JP4719289B2 - Liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、一対の透明基板間に液晶を封入した液晶表示装置に関し、特に一対の基板を接合するシール材として紫外線硬化型樹脂を用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates, and more particularly to a liquid crystal display device using an ultraviolet curable resin as a sealing material for joining a pair of substrates.
液晶表示装置は、薄くて軽量であるとともに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所があり、各種電子機器に広く使用されている。特に、近年、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）等の能動素子が画素毎に設けられたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、表示品質の点でもＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）に匹敵するほど優れたものが得られるようになり、携帯テレビやパーソナルコンピュータ等のディスプレイにも使用されている。 A liquid crystal display device is advantageous in that it is thin and lightweight, can be driven at a low voltage and consumes less power, and is widely used in various electronic devices. In particular, in recent years, an active matrix type liquid crystal display device in which an active element such as a TFT (Thin Film Transistor) is provided for each pixel is superior in terms of display quality to comparable to a CRT (Cathode-Ray Tube). Products can be obtained, and they are also used for displays such as portable televisions and personal computers.
一般的に、液晶表示装置は２枚の透明基板の間に液晶を封入した構造を有している。それらの透明基板の相互に対向する２つの面（対向面）のうち、一方の面側には対向電極、カラーフィルタ及び配向膜等が形成され、また他方の面側にはアクティブマトリクス回路、画素電極及び配向膜等が形成されている。更に、各透明基板の対向面と反対側の面には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。これらの２枚の偏光板は、例えば偏光板の偏光軸が互いに直交するように配置され、これによれば、電界をかけない状態では光を透過し、電界を印加した状態では遮光するモード、すなわちノーマリーホワイトモードとなる。また、２枚の偏光板の偏光軸が平行な場合には、ノーマリーブラックモードとなる。 In general, a liquid crystal display device has a structure in which liquid crystal is sealed between two transparent substrates. A counter electrode, a color filter, an alignment film, and the like are formed on one of the two surfaces (opposing surfaces) of the transparent substrate facing each other, and an active matrix circuit and a pixel are formed on the other surface. An electrode, an alignment film, and the like are formed. Furthermore, a polarizing plate is attached to the surface opposite to the facing surface of each transparent substrate. These two polarizing plates are, for example, arranged so that the polarizing axes of the polarizing plates are orthogonal to each other, and according to this, a mode that transmits light when no electric field is applied and shields light when an electric field is applied, That is, the normally white mode is set. Further, when the polarization axes of the two polarizing plates are parallel, the normally black mode is set.
通常、液晶表示装置の製造工程では、対向電極、カラーフィルタ及び配向膜等が形成された基板（以下、ＣＦ基板という）と、アクティブマトリクス回路、画素電極及び配向膜等が形成された基板（以下、ＴＦＴ基板という）とを接合するシール材として、紫外線硬化型樹脂が使用されている。図１０（ａ）は従来の液晶表示装置の製造方法を示す断面図、図１０（ｂ）は同じくその基板接合部の近傍を詳細に示す拡大図である。但し、図１０（ａ）では、対向電極６４及び配向膜５４，６５の図示を省略している。
Usually, in the manufacturing process of a liquid crystal display device, a substrate (hereinafter referred to as a CF substrate) on which a counter electrode, a color filter, an alignment film, and the like are formed, and a substrate (hereinafter referred to as an active matrix circuit, a pixel electrode, an alignment film, and the like) UV curable resin is used as a sealing material for bonding to a TFT substrate. FIG. 10A is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a liquid crystal display device, and FIG. 10B is an enlarged view showing the vicinity of the substrate bonding portion in detail. However, in FIG. 10A, the
