JP2008052048A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＡ方式の液晶表示装置において、シール材の信頼性や強度を維持しつつ狭額縁化を可能とすることを課題とする。
【解決手段】垂直配向膜１０４ａを基板の端縁に沿って配置されたシール材３００の内壁よりも内側に位置する部分まで拡張して設けることで、垂直配向膜に対応し且つシール材の内部で規定される表示領域の広さを十分に確保することができると共に、基板表面のシール材３００が位置する部分に垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力の大きいＩＴＯ膜１０３を設けたことで、基板に対するシール材の密着力を維持しつつシール材３００が両側の垂直配向膜１０４ａ及び１０４ｂへ流れ出しにくくなるのでシール材の直線性を改善することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に小型軽量なＶＡ方式の液晶表示装置に関する。

近年、液晶層を挟んで対向配置されたアレイ基板及び対向基板を備えた液晶表示装置において、両基板上に垂直配向膜を設けることで負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板に対して垂直に配向させ、液晶層の複屈折率を略ゼロにすることにより十分な黒表示を実現すると共により高いコントラストを得ることが可能なVertical Alignment方式（以下、ＶＡ方式と称する）の液晶表示装置が提案されている。また、基板上に配置した誘電体により、液晶分子の傾斜方向を複数の領域に分割するMulti-domain Vertical Alignment方式（以下、ＭＶＡ方式と称する）の液晶表示装置は、広い視野角特性を有する。

上記のような液晶表示装置の製造時においては、図８の斜視図に示すようなシールディスペンサ６００により、例えばアレイ基板１００上にシール材３００を塗布する。図９の平面図に示すように、例えば酸化インジウムスズ膜１０３（以下、ＩＴＯと称する）が敷設されたアレイ基板１００上にシール材３００を基板の端縁に沿って配置する。シール材には、一般に熱硬化型のエポキシ樹脂が使用される。ここではシール材の形状不良を防止するために、シール材３００を垂直配向膜１０４から離して塗布しシール材の幅を確保するようにしている。シール材を乾燥させた後、組み立て工程を経て両基板を接着させる。このような構成においては、シール材３００の内部で規定され且つ垂直配向膜１０４に対応した領域（同図では点線で示した）が表示領域となる。

尚、本発明の先行技術文献として、例えば特許文献１には、基板上に異なる塗れ性のマスクパターンを形成する技術が開示されている。
特開２００５−３３４８６４号公報

しかしながら、図９（ａ）の構成では、シール材３００を垂直配向膜１０４から離して配置するため表示領域の広さが制限されてしまう。そこで、図９（ｂ）に示すように、垂直配向膜１０４を基板上に拡張して設け、その上にシール材３００を配置することで、表示領域の広さを確保すると共に狭額縁化が可能となる。

一方で、垂直配向膜は基板上に配置された周囲の他の材質に比べてシール材に対する表面張力が極めて小さいため、垂直配向膜上に配置したシール材は乾燥時において粘度が低下し接着強度が低下する、また、シール材の形状、直線性が悪化するなどの形状不良が発生するという問題がある。

具体的には、図１０、図１１に示すように、垂直配向膜１０４上にシール材３００を配置する構成では、シール材の乾燥時において表面張力の小さい垂直配向膜１０４から表面張力の大きいＩＴＯ膜１０３へシール材３００が流れ出し、シール切れなど直線性が悪化する原因となる。これに対し、図１２では垂直配向膜１０４上に幅の細いシール材３００を配置している。この場合は、シール材の幅全体が細くなるだけで流れ出しなどの形状不良とはなり難いが、シール材と基板との密着力が低下し易く、接着強度不足となり易い。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ＶＡ方式の液晶表示装置において、シール材の信頼性および接着強度を維持しつつ狭額縁化を可能とすることを課題とする。

