JP5478817B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶滴下法により製造される液晶表示装置およびその製造方法に関する。

液晶表示装置は一般的に、図８に示したように、その上にＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）素子層１０６、画素電極層１０９、平坦化層１０８および配向膜１０３Ａが形成されている画素基板１０１と、この画素基板１０１と対向するように形成され、その上にＢＭ（Black Matrix；ブラックマトリクス）層１０７、ＣＦ（Color Filter；カラーフィルタ）層１１０、共通電極１１１および配向膜１０３Ｂが形成されている対向基板１０２と、上記両基板間に形成されている液晶層１０４とから構成されている。また、上記両基板間には、液晶が漏れることを防止し、両基板を接着させるためにシール層１０５が設けられている。

このような構造の液晶表示装置において、画素基板と対向基板との間に液晶層を形成するための方法として、従来は画素基板と対向基板を貼り合わせた後に液晶を注入するという、真空注入法を用いていたが、この方法は液晶の注入に長時間を要するため、基板を大面積化する場合には生産性が劣るという問題点があった。

この問題を解決するためにＯＤＦ（One Drop Fill；液晶滴下）法という新しい方法が提案されている。例えば、特許文献１には、二枚の基板を貼り合わせて封止する前に、一方の基板に液晶材料を滴下する方法が開示されている。また、この特許文献１には、ＯＤＦ法には、シール層を構成する材料（シール剤）として、熱硬化型シール剤ではなく、ＵＶ（Ultraviolet；紫外線）硬化型シール剤を用いることも開示されている。

ここで、ＯＤＦ法について簡単に説明する。まず、画素基板と対向基板を用意する。画素基板上には縦横に交差して画素領域を画定する複数のゲート配線とデータ配線を形成する。上記ゲート配線とデータ配線の交差点にはＴＦＴ素子を形成し、上記ＴＦＴ素子と連結される画素電極を画素領域に形成する。
対向基板上には、上記ゲート配線、データ配線、及びＴＦＴ形成領域で光が漏れることを遮断するためのＢＭ層と、赤色、緑色及び青色のＣＦ層とを形成し、その上に共通電極を形成する。上記画素基板と対向基板上には、液晶の初期配向のため配向膜を形成する。
次に、画素基板上にシール剤を枠状に塗布したのち、この枠内に液晶を滴下して液晶層を形成する。このＯＤＦ法においては、通常ＵＶ硬化型（または熱硬化併用型）シール剤が用いられる。後工程のシール剤硬化工程時、貼り合わせ基板に液晶層が形成された状態でシール剤として熱硬化型シール剤を用いた場合、シール剤を加熱する間に漏れだして液晶が汚染されるおそれがあるからである。
次に、画素基板と対向基板を貼り合わせたのち、ＵＶ照射装置によりＵＶ光を照射し、上記シール剤を硬化することで、上記画素基板と対向基板とを接着する。その後、セル切断工程及び最終検査工程を行う。このように、ＯＤＦ法では、画素基板上に直接液晶を滴下した後、両基板を貼り合わせる。そのため、真空注入法に比べて液晶層を形成するのに短時間ですむという長所がある。

なお、特許文献２ないし特許文献４には、液晶表示装置の一般的な構成が開示されている。

特開２００４−６２１３８号公報 特開２００１−２１９１５号公報 特開２００５−３４６１００号公報 特開２００６−２２７２３１号公報

上記のように、ＯＤＦ法ではシール剤が生（未硬化）の状態で液晶と接触することから、接触時間を短くするため、ＵＶ光を用いて硬化する必要がある。ＵＶ光は両側の基板のいずれかより照射する必要がある。対向基板側から照射する場合には、対向基板側に設けられたＢＭ層がシール層への照射を妨げることを回避するため、シール層をＢＭ層よりも外側に配置する必要がある。したがって、液晶表示装置の外形寸法が大きくなってしまう。一方、画素基板側から照射する場合には、低温ポリシリコンＴＦＴの場合、いわゆる額縁領域に回路が配置されており、こちらから照射してもシール層に未照射領域が発生する場合がある。このため、長時間駆動時の表示品位（信頼性）を落としてしまう。すなわち、従来の方法では、液晶表示装置の縮小化と、迅速かつ確実なシール層の硬化とを両立することが困難であった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、装置の外形寸法を縮小化すると共に、迅速かつ確実なシール層の硬化を確保することにより、信頼性の高い液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板と、一対の基板間に挟持された液晶層と、エネルギー線照射硬化型の材料を含有して表示画素領域の外周を囲む額縁領域に設けられ、一対の基板間に液晶層を封止するシール層と、一対の基板のうちの一方の基板の額縁領域を含む領域に設けられたＴＦＴ素子と、ＴＦＴ素子が形成された基板に、その一部がシール層と重なるように設けられたブラックマトリクス層と、前記ＴＦＴ素子が設けられた基板とは反対側の基板に、前記シール層を避けるように設けられたカラー表示用のカラーフィルタ層とを備え、シール層を、ブラックマトリクス層の一部に重なるように途切れなく連続的に形成するようにしたものである。ここで、ＴＦＴ素子は、表示画素領域のみならずその外側の額縁領域にも設けられ、ブラックマトリクス層の一部が、額縁領域に制御回路として設けられたＴＦＴ素子上に重なるように設けられている。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、第１および第２の基板を用意する工程と、第１の基板にＴＦＴ素子を表示画素領域およびその外周を囲む額縁領域に形成する工程と、第１の基板にブラックマトリクス層を、その一部が額縁領域のＴＦＴ素子上に重なるように形成する工程と、第１または第２の基板のいずれかに、途切れなく連続した枠状のシール層を形成する工程と、シール層の枠内に液晶を滴下する工程と、第２の基板にカラーフィルタ層を、シール層を避けるように形成する工程と、第１および第２の基板を貼り合わせる工程と、貼り合わされた状態の第１および第２の基板に対し、第２の基板の側からエネルギー線を照射してシール層を硬化させる工程とを含み、第１および第２の基板を貼り合わせた状態において、シール層がブラックマトリクス層の一部に重なるようにしたものである。

