JP2004184581A

JP2004184581A - 液晶表示装置用カラーフィルタ、及び液晶表示装置

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Publication number: JP2004184581A
Application number: JP2002349599A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Tanaka; 淳一郎田中; Toshiro Nagase; 俊郎長瀬
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】樹脂ブラックマトリックスの額縁部を狭くしても、周辺部からの光もれを防ぐことができ、且つ十分な接着強度を有する液晶表示装置を可能とする液晶表示装置用カラーフィルタを提供すること、液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】シール部として額縁部１１Ｂに設けられた開口部から露出したガラス基板１０表面を用い、シール剤１４としてエポキシ樹脂、黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分とし、黒色スペーサーを分散させたシール剤を用いること。液晶表示装置は対向基板の周縁部のガラス表面をシール部とし、上記シール剤を用いたこと。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に、額縁部が狭くても光もれがなく、シールの接着強度が十分な液晶表示装置を可能とする液晶表示装置用カラーフィルタ、及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図５は、図４に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図４、及び図５に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上に樹脂ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図４、及び図５はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１４インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
【０００３】
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックスを形成してブラックマトリックス基板とし、次に、このブラックマトリックス基板上の樹脂ブラックマトリックスの開口部に位置合わせして着色画素を形成するといった方法が広く用いられている。
【０００４】
樹脂ブラックマトリックス（４１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。樹脂ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【０００５】
この樹脂ブラックマトリックス（４１）は、ガラス基板（４０）上に、例えば、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成されたものであり、樹脂を用いて形成されたブラックマトリックスを樹脂ブラックマトリックスと称している。
樹脂ブラックマトリックス（４１）は、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスのように、薄膜で高濃度を得ることはできず、例えば、１．２μｍ程度の厚さにして必要な高濃度を達成するようにしている。
【０００６】
また、着色画素（４２）の形成は、このブラックマトリックス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
また、透明導電膜（４３）の形成は、着色画素が形成されたブラックマトリックス基板上に、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【０００７】
図４、及び図５に示すカラーフィルタは、１基の液晶表示装置に対応した１枚のカラーフィルタを表しており、液晶表示装置に用いられる際には、例えば、カラーフィルタの額縁部にシール剤（図示せず）を設け、対向基板と貼り合わせて液晶表示装置とする。
【０００８】
樹脂ブラックマトリックス（４１）は、例えば、テレビなどのように、高輝度なバックライトを用いた際に、クロムなどの金属をブラックマトリックスとして用いたときに起こる液晶表示装置での内部反射を抑制するために、低反射の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合、或いは、例えば、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｃｈｉｎｇ）方式に用いたときに起こる液晶表示装置での電界の乱れを抑制するために、高絶縁性の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合などに採用されていた。しかし、ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスから、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
【０００９】
カラーフィルタを大量に製造する際には、一基の液晶表示装置に対応したカラーフィルタを大サイズのガラス基板に面付けした状態で製造する。例えば、対角１７インチのカラーフィルタを６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けして製造する。
カラーフィルタを面付けして大量に製造する際の、大サイズのガラス基板が、例えば、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度から６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度へと大サイズ化するに伴い、ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属を用い真空装置で薄膜を成膜するブラックマトリックスよりも、黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成する樹脂ブラックマトリックスの方が価格的に有利なものとなり、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
この移行は、大サイズのガラス基板が今後、９００ｍｍ×１１００ｍｍ程度へと更に大サイズ化するに伴い著しくなるものと思われる。
また、環境に配慮してクロムなどの金属を用いることを回避する傾向もある。
【００１０】
図６は、樹脂ブラックマトリックスを用いたカラーフィルタと対向基板とをシール剤を介して貼り合わせて液晶表示装置とする際のシールの一例を拡大して示す説明図である。
