JP2005099541A

JP2005099541A - 液晶パネルおよびその製造方法

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Publication number: JP2005099541A
Application number: JP2003334539A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Kageyama; 謙介影山
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Jemco Inc
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP4491773B2

Abstract

【課題】製造が容易であって、液晶のシール性に優れた液晶パネルを提供する。
【解決手段】表側の透明電極基板と、ブラックマトリックスを有する裏側電極基板（ＢＭ電極基板と云う）と、これらの基板間に挟まれた液晶層とを有し、該液晶層の周縁が紫外線硬化樹脂からなるシール材によって囲まれた構造を有する液晶パネルにおいて、該シール材に積層されるＢＭ電極基板の周縁部に紫外線透過性のチタンブラック粉末が含有されており、紫外線照射によって上記シール材が硬化されていることを特徴とする液晶パネル。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶のシール材を紫外線硬化樹脂によって形成し、紫外線照射によってシール材を硬化させてなる液晶パネルにおいて、ブラックマトリックス（黒色格子、以下、ＢＭとも云う）の外枠部分の紫外線透過性を高めることによって、幅広のシール材を用いることできるようにしてシール効果を高めた液晶パネルと、その製造方法に関する。

近年、液晶表示装置が幅広く各種機器に用いられている。この液晶表示装置には、透明基板上に透明導電膜を設けた表側電極基板と、ブラックマトリックスを有する裏側電極基板（ＢＭ電極基板）と、これらの基板間に挟まれた液晶層とを有する構造の液晶パネルが用いられている。従来、この液晶パネルを製造する方法として、図２に示すように、表側の透明電極基板２１と裏側のＢＭ電極基板２２とを空隙を保ってあらかじめ貼り合わせ、未シールの注入口２３から液晶２４を上記空隙に吸引して内部に充填した後に注入口等をシールする製造方法が知られていた。しかし、この方法は液晶の注入に６〜８時間程度を要し、製造時間がかかるため、より短時間に液晶を導入する製造方法が知られている。

液晶を短時間に導入する製造方法として、図１に示すように、透明導電膜を有する透明電極基板１１の周縁部にシール材１２を設け、このシール材１２によって囲まれた部分に液晶１３を滴下してガラス面上に広げ、シール材１２によって形成された間隙を保って、その上側にＢＭ電極基板１４を積層することによって液晶パネルを製造する方法が知られている。この方法によれば液晶の導入時間は５分程度であるので、大幅に製造時間を短縮でき、かつ画面の大型化に適すると云う利点がある。

透明基板上に液晶を滴下した後に、その上側にＢＭ電極基板を貼り合わせる場合、従来、透明電極基板とＢＭ電極基板とに接するシール材に熱硬化樹脂を用い、熱圧着することによって積層しているが、液晶は熱に対して敏感であるので、シール材に硬化促進剤を混合して熱硬化による影響を低減する方法などが実施されている（特許文献１）。
一方、このような熱硬化樹脂のシール材に代えて、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）によって形成したシール材を用い、紫外線照射（ＵＶ照射）によってシール材を硬化させて両側の基板を貼り合わせる方法も提案されている（特許文献２）。
特開平１１−１３３４４３号公報特開２００３−２４１３８９号公報特開平１１−１４３０５６号公報

一般に、ＢＭ電極基板には、画素間での光漏れなどを防止するために、遮光材によってブラックマトリックスが形成されており、遮光材の一例としてカーボンブラックを含有した樹脂組成物が用いられている（特許文献３）。このカーボンブラックは可視光と共に紫外線も吸収し、通常、可視光よりも紫外光に対する吸収効果が高い。図１に示すように、透明電極基板とＢＭ電極基板の周縁部はシール材を覆うように積層されているので、ＢＭ電極基板側から紫外線照射すると、この周縁部に含まれているカーボンブラックによって紫外線が吸収されるため、シール材の硬化が不十分になる懸念があり、幅広のシール材を用いることができず、シール効果の信頼性が低下するなどの問題がある。

本発明は、液晶のシール材を紫外線硬化樹脂によって形成し、紫外線照射によってシール材を硬化させてなる液晶パネルについて、従来の上記問題を解決したものであり、ＢＭ電極基板の周縁部（外枠部分）の紫外線透過性を高めることによって、幅広のシール材を用いることできるようにし、シール効果を高めた液晶パネルと、そのＢＭ電極基板部材を提供するものである。

