JP2011215456A - 液晶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール材の硬化不良を抑制することが可能な液晶装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶装置は、シール材５２に湿気硬化型の開始剤が含まれている。湿気硬化型の開始剤は、水分を吸収して硬化反応を促進させる開始剤である。本発明の液晶装置では、湿気硬化型の開始剤が、大気中若しくは液晶装置中に含まれる水分を利用してシール材の硬化反応を促進する。湿気硬化型の開始剤は、シール材５２の表面から水分を吸収するため、シール材５２の表面において硬化反応が促進される。そのため、液晶への不純物の溶出が問題となるシール材５２の表面の硬化不良が抑制される。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶装置に関するものである。

一般に、液晶装置のシール材には、硬化反応を促進するための開始剤が含まれている。開始剤の種類としては、紫外線硬化型や熱硬化型などが知られている。近年では、タクトタイム短縮の観点から、紫外線硬化型の開始剤が普及している。紫外線硬化型の開始剤を含むシール材としては、特許文献１〜３に開示されたものが知られている。

特開２００６−３０７０９３号公報 特開２００７−２８４４７２号公報 特開２００７−１１９５４２号公報

シール材の硬化反応としては、ラジカル重合やカチオン重合などが知られている。しかしながら、これらの反応は、大気中若しくは液晶装置中に含まれる水分によって反応阻害を受け易い。硬化反応が阻害されると、シール材の未硬化成分が配向膜や液晶中に溶出し、表示不良を生じさせる惧れがある。

本発明の目的は、シール材の硬化不良を抑制することが可能な液晶装置を提供することにある。

本発明の液晶装置は、シール材によって対向して貼り合わされた一対の基板を有する液晶装置であって、前記シール材に湿気硬化型の開始剤が含まれていることを特徴とする。

湿気硬化型の開始剤は、水分を吸収して硬化反応を促進させる開始剤である。本発明の液晶装置では、湿気硬化型の開始剤が、大気中若しくは液晶装置中に含まれる水分を利用してシール材の硬化反応を促進する。湿気硬化型の開始剤は、シール材の表面から水分を吸収するため、シール材の表面において硬化反応が促進される。そのため、液晶への不純物の溶出が問題となるシール材の表面の硬化不良が抑制され、信頼性の高い液晶装置が提供される。

前記シール材はエポキシ樹脂を含み、前記湿気硬化型の開始剤はケチミン化合物からなることが望ましい。

ケチミン化合物は、シール材として一般的に利用されているエポキシ樹脂の硬化反応を促進する。硬化反応は常温で進行し、加熱処理などの特別な処理を必要としない。そのため、従来のプロセスを殆ど変更することなく、確実に硬化処理を行うことができる。

前記シール材に紫外線硬化型の開始剤が含まれていることが望ましい。

湿気硬化型の開始剤によるシール材の硬化速度は、あまり速くない。そのため、湿気硬化型の開始剤を単独で用いるよりも、硬化速度の速い紫外線硬化型の開始剤と併用することが望ましい。紫外線硬化型の開始剤は、紫外線によって硬化反応を促進する開始剤である。紫外線硬化型の開始剤は、ラジカル重合やカチオン重合などを伴うが、これらの反応は水分によって反応阻害を受け易い。よって、紫外線硬化型の開始剤と湿気硬化型の開始剤とを併用することで、相互の弱点を補完し、迅速且つ確実な硬化処理を行うことができる。

前記シール材に熱硬化型の開始剤が含まれていることが望ましい。

湿気硬化型の開始剤によるシール材の硬化速度は、あまり速くない。そのため、湿気硬化型の開始剤を単独で用いるよりも、硬化速度の速い熱硬化型の開始剤と併用することが望ましい。熱硬化型の開始剤は、加熱によって硬化反応を促進する開始剤である。基板を加熱すると、基板に含まれる水分が外部に放出され、その水分によって硬化反応が阻害される場合がある。よって、熱硬化型の開始剤と湿気硬化型の開始剤とを併用することで、相互の弱点を補完し、迅速且つ確実な硬化処理を行うことができる。

前記シール材における前記湿気硬化型の開始剤の濃度（ｗｔ％）が、前記シール材における前記紫外線硬化型の開始剤の濃度（ｗｔ％）よりも大きいことが望ましい。或いは、前記シール材における前記湿気硬化型の開始剤の濃度（ｗｔ％）が、前記シール材における前記熱硬化型の開始剤の濃度（ｗｔ％）よりも大きいことが望ましい。

この構成によれば、水分によるシール材の硬化不良の少ない液晶装置を提供することができる。

前記シール材における前記湿気硬化型の開始剤の濃度が１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下であることが望ましい。

