JP2009036979A

JP2009036979A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2009036979A
Application number: JP2007201034A
Authority: JP
Inventors: Takenori Hirota; 武徳廣田
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】光硬化性を有するシールを十分に硬化可能であるとともに周辺領域での光漏れを防止可能な液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】液晶表示装置５０は、画素電極を含む第１基板１００と、第１基板１００に対向する第２基板２００と、第１基板１００と第２基板２００との間であって表示領域５２の外側の周辺領域５４に設けられたシール３５０と、表示領域５２に設けられたカラーフィルタ１１８Ｒ，１１８Ｇ，１１８Ｂとを含んでいる。第１基板１００は遮光部材１５８を含んでいる。遮光部材１５８は、シール３５０に対向する位置に設けられ、カラーフィルタ１１８Ｒ，１１８Ｇ，１１８Ｂと同じ材料で構成された層１６８Ｒ，１６８Ｇ，１６８Ｂのうちの少なくとも１層を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に一対の基板が光硬化性を有するシールで貼り合わされた構造に対して好適な液晶表示装置に関する。

従来の液晶表示装置は、素子基板と対向基板とが液晶層を挟持し両基板が周辺領域においてシールで接着された構造を有している。両基板間に液晶を配置する方法として真空注入法や液晶滴下（One Drop Fill：ＯＤＦ）法が知られている。また、シールとして紫外線硬化型や、紫外線硬化と熱硬化との併用型が知られている。

紫外線硬化性を有するシールの場合、上記両基板をシールを介して貼り合わせた後に当該シールに紫外線を照射する。しかし、従来の液晶表示装置では素子基板の周辺領域に周辺回路が設けられ、対向基板の周辺領域には遮光膜が設けられているので、周辺回路または遮光膜によって紫外線が遮られ、シールを十分に硬化させることが難しかった。

シールが十分に硬化されていないと、シールの成分が液晶へ溶出して液晶を変質させる場合がある。また、十分に硬化していないシール中へ液晶がしみ込むと、シールの接着強度や耐湿性が低下する場合がある。これらの問題は真空注入法、液晶滴下法を問わず発生しうる。

下記の特許文献１および特許文献２には、対向基板の遮光膜をシールが形成される部分には形成しない液晶表示装置が記載され、これによればシールを十分に硬化させることができると述べられている。

特開２００２−３３３６１１号公報特開平８−１０６１０１号公報

しかし、対向基板の遮光膜をシールの形成部分に設けない場合、当該部分においてバックライト光等の光漏れが発生して表示品質が低下するという別個の問題が発生してしまう。かかる光漏れは周辺領域におけるものであるが、狭額縁化が進む液晶表示装置では周辺領域における光漏れを防止する必要性は高いと考えられる。

本発明の目的は、光硬化性を有するシールを十分に硬化可能であるとともに周辺領域での光漏れを防止可能な液晶表示装置を提供することである。

本発明に係る液晶表示装置は、画素電極を含む第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間であって表示領域の外側の周辺領域に設けられたシールと、前記表示領域に設けられたカラーフィルタと、を備え、前記第１基板は、前記シールに対向する位置に設けられ、前記カラーフィルタと同じ材料で構成された層を少なくとも１層有する、遮光部材を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、周辺領域におけるバックライト光等の透過（光漏れ）を遮光部材によって防止することができる。また、遮光部材がかかる遮光効果を奏するので、第２基板において上記遮光部材に対向する部分、換言すればシールに対向する部分については遮光膜の配置を省略することが可能になる。このため、光硬化性を有するシールを用い当該シールを硬化するための光照射を第２基板を介して行うことによって、シールを十分に硬化させることができる。つまり、シールを十分に硬化可能であるとともに周辺領域での光漏れを防止可能な液晶表示装置を提供することができる。

