JP4603310B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイにおける液晶表示素子に係り、特に、液晶表示素子における透明基板の周辺付近から漏洩する光をほぼ完全に遮光することが可能となる遮光部材を有する液晶表示素子に関する。

一般に、コンピュータや携帯電話等において特定の画像や文字を表示するための表示装置として液晶表示装置（以下、液晶ディスプレイという。）が広く用いられている。液晶ディスプレイで最も用いられている表示方法は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を用いた画素表示方式である。ＴＦＴ素子による画素表示方式とは、表示画素の個々にＴＦＴを取り付けて目的の画素をオン・オフすることができる表示方法である。

図３に例示するように、液晶ディスプレイの液晶表示素子１は、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ４および透明電極５ｃ、配向膜６ｃを内側に有する一方の透明基板２ｃと、少なくとも透明電極５ｔおよび配向膜６ｔ、ＴＦＴ素子（図示しない）を内側に有する他方の透明基板２ｔとを枠状のシール材７を介して周囲を固着し、その後にこれら二枚の基板２ｃおよび２ｔの間に液晶８を注入して形成されている。また、前記各透明基板２ｃおよび２ｔの中央部には、透明電極５ｃおよび５ｔが対向配置されて画像等を表示することができる表示領域９と、表示領域９の外周をとり囲み、画像を表示することができない非表示領域１０とが形成され、前記各基板２ｃおよび２ｔのどちらか一方の非表示領域１０（図３においては透明基板２ｃの非表示領域１０）には、シール材７と対向するように枠状の遮光部材（以下、ブラックマスクという。）３が形成されている。ブラックマスク３は、図示しない光源から発する光が非表示領域１０から外部に漏れないように遮光するために用いられるものである。なお、ブラックマスク３は、カラーフィルタ４の各色間に格子状に配設されている格子状ブラックマスク３ｇと一体成形される場合もある。

ブラックマスク３は、フォトリソグラフィー工程などによって、図４に示すマザー基板１１に形成し、当該マザー基板１１を三角形で示す部分から切断することによって液晶表示素子を構成する透明基板２ｃまたは２ｔ（以下、透明基板２という。）を形成する。

ブラックマスク３は、上記にも示したように非表示領域１０からの光漏れを遮光するために配設されるため、本来は、図５に示すように、透明基板２の端部２ｅまで形成されていることが好ましい。しかし、ブラックマスク３を透明基板２の端部２ｅまで形成すると、マザー基板１１を切断する際に透明基板の端部２ｅに導入された傷２ｄもしくはブラックマスク３へ直接的に付与された応力によって、当該ブラックマスク３にクラック３ｃが発生する原因となってしまう。

前記クラック３ｃは、ブラックマスク３の遮光能力を低下させるばかりでなく、透明基板２ｃと透明基板２ｔとを固着させるシール材７の密着力を低下させる原因ともなる。また、ブラックマスク３上に透明電極（図示しない）が積層されている場合は、透明電極内にクラックが発生し、透明電極の断線に至ることもある。また、クラックが進行することにより液晶表示素子１の外部から水分等の異物が侵入する原因ともなる。特に、外部から水分等の異物が侵入すると封入されている液晶層が所定の性能を発揮できなくなるため、液晶ディスプレイの表示特性、寿命および信頼性が低下することになる。

そこで従来においては、図６に示すように、透明基板２の端部２ｅとブラックマスク３の端部３ｅとの間に０．３ｍｍ±０．１ｍｍ程度の幅を有する枠状の非遮光領域ｓを設けることによって、マザー基板１１の切断時に発生する可能性のあるブラックマスク３のクラック３ｃ（図５を参照）および透明電極のクラックを回避していた（特許文献１を参照）。

特開２００２−２２９００８号公報

しかし、非遮光領域ｓは、図示しない表示装置における枠状のケースなどで非遮光領域ｓの周辺を覆ったとしても十分な遮光性が得られず、光漏れを起こしてしまう原因となるため、当該非遮光領域ｓが形成されている液晶表示素子の視認性や製品の見栄えを低下させてしまう問題点があった。