第１の本発明に係る液晶表示装置は、対向して配置されたアレイ基板及び対向基板と、 上記アレイ基板と対向基板の間隙において基板の端縁に沿って配置されたシール材と、上記シール材に囲まれた部分に形成され、負の誘電率異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、上記アレイ基板及び対向基板上の上記液晶層側の表面であって上記シール材の内壁よりも内側に位置する部分に設けられ、上記液晶分子を基板に対して垂直に配向させるための垂直配向膜と、上記アレイ基板と対向基板の少なくとも一方の基板の表面であって上記シール材が位置する部分に設けられ、上記垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力の大きい部材と、を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、垂直配向膜を基板の端縁に沿って配置されたシール材の内壁よりも内側に位置する部分まで拡張して設けることで、垂直配向膜に対応し且つシール材の内部で規定される表示領域の広さを十分に確保することができると共に、基板表面のシール材が位置する部分に垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力の大きい部材を設けたことで、基板に対するシール材の密着力を維持しつつシール材が内側の垂直配向膜へ流れ出しにくくなるのでシール材の直線性を改善することができる。

本発明のＶＡ方式の液晶表示装置によれば、シール材の信頼性および接着強度を維持しつつ狭額縁化が可能となる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。

［実施例］
図１は、一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示した断面図である。同図に示すように、アレイ基板１００と、アレイ基板１００に対向して配置された対向基板２００と、両基板を接合するためにアレイ基板１００と対向基板２００の間隙に配置されたシール材３００と、シール材３００に囲まれた部分に形成された液晶層４００と、アレイ基板１００の背面に配置されたバックライト５００とを備える。

アレイ基板１００においては、ガラス基板１０１に絶縁膜１０２を介してＩＴＯ膜１０３が敷設される。ＩＴＯ膜１０３は、シール材３００の内壁よりも内側の領域では画素電極としてマトリクス状に配置されているものとする。また同図では省略したが、絶縁膜１０２の内部の絶縁層には画素電極駆動用の薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタに接続される信号線や走査線などの信号配線が形成される。ＩＴＯ膜１０３上には液晶分子４０１を基板に対して垂直に配向させるための垂直配向膜１０４が設けられる。垂直配向膜にはポリイミド系の配向膜材料を使用する。ガラス基板１０１の外側には偏光板１０５が配置される。対向基板２００においては、ガラス基板２０１上にカラーフィルタ層２０２、及び、これを覆うようにして透明性の対向電極２０３が敷設される。更に、その上にはアレイ基板１００側と同様に垂直配向膜２０４が設けられる。ガラス基板２０１の外側には偏光板２０５が配置される。対向基板２００は、垂直配向膜２０４が設けられた側の面をアレイ基板１００に向けた状態で配置される。

液晶層４００は、負の誘電率異方性を有する液晶分子４０１で構成される。液晶分子４０１は、両基板上の液晶層４００側の表面に設けられた垂直配向膜１０４及び２０４により、電圧が印加されていない状態で基板に対して垂直に配向する。また、アレイ基板１００と対向基板２００のギャップは数ミクロンであり、ギャップを正確に保つために、透明なスペーサが必要となる。ここでは図示しないが液晶層４００中にはスペーサとしてプラスチック製のビーズ又はフォトレジストで形成された支柱が配置される。

上記構成の液晶表示装置は、バックライト５００により照射され画素電極を透過する光を光源として用いるものであり、垂直配向された液晶分子４０１からなる液晶層４００への印加電圧を変化させることにより階調を連続的に変化可能として画像表示を行うＶＡ方式の透過型液晶表示装置である。

図２は、図１のアレイ基板１００を上から見た平面図である。同図に示すように、ＩＴＯ膜１０３が敷設された基板上においてシール材３００が基板の端縁に沿って配置される。シール材３００の内壁よりも内側に位置する部分には垂直配向膜１０４ａを設ける。シール材３００の外壁よりも外側に位置する部分には垂直配向膜１０４ｂを設ける。このような構成においては、シール材３００の内部で規定され、且つ、内側の垂直配向膜１０４ａに対応した領域（同図では点線で示した）が表示領域となる。このように垂直配向膜１０４ａをシール材３００の内壁付近まで拡張して設けることで、従来の構成と比べて表示領域の広さを十分に確保することができると共に狭額縁化が可能となる。

