(57)【要約】【課題】機械強度を維持するために製造コストの大幅な増大を必要とせずにさらなる軽量薄型化を可能にする。【解決手段】平面表示装置は複数の表示画素が表示画面を構成するように配置された液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１の表面に固定される保護フィルムＦＲとを備える。特に、保護フィルムＦＲは液晶表示パネル１において相対的に機械強度の劣る領域を一体的に覆いこの領域以外を露出させるパターンを有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示画素が表示画面を構成するように配置された平面表示パネルと、前記平面表示パネルの表面に固定される保護フィルムとを備え、前記保護フィルムは前記平面表示パネルにおいて相対的に機械強度の劣る領域を一体的に覆いこの領域以外を露出させるパターンを有することを特徴とする平面表示装置。
【請求項２】
前記保護フィルムのパターンは少なくとも前記平面表示パネルの外縁に沿った領域を覆う補強部を含むこと特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項３】
前記保護フィルムのパターンはさらに前記平面表示パネルの対角線に沿った領域を覆う補強部を含むことを特徴とする請求項２に記載の平面表示装置。
【請求項４】
前記保護フィルムのパターンは前記補強部相互の結合位置付近において曲線的な輪郭を持つことを特徴とする請求項２に記載の平面表示装置。
【請求項５】
前記平面表示パネルの厚さは０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の平面表示装置。
【請求項６】
前記平面表示パネルは前記複数の表示画素に画素スイッチとしてそれぞれ接続される複数の低温ポリシリコン薄膜トランジスタおよび前記複数の表示画素を取り囲む領域に配置される駆動回路を含むことを特徴とする請求項３に記載の平面表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば屋内および屋外を問わずに使用されるようなモバイル機器に組み込まれる平面表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、液晶表示装置が、薄型、軽量、低消費電力という優れた特徴を有する平面表示装置であることから、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）やＰＤＡと一体化した携帯電話のようなモバイル機器において用いられている。
【０００３】
一般に、液晶表示装置は液晶層が一対の電極基板間に挟持された構造の液晶表示パネルを有する。例えばアクティブマトリクス型液晶表示パネルでは、一方の電極基板がアモルファスシリコンやポリシリコン半導体層を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチング素子、並びにこのスイッチング素子に接続された画素電極、走査線、信号線を有するアレイ基板として形成され、他方の電極基板が対向電極を有する対向基板として形成される。アレイ基板および対向基板は液晶材料を封止する外縁シール部材として基板の外縁に沿って配置される接着剤で貼り合わされる。
【０００４】
ところで、モバイル機器の利用者は最近急激に増大する傾向にあり、これに伴って液晶表示パネルの軽量薄型化がさらに求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアレイ基板および対向基板は、一般に機械的な衝撃に弱いガラス板からなる。従って、ガラス板の厚さを僅かな衝撃で欠けや割れを生じないように設定する必要があり、これが軽量薄型化を困難にしている。このような状況から、ガラス板よりも強度的に優れたセラミック板を基板材料として用いる研究もなされているが、セラミック板は製造プロセスが複雑な上に材料単価もガラス板より高いことから製造コストを大幅に増大させてしまう。薄いフィルムに１５０°Ｃ以下の低温で直接ＴＦＴアレイを形成したり（例えば、非特許文献１参照）、通常のガラス板に形成したものを薄いフィルムに転写する（例えば、非特許文献２参照）試みもなされている。この場合でも、製造工程の大幅変更を伴いコストの増大につながる。また、薄いガラス板上に直接薄膜トランジスタ、その他のコンポーネントを形成する方法もあるが、この場合、製造段階で欠けや割れが発生し易い。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｄｈａｒａｍ  Ｐａｌ  Ｇｏｓａｉｎ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｈｉｇｈ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  Ｆａｂｌｉｃａｔｅｄ  ｏｎ  ａ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ”，  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｖｏｌ．３９  （２０００）  ｐｐＬ１７９−Ｌ１８１
