(57)【要約】【課題】  液晶表示装置を遮光性シール部材における耐光性を向上する。【解決手段】  液晶表示パネル１０２は、遮光性のシール部材２０３を備えている。シール部材２０３は、絶縁性カーボンブラックが混入されている。シール部材２０３の遮光率（１００％−透過率）は、光漏れを効果的に防止するため、膜厚６μｍ、波長５５０ｎｍにおいて、８０％以上であることが好ましい。また、シール部材２０３による配線間の短絡を確実に防止するため、シール部材２０３の体積抵抗は、膜厚６μｍ、電圧３０Ｖ以下の測定条件において、１０Ｅ１２Ω・ｃｍ以上であることが好ましい【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
前記第１の基板と第２の基板との間に形成された複数の画素と、
前記複数の画素の外周の領域に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板を固着し、絶縁性カーボンブラックが混入された遮光性シール部材と、
を有する表示装置。
【請求項２】
前記遮光性シール部材の体積抵抗は１０Ｅ１２Ω・ｃｍ以上である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記遮光性シール部材の遮光率は８０％以上である、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
第１の基板上に絶縁性カーボンブラックが混入された未硬化のシール材を塗布するステップと、
前記未硬化のシール材を塗布された第１の基板上に第２の基板を積層するステップと、
前記未硬化のシール材を硬化し、前記第１の基板と前記第２の基板を固着するステップと、
を備える表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の基板に塗布される未硬化のシール材は、１００重量部のシール基材に対して１〜１５重量部の絶縁性カーボンブラックが混入されている、請求項４に記載の表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の基板に塗布される未硬化のシール材は、１００重量部のシール基材に対して２〜８重量部の絶縁性カーボンブラックが混入されている、請求項５に記載の表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置及びその製造方法に関し、特に、遮光性のシール部材を備える表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータ、その他各種モニタ用の画像表示装置として、あるいは、携帯電話の表示画面やテレビ受像機として、液晶表示装置の普及は目覚しいものがある。液晶表示装置は、典型的には、液晶表示パネルと、その背面に配置されたバックライトユニットとを有する。液晶表示パネルは、その透過光を制御することにより、画像表示を行う。バックライトユニットは、典型的には、光源とその光源の光を効果的に液晶表示パネルに出射するために、複数の光学部材を有している。バックライトユニットの光源としては、冷陰極管や発光ダイオードが知られている。
【０００３】
液晶表示パネルは、２枚のガラス基板の間に液晶を封入し、液晶に印加する電界を制御することによって、透過光量を制御することができる。図３は、従来の液晶表示パネル３００の概略構成を示す模式図である。図３（ａ）は液晶表示パネル３００の平面図、図３（ｂ）はＹ−Ｙ´で指示される部分の断面構造を示している。液晶表示パネル３００は、２枚の透明基板３０１、３０２と２枚の透明基板３０１、３０２の間に封入された液晶材料とを備えている。
【０００４】
液晶表示パネル３００は、複数の画素から構成される表示領域３０３を備えている。表示領域３０３内において、画像が表示される。２枚の透明基板３０１、３０２は、表示領域３０３の外側の外周領域に形成されたシール部材３０４によって固着されている。また、２枚の透明基板３０１、３０２の間のギャップを一定に保つために、透明基板３０１、３０２の間には多数のスペーサ３０５が分散されている。
【０００５】
例えば、パッシブタイプの液晶表示パネルにおいて、両方の透明基板３０１、３０２上に電極が形成されており、透明基板３０１上の電極と透明基板３０２上の電極が交差するように配置されている。電極の交差する部分が画素に相当する。交差する電極間で液晶材料に電界を印加することによって、液晶材料による光の透過を制御することができる。