上記問題点の対策方法として、透明基板２に添設されている図示しない偏光板を透明基板２の端部２ｅまで覆うことで非遮光領域ｓからの漏洩光を遮光することが考えられるが、偏光板の貼付け精度を考慮すると当該対策方法を採用することは現実的に有用であるとは言い難い。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、液晶表示素子の端部で認視される漏洩光をほぼ完全に遮断し、なおかつマザー基板から透明基板を切断する際に、ブラックマスクや透明電極などにクラックなどの損傷を発生させることのない液晶表示素子を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明における液晶表示素子の第１の特徴は、一
対の透明基板と、前記一対の透明基板の中央部に位置する表示領域と、前記表示領域
を囲繞する非表示領域と、前記非表示領域に形成されるシール材とを具備する液晶表
示素子であって、前記非表示領域は、表示領域の外周からシール材の外周までの領域からなる第一遮光領域と、前記第一遮光領域の外周から透明基板の外周までの領域からなる第二遮光領域とを有し、前記第一遮光領域に第一遮光部材が配設され、前記第二遮光領域に第二遮光部材が配設され、該第二遮光部材は、複数の遮光素子の集合体からなり、前記第二遮光領域の内周から外周までの間に複数の遮光素子を配設し、各遮光素子の隙間からなる分断部を複数有することである。

前記した第１の特徴によって、液晶表示素子の端部で認視される漏洩光をほぼ遮断し、なおかつマザー基板から透明基板を切断する際にブラックマスクに発生するクラックなどの損傷を第一遮光領域内、液晶層内まで伝播させないという優れた効果を奏する。

第２の特徴は、前記第二遮光部材は、線形、円形、半円形、楕円形、三角形以上の多角形から選ばれる特定形状の遮光素子の集合体からなることである。前記第３の特徴によって、第二遮光部材は、同種のみで配設するだけでなく、異種形状の組み合わせによる配設も可能であり、遮光素子の配設パターンによって第二遮光領域の遮光率を効率よく上げることができる。

第３の特徴は、前記遮光素子は隣位する他の遮光素子と点接触していることである。前記第４の特徴によって、遮光素子は、隣位する他の遮光素子にクラックなとの損傷を伝播させないで配設することができるため、液晶層内へのダメージを効果的に抑えることができる。

第４の特徴は、第一遮光領域の遮光率が９０％超であり、第二遮光領域の遮光率が８０〜９０％となることである。前記第５の特徴によって、従来遮光することができなかった領域に係る漏洩光をほぼ遮光することができる。

好ましくは、第二遮光領域には、第一遮光領域の外周端部から第二遮光領域の外周方向へ向かってぼかしが施されていることである。前記構成によって、第二遮光領域の美的視覚性を上げるなどの効果を奏する。

さらに好ましくは、前記に記載のぼかしが、遮光素子の大きさ、隣接する遮光素子間距離の少なくとも一方を調整することによって形成する。前記構成によって、遮光素子の濃淡を替えることなくぼかしを形成することが可能となる。

また、遮光素子を縞模様状に配設すると、配設工程において、遮光素子の配設を容易に施すことが可能となり好ましい。

さらに、遮光素子の材質を、クロムまたはアルミニウムの純金属、クロムまたはアルミニウムを基とする合金、染料または顔料を混入した樹脂の３種のうちの一種若しくは複数種を選択することによって、第二遮光領域においても効果的に遮光することが可能となるため好ましい。

本発明の液晶表示素子によって、従来では発生していた透明基板外周近辺からの漏洩光をほぼ完全に遮光することができ、マザー基板から透明基板を切断する際に、ブラックマスクや透明電極などにクラックなどの損傷を発生させることがなく、液晶表示素子の視認性や製品の見栄えを損なうことのない優れた効果を奏する。

以下、本発明に係る液晶表示素子の実施形態を図１および図２を用いて説明する。

図１は透明基板の非表示領域に遮光部材が配設されている透明基板の平面図、図２は図１の左上部を示す部分拡大平面図である。

本発明に係る液晶表示素子１は、少なくとも透明電極と配向膜とを有する二枚の透明基板２の非表示領域１０をシール材７によって固着して当該透明基板２の間に設けられた所定の隙間に液晶８を注入して形成されている（図３を参照）。本発明に係る液晶表示素子１に用いられるカラーフィルタやＴＦＴ素子などの他の構成部品は、従来から用いられているものを配設するとよい。

