JP2004062138A

JP2004062138A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2004062138A
Application number: JP2002377935A
Authority: JP
Inventors: Shinryu Kaku; 郭　振隆
Original assignee: Chi Mei Electronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: TWI282475B; US7019800B2; US20040017526A1; JP4177658B2

Abstract

【課題】本発明は、液晶材料の、潜在的非硬化シール剤との有害的混入を防止した液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】液晶表示装置は、光シールドマトリクス２１０をその上に形成させた第一の基板２０２、第二の基板２０４、および一番目と二番目の基板の間で挟まれた液晶層２０６を主に含む。第一の基板は光硬化型シール剤２０８によって第二の基板に接着される。本発明は、光シールドマトリクスが少なくとも一カ所の透過領域２１４を有し、光硬化型シール剤２０８と液晶層２０６との間の境界２１６に対向する位置に配され、その結果放出された光が第一の基板２０２から液晶表示装置に入り、光シールドマトリクス２１０の少なくとも一カ所の透過領域２１４を通して、光硬化型シール剤２０８に到達できることを特徴とする。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、　液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置に関し、特に、光硬化型シール剤を使用する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず最初に、　従来の液晶表示装置１００を図１（ａ）及び図１（ｂ）によって説明する。図１（ａ）は従来の液晶表示装置の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１ｂ−１ｂ線に沿って切り取られる切断断面図である。図１（ｂ）に示すように、従来の液晶表示装置１００は、ある程度の間隔を持って互いに対向配置された第１の基板１０２（たとえばカラーフィルタ基板）および第２の基板１０４（たとえば薄膜トランジスタ基板）を含む。液晶層１０６は基板１０２と基板１０４の間に挟まれている。基板１０２と基板１０４はシール剤１０７によって互いに接着されている。
【０００３】
図１（ａ）に示すように、薄膜トランジスタ基板１０４は、液晶層１０６に直面するガラス基板１１２の表面上に形成されている、複数の平行なデータ線１０８、及び複数の平行なゲート線１１０と、データ線１０８と、ゲート線１１０とのそれぞれの交叉部に配置される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１４を含んでいる。二つの隣接したデータ線１０８及び二つの隣接したゲート線１１０で定められた各領域は、画素電極１１６に提供され、対応するＴＦＴ１１４のドレイン電極に連結されている。
図１（ｂ）に示すように、カラーフィルタ基板１０２は、
薄膜トランジスタ基板１０４の画素電極１１６に対向する位置で液晶層１０６に面する複数のカラー部１１８と、
カラー部１１８の上に形成される対向電極１２０を含む。
光シールドマトリクス（例えばブラックマトリクス）１２２は、隣接するカラー部１１８の間に配置される。
【０００４】
光シールドマトリクス１２２は光を妨げる材料又は光を吸収する材料で製造され、外部の光を吸収して、　表示されたイメージのコントラストを改良する。図１ｂに示すように、液晶表示装置１００の周辺に配置される光シールドマトリクス１２２は、隙間なくシール剤１０７の一部をカバーしているので、光は、光シールドマトリクス１２２を貫いてシール剤の一部に到達することはできない。
従って、紫外線硬化型のシール剤が液晶表示装置１００を封止するのに用いられた場合、シール剤１０７の一部（特に液晶層１０６とシール剤１０７の境界面）が光シールドマトリクス１２２により覆われているので、紫外光がシール剤１０７の被覆部に到達せず、それゆえシール剤は完全に硬化しない結果となる。従って、そのような完全に硬化していないシール剤が液晶層と反応し、液晶材料としての品質低下を引き起こす。
フラットディスプレイパネルの分野では、２枚の基板は、熱硬化型のシール剤で互いに貼り合わされている。しかしながら、この方法は比較的高い硬化温度を必要とするので、液晶は耐え得ない。それゆえ、液晶材料を封入する前に熱硬化型シール剤を硬化させる段階を設けている。
【０００５】
