JP2012073356A

JP2012073356A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2012073356A
Application number: JP2010217366A
Authority: JP
Inventors: Manabu Iwakawa; 学岩川; Toshiaki Fujino; 俊明藤野; Shin Tabata; 伸田畑; Suguru Nagae; 偉長江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-12

Abstract

【課題】基板間の周縁部の間隔を均一に保持した状態でシール材から液晶層への不純物の溶出を抑制し、表示品質の向上した液晶表示装置を得る。
【解決手段】一対の基板間に封入され、前基板間の表示部の間隔を保持する第一のスペーサー９を有する液晶層１０と、基板間の周縁部で前記液晶層１０を封止し、基板間の周縁部の間隔を保持する第二のスペーサー１２を有するシール材１１とを備えた液晶表示装置２０において、液晶層１０とシール材１１との境界を含むように一対の基板の少なくとも一方に突起部１３を設け、突起部１３と第二のスペーサー１２とにより基板間の周縁部の間隔を保持したことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、一対の基板間に封入した液晶層を基板の周縁部に配置したシール材によって封止した液晶表示装置に関する。

この種の液晶表示装置においては、シール材と液晶層が接触しているので、シール材から液晶層へ汚染物質が溶出して表示むら不良が発生してしまう。そこで、例えば液晶層の表示領域とシール材との間に土手を形成し、シール材から発生する汚染物質で汚染された液晶が表示領域に拡散するのを抑制するものや、液晶層とシール材との間に壁体を設けて液晶層とシール材とが直接接触することをなくすものがある（特許文献１および２参照）。

特開平１０−１２３５４０号公報特開２００２−２５８２９１号公報

しかしながら、特許文献１のように液晶層の表示領域とシール材との間に土手を形成した場合、依然としてシール材と液晶層との接触面積は大きいので、汚染物質により汚染された液晶が表示領域に向かって徐々に拡散していき表示むら不良が発生するという問題点があった。
一方、特許文献２のように液晶層とシール材との間に壁体を設けた場合、基板接着時にシール材が壁体と基板との間に入りこんでしまい、通常シール材には基板間の周縁部の間隔を保持するスペーサーが含まれているので、このスペーサーが壁体と基板との間に入り込み基板間の間隔にムラが生じて新たな表示不良の原因となる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、基板間の周縁部の間隔を均一に保持した状態でシール材から液晶層への不純物の溶出を抑制し、表示品質の向上した液晶表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係る液晶表示装置においては、一対の基板間に封入され、前基板間の表示部の間隔を保持する第一のスペーサーを有する液晶層と、基板間の周縁部で前記液晶層を封止し、基板間の周縁部の間隔を保持する第二のスペーサーを有するシール材とを備えた液晶表示装置において、液晶層とシール材との境界を含むように一対の基板の少なくとも一方に突起部を設け、突起部と第二のスペーサーとにより基板間の周縁部の間隔を保持したことを特徴とするものである。

この発明によれば、液晶層とシール材との境界を含むように一対の基板の少なくとも一方に突起部を設け、突起部とシール材のスペーサーとにより基板間の周縁部の間隔を保持したことにより、基板間の周縁部の間隔を均一保持した状態でシール材から液晶層への不純物の溶出を抑制し、表示品質の向上した液晶表示装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置のシール材周辺部を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の突起部の製造方法を示す工程図である。この発明の実施の形態２に係る液晶表示装置のシール材周辺部を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る液晶常時装置の突起部の製造方法を示す工程図である。この発明の実施の形態３に係る液晶表示装置のシール材周辺部を示す断面図である。

実施の形態１．
図１および２は、この発明を実施するための実施の形態１に係る液晶表示装置を示すものであって、図１は液晶表示装置のシール材周辺部の断面図を示す図、図２（ａ）〜（ｆ）は液晶表示装置の突起部の製造方法を示す工程図である。