【０００７】
【非特許文献２】
Ｓ．  Ｕｔｓｕｎｏｍｉｙａ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴｓ  ｏｎ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｒｅｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｂｙ  Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ／Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  （ＳＵＦＴＬＡ）”  ＳＩＤ’００  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐｐ９１６−９１９
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、機械強度を維持するために製造コストの大幅な増大を必要とせずにさらなる軽量薄型化が可能な平面表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の表示画素が表示画面を構成するように配置された平面表示パネルと、平面表示パネルの表面に固定される保護フィルムとを備え、保護フィルムは平面表示パネルにおいて相対的に機械強度の劣る領域を一体的に覆いこの領域以外を露出させるパターンを有する平面表示装置が提供される。
【０００９】
この平面表示装置では、保護フィルムが表示パネルにおいて相対的に機械強度の劣る領域を一体的に覆い、この領域以外を露出させる。これにより、平面表示パネルが保護フィルムによって補強されるため、平面表示パネル自体の厚さを低減しても、僅かな機械的な衝撃によって損傷することが避けられる。すなわち、機械強度を維持するために平面表示パネルの材料として一般的なガラス板に比べて製造コストの高いセラミック板を用いずに平面表示パネルの軽量薄型化が可能である。保護フィルムとしては樹脂等を利用することができるため、この保護フィルムの追加が平面表示装置全体としての厚さおよび重量を低減する上で解消困難な障害とはならない。従って、保護フィルムの利用に伴ってガラス板を薄くしたときに得られる全体的重量の低減は顕著である。また、保護フィルムは平面表示パネルの表面全体を覆うことがない。このため、透過光が画像表示に利用される場合でも、表示画面が全体的に暗くなることも避けられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。この液晶表示装置は様々な画像を表示するためにＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）のようなモバイル機器に画像モニタとして組み込まれる平面表示装置である。
【００１１】
図１はこの液晶表示装置の液晶表示パネルの外観を概略的に示し、図２は図１に示す液晶表示装置の概略的な回路構造を示し、図３は図２に示す表示画素付近の断面構造を示す。この液晶表示装置は、図２に示すように液晶表示パネル１およびこの液晶表示パネル１を制御する液晶コントローラ２を備える。液晶表示パネル１は、図３に示すように液晶層ＬＱがアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間に保持される構造を有し、液晶コントローラ２は液晶表示パネル１から独立した駆動回路基板上に配置される。
【００１２】
アレイ基板ＡＲは、マトリクス状に配置されるｍ×ｎ個の画素電極ＰＥ、複数の画素電極ＰＥの行に沿って形成されるｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、それぞれの画素電極ＰＥの列に沿って形成されるｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、信号線Ｘ１〜Ｘｎおよび走査線Ｙ１〜Ｙｍの交差位置近傍にそれぞれ配置されるｍ×ｎ個の画素スイッチ３、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路４、並びに信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路５、および液晶コントローラ２およびアレイ基板ＡＲ間の接続に用いられる複数の配線電極パッドＰＤを含む。
