JP2008287093A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置において、配線の高密度化を実現しつつＵＶシールの強度低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】アレイ基板上に形成された配線１０４を横断するように重なって配置された接着剤４００の内部に障壁５００を設けることで、アレイ基板側から照射された紫外線が配線１０４で遮られ配線１０４に重なった部分の接着剤の強度が不足した結果、接着剤内部に浸入した液晶が外部へ漏れ出すのを防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力である等の様々な特徴を有していることから、ＯＡ機器、情報端末、時計、及びテレビ等の様々な情報機器の表示装置として使用されている。特に、各画素にスイッチング素子として薄型トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）を備えた液晶表示装置は、その高い応答性から、携帯テレビやコンピュータなどのような多量の情報を表示する表示装置として使用されている。

近年、情報量の増加に伴い、画像の高精細化や表示速度の高速化に対する要求が高まっている。画像の高精細化の要求については、例えばアレイ基板上に形成するＴＦＴを微細化することによって実現されている。一方、表示速度の高速化については、表示モードとして、ネマチック液晶を用いたＯＣＢモード、ＶＡＮモード、ＨＡＮモード、及びπ配列モード、最近ではスメチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal）モード及び反強誘電性液晶モードを採用することが検討されている。これらの液晶モードでは高いコントラストを得るため、或いは、高速動画を表示するため、さまざまな工夫がなされている。例えば、昨今の大画面化・高速動画表示の要求に応えるために、液晶層の厚さを薄くして応答速度を高くしている。このような狭セルギャップ化に対応するために、近年では、液晶滴下工法による量産化が進んでいる。

液晶滴下工法では、対向して配置されたアレイ基板と対向基板の間に液晶層を囲むようにして紫外線硬化形接着剤（以下、ＵＶシールと称する）を配置し、ＵＶシールに紫外線を照射して硬化させる。液晶表示装置は、表示領域の外周の額縁部からバックライトの光漏れを防ぐために対向基板上に遮光領域を設けるのが一般的な構成である。このためアレイ基板側から配線の隙間から紫外線をシールに照射し、ある程度硬化させた後、加熱処理してＵＶシールの重合反応を完了させる手法が取られている。

最近では、ＵＶシールの強度を更に高めるために、上記硬化処理に加えてＵＶシールの内部に突起物を同時形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。その他、対向基板側から紫外線を照射する際に、遮光マスクに設けた光学レンズを利用して紫外線を集光させて、ＵＶシールの内壁面に効率的に照射する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−５７６６１号公報 特開２００５−３２１４５５号公報

しかしながら、従来の液晶表示装置では、基板構造の微細化に伴って、アレイ基板上に形成する配線の密度が高くなるとＵＶシールが配線上に重なって配置されてしまう場合がある。ＵＶシールに紫外線をアレイ基板側から照射した場合、配線とＵＶシールが重なった領域では紫外線は配線に照射されてしまい、配線上に重なった部分のＵＶシールの強度が低下する。このため、加熱処理時の液晶膨張に耐えられず、ＵＶシールが破裂してしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、液晶表示装置において、配線の高密度化を実現しつつＵＶシールの強度低下を抑制することを目的とする。

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、前記両基板の間に挟持された液晶層と、前記アレイ基板上の対向基板側に形成された配線と、 前記両基板の間の基板面に前記液晶層を囲むようにして配置された接着剤と、前記配線を横断するように重なって配置された接着剤の内壁、内部及び外壁のいずれかに設けられた障壁と、を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、配線を横断するように重なって配置された接着剤の内壁、内部及び外壁のいずれかに障壁を設けることで、アレイ基板側から照射された紫外線が配線で遮られ配線に重なった部分の接着剤の強度が不足した結果、接着剤内部に浸入した液晶が外部へ漏れ出すのを防止することができる。

上記液晶表示装置は、前記アレイ基板上に形成されたスペーサを備えたものであって、前記障壁の材料は前記スペーサの材料と同一であることを特徴とする。

本発明にあっては、上記障壁の材料を、アレイ基板上に形成されたスペーサの材料と同一とすることで、スペーサを形成する工程で障壁を同時に形成することができるので、製造コストの増加を抑制することが可能となる。

上記液晶表示装置における障壁には前記配線の幅と同程度の大きさの部材を使用することを特徴とする。

本発明にあっては、上記障壁には小さくとも配線の幅と同程度の大きさの部材を使用することで、液晶の漏れ出しを確実に防止することができる。

上記液晶表示装置における接着剤は前記液晶層を囲むように切れ目なく配置されることを特徴とする。

本発明にあっては、液晶層を囲むように切れ目なく接着剤を配置することで、液晶滴下注入法により接着剤の内壁で囲まれた領域に滴下された液晶が領域外に漏れ出すことなく、両基板を貼り合わせることが可能となる。

