JP4533611B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
なお、本発明に関する先行技術は発見されていない。
上記液晶表示装置の有効表示領域内に形成された上記柱状スペーサは、上記着色層を構成する着色層形成用層が積層されたものであり、高さの異なるものであることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
上記液晶表示装置の有効表示領域内に形成された上記柱状スペーサは、上記着色層を構成する着色層形成用層が積層されたものであり、高さの異なるものである。
以下、本発明の柱状スペーサの各構成について説明する。
まず、本発明の液晶表示装置に用いられる柱状スペーサについて説明する。本発明の液晶表示装置に用いられる柱状スペーサは、後述する2枚の透明基板間の間隙を一定に保つために液晶表示装置の有効表示領域内に形成されるものである。本発明においては、この柱状スペーサは、後述する着色層を構成する着色層形成用層が積層されたものであり、複数の高さを有するように形成されているものである。なお、上記有効表示領域とは、液晶表示装置の表示部として用いられる領域である。
次に、本発明に用いられる着色層について説明する。本発明に用いられる着色層は、液晶表示装置の着色層として一般的に用いられるものであれば、その形状等は特に限定されるものではなく、例えば赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の三色の着色層形成用層を用いて、例えばストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。
また、顔料としては、通常のカラーフィルタに顔料として用いられる材料を用いることができ、このような顔料の含有量は、9重量%〜45重量%とすることができる。
次に、本発明に用いられる液晶層について説明する。本発明に用いられる液晶層は、2枚の後述する透明基板の間に封入されるものであり、この液晶層の光の透過率を調整すること等によって、液晶表示装置の表示を行うことが可能とするものである。本発明においては液晶層として、一般的な液晶表示装置に用いられる液晶層を用いることが可能であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
次に、本発明に用いられる透明基板について説明する。本発明に用いられる透明基板としては、液晶表示装置用に用いられるものであれば特に限定されるものではなく、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。また、液晶表示装置には、2枚の透明基板が用いられるものであるが、通常その2枚の透明基板のうち1枚が表示側基板とされ、もう1枚が液晶駆動側基板として用いられることとなる。
次に、本発明の液晶表示装置について説明する。本発明の液晶表示装置は、上述した透明基板と、液晶層と、柱状スペーサとを有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば透明基板上にブラックマトリクス等の遮光部が形成されているもの等であってもよい。
(硬化性樹脂組成物の調整)
重合槽中にメタクリル酸メチル(MMA)を63重量部、アクリル酸(AA)を12重量部、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEMA)を6重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)を88重量部仕込み、攪拌し溶解させた後、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を7重量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下で、85℃で2時間攪拌し、さらに100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、さらにメタクリル酸グリシジル(GMA)を7重量部、トリエチルアミンを0.4重量部、及び、ハイドロキノンを0.2重量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液(固形分50%)を得た。
・上記共重合樹脂溶液(固形分50%):16重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(サートマー社、SR399):24重量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、エピコート180S70):4重量部
・2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン:4重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル:52重量部
まず、下記分量の成分を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。
・黒色顔料:23重量部
・高分子分散剤(ビックケミー・ジャパン(株)製 Disiperbyk111):2重量部
・溶剤(ジエチレングリコールジメチルエーテル):75重量部
次に、下記分量の成分を十分混合して、遮光層用組成物を得た。
・上記黒色顔料分散液:61重量部
・硬化性樹脂組成物:20重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル:30重量部
上記のようにしてブラックマトリックスを形成した基板上に、下記組成の赤色硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布(塗布厚み1.5μm)し、その後、70℃のオーブン中で30分間乾燥した。
次いで、赤色硬化性樹脂組成物の塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて着色層および柱状スペーサの形成領域に相当する領域のみに紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液(液温23℃)中に1分間浸漬してアルカリ現像し、赤色硬化性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を180℃の雰囲気中に30分間放置することにより加熱処理を施して赤色画素を形成すべき領域、および柱状スペーサを形成する領域に、20μm×20μmのレリーフパターンを所定の個数密度となるように形成した。