本発明は以下の構成からなる液晶パネル、およびＢＭ電極基板部材に関する。
（１）表側の透明電極基板と、ブラックマトリックスを有する裏側電極基板（ＢＭ電極基板）と、これらの基板間に挟まれた液晶層とを有し、該液晶層の周縁が紫外線硬化樹脂からなるシール材によって囲まれた構造を有する液晶パネルにおいて、該シール材に積層されるＢＭ電極基板の周縁部に紫外線透過性のチタンブラック粉末が含有されており、紫外線照射によって上記シール材が硬化されていることを特徴とする液晶パネル。
（２）ＢＭ電極基板のチタンブラック粉末を含有したブラックマトリックス周縁部において、測定波長５７０nmのＯＤ値が３.５のとき、測定波長４５０nmのＯＤ値が３.０以下である上記(1)に記載する液晶パネル。
（３）透明電極基板の周縁部に紫外線硬化樹脂かならるシール材を設け、このシール材によって囲まれた部分に液晶を滴下してガラス面上に広げ、次いで、シール材によって形成された間隙を保って、チタンブラック粉末を周縁部に含有させたＢＭ電極基板を積層し、該ＢＭ電極基板の周縁部と透明電極基板の周縁部との間に挟まれたシール材対して、ＢＭ電極基板の上方から紫外線を照射してシール材を硬化させることによって透明電極基板とＢＭ電極基板とを一体化して液晶パネルを製造することを特徴とする液晶パネルの製造方法。

以下、本発明を実施例と共に具体的に説明する。
本発明の液晶パネルは、図１に示すように、表側の透明電極基板１１と、ブラックマトリックスを有する裏側電極基板（ＢＭ電極基板）１４と、これらの基板間に挟まれた液晶層１３とを有し、該液晶層の周縁が紫外線硬化樹脂からなるシール材１２によって囲まれた構造を有する液晶パネルにおいて、該シール材１２に積層されるＢＭ電極基板１４の周縁部１５に紫外線透過性のチタンブラック粉末が含有されており、紫外線照射によって上記シール材１２が硬化されていることを特徴とする液晶パネルである。

液晶パネル表面を形成する上記透明電極基板１１は透明基板上に透明導電膜からなる電極とカラーフィルターなどが積層して形成されており、液晶パネル裏面を形成する上記ＢＭ電極基板１４と共に液晶層１３を挟んで対向電極を形成している。透明基板、透明導電膜、カラフィルター、および液晶の材質および構造は特に限定されず、一般的な材料によって形成することができる。液晶層１３は配向膜を有しており、その液晶構造は限定されない。ＴＮ構造またはＩＰＳ構造の何れでもよい。また、この液晶パネルはスペーサーを設けたものでもよい。

ＢＭ電極基板１４は外側のＣＦ基板１５と内側のブラックマトリックス(ＢＭ)１６を有し、遮光材によって黒色格子状の上記ＢＭ１６が形成されている。該遮光材は、樹脂に金属薄膜を設けたものや、遮光性充填材を樹脂に配合したものなど、従来の遮光材料を用いることができるが、少なくともＢＭ１６の外枠部分（周縁部）には紫外線透過性の黒色酸化チタン粉末が含有している。なお、その他のＢＭの材質や構造等は特に限定されず、一般的な材料によって形成することができる。

上記チタンブラック粉末は、例えば、一般式：ＴｉＮｘＯｙ（0≦ｘ＜1.5および0.16＜ｙ＜2）、または（1.0≦ｘ＋ｙ＜2.0および2ｘ＜ｙ）で表される組成を有する。このチタンブラック粉末を含有したＢＭ電極基板の周縁部は、カーボンブラックを含有したものよりも紫外線に対しては透過性が良く、可視光に対しては十分な遮光性を有する。

具体的には、一例として、分散媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ＰＧＭＥＡ)を用いた２５wt％濃度のチタンブラック分散液（TB製品名：13M-C）を１万倍に希釈した液について、近紫外線から可視光に対する透過率を測定すると、図４に示すように、３５０nm〜４００nmの近紫外線に対する透過率は約３０〜３５％であり、５５０nm以上の波長に対する透過率は約３０％以下である。一方、カーボンブラックを用いた同様の分散液は、近紫外線に対する透過率が２２％程度と低く、しかも可視光域に向かって透過率が次第に高くなり、６００nm以上の可視光域ではチタンブラックのほうがカーボンブラックよりも透過率が低く、従って遮光性が良い。

またアクリル重合樹脂を用い、この樹脂１重量部に対して、チタンブラック１重量部、またはカーボンブラック２重量部を混合した黒色顔料溶液をおのおの調製し、希釈溶剤（ＰＧＭＥＡ）を加えて所定膜厚に成膜し、４５０nmおよび５７０nmの測定波長によって光学濃度（ＯＤ値）を測定（マクベス社ＯＤ計：TR-1224）し、５７０nm波長のＯＤ値に対する４５０nm波長のＯＤ値の比を求めると、図４の結果が得られる。
この結果に示すように、チタンブラックを用いたものは、測定波長５７０nmのＯＤ値（ＯＤ_570nm）が３.５のとき、測定波長４５０nmのＯＤ値（ＯＤ_450nm）が３.０以下である。一方、カーボンブラックを用いたものは、ＯＤ_570nm値が３.５のとき、ＯＤ_450nm値は４.０以上であり、チタンブラックよりも格段に高い。

