JP5398203B2 - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶装置等の電気光学装置、および電気光学装置の製造方法に関する。特に、前記電気光学装置に用いるシール材を硬化させる技術に関する。

近年、ＰＤＡ（Ｐersonal Ｄigital Ａssistant）、パームトップ・コンピュータ等の小型情報電子機器（以下、電子機器）の普及に伴い、液晶表示装置（Ｌiquid Ｃrystal Ｄisplay：電気光学装置）が広く使用されるようになっている。
一般的な液晶表示装置は、アレイ基板と、アレイ基板に対向配置されたカラーフィルタ基板と、両基板の表示領域の外側周縁に環状に設けられ、両基板間に所定のギャップを設けて接合する接着材料からなるシール材と、両基板間のシール材の内側に封入された液晶とを備える。アレイ基板は、透明基板上に画素電極、薄膜トランジスタ等が設けられており、カラーフィルタ基板は、透明基板上にカラーフィルタと共通電極が形成されているとともに、各画素の境界にブラックマトリックスが設けられている。そして、カラーフィルタ基板の表示領域の外側にはブラックマトリクッスの額縁が形成され、カラーフィルタ基板の表示領域及びシール材との間を遮光している。

ところで、近年においてはＯＤＦ（one-drop-fill）方式等により狭額縁化が進んでいる。従来、アレイ基板側からシール材に光を照射してシール材を硬化させた後、アレイ基板の外側外周に遮光テープ等を貼っていたが、狭額縁化が進むと、この遮光テープを貼る領域が狭くなってくる。そのためアレイ基板の内側に遮光膜を形成する必要が生じる。しかしながら、アレイ基板の内側に遮光膜を形成すると、アレイ基板側からはシール材に光を照射することができなくなる。一方、アレイ基板に対向するカラーフィルタ基板においても、表示領域の見切りのため、パネル外周をブラックマスク等により遮光するためそのブラックマスク等によりシール材形成領域も遮光されてしまう。

そこで、額縁を、青色帯域の光を透過させる着色層で形成し、シール材を、青色帯域の波長の光に光反応域を有する光硬化性材料とし、カラーフィルタ基板側から青色帯域の光を照射し、ブラックマトリックスの額縁を透過した青色帯域の光をシール材に入射させることでシール材の硬化速度を高める技術が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００７−４１６２５号公報

しかし、特許文献１の技術は、表示領域に用いる青色の着色層を兼用するため、シール材の硬化特性と、着色層の透過特性が一致させるのが困難であり、シール材の接着不足が生じたり、材料選択に制約があり、製造コストの面で問題があった。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、少なくともシール材の選択に自由度を持たせ、しかもシール材の硬化速度を高めて製造コストの低減化を図ることができる狭額縁の電気光学装置、電気光学装置の製造方法、および電子機器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る電気光学装置は、第１基板と、第１基板に対向配置された第２基板と、第１基板および第２基板に形成され、表示領域を囲む環状のシール材と、を有する電気光学装置において、シール材が紫外線硬化成分を含み、第１基板の表示領域には、主として透過する光の波長が各々異なる複数の着色層を有し、第１基板および第２基板のうち少なくとも第１基板のシール材と重なる領域に、主として透過する光の波長が最も短い着色層よりも短い波長範囲で、紫外線硬化成分の硬化速度が増大するピーク波長を含む波長が２３０ｎｍ〜３７０ｎｍの範囲の光を透過する着色層が形成されてなる。表示領域に設ける複数の着色層としては、青、緑及び赤が典型的に採用される。このうち、青の着色層は３８０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長の光を、緑の着色層は４７０ｎｍ〜６１０ｎｍの波長の光を、赤の着色層は５７０ｎｍ〜８００ｎｍの波長の光を透過させる。一方、シール材と重なる領域に形成する着色層としては、２３０ｎｍ〜３７０ｎｍの波長の光を主として透過する着色層を採用する。

このような構成とすると、紫外線硬化樹脂を主成分とするシール材の有効硬化波長領域の光が着色層を効率よく透過し、シール材に吸収されることとなるので、シール材を容易に硬化させることができる。そのため、シール材と重なる領域の着色層を、見切り等の遮光部材として利用しつつ、接着強度不足を未然に防止することができ、材料選択の自由度が高い紫外線硬化樹脂を用いるため、製造コストの低減化を図ることができる。