図１において、液晶表示装置２０は、透明ガラス基板５上に赤、青および緑の三種類の色材でそれぞれ同一の厚さに形成されたカラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂと各カラーフィルター間に設けられた遮光膜であるブラックマトリックス４とを配置したカラーフィルター基板２１と、透明ガラス基板上ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイ（図示せず）が複数配置されたＴＦＴアレイ基板６と、これら一対の基板によって挟持された液晶層１０とを備えている。また、両基板の対向する面には透明電極膜であるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）７がそれぞれ形成されており、このＩＴＯ７表面には液晶を配向させるための配向膜８がそれぞれ形成され、両基板の配向膜８の間には基板間の表示部の間隔を保持するための球状の第一のスペーサー９が設けられている。また、基板間の周縁部には液晶層１０および第一のスペーサー９を封止しておくためのシール材１１が設けられており、このシール材１１は基板間の周縁部の間隔を保持するための第二のスペーサー１２を有している。この第二のスペーサー１２はガラス製の棒体で、径方向の厚みにより間隔を保持するものである。なお、第二のスペーサー１２としてはガラス製の棒体のもの以外にシリカを材料とした球体のものなども用いることができる。

シール材１１と液晶層１０との境界において、カラーフィルター基板２１の透明ガラス基板５の表面には、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂを構成している色材と同一の色材からなる膜１ａ、２ａおよび３ａが３層に積層されて形成された突起部１３がシール材１１と液晶層１０との境界を含むように設けられており、この突起部１３の表面には、ＩＴＯ７が形成されている。突起部１３の幅はシール材１１の幅と同一であり、突起部１３の幅方向の中心は、シール材１１と液晶層１０との境界の中心と一致するように位置している。また、基板間周縁部の間隔は突起部１３と第二のスペーサー１２とにより保持されており、突起部１３の高さをｄ_Ｐとし、第二のスペーサー１２の径をｄ_Ｓとすると、基板間の周縁部の間隔ｄ_ＳＥはｄ_ＳＥ＝ｄ_Ｐ＋ｄ_Ｓである。また、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂの厚みをｄ_ＣＦとすると、ｄ_Ｐ＝３ｄ_ＣＦである。

また、ここでは図示していないが、液晶表示装置２０は、従来の液晶表示装置と同様に、カラーフィルター基板２１およびＴＦＴアレイ基板６の外側にそれぞれ設けられた偏光板と、ＴＦＴアレイ基板６の背面に設けられたバックライトと、基板外周部に配設された液晶駆動用回路基板等を備えている。

また、シール材１１および突起部１３の幅はそれぞれ１．０ｍｍであり、突起部１３の左方０．５ｍｍがシール材１１中に、右方０．５ｍｍが液晶層１０中に含まれる。また、第一のスペーサー９の径および基板間の表示部の間隔ｄ_ＬＣは４．５μｍ、周縁部の間隔ｄ_ＳＥは５．８μｍ、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂの厚みｄ_ＣＦは１．３μｍ、突起部１３の高さｄ_Ｐは３．９μｍであり、第二のスペーサー１２の径はｄ_Ｓ＝１．９μｍである。基板間の周縁部の間隔ｄ_ＳＥが５．８μmであるのに対して突起部１３の高さｄ_Ｐは３．９μmであるので、液晶層１０とシール材１１との接触面積は突起部１３を設けないものと比較して６７％小さい。
ここで、ＩＴＯ７および配向膜８の膜厚はいずれも０．１μｍ以下であり、基板間の周縁部の間隔ｄ_ＳＥ、基板間の表示部の間隔ｄ_ＬＣ、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂの厚みｄ_ＣＦ等に対して十分薄いため無視した。

なお、上記のカラーフィルター基板２１とＴＦＴアレイ基板６との接着は、一方の基板にシール材１１を塗布し、この基板に対してもう一方の基板を重ねて圧着した状態でシール材１１を硬化させて行うが、この圧着の際にシール材１１が塗布部分から広がるために、シール材１１の幅には通常±０．２ｍｍ程度の幅誤差が生じる。本実施の形態における突起部１３の幅は１．０ｍｍに設定しているので、シール材１１に幅誤差があっても突起部１３は液晶層１０とシール材１１との境界を含むように位置する。このようにシール材１１の幅誤差よりも突起部１３の幅を大きくすることで、確実に基板間の周縁部の間隔を保持することができる。

