JP2016038434A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置内に水分が浸入することによる黒むらの発生を防止する。
【解決手段】表示領域と端子部を有し、有機パッシベーション膜１０４が形成されたＴＦＴ基板１００と、対向基２００が、シール部おいて接着し、内部に液晶３００が封入された液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板１００の前記シール部には、前記有機パッシベーション膜１０４に、前記表示領域を囲むように、溝状スルーホール１０４１が形成され、前記溝状スルーホール１０４１の内部には、前記有機パッシベーション膜１０４と同じ材料で形成され、前記有機パッシベーション膜１０４と同じ工程で形成された水分吸収層１０が形成され、前記水分吸収層１０は無機絶縁膜によって覆われていないことを特徴とする液晶表示装置。
【選択図】図２

Description

本発明は表示装置に係り、表示領域に発生する黒むらを防止した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている構成となっている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置において、表示領域の特に周辺部に黒いむらが発生することがある。これは、液晶内に侵入した水分の影響であると考えられる。水分が内部に侵入しないようにするために、種々の構造が開発されている。一方、内部に侵入した水分を吸着して、液晶表示装置内に水分が侵入しても、液晶への影響を小さく抑える方法も存在する。

特許文献１には、ＴＦＴ基板と対向基板をシールするシール部に水分を吸着する吸湿層を配置する構成が記載されている。特許文献２には、表示領域とシール部の間に水分を吸着する吸湿層を配置する構成が記載されている。

特開２００８−１９１２６５号公報 特開２０１２−１５０２９０号公報

特許文献１に記載の構成も特許文献２に記載の構成も液晶表示装置内に侵入した水分を吸着する吸着層を配置するものであるが、吸着層として、液晶表示装置に通常は使用されてない材料を用いるものである。つまり、液晶表示装置の動作として不可欠な材料以外のものを別部品として用いるものである。このような従来の方法は、次のような問題点を生ずる。

（１）別部品を別工程によって配置するので、部品コストと工程増加による製造コストが増加する。（２）液晶表示装置の動作として不可欠な材料以外の材料を使用するので、長期間液晶表示装置を動作させた場合に、表示性能に影響が生じないか否かを確認する必要がある。

本発明の課題は、上記のような問題点を克服し、製造コストの増加無しに、あるいは、信頼性の低下をきたすことなく、液晶表示パネル内に侵入した水分を効果的に吸着し、液晶表示装置における黒むらの発生を防止することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）表示領域と端子部を有し、有機パッシベーション膜が形成されたＴＦＴ基板と、対向基板が、シール部おいて接着し、内部に液晶が封入された液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板の前記シール部には、前記有機パッシベーション膜に、前記表示領域を囲むように、溝状スルーホールが形成され、前記溝状スルーホールの内部には、前記有機パッシベーション膜と同じ材料で形成され、前記有機パッシベーション膜と同じ工程で形成された水分吸収層が形成され、前記水分吸収層は無機絶縁膜によって覆われていないことを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記水分吸収層は、前記表示領域を囲むように、全周に連続して形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記水分吸収層は、前記表示領域を囲むように不連続に形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（４）前記水分吸収層は、前記表示領域のコーナー部のみに形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

本発明の液晶表示装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２に対応する拡大平面図である。 図２のシール部の拡大断面図である。 図２のシール部の拡大断面図の他の例である。 本発明を示す平面模式図である。 本発明の他の例を示す平面模式図である。 本発明のさらに他の例を示す平面模式図である。 本発明と併用される液晶表示装置のシール部の構成を示す断面図である。

本発明の実施例を説明する前に、本発明と併用される、水分が液晶層に浸入しないようにした構成を説明する。図９は、液晶表示装置のシール部付近の断面図である。図９において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材２０によって接着している。ＴＦＴ基板１００の上には、平坦化膜を兼ねた有機パッシベーション膜４が形成されている。この有機パッシベーション膜１０４はアクリル樹脂等で形成されるので、水分を吸収し、かつ透過させやすい。また、有機パッシベーション膜１０４は平坦化膜を兼ねているので、１乃至４μｍ、通常は２μｍ乃至３μｍ程度と、厚く形成されるので、水分を透過させやすい。

