WO2012176725A1

WO2012176725A1 - 液晶表示パネル

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Publication number: WO2012176725A1
Application number: PCT/JP2012/065485
Authority: WO
Inventors: 誠喜多; 森　隆弘
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2012-12-27

Abstract

　液晶表示パネル（１０１）は、液晶層（２４）と、紫外線硬化型材料によって液晶層（２４）を取り囲む枠状に形成されるシール材（２３）と、シール材（２３）および液晶層（２４）を挟みこむように互いに貼り合わせられた第１透明基板としてのＴＦＴ基板（２１）および第２透明基板としての対向基板（２２）とを備える。液晶層（２４）は、上記第１透明基板、上記第２透明基板およびシール材（２３）によって封止されている。上記第１透明基板および上記第２透明基板のうち少なくとも一方の、液晶層（２４）側の表面において、シール材（２３）の投影領域に近接し、かつ、シール材（２３）の投影領域を避けた領域を覆うように反射膜（２８）が配置されている。

Description

液晶表示パネル

　本発明は、液晶表示パネルに関するものである。

　図８、図９を参照して、従来技術に基づく液晶表示パネル９０１の構造について説明する。図９は、図８におけるＩＸ－ＩＸ線に関する矢視断面図である。液晶表示パネル９０１は「ＴＦＴ基板」と「対向基板」と呼ばれる２枚のガラス基板を含む。図８に示した例では、ＴＦＴ基板２１の方が対向基板２２よりひとまわり大きなサイズとなっている。図９に示すように、ＴＦＴ基板２１と対向基板２２とが液晶層２４およびシール材２３を挟みこむように張り合わせられ、液晶層２４は外周をシール材２３によって取り囲まれている。シール材２３はＴＦＴ基板２１と対向基板２２とを接着する役割を果たしつつ、液晶層２４を構成する液晶を漏れないように封止する役割を果たしている。

　平面的に見れば、図８に示すように、枠状のシール材２３のさらに内側に遮光層２５が枠状に設けられている。遮光層２５に取り囲まれた内側の領域が表示領域１となっている。

　シール材２３は、通常、紫外線硬化性の材料、すなわちたとえば紫外線硬化樹脂によって形成される。一般的に、シール材２３を形成するためには、まず、シール材としての紫外線硬化樹脂がペースト状態で供給され、ディスペンサなどにより基板上に枠状のパターンとして描画される。ＴＦＴ基板２１と対向基板２２とが貼り合わせられた後に、この枠状パターンに紫外線が照射される。

　シール材２３には、紫外線などの光を照射することにより硬化する成分が含まれている。

　図９に示すように、ＴＦＴ基板２１には、液晶表示のために必要なドライバ回路部、配線などの導電層２６が設けられている。導電層２６を設けたことによる表面の凹凸を平坦化するために絶縁膜２７が設けられている。導電層２６を保護するという目的からも絶縁膜２７が設けられる。

　図９に示すように、対向基板２２には、光を遮光するための遮光層２５が設けられている。

　図９に示した構造を作製する過程でシール材２３を硬化させるために、紫外線照射をする様子を図１０に示す。ここでは、ＴＦＴ基板２１と対向基板２２とが貼り合わせられた後にシール材２３を硬化させるために、対向基板２２側から紫外線３を照射している。

　対向基板２２側から照射する代わりに、図１１に示すようにＴＦＴ基板２１側から紫外線３を照射することもありうる。

　図１２に示す液晶表示パネル９０２のように、遮光層２５の外周がシール材２３より外側となる構成もありうる。図１３は、図１２におけるＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。この場合、シール材２３は遮光層２５によって完全に被覆されることとなる。その場合、紫外線３を対向基板２２側から照射したのでは紫外線３は遮光層２５に遮られてシール材２３に到達しないので、図１３に示すように、シール材２３を硬化させるための紫外線３の照射はＴＦＴ基板２１側から行なわざるを得ない。

　図１１、図１３に示したように、紫外線３の照射をＴＦＴ基板２１側から行なう場合には、ＴＦＴ基板２１に設けられている導電層２６の隙間から紫外線３を通さざるを得ず、シール材２３に到達する光量が少なくなる。