また、本発明の電気光学装置の製造方法は、第１基板と、第１基板に対向配置された第２基板と、第１基板および第２基板に形成され、表示領域を囲む環状のシール材と、を有し、表示領域に、主として透過する光の波長が各々異なる複数の着色層が形成されてなる電気光学装置の製造方法において、表示領域に複数の着色層が形成される第１基板のシール材と重なる領域に、主として透過する光の波長が最も短い着色層よりも短い波長範囲で、シール材に含まれる紫外線硬化成分の硬化速度が増大するピーク波長を含む波長が２３０ｎｍ〜３７０ｎｍの範囲の光を透過する着色層を形成する工程と、第１基板および第２基板のうち少なくとも一方の基板に紫外線硬化成分を含むシール材を塗布する工程と、第１基板および第２基板を貼り合わせる工程と、第１基板の側から、シール材に対して紫外線を照射する工程と、を含んでなる。

本発明の電気光学装置の製造方法によれば、紫外線硬化成分を含むシール材に、シール材に重なる領域に設けた着色層を介して、有効硬化波長領域の光が効率よく照射される。
さらに、本発明の電子機器は、上記構成の電気光学装置を備えた電子機器である。このような構成とすると、明るい表示が可能で、且つ操作性に優れた電子機器を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態：液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法）
本発明に係る第１実施形態の電気光学装置としての液晶表示装置について説明する。
図１は液晶表示装置を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。

本実施形態の液晶表示装置１は、アレイ基板ＡＲと、このアレイ基板ＡＲに対向配置されたカラーフィルタ基板ＣＦと、両基板ＡＲ，ＣＦの外側周縁に環状に設けられて両基板ＡＲ，ＣＦを接合するシール材２と、両基板ＡＲ，ＣＦ間のシール材２の内側に封入された液晶ＬＣとを備えた装置である。
シール材２は、紫外線硬化成分を含み、両基板ＡＲ，ＣＦの表示領域（カラーフィルタ基板ＣＦは表示領域３）の外側周縁に四角環状に設けられ、両基板ＡＲ，ＣＦ間を所定のギャップを設けた状態で接合している。

ここで、本実施形態の紫外線硬化成分を含むシール材２は、例えば、光硬化性のアクリル基、チオール基等を含有したアクリル系、チオール系接着剤に紫外線を照射して形成される接着剤である。このような接着剤は、吸収する光エネルギー量に応じて重合が進行し、重合が進行するにつれて組成や体積の変化を生じる。重合度（硬化度）は、照射する光エネルギー量を制御することによりを制御可能であり、具体的には照射する光の光強度を強くするほど、あるいは照射する時間を長くするほど硬化度が高くなる。このシール材２は、硬化速度を高めるのに有効な光の波長領域（有効硬化波長領域）が２３０〜３７０ｎｍの範囲である。また、シール材２の硬化速度が増大するピーク波長は、２８０ｎｍ〜３３０ｎｍの範囲である。

アレイ基板ＡＲは、ガラス基板等の透明基板４の液晶ＬＣ側の表面に、図示しないがマトリクス状に形成された複数本の走査線及び信号線、ＴＦＴ、走査線及び信号線とで囲まれた領域を覆う透明導電材料からなるアレイ側電極５が設けられている。このアレイ基板ＡＲには、カラーフィルタ基板ＣＦに対して一辺側から張り出した張出部６が設けられており、この張出部６の端部（アレイ基板ＡＲの短辺側の端部）に沿って端子群が形成されている。また、張出部６には、液晶表示装置１を電気的に駆動させる液晶駆動用ＩＣ７が実装されている。

カラーフィルタ基板ＣＦは、ガラス等の透明基板８上に、樹脂製の額縁９と、複数配列された着色画素（不図示）を覆う透明導電材料からなるカラーフィルタ側電極１１とが形成されたものである。
着色画素は、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、各着色画素の境界にはマトリックス部が設けられている。カラーフィルタ側電極１１は、全ての着色画素及びマトリクス部全体を覆って設けられている。