しかしながら、Ｉｓｈｉｈａｒａらの米国特許５，２６３，８８８に開示されたｏｎｅ　ｄｒｏｐ　ｆｉｌｌ法（ＯＤＦと略記）に基づいて新しく提案された技術においては、二枚の基板を貼り合わせる前に、一方の基板に、液晶材料を滴下させる。これは製造工程数を大いに減らして、製造効率を増加させる。しかしながら、２枚の基板を封止する工程の前に液晶材料を滴下させるので、この方法においては熱硬化型シール剤を用いることができず、代わりに紫外線硬化型シール剤を用いなければならない。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，２６３，８８８号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、紫外線硬化型シール剤を完全に硬化させ液晶材料との反応を防止することを確実にするために、シール剤を光からブロックする光シールドマトリクスは、シール剤から遠ざけなければならない。しかしこれは、液晶パネルの領域が同じくらいであるならば、液晶パネルの表示領域の外の余分な領域が増加するか、表示領域が減少することを意味し、前者も後者も液晶表示装置の発展傾向と異なる。
従って本発明は、上記の問題を克服した液晶表示装置の提供、あるいは従来技術の問題を少なくとも減少させる液晶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】
本発明は、液晶材料の、潜在的非硬化シール剤との有害的混入を防止した液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の一般的な実施の形態による液晶表示装置は、第一の基板、第二の基板、及び第一の基板と第二の基板の間に挟まれた液晶層を主に含んでいる。第一の基板は光硬化型シール剤（例えば紫外線硬化型シール剤）により第二の基板に接着される。第一の基板は光シールドマトリクス（例えばブラックマトリクス）を有する。本発明は、光シールドマトリクスが、光硬化型シール剤と液晶層との境界に対向する位置において少なくとも一ヶ所の透過領域を有し、その結果、発せられた光は第一の基板から液晶表示装置に入り、光シールドマトリクスの少なくとも一ヶ所の透過領域を通して光硬化型シール剤にまで到達することを特徴とする。境界の周りに位置するシール剤は完全に硬化するので、シール剤の内側にいかなる他の非硬化シール剤があったとしても、そのような非硬化シール剤は液晶材料と反応するのを妨げられ、その結果、液晶材料の性能が保証される。
【００１０】
本発明の１つの実施の形態によれば、光シールドマトリクスの透過領域は光硬化型シール剤と液晶層との境界に沿って広がるスリットを含む。
本発明の他の実施の形態によれば、光シールドマトリクスの透過領域は鋸歯状の輪郭を有する。
本発明のさらなる実施の形態によれば、光シールドマトリクスは複数の透過領域を有し、それは複数の平行な列に配置される。透過領域の少なくとも一つの列は光硬化型シール剤と液晶層との境界に沿って形成される。望ましくは、隣接する列の透過領域は、互い違いの構成で配置される。
【００１１】
しかしながら、液晶表示装置が使用中であるときに、バックライトから発せられた光は光シールドマトリクスの透過領域を透過し、その結果、光シールドマトリクスの性能を劣化（例えば、　コントラスト比を低下）をさせる。従って、本発明は二つの解決方法を提供する。
１）通常のブラックモードの液晶表示装置を用いる方法、すなわち、第一の基板及び第二の基板上にそれぞれ取り付けられた一組の偏光板から構成され、偏光板が第一の基板及び第二の基板を被覆し、光シールドマトリクスの透過領域に面する液晶表示装置を用いる方法。
２）二番目の基板上に、光シールドマトリクスの透過領域に対応する位置に不透明なパターンを形成する方法。
【００１２】
前述の不透明なパターンは、望ましくは、第一の基板に対向する逆反射表面層からなり、光シールドマトリクスによって散乱される光が不透明なパターンに反射され、光シールドマトリクスの透過領域を通り抜けるのを防ぐ。逆反射表面層は金属酸化物フィルム、もしくは耐熱金属（例えば、Ｃｒ，Ｔａ，ＭｏまたはＴｉ）により形成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付の図面と関連して理解すれば、本発明の他の目的、長所、および新規な特徴は、以下の詳細な記述でより明らかになるだろう。
【００１４】
図２に本発明の一般的な実施の形態における液晶表示装置を示す。本発明の液晶表示装置は主に、基板２０２、基板２０４、基板２０２及び２０４に挟まれた液晶層２０６、並びに光硬化型シール剤２０８（例えば紫外線硬化型シール剤）を含み、基板２０２を基板２０４に接着し、間に液晶層が封入されている。基板２０２は光シールドマトリクス２１０（例えばブラックマトリクス）を有する。
光シールドマトリクス２１０と光硬化型シール剤２０８との重複部分は符号２１２により表示される。基板２０２はいわゆるカラーフィルタ基板であり、基板２０４はいわゆる薄膜トランジスタ基板であろうことは理解されるだろう。
【００１５】
本発明は、光シールドマトリクス２１０が、境界２１６に面した位置に形成された透過領域２１４を有する点に特徴づけられる。その結果、光硬化型シール剤２０８と液晶層２０６との間の境界２１６の付近に位置するシール剤は完全に硬化する。境界２１６周辺に位置するシール剤が完全に硬化するので、シール剤２０８の内側にいかなる他の非硬化シール剤があったとしても、そのような非硬化シール剤は液晶材料と反応するのを妨げられ、その結果、液晶材料の性能は保証されるだろう。
【００１６】
