JP4993973B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関係する、特に配向膜を用いる液晶表示装置に適用して有効な技術に関する。

近年、表示装置として液晶表示装置が多用されている。特に液晶表示装置は、薄型、軽量、省電力であることから、大型テレビや携帯用機器の表示部として用いられている。

しかしながら液晶表示装置は、液晶組成物を使用することから、配向膜を必要とする。また、液晶表示装置は２枚の基板の間に液晶組成物を封入した構造を有する。そのため、基板周辺には液晶組成物を封止するシール材が設けられている。また、狭額縁化の要求により配向膜とシール材とは近接して設けられている。

近年、配向膜をインクジェット法により基板に塗布する方法が開発されている。インクジェット法を用いる場合では、直接描画ができ、非接触プロセスによる低汚染、溶液消費量の低減、段取り時間の短縮等の効果を有する。

インクジェット法により配向膜を形成した液晶表示装置について、特許文献１に記載がある。しかしながら、特許文献１では配向膜の寸法を制御するのに、堤状の構造物を形成する開示にとどまっている。

特開２００４−３６１６２３号

インクジェット法により形成される配向膜は、その周辺において寸法制御および形状制御が困難であることが指摘されている。すなわち、インクジェット法によって出射される材料はその固形分濃度が低く、粘度が低いことが原因であるとされている。

よって、インクジェット法で用いる樹脂液は、粘度が低く溶剤の量が多いため、塗布後その周辺がたとえば塗布位置に対し濡れ広がってしまう。そして、この濡れ広がりは樹脂膜の周辺の全域にわたって均一になることは少なく、スペース的に無駄な領域の形成を余儀なくされるものである。
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、周辺において濡れ広がりのない配向膜を備える液晶表示装置を提供することにある。

第１の基板と、第２の基板とを有する液晶表示装置であって、第１の基板に設けられた表示領域と、表示領域の周囲に設けられたシール材と、第１の基板または第２の基板に形成された保護膜と、該保護膜の上に形成された配向膜とを有し、保護膜はシール材で区画された内側に端部を有し、該端部には保護膜の膜厚が異なった段差部を形成する。

また、段差部には保護膜と比較して、配向膜に対する親和性が低い膜を形成する。

また、段差部近傍に配向膜を滴下する際に、配向膜の粘度が高くなるように調整し、配向膜の広がりを制限する。

本願発明は、液晶表示装置において、シール材に近接して配向膜を形成した構造において、狭額縁化に寄与する辺部において配向膜をシール材の内側に形成するものである。

また、本願発明は、液晶表示装置において、シール材に近接して配向膜を形成した構造において、製造工程の増加を極力抑えて、シール材の形成部まで、配向膜が塗布されることを制限するものである。

本願発明によれば、シール材の形成領域と配向膜とを近接させて、表示部周辺を狭く形成した液晶表示装置を得ることが可能となる。

本願発明によれば、シール材の形成領域に配向膜が塗布されることを容易に制限することが可能であり、ハーフ露光の工程を追加または、配向膜の粘度を調整することで、周辺部に対して表示領域の広い液晶表示装置を得ることが可能となる。

液晶パネルを有する液晶表示装置であって、液晶パネルは、液晶層を挟んで対向する２枚の基板を有し、液晶組成物を封止するように、重ね合せた２枚の基板の周囲にシール材を設け、２枚の基板の液晶層側に保護膜と、該保護膜の上に配向膜を形成し、２枚の基板のすくなくとも一方の基板のシール材が形成される位置の近傍には、保護膜の段差部を形成する。

液晶パネルは４辺を有し、３辺は２枚の基板の端面を揃えて形成し、１辺は一方の辺から他方の辺が外側に向けて延在して外部接続部を形成し、外部接続部の形成される１辺では、シール材の外側の接続端子と、シール材の内側の画素部とを電気的に接続する配線が形成され、該配線を覆って保護膜が形成される。

２枚の基板のすくなくとも一方の基板のシール材が形成される位置の近傍は、配線を覆う保護膜の厚さが、画素部を覆う保護膜の厚さよりも薄くなり段差部を形成し、段差部には配向膜に対して親和性の低い面を形成する。

図１は、本発明による液晶表示装置１００を示す平面図である。液晶表示装置１００は液晶パネル１と制御回路８０とで構成される。制御回路８０からは液晶パネル１の表示に必要な信号及び、電源電圧が供給される。制御回路８０はフレキシブル基板7０に搭載されており、配線7１、端子7５を介して信号が液晶パネル１に伝達される。