この構成によれば、水分によるシール材の硬化不良の少ない液晶装置を提供することができる。

前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の対向面側に多孔質膜が形成されていることが望ましい。

多孔質膜は、表面積が大きく、毛細管現象により容易に水分が浸入する。このような水分は、加熱処理を行っても完全に取り除くことはできない。そのため、多孔質膜とシール材との界面において硬化反応が阻害され、基板の密着性が損なわれた強度の弱いパネルになることがある。一方、本発明の液晶装置では、シール材中の湿気硬化型の開始剤が多孔質膜中の水分を吸収してシール材の硬化を促進する。そのため、シール材の硬化反応が大きく阻害されることがない。よって、湿気硬化型の開始剤が含まれない従来の液晶装置に比べて、基板の密着性の低下を抑制した液晶装置を提供することができる。

前記シール材は前記多孔質膜と接していることが望ましい。

多孔質膜と接する部分のシール材は、多孔質膜に含まれる水分によって硬化反応が阻害されることがある。そのため、シール材に湿気硬化型の開始剤を含まない従来の液晶装置では、シール材と接する部分の多孔質膜を除去するなど、新たなプロセスを追加する場合があった。しかし、本発明の液晶装置では、多孔質膜と接する部分のシール材の硬化反応が阻害され難いため、新たなプロセスを追加する必要がない。そのため、簡単なプロセスで確実に硬化処理を行うことができる。

本発明の電子機器は、本発明の液晶装置を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、シール材の硬化不良が抑制された信頼性の高い電子機器を提供することができる。

液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図である。 図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。 シール材が湿気硬化型の開始剤を含まない場合の硬化処理を示す図である。 シール材が湿気硬化型の開始剤を含む場合の硬化処理を示す図である。 電子機器の一例である投射型表示装置の概略構成図である。

図１は、本発明の液晶装置の一実施形態である液晶装置１００を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図である。図２は、図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。

液晶装置１００は、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、互いに対向する対向面の周縁部に矩形枠状に設けられたシール材５２により貼り合わされている。ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０及びシール材５２により囲まれた領域には液晶５０が封入されている。

シール材５２の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜５３が形成されている。遮光膜５３の内側の領域には画像表示領域１００Ａが設けられている。画像表示領域１００Ａには、画素電極３０を含む複数の画素がマトリクス状に配列されている。対向基板２０のＴＦＴアレイ基板１０と対向する対向面には共通電極２１が形成されている。共通電極２１は画像表示領域全面に形成されており、各画素に共通の共通電極となっている。各画素の境界部には、遮光膜２３が形成されている。

シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１および外部回路実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域１００Ａの両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。対向基板２０の４つの角部には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。

図３及び図４は、シール材５２とＴＦＴアレイ基板１０との境界部の断面模式図である。図３は、シール材５２に湿気硬化型の開始剤が含まれていない場合の図であり、図４は、シール材５２に湿気硬化型の開始剤が含まれている場合の図である。

図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の対向基板２０と対向する対向面には配向膜１５が形成されている。配向膜１５は、酸化シリコン等の無機膜をＴＦＴアレイ基板１０に対して斜めに蒸着（斜方蒸着）することにより形成されている。配向膜１５は、ＴＦＴアレイ基板１０の法線に対して斜めに成長した複数の柱状結晶体１５ａによって形成されており、柱状結晶体１５ａの間は孔部１５ｂとなっている。配向膜１５は、複数の孔部１５ｂを備えた多孔質膜となっている。

配向膜１５の孔部１５ｂには、毛細管現象により容易に水分６０が浸入する。このような水分６０は、加熱処理を行っても完全に取り除くことはできない。シール材５２は、エポキシモノマー５２０を重合させて硬化させるが、硬化反応を促進するために、紫外線硬化型の開始剤や熱硬化型の開始剤をシール材５２に含ませる場合が多い。紫外線硬化型の開始剤は、紫外線によって硬化反応を促進する開始剤であり、熱硬化型の開始剤は、加熱によって硬化反応を促進する開始剤である。紫外線硬化型の開始剤や熱硬化型の開始剤としては公知のものを用いることができる。例えば、紫外線硬化型の開始剤としては、ジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリルスルホニウム塩、トリアリルセレニウム塩などを用いることができ、熱硬化型の開始剤としては、ルイス酸錯体、ジシアンジアミド、イミダール化合物、有機酸ヒドラジド、ジアミンノマレオニトリル、ポリアミン塩、アミンイミド化合物などを用いることができる。