図３は本発明の第一の実施の形態における液晶表示装置の周囲部分の平面図を示す。本実施の形態において、光シールドマトリクス２１０はスリット３０２を有し、スリット３０２はシール剤２０８と液晶層２０６の間の境界２１６に沿って広がり、その結果、放たれた光はスリット３０２を通って液晶表示装置に入り、境界２１６の周辺に位置するシール剤２０８に到達し、境界２１６の周辺に位置するシール剤２０８を完全に硬化させることができる。
【００１７】
図４は本発明の第二の実施の形態における液晶表示装置の周囲部分の平面図を示す。光シールドマトリクス２１０は境界２１６に沿って形成された、複数の透過領域４０２を有し、それぞれ鋸歯状の輪郭を形成している。
【００１８】
図５は本発明の第三の実施の形態における液晶表示装置の周囲部分の平面図を示す。光シールドマトリクス２１０は、平行な複数の列に配置される複数の孔５０２を有し、そのうちの孔”ａ”は境界２１６に沿って縦列状に配置されている。隣接している縦列状の孔（すなわち、ａとｂ）は、互い違いの構成で配置される。液晶表示装置は、液晶表示装置が使用中であるときに通常光を発生するバックライトが備えられていることに着目すべきである。当該光は基板２０４及び液晶層２０６を通過し、その後基板２０２に投射される。光シールドマトリクス２１０の主な目的は、光の漏出を減少させ、表示されたイメージのコントラストを改良することである。バックライトにより発生された光が、液晶表示装置の透過領域２１４から漏出するのを防ぐために、本発明の第四の実施の形態に係る液晶表示装置（図６を参照）は、通常のブラックモードの液晶表示装置であり、基板２０２、２０４にそれぞれ取り付けられる一組の偏光板６０２、６０４を含み、偏光板６０２及び６０４は、光シールドマトリクス２１０の透過領域２１４に面した基板２０２、２０４の領域を被覆し、その結果、透過領域２１４を通り抜ける光が液晶表示装置から漏れるのを防ぐ。
【００１９】
実施の形態において、液晶層２０６がコンスタントな異方性を有する陰性誘電体（ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）をもつ垂直配向（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ　ａｌｉｇｎｅｄ）の液晶であるとき、一組の偏光板６０２、６０４の偏光軸は互いに垂直となる。
さらに、液晶層２０６がコンスタントな異方性を有する陽性誘電体（ｐｏｓｉｔｉｖｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）をもつ水平９０度のツイストネマチック液晶であるとき、一組の偏光板６０２、６０４の偏光軸は互いに平行となる。
【００２０】
さらに、図７は本発明の第五の実施の形態における液晶表示装置を示す。液晶表示装置は、基板２０４が光シールドマトリクス２１０の透過領域２１４に面する位置に形成された不透明なパターン７０２を有していることを特徴とするので、バックライトによって発生した光は直接透過領域を通り抜けて液晶表示装置から出ていくことはできない。不透明なパターン７０２は電気的な伝導層（例えば、Ｍ１又はＭ２）により基板２０４上に形成される。望ましくは、不透明なパターン７０２は基板２０２に面する逆反射表面層７０４を含み、光シールドマトリクス２１０により散乱された光（図７の矢印で示される）が不透明なパターン７０２により反射され、透過領域２１４を通り抜けるのを防ぐ。逆反射表面層７０４は金属酸化物フィルムもしくは耐熱金属（例えば、　Ｃｒ，　Ｔａ，　ＭｏまたはＴｉ）により形成される。あるいは、逆反射表面層７０４は人工の黒体から形成される。いわゆる人工の黒体は耐熱金属で作られている多孔性の中空の容器である。光が人工の黒体の表面に伝えられた場合、光は孔内に入って、多反射がチャンバ内で起こり、光のエネルギーの一部分が各反射ごとに吸収され、結果的にエネルギーは完全に吸収される。
【００２１】
その好ましい実施の形態と関連して発明を説明してきたが、特許請求の範囲に記載されるように、発明の精神と範囲から逸脱しないで他の多くの可能な変容例や変更を実施できることは理解されるであろう。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、発せられた光は第一の基板から液晶表示装置に入り、光シールドマトリクスの少なくとも一ヶ所の透過領域を通して光硬化型シール剤にまで到達するので、境界の周りに位置するシール剤は完全に硬化し、シール剤の内側にいかなる他の非硬化シール剤があったとしても、そのような非硬化シール剤は液晶材料と反応するのを妨げられ、その結果、液晶材料の性能が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は従来の液晶表示装置の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）における１ｂ−１ｂ線切断断面図である。
【図２】本発明の一般的な実施の形態による液晶表示装置の一部断面図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態における液晶表示装置の一部平面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態における液晶表示装置の一部平面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態における液晶表示装置の一部平面図である。