ＴＦＴ基板５０は、ガラス基板５１と、このガラス基板５１の一方の面上にマトリクス状に配置された複数の画素電極５２と、各画素電極５２にそれぞれ接続されたＴＦＴ（図示せず）と、これらの画素電極５２及びＴＦＴを覆う配向膜５４とにより構成されている。また、ＣＦ基板６０は、ガラス基板６１と、このガラス基板６１の一方の面上に形成され、ＴＦＴ基板５０の画素電極５２に対応する開口部が設けられたブラックマトリクス６２と、ブラックマトリクス６２の各開口部に対応して設けられ、開口部毎にＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）のいずれか一色を有するカラーフィルタ６３と、ブラックマトリクス６２及びカラーフィルタ６３上の全面を覆う対向電極６４と、この対向電極６４を覆う配向膜６５とにより構成されている。なお、画素電極５２及び対向電極６４は、いずれも透明なＩＴＯ（インジウム酸化スズ）膜により形成されている。
The
これらのＴＦＴ基板５０及びＣＦ基板６０を接合する際には、まず、ＣＦ基板６０の内面の表示領域（画素電極がマトリクス状に配置された領域）を囲むように額縁状にシール材（紫外線硬化型樹脂）５８を塗布する。このとき、後工程で基板間に液晶を注入するための液晶注入口として、一部分樹脂を塗布しない部分を設けておく。
When bonding the
次に、基板５０，６０間にスペーサ５７を散布し、ＴＦＴ基板５０とＣＦ基板６０とを対向させてシール材５８により接合する。次に、ＣＦ基板６０上に表示領域を覆う遮光マスク６７を配置し、ＣＦ基板６０側から紫外線を照射してシール材５８を硬化させ、ＴＦＴ基板５０及びＣＦ基板６０が接合されてなる液晶パネル（空パネル）を形成する。このとき、配向膜５４，６５は、遮光マスク６７により紫外線に照射されることが防止される。
Next,
次いで、遮光マスク６７を取り外し、液晶パネルを真空チャンバ内に入れる。そして、チャンバ内を真空にして液晶注入口を液晶が入った容器中に浸漬した後、チャンバ内を大気圧に戻す。そうすると、圧力差により液晶がパネル内に充填される。その後、液晶注入口に封止材として紫外線硬化型樹脂を充填し、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。このようにして、液晶表示装置が形成される。
Next, the
ところで、配向膜５４，６５や液晶に紫外線が照射されると、配向膜５４，６５や液晶が劣化し、焼き付きや表示むらが発生して表示性能が低下してしまう。このため、上述の如く、ＣＦ基板６０の外面側に遮光マスク６７を設け、紫外線硬化樹脂を硬化させる際に配向膜５４，６５や液晶に紫外線が照射されることを防止している。
By the way, when the
なお、特開昭５２−７３７５７号には、金属酸化物の皮膜により、波長が４５０ｎｍ以下の可視光及び紫外線をカットする技術が提案されている。また、特開平８−１７６５４９号には、紫外線吸収材を液晶中に添加し、液晶の劣化及び異性化を防止する技術が提案されており、特開平５−１５０２２３号には、紫外線硬化型樹脂に替えて可視光線硬化型樹脂を使用する技術が提案されている。 JP-A-52-73757 proposes a technique for cutting visible light and ultraviolet light having a wavelength of 450 nm or less by a metal oxide film. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-176549 proposes a technique for adding an ultraviolet absorber to the liquid crystal to prevent deterioration and isomerization of the liquid crystal. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-150223 discloses an ultraviolet curable resin. Instead of this, a technique using a visible light curable resin has been proposed.
しかしながら、上述した従来の技術では、図１１に示すように、遮光マスク６７の縁部から回り込んだ紫外線により配向膜５４，６５や液晶が劣化してしまうという欠点がある。例えば、配向膜５４，６５の縁部の部分が紫外線に照射された場合であっても、配向膜５４，６５に液晶中の不純物が付着しやすくなって、長時間使用するとこれらの不純物が配向膜５４，６５の端部から画素電極側に拡散し、焼き付きや色むら等の原因になる。
However, the conventional technique described above has a drawback that the
また、特開昭５２−７３７５７号に開示された技術では、金属酸化物の被膜を形成するときに高温（５００〜６００℃）を要し、本発明のように特定領域のみに被膜を形成する場合、そのエッチング工程はかなり煩雑なものになる。特開平８−１７６５４９号に開示された技術では、液晶に添加する紫外線吸収材により液晶の電気的特性が変化するという問題点がある。また、紫外線吸収材の添加により液晶の色づきや配向膜の劣化が発生するという問題点もある。 In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 52-73757, a high temperature (500 to 600 ° C.) is required when forming a metal oxide film, and the film is formed only in a specific region as in the present invention. In that case, the etching process becomes quite complicated. The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-176549 has a problem that the electrical characteristics of the liquid crystal change depending on the ultraviolet absorbing material added to the liquid crystal. In addition, there is a problem that the addition of an ultraviolet absorber causes coloring of the liquid crystal and deterioration of the alignment film.