そこで、有機パッシベーション膜に、ＴＦＴ基板１００の端部に沿い、表示領域を囲むようにして溝状のスルーホールを形成している。基板端部から有機パッシベーション膜１０４に吸収され、内部に侵入して来た水分は、溝状スルーホール１０４１において、遮断され、液晶層３００までは、到達しない。溝状スルーホール１０４１において、有機パッシベーション膜１０４はＳｉＮで形成された絶縁膜１０５によって覆われているので、侵入した水分が溝状スルーホール１０４１を通過するには、長時間かかるので、その分、液晶表示装置の寿命が延びることになる。

しかし、図９のような構成は、水分が絶縁膜１０５を通過すると、その後は、水分は容易に液晶層３００に到達する。したがって、図９のような構成では、液晶表示装置の長寿命化は限界がある。

なお、図９における対向基板２００において、ブラックマトリクス２０１が基板の端部まで形成されている。ブラックマトリクス２０１は有機材料で形成される場合が多い。ブラックマトリクスが有機材料で形成される場合は、水分が端部から浸入し易い。ブラックマトリクス２０１を通して侵入してきた水分を遮断するために、ブラックマトリクス溝２０１１が形成されている。ブラックマトリクスはＴＦＴ基板１００における有機パッシベーション膜１０４ほどは厚くないので、その分水分の浸入量もＴＦＴ基板側よりも小さい。以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材２０によって接着し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００が１枚となっている部分は端子部１５０となっている。端子部１５０には、液晶表示パネルを駆動するＩＣドライバ１６０、液晶表示パネルに、電源、映像信号、走査信号等を供給するためのフレキシブル配線基板を接続するための端子等が形成されている。

図１において、表示領域５００には走査線３０が横方向に延在し、縦方向に配列している。また、映像信号線４０が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線３０と映像信号線４０とで囲まれた領域が画素３５となっている。狭額縁では、表示領域５００の端部と液晶表示装置の端部の距離ｗは１ｍｍ程度にまで小さくなっている。そうすると、シール材の幅も小さくなるが、シール材の幅が小さくなると、外部の水分が表示領域の液晶層に到達しやすくなる。そうすると、水分の影響による、いわゆる黒むらが発生しやすくなる。

図２は、図１のＡ−Ａ断面に相当するシール部の詳細断面図である。図２に示すシール部において、シール材２０によってＴＦＴ基板１００と対向基板２００が接着している。図２において、シール材２０の内側には液晶３００が充填されている。
図２において、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００に第１の絶縁膜１０１が形成されている。第１の絶縁膜１０１はガラスからの不純物がＴＦＴの半導体層を汚染することを防止するために形成されるアンダーコート膜である場合もある。第１の絶縁膜１０１の上に第２の絶縁膜１０２が形成されている。第２の絶縁膜１０２は、ＴＦＴにおけるゲート絶縁膜である場合もある。第２の絶縁膜１０２の上に走査線引出し線１０３が形成されている。矩形の走査線引き出し線１０３は、図１における、図面の上側からの走査線引出し線１０３の断面である。

走査線引出し線１０３を覆って有機パッシベーション膜１０４が形成されている。有機パッシベーション膜１０４は２乃至３μｍと、厚く形成され、平坦化膜としての役割も有している。有機パッシベーション膜１０４は感光性樹脂で形成され、パターニングにフォトレジストを必要としない。

表示領域においては、有機パッシベーション膜１０４の上に形成される画素電極あるいはコモン電極とＴＦＴのソース電極とを接続する必要があるが、この接続は有機パッシベーション膜１０４に形成されたスルーホールを介して行われる。有機パッシベーション膜１０４は、アクリル等の樹脂によって形成されている。このような膜は水分を吸収しやすいので、有機パッシベーション膜１０４の上に直接画素電極あるいはコモン電極を形成すると、有機パッシベーション膜１０４に吸収された水分の影響で、特にスルーホール部において、画素電極あるいはコモン電極等の剥がれが生ずる。このような現象を防止するために、従来は、スルーホールの径を大きくして、スルーホールにおいても、無機絶縁膜１０５が有機パッシベーション膜を確実に覆うように設計されていた。すなわち、有機パッシベーション膜１０４を無機絶縁膜１０５で覆うことは、従来は必須であると考えられてきた。

図２において、有機パッシベーション膜１０４の上にＳｉＮで形成された層間絶縁膜１０５が形成されている。この層間絶縁膜１０５は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示領域において、平面べたで形成された下層電極とスリットを有する上層電極の層間の絶縁膜である。下層電極がコモン電極で、上層電極が画素電極である場合もあるし、その逆の場合もあるが、下層電極も上層電極もＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で代表される透明酸化物導電膜で形成されている。