【００１３】
対向基板ＣＴは、ｍ×ｎ個の画素電極ＰＥに対向して配置されコモン電位Ｖｃｏｍに設定される単一の対向電極ＣＥを含む。
【００１４】
液晶コントローラ２は、モバイル機器の処理回路から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受取り、デジタル映像信号ＤＡＴＡ、垂直走査制御信号ＹＣＴおよび水平走査制御信号ＸＣＴを出力する。垂直走査制御信号ＹＣＴは走査線駆動回路４に供給され、水平走査制御信号ＸＣＴはデジタル映像信号ＤＡＴＡと共に信号線駆動回路５に供給される。走査線駆動回路４は走査信号を１垂直走査（フレーム）期間毎に走査線Ｙ１〜Ｙｍに順次供給するよう垂直走査制御信号ＹＣＴによって制御される。信号線駆動回路５は各走査線Ｙが走査信号により駆動される１水平走査期間（１Ｈ）において入力されるデジタル映像信号を直並列変換し、さらにデジタル・アナログ変換したアナログ表示信号を信号線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ供給するように水平走査制御信号ＸＣＴによって制御される。
【００１５】
この液晶表示装置では、液晶層ＬＱがｍ×ｎ個の画素電極ＰＥにそれぞれ対応してｍ×ｎ個の表示画素ＰＸに区画され、各表示画素ＰＸが２本の隣接走査線Ｙと２本の隣接信号線Ｘとの間にほぼ規定される。表示画面はこれらｍ×ｎ個の表示画素ＰＸにより構成される。走査線駆動回路４および信号線駆動回路５は図１および図２に示すようにｍ×ｎ個の表示画素ＰＸを取り囲むアレイ基板ＡＲの端部近傍領域に配置され、複数の配線電極パッドＰＤは信号線駆動回路５のさらに外側に配置される。各画素スイッチ３は対応走査線Ｙからの走査信号に応答して対応信号線Ｘからの表示信号をサンプリングして対応画素電極ＰＥに印加し、この画素電極ＰＥの電位と対向電極ＣＥの電位との電位差に基づいて対応表示画素ＰＸの光透過率を制御する。
【００１６】
アレイ基板ＡＲでは、各画素スイッチ３が例えば図２に示すように配置されるＮチャネル低温ポリシリコン薄膜トランジスタで構成され、図３に示すようにガラス板６上に形成される低温ポリシリコン半導体層３Ｐと、この半導体層３Ｐの上方にゲート絶縁膜７を介して形成されるゲート電極３Ｇと、ゲート電極３Ｇの両側において半導体層３Ｐに接続されるソースおよびドレイン電極３Ｓ，３Ｄとを有する。ゲート電極３Ｇはゲート絶縁膜７上で走査線Ｙと一体的に形成される。このゲート絶縁膜７上には、さらに補助容量線８が走査線Ｙに平行に形成され、例えば対向電極ＣＥの電位に等しい電位に設定される。ゲート電極３Ｇ、走査線Ｙ、および補助容量線８はゲート絶縁膜７と一緒に層間絶縁膜９により覆われる。ソース電極３Ｓおよびドレイン電極３Ｄはこの層間絶縁膜９上に形成され、層間絶縁膜９およびゲート絶縁膜７を貫通するコンタクトホールを介して半導体層３Ｐにコンタクトする。ソース電極３Ｓは層間絶縁膜９上で対応補助容量線８に重なるように延出して形成され、ドレイン電極３Ｄは層間絶縁膜９上で対応信号線Ｘと一体的に形成される。ソース電極３Ｓ、ドレイン電極３Ｄ、および信号線Ｘは層間絶縁膜９と一緒に保護絶縁膜１０により覆われ、この保護絶縁膜１０は有機絶縁膜１１により覆われる。画素電極ＰＥは有機絶縁膜１１上に形成され、補助容量線８の上方において有機絶縁膜１１および保護絶縁膜１０を貫通するコンタクトホールを介してソース電極３Ｓにコンタクトする。画素電極ＰＥは有機絶縁膜１１と一緒に配向膜１２により覆われる。
【００１７】
尚、画素電極ＰＥは対向基板ＣＴ側から液晶層ＬＱを介して入射する光を高い反射率で散乱させる反射板としても機能し、有機絶縁膜１１の上部表面を下地として形成される金属層である。画素電極ＰＥの下地となる有機絶縁膜１１の部分には、複数の半球状凸部がランダムに配置される。これにより、画素電極ＰＥはこれら半球状凸部に対応した起伏を有する。また、走査線駆動回路４および信号線駆動回路５は例えば画素スイッチ３と共通の工程で形成されるＮチャネルおよびＰチャネル低温ポリシリコン薄膜トランジスタを用いて構成される。
【００１８】
また、対向基板ＣＴでは、赤、緑、および青のストライプ状カラーフィルタＣＦが各々対応列の画素電極ＰＥに対向して行方向に順番に並ぶようにしてガラス板２０上に形成され、ＩＴＯ等の透明導電部材からなる対向電極ＣＥがカラーフィルタＣＦ上に形成され、さらに配向膜２１が対向電極ＣＥを覆って形成される。
【００１９】