特開平５−１５０２２３号に開示された技術では、一般的に可視光線硬化型樹脂の強度が紫外線硬化型樹脂に比べて劣ることから、用途が限定され、高強度が要求される部分に使用するシール材として適用することは難しい。紫外線硬化樹脂をメインシール及び封止材に用いた液晶表示装置では、樹脂部に硬化に必要な紫外線を当て、且つ樹脂境界部の液晶劣化を最小限に食い止めるため、上記の紫外線カットフィルタや吸収材ではなく、樹脂硬化に必要な紫外線の特定波長域を透過し、それ以外の波長をカットするバンドパスフィルタ機能が必要になる。また、プロセス的にも、パネル基板上の特定領域に容易に形成可能であることが条件になる。 In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-150223, since the strength of a visible light curable resin is generally inferior to that of an ultraviolet curable resin, its use is limited and it is used for a portion requiring high strength. It is difficult to apply as a sealing material. In liquid crystal display devices that use UV curable resin as the main seal and sealing material, the above UV cut filter and absorption are used to irradiate the resin part with UV light necessary for curing and to minimize liquid crystal deterioration at the resin boundary. A band-pass filter function that transmits a specific wavelength region of ultraviolet rays necessary for resin curing, and cuts other wavelengths, is required. Also, in terms of process, it is a condition that it can be easily formed in a specific region on the panel substrate.
上記した課題は、一対のガラス基板と、前記一対のガラス基板のいずれか一方のガラス基板上に形成され、画素電極に対応する部分が開口されたブラックマトリクスと、前記一方のガラス基板上の前記画素電極に対応する位置に形成されたカラーフィルタと、前記一方のガラス基板上に形成され、前記ブラックマトリクスの縁部からその外側の領域を覆うバンドパスフィルタと、前記一対のガラス基板の間の前記バンドパスフィルタの外側縁部に沿って額縁状に塗布されたシール材とを有し、前記バンドパスフィルタは青のカラーフィルタと同じ材料からなり、前記シール材は、前記バンドパスフィルタと重ならない領域を３０％以上有することを特徴とする液晶表示装置により解決される。 The above-described problems include a pair of glass substrates, a black matrix formed on any one of the pair of glass substrates and having an opening corresponding to a pixel electrode, and the one on the one glass substrate. A color filter formed at a position corresponding to the pixel electrode, a bandpass filter formed on the one glass substrate and covering an area outside the edge of the black matrix, and between the pair of glass substrates and a frame shape on the applied seal material along the outer edge of the band-pass filter, the band-pass filter is Ri Do the same material as the color filter of blue, the sealing material, and the band-pass filter the Rukoto that Yusuke non-overlapping area of 30% or more are solved by a liquid crystal display device according to claim.
本発明によれば、バンドパスフィルタにより、シール材の硬化に必要な波長の光を比較的よく透過し、液晶及び配向膜の劣化の原因となる紫外線短波長を効率よく遮断することができる。このため、液晶及び配向膜の光劣化を最小限に抑え、表示品質の劣化を回避することができる。また、このバンドパスフィルタは青のカラーフィルタと同一材料からなるので、青のカラーフィルタと同時に形成することができる。このため、工程数の増加を抑制することができる。 According to the present invention, the band-pass filter can transmit light having a wavelength necessary for curing the sealing material relatively well, and can efficiently block ultraviolet short wavelengths that cause deterioration of the liquid crystal and the alignment film. For this reason, it is possible to minimize the light deterioration of the liquid crystal and the alignment film and to avoid the deterioration of the display quality. Further, since this band pass filter is made of the same material as the blue color filter, it can be formed simultaneously with the blue color filter. For this reason, the increase in the number of processes can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図、図１（ｂ）は同じくその基板接合部の近傍を詳細に示す拡大図である。但し、図１（ｂ）では、対向電極２４及び配向膜１３，２５の図示を省略する。
(First embodiment)
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged view showing the vicinity of the substrate bonding portion in detail. However, illustration of the