ここで、前記第１基板は前記周辺領域に周辺回路を含み、前記遮光部材は前記第１基板の前記周辺回路より前記シール側に積層されていることが好ましい。上記構成によれば、第２基板を介してシールを硬化するための光照射を行う場合、その照射光が遮光部材によって遮られ周辺回路が保護される。このため、周辺回路の不具合を防止することができる。

また、前記カラーフィルタは前記第１基板に含まれることが好ましい。上記構成によれば、カラーフィルタの形成時に遮光部材も形成することが可能になる。すなわち、工程の増加を伴わずに遮光部材を形成することができる。

また、前記遮光部材は、前記カラーフィルタのうちで最も透過率の低い色のカラーフィルタと同じ材料で構成された層を有することが好ましい。上記構成によれば、遮光性の高い遮光部材を得ることができる。

また、前記シールは光によって硬化する材料からなることが好ましい。

また、前記カラーフィルタは複数色のカラーフィルタを有し、前記遮光部材は、前記複数色のカラーフィルタのうちの色の異なる前記カラーフィルタと同じ材料を２層以上積層して構成されていることが好ましい。上記構成によれば、遮光性の高い遮光部材を得ることができる。

また、前記シールは、前記遮光部材が設けられた領域と前記遮光部材よりも前記第１基板の周縁側とに設けられていることが好ましい。上記構成によれば、シールが、遮光部材が設けられた領域だけに設けられた場合と比較して、第１基板と第２基板とがより強固に固定されるとともに耐湿性が向上する。また、シールを配置する工程が容易になる。

また、前記第２基板は前記周辺領域に遮光膜を含み、前記遮光膜は前記シールと重ならないことが好ましい。上記構成によれば、シールに対する照射光が第２基板の遮光膜によって遮られることがないので、シールを十分に硬化させることができる。また、当該遮光膜は、第１基板の遮光部材とともに、周辺領域での光漏れを防止することができる。また、例えば第２基板側から表示領域を見る場合、第２基板の遮光膜によれば、第１基板側から第２基板の周辺領域へ向けて斜め方向に進む光を遮光して周辺領域での光漏れを防止できるので、表示品質がさらに良好になる。

また、前記第２基板の前記遮光膜と前記第１基板の前記遮光部材とは互いに平面的に重なりを有することが好ましい。上記構成によれば、周辺領域での光漏れをより確実に防止することができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１および図２に実施の形態に係る液晶表示装置５０を説明する断面図を示す。図１には液晶表示装置５０の周縁部付近の構造を示し、図２には表示領域５２内の構造を示している。なお、図１では表示領域５２の図示を図２よりも簡略化している。ここで説明する液晶表示装置５０の構成はあくまでも例示であり、後述のように種々の変形が可能であるし、また、例えば他の各種要素を追加することも可能である。

図１および図２に示すように、液晶表示装置５０は、第１基板１００と、第１基板１００に対向する第２基板２００と、両基板１００，２００に挟持された液晶層３００とを含んでいる。なお、ここでは、不図示のバックライト装置が第１基板１００側に配置される場合を例示する。

さらに、液晶表示装置５０は、両基板１００，２００の間に設けられ両基板１００，２００を互いに固定するシール３５０を含んでいる。シール３５０は表示領域５２の周辺の（すなわち外側の）領域である周辺領域５４に設けられている。シール３５０は光硬化性を有するシール材を光照射によって硬化して形成されている。ここで、光硬化性を有するシール材とは、少なくとも光硬化性を有していればよく、例えば光硬化性と熱硬化性との併用型のシール材もこれに含まれる。また、当該シール材を硬化させる光（以下、シール硬化光と呼ぶ）として例えば紫外線を含む光が挙げられるが、これに限定されるものではない。

以下に、第１基板１００および第２基板２００の例示的な構造をより詳細に説明する。

第１基板１００は、図１および図２に示すように、例えばガラス板等で構成可能な透明基板１０２を含んでいる。

さらに、第１基板１００は、図２に示すように、表示領域５２内に、半導体層１０４と、ゲート絶縁膜１０６と、ゲート配線１０８と、保持容量配線１１０と、層間絶縁膜１１２と、カラーフィルタ１１８と、平坦化膜１２０と、画素電極１２２とを含んでいる。