【０００６】
アクティブマトリックスタイプの液晶表示パネルにおいては、一方の基板、例えば、透明基板３０１上にマトリックス状に配置された画素電極と、各画素電極に対応するスイッチ素子が形成される。スイッチ素子を制御することによって、選択された画素電極に信号を供給することができ、各画素における液晶材料の光の透過を制御することができる。画素電極との間で電界を形成する対向電極は、液晶表示パネルのモードに応じて、もう一方の透明基板３０２あるいは画素電極と同一の透明基板３０１上に形成することができる。
【０００７】
液晶表示装置において、外部から、あるいは、バックライトユニットから表示領域内への光漏れを防止することは重要な点の一つである。このため、従来の液晶表示装置において、シール部材に黒色の染料を混入し、遮光性のシール部材を形成することが行われている。また、例えば特許文献１には、表示領域の周囲に、黒色着色層からなるが矩形状の額縁パターンを形成することが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１４２０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、染料でシール部材を着色すると、外光に含まれる紫外線によってシール部材内の染料が分解され、時間の経過と共に退色してしまう問題があった。一方、着色料として染料の他に顔料が知られている。黒色の顔料としてはカーボンブラックが広く知られているが、一般的なカーボンブラックは高導電性のために、配線間において短絡が生ずるという問題があった。つまり、シール部材が形成された部分において、上下基板に形成された引き出し配線間、あるいは、一つの基板に形成され隣接する引き出し配線間において、短絡が生ずるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記事情を背景としてなされたものであって、本発明の目的は、表示装置の遮光性シール部材における配線間短絡を防止し、遮光性シール部材における耐光性を改善することである。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様にかかる表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に形成された複数の画素と、前記複数の画素の外周の領域に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板を固着し、絶縁性カーボンブラックが混入された遮光性シール部材と、を有する。この構成を有することによって、表示装置の遮光性シール部材における配線間短絡を防止し、遮光性シール部材における耐光性を改善することができる。
【００１２】
前記遮光性シール部材の体積抵抗は１０Ｅ１２Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。これにより、配線間短絡をより確実に防止することができる。あるいは、遮光性の観点から、前記遮光性シール部材の遮光率は８０％以上であることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る表示装置の製造方法は、第１の基板上に絶縁性カーボンブラックが混入された未硬化のシール材を塗布するステップと、前記未硬化のシール材を塗布された第１の基板上に第２の基板を積層するステップと、前記未硬化のシール材を硬化し、前記第１の基板と前記第２の基板を固着するステップと、を備える。この構成を有することによって、表示装置の遮光性シール部材における配線間短絡を防止し、遮光性シール部材における耐光性を改善することができる。
【００１４】
前記第１の基板に塗布される未硬化のシール材は、１００重量部のシール基材に対して１〜１５重量部の絶縁性カーボンブラックが混入されていることが好ましい。さらに好ましくは、１００重量部のシール基材に対して２〜８重量部の絶縁性カーボンブラックが混入される。これによって配線間短絡をより確実に防止することができ、シール部材の必要な遮光性及び耐光性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表示装置の遮光性シール部材における耐光性を向上し、遮光性シール部材における配線間短絡を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。
【００１７】
