JPH06118401A - 表示装置の擦傷修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光を発光させるまたは強度を変える表示装置
の基板または光学板の表面に機械的衝撃により発生した
擦傷を、基板若しくは光学板に切削加工することなく解
消する。 【構成】 基板若しくは光学板の表面の擦傷の溝に基板
若しくは光学板と屈折率が同等の材料を充填することに
より、擦傷表面の斜面による全反射や表面の荒れに基づ
く散乱を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板を用いた表示装置の
擦傷修正方法に関し、特に投射型表示装置の修正方法と
して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に投射型液晶表示装置の斜視図を示
す。

【０００３】図６において、光源からの光はダイクロイ
ックミラー（青反射Ｍ、緑反射Ｍ）によって分光され、
三原色となり液晶表示パネル（Ｂ、Ｇ、Ｒ）に入射す
る。

【０００４】液晶表示パネルによって特定色のパターン
となった光は投射レンズを経てスクリーン上に拡大投影
される。

【０００５】投射型表示装置では特定色のパターンが拡
大されるため、表示装置の小さな擦傷が目立ちやすく、
一方、直視型表示装置においても大きな擦傷は表示品位
を落としがちである。

【０００６】図７は片方の基板に擦傷の有るアクティブ
マトリクス型液晶表示装置の斜視図である。

【０００７】図７において、光束の偏光面が回転する媒
体となる液晶層１が分子配列しており、液晶層１の両側
に特定波長帯の光帯が透過する二枚の基板２が有り、基
板の外側を特定偏光面の光しか透過させない光学板とな
る偏光板３が覆っている。

【０００８】また、液晶層１はポリイミド膜からなる配
向膜４に接しており、基板２の内面上の表示電極５の面
積により表示装置の表示領域となる。

【０００９】一方、表示電極５はＴＦＴのゲート６とゲ
ート絶縁膜上のドレイン７に回路的に接続されている。

【００１０】他方、カラーフィルター８の有る基板に共
通電極９が全面に形成されている。

【００１１】尚、光学系にダイクロイックミラーを用い
たり、発光型の媒体を用いる投射型表示装置ではカラー
フィルターは用いない。

【００１２】図７のような表示装置において、基板上の
点線で囲まれた領域で示される表示領域内に擦傷１０が
有る場合、擦傷の有る表示領域の光透過率が均一でなく
なる欠点が生じる。

【００１３】図８に表示装置の基板の表面に発生した擦
傷により、光束が透過しにくくなる機構図を示す。

【００１４】図８で、簡略化のため、光束が液晶、ガス
などの媒体から基板２に垂直入射すると仮定すると、表
示面と擦傷１０とが為す角度αは屈折率ｎ１の基板から
屈折率ｎ２の材料に入射する入射角αに等しくなる。

【００１５】すると、基板２の擦傷１０の斜面で光束が
全反射される条件は、α＞ｓｉｎ^-1（ｎ２／ｎ１）とな
る。

【００１６】屈折率ｎ２の材料を空気、光束をＮａのＤ
線とすれば、ｎ２＝１となるので、基板がｎ１＝１．５
９のポリカーボネートの場合、α＞ｓｉｎ^-1（１／１．
５９）＝ｓｉｎ^-1０．６３＝３９度、また、基板がｎ１
＝１．４７のホウケイ酸ガラスの場合、α＞ｓｉｎ
^-1（１／１．４７）＝ｓｉｎ^-1０．６８＝４３度以上で
全反射することが分かる。

【００１７】即ち、高屈折率の基板である程、なだらか
な擦傷であっても全反射しやすくなる。

【００１８】また、屈折率の小さな基板であっても屈折
率の波長依存性があることが知られている。

【００１９】例えばガラス基板の中で比較的、屈折率の
小さな石英ガラスの場合、波長４００ｎｍでｎ１＝１．
４７、波長８００ｎｍでｎ１＝１．４５である。

【００２０】つまり、屈折率の波長依存性から三原色を
用いる表示装置では青色の表示領域に擦傷があると目立
ちやすいことがわかる。

【００２１】そこで、従来は液晶の注入後にアクティブ
マトリクス型液晶表示パネルに擦傷が発見されたとき、
擦傷の面を擦傷の底面まで全面研摩し、基板上の擦傷を
削除していた。

【００２２】この方法の場合、研摩時に発生する静電気
により、薄膜トランジスタの特性変化や絶縁破壊を引き
起こす倶れがあり、さらに表示装置から研摩屑を除くた
めの洗浄作業が必要となる欠点があった。

