JP4851651B2

JP4851651B2 - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP4851651B2
Application number: JP2001024897A
Authority: JP
Inventors: 真介井口
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2002229008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子を構成する透明基板の内側に、バックライトの光漏れを防止するブラックマスクを配設した液晶表示素子の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来における一般的な構成のカラー液晶表示素子１の要部断面図である。
【０００３】
図８に示す従来例のカラー液晶表示素子１は、赤、緑および青の３色の透光膜であるカラーフィルタ２が形成される透明基板３（一方の透明基板３ａ）を有している。この透明基板３としては、例えばガラス基板やプラスチック基板を例示することができる。また、前記透明基板３上には、複数の前記カラーフィルタ２が所定パターンに形成され、各カラーフィルタ２の間には、コントラストをあげるために、格子状の遮光用のブラックマスク４が配置されている。そして、透明基板３上のカラーフィルタ２が形成された中央の所定範囲は、液晶表示素子１の表示領域５とされ、この表示領域５の外側部分は非表示領域６とされている。そして、前記ブラックマスク４は、前記非表示領域６にも、図示しないバックライトからの光漏れを防止することを目的として表示領域５を囲繞するようにして配置されている。図８に示す液晶表示素子１における表示領域５に配置されるブラックマスク４と非表示領域６に配置されるブラックマスク４とは、感光性樹脂材料からなり、フォトリソ法により一括形成されている。なお、前記表示領域５に配置されたブラックマスク４については図示省略している。
【０００４】
また、前記カラー液晶表示素子１は、透明電極（図示せず）や配向膜（図示せず）等を形成してなる透明基板３（他方の透明基板３ｂ）をも有している。
【０００５】
そして、前記両透明基板３は、枠形状の周辺シール材７（以下、シール材７）を介して所定の間隙を保持しつつ、前記一方の透明基板３ａに形成されたカラーフィルタ２を内向させるようにして接着されており、前記間隙内には、基板間ギャップ保持用のスペーサ（図示せず）が散布され、液晶（図示せず）が注入されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記ブラックマスク４は樹脂材料からなり、透明基板３上に、所定のパターンにフォトリソ法により形成され、配置されている。そして、前記透明基板３の内側の非表示領域６に、バックライトの光漏れ防止を目的とする前記ブラックマスク４を配置した場合、前記両透明基板３を接着させるシール材７の対向位置にもブラックマスク４が配置されることとなる。この場合において、例えば製造工程において透明基板３が変形するような外部応力が掛かったとき等には、前記シール材７にその外部応力が集中し易いため、このシール部分９において、樹脂材料からなる前記ブラックマスク４と透明基板３との間に界面剥離が生じたり、ブラックマスク４内で凝集剥離が生じたりし易いという問題があった。
【０００７】
そこで、シール強化を図るべく、透明基板３の内側に配置する前記ブラックマスク４は、前記シール部分９を避けて、前記表示領域５と非表示領域６の前記シール部分９より内方にのみ形成することが考えられた。しかし、このように構成された液晶表示素子１は、前記シール材７は透明あるいは半透明であるため、液晶表示装置に搭載されるバックライトの光がそのシール材７を通過して光漏れとして視認されてしまうという問題を有していた。
【０００８】