液晶パネル１の画素部８には画素電極１２が設けられている。なお、液晶パネル１は多数の画素部８をマトリクス状に備えているが、図が煩雑になることを避けて、図１では画素部８を１つだけ図示している。マトリクス状に配置された画素部８は表示領域９を形成し、各画素部８が表示画像の画素の役割をはたし、表示領域９に画像を表示する。

図１においては、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線（走査線とも呼ぶ）２１と、ｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線（映像信号線とも呼ぶ）２２とが設けられており、ゲート信号線２１とドレイン信号線２２とで囲まれる領域に画素部８を形成している。

画素部８にはスイッチング素子１０が設けられている。ゲート信号線２１からは制御信号が供給され、スイッチング素子１０のオン・オフが制御される。スイッチング素子１０がオン状態となることで、ドレイン信号線２２を介して伝送された映像信号が画素電極１２に供給される。画素電極１２はＩＴＯ等の透明導電膜により形成される。

ドレイン信号線２２は接続端子５１を介して駆動回路５に接続されている。駆動回路５からはドレイン信号線２２に映像信号が出力する。他方、ゲート信号線２１は駆動回路６に接続されており、駆動回路６からは制御信号が出力する。なお、ゲート信号線２１、ドレイン信号線２２及び、及び駆動回路６とは同じＴＦＴ基板２上に形成されている。駆動回路５はＩＣチップであり、ＴＦＴ基板２に実装されている。

ＴＦＴ基板２は微小な間隙を介して対向基板３と重ねられている。また、表示領域９の外周にはシール材７が設けられており、ＴＦＴ基板２と対向基板３とを接着している。ＴＦＴ基板２と対向基板３とシール材７とは、微小な間隙を有する容器の形状をなし、内部に液晶組成物が保持される。なお、対向基板３にはカラーフィルタ（図示せず）が設けられる。

次に、図２を用いて液晶パネル１の外観につてい説明する。図２は液晶パネル１の斜視図で、前述したようにＴＦＴ基板２に対向基板３が重なっている。ＴＦＴ基板２と対向基板３とは、３つの辺２８で端面が揃った形状をしており、残りの１辺では、ＴＦＴ基板２が対向基板３よりも外側に突出して端子接続部２９を形成している。このＴＦＴ基板２が対向基板３の辺より外側に延在している端子接続部２９には、接続端子５１や接続端子７５が設けられており、駆動回路５や、フレキシブル基板７０が接続される。

端面が揃った３辺２８では、シール材７は端辺近傍に形成されており、シール材７と端辺２８との間隔ｗが狭くなっている。次に図２の切断線Ａ−Ａで示す断面図を図３に示し、図２の切断線Ｂ−Ｂで示す断面図を図４に示す。

図３は端子接続部２９側のシール材７の近傍を示す断面図である。図３に示すように、ＴＦＴ基板２と対向基板３とが重ねられて、シール材７によりＴＦＴ基板２と対向基板３とが固定されている。また、ＴＦＴ基板２と対向基板３とシール材７で囲まれた内部に液晶組成物４が保持されている。ＴＦＴ基板２と対向基板３との間隔はスペーサ２７によって保たれている。

ＴＦＴ基板２には、下地膜４１が形成され、下地膜４１の上にはゲート信号線と同工程で形成される引き出し配線２１が形成されている。引き出し配線２１の上にはゲート絶縁膜４３が形成されている。図中右側の表示領域からはドレイン信号線２２がシール材７の近傍まで伸びている。

ドレイン信号線２２はシール材７の内部で、ゲート絶縁膜４３に形成されたスルーホール５２を介して引き出し配線２１に接続され、シール材７の外側でスルーホール５３を介してドレイン信号線２２に接続されている。

ドレイン信号線２２の上には、無機絶縁膜４５と有機絶縁膜４４とが積層されている。シール材７の外側では、無機絶縁膜４５と有機絶縁膜４４とにスルーホール５４が形成されている。ドレイン信号線２２はスルーホール５４を介して透明導電膜３７と接続して接続端子５１を形成している。

図３では、シール材７はＴＦＴ基板２側で有機絶縁膜４４に接着している。シール材７の接着している有機絶縁膜４４の厚さは、段差６５で画素領域に形成される有機樹脂膜の厚さより薄くなっている。なお、シール材７との接着部で有機絶縁膜４４を除去して、シール材７を無機絶縁膜４５に接着することも可能である。無機絶縁膜４５を窒化シリコン膜ＳｉＮや酸化シリコン膜ＳｉＯ２で形成すれば、シール材７の接着強度が増加する。