ＴＦＴ基板１０は、従来と同様に形成する。すなわち、ガラス基板１１上にＴＦＴ（図示せず）及び画素電極１２を形成し、これらのＴＦＴ及び画素電極１２上に配向膜１３を形成する。そして、配向膜１３の表面をラビング処理する。一方、ＣＦ基板２０は以下のように形成する。すなわち、まず、ガラス基板２１上に、画素電極１２に対応する部分が開口されたブラックマトリクス２２を形成する。また、ガラス基板２１上の画素電極１２に対応する位置に、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の各カラーフィルタ２３を約１．０〜２．５μｍの厚さで形成するとともに、ブラックマトリクス２２の縁部からその外側の領域を覆うバンドパスフィルタ２３ａを形成する。このバンドパスフィルタ２３ａは青のカラーフィルタと同じ材料により形成し、露光量を調整することにより約０．６μｍの厚さに形成するその後、基板２１上の全面にＩＴＯからなる対向電極２４を形成し、更に対向電極２４上に配向膜２５を形成する。そして、配向膜２５の表面をラビング処理する。
The
次に、ＣＦ基板２０のバンドパスフィルタ２３ａの縁部に沿って額縁状にシール材（紫外線硬化型樹脂）１８を約１ｍｍの幅で塗布する。このとき、後工程で液晶を注入するための液晶注入口として、一部にシール材１８を塗布しない領域を設けておく。そして、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に球形のスペーサ１７を散布し、両方の基板１０，２０を配向膜１３，２５が形成されている面を内側にして対向配置し、シール材１８により接合する。
Next, a sealing material (ultraviolet curable resin) 18 is applied in a frame shape along the edge of the
次に、ＣＦ基板２０の外側に表示領域を覆う遮光マスク（遮光性の金属膜又はフィルム等）２７を配置し、ＣＦ基板２０側から紫外線を照射してシール材１８を硬化させる。これにより、２枚の基板１０，２０が接合されてなる液晶パネル（空パネル）が形成される。この場合に、遮光マスク２７の端部から回り込んだ紫外線短波長はバンドパスフィルタ２３ａによりカットされ、配向膜１３，２５の光劣化は最小限に抑えられる。
Next, a light-shielding mask (light-shielding metal film or film) 27 that covers the display area is disposed outside the
その後、液晶パネルを真空チャンバ内に入れ、チャンバ内を真空にした後、液晶注入口を液晶中に浸漬し、チャンバ内を大気圧に戻す。そうすると、パネル内の圧力と大気圧との差により、パネル内に液晶が充填される。次いで、液晶注入口に封止材として紫外線硬化型樹脂を充填し、ＣＦ基板２０の外側に遮光マスク２７を配置した後、紫外線を照射して封止材を硬化させる。このようにして、液晶表示装置が製造される。
Thereafter, the liquid crystal panel is placed in a vacuum chamber, the inside of the chamber is evacuated, and then the liquid crystal inlet is immersed in the liquid crystal to return the inside of the chamber to atmospheric pressure. Then, the liquid crystal is filled in the panel due to the difference between the pressure in the panel and the atmospheric pressure. Next, the liquid crystal injection port is filled with an ultraviolet curable resin as a sealing material, and a
図２は、横軸に波長をとり、縦軸に相対強度をとって、シール材の硬化に使用されている水銀ショートアークランプの輝線スペクトルを示す図である。紫外線硬化型樹脂は、主に波長が３３０〜３８０ｎｍの光により硬化し、液晶や配向膜の劣化は主にそれよりも短い波長（図中Ａで示す波長域）の光により発生する。図３及び図４は、横軸に波長をとり、縦軸に透過率をとって、ガラス（無アルカリガラス）基板の光透過率特性を示す図である。なお、図３はガラス基板のみの光透過率特性を示し、図４は表面にＩＴＯ膜を有するガラス基板の光透過率特性を示す。図３に示すようにＩＴＯ膜がないガラス基板では波長が約２５０ｎｍよりも長い光を透過するのに対し、図４に示すようにＩＴＯ膜を有するガラス基板では波長が約２８０ｎｍよりも長い波長の光を透過する。すなわち、ＩＴＯ膜を有するガラス基板では、波長が２８０ｎｍ以下の光はほぼ１００％カットされる。 FIG. 2 is a diagram showing an emission line spectrum of a mercury short arc lamp used for curing a sealing material, with the wavelength on the horizontal axis and the relative intensity on the vertical axis. The ultraviolet curable resin is mainly cured by light having a wavelength of 330 to 380 nm, and the deterioration of the liquid crystal and the alignment film is mainly caused by light having a shorter wavelength (wavelength range indicated by A in the figure). 3 and 4 are graphs showing the light transmittance characteristics of a glass (non-alkali glass) substrate with the horizontal axis representing wavelength and the vertical axis representing transmittance. 3 shows the light transmittance characteristics of only the glass substrate, and FIG. 4 shows the light transmittance characteristics of the glass substrate having an ITO film on the surface. As shown in FIG. 3, a glass substrate without an ITO film transmits light having a wavelength longer than about 250 nm, whereas a glass substrate having an ITO film as shown in FIG. 4 has a wavelength longer than about 280 nm. Transmits light. That is, in a glass substrate having an ITO film, light having a wavelength of 280 nm or less is cut almost 100%.