　しかし、製品の需要が増すと、製造現場としては、各工程の処理時間を短くして生産能力を上げる必要が生じる。これに伴い、シール材を硬化するための紫外線照射に費やすことができる時間も短くなり、シール材に入射する紫外線光量の不足によるシール材の硬化不足が発生する。シール材の硬化が不足すると、結果として、シール材の一部が液晶中に溶け込み、品質不良などを引き起こす問題が生じうる。

　紫外線光量不足でシール材が硬化不足となる事態を回避するために、特開２０００－３５２７１７号公報（特許文献１）に開示された発明がある。特許文献１の発明に基づく液晶表示パネルにおいては、シール材の紫外線硬化処理を効率良く行なうために、紫外線入射側とは反対側に位置する基板の液晶層側の表面のシール材近傍に紫外線を反射させるための反射膜が設けられている。この反射膜はシール材の真下にも設けられる。さらに、反射膜は上下両面を絶縁膜で覆われることによって保護されている。したがって、たとえば対向基板の側から紫外線が入射する場合、ＴＦＴ基板に反射膜が設けられ、シール材がある箇所においては、ＴＦＴ基板、絶縁膜、反射膜、絶縁膜、シール材、対向基板の順に重なることとなる。

特開２０００－３５２７１７号公報

　特許文献１に記載された構成においては、表示領域に比べてシール材近傍では、設けられる層の数が明らかに多くなる。したがって、シール材の設置箇所においては、ＴＦＴ基板と対向基板との間（以下「基板間」という。）の間隙は、表示領域での基板間の間隙すなわちいわゆるセルギャップと比較して、反射膜および絶縁膜の合計膜厚の分だけ狭くなる。厚み方向の寸法であるセルギャップと、平面的に見たときのシール材の予定幅とは、それぞれ一定の値に決まっているので、基板間の間隙が小さい箇所ではシール材の塗布量を少なくする必要がある。

　シール材を塗布する方法には、さまざな方式があり、ディスペンサ方式が一般的である。ディスペンサ方式は主に気体の圧力を調整することで、シール材の塗布量を調整している。しかし、たとえば、シール材の粘度が高い場合、ある一定の気体の圧力を超えないとシール材をディスペンサから吐出することができないので、塗布することができない。このように、シール材の塗布量を少なくすることは一般的に困難である場合が多く、シール材の塗布量が安定しない。シール材の塗布量が安定しないことにより、シール材とＴＦＴ基板との接触面積、および、シール材と対向基板との接触面積が部位によってばらつくようになる。シール材が配置された箇所での基板間の間隔は安定しないため、セルギャップも安定せず、セルギャップムラとして品質不良を引き起こす。

　特許文献１では、反射膜を波形状に設ける構成も記載されている。その場合、反射膜の上側を覆う絶縁膜も波形状となっているので、その上にシール材を載せることとなる。波形状の部分では、基板間の間隔を一定にすることが困難である。結局、間隔を一定にすることができず、セルギャップムラとして品質不良を引き起こす。

　そこで、本発明は、セルギャップムラなどの品質不良の発生を抑えつつ、シール材の硬化不足による不良を防止することができる液晶表示パネルを提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示パネルは、液晶層と、紫外線硬化型材料によって上記液晶層を取り囲む枠状に形成されるシール材と、上記シール材および上記液晶層を挟みこむように互いに貼り合わせられた第１透明基板および第２透明基板とを備え、上記液晶層は、上記第１透明基板、上記第２透明基板および上記シール材によって封止されており、上記第１透明基板および上記第２透明基板のうち少なくとも一方の、上記液晶層側の表面において、上記シール材の投影領域に近接し、かつ、上記シール材の投影領域を避けた領域を覆うように反射膜が配置されている。

　本発明によれば、セルギャップムラなどの品質不良の発生を抑えつつ、照射される紫外線の利用効率を上げることができ、シール材を十分に硬化させることができるので、硬化不足のシール材が液晶に溶け込み品質不良などを引き起こすという事態を回避することができる。

本発明に基づく実施の形態１における液晶表示パネルの平面図である。図１におけるＩＩ－ＩＩ線に関する矢視断面図である。本発明に基づく実施の形態２における液晶表示パネルの部分断面図である。本発明に基づく実施の形態３における液晶表示パネルの部分断面図である。本発明に基づく実施の形態４における液晶表示パネルの平面図である。図５におけるＶＩ－ＶＩ線に関する矢視断面図である。本発明に基づく実施の形態４における液晶表示パネルの変形例の部分断面図である。従来技術に基づく液晶表示パネルの平面図である。図８におけるＩＸ－ＩＸ線に関する矢視断面図である。従来技術に基づく液晶表示パネルにおける紫外線照射の第１の例の説明図である。従来技術に基づく液晶表示パネルにおける紫外線照射の第２の例の説明図である。従来技術に基づく液晶表示パネルであって遮光層が広く形成されているものの平面図である。図１２におけるＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。

