JP4705623B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関する。さらに詳しくは注入口付近に遮光膜や配線を設置するなどの製造条件に変動があっても、高い信頼性をうることができる液晶表示装置に関する。

図８〜９には、従来の液晶表示装置の一例として、特開昭５８−４４４２０号公報などに記載された装置が示されている。ここで、図８は従来の液晶表示装置の構造を示す平面図、図９は図８におけるIX−IX線断面図である。

図８〜９において、２１は対向面側に透明電極ならびに金属配線（図示せず）が形成された一対のガラス基板、２２は一対のガラス基板２１を貼り合わせるための樹脂製のシール材、２３はシール材２２の一部に形成された液晶２５を注入するための注入口、２４は一対のガラス基板２１の間隔を一定に保つために散布されたスペーサ、２５は一対のガラス基板２１の間隙に注入された液晶、２６は液晶２５が漏出を防止するために設けられた封止材である。

封止材２６の材料には、封止工程のスループットの向上ならびに材料のポットライフ（混合後の使用可能時間）の問題から、たとえば特開昭５８−４４４２０号公報に示されているように、紫外線硬化樹脂が用いられている。図９に示されるように、封止材２６を塗布後、紫外線を発生するランプを用いて、矢印２７の方向に紫外線を照射し、樹脂製の封止材２６の硬化を行なっている。

封止材２６は、塗布後、その封止効果を高くするために、一対のガラス基板２１の間隙に毛細管現象により侵入させるため、通常は図９に示すように、２枚のガラス基板２１のあいだに侵入した状態になる。図９において一対のガラス基板２１の間隙に侵入した封止材２６の部分は、横方向（図９における上または下方向）より回り込む紫外線２８によって硬化される。このように封止材２６が侵入した部分は、注入口２３の開口部を封鎖する機能が高く、液晶表示装置内部の液晶の漏出を防ぐのみならず、外部からの水分などの侵入防止効果が高い。したがって、液晶表示装置の製造において、装置の信頼性を高めるため、封止材は積極的にガラス基板間に侵入させている。一般的にはこの侵入距離は０．１〜１ｍｍ程度になるように調整されている。

ところで、最近の高性能の液晶表示装置はたとえば図１０に示すような構造になっている。２９は表示に色を付けるためのカラーフィルタ層３１が形成されたカラーフィルタ基板、３０は薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板である。また、表示部分３２以外の領域において光が透過することは望ましくないため、表示部分以外の領域においては、一方の基板２９の周辺部にクロム薄膜などを用いた遮光膜３３が形成されている。とくに図１０のような薄膜トランジスタを形成した基板とカラーフィルタ基板を用いて構成したＴＦＴ−ＬＣＤカラー液晶表示装置においては、この遮光膜の形成が不可欠になっており、一般的に遮光膜はカラーフィルタ基板側に形成される。

また、遮光膜が形成されていないもう一方のＴＦＴ基板３０は、液晶２５を駆動する信号用の金属配線３４が形成される。最近の高性能の液晶表示装置は外形サイズに対する表示部分の大きさを最大限に取るように設計されるため、表示部分と液晶パネルの外周線とのあいだの距離が小さくなっている。また、液晶表示装置の注入口部分において、封止材２６が遮光膜３３および金属配線３４によってはさまれた部分ができる。

このように、封止材２６が一対のガラス基板２９、３０のあいだに侵入し、封止材２６の少なくとも一部が、前記遮光膜３３や金属配線３４などの光を透過させない膜ではさまれたばあいには、このはさまれた部分に硬化するのに充分な照射量の紫外線または可視光が照射されないため、結果として、未硬化状態の封止材が残る。この未硬化の封止材は、液晶と接触しており、液晶表示装置の長期使用中に、未硬化の封止材が徐々に液晶中に拡散し、封止材が拡散した部分の液晶は電圧−透過率特性や比抵抗などの特性が劣化する。そのため、結果として注入口付近の表示性能劣化、詳しくは輝度の局所的変化を引き起こす。とくに、液晶の比抵抗の低下は、ＴＦＴ−ＬＣＤにとっては致命的な不良につながるため、封止材の充分な硬化が必要となっている。