半導体層１０４とゲート絶縁膜１０６とゲート配線１０８とは透明基板１０２上にこの順序で積層されており、かかる積層構造によって各画素に画素トランジスタが構成されている。保持容量配線１１０はゲート絶縁膜１０６上に配置されている。ゲート配線１０８と保持容量配線１１０とを覆ってゲート絶縁膜１０６上に層間絶縁膜１１２が配置されている。

カラーフィルタ１１８は各画素に設けられ、各カラーフィルタ１１８の色（色相）は画素ごとに予め選定されている。ここでは赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のカラーフィルタ１１８を例示し、カラーフィルタ１１８の色を区別する場合には、符号１１８の末尾にＲ、ＧまたはＢを付すことにする。なお、カラーフィルタ１１８Ｒ，１１８Ｇ，１１８Ｂの配列は図示の例に限定されるものではなく、また、カラーフィルタ１１８の色の種類および数はかかる例示に限定されるものではない。カラーフィルタ１１８は層間絶縁膜１１２上に配置されている。このとき、カラーフィルタ１１８の形成下地となる層間絶縁膜１１２は平坦であることが好ましい。

平坦化膜１２０は、カラーフィルタ１１８を覆って層間絶縁膜１１２上に配置されている。画素電極１２２は各画素に設けられ、平坦化膜１２０上にカラーフィルタ１１８に対向して配置されている。画素電極１２２は不図示の位置で画素トランジスタと電気的に接続されている。画素電極１２２を覆って不図示の配向膜が配置されている。

なお、第１基板１００のように画素トランジスタとカラーフィルタとの両方を有する基板の構造はオン・チップ・カラー・フィルタ（On Chip Color Filter）構造、カラーフィルタ・オン・アレイ（Color Filter On Array）構造等と呼ばれる。

さらに、第１基板１００は、図１に示すように、周辺領域５４内に、周辺回路１５０と、遮光部材１５８とを含んでいる。

周辺回路１５０は例えば画素電極１２２への電圧供給を制御する回路等であり、かかる回路を構成する回路素子、配線等を有している。なお、図１では周辺回路１５０を四角形で簡略に図示している。周辺回路１５０は例えば、透明基板１０２上に設けられ、層間絶縁膜１１２で覆われている。

遮光部材１５８は、層間絶縁膜１１２上に配置され、周辺回路１５０よりもシール３５０側に積層されている。このとき、遮光部材１５８はシール３５０に対向する位置に設けられている。

遮光部材１５８は、ここでは３つの層１６８Ｒ，１６８Ｇ，１６８Ｂが積層された構造を有している。なお、これらの層１６８Ｒ，１６８Ｇ，１６８Ｂの積層順は図示の例に限定されるものではない。上記層１６８Ｒはカラーフィルタ１１８Ｒと同じ材料で構成されており、同様に上記層１６８Ｇ，１６８Ｂはカラーフィルタ１１８Ｇ，１１８Ｂとそれぞれ同じ材料で構成されている。なお、かかる点に鑑み、以下の説明では層１６８Ｒ，１６８Ｇ，１６８Ｂを着色層１６８Ｒ，１６８Ｇ，１６８Ｂと呼ぶことにする。互いに色（色相）が異なるこれらの着色層１６８Ｒ，１６８Ｇ，１６８Ｂが積層されると、バックライト光等に対して遮光性を呈する。ここでは、着色層１６８Ｒはカラーフィルタ１１８Ｒと同じ厚さを有しており、同様に着色層１６８Ｇ，１６８Ｂはカラーフィルタ１１８Ｇ，１１８Ｂとそれぞれ同じ厚さを有している。