この問題の解決策として、図９に示すように、一方の透明基板３ａの内側の前記表示領域５と非表示領域６の前記シール部分９より内方にブラックマスク４を形成するとともに、前記一方の透明基板３の外側の非表示領域６にも、前記バックライトの光漏れを防止するための外部遮蔽膜８を印刷等で形成することが考えられた。なお、基板の外側の非表示領域６に外部遮蔽膜８を形成する透明基板３は、前述の一方の透明基板３ａではなく、他方の透明基板３ｂである場合もあった。
【０００９】
しかしながら、近年の液晶表示素子１は、表示可能領域を拡大させつつ液晶表示素子１自体は小型化を図るという要請に応えるべく、前記非表示領域６を小さくする傾向（狭額縁化）があり、この狭額縁化により、前述した液晶表示素子１の透明基板３の外側に外部遮蔽膜８を印刷により配置するということが、液晶表示素子１の製造工程におけるパネルの切断精度等の関係からも技術的に難しくなった。また、外部遮蔽膜８を透明基板３の外側に印刷形成する工程が増えるため、コストアップに繋がるものであった。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、樹脂材料からなるブラックマスクを用いてバックライトからの光漏れを防止するとともに、液晶表示素子を構成する２枚の透明基板を接着させるシール材の外部応力に対するシール力を保持できる液晶表示素子を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の請求項１に係る液晶表示素子の特徴は、少なくとも透明電極および配向膜を有する２枚の透明基板が長方形状の表示領域を囲繞する非表示領域に配置された枠状のシール材を介して所定の間隙を設けて貼り合わされ、前記間隙に液晶が注入されてなる液晶表示素子において、一方の透明基板の内側の非表示領域には、枠状の樹脂材料からなるブラックマスクが配置され、前記ブラックマスクは前記シール材に対向する位置に当該透明基板の内側表面を露出させる開口部が形成されているとともに、コーナー部に面取り処理が施されたパターン形状とされており、前記シール材は外壁端部が当該透明基板上において前記ブラックマスクよりも外方に位置するように形成されていることにある。
【００１２】
このような構成を採用したことにより、樹脂材料からなるブラックマスクを透明基板の内側に形成しても、前記ブラックマスクの開口部においては、シール材と透明基板との間にブラックマスクが介在しないので、シール力を保持することができる。さらに、ブラックマスクの外方端部をシール材で被覆して、外部応力によるブラックマスクの剥離を防止するとともに、外部応力が最も集中するシール部分の外方やブラックマスクのコーナー部においても、透明基板に対するシール材の接着力の強化を図ることができる。
【００１３】
また請求項２に記載のカラー液晶表示素子の特徴は、請求項１に記載のカラー液晶表示素子において、非表示領域に枠状に形成された前記ブラックマスクの開口部は、前記透明基板の開口部からの露出率が内方から外方へ段階的に大きくなるように形成されていることにある。
【００１４】
このような構成を採用したことにより、外部応力がより集中するシール部分における外方のシール力を高めることができるとともに、シール部分における内方においては、ブラックマスクによって、バックライトの光漏れを防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示素子１の実施形態を図１乃至図７を参照して説明する。なお、従来例の液晶表示素子１と同一の構成については説明を省略するとともに、同一符号を以て説明する。
【００１８】
本実施形態の液晶表示素子１は、カラー液晶表示素子１であり、バックライトの光漏れ防止の目的で非表示領域６に配置される前記ブラックマスク４は、シール材７により接着された、赤、緑および青の３色のカラーフィルタ２が形成された一方の透明基板３ａの前記カラーフィルタ２の形成面と同一面に、フォトリソ法により配置されている。
【００１９】
そして、非表示領域６に配置される前記ブラックマスク４のパターン（以下、非表示マスクパターン１０という）の全体形状は、略長方形状の表示領域５を囲繞する枠状に形成されており、前記非表示マスクパターン１０の枠状のライン１１には、前記一方の透明基板３ａの内側表面を露出させる開口部１２が形成されている。本実施形態においては、前記開口部１２は、その幅方向における表示領域５に近い内方から外方へ、露出率を段階的に大きくするように形成されている。