本発明の液晶表示装置およびその製造方法では、ブラックマトリクス層がＴＦＴ素子が形成された基板に配置されているので、ブラックマトリクス層に妨げられることなく、シール層に対してエネルギー照射が行われる。

本発明の液晶表示装置および製造方法によれば、ブラックマトリクス層をＴＦＴ素子が形成された基板に設けるようにしたので、ブラックマトリクス層とシール層とを重ねて配置することが可能となり、液晶表示装置の外形寸法を縮小化できると共に、迅速かつ確実にシール層を硬化することができる。
また、額縁領域の制御回路を構成するＴＦＴ素子を覆うようにブラックマトリクス層を形成したので、この額縁領域のＴＦＴ素子に対するＵＶ照射を防止できる。したがって、この額縁領域のＴＦＴ素子の特性の劣化を防止することができる。
さらに、画素基板上の表示画素領域を囲むようにして、ＵＶ硬化型シール剤からなるシール層を枠状に、途切れなく連続的に形成したので、ＯＤＦ法により、画素基板に設けたシール層の内側に、液晶層を滴下形成しても、液晶層がシール層の外側へ漏れ出すことを防止できる。

特に、シール層を避けるようにカラーフィルタ層を形成した場合には、カラーフィルタ層によって遮光されることなく、エネルギー線をシール層に照射することができる。したがって、シール層を充分硬化させることができる。

また、ＴＦＴ素子によって構成される回路が画素基板の額縁領域に設けられている場合には、ブラックマトリクス層を額縁領域のＴＦＴ素子上に設けることで、上記回路をエネルギー線から保護することもできる。したがって、ＴＦＴ特性（電圧−電流特性）を変化させることなくシール層の硬化が可能となる。

また、カラーフィルタ層が、ＴＦＴ素子が設けられた基板とは反対側の基板に設けられている場合には、カラーフィルタ層でエネルギー線を概ね吸収することができる。したがって、エネルギー線が液晶層へ直接（透明基材、透明材料を除く）照射することを防止し、液晶層を保護することができる。

また、カラーフィルタ層をＴＦＴ素子が設けられた基板に設ける場合には、カラーフィルタ層のダミーパターンを設けた場合であっても、ＴＦＴ素子が設けられた基板とは反対側の基板側から照射するようにすれば、シール層に照射されるエネルギー線がカラーフィルタ層によって遮光されることがないので、シール層の硬化が確保される。

また、シール層に熱重合型の材料を混合した場合には、シール層の硬化時間をさらに短縮できると共に、より密な重合となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成の断面構成を表すものである。

この透過型の液晶表示装置は、例えば、図１に示したように、互いに対向配置された画素基板１１および対向基板１２と、画素基板１１と対向基板１２との間に封入された液晶層１４とを備えている。さらに、液晶層１４を周囲から隔絶するシール層１５が設けられている。また、図示しないが、画素基板１１と対向基板１２との間には、両基板間のスペースを保持するためのスペーサ、例えば、柱状スペーサが形成されている。

画素基板１１および後述する対向基板１２は、例えば、ガラスなどの透明（光透過性）材料により構成されている。画素基板１１には、複数のＴＦＴ素子を含むＴＦＴ素子層１６が形成され、このＴＦＴ素子層１６を覆うようにＢＭ層１７が形成されている。さらに、ＴＦＴ素子層１６およびＢＭ層１７の上に平坦化層１８、画素電極層１９および配向膜１３Ａがこの順で形成されている。一方、対向基板１２にはＣＦ層２０、共通電極２１および配向膜１３Ｂが形成されている。なお、ＴＦＴ素子層１６および画素電極層１９は、図面上では、画素間でつながっているように図示されているが、実際には各画素毎に分離配置されている。

ＴＦＴ素子層１６は、映像を表示する表示画素領域に配置された液晶層１４を駆動させるための駆動回路を構成するものであり、各表示画素毎に設けられている。このＴＦＴ素子層１６は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型または
ＮＭＯＳ（Negative polarity Metal Oxide Semiconductor）型のトランジスタや、キャ
パシタ（補助容量）などを含み、いわゆるアクティブ型の駆動回路を構成している。また、図示しないが、表示画素領域を囲む外周領域（いわゆる額縁領域）には、液晶表示装置を制御するためのＴＦＴ素子からなる制御回路が設けられている。