第２基板２００は、図１および図２に示すように、例えばガラス板等で構成可能な透明基板２０２を含んでいる。

さらに、第２基板２００は、図２に示すように、表示領域５２内に、遮光膜２０４と、平坦化膜２０６と、共通電極２０８とを含んでいる。

遮光膜２０４は例えばクロム膜、クロム膜と酸化クロム膜との積層膜、黒色顔料を含有した樹脂等で構成可能であり、透明基板２０２上に配置されている。遮光膜２０４は各画素電極１２２に対向する位置に、すなわち各画素に開口部を有しており、例えば格子状の遮光膜２０４はブラックマトリクス（ＢＭ）と呼ばれる。平坦化膜２０６は遮光膜２０４を覆って透明基板２０２上に配置されている。共通電極２０８は平坦化膜２０６上に配置されている。共通電極２０８は複数の画素にわたっており、これにより各画素に設けられている。共通電極２０８上に不図示の配向膜が配置されている。

さらに、第２基板２００は、図１に示すように、周辺領域５４内に、遮光膜２５４を含んでいる。遮光膜２５４は透明基板２０２上に配置されている。遮光膜２５４は例えば表示領域５２内の遮光膜２０４と同じ材料で構成することが可能であり、その場合には両遮光膜２０４，２５４を同じ工程で同時に形成することができる。遮光膜２５４は周辺領域５４内に設けられているが、シール３５０と重ならない範囲に設けられている。図１では遮光膜２５４がシール３５０の近傍からシール３５０よりも表示領域５２の側に延在している場合を例示している。このため、第２基板２００においてシール３５０に対向する部分は、遮光性の要素を有しておらず、透明部分となっている。

上記のように遮光部材１５８はシールに対向する位置に設けられている。このため、第２基板２００の遮光膜２５４がシール３５０と重ならないように設けられている場合であっても、遮光部材１５８によって、周辺領域５４におけるバックライト光や外光の透過（光漏れ）を防止することができる。その結果、良好な表示品質が得られる。

換言すれば、遮光部材１５８が上記遮光効果を奏することによって、シール３５０に対向する部分について遮光膜２５４を省略にすることが可能である。このため、遮光膜２５４が省略された透明部分を介してシール３５０へシール硬化光を照射することによって、シール３５０を十分に硬化させることができる。その結果、未硬化状態のシールに起因した不具合が防止され、かかる点からも良好な表示品質が得られる。

また、遮光部材１５８は周辺回路１５０よりもシール３５０側に積層されているので、遮光部材１５８によれば、第２基板２００を介して照射されるシール硬化光から周辺回路１５０を保護することができる。これにより、周辺回路１５０の不具合が防止され、かかる点からも良好な表示品質が得られる。

上記では遮光部材１５８が着色層１６８Ｒ，１６８Ｇ，１６８Ｂによる３層構造の場合を例示したが、遮光部材１５８を２層構造または１層で構成することも可能である。遮光部材１５８は、その層数に関わらず、カラーフィルタ１１８のうちで最も透過率の低い色（上記例示の３色の場合は青色）のカラーフィルタ１１８と同じ材料で構成された着色層を含むことが好ましく、これにより高い遮光性が得られる。また、２層以上の積層構造の場合、遮光部材１５８を、異なる色のカラーフィルタ１１８に対応する着色層を積層して構成するのが好ましく、これによっても高い遮光性が得られる。

上記ではカラーフィルタ１１８が第１基板１００に含まれる場合を例示したが、カラーフィルタ１１８を第２基板２００に含めた構造にすることも可能である。これに対して、上記のようにカラーフィルタ１１８が遮光部材１５８とともに第１基板１００に含まれる場合、カラーフィルタ１１８Ｒ，１１８Ｇ，１１８Ｂの形成時に遮光部材１５８も同時に（並行して）形成することが可能である。