また、カラーフィルタ基板ＣＦの表示領域３を覆う位置には、青色の着色層（３８０〜５５０ｎｍの波長の光を透過）、緑色の着色層（４７０〜６１０ｎｍの波長の光を透過）及び赤色の着色層（５７０〜８００ｎｍの波長の光を透過）等からなる複数の着色層が層状に設けられている。
樹脂材料からなる額縁９は、着色画素が形成された領域（図１の表示領域３）の周辺部を囲むように設けられており、カラーフィルタ基板ＣＦに設けた複数の着色層の透過する光の波長が最も短い着色層（例えば、青色の着色層）よりも短波長側である２３０〜３７０ｎｍの波長の光を透過させる色（例えば青色から群青色の間の色）に着色した樹脂層である。

また、アレイ基板ＡＲのアレイ側電極５及びカラーフィルタ側電極１１は、張出部６において液晶駆動用ＩＣ７の出力側の電極パッド（バンプ）にそれぞれ電気的に接続されており、液晶駆動用ＩＣ７は各電極に走査信号やデータ信号といった駆動信号を出力して供給している。一方、張出部６の端部に沿って設けられた端子群は、液晶駆動用ＩＣ７の入力側の電極パッド群（バンプ）に電気的に接続されており、液晶駆動用ＩＣ７に電源信号や液晶駆動用ＩＣ７を動作させるための駆動（ロジック）信号が供給される。

このような構成の液晶表示装置１は、後述するバックライトと組み合わされ、バックライトからの光の透過を、カラーフィルタ基板ＣＦに複数配列された着色画素で制御することによって所定の画像を表示するようになっている。

次に、図２を参照して上記構成の液晶表示装置１を製造する方法について説明する。
先ず、カラーフィルタ基板ＣＦのカラーフィルタ側電極１１を形成した面側であって、シール材２が重なる領域（表示領域３の外側周縁）に、２３０〜３７０ｎｍの波長の光を透過させる色（例えば青色から群青色の間の色）に着色した額縁９を形成する。
次いで、カラーフィルタ基板ＣＦの額縁９を形成した位置に、四角環状のシール材２を塗布する。
次いで、カラーフィルタ基板ＣＦとシール材２とで囲まれた部分に液晶ＬＣを配置する。

次いで、シール材２を介してカラーフィルタ基板ＣＦ及びアレイ基板ＡＲを対向配置した状態で貼り合わせ、カラーフィルタ基板ＣＦ及びアレイ基板ＡＲシール材２の間のシール材２内に液晶ＬＣを封入する。
次いで、図２に示すように、紫外線１５を、カラーフィルタ基板ＣＦの前面側の外側周縁に向けて照射する。
透明基板８を透過した紫外線１５は、２３０〜３７０ｎｍの波長領域の光のみが額縁９を透過してシール材２に入射する。本実施形態のシール材２は、有効硬化波長領域が２３０〜３７０ｎｍの範囲なので、２３０〜３７０ｎｍの波長領域の光が効率良く入射され、シール材２の硬化が促進される。

ここで、本発明の短波長側の光を透過する着色層、２３０〜３７０ｎｍの範囲の光を透過させる着色層が額縁９に対応している。
したがって、本実施形態の液晶表示装置１は、シール材２を材料選択の自由度が高い紫外線硬化成分を含むものとしているので、特定波長の光に対して硬化反応速度が高まるシール材と特定の色帯域の光を透過させる額縁を使用した従来装置と比較して、製造コストの低減化を図ることができる。

また、額縁９は、カラーフィルタ基板ＣＦの前面側から紫外線１５を照射すると、２３０〜３７０ｎｍの波長領域の光のみを透過させてシール材２に入射するので、シール材２の硬化速度を高めることができる。このため、液晶表示装置１の製造効率を高めることができる。
また、シール材２は、額縁９に覆われた位置に設けられているので、カラーフィルタ基板ＣＦの表示領域３を広い面積に設定した狭額縁化を図った液晶表示装置１を提供することができる。