有機パッシベーション膜１０４は、水分を透過しやすいので、図９で説明したように、端部から有機パッシベーション膜１０４を透過してくる水分を遮断するために、有機パッシベーション膜１０４に溝状スルーホール１０４１が形成されている。この溝状スルーホール１０４１は、シール部内に表示領域を囲むように、ＴＦＴ基板１００の全周に形成される。

本発明の特徴は、この溝状スルーホール１０４１の内部に無機絶縁物で覆われない、有機パッシベーション膜によって形成された水分吸収層１０を壁状に形成していることである。この水分吸収層１０の存在は、ＴＦＴ基板１００の端部から有機パッシベーション膜１０４を透過してきた水分が、有機パッシベーション膜１０４の溝１０４１をさらに通過しょうとする場合、この水分を吸収する役割を有する。これによって、水分が液晶表示パネルの内部に侵入して、液晶層３００に到達するまでの時間を長くすることができる。したがって、液晶表示装置の寿命を長くすることができる。

図２において、層間絶縁膜１０５の上に配向膜１０６が形成されている。配向膜１０６は、当初液体である配向膜材料を、フレキソ印刷、インクジェット等によって塗布するが、配向膜材料がシール部の外側端部にまで達しないように、ストッパーとして、有機パッシベーション膜１０４に凹部が３箇所形成されている。そして、凹部のさらに外側に形成されている溝状スルーホール１０４１も配向膜材料に対するストッパーの役割を有する。図２においては、配向膜材料は３個ある凹部を乗り越えて、最後の凸部において止まっている。

図２において、対向基板２００側にはブラックマトリクス２０１が形成されている。図２におけるブラックマトリクス２０１はシール部からの光漏れを防止するために設けられている。ブラックマトリクス２０１は樹脂で形成されているので、樹脂を浸透してくる水分を遮断するためにブラックマトリクス溝２０１１が形成されている。ブラックマトリクス２０１の上には、カラーフィルタ２０２が紙面垂直方向にストライプ状に形成されている。カラーフィルタ２０２はオーバーコート膜２０３の上に形成される第１柱状スペーサ２１０に対応して形成されている。

カラーフィルタ２０２の上にオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３には、カラーフィルタ２０２の部分に対応して凸部が形成されている。この凸部は、配向膜材料を塗布した時に配向膜材料が基板外側方向に広がろうとするのを防止する役割を有する。オーバーコート膜２０３の凸部に第１柱状スペーサ２１０が形成されている、第１柱状スペーサ２１０はシール部における対向基板２００とＴＦＴ基板１００の間隔を規定する役割を有する。

図２において、第１柱状スペーサ２１０よりも表示領域側に、第１柱状スペーサ２１０よりも高さが低い第２柱状スペーサ２２０が形成されている。第２柱状スペーサ２２０は対向基板２００に外部から圧力が加わった場合、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔が過度に小さくなることを防止する役割を有する。

第１柱状スペーサの外側には壁状スペーサ２５０が形成されている。この壁状スペーサは、配向膜に対するストッパーとなっている。壁状スペーサ２５０は２段形成されている。オーバーコート膜２０３を覆って配向膜１０５が形成されている。この配向膜は、壁状スペーサ２５０によって外形が区切られている。

シール部の端部には土手状スペーサ２３０が形成されている。液晶表示パネルは個々に製造すると効率が悪いので、マザー基板に複数の液晶表示パネルを形成し、複数の液晶表示パネルを一括して製造する。液晶表示パネルが複数形成されたマザー基板において、隣接する液晶表示パネルの境界に配置され、土手状スペーサ２３０の中心に沿ってスクライビングをいれ、その後、破断することによって個々の液晶表示パネルを分離する。土手状スペーサ２３０が無い場合、この部分はシール材２０となるが、シール材２０が存在すると、スクライビングを入れても破断が出来ない。

図３は図２に対応する部分の平面図である。図３において、土手状スペーサ２３０の内側にシール材２０が形成されている。図３において、カラーフィルタ２０２がストライプ状に形成され、カラーフィルタ２０２に対応する部分に第１柱状スペーサ２１０が配置している。図３では、カラーフィルタ２０２と第１柱状スペーサ２１０は２列分記載されている。第１柱状スペーサ２１０と第１柱状スペーサ２１０の間には壁状スペーサ２５０が配置している。シール材２０は土手状スペーサ２３０の端部にまで形成されている。図３において、土手状スペーサ２３０とカラーフィルタ２０２の間に、ＴＦＴ基板側において水分吸収層１０が形成されている。