さらに、下記組成の青色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色のレリーフパターン形成と同様の工程で、青色画素を形成すべき領域、および柱状スペーサを形成する領域に青色のレリーフパターンを形成し、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色からなる着色層および柱状スペーサを形成した。
・C.I.ピグメントレッド177:10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤:3重量部
・硬化性樹脂組成物:5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル:82重量部
・C.I.ピグメントグリーン36:10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤:3重量部
・硬化性樹脂組成物:5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル:82重量部
・C.I.ピグメントブルー15:6:10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤:3重量部
・硬化性樹脂組成物:5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル:82重量部
上記のようにして着色層および柱状スペーサを形成した基板上に、硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥膜厚2μmの塗布膜を形成した。
硬化性樹脂組成物の塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液(液温23℃)中に1分間浸漬してアルカリ現像し、硬化性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を200℃の雰囲気中に30分間放置することにより加熱処理を施して保護膜を形成した。このとき3色重ねて柱状スペーサを形成した部分の高さは3.81μmとなり、2色重ねて柱状スペーサを形成した部分の高さは3.70μmとなった。なお、各高さの柱状スペーサの個数密度については、表1に示す。
上記のようにして得られたカラーフィルターの固定スペーサーを含む表面に、基板温度200℃でアルゴンと酸素を放電ガスとし、DCマグネトロンスパッタリング法によってITOをターゲットとして透明電極膜を形成した。その後、更に透明電極膜上にポリイミドよりなる配向膜を形成した。
次いで、TFTを形成したガラス基板上にTN液晶を必要量滴下し、上記カラーフィルターを重ね合わせ、UV硬化性樹脂をシール材として用い、常温で0.3kgf/cm2の圧力をかけながら400mJ/cm2の照射量で露光することにより接合してセル組みし、本発明の液晶表示装置を作製した。
3色重ねて形成する柱状スペーサおよび2色重ねて形成する柱状スペーサの個数密度が異なる以外は、実施例1と同様に液晶表示装置を作製した。このとき、3色重ねて柱状スペーサを形成した部分の高さは3.85μmとなり、2色重ねて柱状スペーサを形成した部分の高さは3.68μmとなった。なお、各高さの柱状スペーサの個数密度については、表1に示す。
3色重ねて形成する柱状スペーサおよび2色重ねて形成する柱状スペーサの個数密度が異なる以外は、実施例1と同様に液晶表示装置を作製した。このとき、3色重ねて柱状スペーサを形成した部分の高さは3.85μmとなり、2色重ねて柱状スペーサを形成した部分の高さは3.65μmとなった。なお、各高さの柱状スペーサの個数密度については、表1に示す。
3色重ねて形成した柱状スペーサのみを形成し、高さの異なる柱状スペーサを形成しなかった以外は、実施例1と同様に液晶表示装置を形成した。この際の柱状スペーサの高さは3.95μmであった。なお、柱状スペーサの個数密度については、表1に示す。
上記実施例1から実施例3、および比較例について下記の方法で評価を行った結果を表1に示す。実施例1および実施例2については、指押し試験および低温発泡試験のどちらについても、良好な結果を得ることができた。実施例3については、柱状スペーサの高さと個数密度との関係から、低温発泡試験の結果が実施例1および実施例2と比較するとやや劣っていたが、柱状スペーサの高さが1つである比較例より良好な結果が得られた。
上記液晶表示装置の表示面の一部を指で強く押して、押した前後での表示ムラを目視にて評価した。
上記液晶表示装置を−40℃にて20時間保存し、その後常温に戻した際の表示ムラを目視にて評価した。
2…着色層
3…液晶層
4…柱状スペーサ
5…着色層形成用層
Claims (5)
- 2枚の透明基板と、少なくとも1枚の前記透明基板上に形成された着色層と、前記2枚の透明基板間に封入された液晶層と、前記2枚の透明基板間に形成され、前記2枚の透明基板間を所定の間隙に保つ柱状スペーサとを少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置の有効表示領域内に形成された前記柱状スペーサは、前記着色層を構成する着色層形成用層が積層されたものであり、高さの異なるものであり、
前記高さの異なる柱状スペーサは、高さの低いものほど形成された個数が多く、
前記柱状スペーサのうち、高さの低い柱状スペーサは、前記液晶層の厚みよりも薄く形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記高さの異なる柱状スペーサが、積層された前記着色層形成用層の数により高さの差を設けたもの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。
- 前記高さの異なる柱状スペーサが、積層された前記着色層形成用層の最下層の上底面の面積の差によるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記透明基板上に遮光部が形成されており、前記柱状スペーサが前記遮光部上に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の液晶表示装置。
- 前記高さの異なる柱状スペーサのうち、最も高いものと最も低いものとの高さの差が0.02μm〜0.5μmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の液晶表示装置。
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