JP6646473B2 - 表示装置、表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

この実施形態は表示装置、表示装置の製造方法に関する。
最近では液晶表示パネルが、身体に装着して利用することを想定した機器であるウェアラブルデバイスに利用されている。液晶表示パネルは、絵柄、文字、図形、数字など種々の表示を行うことができ、またこれらの表示内容を切り替えることができるので、ウェアラブルデバイスとして様々な用途への拡大が期待できる。通常、液晶表示パネルは、複数の画素電極が配列された第1基板と、第1基板に対向した第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に注入された液晶の層を有する。また、液晶表示パネルは、前記第1基板と前記第2基板の対向する外周部に沿って両基板を一体化させるとともに前記液晶を封入する外周シール材を備える。
該ウェアラブルデバイスにおいて、指針を有する時計機構を一体化した腕時計タイプのものがある。このデバイスは、該指針の回転軸を配置するために、液晶表示パネルを貫通する貫通口を必要とする。このために、両基板間に前記液晶を封入するためには、前記貫通口の周囲にもリング状の内側シール材を設ける必要がある。
特開2010−139657号公報 特開平11−305246号公報
上記したウェアラブルデバイスなどの製造工程は、上記した外側シール材と、内側シール材とを第1基板に塗布し、第2基板を第1基板に貼り合わせ、液晶を注入する工程がとられる。
従って製造工程においては、小さな径の前記貫通口の周囲にリング状の内側シール材を塗布する工程が必要である。この工程では適正な量のシール材を円を描きながら予めリング状に塗布する必要がある。そして、第2基板を第1基板に貼り合わせしたとき、両基板の押圧により前記内側シールの線幅が所定の幅以上はみ出さないように対策する必要がある。しかしシール材をリング状に一筆書きで塗布する場合、描きはじめと描き終わりを確実に繋ぐため、つなぎ目では、シール材が重複し、余ることになる。このために、従来の装置では、第2基板と第1基板との貼り合わせ時に、前記内側シール材の広がりが、必ずしも想定通りに収まらないケースが多かった。この結果、シール材を光から遮蔽する(また外部から見えないようにする)ために、遮光膜の幅を広くせざるを得ないという課題があった。またシール材の線幅が広くなると、シール材の一部が表示領域にはみ出して表示に支障を与えることになる。
そこで本実施形態の目的は、シール材による線幅が外周側へ広がるのを抑制し、遮光膜幅も狭めることが可能となり、また表示領域の表示に対する安全性も高まる、表示装置及び表示装置の造方法を提供することにある。
一実施形態によると、平面視において、端部から内側に向けて第1領域、第2領域、第3領域、第4領域、第5領域を有する第1基板と、前記第2領域と前記第4領域にあり、前記第3領域及び前記第5領域にはなく、前記第4領域には厚みが変化する調整領域を形成している有機絶縁膜と、前記第2領域の前記有機絶縁膜上と、前記第3領域の上と、前記第4領域の前記有機絶縁膜上と前記第5領域の上の一部に連続して形成されている導電性膜と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第2領域の一部、前記第3領域と、第4領域と、第5領域の一部にあり、前記第1基板と前記第2基板とを接着したシール材と、前記第5領域の内側に隣接し、前記第1基板、前記第2基板を貫通している貫通口と、を備える。
一実施形態における表示装置の第1基板の概略を平面視して示す図である。 一実施形態における表示装置の概略的な断面構造を図である。 一実施形態である表示装置の第1基板の中心部周辺を平面視して示す図と、線C−A−B間の断面図である。 図2で示す線A−B間の断面図である。 図2で示す線A−C間の断面図である。 他の実施形態である表示装置の第1基板の中心部周辺を平面視して示す図とその断面図である。 図5で示す線A−Dの断面図である。 他の実施形態である表示装置の第1基板の中心部周辺を平面視して示す図と、線C−A−E間の断面図である。 本実施形態に係る表示装置の製造工程を概略的に説明するために示した製造工程説明図である。 液晶注入口付近の平面図および断面図である。 本実施形態に係る表示装置において、貫通口周辺の偏光板と補強板の関係を示す図である。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、開示は一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