　（実施の形態１）
　図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における液晶表示パネルについて説明する。図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線に関する矢視断面図である。液晶表示パネル１０１は、液晶層２４と、紫外線硬化型材料によって液晶層２４を取り囲む枠状に形成されるシール材２３と、シール材２３および液晶層２４を挟みこむように互いに貼り合わせられた第１透明基板および第２透明基板とを備える。ここで示す例では、第１透明基板はＴＦＴ基板２１であり、第２透明基板は対向基板２２であるが、これ以外の割り当て方であってもよい。液晶層２４は、第１透明基板、第２透明基板およびシール材２３によって封止されており、第１透明基板および第２透明基板のうち少なくとも一方の、液晶層２４側の表面において、シール材２３の投影領域に近接し、かつ、シール材２３の投影領域を避けた領域を覆うように反射膜２８が配置されている。

　ＴＦＴ基板２１の液晶層２４側の表面には、液晶表示をするために必要なドライバ回路部、配線などの導電層２６が設けられている。導電層２６は連続的なものではなく、断続的なものであるので、そのままでは表面に凹凸が生じてしまう。そこで、表面の凹凸を平坦化するために絶縁膜２７が設けられている。絶縁膜２７は導電層２６を保護する役割も果たす。対向基板２２の液晶層２４側の表面には、遮光層２５が設けられている。さらに、対向基板２２には、図示していないがカラーフィルタなども設けられている。ＴＦＴ基板２１と対向基板２２とを接着するために、基板間にシール材２３が配置されている。本実施の形態では、従来技術に基づく構成と特に異なる点として、シール材２３の周囲に反射膜２８が設けられている。反射膜２８は、紫外線が入射側とは反対側の基板であるＴＦＴ基板２１の液晶層２４側の表面において絶縁膜２７の上に重なるように配置されている。すなわち、反射膜２８は、シール材２３が接している面と同じ面上に形成されている。

　図１、図２に示した液晶表示パネル１０１の外形サイズは、たとえば、幅３８．２４ｍｍ×高さ５４．１２ｍｍ×厚さ２．０ｍｍであるが、他のサイズであってもよい。シール材２３は、紫外線などの光を照射することにより硬化する成分を含んでいる。近年では、加熱することにより硬化する成分もシール材２３に含まれている場合もある。

　シール材２３の幅は１．０ｍｍであり、シール材２３の中にはＴＦＴ基板２１と対向基板２２同士の間隔を一定に保持するために、ギャップ材が混入されている。絶縁膜２７は有機物であり、厚みは２～３μｍ程度である。また、シール材２３が接しているＴＦＴ基板２１と対向基板２２との間の間隔Ｇは、３～５μｍ程度である。

　反射膜２８を形成している材料は、アルミニウムなど紫外線に対して光学的な反射効果をもたらす材料であればよく、厚みは約０．１μｍである。対向基板２２に設けられている遮光層２５は樹脂からなり、厚みは約１．０μｍである。なお、図２では示されていないが、基板に何らかの応力が作用することによる膜剥がれ、および、大気が触れることによる材料の腐食などの不具合を防止するため、対向基板２２に形成されている遮光層２５またはカラーフィルタを覆う保護膜を設けてもよい。保護膜は、ＳｉＯ2などのように紫外線が透過できる材料で形成すればよい。また、遮光層２５は対向基板２２に設ける代わりにＴＦＴ基板２１に設けてもよい。その場合、遮光層２５はアルミニウム、モリブデンなどの金属で形成してもよい。

　本実施の形態では、シール材２３の投影領域に近接して反射膜２８が設けられているので、図２に示すように、シール材２３に直接入射するような進路を進んできた紫外線３がシール材２３に入射するのみならず、シール材２３から若干ずれた位置を進行してきた紫外線３も反射膜２８で反射されてシール材２３に入射しうる。したがって、紫外線照射時間が短くても限られた時間内の紫外線の利用効率を上げることができ、シール材２３を十分に硬化させることができる。その結果、硬化不足のシール材が液晶に溶け込み品質不良などを引き起こすという事態を回避することができる。