図５は、横軸に波長をとり、縦軸に光の透過率をとって、青のカラーフィルタの透過率特性を示す図である。但し、このカラーフィルタは、顔料分散法により形成したものであり、フィルタの厚さは約１．３μｍである。この図に示すように、青のカラーフィルタは、波長が約３２０〜５９０ｎｍの光を透過し、波長が約４６０ｎｍの光を最もよく透過する。このカラーフィルタをバンドパスフィルタとして使用した場合、紫外線硬化樹脂の硬化に有効な波長が３３０〜３８０ｎｍの光は比較的多く（図中斜線で示す）透過し、液晶及び配向膜の劣化の原因となる波長が３３０ｎｍ以下の光はほぼ遮断される。この図から、青のカラーフィルタと同一材料により形成したバンドパスフィルタは、シール材の硬化に必要な波長の光を比較的よく透過し、液晶及び配向膜の劣化の原因となる紫外線短波長を効率よく遮断することが明らかである。 FIG. 5 is a diagram showing the transmittance characteristics of a blue color filter, where the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents light transmittance. However, this color filter is formed by a pigment dispersion method, and the thickness of the filter is about 1.3 μm. As shown in this figure, the blue color filter transmits light having a wavelength of about 320 to 590 nm, and best transmits light having a wavelength of about 460 nm. When this color filter is used as a bandpass filter, a relatively large amount of light having a wavelength of 330 to 380 nm effective for curing the ultraviolet curable resin is transmitted (indicated by hatching in the figure), which causes deterioration of the liquid crystal and the alignment film. Light having a wavelength of 330 nm or less is substantially blocked. From this figure, the bandpass filter made of the same material as the blue color filter transmits light with a wavelength necessary for curing the sealing material relatively well, and has a short ultraviolet wavelength that causes deterioration of the liquid crystal and the alignment film. It is clear that the blocking is efficient.
本実施の形態では、紫外線照射時に遮光マスクの端部から紫外線が回り込んだとしても、バンドパスフィルタ２３ａにより液晶及び配向膜に有害な紫外線短波長が照射されることが抑制される。これにより、液晶及び配向膜の光劣化は最小限に抑えられ、表示品質の劣化は回避される。また、本実施の形態では、バンドパスフィルタ２３ａは、青のカラーフィルタと同一材料により同時に形成するので、工程数の増加が抑制される。
In the present embodiment, even if ultraviolet rays circulate from the edge of the light shielding mask during ultraviolet irradiation, the
以下、バンドパスフィルタの厚さの最適値について調べた結果について説明する。第１の実施の形態においては、バンドパスフィルタは、青のカラーフィルタと同一材料により同時に形成する。そこで、カラーフィルタに使用するレジストの膜厚と紫外線の遮蔽特性との関係について調べた。なお、通常、カラーフィルタは、色純度を確保するために、１．０〜２．５μｍの厚さに形成される。 Hereinafter, the result of examining the optimum value of the thickness of the bandpass filter will be described. In the first embodiment, the band-pass filter is simultaneously formed of the same material as the blue color filter. Therefore, the relationship between the film thickness of the resist used for the color filter and the ultraviolet shielding property was examined. In general, the color filter is formed to a thickness of 1.0 to 2.5 μm in order to ensure color purity.
まず、ネガ型アクリル樹脂の感光性レジスト（ＣＢ−２０００：富士ハント社製）に青の顔料を分散させ、このレジストをローラコータによりガラス基板上に塗布した。そして、ガラス基板をホットプレート上で１１０℃の温度で９０秒間加熱し予備硬化させた後、露光及び現像処理を施した。その後、２３０℃の温度で１０分間加熱することによりレジストを本硬化させて、青のバンドパスフィルタを得た。 First, a blue pigment was dispersed in a photosensitive resist of negative acrylic resin (CB-2000: manufactured by Fuji Hunt), and this resist was applied onto a glass substrate by a roller coater. Then, the glass substrate was heated on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to be pre-cured, and then exposed and developed. Thereafter, the resist was fully cured by heating at a temperature of 230 ° C. for 10 minutes to obtain a blue bandpass filter.