例えば、赤色のカラーフィルタ１１８Ｒ用の感光性樹脂や感光性フィルムを、カラーフィルタ１１８Ｒと着色層１６８Ｒとの両方のパターンを有した露光マスクで露光することによって、カラーフィルタ１１８Ｒと着色層１６８Ｒとを同時に形成することが可能である。他の着色層１６８Ｇ，１６８Ｂについても同様である。かかる形成方法によれば、露光マスクのパターンを変更するだけでカラーフィルタ１１８Ｒ，１１８Ｇ，１１８Ｂの形成工程を利用して遮光部材１５８を形成することができる。すなわち、工程の増加を伴わずに遮光部材１５８を形成することができる。

また、図１では周辺領域５４に隣接したカラーフィルタ１１８（ここではカラーフィルタ１１８Ｂ）が表示領域５２から周辺領域５４内まで延在し、かつ、遮光部材１５８に接している場合を例示している。これに対して、当該カラーフィルタ１１８と遮光部材１５８との間に隙間が在ってもよい（図３参照）。また、このとき、当該カラーフィルタ１１８を周辺領域５４内へ延在しないように形成してもよく、例えば表示領域５２と周辺領域５４との境界に縁部を有するように形成してもよい。これらを比較すると、カラーフィルタ１１８が表示領域５２から周辺領域５４内まで延在している場合（図１および図３参照）、表示領域５２と周辺領域５４との境界付近における構造（例えばセルギャップ、配向膜の配向状態等）が大きく変化するのが抑制される。このため、当該境界付近における表示品質の低下を防止することができる。かかる効果は、周辺領域５４内へ延在しているカラーフィルタ１１８が遮光部材１５８と接触しているか否かに関係無く得られる。

また、周辺領域５４内まで延在しているカラーフィルタ１１８（図１ではカラーフィルタ１１８Ｂ）を、遮光部材１５８の配置位置まで延在させて遮光部材１５８の形成に利用することも可能である（図４参照）。なお、図４には、青色のカラーフィルタ１１８Ｂが周辺領域５４内まで延在し、その端部が遮光部材１５８の第１層目の着色層１６８Ｂを構成している場合を例示している。かかる構造によれば、カラーフィルタ１１８Ｂと遮光部材１５８を構成する層１６８Ｂとを一体的に形成できるので、パターニングの不具合等が低減され、遮光部材１５８の形成が容易になる。

図１ではシール３５０が、遮光部材１５８が設けられた領域と、遮光部材１５８よりも第１基板１００の周縁側とに設けられている場合を例示している。これに対して、シール３５０を遮光部材１５８が設けられた領域だけに設けることも可能である（図５参照）。このとき、図１に例示の構成によれば、シール３５０が、遮光部材１５８が設けられた領域だけに設けられた場合と比較して、両基板１００，２００がより強固に固定されるとともに耐湿性が向上する。また、シール３５０を遮光部材１５８が設けられた領域だけに形成する場合に比べて、より広い範囲に形成する方が、実用的であり、工程が容易になる。

ここで、上記のように遮光部材１５８によればシール硬化光から周辺回路１５０を保護することができる。かかる点に鑑みれば、遮光部材１５８を周辺回路１５０の全体に重なるように配置するのが、より好ましい（図６参照）。

また、上記のように遮光部材１５８によれば周辺領域５４における光漏れを防止することができる。このため、図６に例示するように遮光部材１５８をシール３５０に対向する部分よりも広く設けることによって、第２基板２００の遮光膜２５４（図１参照）を省略することも可能である。なお、図６では遮光部材１５８を周辺領域５４と表示領域５２との境界まで延在させた場合を例示している。

これに対して、遮光膜２５４を設けることによって、遮光部材１５８とともに、周辺領域５４での光漏れを防止することができる。例えば、図１に例示するように遮光部材１５８と領域５２，５４の境界との範囲に遮光膜２５４を設けることによって、また、図３に例示するように遮光部材１５８とカラーフィルタ１１８Ｂとの間の隙間に重ねて遮光膜２５４を設けることによって、周辺領域５４での光漏れをより効果的に防止することができる。