【００２０】
図１は、本実施形態の非表示マスクパターン１０と、当該液晶表示素子１の表示領域５およびシール材７の配置位置、つまりシール部分９との位置関係を示す要部平面図であり、図２は、前記非表示マスクパターン１０の枠状のライン１１の構成を示す拡大平面図である。
【００２１】
この図１および図２に示すように、本実施形態における枠状の非表示マスクパターン１０のライン１１は、その幅方向内方から外方へ順に四重に形成された４種のラインパターンの枠により構成されている。
【００２２】
つまり、非表示マスクパターン１０のライン１１の最も内方には、実線状のパターン（以下、実線パターン１３）の枠が配置されており、その外方に、正方形の単体パターンを連続させた破線状のパターン（以下、第１破線パターン１４）の枠が配置されている。前記実線パターン１３の枠と第１破線パターン１４の枠との間隙には、ブラックマスク４が配置されておらず、前記一方の透明基板３ａの内側表面を露出させる開口部１２として機能するように構成されており、前記第１破線パターン１４における正方形の単体パターン間の間隙は、同様に、前記開口部１２として機能するように構成されている。
【００２３】
さらに、前記第１破線パターン１４の枠の外方には、ライン１１の幅方向に延在する長方形状の単体パターンを連続させてなる破線状のパターン（以下、第２破線パターン１５）の枠が配置されており、前記第１破線パターン１４の枠と第２破線パターン１５の枠との間隙も、前記開口部１２として機能するように構成されている。さらにまた、前記第２破線パターン１５における長方形状の単体パターン間の間隙も、同様に、前記開口部１２として機能するように構成されている。さらに、非表示マスクパターン１０のライン１１の最も外側となる前記第２破線パターン１５の枠の外方には、一辺の寸法を前記第２破線パターン１５の長方形状の単体パターンにおける一辺を前記ライン１１の延在方向寸法とする正方形状の単体パターンを連続させてなる破線状のパターン（以下、第３破線パターン１６）の枠が配置されている。そして、前記第２破線パターン１５の枠と第３破線パターン１６の枠との間隙も、同様に、前記開口部１２として機能するように構成され、前記第３破線パターン１６における正方形状の単体パターン間の間隙も、前記開口部１２として機能するように構成されている。そして、本実施形態において、前記間隙の寸法は、全て同寸法に形成されている。
【００２４】
つまり、このように４種のラインパターンの枠からなる非表示マスクパターン１０は、そのライン１１の幅方向における内方から外方へ向かって、前記一方の透明基板３ａの内側表面を露出させる露出率を段階的に大きくするように構成されている。ここで、露出率とは、位置による基板内側表面の露出状態の変化を巨視的に見るために、シール部分９のブラックマスク４を幅方向にシール材７の幅寸法の数分の１程度の寸法、例えば５等分前後の寸法に区分した仮想枠における前記透明基板３ａの露出割合をいう。
【００２５】
なお、図１に示すように、本実施形態において、枠状の前記非表示マスクパターン１０のコーナー部は前記４種のラインパターンの一部を省略し、必要に応じて単体のマスク形状を整えた面取り処理が施されている。このように、非表示マスクパターン１０のコーナー部を面取り処理して、シール材７と前記一方の透明基板３ａとの間に、外部応力の影響により剥離しやすいブラックマスク４を介在させず透明基板３の内側表面を多く露出させることにより、シール材７の前記一方の透明基板３ａに対する対向面積を多く確保することができ、シール材７のコーナー部における透明基板３への接着力の強化を図ることが可能となる。
【００２６】
ここで、前記非表示マスクパターン１０と前記シール材７の配置位置との位置関係を説明すると、図１および図２に示すように、前記シール材７は、その内壁端部が非表示マスクパターン１０の前記実線パターン１３上に位置し、かつ、シール材７の外壁端部は、前記非表示マスクパターン１０上に位置せず、さらに外方の透明基板３ａ上に位置するようにして配置形成されている。つまり、前記透明基板３ａにおけるシール材７の外壁端部が対向する位置には、ブラックマスク４は配置されていないことになる。