配向膜１４と１８の端部１４ａと１８ａは、シール材７の内部に形成されており、配向膜１４、または配向膜１８と、シール材７とが重なることにより接着強度が低下する問題を避けることが可能である。なお、端部１４ａと１８ａでは配向膜の膜厚が厚くなっており、図３に示すように突起状となっている。

配向膜の端部１４ａと１８ａは、有機絶縁膜４４の段差６５の近傍に形成している。この段差６５により、配向膜１４、１８の濡れ広がりが制限されるため、端部１４ａと１８ａとは、段差６５の近傍に形成されことになる。

他方、対向基板３側には、不要な光を遮光するブラックマトリクス８２と、カラーフィルタ８１とが設けられ、ブラックマトリクス８２と、カラーフィルタ８１とを覆うように有機絶縁膜膜４４が設けられている。この有機絶縁膜４４はオーバーコートとも呼ばれ、カラーフィルタ８１により生じる段差を埋めて平坦化する役割も有している。

また、有機絶縁膜４４の液晶側には透明導電膜８３が設けられることもある。この透明導電膜８３は対向基板３側に設けられた対向電極で、ＴＦＴ基板２側に設けられる画素電極との間で電界を発生させる。さらに、透明導電膜８３の液晶側にはスペーサ２７が有機樹脂等により形成されている。

次に図４にＴＦＴ基板２と対向基板３との端面が揃った辺２８近傍の断面図を示す。図４に示すように辺２８ではＴＦＴ基板２と対向基板３とが揃った位置で切断されている。

ドレイン信号線２２、有機絶縁膜４４、配向膜１４、配向膜１８はシール材７に達してないが、近接に形成されている。対してゲート信号線２１、ゲート絶縁膜４３、無機絶縁膜４５とはシール材７に達しており、一部がシール材７と重なっている。

ゲート信号線２１、ゲート絶縁膜４３、ドレイン信号線２２、無機絶縁膜４５、有機絶縁膜４４はフォトリソ工程により、高い精度で形成することが可能であるが、配向膜１４と配向膜１８は印刷または、インクジェット法で形成されており、フォトリソ工程より精度が低い。そのため、配向膜１４と配向膜１８とをシール材７の近傍に形成すると、製造バラツキ等により配向膜１４と配向膜１８の一部がシール材７と重なってしまうという問題が発生する。

配向膜１４、または配向膜１８の印刷による位置精度は±０．４５ｍｍであり、シール材７を形成するディスペンサや印刷の位置制度は±０．１５ｍｍ程度である。そのため最大０．７０ｍｍのバラツキが生じることになる。よって、配向膜１４、または配向膜１８の端部とシール材７との距離が０．７０ｍｍ以下になると配向膜１４、または配向膜１８とシール材７とが重なる可能性が生じることになる。

すなわち、シール材７の幅をＳＷとし配向膜とシール材の位置精度をＭとすると、ＴＦＴ基板２と対向基板３との端辺からＳＷ＋Ｍの距離以内に、配向膜の端部を形成する場合に、印刷またはインクジェット法で形成する配向膜の位置精度が劣るために、配向膜１４または１８がシール材７と重なってしまうことになる。

そのために、有機樹脂膜４４に段差６５を形成し、段差６５の膜厚の厚い部分で、配向膜１４、１８が広がることを止めている。

次に図５を用いて、有機絶縁膜４４に段差６５を形成した場合の配向膜が広がる位置について説明する。有機絶縁膜４４上には厚さｈ１の第１の厚さ部分６７と、厚さｈ２の第２の厚さ部分６８が形成されており、段差６５が形成されている。

この第１の厚さ部分６７に配向膜１４を塗布した場合に、配向膜１４は有機絶縁膜４４の面上をぬれ広がる。有機絶縁膜４４の表面が平坦な場合には、配向膜１４と有機絶縁膜４４との接触角θは一定である。なお図５では図を解り易くするため、接線７０で接触角θを表している。

対して、配向膜１４が有機絶縁膜４４の段差６５にまで達すると、段差部６５において配向膜１４と有機絶縁膜４４との接触角θが広がることとなる。このとき、配向膜１４の表面張力により、接触角が広がらないように力が働く。そのために、段差部６５で配向膜のぬれ広がりが減少または停止する。

段差６５は、フォトリソ工程により光硬化性の樹脂をハーフ露光することで形成可能であり、露光用マスクの交換や、樹脂を再塗布する等の工程が増加すること無く形成可能である。

有機絶縁膜４４の第２の厚さ部分６８は、第１の厚さ部分６７に比較して露光量を弱くしており、アッシング等により、除去され易くなっている。そのため、有機絶縁膜４４の露光・現像およびアッシングにより、第２の厚さ部分６８が第１の厚さ部分６７に比較して膜の除去される厚さが多くなることから、段差６５が形成されることとなる。