この場合、紫外線露光量を調整して、種々の膜厚のバンドパスフィルタを形成した。図６は横軸に紫外線露光量をとり、縦軸にバンドパスフィルタの膜厚をとって、両者の関係を示す図である。この図６に示すように、紫外線露光量を調整することにより、所望の膜厚のバンドパスフィルタを形成することができる。次に、分光器（キャノン製ＬＣ−ＳＰ）を使用し、膜厚が０．３μｍ、０．６μｍ及び１．３μｍのバンドパスフィルタの分光特性を調べた。図７は、横軸に波長をとり、縦軸に光の透過率をとって、バンドパスフィルタの膜厚と透過率との関係を示す図である。この図７に示すように、バンドパスフィルタの膜厚を薄くすると光の透過率は上昇するが、過度に薄くすると液晶や配向膜の劣化の原因となる波長の光も透過して、バンドパスフィルタとしての性能が低下する。一方、バンドパスフィルタの厚さを厚くすると、シール材の硬化に有効な波長の光も遮断されて、バンドパスフィルタの下のシール材を十分に硬化させることができなくなる。第１の実施の形態では、紫外線硬化樹脂の硬化に寄与する波長が約３３０〜３８０ｎｍの光をできるだけ透過し、且つ液晶及び配向膜に対し有害な短波長成分をカットできるバンドパスフィルタとして、約０．６μｍの厚さのカラーフィルタが好適である。しかし、この図５に示すように、膜厚が０．３〜１．３μｍのカラーフィルタでもバンドパスフィルタとして使用することができる。 In this case, bandpass filters with various film thicknesses were formed by adjusting the amount of ultraviolet light exposure. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the UV exposure amount on the horizontal axis and the film thickness of the bandpass filter on the vertical axis. As shown in FIG. 6, a bandpass filter having a desired film thickness can be formed by adjusting the amount of ultraviolet light exposure. Next, using a spectroscope (LC-SP manufactured by Canon), the spectral characteristics of bandpass filters having film thicknesses of 0.3 μm, 0.6 μm, and 1.3 μm were examined. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the film thickness and the transmittance of the bandpass filter, with the wavelength on the horizontal axis and the light transmittance on the vertical axis. As shown in FIG. 7, when the film thickness of the band-pass filter is reduced, the light transmittance is increased. However, when the band-pass filter is excessively thin, light having a wavelength that causes deterioration of the liquid crystal and the alignment film is also transmitted. The performance as a filter is reduced. On the other hand, when the thickness of the bandpass filter is increased, light having a wavelength effective for curing the sealing material is also blocked, and the sealing material under the bandpass filter cannot be sufficiently cured. In the first embodiment, as a bandpass filter that transmits light having a wavelength of about 330 to 380 nm that contributes to the curing of the ultraviolet curable resin as much as possible and that can cut short wavelength components harmful to the liquid crystal and the alignment film, A color filter having a thickness of 0.6 μm is preferable. However, as shown in FIG. 5, even a color filter having a film thickness of 0.3 to 1.3 μm can be used as a bandpass filter.
次に、上記のようにして形成したバンドパスフィルタに対するシール材（紫外線硬化樹脂）の接合強度について調べた結果について説明する。まず、１５×５０ｍｍの２枚のガラス基板の中央に紫外線硬化型樹脂を直径が３ｍｍの点状に塗布し、直径が約５μｍの球形スペーサ（ＳＰ−２０５：積水ファインケミカル製）散布して、これらの基板を貼合わせた。これと同様に、２枚のガラス基板にカラーフィルタ用レジストの膜を形成し、このレジスト膜上に紫外線硬化型樹脂を塗布し、基板間にスペーサを散布して２枚の基板を貼合わせた。更に、ガラス基板にカラーフィルタ用レジストの膜をストライプ状に形成し、紫外線硬化樹脂を半分がガラス基板に接触し、残りがレジスト膜に接触するように塗布して、基板間にスペーサを散布した後、貼合わせた。 Next, the results of examining the bonding strength of the sealing material (ultraviolet curable resin) to the bandpass filter formed as described above will be described. First, an ultraviolet curable resin is applied to the center of two 15 × 50 mm glass substrates in the form of dots having a diameter of 3 mm, and spherical spacers (SP-205: manufactured by Sekisui Fine Chemical) having a diameter of about 5 μm are sprayed. The substrates were bonded together. Similarly, a color filter resist film is formed on two glass substrates, an ultraviolet curable resin is applied on the resist film, and spacers are scattered between the substrates to bond the two substrates together. . Furthermore, a color filter resist film is formed in a stripe shape on a glass substrate, and UV curable resin is applied so that half of the resin is in contact with the glass substrate and the rest is in contact with the resist film, and spacers are dispersed between the substrates. After that, they were pasted together.
そして、これらの基板に対し、３０００ｍＪ／ｃｍ2 の光量で紫外線を照射して樹脂を硬化させた。その後、剥離試験機を使用して剥離強度を測定した。その結果、ガラス基板に直接紫外線硬化型樹脂を塗布した場合の剥離強度は１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。また、レジスト膜上に紫外線硬化型樹脂を塗布した場合の剥離強度は０．７ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。さらに、半分がガラス基板に接触し、残りがレジスト膜に接触するように紫外線硬化型樹脂を塗布した場合の剥離強度は１．２ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。 Then, these substrates were cured by irradiating ultraviolet rays with a light amount of 3000 mJ / cm 2 . Thereafter, peel strength was measured using a peel tester. As a result, the peel strength when the ultraviolet curable resin was directly applied to the glass substrate was 1.5 kgf / cm 2 . The peel strength when an ultraviolet curable resin was applied on the resist film was 0.7 kgf / cm 2 . Furthermore, the peel strength when the UV curable resin was applied so that half was in contact with the glass substrate and the rest was in contact with the resist film was 1.2 kgf / cm 2 .
