JP2005258328A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の優れた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、表示領域Ｒ１を有したアレイ基板１と、対向基板２と、表示領域の周縁部に形成された遮光部２０と、液晶注入口を有するシール材４０と、液晶層３と、を備えている。
少なくとも液晶注入口近傍のシール材４０と遮光部２０とは平面的に間隙を有して配置されている。液晶注入口の長さ方向において、間隙の長さが液晶注入口の長さより長い。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示素子は、アレイ基板および対向基板を所定の隙間を置いて対向配置し、これら２枚の基板間に液晶層を挟持して構成されている。アレイ基板および対向基板は、中央に位置した表示領域をそれぞれ有している。これら２枚の基板の周縁部はシール材によって貼り合わされ、そのシール材の一部には液晶封入口が形成されている。液晶層は液晶注入口より液晶を注入した後、この液晶注入口を封止材で封止することで形成されている。

２枚の基板間には、基板間の隙間を一定に保持するため、スペーサとして、粒径の均一な球状スペーサ、またはフォトリソグラフィ法を用いて形成された樹脂からなる柱状スペーサが配置されている。アレイ基板の外面側には、バックライトが配置されている。

このように構成された液晶表示装置を用いてカラー表示する場合、アレイ基板または対向基板の表示領域に赤色、緑色、および青色の着色層が配設されている。また、バックライトからの光漏れを防止するために、表示領域の周縁部に沿って枠状の遮光部が形成されている。遮光部は、Ｃｒ、ＭｏＷ等の金属膜や樹脂を用いて形成されている。

アレイ基板側に赤色、緑色、および青色の着色層を形成する場合、アレイ基板側には、柱状スペーサおよび遮光部も形成する（例えば、特許文献１参照）。この際、柱状スペーサおよび遮光部を同一材料として、例えば黒色レジストで同時に形成することで製造工程を減らすことが可能である。柱状スペーサは、赤色、緑色、および青色の着色層上に形成することにより、所望のセルギャップを得ることができる。
特開２００２−２１４５９３号公報

上記のように表示領域の周縁部に樹脂からなる遮光部を設けると液晶注入時において、液晶注入口付近に形成された遮光部により注入抵抗が高くなり、注入時間が増加してしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位の優れた液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、表示領域を有したアレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、前記表示領域の周縁部に形成された樹脂からなる遮光部と、前記遮光部より外周に形成され、液晶注入口を有するシール材と、前記アレイ基板、対向基板、およびシール材で囲まれた領域に配置された液晶層と、を備え、少なくとも前記液晶注入口近傍のシール材と前記遮光部とは平面的に間隙を有して配置されており、前記液晶注入口の長さ方向において、前記間隙の長さが前記液晶注入口の長さより長いことを特徴としている。

この発明によれば、表示品位の優れた液晶表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、液晶表示装置は、アレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板２と、アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層３と、を備えている。アレイ基板１および対向基板２は、中央部に位置した矩形状の表示領域Ｒ１と、表示領域周縁部に沿って位置した枠状の非表示領域Ｒ２とを有している。

アレイ基板１は、透明な絶縁基板としてガラス基板１０を備えている。ガラス基板１０上には、図示しない信号線、信号線と交差した走査線、および走査線と平行な補助容量線がそれぞれ複数本配設されている。信号線と走査線との各交差部には、スイッチング素子として、例えば薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）１１が設けられている。ガラス基板１０およびＴＦＴ１１上に絶縁膜１２が成膜されている。なお、各ＴＦＴ１１と重なった絶縁膜１２に形成された図示しないスルーホールにはコンタクト電極が形成され、このコンタクト電極はＴＦＴに接続されている。

表示領域Ｒ１において、絶縁膜１２上には、赤色の着色層１３Ｒ、緑色の着色層１３Ｇ、および青色の着色層１３Ｂが交互に並んで配設され、カラーフィルタを形成している。より詳しくは、着色層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂはそれぞれストライプ状に形成され、これらの周縁部を信号線に重ねて配設されている。ここで、カラーフィルタは、着色層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの他、後述する対向着色層も含む。

着色層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ上には、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電膜により形成された複数の画素電極１５が設けられている。各画素電極１５は絶縁膜１２および各着色層に形成されたスルーホール１４を介して対応するＴＦＴ１１に接続されている。より詳しくは、画素電極１５は、上記したコンタクト電極を介してＴＦＴ１１に接続されている。画素電極１５上には柱状スペーサ１６が複数本配設されている。着色層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、および画素電極１５上には、配向膜１７が形成されている。