そして、図１および図２に示すように、非表示領域１０（表示領域９の外周の端部
９ｅと表示パネル２の外周２ｅとで挟まれている領域）は、第一遮光領域１０ｂと第
二遮光領域１０ｓとから構成されている。第一遮光領域１０ｂは表示領域９の外周の
端部９ｅとシール材７の外周とで挟まれている領域である。第二遮光領域１０ｓにはその内周から外周までの間に複数の遮光素子３ｄを配設することにより第二遮光部材３ｓが形成されている。当該非表示領域１０を第一遮光領域１０ｂと第二遮光領域１０ｓとに分けることによって、マザー基板の切断時に遮光素子３ｄが損傷を受けたとしても、第一遮光領域１０ｂ内のブラックマスク３ｂは損傷を受けない効果を奏する。

ここで、第一遮光領域１０ｂに配設されている枠状ブラックマスク３ｂは、従来よ
り行なわれているブラックマスクの配設手法と同様に、フォトリソグラフィー工法な
どによって当該領域内一面に形成されることが好ましい。なお、ブラックマスク３ｂ
が配設されている第一遮光領域１０ｂの遮光率は９０％超とし、１００％とすることがなお好ましい。遮光率とは、入射した光が遮光される割合であり、入射光強度をＩｏ、透過光強度をＩとすると、（Ｉｏ−Ｉ）／Ｉｏと表すことができる。また、遮光率は単位面積当りの値であり、遮光率を測定する測定領域における平均値である。なお、単位面積としては、平方ミリメートル当りとすることが好ましいが、測定領域の面積がこれより小さい場合には適宜変更しても良い。また、平均値を求める試料数としては多い方が好ましいが、約１０個以上であればよい。

また、第二遮光領域１０ｓに形成される第二遮光部材３ｓは、第二遮光領域１０ｓ
の内周から外周までの間に複数個に分断されている。このことより、透明基板２の外
周に傷が発生し、第二遮光部材３ｓにクラックが入ったとしても、その影響は分断部
（各遮光素子３ｄの隙間）で緩和され、液晶層などに対して悪影響を及ぼすことはない。すなわち、分断部でクラック等の影響が伝播されなければ、第二遮光部材３ｓは分断されている箇所において接していても良い。遮光性の観点からすれば分断部に隙間を形成しない方が良いため、溝によって分断部を形成しても良い。

また、第二遮光領域１０ｓに形成される第二遮光部材３ｓは、円形、略円形、半円
形、略半円形、楕円形、略楕円形、三角形、四角形、四角形以上の多角形の１種もし
くは複数種の形状に形成されている任意形状の遮光素子３ｄの集合体で形成されるこ
とが好ましい。その中でも、図１および図２に示すように、０．００１〜０．１ｍｍの直径を有する円形状または略円形状の遮光素子３ｄが第二遮光領域１０ｓに配設されていることがなお好ましい。第二遮光領域１０ｓの遮光素子３ｄは、隣位する他の遮光素子３ｄと接触しないように形成するのが好ましいが、実際は、当該遮光素子３ｄ間が点接触してあってもクラック３ｃ（図２を参照）は他の遮光素子３ｄに伝播しない。よって、第二遮光領域１０ｓ内の遮光率を向上を図るため、当該遮光素子３ｄ間を点接触させて第二遮光領域１０ｓの遮光素子３ｄの集合体を形成することがより好ましい。

そして、第二遮光領域１０ｓの遮光率は約８０〜９０％となることが好ましい。当
該遮光率は、クラック３ｃの伝播を鑑みると約８０〜９０％程度あれば充分な遮光率
であるということであって、当該遮光率以外の値の実現が不可能であるということを
意味するものではない。例えば、第二遮光領域１０ｓ内に配設されている遮光素子３ｄの配設パターンを変更することよって遮光率が７９％や９１％などであっても良い。