配向膜１２および２１の配向軸は、ラビング処理により例えば７０度互いにずれるように設定される。アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴは配向膜１２および２１を内側にし、液晶層ＬＱを取り囲むように配置される外縁シール部材により貼り合わされる。ネマチック液晶材料はアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの貼合わせ後に外縁シール部材の開口部である液晶注入口から注入され、この注入後に封止部材により封止される。ネマチック液晶材料は正の誘電率異方性を有し、アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間でねじれて配向される。
【００２０】
また、偏光板３１が配向膜２１とは反対側において対向基板ＣＴに貼り付けられる。
【００２１】
さらにこの液晶表示装置では、保護フィルムＦＲが配向膜１２とは反対側においてアレイ基板ＡＲに貼り付けて固定される。ここで、保護フィルムＦＲはＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）等の材料からなる厚さ０．１ｍｍ、透過率９０％以上の透明フィルムであり、紫外線硬化樹脂を用いて貼り付けられることがふつうである。さらに、この保護フィルムＦＲは図１および図４に示すように液晶表示パネル１において相対的に機械強度の劣る領域を一体的に覆いこの領域以外を露出させるパターンを有する。このパターンは少なくとも液晶表示パネル１の外縁に沿った領域を覆う補強部ＦＲ１、液晶表示パネル１の対角線に沿った領域を覆う補強部ＦＲ２，ＦＲ３を含む。また、このパターンはＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ３相互の結合位置付近において曲線的な輪郭Ｒを持つ。
【００２２】
ここで、アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの貼り合わせ以降の製造工程について説明する。
【００２３】
図５はアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの貼り合わせにより得られる液晶表示パネル１を示す。この状態では、配線電極パッドＰＤ、走査線駆動回路４、その他の回路コンポーネントはアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ内に既に組み込まれている。但し、アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの厚さはこの状態で０．７ｍｍとなっている。図３では、回路コンポーネント部分がガラス板６および２０に対してかなり厚く描かれているが、実際のアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの厚さはガラス板６および２０の厚さにほぼ等しい。
【００２４】
図６に示す工程では、アレイ基板ＡＲの厚さが０．１ｍｍまで薄くされる。具体的には、ガラス板６の表面が回路コンポーネントおよびその配線を形成しない側において研磨処理により削られる。ここでは、対向基板ＣＴがアレイ基板ＡＲの補強材として機能し、液晶表示パネル１がこの工程中に割れたり欠けたりすることを防止する。また、研磨処理は例えばフッ化水素水溶液で化学的にガラス板６を薄くするエッチング処理に置き換えてもよい。
【００２５】
図７に示す工程では、保護フィルムＦＲが図４に示すようなパターンで研磨後のガラス板６の表面に付着され固定される。ちなみに、保護フィルムＦＲにおいて、補強部ＦＲ１は液晶表示パネル１において機械的な衝撃を受けたときに欠け易い領域の補強材となり、補強部ＦＲ２，ＦＲ３は機械的な衝撃を受けたときに応力が集中して割れやすい領域の補強材となる。保護フィルムＦＲはこのように相対的に機械強度の劣る領域を一体的に覆うことからより高い信頼性で機械強度を補強することになる。
【００２６】
図８に示す工程では、対向基板ＣＴの厚さが０．１ｍｍまで薄くされる。具体的には、ガラス板２０の表面が回路コンポーネントおよびその配線を形成しない側において研磨処理により削られる。この後、偏光板３１が研磨後のガラス板２０の表面に貼り付けられる。ここでは、アレイ基板ＡＲおよび保護フィルムＦＲが対向基板ＣＴの補強材として機能し、液晶表示パネル１がこの工程中に割れたり欠けたりすることを防止する。尚、研磨処理はアレイ基板ＡＲの場合と同様に例えばフッ化水素水溶液で化学的にガラス板２０を薄くするエッチング処理に置き換えてもよい。
【００２７】