次に、シール材が配置される領域の基板上の構成について図３の拡大平面図を用いて詳細に説明する。同図（ａ）は、シール材をアレイ基板１００上に塗布する前の状態を示している。同図に示すように、ＩＴＯ膜１０３が敷設されたアレイ基板１００上において垂直配向膜を０．３ｍｍの間隔を空けて塗布する。すなわち、シール材の内壁よりも内側に垂直配向膜１０４ａと外壁よりも外側に垂直配向膜１０４ｂとをそれぞれ設ける。このようにシール材が位置する部分に対応してＩＴＯ膜１０３を露出させる構成とする。

垂直配向膜１０４ａ、１０４ｂとして使用するポリイミド系の配向膜材料は、シール材として使用するエポキシ系の熱硬化型樹脂に対する表面張力が極めて小さい。一方で、垂直配向膜１０４ａと１０４ｂの間隙部に露出したＩＴＯ膜１０３は、垂直配向膜１０４よりも同一のシール材に対する表面張力が大きい。

図３（ｂ）は、シール材を塗布してシール材を乾燥させた後の状態を示している。同図に示すように、エポキシ系の熱硬化型のシール材３００を垂直配向膜１０４の間隙部のＩＴＯ膜１０３上に塗布する。その後ホットプレートを使用して１５分間９０℃で加熱した。シール材の直線性についてシール材３００の形状を観察した結果、シール材３００の境界は両側の垂直配向膜１０４ａ、１０４ｂのエッジに沿って抑え込まれ、綺麗な直線を描いた。また、シール材の基板との密着力について剥離試験を行った結果、従来と同等以上の接着強度を示した。

このように、基板表面のシール材３００が位置する部分に垂直配向膜１０４よりもシール材に対する表面張力の大きい部材としてＩＴＯ膜１０３を設けたことで、配向膜材料やシール材などの材料特性を変更することなく、基板に対するシール材の密着力を維持しつつシール材３００が両側の垂直配向膜１０４ａ及び１０４ｂへ流れ出しにくくなる。これにより、シール材の直線性が改善しシール材の信頼性および接着強度を維持することができる。

したがって、本実施の形態によれば、ＶＡ方式の液晶表示装置において、垂直配向膜１０４ａを基板の端縁に沿って配置されたシール材３００の内壁よりも内側に位置する部分まで拡張して設けることで、垂直配向膜に対応し、且つ、シール材の内部で規定される表示領域の広さを十分に確保することができると共に、基板表面のシール材３００が位置する部分に垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力の大きいＩＴＯ膜１０３を設けたことで、基板に対するシール材の密着力を維持しつつシール材３００が両側の垂直配向膜１０４ａ及び１０４ｂへ流れ出しにくくなるのでシール材の直線性を改善することができる。よって、シール材の信頼性および接着強度を維持しつつ狭額縁化が可能となる。このように狭額縁化が益々進む液晶表示装置の開発において額縁設計の自由度を飛躍的に向上させることが可能になる。

尚、本実施の形態においては、シール材が位置する部分において垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力の大きい部材をアレイ基板の表面に設けるような構成としたが、これに限られるものではなく、対向基板のシール材側の表面又は両基板のシール材側の表面に設けるような構成としてもよい。

また、本実施の形態においては、基板表面のシール材３００が位置する部分にＩＴＯ膜１０３を設けたが、垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力の大きい部材としてガラス基板１０１が露出した構成であっても、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

また、本実施の形態においては、シール材の材料としてエポキシ系の熱硬化型樹脂を使用したが、これに限られるものではなく、例えば、アクリル系接着剤若しくはＵＶ硬化型樹脂でもシール材が位置する部分に垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力の大きい部材を設けることで、本実施の形態と同様な効果を奏することができる。尚、本実施の形態においてはシール材の幅は０．３ｍｍとしたが、変更したシール材の材質に応じてシール材の幅を適宜調整すればよい。