尚、本発明において、接着剤とは紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化形接着剤を指す。

本発明の液晶表示装置によれば、配線の高密度化を実現しつつＵＶシールの強度低下を抑制することが可能となる。

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。

図１は、一実施の形態に係る液晶表示装置の一画素の断面を概略的に示している。同図に示すように、液晶表示装置１は、対向して配置されたアレイ基板１００及び対向基板２００と、両基板の間に挟持された液晶層３００と、両基板の間に配置された接着剤４００とを備える。

アレイ基板１００では、ガラス基板１０１上において成膜とパターニングを繰り返し、画素ＴＦＴ１０３、画素電極１０２及び電極配線１０４などの部材が形成される。ここで画素は例えば３つの副画素から構成され、副画素は画素電極１０２及び画素ＴＦＴ１０３を有する。一方、図示しない絶縁層上には柱状のスペーサ１０５が均一な高さで液晶層３００側に形成される。スペーサ１０５は、例えば以下のようにして製造される。まず、感光性透明樹脂をスピンナー塗布して９０℃の環境下で１０分間乾燥させた後、フォトマスクを介して３６５ｎｍの波長の紫外線を８０ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で照射する。更にｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像し、２００℃の環境下で６０分間焼成させることで高さ５．２μｍの突起物がスペーサとして形成される。ここでは電極配線１０４上の接着剤４００の内部に対応する領域にスペーサと同じ高さの障壁５００が形成される。障壁５００の構成については後述する。障壁５００の材料はスペーサの材料と同一とする。これによりスペーサ１０５を形成する工程で障壁を同時に形成することができるので、製造コストの増加を抑制することが可能となる。ガラス基板１０１上の液晶層３００と反対側には偏光板１０６が配置される。アレイ基板１００の背面側には図示しないバックライトが配置される。

対向基板２００では、液晶層３００と反対側のガラス基板２０１上に偏光板２０５が配置される。ガラス基板２０１上の液晶層３００側には表示領域に対応してカラーフィルタ２０２が形成される。ここでは副画素のそれぞれに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層を有するカラーフィルタが形成される。カラーフィルタ２０２の上には対向電極２０４が形成される。ここでは対向電極２０４として、スパッタ法により厚さ５００Åの透明なＩＴＯ膜が成膜される。一方、表示領域の周辺には額縁状の遮光層２０３が形成される。アレイ基板１００と対向基板２００の液晶層３００側の基板面には厚さ８００Åの図示しない配向膜が形成される。

液晶層３００では、例えば画素電極及び対向電極に電圧が印加されない状態では液晶分子３０１の長軸方向が基板面に平行に配向する。接着剤４００は、図２の液晶表示装置の平面図に示すように、液晶層３００を囲むように切れ目なく配置される。これにより、液晶滴下注入法により接着剤の内壁で囲まれた領域に滴下された液晶が領域外に漏れ出すことなく、両基板を貼り合わせることが可能となる。ここで接着剤４００は、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化形接着剤である。具体的には、基板上に液晶を所定量滴下し、真空中で両基板を貼り合わせ、アレイ基板１００側から紫外線を３０００ｍＪ／ｃｍ^２照射して接着剤を硬化させる。その後、１３０℃で１時間加熱処理して接着剤４００の硬化処理が完了する。硬化処理においては接着剤４００の下に配線１０４が存在する領域では紫外線が配線１０４に照射されこの部分の接着剤の強度が不足して破裂してしまうことがある。

図３は、接着剤４００付近の拡大平面図である。同図に示すように、配線１０４を横断するように重なって配置された接着剤４００の内部に障壁５００が設けられる。これにより、配線１０４に重なって強度が不足した部分の接着剤４００が破裂して、接着剤内部に浸入した液晶が外部へ漏れ出すのを防止することができる。

また、障壁５００は接着剤４００内部において、５０μｍ以上の幅を有する電極配線１０４上に配線を遮断するような位置に設ける。ここでは幅が５０μｍ、８０μｍの２本の電極配線１０４上に、液晶層３００に対して厚さ２０μｍの障壁５００を設ける。このように障壁５００を小さくとも配線１０４の幅と同程度の大きさとすることで、接着剤４００内部に浸入した液晶層３００の液晶が外部へ漏れ出すのを確実に防止することができる。