次に図６を用いて段差部６５の塗膜性をさらに低下させた構造について説明する。図６は端辺２８のTFT基板２側を示している。図６に示すように、段差部６５に透明導電膜６６を形成して、塗膜性を低下させる。透明導電膜６６は、画素電極に用いられるものと同様に、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＴＺＯ(Indium Tin Zinc Oxide)、ＩＺＯ (Indium Zinc Oxide)、ＺｎＯ (Zinc Oxide)、ＳｎＯ（酸化スズ）、Ｉｎ2Ｏ3（酸化インジウム）等の透光性の導電層から構成される。透明導電膜６６は、有機樹脂膜４４に比較して配向膜に含まれる溶媒との親和性が低いことから塗膜性が低下する。

さらに、段差６５を境にして、有機絶縁膜４４側には紫外線６３が照射される。紫外線６３が照射された有機絶縁膜４４は配向膜に含まれる溶媒との親和性が良くなり、塗膜性が向上する。

対して透明導電膜６６はマスク６４で覆われ、紫外線６３が照射されない。紫外線６３が照射されないため、透明導電膜６６から外側の領域では、塗膜性の向上が生じない。そのため、紫外線６３が照射されない透明導電膜６６は、画素領域の紫外線６３が照射された透明導電膜に対しても塗膜性が低下している。

次に、図７に端辺２８の対向基板３側を示す。対向基板３側には有機絶縁膜４４の略全面に透明導電膜６６が対向電極として形成されている場合があり、段差部６５にも透明導電膜６６が形成されている。ただし、段差６５を境にして、透明導電膜６６には紫外線６３が照射される。紫外線６３が照射された透明導電膜６６は配向膜に含まれる溶媒との親和性が良くなり、塗膜性が向上している。

なお、図７に示す対向基板３では、シール材７の接着部において有機絶縁膜４４を除去した構成を示している。ＴＦＴ基板２側のシール材７接着部下には、接続端子につながる引き出し配線やゲート配線が設けられるため、薄くとも有機樹脂膜４４を形成する方が好ましいが、対向基板３のシール材７の接着部には、接着強度を得るよう有機絶縁膜４４を除去することも可能である。

図８は端子接続部２９側のシール材７の近傍を示す断面図で、透明導電膜６６を段差６５の近傍に設けたものである。また、図９はＴＦＴ基板２と対向基板３との端面が揃った辺２８近傍の断面図で、透明導電膜６６を段差６５の近傍に設け、配向膜１４と１８を塗布、焼成した状態を示す。透明導電膜６６は配向膜１４および１８との親和性が低いため、段差６５で配向膜１４および１８は途切れている。

なお、紫外線６３を照射しないとシール材７の接着強度も低下するが、シール材７の接着強度は配向膜に比較して２倍程度高いため、配向膜によるはがれ易さに比較して、紫外線６３を照射しないことによるシール材７におよぼす接着強度低下の影響は小さい。

図８と図９では、有機樹脂膜４４の膜厚の薄い部分をシール材７の接着部近傍まで形成しているが、有機樹脂膜４４をシール材７との接着部で除去し、シール材７は無機樹脂膜４５または、ガラス基板３に接着している。このように、よりシール材７の接着力を高めようとする場合は、ＴＦＴ基板２と対向基板３の両方のシール材７との接着部で、有機樹脂膜４４を除去することも有効である。

次に図１０から図１３を用いて配向膜液の粘度を調整する方法について説明する。この説明では、塗布後乾燥・焼成されて配向膜を形成する塗布液をも配向膜１４または配向膜液１４と呼ぶ。図１０はインクジェット法を用いて配向膜液を塗布する場合のノズル９０の近傍の構成を示している。ノズル９０からは配向膜液が液滴９１として対向基板３に塗布される。

インクジェット法で塗布された配向膜１４は粘度が低く容易に対向電極８３上を塗れ広がる。そのため、ノズル９０に近接して送風ノズル９２を設け、滴下する配向膜液に温風または冷風を吹きつける。液滴９１は送風ノズル９２から排出される温風または冷風により、溶媒が揮発して粘度が高くなり対向基板３上に塗布される。