本発明の液晶パネルに用いるブラックマトリックスは、その周縁部がチタンブラック粉末を含有することによって、測定波長５７０nmのＯＤ値（ＯＤ_450nm）が３.５のとき、測定波長４５０nmのＯＤ値（ＯＤ_450nm）が３.０以下であるものが好ましい。使用するチタンブラックはこれを含有したＢＭ周縁部が上記ＯＤ値を有るものであれば良く、その組成や粒度、および樹脂への混合量は特に限定されない。

図１に示すように、ブラックマトリックスの外枠部分(周縁部)と透明電極基板の周縁部との間にはシール材１１が介在されており、このシール材１１が紫外線硬化樹脂によって形成されている。この紫外線硬化樹脂としては、例えばエポキシ−アクリレート樹脂などがあるが、紫外線硬化樹脂の種類は特には限定されない。また、このシール材は遮光性および絶縁性を有するものが用いられる。シール材の紫外線照射後の硬度ないし剥離強度、遮光性、および絶縁性の程度は液晶パネルにおける通常の範囲であればよい。

本発明の上記構造を有する液晶パネルは、図１に示す方法によって製造することができる。すなわち、液晶パネルの表面部分になる透明電極基板１１の周縁部(外枠部分)に紫外線硬化樹脂かならるシール材１２を設け、このシール材１２によって囲まれた部分に液晶１３を滴下してガラス面上に広げる。次いで、シール材１２によって形成された間隙を保って、チタンブラック粉末を周縁部に含有させたＢＭ電極基板１４を積層し、該ＢＭ電極基板１４の周縁部と透明電極基板１１の周縁部との間に挟まれたシール材１２対して、ＢＭ電極基板の上方から紫外線を照射し、シール材１２を硬化させて透明電極基板１１とＢＭ電極基板１４とを一体に接合する。

本発明の液晶パネルは、以上のように、ブラックマトリックスの周縁部（外枠部分）にチタンブラックが配合されており、このチタンブラックはカーボンブラックなどよりも紫外線に対する透過性が高く、かつ可視光に対しては遮光性が高いので、光漏れを十分に防止することができる一方、パネル製造時には紫外線硬化樹脂によって形成したシール材の硬化性に優れる。従って、従来より幅広のシール材を用いることができ、シール効果を高めることができる。また、液晶滴下方法によって液晶パネルを製造することができるので、製造が容易である。

以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
〔実施例および比較例〕
ブラックマトリックスを形成するアクリル重合樹脂にチタンブラック（TB製品名：13M-C）を５０wt％混合し、厚さ１.３μmの樹脂シートを形成した。一方、紫外線硬化樹脂（エポキシ−アクリレート樹脂）によってシール材（厚さ4〜6μm×幅１mm）を形成し、このシール材の上に上記樹脂シートを重ね、紫外線（波長３６５nm）を照射したところ、照射エネルギー2000ＭＪ/cm²でシール材が硬化して樹脂シートに接合した。一方、チタンブラックに代えてカーボンブラックを用い、同様の条件下で紫外線を照射したところ、シール材は硬化せず、樹脂シートから剥離した。

液晶滴下方式による液晶パネルの製造方法を示す工程図液晶注入方式による液晶パネルの製造方法を示す工程図チタンブラックとカーボンブラックの透過率を示すグラフチタンブラックとカーボンブラックのＯＤ値の比を示すグラフ

符号の説明

１１−透明電極基板、１２−シール材、１３−液晶、１４−ＢＭ電極基板、１５−ＣＦ基板、１６−ブラックマトリックス、２１−透明電極基板、２２−ＢＭ電極基板、２３−注入口２３、２４−液晶。

Claims

表側の透明電極基板と、ブラックマトリックスを有する裏側電極基板（ＢＭ電極基板と云う）と、これらの基板間に挟まれた液晶層とを有し、該液晶層の周縁が紫外線硬化樹脂からなるシール材によって囲まれた構造を有する液晶パネルにおいて、該シール材に積層されるＢＭ電極基板の周縁部に紫外線透過性のチタンブラック粉末が含有されており、紫外線照射によって上記シール材が硬化されていることを特徴とする液晶パネル。
ＢＭ電極基板のチタンブラック粉末を含有したブラックマトリックス周縁部において、測定波長５７０nmのＯＤ値が３.５のとき、測定波長４５０nmのＯＤ値が３.０以下である請求項１に記載する液晶パネル。
透明電極基板の周縁部に紫外線硬化樹脂かならるシール材を設け、このシール材によって囲まれた部分に液晶を滴下してガラス面上に広げ、次いで、シール材によって形成された間隙を保って、チタンブラック粉末を周縁部に含有させたＢＭ電極基板を積層し、該ＢＭ電極基板の周縁部と透明電極基板の周縁部との間に挟まれたシール材対して、ＢＭ電極基板の上方から紫外線を照射してシール材を硬化させることによって透明電極基板とＢＭ電極基板とを一体化して液晶パネルを製造することを特徴とする液晶パネルの製造方法。