また、本実施の形態においては、ＶＡ方式の液晶表示装置について説明をしたが、これに限られるものではない。例えば、ＶＡ方式の液晶表示装置の基板上に誘電体を配置するＭＶＡ方式の液晶表示装置に適用した場合であっても本実施の形態と同様な効果を奏することができる。

［変形例］
以下、シール材を配置するための基板上の構成に係る上記実施の形態の変形例について説明する。基本的な構成は上記実施の形態で説明したものと同様である。

最初に、第１の変形例について図４のアレイ基板の拡大平面図を用いて説明する。上記実施の形態と異なる点は、同図（ａ）に示すように、垂直配向膜１０４ａ、１０４ｂよりも表面張力の大きい部材として敷設したＩＴＯ膜１０３を、シール材３００が位置する部分において断続的に設ける点である。具体的には、垂直配向膜１０４ａ、１０４ｂの形成時において、例えば、シール材の幅方向に０．８ｍｍ、シール材の延在方向に０．５ｍｍの矩形の開口パターンを１．０ｍｍ間隔で設ける。これにより、シール材３００が位置する部分において断続的にＩＴＯ膜１０３が露出する構成となる。

図４（ｂ）は、シール材の乾燥後の平面図を示している。ここでもシール材は上記実施の形態と同一な材質および条件で乾燥させる。同図に示すように、上記実施の形態と比べるとシール材の直線性は劣るが、大きな流れだしが発生することなく、安定した形状を維持することができる。また、シール材の材料に応じて開口パターンの矩形サイズを最適化することで、シール材のエッジにおけるうねり形状を自在に制御できる。このように第１の変形例においても、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

次に、第２の変形例について図５のアレイ基板の拡大平面図を用いて説明する。同図（ａ）に示すように、垂直配向膜１０４ａをシール材３００の内側のみに設け、シール材３００が位置する部分のエッジの形状を矩形状に波打たせるような構成としている。ここでは矩形サイズを、例えばシール材の幅方向に深さ０．８ｍｍ、シール材の延在方向に幅０．５ｍｍとする。同図（ｂ）は、シール材の乾燥後の平面図を示している。ここでもシール材は上記実施の形態と同一な材質および条件で乾燥させる。同図に示すように、上記実施の形態と比べるとシール材の直線性は劣るが、シール材の内側の表示領域方向に対しては流れ出しが発生することなく安定した形状を維持することができる。このように第２の変形例においても、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

次に、第３の変形例について図６のアレイ基板の拡大平面図を用いて説明する。同図（ａ）に示すように、垂直配向膜１０４ａをシール材３００の内側のみに設ける。更にここではシール材３００が位置する部分において三角形の開口パターンを断続的に設ける。開口パターンの三角形は、例えば一辺のサイズが０．８ｍｍの正三角形とする。同図（ｂ）は、シール材の乾燥後の平面図を示している。ここでもシール材は上記実施の形態と同一な材質および条件で乾燥させる。同図に示すように、上記実施の形態と比べるとシール材の直線性は劣るが、シール材のエッジのうねり形状をシール材の内壁のみ制御可能となる。このような構成においても、シール材の内側の表示領域方向に対しては流れ出しが発生することなく安定した形状を維持することができる。このように第３の変形例においても、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

次に、第４の変形例について図７のアレイ基板の拡大平面図を用いて説明する。ここでは垂直配向膜よりも表面張力の大きい部材として、シール材が位置する部分に立体的にフォトレジストを形成する。同図（ａ）に示すように、シール材が位置する部分に垂直配向膜１０４ａとＩＴＯ膜１０３の境界を跨ぐようにフォトレジスト１１０を断続的に形成する。ここではフォトレジストとして、膜厚が約２マイクロメートルのシプレイ社製のノボラック系ポジ型レジストＳ１８１１をパターニングして絶縁体の突起を形成する。