まず第1の実施形態を示す。
図1Aには表示装置100の第1基板SUB1の概略な構成を平面的に示し、図1Bには、表示装置100の概略的な断面を示している。第1基板SUB1(アレイ基板と称してもよい)は例えばガラス板を基板としており、ガラス板の一方の面の表示領域ARE1に複数の副画素からなる副画素群PX_Gを形成している。この第1基板SUB1は、図1Bに示すようにシール材10、11により、第2基板SUB2と一体化される。そして、第1の基板SUB1と第2基板SUB2との間には、液晶層LQが封入される。図1Bでは、第1基板SUBの液晶層側の面に、副画素群を構成する半導体層21、画素電極を形成する画素電極層22、液晶層に面して液晶の配向方向を規定する配向膜58の層を概略的に示している。また第2基板SUB2には、カラーフィルタ層COL_Fと、共通電極COMと、液晶層に面して液晶の配向方向を規定する配向膜59の層を概略的に示している。
なお図1Aにおいては、表示装置100の平面視(基板面に対して垂直方向から見た状態)した形状が円形を示しているが、該形状は、四角形、三角形、多角形など種々の形状が可能である。本実施形態は、回転軸を有する機器、例えば時計を一体化した表示装置であって、平面視した場合、円形状のウェアラブルデバイスに適用されたために、第1基板SUB1及び第2基板SUB2が円形となっている。図1の例では、シール材10、11は平面視で円形のリング状である。
上記表示装置100に関して、貫通口HOL周辺を拡大して、図2及び図4を参照して説明する。図2は第1基板SUB1の中心部周辺を平面視して示す平面図と、線C−A−B間の断面図である。図3は、図2で示す線A−B間の断面図である。図4は、図2で示す線A−C間の断面図である。
図2及び図4に示すように、第1基板SUB1の液晶層LQ側の面は、平面視において、端部(外周側の淵)から内側(内周側)に向けて第1領域ARE1(第1領域は額縁領域であり図1Aに示す)、第2領域ARE2、第3領域ARE3、第4領域ARE4、第5領域ARE5、第6領域ARE6、を有する。第6領域ARE6は、指針の軸受け及び該軸受け内の軸を通すために貫通口HOL(図2参照)が設けられる領域である。
第2領域ARE2は、外周側から内周側に向けて確保され、この領域に表示領域が設定される。表示領域には、図3に示すように、ガラス板31上に半導体チャンネル51が形成され、この半導体チャンネル51を用いて、画素電極57に駆動電位を与えるための駆動用スイッチング素子DSWが形成される。尚、本実施形態では、反射型表示方式(外光を画素電極で反射させて第2基板側へ出力する方式)を想定しているため、画素電極57は、例えば銀で形成される。駆動用スイッチング素子DSWは、半導体チャンネル51、ゲート電極52、ソース電極53、ドレイン電極54を備える。半導体チャンネル51は、ゲート電極52に対向した中央位置にチャンネル領域を備え、チャンネル領域の一方サイドのソース領域にソース電極53、他方サイドのドレイン領域にドレイン電極54が接続されている。ゲート電極52と半導体チャンネル51との間に設けられている絶縁層41は、半導体チャンネル51の層を覆う第1絶縁層である。また絶縁層42は、ゲート電極52の層を覆うための第2絶縁層である。これらの第1絶縁層41及び第2絶縁層42は、図1Aに示した絶縁層23として、第2領域ARE2の内周側の端部近くまで延在して形成されている。