図１は、本発明の液晶表示装置の一例である、本実施の形態における液晶表示モジュールの全体構成を説明するための分解斜視図である。図１は、サイドライト型のバックライトユニットを有する液晶表示モジュール１００の概略を示している。図１に於いて、１０１はバックライトユニット、１０２は駆動回路１１０、１１１が取り付けられた液晶表示パネルである。液晶表示パネル１０２は駆動回路１１０、１１１によって駆動され、バックライトユニット１０１からの光の透過を制御することによって、画像を表示することができる。液晶表示パネル１０２の構成については、後に詳述される。
【００１８】
バックライトユニット１０１は、プリズムシート１０３、導光板１０４、反射シート１０５、フレーム１０６、冷陰極管１０７、及びランプリフレクタ１０８によって構成されている。図１に示すように、視認側から、プリズムシート１０３、導光板１０４、反射シート１０５の順に積層されて配置されている。プリズムシート１０３は、光を集光することにより表示正面の輝度を向上させる。プリズムシート１０３は、典型的には、ポリエチレンテレフタレート等の基材フィルムの上に有機樹脂で凹凸構造を形成するによって構成することができる。
【００１９】
本形態においては、プリズムシート１０３として、下向きプリズムシートが例示されている。プリズムシート１０３は、その一つの表面上に光の集光作用を有するプリズム構造部が複数形成されている。プリズム構造部が導光板１０４側を向いて配置されるものを、一般に下向きプリズムシートと呼ぶ。複数のプリズム構造部の断面は鋸歯状であり、稜線部がプリズムシートの一つの側辺から反対の側辺に向かって、冷陰極管１０７の長手方向に沿って延びている。
【００２０】
典型的には、導光板の視認側の表面上には、冷陰極管１０７側からその対向側にむかって延びる、複数の断面三角形状のプリズム構造部なドが形成されている。尚、プリズムシート１０３は、プリズム構造部が上を向くように配置される上向きプリズムシートを使用することも可能である。典型的には、上向きプリズムシートは２枚一組で使用され、各プリズムシートの稜線部が直交するように配置される。
【００２１】
導光板１０４は、線状光源である冷陰極管１０７からの光を導き拡散させ、面状光を出射する。導光板１０４はアクリルなドの樹脂によって形成することができる。反射シート１０５は導光板１０４から入射した光を視認側に反射する。プリズムシート１０３、導光板１０４、反射シート１０５等のバックライトユニット１０１の部品は、フレーム１０６内に収容されている。フレーム１０６は、典型的には、ポリカーボネート等の有機樹脂で形成することができる。
【００２２】
線状光源としての冷陰極管１０７は、筒状のランプリフレクタ１０８の内側に配置されている。光源としては、線状光源である冷陰極管１０７の他、点光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diodes）なドを利用することができる。ランプリフレクタ１０８は、内面に白反射層もしくはＡｇ反射層が形成されている真鍮、あるいは白色樹脂などで形成することができる。１０９は液晶表示パネル１０２とバックライトユニット１０１を外側から保持、保護するベゼルである。ベゼル１０９は、樹脂もしくは金属などによって形成される。
【００２３】
本形態における液晶表示パネル１０２について説明する。液晶表示パネル１０２は、複数の画素から構成される表示領域とその周囲に形成された周辺領域とを有している。図１に示すように、周辺領域にはドライバＩＣ１１０、１１１が接続される。液晶表示パネル１０２の表示領域内の各画素は、ＲＧＢいずれかの色表示を行う。白黒ディスプレイにおいては、白から黒の間で変化するモノトーン表示を行う。アクティブマトリックス型の液晶表示パネルは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）なドのスイッチ素子がアレイ上に形成されたアレイ基板と、アレイ基板に対向して配置される対向基板を有している。
【００２４】
カラー液晶表示パネルにおいて、対向基板上にカラーフィルタ層が形成される。アレイ基板上の表示領域内には、複数の信号線とゲート線がマトリックス状に配設される。信号線とゲート線とはお互いにほぼ直角に重なるように配設される。各画素は、ドライバＩＣから入力される信号電圧に基づき液晶に電界を印加する。このドライバＩＣは、典型的には、図１に示すようにＴＡＢ（Tape Automated Bonding）によってアレイ基板に接続されるが、アレイ基板のガラス基板上に直接に設けられることもある。