ＢＭ層１７は、表示画素以外の部分（例えば、ＴＦＴ素子層１６）を遮光するためのものである。光導入側から入射した光を選択的に遮光し、それ以外の光を光出射側へ透過させることができる。また、隣接するＣＦ層間（例えば、ＣＦ２０ＡとＣＦ２０Ｂとの境界）における混色を防止する機能も有する。

平坦化層１８は、ＴＦＴ素子層１６の凹凸を埋め平坦化する為に充分な厚みを有している。平坦化層１８の表面は略完全な平面状態にあり、その上に画素電極層１９が形成される。平坦化層１８は一般に無色透明である。

画素電極層１９は、液晶層１４に電圧を印加するための一方の電極であり、複数の画素電極によって構成される。画素電極は、マトリックスまたは千鳥状等の配列パターンとなるように各表示画素毎に分割配置されている。そして、各画素電極には、独立して個別に電位が供給されるようになっている。

ＣＦ層２０は、赤色フィルタ２０Ａ、緑色フィルタ２０Ｂおよび青色フィルタ２０Ｃを含んで構成されており、これら３色のフィルタが交互に繰り返し配列されている。ＣＦ層２０は、例えば、感光性樹脂膜に対して、染料または顔料などを含む着色溶液を、直接噴射することによって形成されたものである。本実施の形態では、ＣＦ層２０は、対向基板１２側に、シール層１５の上面を避けて配置されている。すなわち、シール層１５の枠内にのみ形成されている。

共通電極２１は、液晶層１４に電圧を印加するための他方の電極であり、画素電極層１９に対向する領域に連続的に延在している。そして、共通電極２１には、共通の電位が供給されるようになっている。この共通電極２１は、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）などの透明電極材料により構成されている。

配向膜１３Ａ，１３Ｂは、液晶層１４を所定の配向状態となるように配向させるものである。配向膜１３Ａは、画素基板１１において、画素電極層１９を覆うように形成されている。一方、配向膜１３Ｂは、対向基板１２において、共通電極２１を覆うように形成されている。

液晶層１４は、画素電極層１９と共通電極２１との間への電圧印加に応じて、配向状態を変化させることにより、入射光を変調させるものである。液晶モードは、特に限定されず、例えば、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence；電界制御複屈折）モ
ードあるいはＶＡ（Vertical Alignment；垂直配向）モード等とすることができる。また、液晶層１４には、任意の液晶材料を用いることができる。

シール層１５は、画素基板１１と対向基板１２との間に液晶層１４を封入するため、これらの基板間に設けられた空間をシール（封止）するものである。本実施の形態では、シール層１５は、液晶表示装置の外形寸法を縮小化するため、表示画素領域におけるＢＭ層１７の一部と重なるように配置されている。後述するが、シール層１５を構成する材料（シール剤）には、エネルギー線照射硬化型のシール剤が用いられる。例えば、ＵＶ硬化型のシール剤が好適である。シール層１５は、注入法において設けられる液晶注入口を有しておらず、途切れなく連続的に形成されている。

次に、図４〜７を参照して上記液晶表示装置の製造方法について説明する。

まず、図４に示したように、画素基板１１を準備する。このとき、画素基板１１は、ＴＦＴ素子層１６、ＢＭ層１７、平坦化層１８、画素電極層１９および配向膜１３Ａがそれぞれ形成された状態となっている。

画素基板１１にＢＭ層１７を形成するようにしたことにより、後述するＵＶ照射を行う場合に、ＵＶ光がＢＭ層１７によって妨げられることがない。したがって、シール層１５に対し充分ＵＶ照射を行うことができる。また、上記の額縁領域の制御回路を構成するＴＦＴ素子を覆うようにＢＭ層１７を形成してもよい。この場合には、この額縁領域のＴＦＴ素子に対するＵＶ照射を防止できる。したがって、この額縁領域のＴＦＴ素子の特性の劣化を防止することができる。

次に、図５に示したように、画素基板１１上の表示画素領域を囲むようにして、ＵＶ硬化型シール剤からなるシール層１５を枠状に、途切れなく連続的に形成する。

続いて、ＯＤＦ法により、画素基板１１に設けたシール層１５の内側に、液晶層１４を滴下形成する。液晶層１４はシール層１５の外側へ漏れ出すことを防止される。ここで、必要な液晶量は液晶セル内の容積から決定できる。

次に、図６（Ａ）に示す対向基板１２を準備する。このとき、対向基板１２は、ＣＦ層２０、共通電極２１および配向膜１３Ｂがそれぞれ形成された状態となっている。

ＣＦ層２０を対向基板１２側に配置することで、後述するＵＶ照射を行うときには、上記照射されたＵＶ光が概ねＣＦ層２０に吸収される。したがって、上記照射されたＵＶ光から液晶層１４を保護することができる。

次に、図６（Ａ）に示す対向基板１２を、図６（Ｂ）に示す画素基板１１に対向配置し、真空中にて貼り合せを行なう。このとき、シール層１５とＢＭ層１７とは、その一部もしくは全部が重なり合った状態になっている。なお、対向基板１２を積層することで、液晶は一定の時間でセル全体に均一に充填される。