一方、非表示領域Ｒ２において、絶縁膜１２上には、矩形枠状の遮光部２０が形成され、この遮光部は、表示領域Ｒ１の着色層周縁部全周に沿って設けられている。ここで、非表示領域Ｒ２において、絶縁膜１２上には対向着色層２２も配置され、遮光部２０および対向着色層は、表示領域Ｒ１周縁部、ないし後述するベゼル６０内側から漏れる光の遮光に寄与している。

対向基板２は、透明な絶縁基板としてガラス基板３０を備えている。このガラス基板３０上にはＩＴＯ等の透明な導電膜で形成された対向電極３１が形成されている。表示領域Ｒ１において、対向電極３１上に配向膜３２が成膜されている。

アレイ基板１および対向基板２は、両基板の周縁部に配置された、例えば、熱硬化型のシール材４０により互いに接合され、複数の柱状スペーサ１６により所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板１、対向基板２、およびシール材４０で囲まれた領域には、液晶層３が形成されている。シール材４０の一部には液晶注入口４１が設けられ、この液晶注入口４１は図示しない封止材で封止されている。

次に、上記した遮光部２０および対向着色層２２について詳細に説明する。
図１ないし図４に示すように、遮光部２０は他の部分よりも幅の狭い狭幅部２１を有し、この狭幅部は、液晶注入口４１と対向しているとともに、表示領域Ｒ１周縁部に沿って設けられている。狭幅部２１は、シール材４０と対向した第１狭幅部２１ａ、および液晶注入口４１と対向した第２狭幅部２１ｂを有しているとともに、その長さＬ１は、例えば、４ｃｍである。液晶注入口４１の長さＬ２は、例えば、２ｃｍである。

第１狭幅部２１ａとシール材４０とは平面的に間隙Ｇをおいて配置され、第１狭幅部およびシール材間の間隙Ｇの幅Ｗ１は、例えば５ｍｍである。第１狭幅部２１ａは幅Ｗ２を、また第２狭幅部２１ｂは幅Ｗ３を、それぞれ有し、第１狭幅部の幅は第２狭幅部の幅よりも広い。上記したことから、液晶注入口４１の長さ方向において、狭幅部２１（間隙Ｇ）の長さＬ１は、液晶注入口の長さＬ２を超えている。

対向着色層２２は、狭幅部２１の周縁に沿って設けられているとともに、液晶注入口４１および第２狭幅部２１ｂの間に配置されている。さらに、対向着色層２２は幅Ｗ４を有し、狭幅部２１から液晶注入口４１側に突出しているとともに、シール材４０に隙間をおいて配置されている。また、対向着色層２２は第２狭幅部２１ｂとも対向している。この実施の形態において、対向着色層２２の幅Ｗ４は、第２狭幅部２１ｂの幅Ｗ３よりも広い。また、対向着色層２２は狭幅部２１よりも膜厚が薄い。

アレイ基板１の外面には偏光板５１が配設されている。対向基板２の外面には偏光板５２が配設されている。対向基板２の外面側であるとともに、表示領域Ｒ１の外側には、枠状のベゼル６０が配置されている。ベゼル６０の内側の周縁は、対向着色層２２の配置された領域上を通るように位置している。アレイ基板１および対向基板２を保持するとともに、これら両基板の周縁部に図示しない筐体カバーが対向配置されている。アレイ基板１の外面側には、バックライト７０が配置されている。このバックライト７０はアレイ基板１に対向配置された導光板７１、この導光板の一側縁に対向配置された光源７２、および反射板７３を有している。

次に、上記液晶表示装置の一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。
まず、用意したガラス基板１０上には、成膜およびパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、ＴＦＴ１１、信号線、走査線、および補助容量線等を形成する。次に、ガラス基板１０上全面に絶縁膜１２を成膜した後、各ＴＦＴ１１と重なった絶縁膜の一部にスルーホールを形成する。次いで、絶縁膜１２上に各スルーホールを介してＴＦＴ１１と接続されるコンタクト電極を形成する。

