JP7122940B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。

液晶表示装置は、薄型化ができること、小型化ができること、低消費電力で駆動できること等々の利点があることから、近年ではモバイル機器やプロジェクター、ビューファインダー、ＨＭＤ等の小型電子機器の分野で画像表示装置として広く使用されている。

図５は、従来技術による液晶表示装置を示す上面図である。図６は、従来技術による液晶表示装置を示す（ａ）Ａ－Ａ断面図、（ｂ）Ｂ－Ｂ断面図である。従来技術による液晶表示装置において、液晶パネル１は、例えば、シリコン等の遮光性基板から成る第一基板２と、ガラス等の透光性基板から成る第二基板３とが、スペーサ９を混入させた周辺シール４を介して接着されることで形成された隙間に液晶７が封入された反射型の液晶パネルである。第一基板２の表面には反射電極（画素電極）と配向膜が形成され、それと対向する第二基板３の表面には透明電極（対向電極）と配向膜が形成されている。第一基板２と第二基板３との間に周辺シール４とスペーサ９を介して形成された隙間には、周辺シール４の一部に設けられた注入口を介して強誘電性液晶から成る液晶７が注入され、注入口が封口材８で封口されることにより、周辺シール４で囲まれた領域の隙間に液晶７が気密に封止（封入）された状態となっている。液晶パネル１は、回路基板５に搭載され、両面テープ６により回路基板５に接着されている。両面テープ６の形状は、第一基板２の下面全体を覆う形状となっている。第一基板２の一端部は、第二基板３の一端部よりも横方向へ突出し、その突出した部分に設けられた反射電極の一部は、ワイヤー１１を介して回路基板５の電極と電気的に接続されている。第二基板３の他端部は、第一基板２の他端部よりも横方向へ突出し、その突出した部分に設けられた対向電極の一部は、導電性樹脂１０を介して回路基板５の電極と電気的に接続されている。

液晶パネル１においては、周辺シール４が配置された領域にはスペーサ９が存在するため、この領域では基板間（第一基板２と第二基板３との間）の隙間が均一となるが、周辺シール４で囲まれた領域にはスペーサ９が存在しないため、この領域では温度の低下に伴って生じる液晶７の収縮により基板間の隙間が不均一となる傾向がある。具体的には、液晶７の収縮により第一基板２と第二基板３の中央部が互いに近接する方向へ凸となるように湾曲する（内側へ凹む）傾向がある。特に液晶７が強誘電性液晶である場合、液晶７の液晶分子１３は、図５に示すように配向膜のラビング方向と直交する方向へ延在するように層構造１４を形成することから、第一基板２と第二基板３は、単にその中央部が同心円状に凹むのではなく、図５に破線で示すようにラビング方向に沿って延在する楕円状もしくはラグビーボール状に凹む傾向がある。このように基板間の隙間が不均一な状態では、液晶パネル１が表示する画像に色むら等が発生して画像品質が低下する。

この問題を解決するために従来技術による液晶表示装置おいては、液晶７を基板間に注入する前に、第一基板２と第二基板３の外周部に硬化収縮性を有する接着剤１２を塗布して硬化させ、その硬化収縮により第一基板２と第二基板３の外周部を互いに近接する方向へ引っ張ることによって周辺シール４もしくはスペーサ９を支点として第一基板２と第二基板３の中央部を互いに離反する方向へ撓ませ、基板間の隙間の中央部を予め外側へ膨らませている。この状態で基板間の隙間に液晶７を加熱して注入した後に温度を低下させると、液晶７の収縮により第一基板２と第二基板３の中央部が互いに近接する方向へ撓むことから、結果的に第一基板２と第二基板３の中央部が平坦となり、図６に示すように基板間の隙間が均一となる。（例えば、引用文献１参照）

特許第５７１３７５５号

従来技術による液晶表示装置においては、液晶パネルの第一基板と第二基板の外周部に塗布する接着剤の量や位置を制御することが難しいため、基板間の隙間を制御し難いという問題があった。

本発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、液晶パネルの基板間の隙間を制御し易い液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

第一基板と第二基板が所定の間隔でシール部材により貼り合わされることで形成された前記第一基板と前記第二基板との間の隙間に液晶が封入された液晶パネルと、前記液晶パネルを支持する支持基板と、を備えた液晶表示装置において、前記液晶パネルの中央部と前記支持基板とを第一接着部材により接着し、前記液晶パネルの前記中央部よりも外側の外周部と前記支持基板とを硬化収縮性を有する第二接着部材により接着し、前記第二接着部材の硬化収縮により前記液晶パネルの前記外周部が前記支持基板へ近づくように前記液晶パネルを撓ませた、液晶表示装置とする。