その後、図７に示したように、対向基板１２側からＵＶ照射を行い、シール層１５を硬化する。このとき、ＢＭ層１７が画素基板１１側に配置されているので影になることがなく、シール剤を充分に硬化することができる。

また、シール層１５に熱硬化型シール剤を含有させるようにしてもよい。この場合には、ＵＶ照射と共に、加熱を行うことにより、シール剤の硬化時間を短縮することができる。

図１に示したように、ＣＦ層２０はシール層１５を避けて配置することが好ましい。その場合には、ＵＶ光の透過率が１％未満であるＣＦ層２０によって、シール層１５が遮光されることを防止できる。したがって、図２に示した比較例のように、シール層１５を覆うようにＣＦ層２０（２０Ａ、２０Ｃ）を形成した場合に比べて、シール層１５を充分硬化することができる。すなわち、対向基板１２におけるシール層１５と対向する領域には、ＵＶ光を透過するパターンのみを配置することが好ましい。

ここで、上記のＵＶ照射を行う上で、ＣＦ層２０は、上記の配置に限らず、以下のように配置可能である。例えば、図３に示したように、ＣＦ層２０は、画素基板１１側に配置することも可能である。この場合には、シール層１５を避けてＣＦ層２０を配置する必要がない。ここで、一般的なＣＦ層の形成方法によれば、１色分の色フィルタのマスクを用い、各色フィルタ毎に（例えば、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタ）、上記マスクを移動してパターン形成を行う。したがって、表示画素領域の外側にも、いわゆるダミーパターン２０Ａ、２０Ｃ（図２）が形成される。そのため、このダミーパターンによってＵＶ光が遮光され、シール層１５が充分硬化しない場合があった。そこで、ＣＦ層２０を画素基板１１側に配置することで、ダミーパターンを気にすることなくＵＶ光を照射することができる。

なお、本実施の形態では、シール層１５は、画素基板１１側に形成するようにしたが、対向基板１２側に形成してもよい。また、画素基板１１および対向基板１２には大判のガラス基板を用いてもよい。上記のガラス基板から複数の液晶パネルを作製する場合には、ガラス基板を切断して、それぞれの液晶パネルへと分割する。

ここで、さらに上記のシール層１５を構成するシール剤について詳細に説明する。

上記シール剤は、光エネルギー等のエネルギー線の照射により硬化するエネルギー線硬化型シール剤であり、例えば、光硬化性樹脂および光ラジカル重合開始剤を含有する光硬化型のシール剤である。特に、ＵＶ硬化型のシール剤が好適である。また、適宜、熱硬化剤、シランカップリング剤およびフィラーも含有可能である。なお、光以外のエネルギー線により硬化するシール剤も利用可能である。

上記光硬化性樹脂とは、ラジカル重合性官能基を有し、ＵＶ光等の光を照射することにより重合して硬化するものである。
上記ラジカル重合性官能基とは、ＵＶ光等の活性エネルギー線によって重合しうる官能基を意味し、例えば、（メタ）アクリル基、アリル基等が挙げられる。
上記ラジカル重合性官能基を有する光硬化性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、速やかに反応が進行することや接着性が良好であるという点から（メタ）アクリレートが好適である。なお、本明細書において（メタ）アクリルとは、アクリル又はメタクリルのことをいう。

上記（メタ）アクリレートとしては特に限定されず、例えば、ウレタン結合を有するウレタン（メタ）アクリレート、グリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸とから誘導されるエポキシ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

上記ウレタン（メタ）アクリレートとしては特に限定されず、例えば、イソホロンジイソシアネート等のジイソシアネートと、アクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート等のイソシアネートと付加反応する反応性化合物との誘導体等が挙げられる。これらの誘導体はカプロラクトンやポリオール等で鎖延長させてもよい。市販品としては、例えば、Ｕ−１２２Ｐ、Ｕ−３４０Ｐ、Ｕ−４ＨＡ、Ｕ−１０８４Ａ（以上、新中村化学工業社製）；ＫＲＭ７５９５、ＫＲＭ７６１０、ＫＲＭ７６１９（以上、ダイセルユーシービー社製）等が挙げられる。

上記エポキシ（メタ）アクリレートとしては特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やプロピレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ樹脂と、（メタ）アクリル酸とから誘導されたエポキシ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、市販品としては、例えば、ＥＡ−１０２０、ＥＡ−６３２０、ＥＡ−５５２０（以上、新中村化学工業社製）；エポキシエステル７０ＰＡ、エポキシエステル３００２Ａ（以上、共栄社化学社製）等が挙げられる。
その他の（メタ）アクリレートとしては、例えば、メチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、（ポリ）エチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、グリセリンジメタクリレート等が挙げられる。

上記のように、シール剤は、熱重合型のシール剤（エポキシ樹脂）を含有してもよい。この場合には、ＵＶ照射を行うと共に加熱することで、シール剤の硬化時間を短縮することもできる。上記エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、２，２’−ジアリルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、プロピレンオキシド付加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、グリシジルアミン類等が挙げられる。