続いて、コンタクト配線を含み絶縁膜１２上全面に紫外線硬化型アクリル系赤色レジスト液（以下、赤色レジストと称する）を、例えば、スピンナにて塗布する。次いで、赤色レジストを約９０℃で約５分間プリベークした後、特定のフォトマスクを用い、赤色レジストにパターンを露光する。露光する際、赤色レジストには、露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ^２として紫外線を照射する。また、ここで用いたフォトマスクは、赤色に着色したい個所に対応するストライプ形状パターンと、スルーホール１４を形成したい個所に対応する、例えば直径１５μｍの円形形状パターンと、を有している。

次に、露光された赤色レジストを約０．１重量％のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）の水溶液で６０秒間現像した後、さらに水洗いする。その後、約２００℃で１時間、ポストベークすることにより、スルーホール１４を有した赤色の着色層１３Ｒを形成する。このように、フォトリソグラフィ法を用い、表示領域Ｒ１に着色層１３Ｒを形成する。

その後、着色層１３Ｒと同様、フォトリソグラフィ法を用い、着色層１３Ｇ、および着色層１３Ｂを表示領域Ｒ１に順次形成する。ここで、着色層１３Ｂを形成する際、この着色層を非表示領域Ｒ２に形成される液晶注入口に対向させるとともに、表示領域Ｒ１に特定の隙間を置いて形成する。この実施の形態において、非表示領域Ｒ２の着色層１３Ｂは、矩形状に形成される。

続いて、着色層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ上に、ＩＴＯを、例えばスパッタリング法により堆積する。堆積されたＩＴＯをパターニングし、それぞれ着色層に重なるとともに、スルーホール１４と接続された複数の画素電極１５を形成する。

画素電極１５を形成した後、絶縁膜１２、各着色層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、および画素電極１５上に、遮光性を有する材料として、例えば黒色レジストをスピンナにて塗布する。その後、黒色レジスト乾燥させる。

次に、フォトマスクをアレイ基板１上に塗布された黒色レジストと対向配置し、フォトマスクを介して紫外線を照射し、黒色レジストを露光する。ここで、フォトマスクは、柱状スペーサ１６および遮光部２０が形成される領域と対向したパターンを有している。

続いて、露光された黒色レジストを現像した後、焼成する。これにより、柱状スペーサ１６、および遮光部２０が同一材料で同時に形成される。また、柱状スペーサ１６および遮光部２０は同一の高さに形成されている。
次に、表示領域Ｒ１と重なったアレイ基板１上に、例えばポリイミドからなる配向膜材料を塗布した後、配向処理（ラビング）を施すことにより配向膜１７を形成する。

一方、対向基板２の製造方法においては、まず、ガラス基板３０を用意する。ガラス基板３０上に、ＩＴＯを、例えばスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に堆積して、対向電極３１を形成する。続いて、表示領域Ｒ１と重なった対向基板２上に、例えばポリイミドからなる配向膜材料を塗布した後、配向処理（ラビング）を施すことにより配向膜３２を形成する。

上記のように形成されたアレイ基板１および対向基板２は、複数の柱状スペーサ１６により所定の隙間を保持して対向配置し、両基板をその周縁部に配置したシール材４０により貼り合せる。そして、シール材４０に形成された液晶注入口４１により両基板の間に、例えば、カイラル材が添加されたネマティック液晶材料を注入する。

その後、液晶注入口を紫外線硬化型樹脂等の封止材で封止する。ここで、注入時間は、液晶注入口４１付近でシール材と遮光部との間に間隙を設けないものに比較して約２０％短縮された。これにより、アレイ基板１、対向基板２、およびシール材４０で囲まれた領域に液晶が封入され、液晶層３が形成される。

次いで、アレイ基板１および対向基板２の外面に、偏光板５１、５２をそれぞれ順に貼り付け、さらには、バックライト７０やベゼル６０等を取り付ける。これにより、液晶表示装置が完成する。

上記のように構成された第１の実施の形態の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、遮光部２０は、狭幅部２１を有し、この狭幅部２１は、シール材４０に間隙Ｇをおいて配設されているとともに、その長さは、液晶注入口４１の長さを超えている。これにより、狭幅部２１と重なった領域の液晶層３のギャップが狭くなったとしても、液晶注入時には、液晶が狭幅部およびシール材４０間の間隙Ｇに広がって注入される。このため、液晶注入時の注入抵抗を抑制できるとともに、注入時間を短縮することができる。