粘度の高い配向膜１４ａは、段差部６５近傍に留まることで、配向膜１４の塗れ広がりを抑えることが可能となる。なお、配向膜１４ａは溶媒が蒸発した後は、周辺部が突起状になるため、粘度の高い配向膜１４ａと粘度の低い配向膜１４との間は突起状となる。また、図１０に示すように、粘度の高い配向膜１４ａの膜厚を他の画素領域に形成される配向膜１４の膜厚よりも厚く形成することや、粘度の高い配向膜１４ａの突起を他の画素領域に形成される配向膜１４の突起や膜圧よりも高く形成して、配向膜１４の広がりをより確実に防止することも可能である。

図１１は配向膜塗布用のノズルを２本形成し、通常の粘度の配向膜液１４をノズル９０から滴下し、粘度の高い配向膜液１４ａをノズル９３から滴下するようにしたものである。

図１２はノズル９０にバルブ９４と加熱・冷却部９５を設け、段差部６５近傍では、バルブ９４により配向膜液を加熱・冷却部９５側に通して加熱または冷却することで粘度を高くして対向基板３に配向膜液１４ａを滴下するようにしたものである。

図１３は基板保持台９６の段差部６５の近傍に位置に加熱または冷却部９７を設けたものである。配向膜の滴下時に対向基板３を過熱または冷却することで、配向膜液１４の粘度を調節して、段差部６５近傍に塗布される配向膜液１４ａの粘度を高くすることが可能となる。

本発明の実施の形態である液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の液晶パネルの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の段差部を示す断面図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の配向膜の塗布方法を示す概略図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の配向膜の塗布方法を示す概略図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の配向膜の塗布方法を示す概略図である。 本発明の実施の形態である液晶表示装置の配向膜の塗布方法を示す概略図である。

符号の説明

１…液晶パネル、２…ＴＦＴ基板、５…駆動回路、６…駆動回路、８…画素部、９…表示領域、１０…スイッチング素子、１２…画素電極、２１…ゲート配線（走査信号線）、２２…映像信号線、２８…端部が揃った辺、２９…外側に突出た辺、３７…透明導電膜、４１…下地膜、４３…ゲート絶縁膜、４４…有機絶縁膜、４５…無機絶縁膜、５１…接続端子、５２…スルーホール、５３…スルーホール、５４…スルーホール、６５…段差部、６６…段差部に設けられた透明導電膜、７０…ＦＰＣ、７１…配線、７２…配向膜を排除する構造物、７５…端子、８０…制御回路、９０…滴下用ノズル。

Claims (6)

1. 第１の基板と、第２の基板とを有する液晶表示装置であって、
   上記第１の基板に設けられた表示領域と、
   上記表示領域の周囲に設けられたシール材と、
   上記第１の基板または第２の基板に形成された保護膜と、
   該保護膜の上に形成された配向膜とを有し、
   上記保護膜はシール材で区画された内側に段差部が形成され、
   上記段差部は第１の厚さ部分と上記第１の厚さ部分より薄い第２の厚さ部分とで形成され、
   上記第１の厚さ部分の保護膜には上記配向膜が接触しており、
   上記第１の厚さ部分から第２の厚さ部分に上記保護膜の厚さが変化する上記第１の厚さ部分の端部に上記配向膜の端部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 上記段差部の上記第１の厚さ部分の端部に上記保護膜と比較して配向膜との親和性の低い膜が設けられたことを特徴とする特許請求の範囲の請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 上記段差部の上記第１の厚さ部分の端部に透明導電膜が設けられたことを特徴とする特許請求の範囲の請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 第１の基板と、第２の基板とを有する液晶表示装置であって、
   上記第１の基板に設けられた画素部と、
   上記第２の基板に設けられたカラーフィルタ部と、
   上記第１の基板および第２の基板の周囲に設けられたシール材と、
   上記第１の基板または第２の基板に形成された配向膜とを有し、
   上記第１の基板の接続端子が形成された辺では、
   上記シール材の下を通って上記接続端子と上記画素部とを電気的に接続する配線が形成され、
   上記配線の上には有機樹脂膜が設けられ、
   上記有機樹脂膜の上記シール材で区画された内側に形成された端部には、
   第１の膜厚と該第１の膜厚より薄い第２の膜厚とを有する段差部が形成され、
   上記第１の膜厚の有機樹脂膜には上記配向膜が接触しており、
   上記第１の膜厚から第２の膜厚に厚さが変化する上記第１の膜厚の有機樹脂膜の端部に上記配向膜の端部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 上記段差部の上記第１の膜厚の有機樹脂膜の端部には上記有機樹脂膜と比較して配向膜との親和性が低い膜が設けられたことを特徴とする特許請求の範囲の請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 上記段差部の上記第１の膜厚の有機樹脂膜の端部に透明導電膜が設けられたことを特徴とする特許請求の範囲の請求項４に記載の液晶表示装置。

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