【００２５】
典型的には、信号線用の複数のソースドライバＩＣ１１０が、ＴＦＴアレイ基板のＸ軸側に設けられ、ゲート電圧を制御するゲート線用の複数のゲートドライバＩＣ１１１が、Ｙ軸側に設けられる。ソースドライバＩＣ１１０から入力される電圧が、ＴＦＴのソースドレインを介して画素電極に送られ、アレイ基板上の画素電極と対向基板上の共通電極とが液晶に電界を印加する。この電圧を変えることにより液晶への印加電圧を変化させることができ、液晶の光の透過率を制御する。共通電極に共通電位を与える回路は、制御回路基板（不図示）上に構成される。
【００２６】
液晶表示パネル１０２は、上記のアクティブマトリックス型の他に、スイッチング素子を有していない単純マトリックス型なドが知られている。この他、液晶表示パネルのタイプとして、ＴＮ（Twisted Nematic）タイプの液晶表示パネル、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）タイプの液晶表示パネル、画素電極と共通電極が同一基板上に形成されたＩＰＳ（In Plane Switching）タイプの液晶表示パネルなドが知られている。本発明は、これらのような様々なタイプの液晶表示パネルに適用可能である。また、本発明は液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置なドの他の表示装置に適用することも可能である。
【００２７】
図２は、本発明の一例としての液晶表示パネル１０２の概略構成を示す断面図である。図２はＴＦＴカラー液晶表示パネルの一部の構成を例示している。液晶表示モジュール１００において、図２に示された液晶表示パネル１０２の下側に、バックライトユニット１０１が配置される。図２に示すように、液晶表示パネル１０２は、ＴＦＴアレイ回路が形成されるアレイ基板２０１と、アレイ基板２０１に対向して配置され、カラーフィルタが形成される対向基板２０２とを有している。
【００２８】
アレイ基板２０１と対向基板２０２とは、複数の画素から形成される表示領域の外側である外周領域に形成されるシール部材２０３によって接着固定されている。シール部材２０３は、未硬化のシール材を、例えばカラーフィルタ基板２０２の外周領域にディスペンサによって額縁状に塗布し、アレイ基板２０１とカラーフィルタ基板２０２を重ね合わせ、光もしくは熱などによって硬化することによって形成される。本形態のシール部材は光を遮光する遮光性のシール部材である。シール部材２０３の詳細については、後に説明される。
【００２９】
アレイ基板２０１と対向基板２０２との間は、ビーズスペーサや柱状スペーサによって、所定間隔になるように維持されている。ビーズスペーサを使用する場合、ビーズスペーサは、２つの基板２０１、２０２をシール部材２０３によって固着する前に、一方の基板上に散布される。２つの基板２０１、２０２の間には、液晶材料が封入されている。液晶材料は、シール部材２０３によって基板２０１、２０２を固着した後、シール部材に形成された開口から真空注入によって基板２０１、２０２の間に注入される。シール部材の開口は、液晶注入後に封止材によって封止される。
【００３０】
対向基板２０２は、視認側の背面側（反視認側）、つまり、バックライトユニット１０１側にガラスもしくは樹脂によって形成される背面側透明基板２０４を有している。背面側透明基板２０４の外側表面には偏光板２０５が固着されている。偏光板２０５は、特定の透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光のみ通過させる。
【００３１】
背面側透明基板２０４の内側表面上には、カラーフィルタ層２０６が形成されている。典型的には、赤、緑、青のいずれの色のカラーフィルタ層２０６が、所定の色配置に従って各画素に形成される。カラーフィルタ層２０６の周囲には、樹脂もしくはクロムなドの金属で形成されるブラックマトリックス層２０７が形成されている。ブラックマトリックス層２０７は、コントラストの向上やＴＦＴのアモルファスシリコンへの光の照射を防止するためにバックライトユニット１０１からの光の遮光を行う。
【００３２】
カラーフィルタ層２０６とブラックマトリックス層２０７の上には、保護層２０８が形成されている。さらに、保護層２０８の上に、液晶に電界を印加する共通電極として機能する透明電極層である、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極層２０９が形成されている。ＩＴＯ電極層２０９は、基板内側において連続する単一層として形成されている。ＩＴＯ電極層２０９上には、液晶の配列と傾きを制御する配向膜２１０が形成されている。配向膜２１０は、典型的には、ポリイミド層をラビング処理することによって形成される。