また、カラーフィルタ基板ＣＦの外周縁に樹脂製の額縁９を設けたことで、電気光学パネル１の外部からの光漏れを確実に防止することができるとともに、シール材２と額縁９との接着性を高めることができる。
ここで、本実施形態の額縁９は、波長領域が２３０〜３７０ｎｍの範囲のみの光を透過させる色に着色した樹脂層であるが、シール材２の硬化速度が増大する２８０ｎｍ〜３３０ｎｍの範囲のピーク波長に合わせた波長領域が２８０〜３３０ｎｍの範囲のみの光を透過させる色に着色した樹脂層にすると、シール材２の硬化速度がさらに高まり、液晶表示装置１の製造効率を高めることができる。

また、本実施形態のシール材２は、光硬化樹脂とともに、熱硬化性を有する成分を含有した接着剤を含んだものであってもよい。熱硬化性を有する成分を含有した接着剤としては、例えばエポキシ基等を含有したエポキシ系接着剤が考えられる。このシール材２に対して光硬化後に適宜熱処理を行うと、さらに硬化速度を促進することができる。

（第２実施形態：液晶表示装置）
次に、本発明に係る第２実施形態の電気光学装置としての液晶表示装置について説明する。
図３は、第２実施形態の液晶表示装置を示す断面図であり、図１及び図２に示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のアレイ基板ＡＲには、透明基板４の液晶ＬＣ側の表面に設けたアレイ側電極５の表示領域の周辺部を囲む樹脂材料からなる額縁１２が、シール材２を覆う位置に設けられている。

この額縁１２も、カラーフィルタ基板ＣＦの表示領域３に設けた複数の着色層の透過する光の波長が最も短い着色層（例えば、青色の着色層）よりも短波長側である２３０〜３７０ｎｍの範囲のみの光を透過させる色（例えば青色から群青色の間の色）に着色した樹脂層である。
そして、紫外線１５を、カラーフィルタ基板ＣＦの前面側の外側周縁と、アレイ基板ＡＲの背面側の外周周縁に向けて照射すると、透明基板４，８を通過した紫外線１５のうち２３０〜３７０ｎｍの波長領域の光のみが、額縁９，１２を透過してシール材２に入射する。
ここで、本発明の遮光層が額縁１２に対応している。

したがって、本実施形態の液晶表示装置１は、カラーフィルタ基板ＣＦの前面側に設けた額縁９とアレイ基板ＡＲの背面側に設けた額縁１２に、２３０〜３７０ｎｍの波長領域の光が透過してシール材２に入射するので、シール材２の硬化速度をさらに高めることができ、液晶表示装置１の製造効率を向上させることができる。

（第３実施形態：ＬＣＤユニット）
次に、第３実施形態としてＬＣＤユニットについて説明する。
図４に示すように、ＬＣＤユニット３０は、上述した各実施形態の液晶表示装置１と、この液晶表示装置１の背面に配設した照明装置としてのバックライト３１と、バックライト３１を支持する支持フレーム３２とを備えている。
符号３３のフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣ）は、その一端側が液晶表示装置１の液晶駆動用ＩＣ７に電気的に接続され、一端に対向する他端側が支持フレーム３２に固定される。

バックライト３１は、導光板３４と、導光板３４の背面に配置された反射板３５と、ＬＥＤチップ等の発光素子を備えた光源３６と、光学シート３７ａ，３７ｂとを備えている。このバックライト３１は、光源３６から射出された光を導光板３４の側面から内部に導き、反射板３５の作用により液晶表示装置１側へ射出することで、液晶表示装置１の照明装置として機能するようになっている。光学シート３７ａ，３７ｂは、導光板３４を通過した光を拡散、集光させるためのシートである。

そして、液晶表示装置１の背面とバックライト３１の前面とが必要に応じて透光性を有する第１粘着層３８により粘着されている。
本実施形態のＬＣＤユニット３０によると、カラーフィルタ基板ＣＦの表示領域３を広い面積に設定した狭額縁化を図った液晶表示装置１を備えているので、輝度、コントラスト比が良くなって、視認性を向上させたＬＣＤユニット３０を提供することができる。