【００２３】あるいは、従来、液晶表示パネルに周辺回
路を取り付けたモジュールとしての状態で液晶表示装置
に擦傷が発見されたとき、基板の擦傷を局部的に研摩
し、角度αを小さくして基板上の擦傷を削除していた。

【００２４】かかる方法の場合、部分的な圧力により擦
傷のある部分の配向膜や基板が破損したり、研摩部の局
部的な温度上昇により液晶が劣化する倶れがあった。

【００２５】要約すると、表示装置の擦傷修正のために
固体、液体、あるいは気体からなる媒体の劣化や、表示
面に接する雰囲気の屈折率と異なる屈折率を有する基板
または基板上の膜が損傷する危険性があったのである。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は表示装置の擦
傷修正において、局所的な温度上昇や過荷重により光束
を変調する媒体、透過する複数の表示領域を有する基
板、もしくは光束分布を変える光学板の損傷または劣化
を避けることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は、光束と、複数
の表示領域内で前記光束を変調する媒体と、該媒体に隣
接して、変調された特定波長帯の光束が透過する複数の
表示領域を有する二枚の基板と、該基板の外側に配置さ
れる光束分布を変える表示面となる光学板とを備える表
示装置の擦傷修正方法において、前記基板または光学板
の擦傷を基板または光学板の屈折率と同程度の材料で充
填することとした。

【００２８】言い換えると、基板の擦傷を部分的に清浄
にし、使用される基板と同程度の屈折率の透明な樹脂を
擦傷に流し込み、擦傷内の透明な樹脂を真空脱泡し、基
板の擦傷の角度αを減少させる修正方法である。

【００２９】

【作用】従来技術で述べたように基板の擦傷の斜面で光
束が全反射される条件は、α＞ｓｉｎ^-1（ｎ２／ｎ１）
である。

【００３０】前式より表示装置の基板の擦傷に充填され
る材料が基板と同じ屈折率ならば、擦傷の各々の境界に
おける光路の変化がなくなり、表示装置の影は解消され
る。

【００３１】屈折率ｎ１＝１．５のソ−ダライムガラス
の擦傷に屈折率１．４の材料を充填した場合、擦傷とし
て稀な６９度以上の角度で全反射し、同様に屈折率１．
４５の材料を充填した場合、擦傷としてさらに稀な７５
度以上の角度で全反射する。

【００３２】また、屈折率ｎ１＝１．４の基板の擦傷に
それぞれ、屈折率１．３、１．３５の材料を充填した場
合、全反射角度αは対応して６８度、７４度となる。

【００３３】このため、充填材料により基板の擦傷は実
質的に無くなり、表示装置の影の部分がなくなって表示
品位が向上する。

【００３４】

【実施例】図１に本発明の修正方法を用いた基板に擦傷
の有る直視型液晶表示装置の斜視図を示す。

【００３５】図１において、屈折率１．５１のソーダラ
イムガラス製の基板２に擦傷があり、擦傷に充填材料１
１として屈折率１．４９のポリメチルメタクリレートが
充填されている。

【００３６】ソ−ダライムガラス基板の擦傷部分を塩化
メチレンで清浄にした後、擦傷にメチルメタクリレート
モノマーを滴下する。

【００３７】ポリメチルメタクリレートは０．００５％
以下の重合禁止剤ヒドロキノンを含むメチルメタクリレ
ート（ＣＨ₂ＣＣＨ₃ＣＯＯＲ）に重合開始剤アゾビスイ
ソブチルニトリルを０．５％加え５５℃で２〜３時間保
ち、その後重合完結と熱処理の目的で８０℃で１時間処
理して形成する。

【００３８】充填材料のポリメチルメタクリレートの光
透過率は波長３８５ｎｍから７６７ｎｍまで９０〜９１
％なのでガラスの透過率と比べても遜色ない。

【００３９】基板２が屈折率１．４７４のホウケイ酸ガ
ラスの場合、充填材料として屈折率１．４６７のポリ酢
酸ビニルを用いる。

【００４０】ポリ酢酸ビニルは２％以下のアセトアルデ
ヒドを含む酢酸ビニル（ＣＨ₂ＣＨＯＣＯＣＨ₃）に重合
開始剤アセチルベンゾイルパーオキサイドを０．３％加
え４５℃で加熱する。