これらの開始剤の多くは、ラジカル重合やカチオン重合によってシール材５２の硬化反応を促進するが、これらの反応は、大気中若しくは液晶装置中に含まれる水分によって反応阻害を受け易い。硬化反応が阻害されると、シール材５２の未硬化成分が配向膜１５や液晶中に溶出し、表示不良を生じさせる惧れがある。

例えば、図３では、紫外線硬化型の開始剤をシール材５２の前駆体であるエポキシモノマー５２０に添加し、紫外線を照射してエポキシモノマー５２０を硬化（重合）させ、シール材５２を形成している。この場合、配向膜１５に含まれる水分６０が、配向膜１５と接する部分のシール材５２の硬化反応を阻害する。また、配向膜１５に含まれる水分６０は、一部が蒸発してシール材５２の近傍を浮遊し、シール材５２の表面の硬化反応を阻害する。よって、シール材５２は、配向膜１５と接する部分と液晶と接する部分との双方に未硬化部分５２１を含むことになる。配向膜１５と接する部分５２１から溶出した未硬化成分は、シール材５２の近傍の液晶の配向を乱す原因となる。液晶と接する部分５２１から溶出した未硬化成分は、イオン性不純物となって表示の焼きつき等の原因となる。

一方、図４のように、シール材５２に湿気硬化型の開始剤を添加した場合を考える。湿気硬化型の開始剤は、水分を吸収して硬化反応を促進させる開始剤である。図４では、紫外線硬化型の開始剤と湿気硬化型の開始剤とをシール材５２の前駆体であるエポキシモノマー５２５に添加し、紫外線を照射してエポキシモノマー５２５を硬化（重合）させ、シール材５２を形成している。この場合、水分６０は、紫外線硬化型の開始剤によるシール材５２の硬化反応を阻害するが、湿気硬化型の開始剤によるシール材５２の硬化反応は促進する。湿気硬化型の開始剤は、シール材５２に含まれる紫外線硬化型の開始剤において硬化反応を十分に促進できない部分を補う。そのため、湿気硬化型の開始剤を含まない図３の構成に比べて、シール材５２の硬化不良を抑制することができる。特に、湿気硬化型の開始剤は、シール材５２の表面から水分を吸収するため、シール材５２の表面において硬化反応が促進される。そのため、液晶への不純物の溶出が問題となるシール材５２の表面の硬化不良が抑制され、信頼性の高い液晶装置が提供される。

湿気硬化型の開始剤としては公知のものを用いることができる。例えば、エポキシ樹脂を主成分とするシール材５２を用いた場合、湿気硬化型の開始剤として、ケチミン化合物やアルジミン化合物等のイミン化合物を用いることができる。イミン化合物は、エポキシ樹脂や、イソシアネート末端のウレタンプレポリマーなどの潜在性硬化剤として知られており、空気中の湿気と反応して加水分解することにより、活性水素を有するアミン化合物が生成する。そして、このアミン化合物が、エポキシ樹脂や、イソシアネート末端のウレタンプレポリマーなどと反応して硬化が生じる。

本実施形態の場合、湿気硬化型の開始剤として、ケチミン化合物が用いられる。ケチミン化合物は、式（１）で表される物質である。

ケチミン化合物は、脂肪族ポリアミン（例えば、ＤＥＴＡ（ジエチレントリアミン），ＴＥＴＡ（トリエチレンテトラミン）、ｍ−ＸＤＡ（キシリレンジアミン）など）とケトン（例えば、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）など）から合成される。ケチミン化合物を開始剤としてエポキシ樹脂に添加すると、ケチミン化合物が大気中若しくは液晶装置中の水分を吸収して、式（２）の逆反応によってポリアミンが再生する。そして、式（３）に従って常温で硬化が進行する。この場合、硬化反応に加熱処理などの特別な処理を必要としない。そのため、従来のプロセスを殆ど変更することなく、確実に硬化処理を行うことができる。

なお、図４では、シール材５２（エポキシモノマー５２５）に紫外線硬化型の開始剤と湿気硬化型の開始剤を添加した。しかし、シール材５２に添加する開始剤はこれに限定されない。例えば、紫外線硬化型の開始剤を除いて湿気硬化型の開始剤のみをシール材５２に添加することもできる。しかし、湿気硬化型の開始剤によるシール材５２の硬化速度は、あまり速くない。そのため、湿気硬化型の開始剤を単独で用いるよりも、硬化速度の速い紫外線硬化型の開始剤と併用することが望ましい。紫外線硬化型の開始剤は、ラジカル重合やカチオン重合などを伴うが、これらの反応は水分によって反応阻害を受け易い。よって、紫外線硬化型の開始剤と湿気硬化型の開始剤とを併用することで、相互の弱点を補完し、迅速且つ確実な硬化処理を行うことができる。