対向着色層２２は、狭幅部２１から液晶注入口４１側に突出しているとともに、シール材４０に隙間をおいて配置されている。さらに、対向着色層２２は、狭幅部２１よりも膜厚が薄い。このため、対向着色層２２は、液晶注入時の注入抵抗の抑制ができる。これにより、狭額縁化を目的として、ベゼル６０の内側の周縁が、対向着色層２２の配置された領域上を通るように配置した場合でも、バックライト光を良好に遮光することができる。

狭幅部２１は黒色レジストで構成されているため、バックライト光を一層遮光することができる。対向着色層２２は、青色の着色層で構成されているため、表示領域Ｒ１に着色層１３Ｂを形成する際、対向着色層も同時に形成すれば製造工程を増加することなく形成できる。

次に、この発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法について説明する。
図５に示すように、遮光部２０は狭幅部２１を有し、この狭幅部は、液晶注入口４１と対向した表示領域Ｒ１周縁部の一辺全長に沿って設けられている。また、狭幅部２１は、この一辺全てにおいてシール材４０と間隙Ｇをおいて配設されている。このため、間隙Ｇは、液晶注入口４１の形成されている一辺の全長に沿って設けられている。狭幅部２１とシール材４０との間の間隙Ｇの幅は、例えば５ｍｍである。間隙Ｇの長さは、液晶注入口４１の長さを超えていることはいうまでもない。

狭幅部２１の周縁に沿って設けられているとともに、この狭幅部および液晶注入口４１の間には、図示しない対向着色層が配置されている。この実施の形態において、対向着色層の幅は、狭幅部２１の幅よりも広い。また、対向着色層２２は狭幅部２１よりも膜厚が薄い。ベゼルの内側の周縁は、対向着色層の配置された領域上を通るように位置している。
ここで、アレイ基板１、対向基板、およびシール材４０で囲まれた領域に液晶を注入する際の注入時間は、液晶注入口４１付近で遮光部２０を狭めずに形成したものに比較して約３０％短縮された。

上記のように構成された第２の実施の形態の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、遮光部２０は、狭幅部２１を有し、この狭幅部２１は、シール材４０に間隙Ｇをおいて配設されているとともに、その長さは、液晶注入口４１の長さを超えている。これにより、狭幅部２１と重なった領域の液晶層３のギャップが狭くなったとしても、液晶注入時には、液晶が狭幅部およびシール材４０間の間隙Ｇに広がって注入される。さらに、この間隙Ｇは、液晶注入口４１と対向した表示領域Ｒ１の一辺の全長に沿って設けられている。そのため、液晶注入時には、液晶が表示領域Ｒ１の一辺全ての間隙Ｇに広がって注入される。これにより、液晶注入時の注入抵抗を一層抑制できるとともに、注入時間を一層短縮することができる。

次に、この発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法について説明する。
図５ないし図７に示すように、液晶表示装置は上記した第２の実施の形態と同様に構成されるとともに、同様に製造されている。但し、この実施の形態において、カラーフィルタは、着色層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、および対向着色層２２の他、間隙着色層２３も含む。間隙着色層２３は、狭幅部２１およびシール材４０間の間隙Ｇに配置されている。対向着色層２２と間隙着色層２３とは、一体に形成されているとともに、狭幅部２１よりも膜厚が薄い。また、対向着色層２２および間隙着色層２３は、青色の着色層で構成されている。

ベゼルの内側の周縁は、間隙着色層２３の配置された領域上を通るように位置している。ここで、アレイ基板１、対向基板、およびシール材４０で囲まれた領域に液晶を注入する際の注入時間は、液晶注入口４１付近でシール材と遮光部２０との間に間隙Ｇを有さないものに比較して約１５％短縮された。

上記のように構成された第３の実施の形態の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、遮光部２０は、狭幅部２１を有し、狭幅部２１およびシール材４０間の間隙Ｇには間隙着色層２３が配置されている。これにより、狭幅部２１と重なった領域の液晶層３のギャップが狭くなったとしても、液晶注入時には、液晶が狭幅部２１およびシール材４０間の間隙Ｇに広がって注入される。

また、対向着色層２２および間隙着色層２３は、狭幅部２１よりも膜厚が薄い。これにより、液晶注入時の注入抵抗を一層抑制できるとともに、注入時間を一層短縮することができる。

この実施の形態において、狭幅部２１およびシール材４０間の間隙Ｇに間隙着色層２３が配置されているため、注入時間の短縮効果は幾分減少する。しかしながら、非表示領域Ｒ２を透過するバックライト光を減少させることができるため、ベゼルまたは筐体カバー内での反射光が漏れるリスクを低減できる。上記したことから、狭額縁化を目的として、ベゼルの内側の周縁が、間隙着色層２３に重なった領域Ｒ３上を通るように位置している場合でも、バックライト光を良好に遮光することができる。