たとえば、図１１には、注入口の封止材が未硬化の状態で残ったばあいの液晶パネルの輝度分布の例が示されている。図１１によれば、液晶パネルの注入口付近では輝度が部分的に高くなっていることがわかる。これは、注入口付近の部分において液晶の比抵抗が低くなっていることに起因する。

本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、封止材の未硬化に起因する表示の不良の発生を防止するため、一対のガラス基板間に侵入した封止材を未硬化部分が残らないように硬化させ、信頼性の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板と、
カラーフィルタおよび遮光膜を形成したカラーフィルタ基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の間に設けられ、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板を貼り合わせると共に、液晶を注入するための注入口を形成するシール材と、
前記シール材と前記ＴＦＴ基板の間に設けられ、前記シール材に重なって前記シール材に沿って伸延する不透明膜と、
前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間に侵入し前記注入口を封止する紫外線または可視光により硬化する封止材とを備え、
前記不透明膜に、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間の外部から照射される前記紫外線または可視光を前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間へ透過させるための透過部分となる凹状部を設け、前記凹状部を設けた部分に前記シール材により形成される前記注入口が位置することを特徴とするものである。

請求項１記載の発明によれば、液晶パネルの輝度が不均一になることを防止することができる。

つぎに図面を参照しながら本発明の液晶表示装置を詳細に説明する。

図１は本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す平面説明図、図２は図１の注入口付近の拡大図、図３は図１のIII−III線断面図、図４は本発明の液晶表示装置の他の実施の形態を示す配線を迂回させたばあいの液晶表示装置の注入口付近の拡大図、図５は本発明の液晶表示装置のさらに他の実施の形態を示す配線を部分的に細くしたばあいの液晶表示装置の注入口付近の拡大図、図６は本発明の液晶表示装置のさらに他の実施の形態を示す点状パターンを有するばあいの液晶表示装置の注入口付近の拡大図および図７は図１の液晶表示装置の注入口付近の輝度の分布を示すグラフである。

実施の形態１
図１〜３には、紫外線または光透過用の切欠１５を有する液晶表示装置が示されている。ここで、９、１０は一対のガラス基板であり、それぞれの対向面側には、光を通さない遮光膜１３および配線１４が形成されている。また、図１〜３において、２は一対のガラス基板９、１０を貼り合わせるための樹脂製のシール材、３はシール材２の一部に形成された液晶５を注入するための注入口、４は一対のガラス基板９、１０の間隔を一定に保つために散布されたスペーサ、５は一対のガラス基板２１の間隙に注入された液晶、６は液晶５が漏出を防止するために設けられた封止材である。

封止材６は、紫外線または可視光の照射により硬化する樹脂であり、たとえば紫外線硬化性アクリル樹脂、または紫外線硬化性エポキシ樹脂などが用いられる。

配線１４は、たとえば、ガラス基板９の上側において、当該ガラス基板１０の一端部の信号線と他端部の信号線とを電気的に接続するために設けられた１０００オングストローム程度のアルミニウム薄膜配線からなる。

遮光膜１３は、たとえば、ガラス基板１０の下側に設けられ、不必要な光が一対のガラス基板９、１０を透過することを防止するために設けられた厚さ１０００オングストローム程度のクロム薄膜からなる。

また、図２〜３に示されるように、遮光膜１３における注入口３の付近の部分には、紫外線または可視光を透過するための透過部分として、切欠１５が形成されている。

切欠１５は、外部から照射される紫外線または可視光が、封止材６の基板間に侵入した部分に充分照射できる程度の広さ、たとえば、切欠幅Ｗが２０ｍｍ程度、切欠奥行きＤが２ｍｍ程度の広さに形成することにより、紫外線または可視光を封止材６の基板間に侵入した部分に充分照射できる（ほぼ１００％の光を照射できる）。