【００２７】
このような非表示マスクパターン１０の形状とし、さらにシール位置をも規制する理由は、バックライトからの光漏れ量は表示領域５側の方が表示品位に対する影響が大きいため、主に表示領域５に近い側を遮光する必要があるとともに、シール材７への外部応力は、シール部分９における内方よりも外方の方が掛かりやすいので、当該外方のシール強度をより強くしておく必要があるためである。
【００２８】
そして、本実施形態の非表示マスクパターン１０とされたブラックマスク４を有する液晶表示素子１は、前記ブラックマスク４における前記透明基板３の露出率の小さい内方部分によって本来のブラックマスク４としての機能を果たし、バックライトの光漏れを防止することができるとともに、前記ブラックマスク４における前記透明基板３の露出率の大きい外方部分によって、シール材７が前記ブラックマスク４を介在させずに透明基板３に対向させることができる面積を多く確保し、外部応力が最も集中するシール部分９の外方におけるシール強化を図ることができる。さらに、シール材７の外壁端部を前記非表示マスクパターン１０上に位置せず、さらに外方の透明基板３上に位置したことにより、ブラックマスク４の外方端部をシール材７で被覆して、外部応力によるブラックマスク４の剥離を防止するとともに、外部応力が最も集中するシール部分９の外方におけるシール強化を図り、従来のシール剥離の問題を解消することができる。
【００２９】
なお、前記間隙の寸法および前記非表示マスクパターン１０の外方端部とシール材７の外壁端部との間隙（外壁間隙）の寸法は適宜設定されるが、あまりにも外壁間隙の寸法が大きくなると（例えば０．５ｍｍ程度）、誇張して図示されているが図３（ｂ）に示すように、外壁間隙にギャップ材１７の落ち込む比率が大きくなり、液晶表示素子１を構成する両基板３ａ、３ｂ間のギャップ寸法を異ならせ、ギャップむらの誘因となるおそれがある。したがって、前記間隙の寸法および外壁間隙の寸法を１０μｍ〜２００μｍの範囲とすることが好ましい。また、上記ギャップむらを防止する観点からも図３（ａ）に示すように、ブラックマスク４はシール材７の幅方向に適度に分散されていたほうがよい。
【００３０】
また、前記非表示マスクパターン１０の形状は前述のものに限るものではない。
【００３１】
例えば、図４に示すように、前述の実施形態において非表示マスクパターン１０を構成した４種のラインパターンを全て実線状のラインパターンに代え、内方に配置されたラインパターンから外方に配置されたラインパターンへ順に、その幅寸法を小さく形成するとともに、各ラインパターン間の間隙寸法は逆に大きくするような構成として、非表示マスクパターン１０から露出する透明基板３の露出率が内方から外方へ段階的に大きくなるように変化させてもよい。
【００３２】
さらに、図５に示すように、前述の実施形態より幅を太く形成した一のライン１１からなる枠状の非表示マスクパターン１０に、一定面積の開口部１２を前記ライン１１の内方から外方へ向かってその形成個数（密集率）を異ならせて形成する構成とし、非表示マスクパターン１０から露出する透明基板３の露出率が内方から外方へ段階的に大きくなるように変化させることも可能である。
【００３３】
またさらに、図６に示すように、幅太の一のライン１１からなる枠状の非表示マスクパターン１０に対し、開口部１２の形成個数を異ならせずに、その開口部１２の開口面積を異ならせることにより、非表示マスクパターン１０から露出する透明基板３の露出率を内方から外方へ段階的に大きくなるように変化させてもよい。
【００３４】
なお、シール部分９における前記透明基板３の露出率は５〜６０％、好ましくは１０〜４０％となるように形成する。露出率が５％に満たない場合には、課題であるブラックマスク４のシール剥離の問題を解消するに至らず、６０％を越える露出率とすると、本来のブラックマスク４の遮光目的を十分に達成することができないためである。
【００３５】