次に本実施の形態の液晶表示装置の突起部１３の製造方法の一例を図２（ａ）〜（ｆ）に基づいて説明する。

まず、図２（ａ）に示すようにブラックマトリックス４が配置されたガラス基板５を準備する。次に、図２（ｂ）に示すように、ガラス基板５に対して赤色の色材１を塗布する。この色材１としては感光性レジスト材料を用いる。次いで図２（ｃ）に示すように、フォトマスク１７を用いて露光を行う。そして、図２（ｄ）に示すように現像を行うことにより、カラーフィルター１ｂおよび突起部１３の１層目である膜１ａが形成される。同様に、青色の色材の塗布、露光、現像を行い、図２（ｅ）に示すように、カラーフィルター２ｂおよび突起部１３の２層目である膜２ａを形成する。さらに同様にして、緑色の色材の塗布、露光、現像を行いカラーフィルター３ｂおよび突起部１３の３層目である膜３ａを形成することによって、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂとともに本発明における液晶表示装置の突起部１３が完成する。

実験によれば、突起部１３を有していない従来の液晶表示装置と、突起部１３を設けた本実施形態に係る液晶表示装置について、７０℃で１０００時間の点灯検査を行い、パネル周辺部の表示不良について確認を行ったところ、従来の液晶表示装置ではパネル周辺部において色ムラによる表示不良が生じているサンプルが確認された。しかし、本実施形態の液晶表示装置では表示不良はまったく確認されなかった。

本実施の形態によれば、シール材１１と液晶層１０との境界を含むように突起部１３を設け、この突起部１３と第二のスペーサー１２とで基板間の周縁部の間隔を保持するようにしたので、基板間の周縁部の間隔を均一に保持した状態で液晶層１０とシール材１１との接触面積を減少させ、シール材１１から液晶層１０への不純物の溶出を抑制し、表示品質の向上した液晶表示装置を得ることができる。

また、シール材１１の幅誤差よりも突起部１３の幅を大きくしているので、シール材１１に幅誤差があっても突起部１３は液晶層１０とシール材１１との境界を含むように位置し、確実に基板間の周縁部の間隔を保持することができる。

また、上記のような製造方法において、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂと突起部１３を同一の材料を用いて同一工程で製造するようにしているので、製造工程数を増加させずに突起部１３を製造することができる。

実施の形態２．
図３および４は、この発明を実施するための実施の形態２に係る液晶表示装置を示すものであって、図３は液晶表示装置のシール材周辺部の断面図を示す図、図４は液晶表示装置の突起部の製造方法を示す工程図である。実施の形態１においては、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂと同一の色材からなる膜１ａ、２ａおよび３ａを３層に積層して突起部１３を形成する構成を示したが、図３に示すように、突起部を基板間の間隔を一定に保つために設けた柱状の第一のスペーサー１４と同一の材料を用いて構成するようにしてもよい。この第一のスペーサー１４および突起部１５の材料としては、アクリル系樹脂を使うことができる。本実施の形態に係る液晶表示装置２０ｂは、球状の第一のスペーサー９の代わりに基板間の表示部の間隔を保持する柱状の第一のスペーサー１４を設けたことと、突起部１３の代わりに、液晶層１０とシール材１１との境界を含むように第一のスペーサー１４と同一の材料からなる突起部１５を設け、この突起部１５と第二のスペーサー１２とで基板間の周縁部の間隔を保持するようにしたこと以外は実施の形態１と同様である。

なお、突起部１５およびシール材１１の幅はそれぞれ１．０ｍｍであり、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂの厚みｄ_ＣＦは１．３μm、第一のスペーサー１４の高さおよび基板間の表示部の間隔ｄ_ＬＣは４．５μm、基板間の周縁部の間隔ｄ_ＳＥは５．８μm、突起部１５の高さｄ_Ｐは４．５μmである。この場合、液晶層１０とシール材１１との接触面積を７８％減少させることができる。