上記エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、フェニルノボラック型エポキシ樹脂としては、ＮＣ−３０００Ｓ（日本化薬社製）、トリスフェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、ＥＰＰＮ−５０１Ｈ、ＥＰＰＮ−５０１Ｈ（以上、日本化薬社製）、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂としては、ＮＣ−７０００Ｌ（日本化薬社製）、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、エピクロン８４０Ｓ、エピクロン８５０ＣＲＰ（以上、大日本インキ化学工業社製）、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂としては、エピコート８０７（ジャパンエポキシレジン社製）、エピクロン８３０（大日本インキ化学工業社製）、２，２’−ジアリルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、ＲＥ３１０ＮＭ（日本化薬社製）、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、エピクロン７０１５（大日本インキ化学工業社製）、プロピレンオキシド付加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、エポキシエステル３００２Ａ（共栄社化学社製）、ビフェニル型エポキシ樹脂としては、エピコートＹＸ−４０００Ｈ、ＹＬ−６１２１Ｈ（以上、ジャパンエポキシレジン社製）、ナフタレン型エポキシ樹脂としては、エピクロンＨＰ−４０３２（大日本インキ化学工業社製）、レゾルシノール型エポキシ樹脂としては、デナコールＥＸ−２０１（ナガセケムテックス社製）、グリシジルアミン類としては、エピクロン４３０（大日本インキ化学工業社製）、エピコート６３０（ジャパンエポキシレジン社製）等が挙げられる。

上記の光熱硬化性樹脂として、１分子内に（メタ）アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも１つ以上有するエポキシ／（メタ）アクリル樹脂も好適に用いることができる。
上記エポキシ／（メタ）アクリル樹脂としては、例えば、上記エポキシ樹脂のエポキシ基の一部分を常法に従って、塩基性触媒の存在下（メタ）アクリル酸と反応させることにより得られる化合物、２官能以上のイソシアネート１モルに水酸基を有する（メタ）アクリルモノマーを１／２モル、続いてグリシドールを１／２モル反応させて得られる化合物、イソシアネート基を有する（メタ）アクリレートにグリシドールを反応させて得られる化合物等が挙げられる。上記エポキシ／（メタ）アクリル樹脂の市販品としては、例えば、ＵＶＡＣ１５６１（ダイセルユーシービー社製）等が挙げられる。

また、上記シール剤は、式（１）で表される光ラジカル重合開始剤を含有する。

式（１）中、Ａｒは未置換又は置換されたフェニル基又はビフェニル基を表す。
ＸはＯ、Ｓ、ＮＨ若しくはＮＹ（Ｙは炭素数１〜４のアルキル基）を表すか又は存在しない。
Ｒ^１〜Ｒ^４のうちを少なくとも１つはチオール基を有し、Ｒ^１は水素基；未置換若しくは置換された炭素数１〜１２の直鎖若しくは分岐のアルキル基；主鎖若しくは側鎖中に１〜９個の−Ｏ−、−ＮＹ−、−Ｓ−、−ＳＳ−で表される基を有する炭素数２〜２０のアルキル基、又は、未置換又は１若しくは２個の−ＣＨ_２ＳＨによって置換されたベンジル基を表す。
Ｒ^２及びＲ^３は未置換若しくは置換された炭素数１〜８のアルキル基、又は、未置換若しくは１〜５個の−ＳＨ基によって置換された炭素数３〜６のアルケニル基、フェニル基、クロロフェニル基、−Ｙ−Ｏ−フェニル基、−Ｙ−Ｓ−フェニル基若しくはフェニル−炭素数１〜３のアルキル−基を表す。
Ｒ^４は未置換又は１若しくは２個の−ＣＨ_２ＳＨによって置換されたモルホリノ基若しくはピペリジノ基、又は、ＮＹ_２を表す。以下に詳述する。

分子中にチオール基を有する光ラジカル重合開始剤を用いることにより、従来のシール剤で問題となっていた硬化反応後における残渣の発生を抑制し、液晶の汚染による表示不良を防止できる。また、分子中に窒素原子とそのα水素とを有する光ラジカル重合開始剤を用いることにより、反応性の高い光ラジカル重合開始剤とすることができる。これにより、シール剤では、良好な表示特性と、低光量における優れた硬化性とを両立させることができる。

上記式（１）において、Ａｒは未置換又は置換されたフェニル基又はビフェニル基である。
上記置換されたフェニル基又はビフェニル基とは、ハロゲン原子、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数３〜１２のアルケニル基、炭素数５〜６のシクロアルキル基、フェニル−炭素数１〜３のアルキル基、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＹ（Ｙは炭素数１〜４のアルキル基）基、−ＯＹ基、−ＳＨ、−ＳＹ基、−ＳＯＹ基、−ＳＯ_２Ｙ基、−ＣＮ、−ＳＯ_２ＮＨ_２、−ＳＯ_２ＮＨＹ基、−ＳＯ_２ＮＹ_２基、−ＮＹ_２基、−ＮＨＹ基及び−ＮＨＣＯＹ基からなる群より選択される１〜５の基によって置換されたフェニル基又はビフェニル基をいう。