図４は、図２における水分吸収層１０の部分を拡大した断面図である。図４において、有機パッシベーション膜１０４の溝状スルーホール１０４１の部分に水分吸収層１０が形成されている。この水分吸収層１０は、有機パッシベーション膜１０４と同じ材料で、同じ工程で形成されるので、水分吸収層を形成するために、追加の材料費も工程も発生しない。

水分吸収層１０は、他の部分の有機パッシベーション膜１０４とは異なり、無機絶縁膜１０５には覆われていない。したがって、液晶表示装置が完成後、シール材２０を伝わってきた水分を吸収することができる。図４において、水分吸収層１０の幅ｗ１は例えば３０μｍで、高さｈは、２乃至３μｍである。一方、有機パッシベーション膜２０４に形成された溝状スルーホール１０４１の幅は７０μｍ程度である。但し、これらの数値は、水分吸収層によって期待する水分吸収効果に応じて調節することが出来る。図５は水分吸収層１０の断面が台形である場合の断面図であるが、水分吸収層１０がこのような形状の場合、水分吸収層１０の幅ｗは、台形の上底で測定すればよい。尚、本実施例では、水分吸収層が完全に無機絶縁膜に覆われていないが、一部を無機絶縁膜で覆い、一部を無機絶縁膜から露出する構成であってもよい。また、水分侵入量に応じて、平面的にみた
場合、無機絶縁膜から露出させる面積を部分的に異ならせることも可能である。

図６は、ＴＦＴ基板において、水分吸収層１０の形状のみを記載した平面図である。図６の示すように、水分吸収層１０は、通常は、表示領域５００を囲むように、全周に形成される。しかし、配線のレイアウト等の関係から水分吸収層１０を全周に連続して形成できないような場合には、図７に示すように、不連続に形成してもよい。また、特に画面コーナーにおいて、画面に黒むらが発生するような場合、図８に示すように、コーナー部に近い部分のみに水分吸収層１０を形成してもよい。さらに、図６乃至図８では、水分吸収層１０は平面で見て直線状に形成されているが、これに限らず、平面で見て波状あるいはジグザグに形成してもよい。

以上のように、本発明によれば、有機パッシベーション膜１０４と同じ材料で、同じプロセスによって水分吸収層１０を形成することができるので、製造コストの上昇を伴うことなく、水分の影響による画面に生ずる黒むらを防止することができる。

１０…水分吸収層、 ２０…シール材、 ３０…走査線、 ４０…映像信号線、 ３５…画素、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…第１の絶縁膜、 １０２…第２の絶縁膜、 １０３…走査線引出し線、 １０４…有機パッシベーション膜、 １０５…無機絶縁膜、層間絶縁膜、 １０６…配向膜、 １５０…端子部、 １６０…ＩＣドライバ、 ２００…対向基板、 ２０１…ブラックマトリクス、 ２０２…カラーフィルタ、 ２０３…オーバーコート膜、 ２１０…第１柱状スペーサ、 ２２０…第２柱状スペーサ、 ２３０…土手状スペーサ、 ２５０…壁状スペーサ、 ３００…液晶、 ４００…スクライビング線、 ５００…表示領域、 １０４１…溝状スルーホール、 ２０１１…ブラックマトリクス溝

Claims (4)

1. 表示領域と端子部とを有し、有機パッシベーション膜と前記有機パッシベーション膜の上に形成された無機絶縁膜とが形成されたＴＦＴ基板と、対向基板とが、シール部おいて接着し、内部に液晶が封入された液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ基板の前記シール部には、前記有機パッシベーション膜に、前記表示領域を囲むように、溝状スルーホールが形成され、前記溝状スルーホールの内部には、前記有機パッシベーション膜と同じ材料で形成され、前記有機パッシベーション膜と同じ工程で形成された水分吸収層が形成され、
   前記水分吸収層は前記無機絶縁膜から露出していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記水分吸収層は、前記表示領域を囲むように、全周に連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記水分吸収層は、前記表示領域を囲むように不連続に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記水分吸収層は、前記表示領域のコーナー部のみに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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