図８は、横軸にシール材とカラーフィルタ用レジスト膜との重ね合わせの割合をとり、縦軸に剥離強度をとって、両者の関係を示す図である。通常、液晶表示装置では、パネル強度や耐湿性の点から、剥離強度は１．０ｋｇｆ／ｃｍ2 以上必要であるとされている。この図８から、シール材がガラス基板に直接接触している部分が３０％以上であれば、剥離強度は１．０ｋｇｆ／ｃｍ2 以上になり、十分な剥離強度を確保することができることがわかる。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the horizontal axis representing the overlapping ratio of the sealing material and the color filter resist film and the vertical axis representing the peel strength. In general, in a liquid crystal display device, it is said that a peel strength of 1.0 kgf / cm 2 or more is required from the viewpoint of panel strength and moisture resistance. From FIG. 8, it can be seen that if the portion where the sealing material is in direct contact with the glass substrate is 30% or more, the peel strength is 1.0 kgf / cm 2 or more, and sufficient peel strength can be secured. .
（第２の実施の形態）
図９（ａ）は本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置を示す断面図、図９（ｂ）は同じくその基板接合部の近傍を詳細に示す拡大図である。本実施の形態は、ＴＦＴ基板側にブラックマトリクスを形成するいわゆるＢＭオンＴＦＴ方式の液晶表示装置に本発明を適用したものである。なお、図９（ａ）では、対向電極４４及び配向膜３４，４５の図示を省略している。
(Second Embodiment)
FIG. 9A is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9B is an enlarged view similarly showing details of the vicinity of the substrate bonding portion. In the present embodiment, the present invention is applied to a so-called BM-on-TFT type liquid crystal display device in which a black matrix is formed on the TFT substrate side. In FIG. 9A, the
ＴＦＴ基板３０は、以下のように形成する。すなわち、まず、ガラス基板３１上に、ブラックマトリクス３２を所定のパターンで形成する。その後、各画素領域にそれぞれ画素電極３３とＴＦＴ（図示せず）とを形成する。そして、基板３１上に、これらの画素電極３３及びＴＦＴを覆う配向膜３４を形成した後、配向膜３４の表面をラビング処理する。
The
一方、ＣＦ基板４０は以下のように形成する。すなわち、ガラス基板４１の上に、各画素領域毎に、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）のいずれか一色のカラーフィルタ４３を形成する。このとき、青のカラーフィルタと同一の材料により、表示領域の縁部に沿って額縁状にバンドパスフィルタ４３ａを形成する。次に、基板４１の表示領域上を覆う対向電極４４を形成し、この対向電極４４上に配向膜４５を形成する。その後、配向膜４５の表面をラビング処理する。
On the other hand, the
なお、画素電極３３及び対向電極４４はいずれもＩＴＯにより形成し、カラーフィルタ４３は約１．０〜２．５μｍ、バンドパスフィルタ４３ａは約０．６μｍの厚さに形成する。次に、ＣＦ基板４０のバンドパスフィルタ４３ａの縁部に沿って額縁状にシール材（紫外線硬化型樹脂）を塗布し、ＴＦＴ基板３０とＣＦ基板４０との間にスペーサ３７を散布するとともに、液晶を滴下し、両方の基板３０，４０を配向膜３４，４５が形成されている面を内側にして対向配置し、シール材１８により接合する。
The
その後、ＣＦ基板４０上に表示領域を覆う遮光マスク４７を配置し、ＣＦ基板４０側から紫外線を照射してシール材３８を硬化させる。このようにして液晶表示装置が形成される。本実施の形態においては、ブラックマトリクス３２がＴＦＴ基板３０側に形成されており、バンドパスフィルタ４３ａはブラックマトリクス３２の縁部よりも内側に配置することができるので、狭額縁化が達成でき、第１の実施の形態に比べ基板の寸法を削減できる。また、ＴＦＴ基板３０とＣＦ基板４０とを接合するときに両者の間に液晶を滴下し、ＴＦＴ基板３０とＣＦ基板４０との接合と同時に基板間に液晶を封入するので、第１の実施の形態に比べて製造に要する時間が著しく短縮される。
Thereafter, a
以下、第２の実施の形態の液晶表示装置を実際に形成し、表示部のセル厚のばらつき、イオン密度及び残留ＤＣ電圧を測定した結果について説明する。液晶表示装置の劣化は、イオン密度及び残留ＤＣ電圧に関係し、イオン密度又は残留ＤＣ電圧が高いほど劣化しやすいということが知られている。実施例のパネルとして、上記の方法によりＢＭオンＴＦＴ方式の液晶表示装置を形成した。パネル内に充填した液晶には、標準液晶ＺＬＩ−４７９２（メルク社製）を用いた。なお、シールに混入させるファイバスペーサの径は青のカラーフィルタ膜厚分だけ小さくした。また、ブラックマトリクスの外縁部（額縁部）の幅は４．５ｍｍ、バンドパスフィルタ４３ａの幅は３ｍｍ、バンドパスフィルタ４３ａの外縁からブラックマトリクス３２の外縁までの距離は０．５ｍｍである。