前記液晶パネルの前記中央部を挟んで互いに対向する二つの角部を除く部分と前記支持基板とを前記第一接着部材により接着し、前記液晶パネルの前記二つの角部と前記支持基板とを前記第二接着部材により接着した、液晶表示装置であっても良い。

第一基板と第二基板が所定の間隔でシール部材により貼り合わされることで形成された前記第一基板と前記第二基板との間の隙間に液晶が封入された液晶パネルと、前記液晶パネルを支持する支持基板と、を備えた液晶表示装置の製造方法において、前記液晶パネルの中央部と前記支持基板とを第一接着部材により接着する工程と、前記液晶パネルの前記中央部よりも外側の外周部と前記支持基板とを硬化収縮性を有する第二接着部材により接着する工程と、前記第二接着部材の硬化収縮により前記液晶パネルの前記外周部が前記支持基板へ近づくように前記液晶パネルを撓ませる工程と、を有する液晶表示装置の製造方法とする。

前記液晶パネルの前記中央部を挟んで互いに対向する二つの角部を除く部分と前記支持基板とを前記第一接着部材により接着し、前記液晶パネルの前記二つの角部と前記支持基板とを前記第二接着部材により接着する、液晶表示装置の製造方法であっても良い。

本発明によれば、液晶パネルの基板間の隙間を制御し易い液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

本発明による液晶表示装置の実施形態を示す上面図 本発明による液晶表示装置の実施形態を示す（ａ）Ａ－Ａ断面図、（ｂ）Ｂ－Ｂ断面図 本発明による液晶表示装置の実施形態における両面テープ形状を示す上面図 本発明による液晶表示装置の実施形態における両面テープ形状の変形例を示す上面図 従来技術による液晶表示装置を示す上面図 従来技術による液晶表示装置を示す（ａ）Ａ－Ａ断面図、（ｂ）Ｂ－Ｂ断面図

図１は、本発明による液晶表示装置の実施形態を示す上面図である。図２は、本発明による液晶表示装置の実施形態を示す（ａ）Ａ－Ａ断面図、（ｂ）Ｂ－Ｂ断面図である。図３は、本発明による液晶表示装置の実施形態における両面テープ形状を示す上面図である。この実施形態による液晶表示装置において、液晶パネル１は、例えば、シリコン等の遮光性基板から成る第一基板２と、ガラス等の透光性基板から成る第二基板３とが、スペーサ９を混入させた周辺シール４を介して接着されることで形成された隙間に液晶７が封入された反射型の液晶パネルである。第一基板２の表面には反射電極（画素電極）と配向膜が形成され、それと対向する第二基板３の表面には透明電極（対向電極）と配向膜が形成されている。第一基板２と第二基板３との間に周辺シール４とスペーサ９を介して形成された隙間には、周辺シール４の一部に設けられた注入口を介して強誘電性液晶から成る液晶７が注入され、注入口が封口材８で封口されることにより、周辺シール４で囲まれた領域の隙間に液晶７が気密に封止（封入）された状態となっている。

液晶パネル１は、回路基板５に搭載され、両面テープ２１により回路基板５に接着されている。両面テープ２１の形状は、図３に示すように第一基板２の中央部を挟んで互いに対向する第一基板２の二つの角部２ａ、２ｂと対向する直角三角形（第一基板２の短手方向の一辺を長辺とする直角三角形）の領域が切除された態様の平行四辺形となっている。この平行四辺形において、切除された直角三角形の斜辺に相当する二つの辺は、配向膜のラビング方向に沿って延在している。このような両面テープ２１の形状により、第一基板２の角部２ａ、２ｂと回路基板５との間には、図２（ｂ）に示すように両面テープ２１が存在しない空間として上から見て直角三角形の隙間２３ａ、２３ｂがそれぞれ形成されている。隙間２３ａ、２３ｂは、液晶７の層構造１４の延在方向両端側（配向膜のラビング方向を挟んで互いに対向する側）にそれぞれ配置されている。この隙間２３ａ、２３ｂの形状と位置関係は、図１に破線で示すようにラビング方向に沿って延在する楕円状もしくはラグビーボール状に生じる液晶パネル１の凹みを矯正するのに好適である。