したがって、本実施の形態によれば、アレイ基板１００上に形成された配線１０４を横断するように重なって配置された接着剤４００の内部に障壁５００を設けることで、アレイ基板側から照射された紫外線が配線で遮られ配線１０４に重なった部分の接着剤の強度が不足した結果、接着剤内部に浸入した液晶が外部へ漏れ出すのを防止することができる。よって、配線の高密度化を実現しつつＵＶシールの強度低下を抑制することが可能となる。

［比較例］
次に、本実施の形態に係る効果についての理解を容易なものとするために、比較例の液晶表示装置について説明する。比較例の液晶表示装置の基本的な構成は、本実施の形態の液晶表示装置と同様であるので詳細な説明については省略する。本実施の形態と異なる点は障壁を備えていない点である。

本発明者は、比較例のカラー表示型アクティブマトリクス液晶表示装置を１０パネル作製して点灯評価を行った。その結果、１０パネルのうち１パネルに点灯異常が確認された。図４の平面図は、比較例の液晶表示装置において接着剤付近を拡大して示したものである。照射された紫外線が配線で遮られ配線１０４に重なった部分の接着剤が破裂し接着剤内部に浸入した液晶３００ａが外部へ漏れ出している。

そこで、本実施の形態で説明したように、アレイ基板１００上に形成された配線１０４を横断するように重なって配置された接着剤４００の内部に障壁５００を設ける。本発明者は、障壁５００を備えたカラー表示型のアクティブマトリクス液晶表示装置を１０パネル作製して点灯評価を行った。その結果、いずれの液晶表示装置においても接着剤が破裂した場合であっても接着剤内部に浸入した液晶が外部へ漏れ出すのを防止することができ、優れた表示品位が得られることを確認した。

また、本実施の形態においては、障壁の材料を、アレイ基板上に形成されたスペーサの材料と同一とすることで、スペーサを形成する工程で障壁を同時に形成することができるので、製造コストの増加を抑制することが可能となる。

更に、本実施の形態においては、障壁には小さくとも配線の幅と同程度の大きさの部材を使用することで、液晶の漏れ出しを確実に防止することができる。

また、本実施の形態においては、液晶層を囲むように切れ目なく接着剤を配置することで、液晶滴下注入法により接着剤の内壁で囲まれた領域に滴下された液晶が領域外に漏れ出すことなく、両基板を貼り合わせることが可能となる。

［変形例］
尚、本実施の形態の液晶表示装置において、障壁５００は接着剤４００内部に設ける構成としたが、液晶の外部への漏れ出しを防止することが可能な場所であればこれに限られるものではない。障壁５００は、例えば、図５に示すように接着剤４００の内壁に設ける構成、若しくは、図６に示すように接着剤４００の外壁に設ける構成でもよい。

また、本実施の形態の液晶表示装置において、障壁５００の材料はスペーサの材料と同一としたが、液晶の侵入を防止する程度の強度を有する部材であれば、これに限られるものではなく、本実施の形態と同様な効果を奏することができる。また、使用する部材は小さくとも配線の幅と同程度の大きさとすることが望ましい。

一実施の形態に係る液晶表示装置の一画素の断面図である。 上記液晶表示装置の概略的な構成を示す平面図である。 上記液晶表示装置において接着剤付近を拡大して示した平面図である。 比較例の液晶表示装置において接着剤付近を拡大して示した平面図である。 第１の変形例の液晶表示装置において接着剤付近を拡大して示した平面図である。 第２の変形例の液晶表示装置において接着剤付近を拡大して示した平面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置
１００…アレイ基板
１０１…ガラス基板
１０２…画素電極
１０３…画素ＴＦＴ
１０４…配線
１０５…スペーサ
１０６…偏光板
２００…対向基板
２０１…ガラス基板
２０２…カラーフィルタ
２０３…遮光層
２０４…対向電極
２０５…偏光板
３００…液晶層
３００ａ…漏出した液晶
３０１…液晶組成物
４００…接着剤
５００…障壁

Claims (4)

1. 対向して配置されたアレイ基板及び対向基板と、
   前記両基板の間に挟持された液晶層と、
   前記アレイ基板上の対向基板側に形成された配線と、
   前記両基板の間の基板面に前記液晶層を囲むようにして配置された接着剤と、
   前記配線を横断するように重なって配置された接着剤の内壁、内部及び外壁のいずれかに設けられた障壁と、
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記アレイ基板上に形成されたスペーサを備えたものであって、
   前記障壁の材料は前記スペーサの材料と同一であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記障壁には前記配線の幅と同程度の大きさの部材を使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記接着剤は前記液晶層を囲むように切れ目なく配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。

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