ここで、前述の本実施形態のカラー液晶表示素子１の製造方法を簡単に説明する。
【００３６】
まず、黒色の感光性樹脂材料（例えば、新日鉄化学製：Ｖ−２５９ＢＫＩＳ等）を硬化後の膜厚が１μｍ厚になるようにスピンナーで塗布した後、プレベイクを行い、フォトリソ技術によってブラックマスク４を前述のパターンに形成し、ガラス基板等の透明基板３上の少なくとも表示領域５に、赤、緑および青の３色のカラーフィルタ２を表示パターンに対応するようにフォトリソ技術によって形成する。その上にＩＴＯ等からなる透明電極を成膜形成する。最後に配向膜を塗布焼成して一方の透明基板３ａを得る。
【００３７】
また、別の透明基板３上にＩＴＯ等からなる透明電極と配向膜とを積層し、他方の透明基板３ｂを得る。
【００３８】
そして、前記一方の透明基板３ａと他方の透明基板３ｂのいずれかの前記非表示領域６に、前述のようにその配置位置を規制して枠状のシール材７を形成し、また、いずれかの透明基板３に間隙保持用のスペーサを散布して、前記両基板３ａ，３ｂを対向させるとともに、所定の間隙を保持させて接着させる。
【００３９】
次に、前記両基板３ａ，３ｂ間の間隙に液晶を封入してカラー液晶表示素子１を得る。
【００４０】
なお、前記一方の透明基板３ａについては、ガラス基板にアルミニウム膜の光半透過膜をスパッタにより３０ｎｍ程度の膜厚になるように形成し、前述のようにブラックマスク４を配置したのち、ＲＧＢのカラーフィルタ２を形成し、オーバーコートを塗布焼成した後、ＩＴＯ等からなる透明電極をスパッタで成膜形成し、最後に配向膜を塗布焼成して所望の透明基板３を得るようにしてもよい。
【００４１】
また、図７は、試料として、ａ．ブラックマスク４を配置しない液晶表示素子１、ｂ．非表示領域６の全周に開口部１２を有さないブラックマスク４を配置した液晶表示素子１、およびｃ．本実施形態のパターンのブラックマスク４を配置した液晶表示素子１を用意し、それぞれについて、Ａ：ＭＤＬ単体の状態で５０ｃｍの高さから各辺５回ずつ落下させる落下試験、Ｂ：バックライトの光漏れを視認する試験およびＣ：室温８０℃、湿度９０％の環境下で５０４時間放置する耐湿試験を行った結果をまとめた図表である。
【００４２】
なお、試料の液晶表示素子１には、いずれもその透明基板３上にオーバーコート層を形成した。
【００４３】
この図表に示すように、ａのブラックマスク４を配置しない液晶表示素子１については、Ａの落下試験についてはシール剥離もなく、また、Ｃの耐湿試験についても、特にシール部分９等にも問題が無かったが、Ｂのバックライトの光漏れについては、表示品質に影響を与えるほどの明らかな光漏れを観察した。
【００４４】
また、ｂの非表示領域６の全周に開口部１２を有さないブラックマスク４を配置した液晶表示素子１については、ａのブラックマスク４を配置しない液晶表示素子１とは逆に、Ｂのバックライトの光漏れについては全く問題がないものの、Ａの落下試験についてはシール部の約５０％の部分でシール剥離が生じ、また、Ｃの耐湿試験についても、オーバーコート層上のＩＴＯにヘイズが発生し、シール強度も低下していた。
【００４５】
これらの液晶表示素子１に比して、ｃの本実施形態のパターンのブラックマスク４を配置した液晶表示素子１については、Ａの落下試験についてはシール剥離もなく、また、Ｃの耐湿試験についても、特にシール部分９等にも問題が無く、さらに、Ｂのバックライトの光漏れについては、表示品質に影響がない程度の光漏れを視認できる程度にすぎなかった。
【００４６】
この結果から、平坦化膜としてのオーバーコート層を配設した場合、オーバーコート層とシール材７との接着力は、外部応力に耐え得る程度に強力であり、その接着部分においてシール剥離の問題が生じないが、前記オーバーコート層とブラックマスク４との接着力については、やはり、前記シール部分９において弱く、シール剥離の問題が生じることが改めて確認された。そして、さらに、本実施形態のようなパターンのブラックマスク４を形成することで、オーバーコート層の有無に関わりなく、従来のシール剥離の問題は解決することが可能であることが確認された。