第一基板２の一端部は、第二基板３の一端部よりも横方向へ突出し、その突出した部分に設けられた反射電極の一部は、ワイヤー１１を介して回路基板５の電極と電気的に接続されている。第二基板３の他端部は、第一基板２の他端部よりも横方向へ突出し、その突出した部分に設けられた対向電極の一部は、導電性樹脂１０を介して回路基板５の電極と電気的に接続されている。

液晶パネル１の周囲全体は、電気的絶縁性と硬化収縮性とを有する保護樹脂２２により覆われており、これにより、液晶パネル１の外周部やワイヤー１１が外部から保護されている。保護樹脂２２の一部は、第一基板２の角部２ａ、２ｂと回路基板５との間の隙間２３ａ、２３ｂにも介在し、その介在している保護樹脂２２の硬化収縮により第一基板２の角部２ａ、２ｂが回路基板５に近接する側へ引っ張られ、その応力により第一基板２の全体が上方へ向かって凸となるように撓んだ状態となっている。また、周辺シール４を介して第一基板２と機械的に結合されている第二基板３も第一基板２の撓みによる影響を受け、場合によっては第二基板３の外周部に付着している保護樹脂２２の硬化収縮による影響も受けて、第二基板３の全体が第一基板２と同様に上方へ向かって凸となるように撓んだ状態となっている。このように第一基板２と第二基板３が同様に撓むことにより、第一基板２と第二基板３との間の隙間が少なくとも画像表示領域において実質的に均一な状態となっている。

この実施形態による液晶表示装置は、例えば、以下のようにして製造される。まず、液晶パネル１を構成する第一基板２と第二基板３を周辺シール４により貼り合わせた後、またはそれらの基板間に液晶７を注入した後に、光学波面測定機等を用いて液晶パネル１の表面平坦度（面精度）を測定し、その測定の結果に基づいて、両面テープ２１の形状や保護樹脂２２の特性を決定する。例えば、両面テープ２１の形状は、予め複数種類用意されたものの中から適切な形状が選択され、保護樹脂２２の特性は、両面テープ２１の厚さと同程度の狭小な隙間に浸入し易い低粘度のものが選択される。

次に、両面テープ２１を回路基板５の所定位置に貼り付け、その両面テープ２１の上に液晶パネル１の第一基板２を接着する。続いて、第一基板２の電極（反射電極の一部）と回路基板５の電極とをワイヤー１１で接続し、第二基板３の電極（対向電極の一部）と回路基板５の電極とを導電性樹脂１０で接続する。

次に、液晶パネル１の周囲全体を覆うように保護樹脂２２を塗布し、液晶パネル１の外周部やワイヤー１１が保護樹脂２２で覆われた状態とすると共に、保護樹脂２２の一部を第一基板２の角部２ａ、２ｂと回路基板５との間の隙間２３ａ、２３ｂに介在させる。この時、保護樹脂２２は、隙間２３ａ、２３ｂに完全に充填されても、されなくても、どちらでも良いが、完全に充填されるようにすれば、隙間２３ａ、２３ｂに介在する保護樹脂２２の量や位置を隙間２３ａ、２３ｂの形状に従って一定に制御することができる。保護樹脂２２が隙間２３ａ、２３ｂに完全に充填されなかったとしても、保護樹脂２２が介在する領域は、隙間２３ａ、２３ｂの範囲内に制限されているため、保護樹脂２２の量や位置を制御し易い。

次に、保護樹脂２２に所定の硬化処理（熱処理等）を施すことにより保護樹脂２２を硬化させる。保護樹脂２２が硬化すると、その硬化収縮により第一基板２の角部２ａ、２ｂと回路基板５との間の隙間２３ａ、２３ｂに張力が発生し、その張力により第一基板２と第二基板３の全体が両面テープ２１を支点として図２（ｂ）に示すように上方へ凸となるように撓んだ状態となり、それに伴って第一基板２と第二基板３との間の隙間が実質的に均一な状態となる。この時、第一基板２と第二基板３との間の隙間は、液晶７が封入された領域のみにおいて均一となるだけでも良く、特にその領域のうち画像表示領域のみにおいて均一となるだけでも良い。

図２に示した第一基板２と第二基板３の撓み方は、一例を概念的に示したものであり、第一基板２と第二基板３が実際にどのように撓むかは、製造直後の液晶パネル１の形状や両面テープ２１の形状、保護樹脂２２の塗布量等により異なる場合がある。液晶パネル１に作用する応力の全体的なバランスによっては、第一基板２と第二基板３の両方が撓むのではなく、第一基板２と第二基板３の何れか一方のみが実質的に撓むこともあり得る。