上記式（１）において、ＸはＯ、Ｓ、ＮＨ若しくはＮＹであるか又は存在しない。
上記ＸがＯ、Ｓ、ＮＨ又はＮＹである場合、上記式（１）で表される光ラジカル重合開始剤の光吸収域が拡大し、広範囲の波長の光に対応可能なものとすることができる。

上記式（１）において、Ｒ^１〜Ｒ^４のうちを少なくとも１つはチオール基を有する。上記チオール基はアクリルラジカルとの間で反応性を有することから、硬化後における残渣の発生を抑制し、残渣が液晶中に溶出することに起因する液晶の配向乱れや色むら等の表示不良を防止することができる。また、上記チオール基は高い極性を有することから、光硬化性樹脂が未硬化の状態における液晶中への光ラジカル重合開始剤の成分の溶出を防止することができ、後述するような滴下工法に好適に用いることができる。

上記式（１）において、Ｒ^１は水素基；未置換若しくは置換された炭素数１〜１２の直鎖若しくは分岐のアルキル基；主鎖若しくは側鎖中に１〜９個の−Ｏ−、−ＮＹ−、−Ｓ−、−ＳＳ−で表される基を有する炭素数２〜２０のアルキル基、又は、未置換若しくは１若しくは２個の−ＣＨ_２ＳＨによって置換されたベンジル基である。
また、Ｒ^１が主鎖若しくは側鎖中に１〜９個の−Ｏ−、−ＮＹ−、−Ｓ−、−ＳＳ−で表される基を有する炭素数２〜２０のアルキル基である場合、更に１〜５個の−ＳＨによって置換されていてもよい。更に、未置換若しくは１若しくは２個の−ＣＨ_２ＳＨによって置換されたベンジル基である場合、更に炭素数１〜４のアルキル基によって置換されていてもよい。

上記式（１）において、Ｒ^２及びＲ^３は未置換若しくは置換された炭素数１〜８のアルキル基、又は、未置換若しくは１〜５個の−ＳＨ基によって置換された炭素数３〜６のアルケニル基、フェニル基、クロロフェニル基、−Ｙ−Ｏ−フェニル基、−Ｙ−Ｓ−フェニル基若しくはフェニル−炭素数１〜３のアルキル−基である。
上記置換された炭素数１〜８のアルキル基とは、−ＯＨ、炭素数１〜４のアルコキシ基、−ＳＨ、−ＣＮ、−ＣＯＯＹ基、−ＹＣＯＯ−基、−ＮＹ_２基又は−ＮＨＹによって置換された炭素数１〜８のアルキル基をいう。

上記式（１）において、Ｒ^４は未置換又は１若しくは２個の−ＣＨ_２ＳＨによって置換されたモルホリノ基若しくはピペリジノ基、又は、−ＮＹ_２基である。
上記式（１）で表される光ラジカル開始剤は、窒素原子とそのα水素とを有することにより、反応性が向上することから、本発明の液晶表示装置用硬化性樹脂組成物は、低光量の光に対しても優れた硬化性を示す。

上記式（１）で表される光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ハロゲン置換芳香族−αアミノ脂肪族ケトン化合物とジチオールとの反応で得られる化合物等が挙げられる。具体的には、例えば、１−（４−フルオロフェニル）−２−ジメチルアミノ−２−ベンジル−プロパノ−１−オンと１，４−ブタンジチオールとを無水ジメチルアセトアミドを用いて反応させて得られる化合物、１−［４−（３−メルカプトプロピルチオ）フェニル］−２−メチル−２−モルホリン−４−イル−プロパノ−１−オン、１−［４−（１０−メルカプトデカニルチオ）フェニル］−２−メチル−２−モルホリン−４−イル−プロパン−１−オン、１−（４−｛２−［２−（２−メルカプト−エトキシ）エトキシ］エチルチオ｝フェニル）−２−メチル−２−モルホリン−４−イル−プロパノ−１−オン、１−［３−（メルカプトプロピルチオ）フェニル］−２−ジメチルアミノ−２−ベンジル−プロパノ−１−オン、１−［４−（３−メルカプトプロピルアミノ）フェニル］−２−ジメチルアミノ−２−ベンジル−プロパノ−１−オン、１−［４−（３−メルカプト−プロポキシ）フェニル］−２−メチル−２−モルホリン−４−イル−プロパノ−１−オン等が挙げられる。

上記ハロゲン置換芳香族−αアミノ脂肪族ケトン化合物としては特に限定されず、例えば、ハロゲン置換芳香族−α位水素を有する脂肪族ケトンのα位水素を常法によってハロゲン化することにより得られるハロゲン置換芳香族−α位ハロゲンを有する脂肪族ケトンと金属アルコキシドとを反応することにより得られるオキシラン化合物と、２級アミン（α水素を有するもの）とを反応させることにより得られる化合物等が挙げられる。
具体的には、例えば、１−（４−フルオロフェニル）−２−メチル−プロパノ−１−オンをＢｒ_２と反応させることによって得られる１−（４−フルオロフェニル）−２−メチル−２−ブロモ−プロパノ−１−オンをナトリウムメトキシドで処理した後、モルホリンと反応させることによって、１−（４−フルオロフェニル）−２−メチル−２−モルホリン−４−イル−プロパノ−１−オンを得る方法等が挙げられる。