図3では、駆動用スイッチング素子DSWの1つが、代表して示されている。実際には複数の副画素に対応する複数の駆動用スイッチング素子DSWが、第1の基板SUB1内に2次元的に配列して構成されている。また、本実施形態は、メモリ性液晶(メモリインピクセル(MIP))タイプの表示方式を採用しているために、各副画素に対応して、データ“1”又は“0”を保持するためのメモリが設けられている。したがって、図示していないが該メモリを構成するためのスイッチング素子、及び該メモリにデータ線からデータを書き込むための書き込み用スイッチング素子等が構成されている。
上記したソース電極53、ドレイン電極54は、例えばアルミニウム等の金属である。ゲート電極52は第1絶縁層41に形成された走査信号線(図示せず)に接続されている。ソース電極53は、第2絶縁層42上に形成された映像信号線(図示せず)に接続されている。
上記した半導体層21上には、有機絶縁膜61a、61bが形成されている。この有機絶縁膜61aは、少なくとも第2領域ARE2に形成されている。有機絶縁膜61aは、半導体層21の凹凸を平坦化する役割を持つので、第1平坦化膜61aと称してもよい。この第1平坦化膜61aの内周側は、前記絶縁層23の内周側エッジを覆う程度まで延長して形成されている(図2の(b)、図3参照)。またこの第1平坦化膜61aが形成されるときに、同時に第4領域ARE4に第2平坦化膜(有機絶縁膜)61bも形成される。
ここで、第2平坦化膜61bは、基本的にリング状の土手部を形成しているが、一部にスリット(調整領域或いは分断領域或いは間隙部と称してもよい)ARE4_s1を有するパターニングをしている(図2の(a)参照)。つまり第4領域ARE4の有機絶縁膜(平坦化膜)61bは、少なくとも一部に、他の領域よりも厚みが薄い調整領域AER4_s1を有する。この調整領域ARE4_s1を設けた理由は後述される。図では調整領域AER4_s1が1か所示されているが、複数個所に構成されてもよい。
上記した第1平坦化膜61a上において、駆動用スイッチング素子DSWに対応して画素電極57が設けられている。そして、画素電極57と駆動用スイッチング素子DSWのドレイン電極54とは、コンタクトホールに形成される金属、例えば透明性を有したインジウムティンオキサイド(ITO)56(接続金属)により接続されている。コンタクトホールは、前記第1平坦化膜61aに形成されている。
ところで、第2領域ARE2の最内周側の副画素は、ダミー画素として構成されることが多い。ダミーの副画素の場合、駆動用スイッチング素子DSWは常にオフ状態に維持され、実際の駆動はなされない。このダミー副画素の一部を構成するITO56(接続金属)は、平坦化膜61が形成された後、第3領域ARE3、第4領域ARE4、第5領域ARE5の一部まで延在して形成される。
さらに、上記したITO56及び画素電極57などの上面には、全面的に配向膜58が形成される。なおこの配向膜58は、第2領域ARE2の範囲に形成されてもよい。
上記した第1基板SUB1は、第2基板SUB2と貼り合わせられる。この場合、図1A、図1B、図3に示すように、まず、第1基板SUB1に対してシール材10、11が塗布される。ここで、特に内周側のシール材11は、図3及び図4に示すような塗布状態とされる。即ち、第2領域ARE2の内周側の一部、第3領域ARE3と、第4領域ARE4と、第5領域ARE5の外周側の一部に跨って塗布される。ここでシール材11は、図2に示す例えば11Aで示す方向へ、シール材塗布装置から押し出されつつ円を描きながら塗布される。このようにシール材11がリング状に塗布されるとき、調整領域ARE4_s1が塗布の開始位置と終了位置に選定される。このために調整領域ARE4_s1は、塗布されるシール材の量の過多を吸収するバッファ部として機能する。特にシール材塗布による円の描き開始位置(即ち終了位置)では、シール材11の塗布エリアがオーバーラップし、シール材の量が他の塗布領域よりも多くなる。このようなシール材の量の過多分を調整領域ARE4_s1で吸収することができる(図4、図2参照)。
よって、シール材11の線幅が広くなるのを抑制できる。その結果シール材の一部が表示領域にはみ出して表示に支障を与えることも防止でき、遮光膜幅も狭めることが可能となる。