　本実施の形態では、反射膜２８を配置するに当たって、シール材２３の投影領域を避けた領域を覆うように設けたことにより、シール材の接しているＴＦＴ基板２１と対向基板２２との間の間隔がセルギャップと比較して狭くなることを回避している。よって、特許文献１に関連して述べた従来の問題点であるセルギャップムラによる品質不良などを回避することができる。

　なお、本実施の形態で示したように、反射膜２８は、シール材２３の少なくとも一部の辺に平行に延在することが好ましい。この構成を採用することにより、シール材２３の一定の区間をカバーしてより確実に反射光を届かせることができるからである。反射膜２８がシール材２３の辺に平行に延在しない場合としては、たとえば、ドット状のパターンとして形成した反射膜２８をシール材２３の辺に沿って複数並べて配置することも考えられる。

　反射膜２８は、シール材２３の全周に沿って延在することが好ましい。この構成を採用することにより、シール材２３の全ての区間をカバーしてより確実に反射光を届かせることができるからである。反射膜２８がシール材２３の全周に沿って延在しない場合としては、たとえば配線のレイアウトの都合などで、シール材に光が届きにくい区間にのみ集中的に反射膜を設けるということも考えられる。あるいは、何らかの都合から一部の区間においては反射膜を設置しにくい場合に、その区間の反射膜は省略するといったことも考えられる。

　（実施の形態２）
　図３を参照して、本発明に基づく実施の形態２における液晶表示パネルについて説明する。本実施の形態における液晶表示パネル１０２は、基本的には実施の形態１で説明した構成を備えている。さらに本実施の形態では、反射膜２８は、紫外線が透過可能な保護膜２９によって覆われている。保護膜２９は、ＳｉＯ2などのように紫外線が透過可能な材料で形成すればよい。

　本実施の形態においても、基本的に実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　なお、実施の形態１では、対向基板２２と貼り合わせる前の状態では、ＴＦＴ基板２１表面の反射膜２８は直接露出した状態となっていた。特に、シール材２３の外側の反射膜２８は対向基板２２と貼り合わせた後の状態においても大気にさらされた状態にあった。しかし、本実施の形態では、反射膜２８が保護膜２９によって覆われているので、反射膜２８が大気に触れることによって腐食することや、製造時のハンドリングの際に反射膜２８が何かに接触して破損することを防止することができる。保護膜２９を設けることは、ＴＦＴ基板２１に応力が作用することによる反射膜２８の剥がれの防止にも役立つ。

　なお、図３では、シール材２３の真下も含めて覆うように保護膜２９が形成された例を示しているが、保護膜２９はシール材２３の真下を除いて覆うように形成してもよい。

　（実施の形態３）
　図４を参照して、本発明に基づく実施の形態３における液晶表示パネルについて説明する。本実施の形態における液晶表示パネル１０３は、基本的には実施の形態１で説明した構成を備えている。本実施の形態における液晶表示パネル１０３は、実施の形態１，２で説明した反射膜２８に代えて反射膜２８ｉを備えている。反射膜２８ｉは、紫外線を乱反射させるための凹凸形状を有する。

　凹凸形状は、反射膜２８ｉの下に形成される絶縁膜２７の厚みを予め部分的に減らすことによって形成される。厚みが部分的に減る箇所の絶縁膜２７の厚みは、１．５～２．５μｍ程度である。絶縁膜２７の厚みを部分的に減らして凹凸形状の下地を形成する際の方法としては、主にフォトリソグラフィが採用可能である。フォトリソグラフィで使用するレチクルに形成されているパターンに対して、ハーフトーン処理、グレートーン処理などをすることにより、絶縁膜２７の表面に凹凸形状を形成することができる。凹凸形状を形成した絶縁膜２７の表面に成膜することにより、凹凸形状を有する反射膜２８ｉを形成することができる。

　本実施の形態においても、基本的に実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　本実施の形態では、凹凸形状を有する反射膜２８ｉを備えているので、紫外線３を乱反射させることができ、その結果、シール材２３の多くの部分に反射光を到達させることができる。これにより、照射される紫外線の利用効率を上げることができ、シール材２３を十分に硬化させることができる。その結果、硬化不足のシール材が液晶に溶け込み品質不良などを引き起こすという事態をより確実に回避することができる。