また、例えば不図示のバックライト装置が第１基板１００側に配置され第２基板２００側から表示領域５２での表示を見る場合、第２基板２００の遮光膜２５４によれば、第１基板１００側から第２基板２００の周辺領域５４へ向けて斜め方向に進むバックライト光等を遮光して周辺領域５４での光漏れを防止できる。

また、第２基板２００の遮光膜２５４と第１基板１００の遮光部材１５８とが、基板１００，２００の平面視において、互いに重なりを有していることが好ましく、これにより周辺領域５４での光漏れをより確実に防止することができる。

上記のように周辺領域５４での光漏れが防止されることにより、良好な表示品質が得られる。

なお、遮光膜２５４は、上記のようにシール３５０と重ならない範囲に設けられているので、第２基板２００を介して照射されるシール硬化光を遮ることがなく、シール３５０を十分に硬化させることができる。

なお、平坦化膜１２０，２０６（図２参照）またはその他の平坦化膜が、表示領域５２だけでなく周辺領域５４にも設けられていることが望ましい。周辺領域５４の表示領域５２に近い部分において表示領域５２と異なる液晶厚が生じると、表示領域５２の表示品質等に影響を与えることがあり、これを防ぐことができる。さらに、シール３５０と重なる部分またはシール３５０の外側の部分については平坦化膜１２０，２０６等を設けても、設けなくても良い。平坦化膜１２０，２０６にカラーフィルタ１１８とほぼ同じ材料を使用している場合は、シール３５０と遮光部材１５８の位置関係について述べた前記内容と同様の効果がある。

ここで、上記例示の構成は種々に組み合わせることが可能である。また、上記では画素電極１２２と共通電極２０８とが別々の基板１００，２００に設けられる場合を例示したが、両方の電極１２２，２０８が第１基板１００に含まれる構造、例えばＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式やＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の液晶表示装置にも上記の各種構成を適用することが可能である。

実施の形態に係る液晶表示装置の第１例を説明する断面図である。実施の形態に係る液晶表示装置の第１例を説明する断面図である。実施の形態に係る液晶表示装置の第２例を説明する断面図である。実施の形態に係る液晶表示装置の第３例を説明する断面図である。実施の形態に係る液晶表示装置の第４例を説明する断面図である。実施の形態に係る液晶表示装置の第５例を説明する断面図である。

符号の説明

５０液晶表示装置、５２表示領域、５４周辺領域、１００第１基板、１１８，１１８Ｒ，１１８Ｇ，１１８Ｂカラーフィルタ、１２２画素電極、１５０周辺回路、１５８遮光部材、１６８Ｒ，１６８Ｇ，１６８Ｂ層（着色層）、２００第２基板、２５４遮光膜、３５０シール。

Claims

画素電極を含む第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間であって表示領域の外側の周辺領域に設けられたシールと、
前記表示領域に設けられたカラーフィルタと、
を備え、
前記第１基板は、
前記シールに対向する位置に設けられ、前記カラーフィルタと同じ材料で構成された層を少なくとも１層有する、遮光部材を含むことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記第１基板は前記周辺領域に周辺回路を含み、
前記遮光部材は前記第１基板の前記周辺回路より前記シール側に積層されていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１または２に記載の液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタは前記第１基板に含まれることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記遮光部材は、前記カラーフィルタのうちで最も透過率の低い色のカラーフィルタと同じ材料で構成された層を有することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記シールは光によって硬化する材料からなることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタは複数色のカラーフィルタを有し、
前記遮光部材は、前記複数色のカラーフィルタのうちの色の異なる前記カラーフィルタと同じ材料を２層以上積層して構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記シールは、前記遮光部材が設けられた領域と前記遮光部材よりも前記第１基板の周縁側とに設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記第２基板は前記周辺領域に遮光膜を含み、前記遮光膜は前記シールと重ならないことを特徴とする液晶表示装置。
請求項８に記載の液晶表示装置であって、
前記第２基板の前記遮光膜と前記第１基板の前記遮光部材とは互いに平面的に重なりを有することを特徴とする液晶表示装置。