上記した液晶表示パネル100では、例えば画素電極57を含む副画素が駆動される場合、次のように駆動される。画素電極57に対して半導体チャンネル51を備える駆動用スイッチング素子DSWを介して駆動用信号(映像信号)が供給される。すると、第2基板SUB2に形成された共通電極COMと画素電極57間に電界が発生し、液晶を駆動し、光透過状態を実現する。これにより、第2基板SUB2側の外から入射した光が画素電極57により反射されて、この反射光を目視することができる。
なお、第2基板SUB2を構成するガラス板の上面には偏光板が貼り付けられている。また第2基板SUB2において、貫通口HOLの周囲には補強板も貼り付けられる。ここで、偏光板の穴は、貫通口HOLよりも大きい方が良い。また偏光板の穴の内端よりも内側に前記補強板の内端があるように設計される。これは偏光板の穴を大きくしたことで、最内側だけ遮光膜が見えてしまうことを防止するためである。なお補強板は偏光板の上でも良いし同層でも良い。第2基板SUB2の液晶層側であって貫通口HOL周辺に設けられる遮光膜は、平面視して、少なくとも第3領域及び第4領域と重なっている。なお遮光膜は、第2の領域の一部、第3領域、第4領域、第5領域の一部と重なってもよい。上記の偏光板と補強板との関係は後で説明することにする。
上記した表示装置は、内周(中央)側のシール材11内に配向膜58がある。そして、配向膜58の下にはITO56がある。つまり、製造工程においては、金属酸化物であるITO上に配向膜58を印刷処理するが、ITOに対して配向膜58は親和性がよいため、処理が容易である。また、ITOを置くことで基板及び有機膜に対する密着性が向上し、外部からの水分侵入を防止する効果がある。
上記したシール材10、11により、第1基板SUB1と第2基板SUB2と同軸的に合わせられると、上記したシール材10、11により貼り合わせられ、一体化される。このとき、第1基板SUB1と第2基板SUB2間の空間に液晶を注入するための液晶注入口が例えばシール材10に設けられる。シール材10、11が硬化し、第1基板SUB1と第2基板SUB2とが一体化すると、第1基板SUB1と第2基板SUB2とを貫通する貫通口HOL(シール材11で形成されたリングの中心軸に対応する)が設けられる。この貫通口HOLは、第5領域ARE5の内側の第6領域ARE6である。貫通口HOLは、例えばレーザー光を用いて、当該液晶パネルに組み付けられる時計機構の指針の軸受けよりも大きく形成される。次に、前記注入口から液晶が注入されたのち注入口が封止される。液晶の注入工程を、貫通口HOLを作成する穴あけ工程よりも後の工程としているのは、穴あけ時の熱や衝撃により、液晶がダメージを受けないようにしたからである。
図5及び図6は第2の実施形態を示す。図1乃至図4と共通しているところは図1乃至図4に付した符号と同じ符号を付している。図5は、第1基板の中心部周辺を平面視した平面図とそれに対応する断面図であり、図6は、図5で示した線A−D間の断面図である。
図5及び図6の実施形態と先の実施形態との違いは、第4領域ARE4に形成されている第2平坦化膜61bの形状が先の実施形態とは異なる点である。第2平坦化膜61bは、平面視した場合、リング状であるが、断面で見た場合、内側に高さが低い段差部(調整領域)ARE4_s2を有する。段差部(調整領域)AER4_s2の高さは、好ましくは、第2平坦化膜61bの最高部の高さに対して、3割以上8割以下程度に形成される。
また、図5、図6では断面形状が階段状である例を示しているが、第2平坦化膜61bの内側の高さが徐々に低くなるように、傾斜面が形成されていてもよい。
上記調整領域ARE4_s2を有する第2の平坦化膜61bであると、次のような作用を生じる。
即ちシール材11の塗布工程において、シール材11が第2の平坦化膜61b上にリング状に描かれたとき、その開始位置と終端位置の重複領域でシール材の過多が生じたとしても、第2の平坦化膜61bの段差又は傾斜によって、内側(貫通口HOL側)に流れ出る。よって、シール材11の線幅が、第2領域ARE2側に広くなるのを抑制できる。その結果、シール材の一部が表示領域にはみ出して表示に支障を与えることも防止でき、また遮光膜幅も狭めることが可能となる。