上記式（１）で表される光ラジカル重合開始剤の含有量の好ましい下限は、光硬化性樹脂１００重量部に対して、０．１重量部であり、好ましい上限は、１０重量部である。０．１重量部未満であると、光ラジカル重合開始剤の反応性が不充分となることがあり、１０重量部を超えると、光照射された面において過度の吸収が起こり、硬化の度合いに差が生じることがある。より好ましい下限は０．５重量部、より好ましい上限は５重量部である。

また、シール剤は、熱硬化剤を含有してもよい。
上記熱硬化剤は、加熱によりシール剤中の（メタ）アクリル基等を反応させ、架橋させるためのものであり、硬化後の接着性、耐湿性を向上させる役割を有する。

このような熱硬化剤としては、１，３−ビス［ヒドラジノカルボノエチル−５−イソプロピルヒダントイン］等のヒドラジド化合物、ジシアンジアミド、グアニジン誘導体、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、N−［２−（２−メチル−１−イミダゾリル）エチル］尿素、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−メチル−１−イミダゾリルエチル）尿素、Ｎ，Ｎ’−（２−メチル−１−イミダゾリルエチル）−アジポアミド、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、変性脂肪族ポリアミン、テトラヒドロ無水フタル酸、エチレングリコールービス（アンヒドロトリメリテート）等の酸無水物、各種アミンとエポキシ樹脂との付加生成物等が挙げられる。これらは、単独で用いても、２種類以上が用いられてもよい。

上記熱硬化剤としては、固体硬化剤粒子の表面が微粒子により被覆されている被覆硬化剤も好適である。このような被覆硬化剤を用いれば、予め熱硬化剤を配合していても高い保存安定性を有するシール剤が得られる。

また、シール剤は、シランカップリング剤を含有していてもよい。シランカップリング剤は、主にシール剤と、画素基板１１もしくは対向基板１２（透明基板）との接着性を向上させる接着助剤としての役割を有する。上記シランカップリング剤としては特に限定されないが、上記基板（透明基板）等との接着性向上効果に優れ、硬化性樹脂と化学結合することにより液晶材料中への流出を防止することができることから、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン等や、スペーサ基を介してイミダゾール骨格とアルコキシシリル基とが結合した構造を有するイミダゾールシラン化合物からなるもの等が好適に用いられる。これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

また、シール剤は、応力分散効果による接着性の改善、線膨張率の改善等の目的にフィラーを含有してもよい。上記フィラーとしては特に限定されず、例えば、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化チタン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、石膏、珪酸カルシウム、タルク、ガラスビーズ、セリサイト活性白土、ベントナイト、窒化アルミニウム、窒化珪素等の無機フィラー等が挙げられる。

シール剤は、また、硬化後おけるガラス転移温度の好ましい下限が８０℃、好ましい上限が１５０℃である。８０℃未満であると、シール剤を用いて液晶表示装置を製造した場合に、耐湿性（耐高温高湿性）に劣ることがあり、１５０℃を超えると、剛直に過ぎ基板との密着性に劣ることがある。

シール剤を製造する方法としては特に限定されず、上記光硬化性樹脂及び上記式（１）で表される光ラジカル重合開始剤等を、従来公知の方法により混合する方法等が挙げられる。このとき、イオン性の不純物を除去するために層状珪酸塩鉱物等のイオン吸着性固体と接触させてもよい。

シール剤は、上記光硬化性樹脂及び上記式（１）で表される光ラジカル重合開始剤を含有することにより、低光量の光に対しても優れた硬化性を有するとともに、液晶中への光ラジカル重合開始剤の成分の溶出や残渣の発生による液晶の汚染を防止し、良好な表示特性を実現することができる。本発明の液晶表示装置用硬化性樹脂組成物は、特に滴下工法により液晶表示装置を製造する場合に好適に用いることができる。

次に、本実施の形態に係る液晶表示装置の具体的な実施例および比較例について説明する。

［実施例１］
以下、実施例１について説明する。図１に示したものと同様の構成をなし、実施例となるＥＣＢモードの液晶表示装置を作製した。図４〜図６に示したプロセスにより作製し、シール剤には特開２００６−２２２２８の実施例１に記載のシール剤と同様のものを用いた。この液晶表示装置について、以下の条件で、電圧保持率の測定を行った。
・印加電圧 ： ４Ｖ
・印加電圧パルス印加周波数 ： ６０Ｈｚ
・加速保存条件 ： ６０℃９０％保存

結果、０ｈ時（作成直後）では９８％の電圧保持率であったものが、１０００ｈ後では電圧保持率は９５％程度であり、表示品位の劣化はほとんど見られなかった。

［比較例１］
以下、比較例１について説明する。基本的に、ＢＭ層１７以外については、上記実施例と同じ方法・仕様で、ＥＣＢモードの液晶表示装置を作製した。すなわち、図１に示した構成で、ＢＭ層１７を対向基板１２に設けて作製した。また、測定条件も上記実施例と同じ条件で測定した。結果、０ｈ時（作成直後）では９０％の保持率であったが、１０００ｈ後では保持率が４５％程度でまで低下してしまい、表示品位が劣化した。