　（実施の形態４）
　図５、図６を参照して、本発明に基づく実施の形態４における液晶表示パネルについて説明する。図６は、図５におけるＶＩ－ＶＩ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における液晶表示パネル１０４は、基本的には実施の形態１で説明した構成を備えている。本実施の形態における液晶表示パネル１０４は、実施の形態１の液晶表示パネル１０１と異なる点として、反射膜２８がＴＦＴ基板２１ではなく対向基板２２に設けられている。

　本実施の形態における液晶表示パネル１０４の製造の際のシール材２３の硬化のための紫外線３の照射は、図６に示すように、ＴＦＴ基板２１側から行なわれる。

　本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　なお、図７に示す液晶表示パネル１０５のように、対向基板２２に設けられる遮光層２５がシール材２３の内側に留まらず、シール材２３の外側にまで延在している構成もありうる。このように遮光層２５が広く形成されている場合、対向基板２２側から紫外線３を照射してもシール材２３には到達させにくいので、紫外線３の照射はＴＦＴ基板２１側から行なわれるのが通常である。したがって、この場合、反射膜２８はＴＦＴ基板２１ではなく対向基板２２に設けられることが事実上必須であり、本実施の形態の構成がもたらす効果を特に顕著に享受することができる。

　なお、上記各実施の形態に共通して以下のことがいえる。
　反射膜２８，２８ｉは、平面的に見て、シール材２３の少なくとも一部の辺において内側および外側の両方に隣接して延在するように配置されていることが好ましい。シール材の辺の一部または全部において、シール材２３の内側のみまたは外側のみに隣接するように反射膜２８または反射膜２８ｉが設けられている構成であっても、一応の効果をえることができるが、ここで述べたように、反射膜２８，２８ｉは、内側および外側の両方に隣接して延在するように配置されていれば、照射される紫外線をシール材２３の内側においても外側においても受光することができ、より効率良くシール材２３に向けて反射させることができるので有利である。

　反射膜２８，２８ｉは、平面的に見て、シール材２３の全周において内側および外側の両方に隣接して延在するように配置されていることが好ましい。図１、図５に示した例では、この条件が満たされている。このような構成を採用することにより、シール材２３の全周にわたって、内側からも外側からも紫外線３を反射させてシール材２３に到達させることが可能となるので、シール材２３の全周にわたって紫外線３の光量の利用効率を上げることができ、シール材２３の硬化を全体にわたってより確実にすることができる。

　なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
　なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

　本発明は、液晶表示パネルに利用することができる。

　１　表示領域、３　紫外線、２１　ＴＦＴ基板、２２　対向基板、２３　シール材、２４　液晶層、２５　遮光層、２６　導電層、２７　絶縁膜、２８，２８ｉ　反射膜、２９　保護膜、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５　液晶表示パネル、９０１，９０２　（従来技術に基づく）液晶表示パネル。

Claims

　液晶層（２４）と、
　紫外線硬化型材料によって前記液晶層を取り囲む枠状に形成されるシール材（２３）と、
　前記シール材および前記液晶層を挟みこむように互いに貼り合わせられた第１透明基板および第２透明基板とを備え、
　前記液晶層は、前記第１透明基板、前記第２透明基板および前記シール材によって封止されており、
　前記第１透明基板および前記第２透明基板のうち少なくとも一方の、前記液晶層側の表面において、前記シール材の投影領域に近接し、かつ、前記シール材の投影領域を避けた領域を覆うように反射膜（２８，２８ｉ）が配置されている、液晶表示パネル。
　前記反射膜は、前記シール材の少なくとも一部の辺に平行に延在する、請求項１に記載の液晶表示パネル。
　前記反射膜は、前記シール材の全周に沿って延在する、請求項２に記載の液晶表示パネル。
　前記反射膜は、紫外線（３）が透過可能な保護膜（２９）によって覆われている、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
　前記反射膜は、紫外線（３）を乱反射させるための凹凸形状を有する、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
　前記反射膜は、平面的に見て、前記シール材の少なくとも一部の辺において内側および外側の両方に隣接して延在するように配置されている、請求項２から５のいずれかに記載の液晶表示パネル。
　前記反射膜は、平面的に見て、前記シール材の全周において内側および外側の両方に隣接して延在するように配置されている、請求項６に記載の液晶表示パネル。