Hereinafter, the result of actually forming the liquid crystal display device of the second embodiment and measuring the cell thickness variation, the ion density, and the residual DC voltage of the display unit will be described. It is known that the deterioration of the liquid crystal display device is related to the ion density and the residual DC voltage, and the deterioration is more likely as the ion density or the residual DC voltage is higher. As the panel of the example, a BM-on-TFT type liquid crystal display device was formed by the above method. Standard liquid crystal ZLI-4792 (manufactured by Merck) was used as the liquid crystal filled in the panel. The diameter of the fiber spacer mixed in the seal was reduced by the thickness of the blue color filter. Further, the width of the outer edge portion (frame portion) of the black matrix is 4.5 mm, the width of the
また、従来例として、バンドパスフィルタを有しないこと以外は実施例と同様の液晶表示装置を形成した。そして、これらの実施例及び従来例の液晶表示装置について、セル厚のばらつき、イオン密度及び残留ＤＣ電圧を調べた。その結果を、下記表１に示す。但し、セル厚のばらつきは、シール端部から３．５ｍｍの位置（表示部端）におけるセル厚と、表示領域の中央の厚さを測定し、その差を求めることによって評価した。また、イオン密度は、温度が５０℃の条件で電極間に波高値が１０Ｖ、周波数が０．０５Ｈｚの三角波電圧を印加して測定した。更に残留ＤＣ電圧は、温度が５０℃の条件で、波高値が２．０Ｖ、周波数が３０Ｈｚ、オフセット電圧が４Ｖの矩形波電圧を電極間に約１０分間印加した後、測定した。 In addition, as a conventional example, a liquid crystal display device similar to the example was formed except that the band-pass filter was not provided. And about the liquid crystal display device of these Examples and a prior art example, the dispersion | variation in cell thickness, ion density, and residual DC voltage were investigated. The results are shown in Table 1 below. However, the variation in cell thickness was evaluated by measuring the cell thickness at a position 3.5 mm from the seal end (display end) and the thickness of the center of the display area, and obtaining the difference. The ion density was measured by applying a triangular wave voltage having a peak value of 10 V and a frequency of 0.05 Hz between the electrodes at a temperature of 50 ° C. Further, the residual DC voltage was measured after applying a rectangular wave voltage having a peak value of 2.0 V, a frequency of 30 Hz, and an offset voltage of 4 V between the electrodes under a temperature of 50 ° C. for about 10 minutes.
１０，３０，５０ ＴＦＴ基板
１１，２１，３１，４２，５１，６１ ガラス基板
１２，３３，５２ 画素電極
１３，２５，３４，４５，５４，６５ 配向膜
１７，３７，５７ スペーサ
１８，３８，５８ シール材
２０，４０，６０ ＣＦ基板
２２，３２，６２ ブラックマトリクス
２３，４３，６３ カラーフィルタ
２４，４４，６４ 対向電極
２７，４７，６７ 遮光マスク
２３ａ，４３ａ バンドパスフィルタ
10, 30, 50
Claims (3)
前記一対のガラス基板のいずれか一方のガラス基板上に形成され、画素電極に対応する部分が開口されたブラックマトリクスと、
前記一方のガラス基板上の前記画素電極に対応する位置に形成されたカラーフィルタと、
前記一方のガラス基板上に形成され、前記ブラックマトリクスの縁部からその外側の領域を覆うバンドパスフィルタと、
前記一対のガラス基板の間の前記バンドパスフィルタの外側縁部に沿って額縁状に塗布されたシール材とを有し、
前記バンドパスフィルタは青のカラーフィルタと同じ材料からなり、
前記シール材は、前記バンドパスフィルタと重ならない領域を３０％以上有することを特徴とする液晶表示装置。 A pair of glass substrates;
A black matrix formed on any one of the pair of glass substrates and having a portion corresponding to the pixel electrode opened;
A color filter formed at a position corresponding to the pixel electrode on the one glass substrate;
A band-pass filter formed on the one glass substrate and covering a region outside the edge of the black matrix;
A sealing material applied in a frame shape along the outer edge of the bandpass filter between the pair of glass substrates;
The band-pass filter is Ri Do the same material as the color filter of blue,
The sealing material is a liquid crystal display device according to claim Rukoto which have a region which does not overlap with the band-pass filter 30% or more.
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