図４は、本発明による液晶表示装置における両面テープ形状の変形例を示す上面図である。両面テープ２１の形状は、図３に示した形状と同様のものとして、例えば、図４（ａ）に示すように、液晶パネル１の第一基板２と対向する長方形の領域に対して第一基板２の二つの角部２ａ、２ｂと対向する正三角形の領域が切除された態様の多角形や、図４（ｂ）に示すように、液晶パネル１の第一基板２と対向する長方形の領域に対して第一基板２の二つの角部２ａ、２ｂと対向する直角三角形（第一基板２の長手方向の一辺を長辺とする直角三角形）の領域が切除された態様の多角形が挙げられる。これらの形状を用いることによっても、液晶パネル１の第一基板２と第二基板３を図２に示したように撓ませることができる。但し、両面テープ２１の形状は、上述した形状に限らず、その他の形状であっても良い。

第一基板２と回路基板５との間に両面テープ２１を存在させない領域（保護樹脂２２を介在させる領域）は、第一基板２の中央部を除く領域のうちどの領域に設けられていても良いが、上述の実施形態のように第一基板２の角部と対向する領域に設けられていれば、その領域に介在する保護樹脂２２の硬化収縮により発生する応力の方向や大きさを制御し易い。

両面テープ２１は、接着剤等に置き換えることが可能である。

回路基板５は、回路機能を備えない基板等に置き換えることが可能である。

液晶パネル１の第一基板２と第二基板３を撓ませるための接着剤は、保護樹脂２２とは別に設けられた接着剤であっても良い。但し、保護樹脂２２を利用すれば、構成を簡略化することができる。この接着剤は、第一基板２と回路基板５との間の隙間（例えば、隙間２３ａ、２３ｂ）の周辺のみに設けられていても良い。

液晶７は、強誘電性液晶以外の液晶であっても良い。

スペーサ９は、必須ではなく、省略することが可能である。

本発明は、第一基板２がガラス等の透光性基板で構成された透過型の液晶パネルを用いた液晶表示装置にも適用することが可能である。その場合には、例えば、画像表示領域と対向する両面テープ２１と回路基板５に光を透過させるための開口部や透明部を設けることにより、光の透過性を確保すれば良い。

１ 液晶パネル
２ 第一基板
２ａ 角部
２ｂ 角部
３ 第二基板
４ 周辺シール
５ 回路基板
６ 両面テープ
７ 液晶
８ 封口材
９ スペーサ
１０ 導電性樹脂
１１ ワイヤー
１２ 接着剤
１３ 液晶分子
１４ 層構造
２１ 両面テープ
２２ 保護樹脂
２３ａ 隙間
２３ｂ 隙間

Claims (4)

1. 第一基板と第二基板が所定の間隔でシール部材により貼り合わされることで形成された前記第一基板と前記第二基板との間の隙間に液晶が封入された液晶パネルと、
   前記第一基板を支持する支持基板と、
   を備えた液晶表示装置において、
   前記第一基板の中央部と前記支持基板とを第一接着部材により接着し、
   前記第一基板の外周部及び前記第二基板の外周部と前記支持基板とを硬化収縮性を有する第二接着部材により接着し、
   前記第二接着部材の硬化収縮により前記第一基板の前記外周部及び前記第二基板の前記外周部が前記支持基板へ近づくように前記第一基板及び前記第二基板を撓ませることで前記隙間を均一にした、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶を強誘電性液晶とし、当該強誘電性液晶の層構造の延在方向両端側に位置する前記第一基板の外周部と前記支持基板との間に隙間を形成し、当該隙間の少なくとも一部に前記第二接着部材を充填した、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 第一基板と第二基板が所定の間隔でシール部材により貼り合わされることで形成された前記第一基板と前記第二基板との間の隙間に液晶が封入された液晶パネルと、前記第一基板を支持する支持基板と、を備えた液晶表示装置の製造方法において、
   前記第一基板の中央部と前記支持基板とを第一接着部材により接着する工程と、
   前記第一基板の外周部及び前記第二基板の外周部と前記支持基板とを硬化収縮性を有する第二接着部材により接着する工程と、
   前記第二接着部材の硬化収縮により前記第一基板の前記外周部及び前記第二基板の前記外周部が前記支持基板へ近づくように前記第一基板及び前記第二基板を撓ませることで前記隙間を均一にする工程と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 前記液晶を強誘電性液晶とし、当該強誘電性液晶の層構造の延在方向両端側に位置する前記第一基板の外周部と前記支持基板との間に隙間を形成し、当該隙間の少なくとも一部に前記第二接着部材を充填する、ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。

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