図7は、第3の実施形態である。図1乃至図6と共通しているところは図1乃至図6に付した符号と同じ符号を付している。図7は、第1基板の中心部周辺を平面視した平面図とそれに対応する断面図である。この実施形態は、図1乃至図4に示した実施形態と、図5及び図6に示した実施形態の両方の構成を備えた実施形態である。
したがって、第4領域ARE4の第2平坦化膜61aは、調整領域ARE4_s1と、調整領域ARE4_s2との両方を形成されている。この実施形態においても先の実施形態と同様な効果を奏することができる。
図8は、上記した実施形態の表示装置を製造する工程を概略的に示す工程説明図である。第1基板SUB1に対して半導体層21が形成された後(プロセスPS1)、有機膜(第1平坦化膜、第2平坦化膜)が形成される(プロセスPS2)。ここで、第2平坦化膜の形成においては、図2、図5又は図7で説明したようなタイプの調整領域が選択される。
平坦化膜が形成された後は、ITOの形成プロセス、画素電極の形成プロセスがあり(プロセスPS3)、次に配向膜の塗布がなされる(プロセスPS4)。配向膜形成後は、シール材の塗布がなされ、その後は、第1基板と第2基板との貼りあわせが実施される(プロセスPS5、PS6)。次に、第1基板と第2基板のガラス板を薄くするために、ガラス板に対してフッ酸によるケミカルエッチングがなされる(プロセスPS7)。次にレーザー光を利用して、指針を取り付けるための貫通口HOLが、開口される(プロセスPS8)。
さらに、シール材の一部に設けていた液晶の注入口から液晶を注入し、注入後は注入口が塞がれる(プロセスPS9)。そして、第2基板SUB2の外側面に対して偏光板の貼り合わせが行われ、次いで、偏光板の上面に補強板が貼り合わせられる(プロセスSP10)。上記の処理により、液晶が封入された後の表示装置では、注入口の痕跡が残ることになる。例えば、注入口を塞いだ後の封止材がみられる。
図9は、液晶を注入するために形成された注入口70を示す平面図(同図(a))およびX−Y間の断面図(同図(b))である。第1基板SUB1と第2基板SUB2とが貼り合わされたとき、注入口70は、シール材10の一部に形成されている。つまり、シール材10がリング状に塗布される途中で、シール材が途切れて注入口70が形成される。この注入口70では、第1基板SUB1のガラス板81に形成されている平坦化膜60(61a)に対して第2基板SUB2のガラス板31上に形成されている平坦化膜82が対向する。そして、第2基板SUB2の平坦化膜82には、スペーサ83a、83b、83cが設けられ、強度を保つように工夫されている。注入口70は、液晶が注入された後は、封止材10Aにより封止されている。
図10は、第2基板SUB2のガラス板81に形成される部材と第1基板SUB1に形成されている部材との位置関係であって、貫通口HOL周辺での位置関係を示している。ガラス板81の液晶層LQ側面には遮光膜BMが形成されている。またガラス板81の外側面(液晶層とは反対側の面)には偏光板91が貼り付けられ、偏光板91の上面にさらに補強板92が貼り付けられている。一方、貫通口HOL周辺に設けられる遮光膜BMは、平面視して、少なくとも第2領域及び第3領域と重なっている。なおこの遮光膜BMは、第1の領域の一部、第2領域、第3領域、第4領域の一部と重なってもよい。さらに貫通口HOL周辺において、偏光板92と補強板91との内周関係は、偏光板91の内周エッジに対して補強板92の内周エッジが貫通口HOL側に位置している。即ち、第2基板SUB2と第1基板SUB1との間に液晶層LQが位置し、第2基板SUB2の液晶層LQとは反対側の面に偏光板91が配置され、さらに偏光板91の上面に補強板92が配置されている。そして貫通口HOLの周囲では、偏光板91の内周縁の径が、補強板92の内周縁の径よりも大きく設計されている。これにより補強板92により、内周側の遮光膜BMが外から見えるのを防止できる。つまり偏光板92が内周側まで延在すると、遮光膜BMが偏光板92を通じて外から見えるが、上記の構成により遮光膜BMが外から見えるのを防止できる。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