【図６】本発明の第四の実施の形態における液晶表示装置の一部断面図である。
【図７】本発明の第五の実施の形態における液晶表示装置の一部断面図である。
【符号の説明】
１００　液晶ディスプレイ装置
１０２　第一の基板
１０４　第二の基板
１０６　液晶層
１０７　シール剤
１０８　データ線
１１０　ゲート線
１１２　ガラス基板
１１４　ＴＦＴ
１１６　画素電極
１１８　カラー部
１２０　対向電極
１２２　光シールドマトリクス
２０２　基板
２０４　基板
２０６　液晶層
２０８　光硬化性シール剤
２１０　光シールドマトリクス
２１２　重複部分
２１４　透過領域
２１６　境界
３０２　スリット
４０２　透過領域
５０２　孔
ａ　　　孔
ｂ　　　孔
６０２　偏光板
６０４　偏光板
７０２　不透明なパターン
７０４　逆反射表面層

Claims

第一の基板と、
第二の基板と、
第一の基板及び第二の基板に挟まれた液晶層と、
第一の基板を第二の基板に取り付けるための光硬化型シール剤と、
第一の基板上に形成された光シールドマトリクスと、
を含む液晶表示装置であって、
前記光シールドマトリクスは、光硬化型シール剤と液晶層の境界に面する位置に配置される少なくとも一ヶ所の透過領域を有し、その結果放射光が前記第一の基板から液晶表示装置に入り、光シールドマトリクスの透過領域を通過して光硬化型シール剤に到達することを特徴とする液晶表示装置。
前記第二の基板はさらに、光シールドマトリクスの少なくとも一つの透過領域に面する位置に形成された不透明なパターンを含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記不透明なパターンは第一の基板に対向する逆反射表面層を含む、請求項２に記載の液晶表示装置。
前記逆反射表面層は耐熱金属により製造されている、請求項３に記載の液晶表示装置。
前記耐熱金属は、Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，及びＴｉからなるグループから選択された金属から構成される、請求項４に記載の液晶表示装置。
前記逆反射表面層は金属酸化物フィルムである、請求項３に記載の液晶表示装置。
前記光シールドマトリクスは複数の透過領域を有し、それらは互い違いの構成で配置される、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光シールドマトリクスの透過領域は鋸歯状の輪郭を有している、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光シールドマトリクスの透過領域が、液晶層と光硬化型シール剤との境界に沿って広がるスリットを包む、請求項１記載の液晶表示装置。
前記光硬化型シール剤は紫外線硬化型シール剤である、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光シールドマトリクスがブラックマトリクスである、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示装置は通常のブラックモード液晶表示装置であり、第一の基板及び第二の基板にそれぞれ取り付けられた一組の偏光板を含み、第一の基板及び第二の基板上の偏光板は、光シールドマトリクスの透過領域に面する第一の基板及び第二の基板上の領域を被覆する、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、コンスタントな異方性を有する陰性誘導体を持つ垂直配向の液晶を含み、一組の偏光板の偏光軸は互いに垂直な、請求項１２に記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、コンスタントな異方性を有する陽性誘導体を持つ水平９０度のツイストネマチック液晶を含み、一組の偏光板の偏光軸は互いに平行である、請求項１２に記載の液晶表示装置。
基板と、
基板上に形成された光シールドマトリクスと、を含み、
前記光シールドマトリクスは少なくとも一ヶ所に透過領域を有する、
対向基板と共に液晶ディスプレイ形成に使用するためのカラーフィルタ基板。
前記カラーフィルタ基板は光硬化型シール剤によって対向基板に取り付けられており、液晶層はカラーフィルタ基板及び対向基板で挟まれている液晶表示装置であって、
前記光シールドマトリクスの少なくとも一ヶ所の透過領域が光硬化型シール剤及び液晶層の間の境界に面する位置に配置され、その結果放射光がカラーフィルタ基板から液晶表示装置に入り、光シールドマトリクスの透過領域を通過して、カラーフィルタ基板と対向基板との間に配置される光硬化型シール剤に到達する、請求項１５に記載の液晶表示装置
前記光シールドマトリクスの透過領域が液晶層と光硬化型シール剤との境界に沿って広がるスリットを含む、請求項１５に記載の液晶表示装置。
前記光硬化型シール剤は紫外線硬化型シール剤である、請求項１５に記載の液晶表示装置。
前記光シールドマトリクスはブラックマトリクスである、請求項１５に記載の液晶表示装置。