こうして完成された液晶表示パネル１では、アレイ基板ＡＲ、対向基板ＣＴ、および液晶層ＬＱの合計が０．３ｍｍの厚さとなり、さらに偏光板３１および保護フィルムＦＲを含めても０．５ｍｍ以下となる。この液晶表示パネル１は図１に示す配線電極パッドＰＤを介して液晶コントローラ２に接続される。
【００２８】
本実施形態では、保護フィルムＦＲが表示パネルにおいて相対的に機械強度の劣る領域を一体的に覆い、この領域以外を露出させる。これにより、液晶表示パネル１が保護フィルムＦＲによって補強されるため、液晶表示パネル１自体の厚さを低減しても、僅かな機械的な衝撃によって損傷することが避けられる。すなわち、機械強度を維持するために液晶表示パネル１の基板材料として一般的なガラス板６，２０に比べて製造コストの高いセラミック板を用いずに液晶表示パネル１の軽量薄型化が可能である。保護フィルムＦＲとしては樹脂等を利用することができるため、この保護フィルムＦＲの追加が液晶表示装置全体としての厚さおよび重量を低減する上で解消困難な障害とはならない。従って、保護フィルムＦＲの利用に伴ってガラス板６，２０を薄くしたときに得られる全体的重量の低減は顕著である。
【００２９】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
【００３０】
例えば上述の実施形態では、液晶層ＬＱを介して入射する光を反射する画素電極ＰＥを用いた反射型液晶表示装置について説明したが、本発明は例えば図９に示すように液晶表示パネル１の裏側に配置される偏光板３２を介して入射するバックライト光を透過する透明でほぼ平坦な画素電極ＰＥを用いた透過型液晶表示装置にも適用できる。
【００３１】
製造工程においては、図１０に示す工程が図７に示す工程に続いて行われる。この工程では、対向基板ＣＴの厚さが０．１ｍｍまで薄くされる。具体的には、ガラス板２０の表面が回路コンポーネントおよびその配線を形成しない側において研磨処理により削られる。この後、偏光板３１が研磨後のガラス板２０の表面に貼り付けられ、偏光板３２がガラス板５の表面に貼り付けられる。
【００３２】
この変形例の透過型液晶表示装置では、保護フィルムＦＲは液晶表示パネル１の表面全体を覆うことがない。このため、上述の実施形態と同様な効果に加え、表示画面が透過光の減衰によって全体的に暗くなることも避けられる。
【００３３】
また、本発明は上述のような反射型あるいは透過型液晶表示装置だけでなく、自己発光型である有機ＥＬ表示装置にも適用できる。特にこの有機ＥＬ表示装置は、偏光板を用いないことから製造工程の順序を変更する必要もない。
【００３４】
さらに、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）と呼ばれる技術で半導体ベアチップをアレイ基板ＡＲに実装する場合には、このチップを基板の貼り合わせ後に配線電極パッドＰＤに対応する領域に実装してから、このチップを一時的にマスクして上述した基板の厚さを薄くする工程に入ればよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、機械強度を維持するために製造コストの大幅な増大を必要とせずにさらなる軽量薄型化が可能な平面表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の外観を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置の概略的な回路構造を示す図である。
【図３】図２に示す表示画素付近の断面構造を示す図である。
【図４】図１に示す保護フィルムの平面パターンを示す図である。
【図５】図１に示す液晶表示パネルの製造工程を示す断面図である。
【図６】図５に示す工程に続いて行われる液晶表示パネルの製造工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に示す工程に続いて行われる液晶表示パネルの製造工程を説明するための断面図である。
【図８】図７に示す工程に続いて行われる液晶表示パネルの製造工程を説明するための断面図である。
【図９】図３に示す液晶表示パネルを反射型から透過型に変形した変形例の断面構造を示す図である。
【図１０】図９に示す変形例のための製造工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…液晶表示パネル、６，２０…ガラス板、３１，３２…偏光板、ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＰＸ…表示画素、ＦＲ…保護フィルム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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