シール材５２に添加する開始剤としては、熱硬化型の開始剤を用いることもできる。すなわち、図４においては、熱硬化型の開始剤と湿気硬化型の開始剤とをシール材５２（エポキシモノマー５２５）に添加しても良い。熱硬化型の開始剤は、加熱によって硬化反応を促進する開始剤である。ＴＦＴアレイ基板１０を加熱すると、ＴＦＴアレイ基板１０に含まれる水分６０が外部に放出され、その水分６０によって硬化反応が阻害される場合がある。よって、熱硬化型の開始剤と湿気硬化型の開始剤とを併用することで、相互の弱点を補完し、迅速且つ確実な硬化処理を行うことができる。

図示は省略したが、対向基板２０のＴＦＴアレイ基板１０と対向する対向面にも多孔質膜からなる無機配向膜が形成されている。対向基板２０の無機配向膜に含まれる水分もシール材の硬化反応に影響を与える。

シール材５２に添加する湿気硬化型の開始剤の濃度（ｗｔ％）は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０に含まれる水分の量や、シール材５２に添加する他の開始剤の濃度などとの兼ね合いによって決められる。湿気硬化型の開始剤の濃度が１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下であれば、シール材５２の硬化不良を十分に抑制することができる。

ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０に含まれる水分の量が多い場合には、湿気硬化型の開始剤の濃度を他の開始剤、例えば、紫外線硬化型の開始剤又は熱硬化型の開始剤の濃度よりも大きくすることが望ましい。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０に含まれる水分の量が少ない場合には、湿気硬化型の開始剤の濃度を他の開始剤の濃度と同程度に設定することができる。例えば、湿気硬化型の開始剤と紫外線硬化型の開始剤と熱硬化型の開始剤とを併用した場合には、それぞれの濃度を互いに等しくすれば良い。具体的には、各開始剤の濃度を３ｗｔ％以上７ｗｔ％以下に設定すればよい。

なお、本実施形態では、配向膜１５を無機配向膜としたが、有機配向膜を用いた場合でも、シール材５２に湿気硬化型の開始剤を添加することにより同様の効果が得られる。有機配向膜は無機配向膜と異なり、多孔質膜ではないため、水分６０を内部に含有する惧れは少ない。しかし、液晶装置の製造プロセスでは、エッチング工程や洗浄工程などの種々の工程を必要とするため、何らかの原因でＴＦＴアレイ基板１０や対向基板２０に水分が浸入することは避けられない。よって、このような水分によってシール材５２の硬化反応が阻害されることは十分に考えられる。その場合、シール材５２に湿気硬化型の開始剤が含まれていれば、ＴＦＴアレイ基板１０等に付着した水分によってシール材５２の硬化反応が阻害されることを抑制することができる。

図５は、本発明の電子機器の一実施形態である投射型表示装置８００の概略構成図である。投射型表示装置８００は、本発明の液晶装置を光変調手段として備えたものである。

８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は本発明の液晶装置からなる光変調手段、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズである。光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。

ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用光変調手段８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用光変調手段８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。なお、上記各光変調手段８２２，８２３，８２４には、上記実施形態の液晶装置が採用されている。

各光変調手段により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投影され、画像が拡大されて表示される。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の液晶装置は、投射型表示装置の光変調手段に限らず、液晶テレビ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれにおいても信頼性が高く表示品質に優れた電子機器を提供することができる。

１０…ＴＦＴアレイ基板、１５…配向膜（多孔質膜）、２０…対向基板、５２…シール材、１００…液晶装置、８００…投射型表示装置（電子機器）

Claims (10)

1. シール材によって対向して貼り合わされた一対の基板を有する液晶装置であって、
   前記シール材に湿気硬化型の開始剤が含まれていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記シール材はエポキシ樹脂を含み、前記湿気硬化型の開始剤はケチミン化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記シール材に紫外線硬化型の開始剤が含まれていることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記シール材に熱硬化型の開始剤が含まれていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶装置。
5. 前記シール材における前記湿気硬化型の開始剤の濃度が、前記シール材における前記紫外線硬化型の開始剤の濃度よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
6. 前記シール材における前記湿気硬化型の開始剤の濃度が、前記シール材における前記熱硬化型の開始剤の濃度よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
7. 前記シール材における前記湿気硬化型の開始剤の濃度が１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の液晶装置。
8. 前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の対向面側に多孔質膜が形成されていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の液晶装置。
9. 前記シール材は前記多孔質膜と接していることを特徴とする請求項８に記載の液晶装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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