透過型の液晶表示装置では、バックライトの光が周辺部側面からもれてしまうので、従来、この光もれを防ぐために、カラーフィルタの額縁部の巾（Ｗ１）を広くするとか、対向基板の額縁部に遮光部を設けるとか、或いは、液晶表示装置の周辺部にカバーを設ける等の方法で光もれに対応していた。
【００１１】
しかし、液晶表示装置の周辺部からの光もれを防ぐために、例えば、カラーフィルタの額縁部（６１Ｂ）の巾（Ｗ１）を広くすることは、液晶表示装置の表示部寸法に対し、液晶表示装置寸法が大きくなってしまうことである。このことは、表示部寸法に対する液晶表示装置寸法を小さなものにしたいといった要望に反するものであり、好ましいことではない。
【００１２】
一方、樹脂ブラックマトリックスを用いたカラーフィルタと対向基板とのシールは、図６に示すように、ガラス基板（６０）上に、額縁部を有する樹脂ブラックマトリックス（６１）、着色画素（６２）、透明導電膜（６３）が形成された液晶表示装置用カラーフィルタの額縁部（６１Ｂ）の周縁部をシール部とし、シール剤（６４）は額縁部（６１Ｂ）上に設けられている。
しかし、図６に示す構成のカラーフィルタは、シール剤（６４）と透明導電膜（６３）との界面（Ａ）の接着強度、及び樹脂ブラックマトリックス（６１（６１Ｂ））とガラス基板（６０）との界面（Ｃ）の接着強度は十分なものであるが、透明導電膜（６３）と樹脂ブラックマトリックスの額縁部（６１Ｂ）との界面（Ｂ）の接着強度は十分なものではなく、この界面（Ｂ）から透明導電膜（６３）が剥がれ易いといった問題が発生している。
【００１３】
また、透明導電膜（６３）上にシール剤（６４）を設けると、エポキシ系樹脂からなるシール剤（６４）に導電性物質が混入して対向ショートを起こすことがあるので、対向ショートの防止をより確実にする場合、或いはシール剤（６４）の密着力をより確実にする場合などには露出したガラス基板表面に設けることが好ましいとされている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、樹脂ブラックマトリックスを用いた液晶表示装置用カラーフィルタの額縁部を狭くしても、液晶表示装置周辺部からの光もれを防ぐことができ、且つシール剤が剥がれ易くなることのない、すなわち、十分な接着強度を有する液晶表示装置を可能とする液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とするものである。
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタを用い、周辺部からの光もれを防ぎ、且つシール剤が十分な接着強度を有した液晶表示装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス基板上に、額縁部を有する樹脂ブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が形成された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、対向基板との貼り合わせの際のシール部として該樹脂ブラックマトリックスの額縁部に設けられた開口部から露出したガラス基板表面を用い、シール剤としてエポキシ樹脂、黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分とし、黒色スペーサーを分散させたシール剤を用いることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００１６】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンの含有量が、シール剤の固形分１００重量％に対し４０重量％以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００１７】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタを用い、対向基板の周縁部のガラス表面をシール部とし、シール剤に、エポキシ樹脂、黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分として、黒色スペーサーを分散させたシール剤を用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の端部を示す平面図である。また、図２は、図１に示す液晶表示装置用カラーフィルタのＸ−Ｘ’線の断面図である。図１、及び図２に示すように、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタ（１）は、ガラス基板（１０）上に、額縁部を有する樹脂ブラックマトリックス（１１）、着色画素（１２）、透明導電膜（１３）が形成されたものである。
【００１９】
樹脂ブラックマトリックス（１１）は、着色画素（１２）間のマトリックス部（１１Ａ）と、着色画素（１２）が形成された領域（表示部（Ｆ））の周辺部を囲む額縁部（１１Ｂ）とで構成されている。額縁部（１１Ｂ）には、開口部（１８）が設けられており、ガラス基板（１０）の表面が露出した状態となっている。この開口部（１８）は、対向基板とのシール部となる箇所であり、図１、及び図２中、点線で示すように、液晶表示装置用カラーフィルタ（１）と対向基板が貼り合わされる際には、この部分にシール剤（１４）が設けられて貼り合わされる。
【００２０】
額縁部（１１Ｂ）の巾（Ｗ２）と巾（Ｗ３）を加えた巾（Ｗ２＋Ｗ３）は、図６に示す額縁部（６１Ｂ）の巾（Ｗ１）より狭いものとなっている。また、開口部（１８）の巾、すなわち、シール部（１４）の巾（Ｗ５）は、図６に示すシール部（６４）の巾（Ｗ４）より狭いものとなっており、０．５ｍｍ〜数ｍｍ程度のものである。
【００２１】
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタに用いるシール剤（１４）は、エポキシ樹脂、及び黒色顔料としてのＴｉＯ_２、又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分とし、液晶表示装置のギャップ制御用として黒色スペーサーを分散させたシール剤である。このシール剤の光学濃度は１．００／μｍ程度である。
また、黒色顔料としてのＴｉＯ_２や、表面被覆の高抵抗カーボンの含有量は、シール剤の固形分１００重量％に対し４０重量％以下であることが好ましい。
本発明におけるシール剤の黒色顔料として用いるＴｉＯ_２や、高絶縁性物で表面被覆した高抵抗カーボンは、比抵抗値１０^８Ω・ｃｍ以上のものである。従って、本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、シール剤の黒色顔料に起因する対向ショートを発生させることはない。
【００２２】
また、額縁部（１１Ｂ）の巾（Ｗ２）は狭いものとなっているが、本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、バックライトの光は黒色顔料、及び黒色スペーサーを含有するシール剤によって吸収され、液晶表示装置の周辺から光もれが起こることはない。
また、シール剤（１４）は、ガラス基板（１０）表面に直接に設けられているので、シール剤（１４）とガラス基板（１０）との界面（Ｄ）の接着強度は十分なものであり、シール剤は剥がれ難いものとなる。