【００４１】アセトアルデヒドの含量が少なければ、ポ
リ酢酸ビニルは透明となり透過率も可視光域で８５％程
度になる。

【００４２】ホウケイ酸ガラスの充填材料は屈折率１．
４７３のポリ三酢酸セルロースであっても良い。

【００４３】ポリ三酢酸セルロ−スは、クロロホルムに
溶解して擦傷に充填され、その光透過率は４００ｎｍで
８０％、８００ｎｍで９１％である。

【００４４】基板２上にポリ三酢酸セルロース／ポリビ
ニルアルコール／ポリ三酢酸セルロースの三層膜からな
る偏光板３が貼付られている。

【００４５】基板２にＩＴＯ製の表示電極５、絶縁膜を
挟んでＡｌ製のゲート、さらにゲート絶縁膜を挟んでＡ
ｌ製のドレインが積層されている。

【００４６】ゲート、ドレインなどからなるＴＦＴ上に
平坦化膜が形成されており、平坦化膜上にディッピング
により形成されたポリイミド製の配向膜４が配置されて
いる。

【００４７】二つの配向膜４の間にシアノビフェニー
ル、シアノフェニルシクロヘキサンなどの混合物の液晶
層１が保持されている。

【００４８】ＴＦＴに対向する基板上にポリビニルアル
コールに染料を溶解させたカラーフィルター８が形成さ
れている。

【００４９】カラーフィルター８の間はガラス基板と密
着力の高い金属クロムからなるブラックマトリクスで接
続されている。

【００５０】図２に本発明の修正方法を用いて基板の擦
傷に材料を充填した液晶表示装置の断面図を示す。

【００５１】図２において、基板２の擦傷に充填された
充填材料は偏光板と平行に接しているが、必ずしもその
必要はない。

【００５２】余分に充填しておき、後で表面を平坦にす
る場合、基板に比べて容易に切削できる材料が用いら
れ、表面の鏡面仕上げにフェルトを用いる。

【００５３】図３に本発明の修正方法を用いた光学板に
擦傷の有る投射型液晶表示パネルの斜視図を示す。

【００５４】図３で光学板となる偏光板３に擦傷があ
り、擦傷に充填材料１１が充填されている。

【００５５】偏光板は特定偏光面の光を透過させる、ヨ
ウ素を分散し延伸させたポリビニルアルコール層と、ポ
リビニルアルコール層を保護する二枚のポリ三酢酸セル
ロース層とから構成されている。

【００５６】屈折率１．４７のポリ三酢酸セルロースに
擦傷が発生することが多いので屈折率１．４６のポリ酢
酸ビニルにより充填する。

【００５７】図３に見られるように、投射型液晶表示パ
ネルはカラーフィルターを持たない。

【００５８】図３において、共通電極は一枚となってい
るが、カラーフィルターが無い場合、共通電極９はいく
つかに分割することが可能になる。

【００５９】図４は本発明の修正方法を用いた光学板に
擦傷の有る投射型液晶表示パネルの断面図である。

【００６０】投射型液晶表示パネルは通常冷却を必要と
するので、液晶表示パネルの表面は平坦であった方が良
い。

【００６１】熱伝導度λ（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）に関して、
ホウケイ酸ガラス（コーニング社、商品名パイレックス
７７４０）は０．５８、石英ガラスは０．６９に対し
て、充填材料のポリ酢酸ビニルは０．１５９と低いが空
気より遥かに高いので役立つ。

【００６２】充填材料の表面の平坦性は充填される樹脂
の重合度によって決定される。

【００６３】図５に本発明の修正方法を用いた樹脂基板
に擦傷の有る液晶表示装置の断面図を示す。

【００６４】図５で基板２はポリカーボネート製の樹脂
層１２とシリコーン製の被覆膜１３とで構成されてい
る。

【００６５】ポリカーボネートは４、４’−ジヒドロキ
シ−３、３’−アリルジフェニル−２、２’−プロパン
を７７重量部、ジフェニルカーボネートを５６重量部、
ナトリウムフェノラート０．０１５重量部を混合し、温
度２００〜２３０℃、気圧２０〜３０ｍｍＨｇで反応さ
せた後、温度２９０〜３００℃、気圧１ｍｍＨｇで縮重
合させて粉末体として得られる。

【００６６】他の樹脂と共重合させる場合、ポリカーボ
ネート粉末２４重量部、スチレン１６重量部の混合物に
ジブチルフタレートを５０％加えてペースト状にした
後、２重量部の過酸化ベンゾイルをペーストに加えて温
度７０℃、一時間加熱して任意形状に加工する。