【００４７】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の請求項１に係る液晶表示素子によれば、樹脂材料からなるブラックマスクを透明基板の内側に形成しても、前記ブラックマスクの開口部においては、シール材と透明基板との間にブラックマスクが介在しないので、シール力を保持して従来のシール剥離の問題を解消することができる。また、非表示マスクパターンとされたブラックマスクにより、非表示領域におけるバックライトの光漏れを防止することができるので、表示品位を向上させることができる。そして、透明基板の内側に非表示領域の遮光を目的とするブラックマスクを形成することが可能となれば、透明基板の外側に外部遮蔽膜を別個に形成していた場合に比して、工程を減らすことができ、コスト削減が可能になる。さらに、ブラックマスクの外方端部やコーナー部をシール材で被覆して、外部応力によるシール剥離をより確実に防止することができるとともに、外部応力が最も集中するシール部分の外方やコーナー部におけるシール強化をさらに図ることができるものとなり、液晶表示素子の製造における歩留りを向上させることが可能となる。
【００４９】
また請求項２に係る液晶表示素子によれば、さらに確実に、外部応力がより集中するシール部分における外方のシール力を高めることができるとともに、シール部分における内方においては、ブラックマスクによって、バックライトの光漏れを防止することができるものとなる。
【００５１】
なお、本発明の液晶表示素子は前述のようにカラーのものに限られない。非表示領域に配置されるブラックマスクは、当該液晶表示素子がカラーであるとモノクロであるとに限らず、光漏れ防止という目的のためには配設する意義があるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の液晶表示素子における非表示マスクパターンと表示領域およびシール材の配置位置との位置関係を示す要部平面図
【図２】図１の非表示マスクパターンの枠状のラインの構成を示す拡大平面図
【図３】（ａ）は非表示マスクパターンの外方端部とシール材の外壁端部との間隙の寸法をギャップ材の外径寸法より小さくした場合の説明図、（ｂ）は、前記寸法をギャップ材の外径寸法以上とした場合の説明図
【図４】図２の非表示マスクパターンの枠状のラインと異なるラインの構成を示す拡大平面図
【図５】図２および図４の非表示マスクパターンの枠状のラインと異なるラインの構成を示す拡大平面図
【図６】図２、図４および図５の非表示マスクパターンの枠状のラインと異なるラインの構成を示す拡大平面図
【図７】３種の試料についてそれぞれ３種の試験を行った結果を示す図表
【図８】従来における一般的な構成のカラー液晶表示素子の要部断面図
【図９】従来における他の構成のカラー液晶表示素子の要部断面図
【符号の説明】
１液晶表示素子
２カラーフィルタ
３透明基板
４ブラックマスク
５表示領域
６非表示領域
７シール材
８外部遮蔽膜
９シール部分
１０非表示マスクパターン
１１ライン
１２開口部
１３実線パターン
１４第１破線パターン
１５第２破線パターン
１６第３破線パターン
１７ギャップ材

Claims

少なくとも透明電極および配向膜を有する２枚の透明基板が長方形状の表示領域を囲繞する非表示領域に配置された枠状のシール材を介して所定の間隙を設けて貼り合わされ、前記間隙に液晶が注入されてなる液晶表示素子において、
一方の透明基板の内側の非表示領域には、枠状の樹脂材料からなるブラックマスクが配置され、
前記ブラックマスクは前記シール材に対向する位置に当該透明基板の内側表面を露出させる開口部が形成されているとともに、コーナー部に面取り処理が施されたパターン形状とされており、
前記シール材は外壁端部が当該透明基板上において前記ブラックマスクよりも外方に位置するように形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
非表示領域に枠状に形成された前記ブラックマスクの開口部は、前記透明基板の露出率が、内方から外方へ段階的に大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。