［比較例２］
以下、比較例２について説明する。基本的に、シール層１５の硬化方法以外については、上記比較例１と同じ方法・仕様で、ＥＣＢモードの液晶表示装置を作製した。すなわち、ＵＶ光を画素基板側から照射（ＵＶ光透過率１０％）した。結果０ｈ時（作成直後）は９８％の保持率であったが、１０００ｈ後の保持率は９０％程度でまで低下してしまい、表示品位が劣化した。

以上のように、本実施の形態の液晶表示装置では、ＢＭ層１７を画素基板１１側に設けるようにしたので、シール層１５とＢＭ層１７とを重ねて配置した場合であっても、ＢＭ層１７に妨げられることなく、シール層１５に対してＵＶ照射を行うことができる。したがって、液晶表示装置の外形寸法を縮小化できるという効果を奏する。また、迅速かつ確実なシール層１５の硬化が可能となるため、信頼性に優れた表示品位の良い液晶表示装置を得ることができる。

特に、シール層１５の上面を避けるようにＣＦ層２０を形成した場合には、ＵＶ光を、ＣＦ層２０によって遮光されることなく、シール剤に照射させることができる。したがって、シール剤を充分硬化させることができる。

また、額縁領域のＴＦＴ素子を覆うようにしてＢＭ層１７を設けるようにすれば、ＴＦＴ素子がＵＶ照射されることを防止することができる。したがって、ＴＦＴ特性（電圧−電流特性）を変化させることなくシール層１５を硬化させることも可能となる。

また、ＣＦ層２０を対向基板１２に配置した場合には、ＵＶ光が液晶層１４へ直接（透明基材、透明材料を除く）照射されることなく、ＣＦ層２０で概ね吸収される。したがって、ＣＦ層２０は液晶層１４の保護層として機能する。

また、ＣＦ層２０を画素基板１１側に設けた場合には、シール層１５とＣＦ層２０とが重なるように配置された場合であっても、シール層１５を照射するＵＶ光が遮光されることがない。したがって、信頼性に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。

また、シール剤としてアクリル系の材料を用いた場合には、ＵＶ照射による硬化が可能となる。したがって、信頼性に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。

また、シール剤に熱重合型の材料を混合させた場合には、シール剤の硬化時間をさらに短縮できると共に、より密な重合となり、信頼性に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。

また、シール剤としてエポキシ系の材料を用いた場合には、熱重合硬化も可能となる。したがって、信頼性および密着性に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。

本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。 比較例に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。 変形例に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置の製造工程を表す斜視図である。 図４に続く工程を表す断面図である。 図５に続く工程を表す断面図である。 図６に続く工程を表す断面図である。 従来の液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１１…画素基板、１２…対向基板、１３Ａ，１３Ｂ…配向膜、１４…液晶層、１５…シール層、１６…ＴＦＴ素子層、１７…ＢＭ層、１８…平坦化層、１９…画素電極層、２０…ＣＦ層、２０Ａ…赤色フィルタ、２０Ｂ…緑色フィルタ、２０Ｃ…青色フィルタ、２１…共通電極。

Claims (5)

1. 互いに対向する一対の基板と、
   前記一対の基板間に挟持された液晶層と、
   エネルギー線照射硬化型の材料を含有して表示画素領域の外周を囲む額縁領域に設けられ、前記一対の基板間に前記液晶層を封止するシール層と、
   前記一対の基板のうちの一方の基板の前記額縁領域を含む領域に設けられたＴＦＴ素子と、
   前記ＴＦＴ素子が形成された基板に、その一部が前記シール層と重なるように設けられたブラックマトリクス層と、
   前記ＴＦＴ素子が設けられた基板とは反対側の基板に、前記シール層を避けるように設けられたカラー表示用のカラーフィルタ層とを備え、
   前記シール層は、前記ブラックマトリクス層の一部に重なるように途切れなく連続的に形成され、
   前記ＴＦＴ素子は、前記表示画素領域のみならずその外側の前記額縁領域にも設けられ、
   前記ブラックマトリクス層の一部が、前記額縁領域に制御回路として設けられた前記ＴＦＴ素子上に重なるように設けられている
   液晶表示装置。
2. 前記エネルギー線照射硬化型の材料はアクリル系材料である
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記シール層は熱重合型の材料をも含有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記熱重合型の材料はエポキシ系材料である
   ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 第１および第２の基板を用意する工程と、
   前記第１の基板にＴＦＴ素子を表示画素領域およびその外周を囲む額縁領域に形成する工程と、
   前記第１の基板にブラックマトリクス層を、その一部が前記額縁領域のＴＦＴ素子上に重なるように形成する工程と、
   前記第１または第２の基板のいずれかに、途切れなく連続した枠状のシール層を形成する工程と、
   前記シール層の枠内に液晶を滴下する工程と、
   前記第２の基板にカラーフィルタ層を、前記シール層を避けるように形成する工程と、
   前記第１および第２の基板を貼り合わせる工程と、
   貼り合わされた状態の第１および第２の基板に対し、第２の基板の側からエネルギー線を照射して前記シール層を硬化させる工程と
   を含み、
   前記第１および第２の基板を貼り合わせた状態において、前記シール層が前記ブラックマトリクス層の一部に重なるようにする
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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