図７（ｂ）ではシール材が位置する部分に同図（ａ）のようにして形成したフォトレジスト１１０と平行して、垂直配向膜１０４ａ側およびＩＴＯ膜１０３側にもフォトレジスト１１０を断続的に形成する。同図（ｃ）ではシール材が位置する部分にフォトレジスト１１０として、平面的にＹ字型の突起を断続的に形成する。上記（ａ）〜（ｃ）のいずれの構成においても、絶縁体の突起であるフォトレジストがシール材に対して防波堤の機能を果たし、流れだしが抑制されるのでより安定した形状を維持することができる。このように第４の変形例においても、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

最後に、第５の変形例について説明する。この場合は垂直配向膜よりも表面張力の大きい部材として、シール材が位置する部分において基板上に設けられた垂直配向膜に紫外線レーザーを部分的に照射する。紫外線レーザーの一例として波長が３６５ｎｍのＸｅＣｌレーザーを使用する。ここではＸｅＣｌレーザーを３０００ｍＪ／ｃｍ^２、垂直配向膜として使用されるポリイミド系配向膜材料上において、シール材が位置する部分に照射する。紫外線レーザーはエネルギー密度が高いのでレーザーが照射された領域ではポリイミド系配向膜材料の表面の材質が変化する。これにより周囲の垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力が大きくなる。このように第５の変形例においても、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

本実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示した断面図である。 図１の液晶表示装置のアレイ基板を上から見た平面図である。 図２のアレイ基板上においてシール材が配置される領域を示す拡大平面図である。 本実施の形態においてシール材が配置される基板上の構成についての第１の変形例を示す拡大平面図である。 本実施の形態においてシール材が配置される基板上の構成に係る第２の変形例を示す拡大平面図である。 本実施の形態においてシール材が配置される基板上の構成に係る第３の変形例を示す拡大平面図である。 本実施の形態においてシール材が配置される基板上の構成に係る第４の変形例を示す拡大平面図である。 液晶表示装置の基板上にシール材を塗布するためのシールディスペンサを概略的に示した斜視図である。 従来の液晶表示装置のアレイ基板を上から見た概略的な平面図である。 基板上に配置されたシール材の形状不良についての第１例を示す図である。 基板上に配置されたシール材の形状不良についての第２例を示す図である。 基板上に配置されたシール材の形状不良についての第３例を示す図である。

符号の説明

１００…アレイ基板
１０１…ガラス基板
１０２…絶縁膜
１０３…ＩＴＯ膜
１０４ａ…垂直配向膜（シール材の内側）
１０４ｂ…垂直配向膜（シール材の外側）
１０５…偏光板
１１０…フォトレジスト
２００…対向基板
２０１…ガラス基板
２０２…カラーフィルタ層
２０３…対向電極
２０４…垂直配向膜
２０５…偏光板
３００…シール材
４００…液晶層
４０１…液晶分子
５００…バックライト
６００…シールディスペンサ

Claims (5)

1. 対向して配置されたアレイ基板及び対向基板と、
   前記アレイ基板と対向基板の間隙において基板の端縁に沿って配置されたシール材と、
   前記シール材に囲まれた部分に形成され、負の誘電率異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、
   前記アレイ基板及び対向基板上の前記液晶層側の表面であって前記シール材の内壁よりも内側に位置する部分に設けられ、前記液晶分子を基板に対して垂直に配向させるための垂直配向膜と、
   前記アレイ基板と対向基板の少なくとも一方の基板の表面であって前記シール材が位置する部分に設けられ、前記垂直配向膜よりもシール材に対する表面張力の大きい部材と、
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記表面張力の大きい部材は、前記シール材が位置する部分において断続的に設けられることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記表面張力の大きい部材は、前記シール材が位置する部分において立体的に形成されたフォトレジストであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記表面張力の大きい部材は、前記シール材が位置する部分において基板上に設けられた垂直配向膜に紫外線レーザーが部分的に照射されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
5. 前記表面張力の大きい部材は、ＩＴＯ膜とガラス基板の少なくともどちらか一方であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

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