次に本実施の形態の液晶表示装置の突起部１５の製造方法の一例を図４（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。
まず、図４（ａ）に示すようにカラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂとブラックマトリックス４とが配置されたガラス基板５を準備する。次に、図４（ｂ）に示すように、第一のスペーサー１４を構成する感光性レジスト１４ａを塗布する。次いで図４（ｃ）に示すように、フォトマスク１７を用いて露光を行う。そして、図４（ｄ）に示すように現像を行うことにより、第一のスペーサー１４および本発明における液晶表示装置の突起部１５が完成する。

なお、実施の形態１に示した突起部１３および本実施の形態の突起部１５を構成する感光性レジスト材料は、その塗布時に一層あたり０．１μｍの厚み誤差が生じる。本実施の形態に係る突起部１５は一層から形成したので、その厚み誤差は０．１μｍである。

本実施の形態によれば、液晶層１０とシール材１１との境界を含むように突起部１５を設け、この突起部１５と第二のスペーサー１２とで基板間の周縁部の間隔を保持するようにしたので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、突起部１５を一層から作製するようにしたので、より精度のよく突起部を作成することができ、基板間の周縁部の間隔をより均一に保持することができる。

実施の形態３．
図５はこの発明を実施するための実施の形態３に係る液晶表示装置のシール材周辺部の断面図を示すものである。実施の形態１では、突起部の外周面は露出しないように構成したが、図５に示すように、カラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂと同一の色材からなる膜１ａ、２ａおよび３ａを３層に積層して形成した突起部１６の外周面が露出するようにして液晶表示装置２０ｃを構成してもよい。その他の構成および突起部１６の製造方法は実施の形態１と同様である。
このような構成にすることで基板間の周縁部の間隔を保持する面積が増えるので、実施の形態１に述べた効果に加えて、基板間の周縁部の間隔をより高精度に保持することができる。また、外気とシール材１１との接触面積も減少させることができるので、外気からシール材１１を通じての水分などの汚染源の侵入を低減することができる。

なお、本実施の形態では、突起部１６はカラーフィルター１ｂ、２ｂおよび３ｂと同一の色材を３層に積層して形成された構成を示したが、実施の形態２に示した基板間の表示部の間隔を一定に保つために設けた柱状の第一のスペーサー１４と同一の材料を用いて形成した突起部１５において、その外周面が露出するように構成するようにしてもよい。このようにしても同様の作用効果を奏する。

なお、上記各実施形態では、カラーフィルター基板２１に突起部を設ける構成を示したが、ＴＦＴアレイ基板６側に設けてもよく、両基板に設けるように構成してもよい。

１ａ、２ａ、３ａ膜
１ｂ、２ｂ、３ｂカラーフィルター
６ＴＦＴアレイ基板
９、１４第一のスペーサー
１０液晶層
１１シール材
１２第二のスペーサー
１３、１５、１６突起部
２１カラーフィルター基板

Claims

一対の基板間に封入され、前記基板間の表示部の間隔を保持する第一のスペーサーを有する液晶層と、前記基板間の周縁部で前記液晶層を封止し、前記基板間の周縁部の間隔を保持する第二のスペーサーを有するシール材とを備えた液晶表示装置において、
前記液晶層と前記シール材との境界を含むように前記一対の基板の少なくとも一方に突起部を設け、該突起部と前記第二のスペーサーとにより前記基板間の周縁部の間隔を保持したことを特徴とする液晶表示装置。
前記一対の基板のいずれか一方にカラーフィルターを備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記突起部は、前記カラーフィルターと同一の材料で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記突起部は、前記カラーフィルターと同一の材料を用いて多層構造で構成したことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記突起部は、前記第一のスペーサーと同一の材料を用いて構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
前記突起部の外周面は露出していることを特徴とする記載の１ないし５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。