以上のように注入口部分が構成された液晶パネルでは、液晶材料を注入後、封止材６として、紫外線硬化性樹脂、たとえば３０５２（商品名：（株）スリーボンド製）を用いて、注入口内への侵入量が０．０５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ程度になるように制御しながら封止材で注入口を封止し、そののち５０００ｍｊ程度の照射量の紫外線を照射することにより、基板外部にはみ出ている部分および基板間に侵入した封止材を完全に硬化させることができる。

図７には、前記切欠１５を有するばあいの液晶表示パネルの輝度分布の測定結果のグラフが示されている。図７のグラフより明らかなように、液晶パネルの注入口付近でも輝度は均一であり、この注入口付近の部分において液晶の比抵抗が正常に保たれていることがわかる。

なお、図２のように遮光膜１３に切欠１５を形成する代わりに配線１４に切欠を形成しても前述の効果を奏することができる。

実施の形態２
図４には、配線１４が封止材６の基板間（前述の図３のガラス基板９、１０の間隙が対応）の間隙に侵入する領域を迂回することにより、透過部分である開口部１６が形成された例が示されている。このように、配線１４が封止材６付近を迂回することにより、紫外線または可視光を透過するのに必要な開口を確保することができる。なお、その他の点では前記実施の形態１と共通している。

実施の形態３
設計の制約上、前記実施の形態２のように配線１４を迂回させることができないばあいには、紫外線の照射量を考慮して紫外線または可視光を透過させるための透過部分の開口率が光が照射されている部分に対して２０％以上（すなわち、遮光される面積が８０％未満）になるように配線の幅を設計することにより、紫外線または可視光を透過するのに必要な開口を確保することができる。なお、その他の点では前記実施の形態１と共通している。

実施の形態４
前記実施の形態３では、配線幅と間隔を自由に設計できるばあいについて説明したが、液晶パネルが大型化されると、駆動信号の正常な伝送のために配線抵抗を低くするために配線の幅を太くする必要があり、充分な開口率が確保できないばあいがある。そのようなばあいには、注入口付近の隣接する配線の間隙の開口率が２０％以上であり、注入口からはなれた部分の前記間隙の開口率が２０％以下であるようにすればよい。

具体的には、図５に示されるように、注入口３付近において封止材６の基板間（前述の図３のガラス基板９、１０の間隙が対応）の間隙に侵入する領域の付近のみを部分的に配線１４を細くすることにより、紫外線または可視光の照射のために必要最小限の複数の間隙１７を確保することができ、その結果、基板間に侵入した封止材６を硬化させることができる。なお、その他の点では前記実施の形態１と共通している。

実施の形態５
また、図示されていないが、前記透過部分として、注入口３付近において前記遮光膜１３または配線１４に円形または多角形状の開口部を形成しても紫外線または可視光の照射のために必要最小限の複数の開口部を確保することができ、その結果、基板間に侵入した封止材６を硬化させることができる。なお、その他の点では前記実施の形態１と共通している。

実施の形態６
前記実施の形態１のばあい、遮光膜１３に切欠１５を形成するため、当該切欠１５およびその近傍において液晶パネルの一対の基板間の距離、すなわち、ギャップの不良が発生するばあいがある。これは、遮光膜１３を切り欠いたため、遮光膜１３の膜厚の分だけ段差ができ、ギャップが小さくなるからである。かかる不具合を解消するべく本実施の形態では、遮光膜１３に形成された切欠１５の中にギャップを均一にするために、光が照射されている部分に対する開口率が２０％以上（すなわち、遮光される面積が８０％未満）の割合で、図６に示されるように、点状または帯状の遮光膜１３のパターン１８を残すことが効果的である。

本実施の形態６では、透過部分は、切欠１５の内側であって、点状または帯状のパターン１８の外側の領域である。なお、その他の点では前記実施の形態１と共通している。

なお、前記実施の形態６において、遮光膜１３に切欠１５および点状または帯状のパターン１８を形成する代わりに配線１４に切欠およびパターンを形成しても前述の効果を奏することができる。

以上説明したように、本発明の液晶表示装置は、表示領域以外の狭い領域に配線や遮光膜を形成する必要がある最近の高性能のカラー液晶表示装置などに好適に適用することができる。