対向着色層２２および間隙着色層２３は、青色の着色層で構成されているため、表示領域Ｒ１に着色層１３Ｂを形成する際、対向着色層および間隙着色層も同時に形成すれば製造工程を増加することなく形成できる。

上述した第２および第３の実施の形態において、他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略した。
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、シール材４０と遮光部２０との間の間隙Ｇを形成するために遮光部を狭幅部２１としたが、他の辺と同じ幅の遮光部としてもかまわない。対向着色層２２および間隙着色層２３は、表示領域Ｒ１内の青色の着色層を使用すると最も透過率が低く、見栄えが最も良くなる。対向着色層２２は、遮光機能に優れた青色の着色層を用いることが好ましいが、これに限らず、赤色の着色層、または緑色の着色層で構成してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。 図１に示した液晶表示装置の平面図。 図２に示したアレイ基板の一部を拡大して示した平面図。 図３に示したアレイ基板のＡ−Ａ断面図。 本発明の第２および第３の実施の形態に係る液晶表示装置の平面図。 図５に示した第３の実施の形態に係るアレイ基板の一部を拡大して示した平面図。 図６に示したアレイ基板のＢ−Ｂ断面図。

符号の説明

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、１３…カラーフィルタ、１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ…着色層、２０…遮光部、２１…狭幅部、２１a…第１狭幅部、２１ｂ…第２狭幅部、２２…対向着色層、２３…間隙着色部、４０…シール材、４１…液晶注入口、６０…ベゼル、Ｇ…間隙、Ｒ１…表示領域。

Claims (10)

1. 表示領域を有したアレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、前記表示領域の周縁部に形成された樹脂からなる遮光部と、前記遮光部より外周に形成され、液晶注入口を有するシール材と、前記アレイ基板、対向基板、およびシール材で囲まれた領域に配置された液晶層と、を備え、
   少なくとも前記液晶注入口近傍のシール材と前記遮光部とは平面的に間隙を有して配置されており、前記液晶注入口の長さ方向において、前記間隙の長さが前記液晶注入口の長さより長いことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記表示領域は矩形状であり、前記間隙は、前記液晶注入口の形成されている一辺の全長に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記アレイ基板に設けられたカラーフィルタを有し、
   前記カラーフィルタは、表示領域に形成された複数の着色層と、前記間隙に配置された間隙着色層と、を含み、
   前記間隙着色層は、前記遮光部よりも膜厚が薄いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記アレイ基板に設けられたカラーフィルタを有し、
   前記カラーフィルタは、前記表示領域に形成された複数の着色層と、前記液晶注入口と前記遮光部との間に配置された対向着色層と、を含み、
   前記対向着色層は、前記遮光部から前記液晶注入口側に突出しており、かつ、前記遮光部よりも膜厚が薄いことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記アレイ基板に設けられたカラーフィルタを有し、
   前記カラーフィルタは、表示領域に形成された複数の着色層と、前記間隙に配置された間隙着色層と、前記液晶注入口と前記遮光部との間に配置された対向着色層と、を含み、
   前記対向着色層は、前記遮光部から前記液晶注入口側に突出しており、
   前記間隙着色層と対向着色層とは、一体に形成されているとともに、前記遮光部よりも膜厚が薄いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記対向基板の外面側であるとともに、表示領域の外側に配置された枠状のベゼルを有し、
   前記ベゼルの内側の周縁は、前記対向着色層の配置された領域上を通ることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 前記対向基板の外面側であるとともに、表示領域の外側に配置された枠状のベゼルを有し、
   前記ベゼルの内側の周縁は、前記間隙着色層の配置された領域上を通ることを特徴とする請求項３または５に記載の液晶表示装置。
8. 前記着色層に重なって配設された複数の柱状スペーサを有し、
   前記各柱状スペーサは、前記遮光部と同一材料で形成されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 前記遮光部は、黒色レジストで構成されているとともに、前記間隙着色層は青色の着色層で構成されていることを特徴とする請求項３または５に記載の液晶表示装置。
10. 前記遮光部は、黒色レジストで構成されているとともに、前記対向着色層は青色の着色層で構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示装置。

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