（第４実施形態：携帯電話機：電子機器）
次に、図５は、本発明に係る第４実施形態の携帯電話機を示す概略斜視図である。
本実施形態の携帯電話機４０は、第１ケース４１と、第１ケース４１の長手方向端部にヒンジ結合されている第２ケース４２と、第１ケース４１に設けた保護窓４３と、保護窓４３の内側に内蔵されている上述した第３実施形態のＬＣＤユニット３０と、第２ケース４２に設けられている操作部４４と、第１ケース４１の上端部に設けた受話部４５とを備えている。そして、図５では省略しているが、第２ケース４２には、人が指で押して情報を入力するための操作キーが設けられている。

保護窓４３は、プラスチック等の透明部材であり、第１ケース４１内に配設したＬＣＤユニット３０の表示面を透過して視認可能とするとともに、ＬＣＤユニット３０に外圧等が加わるのを防ぐ機能を有する。
ここで、本発明の電子機器が携帯電話機４０に対応している。
本実施形態の携帯電話機４０によると、この装置を構成するＬＣＤユニット３０が輝度、コントラスト比が良くなって、視認性が向上しているので、明るい表示が可能で、且つ操作性に優れた電子機器を提供することができる。

なお、本発明の電子機器は、携帯電話機４０に限らず、種々の電子機器に搭載することができる。例えば、ＰＤＡ、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、印刷装置等に適用することができる。

本発明に係る第１実施形態の電気光学装置の概略構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図である。 本発明に係る第２実施形態の電気光学装置の概略構成を示す平面図である。 第３実施形態のＬＣＤユニットを示す断面図である。 本発明に係る第４実施形態の電子機器の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２…シール材、３…表示領域、４…透明基板、５…アレイ側電極、６…張出部、７…液晶駆動用ＩＣ、８…透明基板、９…樹脂製の額縁、１１…カラーフィルタ側電極、１２…樹脂製の額縁、１５…紫外線、３０…ＬＣＤユニット、３１…バックライト、３２…支持フレーム、３３…フレキシブル基板、３４…導光板、３５…反射板、３６…光源、３７ａ，３７ｂ…光学シート、３８…粘着層、４０…携帯電話機、４１…第１ケース、４２…第２ケース、４３…保護窓、４４…操作部、４５…受話部、ＡＲ…アレイ基板、ＣＦ…カラーフィルタ基板、ＬＣ…液晶

Claims (6)

1. 第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板に形成され、表示領域を囲む環状のシール材と、を有する電気光学装置において、
   前記シール材が紫外線硬化成分を含み、
   前記第１基板の前記表示領域には、主として透過する光の波長が各々異なる複数の着色層を有し、
   前記第１基板および前記第２基板のうち少なくとも前記第１基板の前記シール材と重なる領域に、前記主として透過する光の波長が最も短い前記着色層よりも短い波長範囲で、前記紫外線硬化成分の硬化速度が増大するピーク波長を含む波長が２３０ｎｍ〜３７０ｎｍの範囲の光を透過する着色層が形成されてなる、
   電気光学装置。
2. 前記シール材と重なる領域に形成される前記着色層は、波長が２８０ｎｍ〜３３０ｎｍの範囲の光を透過させる、
   請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記第２基板の内面側には、前記シール材と重なる領域に遮光層が形成されてなる、
   請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記シール材と重なる領域に形成される前記着色層は、少なくとも前記シール材と重なる領域の全域に亘って形成される、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気光学装置。
5. 第１基板および前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板に形成され、表示領域を囲む環状のシール材と、を有し、前記表示領域に、主として透過する光の波長が各々異なる複数の着色層が形成されてなる電気光学装置の製造方法において、
   前記表示領域に前記複数の着色層が形成される前記第１基板の前記シール材と重なる領域に、前記主として透過する光の波長が最も短い前記着色層よりも短い波長範囲で、前記シール材に含まれる紫外線硬化成分の硬化速度が増大するピーク波長を含む波長が２３０ｎｍ〜３７０ｎｍの範囲の光を透過する着色層を形成する工程と、
   前記第１基板および前記第２基板のうち少なくとも一方の基板に前記紫外線硬化成分を含む前記シール材を塗布する工程と、
   前記第１基板および前記第２基板を貼り合わせる工程と、
   前記第１基板の側から、前記シール材に対して紫外線を照射する工程と、
   を含んでなる、電気光学装置の製造方法。
6. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の電気光学装置を備えている、電子機器。

Images