【００２３】
図３は、図１に示す液晶表示装置用カラーフィルタ（１）を液晶表示装置に用いた際の液晶表示装置の一例を示したものである。図３に示すように、この一例の液晶表示装置は、液晶表示装置用カラーフィルタ（１）、対向基板（２０）、液晶（３０）、及びシール剤（１４）で構成されている。
また、液晶表示装置用カラーフィルタ（１）の表面（液晶側）には配向膜（１６）が設けられ、裏面には偏光板（１７）が設けられている。対向基板（２０）の表面（液晶側）には配向膜（２６）が設けられ、裏面には偏光板（２７）が設けられている。
【００２４】
この一例に示すように、本発明による液晶表示装置は、例えば、図１に示す液晶表示装置用カラーフィルタ（１）を用い、対向基板（２０）のシール部はガラス表面としたものである。また、用いるシール剤（１４）は、エポキシ樹脂と、黒色顔料としてＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分とし、黒色スペーサー（１５）を分散させたシール剤である。
従って、液晶表示装置用カラーフィルタの額縁部の巾（Ｗ２）は狭くなっているが、バックライトの光は黒色顔料、及び黒色スペーサーを含有するシール剤によって吸収され、周辺から光もれを防ぐことができる。
【００２５】
また、シール剤（１４）は、液晶表示装置用カラーフィルタ（１）の開口部から露出したガラス基板（１０）表面、及び対向基板（２０）の周縁部のガラス表面に設けられているので、シール剤（１４）とガラス基板（１０）との界面（Ｄ）、及びシール剤（１４）と対向基板（２０）のガラス表面との界面（Ｅ）の接着強度は強いものとなる。この接着強度は強いものなので、シール剤（１４）の巾（Ｗ５）を、図６に示すシール剤（６４）の巾（Ｗ４）より狭くしても十分な強度を有するものとなる。
【００２６】
また、額縁部（１１Ｂ）に開口部（１８）を有することは、液晶表示装置用カラーフィルタ（１）と対向基板（２０）を貼り合わせる際の位置合わせが容易なものとなる。
また、シール部には透明導電膜が介在しないので、前記導電性物質の混入による対向ショートを起こすことはない。更に、シール剤（１４）は、黒色顔料としてＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを用いているので、シール剤中の顔料に起因した対向ショートを発生させることはない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、対向基板との貼り合わせの際のシール部として該樹脂ブラックマトリックスの額縁部に設けられた開口部から露出したガラス基板表面を用い、シール剤としてエポキシ樹脂、黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分とし、黒色スペーサーを分散させたシール剤を用いる液晶表示装置用カラーフィルタであるので、樹脂ブラックマトリックスを用いた液晶表示装置用カラーフィルタの額縁部を狭くしても、液晶表示装置周辺部からの光もれを防ぐことができ、且つシール剤が剥がれ易くなることのない、すなわち、十分な接着強度を有する液晶表示装置を可能とする液晶表示装置用カラーフィルタとなる。
【００２８】
また、本発明は、上記液晶表示装置用カラーフィルタを用い、対向基板の周縁部のガラス表面をシール部とし、シール剤に、エポキシ樹脂、黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分として、黒色スペーサーを分散させたシール剤を用いた液晶表示装置であるので、周辺部からの光もれを防ぎ、且つシール剤が十分な接着強度を有した液晶表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の端部を示す断面図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置用カラーフィルタのＸ−Ｘ’線の断面図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置用カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際の液晶表示装置の一例を示したものである。
【図４】液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。
【図５】図４に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図６】樹脂ブラックマトリックスを用いたカラーフィルタと対向基板とをシール剤を介して貼り合わせて液晶表示装置とする際のシールの一例を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
１…本発明による液晶表示装置用カラーフィルタ
１０、４０、６０…ガラス基板
１１、４１、６１…樹脂ブラックマトリックス
１１Ａ、４１Ａ、６１Ａ…樹脂ブラックマトリックスのマトリックス部
１１Ｂ、４１Ｂ、６１Ｂ…樹脂ブラックマトリックスの額縁部
１２、４２、６２…着色画素
１３、４３、６３…透明導電膜
１４、６４…シール剤
１５…黒色スペーサー
１６、２６…配向膜
１７、２７…偏光板
１８…開口部
２０…対向基板
３０…液晶
Ａ…シール剤と透明導電膜との界面
Ｂ…透明導電膜と樹脂ブラックマトリックスとの界面
Ｃ…樹脂ブラックマトリックスとガラス基板との界面
Ｄ…シール剤とガラス基板との界面
Ｅ…シール剤と対向基板のガラス表面との界面
Ｆ…表示部
Ｗ１…液晶表示装置用カラーフィルタの額縁部の巾
Ｗ２、Ｗ３…本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの額縁部の巾
Ｗ４…シール剤の巾
Ｗ５…本発明におけるシール剤の巾

Claims

ガラス基板上に、額縁部を有する樹脂ブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜が形成された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、対向基板との貼り合わせの際のシール部として該樹脂ブラックマトリックスの額縁部に設けられた開口部から露出したガラス基板表面を用い、シール剤としてエポキシ樹脂、黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分とし、黒色スペーサーを分散させたシール剤を用いることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
前記黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンの含有量が、シール剤の固形分１００重量％に対し４０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
請求項１、又は請求項２記載の液晶表示装置用カラーフィルタを用い、対向基板の周縁部のガラス表面をシール部とし、シール剤に、エポキシ樹脂、黒色顔料ＴｉＯ_２又は表面被覆の高抵抗カーボンを主成分として、黒色スペーサーを分散させたシール剤を用いたことを特徴とする液晶表示装置。