なお、第二遮光領域１０ｓの一面に遮光素子３ｄのすべてを重畳して形成する場合
を除いて、当該遮光素子３ｄの形状および大きさの組み合わせには制限はない。例え
ば、遮光素子３ｄの形状を円形状ではなく六角形状にして、当該六角形状を第二遮光
領域１０ｓ内に配列する（いわゆるハニカム構造（図示せず））ことも可能である。また、第二遮光領域１０ｓの遮光素子３ｄは、ストライプ形状などに代表される線形状の縞模様（図示しない）で構成しても、円形状等で形成する場合とほぼ同様の効果を得ることが可能である。ここで、第一遮光領域１０ｂのブラックマスク３ｂにクラック３ｃを伝播させないために、当該遮光素子３ｄの縞模様の幅を第二遮光領域１０ｓの内周から外周に向かって次第に細くするようにすることが好ましい。また、縞模様と縞模様の間の空間（分断部）を第二遮光領域１０ｓの内周から外周に向かって次第に大きくすることが好ましい。

ブラックマスク３ｂおよび遮光素子３ｄの材質には、クロムまたはアルミニウムの
純金属、クロムまたはアルミニウムを基とする合金、染料または顔料を混入した樹脂
の３種のうち、一種若しくは複数種を選択することが好ましい。第二遮光領域１０ｓ
においても、効果的に遮光することが可能となるためである。さらに、前述した第一遮光領域１０ｂに配設されているブラックマスク３ｂと第二遮光領域１０ｓに配設されている第二遮光部材３ｓとは同工法であるフォトリソグラフィー工法によって形成できるため、同工法で同時に形成することがより好ましい。

第二遮光領域１０ｓに配設される第二遮光部材３ｓには、第一遮光領域１０ｂにあるブラックマスク３ｂの外周端部３ｅから第二遮光領域１０ｓの外周方向へ向かってぼかしが施されていても良い。当該ぼかしによって、第二遮光領域１０ｓ内で美的視覚性等の効果が期待できるからである。前記ぼかしは、遮光素子３ｄの濃淡を替えることなくぼかしを形成することが可能となるため、遮光素子３ｄの大きさ、隣位する遮光素子３ｄ間距離の少なくとも一方を調整することによって形成されていることが好ましい。

従って、本実施形態によれば、従来においては発生していた透明基板２の外周近辺からの漏洩光をほぼ完全に遮光することができ、マザー基板から透明基板２を切断する際に、ブラックマスク３や透明電極２などにクラック３ｃなどの損傷を発生させることがなく、液晶表示素子１の視認性や製品の見栄えを損なうこともなくなる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明の液晶表示素子の１実施形態の透明基板の非表示領域に遮光部材が配設されている当該透明基板の平面図 図１の左上部を示す部分拡大平面図 従来のブラックマスクを有する液晶表示素子の断面図 従来の透明基板のマザー基板を示す平面図 従来のブラックマスクを透明基板の外端部まで配設した場合の部分平面図 従来のブラックマスクの配設範囲を示した部分平面図

符号の説明

１ 液晶表示素子
２ 透明基板
２ｅ 透明基板の外端部（外周）
３ ブラックマスク
３ｂ 第一遮光領域に配設されているブラックマスク
３ｃ ブラックマスク内のクラック（ひび）
３ｄ 遮光素子
３ｓ 第二遮光領域に配設される第二遮光部材
９ 表示領域
１０ 非表示領域
１０ｂ 第一遮光領域
１０ｓ 第二遮光領域

Claims (4)

1. 一対の透明基板と、前記一対の透明基板の中央部に位置する表示領域と、前記
   表示領域を囲繞する非表示領域と、前記非表示領域に形成されるシール材とを具
   備する液晶表示素子であって、
   前記非表示領域は、表示領域の外周からシール材の外周までの領域からなる第一遮光領域と、前記第一遮光領域の外周から透明基板の外周までの領域からなる第二遮光領域とを有し、
   前記第一遮光領域に第一遮光部材が配設され、
   前記第二遮光領域に第二遮光部材が配設され、
   該第二遮光部材は、複数の遮光素子の集合体からなり、
   前記第二遮光領域の内周から外周までの間に複数の遮光素子を配設し、各遮光素子の隙間からなる分断部を複数有することを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記第二遮光部材は、線形、円形、半円形、楕円形、三角形以上の多角形から選ばれる特定形状の遮光素子の集合体からなる請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 前記遮光素子は隣位する他の遮光素子と点接触している請求項１または２に記載の
   液晶表示素子。
4. 第一遮光領域の遮光率が９０％超であり、第二遮光領域の遮光率が８０〜９０％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。