【００６７】ポリカーボネート（［ＯＰｈ（Ｒ₁）ＣＲ₂
Ｒ₃Ｐｈ（Ｒ₄）ＯＣＯ］_n）はＲ₁などの官能基の種類に
よって屈折率が変化する。

【００６８】例えばＲ₁＝Ｒ₂＝Ｒ₄＝Ｈ、Ｒ₄＝ＣＨ₃の
４、４’−ジヒドロキシジフェニル−１、１’−エタン
の重合物の屈折率（ｎ）は１．５９３７である。

【００６９】また、Ｒ₁＝Ｒ₄＝Ｈ、Ｒ₃＝Ｒ₄＝Ｃ₃Ｈ₇の
４、４’−ジヒドロキシジフェニル−４、４’−ヘプタ
ンの重合物のｎは１．５６０２である。

【００７０】そして、Ｒ₁＝Ｒ₄＝２Ｂｒ、Ｒ₂＝Ｒ₃＝Ｃ
Ｈ₃の４、４’−ジヒドロキシ−３、３’、５、５’−
テトラブロムジフェニル−２、２’−プロパンの重合物
のｎは１．６１４７である。

【００７１】それから、Ｒ₁＝Ｒ₄＝Ｈ、Ｒ₂＝Ｒ₃＝Ｐｈ
の４、４’−ジヒドロキシジフェニル−ジフェニルメタ
ンの重合物のｎは１．６５３９である。

【００７２】そのため、屈折率の調整が成分により可能
であり、またポリカーボネートの光透過率は８８〜９０
％と比較的高い。

【００７３】被覆膜のシリコーンはポリカーボネートの
保護膜としてだけでなく、ＩＴＯなどの透明導電膜との
密着性の高い下地として作用する。

【００７４】シリコーンはアルキル基またはアルコキシ
基若しくはアリール基を持ち、表面状態により最適なも
のが選択される。

【００７５】ポリカーボネートに及ぶ擦傷が発生した場
合、比較的屈折率の高いエポキシ樹脂を充填材料１１に
用いる。

【００７６】ここで、エポキシ樹脂の屈折率は成分によ
って１．５７〜１．６０まで変化する。

【００７７】エポキシ樹脂の主剤と、尿素樹脂をその硬
化剤として用いれば、温度１２０℃、時間４０分間で透
明な充填材料を樹脂基板上に形成できる。

【００７８】基板の樹脂層を屈折率１．５４のポリエス
テルテレフタレートとした場合、被覆膜としてメラミン
樹脂にシリコーンとエポキシ変成アクリレートを加えた
共重合体が用いられる。

【００７９】ＴＦＴを構成する半導体は繊維の太さがｎ
ｍオーダであり、繊維の断面は円筒に近く、螺旋構造を
有するカーボンナノチューブから構成されている。

【００８０】これまでの説明で液晶表示装置について述
べてきたが、ＰＤＰ、ＥＬなどの他の表示装置の擦傷に
も適用できるのは明らかである。

【００８１】

【発明の効果】以上のように本発明の擦傷修正方法によ
れば、擦傷による平行光源を用いる表示装置の影が無く
なる、または非平行光源を用いる表示装置であっても透
過率の不均一な部分が消えて、表示装置に鮮明な映像が
写し出せるという長所がある。

【００８２】また、擦傷表面の荒れに基づく散乱も抑え
ることができるという長所もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の修正方法を用いた基板に擦傷のある表
示装置の斜視図である。

【図２】本発明の修正方法を用いた基板に擦傷のある表
示装置の断面図である。

【図３】本発明の修正方法を用いた光学板に擦傷のある
表示装置の斜視図である。

【図４】本発明の修正方法を用いた光学板に擦傷のある
表示装置の断面図である。

【図５】本発明の修正方法を用いた積層基板に擦傷のあ
る表示装置の断面図である。

【図６】三枚の液晶表示パネルを用いた投射型表示装置
の斜視図である。

【図７】基板に擦傷のある表示装置の斜視図である。

【図８】基板に擦傷のある表示装置の全反射機構図であ
る。

【符号の説明】

１ 液晶層 ２ 基板 ３ 偏光板 ４ 配向膜 ５ 表示電極 ６ ゲート ７ ドレイン ８ カラーフィルター ９ 共通電極 １０ 擦傷 １１ 充填材料 １２ 樹脂層 １３ 被覆膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光束と、複数の表示領域内で前記光束を
   変調する媒体と、該媒体に隣接して、変調された特定波
   長帯の光束が透過する複数の表示領域を有する二枚の基
   板と、該基板の外側に配置される光束分布を変える表示
   面となる光学板とを備える表示装置の擦傷修正方法にお
   いて、前記基板または光学板の擦傷を基板または光学板
   の屈折率と同程度の材料により充填することを特徴とす
   る表示装置の擦傷修正方法。