10、11・・・シール材、21・・・半導体層、22、59・・・配向膜、23・・・絶縁層、61a・・・第1平坦化膜(有機絶縁膜)、61b・・・第2平坦化膜(有機膜)、ARE1・・・第1領域、ARE2・・・第2領域、ARE3・・・第3領域、ARE4・・・第4領域、ARE5・・・第5領域、ARE6・・・第6領域、HOL・・・貫通口、41、42・・・絶縁層、51・・・半導体チャンネル、52・・・ゲート電極、53・・・ソース電極、54・・・ドレイン電極、56・・・ITO、57・・・画素電極、58・・・配向膜、70・・・注入口。

Claims (7)

  1. 平面視において、端部から内側に向けて第1領域、第2領域、第3領域、第4領域、第5領域を有する第1基板と、
    前記第2領域と前記第4領域にあり、前記第3領域及び前記第5領域にはなく、前記第4領域には厚みが変化する調整領域を形成している有機絶縁膜と、
    前記第2領域の前記有機絶縁膜上と、前記第3領域の上と、前記第4領域の前記有機絶縁膜上と前記第5領域の上の一部に連続して形成されている導電性膜と、
    前記第1基板に対向配置された第2基板と、
    前記第2領域の一部、前記第3領域と、前記第4領域と、前記第5領域の一部にあり、前記第1基板と前記第2基板とを接着したシール材と、
    前記第5領域の内側に隣接し、前記第1基板、前記第2基板を貫通している貫通口と、
    を備え、前記第4領域の前記有機絶縁膜は、前記調整領域として、一部に不連続な途切れ部分があり、この途切れ部分に前記シール材が充填されている、表示装置。
  2. 前記第4領域の前記有機絶縁膜は、前記調整領域として、前記第3領域側よりも前記第5領域側の厚みが薄くなった段差領域を有する形状を形成し、この段差領域にも前記シール材が重なっている、請求項1記載の表示装置。
  3. 前記第4領域の前記有機絶縁膜は、前記調整領域として、一部に不連続な途切れ部分があり、この途切れ部分に前記シール材が充填され、さらに、前記第4領域の前記有機絶縁膜は、前記調整領域として、前記第3領域側よりも前記第5領域側の厚みが薄くなった段差領域をもつ形状を形成し、この段差領域にも前記シール材が重なっている、請求項1記載の表示装置。
  4. 前記導電性膜は、半導体チャンネルを含む駆動用スイッチング素子と画素電極間を接続する接続金属から連続して形成されている、請求項1記載の表示装置。
  5. 前記第2基板と前記第1基板との間に液晶層が位置し、前記第2基板の前記液晶層とは反対側の面に偏光板が配置され、さらに前記偏光板の上面に補強板が配置されており、
    前記貫通口の周囲では、前記偏光板の内周縁の径が、前記補強板の内周縁の径よりも大きい、請求項1記載の表示装置。
  6. 前記前記第2基板と前記第1基板とを外周側で接着しているシール材に、液晶を注入した注入口を有する、請求項1記載の表示装置。
  7. 平面視において、端部から内側に向けて第1領域、第2領域、第3領域、第4領域、第5領域及び前記第5領域に隣接する第6領域を有する第1絶縁性基板を準備する準備工程と、
    前記絶縁性基板の前記第2領域と、前記第4領域とに有機絶縁膜を形成し、前記第3領域と前記第5領域には前記有機絶縁膜を形成せず、且つ前記第4領域に厚みが変化する調整領域を形成する有機膜形成工程と、
    前記第2領域の前記有機絶縁膜上と、前記第3領域上と、前記第4領域の前記有機絶縁膜上と、前記第5領域上の一部に連続する導電性膜を形成する導電性膜形成工程と、
    前記有機絶縁膜及び前記導電性膜が形成された第1絶縁性基板と第2基板とを、前記第2領域の一部、前記第3領域、前記第4領域、前記第5領域の一部に形成したシール材によって貼り合せる貼り合せ工程と、
    前記第5領域で、前記第1絶縁性基板と前記第2基板を貫通して貫通口を形成する貫通工程と、を備え
    前記第4領域の前記有機絶縁膜は、前記調整領域として、一部に不連続な途切れ部分があり、この途切れ部分に前記シール材が充填されている、表示装置の製造方法。
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