本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す平面説明図である。 図１の注入口付近の拡大図である。 図１のIII−III線断面図である。 本発明の液晶表示装置の他の実施の形態を示す配線を迂回させたばあいの液晶表示装置の注入口付近の拡大図である。 本発明の液晶表示装置のさらに他の実施の形態を示す配線を部分的に細くしたばあいの液晶表示装置の注入口付近の拡大図である。 本発明の液晶表示装置のさらに他の実施の形態を示す点状パターンを有するばあいの液晶表示装置の注入口付近の拡大図である。 図１の液晶表示装置の注入口付近の輝度の分布を示すグラフである。 従来の液晶表示装置の平面図である。 図８のIX−IX線断面図である。 従来のカラー液晶表示装置の断面図である。 従来のカラー液晶表示装置の注入口付近の輝度の分布を示すグラフである。

符号の説明

３ 注入口
６ 封止材
９、１０ ガラス基板
１３ 遮光膜
１４ 配線
１５ 切欠
１６ 開口部
１７ 間隙
１８ パターン

Claims (7)

1. 薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板と、
   カラーフィルタおよび遮光膜を形成したカラーフィルタ基板と、
   前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の間に設けられ、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板を貼り合わせると共に、液晶を注入するための注入口を形成するシール材と、
   前記シール材と前記ＴＦＴ基板の間に設けられ、前記シール材に重なって前記シール材に沿って伸延する不透明膜と、
   前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間に侵入し前記注入口を封止する紫外線または可視光により硬化する封止材とを備え、
   前記不透明膜に、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間の外部から照射される前記紫外線または可視光を前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間へ透過させるための透過部分となる凹状部を設け、前記凹状部を設けた部分に前記シール材により形成される前記注入口が位置することを特徴とする液晶表示装置。
2. 薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板と、
   カラーフィルタおよび遮光膜を形成したカラーフィルタ基板と、
   前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の間に設けられ、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板を貼り合わせると共に、液晶を注入するための注入口を形成するシール材と、
   前記シール材と前記ＴＦＴ基板の間に設けられ、前記シール材に重なって前記シール材に沿って伸延する不透明膜と、
   前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間に侵入し前記注入口を封止する紫外線または可視光により硬化する封止材とを備え、
   前記不透明膜に、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間の外部から照射される前記紫外線または可視光を前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間へ透過させるための透過部分となる凹状部を設け、前記凹状部を設けた部分に前記注入口より注入される前記封止材が位置することを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記不透明膜の凹状部は、前記不透明膜の幅を部分的に狭くすることにより形成することを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 前記凹状部を設けた部分に点状または帯状の不透明部を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板と、
   カラーフィルタおよび遮光膜を形成したカラーフィルタ基板と、
   前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の間に設けられ、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板を貼り合わせると共に、液晶を注入するための注入口を形成するシール材と、
   前記シール材と前記ＴＦＴ基板の間に設けられ、前記シール材に重なって前記シール材に沿って伸延する不透明膜と、
   前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間に侵入し前記注入口を封止する紫外線または可視光により硬化する封止材とを備え、
   前記不透明膜に、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間の外部から照射される前記紫外線または可視光を透過させるための透過部分となる切欠を設け、前記切欠を設けた部分に前記シール材により形成される前記注入口が位置することを特徴とする液晶表示装置。
6. 薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板と、
   カラーフィルタおよび遮光膜を形成したカラーフィルタ基板と、
   前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の間に設けられ、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板を貼り合わせると共に、液晶を注入するための注入口を形成するシール材と、
   前記シール材と前記ＴＦＴ基板の間に設けられ、前記シール材に重なって前記シール材に沿って伸延する不透明膜と、
   前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間に侵入し前記注入口を封止する紫外線または可視光により硬化する封止材とを備え、
   前記不透明膜に、前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板の基板間の外部から照射される前記紫外線または可視光を透過させるための透過部分となる切欠を設け、前記切欠を設けた部分に前記注入口より注入される前記封止材が位置することを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記切欠を設けた部分に点状または帯状の不透明部を設けることを特徴とする請求項５または６記載の液晶表示装置。

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