【００３３】
アレイ基板２０１は、ガラスもしくは樹脂材料によって形成される前面側（視認側）透明基板２１１を有している。前面側透明基板２１１の外側表面上には、偏光板２１２が固着されている。偏光板２１２は、所定方向に振動する直線偏光のみを透過することによって、液晶層を透過した光の透過光量を規制することができる。偏光板２１２の透過軸は、液晶表示パネルのモードに応じて、偏光板２０５の透過軸と垂直もしくは平行に配置される。
【００３４】
前面側透明基板２１１の内側表面には、アレイ回路が形成されている。アレイ回路は、スイッチ素子としてのＴＦＴ２１３及び液晶に電界を印加する画素電極２１４を有している。ＴＦＴ２１３は、アモルファスシリコンもしくはポリシリコンを使用して形成することができる。画素電極２１４は、共通電極と同様に、ＩＴＯで形成される。ＴＦＴ２１３及び画素電極２１４は画素毎に形成され、ドライバＩＣ１１０、１１１からの制御信号及び表示信号に従って、選択された画素電極２１４が、ＩＴＯ電極層２０９との間において液晶に表示電界を印加する。アレイ回路上には、液晶の配列と傾きを制御する配向膜２１５が形成されている。配向膜２１５の配向方向は、配向膜２１０と９０°ねじれるように形成される。
【００３５】
液晶表示パネル１０２の光学的動作について説明する。バックライトユニット１０１からの光は、空気層を介して背面側透明基板２０４の外側表面に形成された偏光板２０５に入射する。入射光の内、偏光板２０５の透過軸に平行な方向に振動する直線偏光のみが偏光板２０５を透過する。入射した光の一部はブラックマトリックス層２０７によって遮断され、一部はカラーフィルタ層２０６を透過する。又、外部からもしくはバックライトユニットからの不要な光の一部は、遮光性のシール部材２０３によって遮断される。印加電界によって制御される液晶状態に従って、液晶層に入射した光の直線偏光の偏光軸が回転され、もしくは回転されることなく、入射光は液晶層を通過する。
【００３６】
液晶層を通過した光は、前面側透明基板２１１を通過して、前面側透明基板２１１の外側表面に付着されている偏光板２１２に入射する。入射光の内、偏光板２１２の透過軸に平行な振動成分の直線偏光のみが透過する。これによって、液晶への印加電界によって、表示面側に照射される光の光量が制御される。
【００３７】
上記のように、本形態のシール部材２０３は遮光性シール部材である。本シール部材２０３には黒色顔料が混入されている。混入される顔料としては、絶縁性カーボンブラックが使用される。π電子導電性をもつ縮合型芳香化合物である通常の導電性カーボンブラックと異なり、絶縁性カーボンブラックは、粒子表面がπ電子共役を妨げる分子構造に修飾を施したものであり、極めて低い導電性を示す。絶縁性カーボンブラックとしては、例えば、三菱化学株式会社製のＭＡ１００Ｒを使用することができる。カーボンブラックは高い耐光性を示すため、シール部材２０３の退色を効果的に抑制することができる。
【００３８】
シール部材２０３の基材であるシール材としては、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂を用いることができる。例えば、紫外線硬化型あるいは熱硬化型のエポキシ樹脂が利用される。シール基材としては、例えば、三井化学株式会社製ＬＣＤ用シール材ＸＮ−２１Ｓを使用することができる。シール部材２０３の遮光率（１００％−透過率）は、光漏れを効果的に防止するため、膜厚６μｍ、波長５５０ｎｍにおいて、８０％以上であることが好ましい。また、シール部材２０３による配線間の短絡を確実に防止するため、シール部材２０３の体積抵抗はＪＩＳ−Ｋ６９１１に順じ、膜厚６μｍ、電圧３０Ｖ以下の測定条件において、１０Ｅ１２Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００３９】
本形態のシール部材２０３は、未硬化のシール材に絶縁性カーボンブラックを混入し、基板上に塗布されたシール材を硬化することによって形成される。シール材の形成において、好ましくは、未硬化のシール材に混入される絶縁性カーボンブラックの量は、１００重量部のシール材に対して１〜１５重量部である。さらに好ましくは、１００重量部のシール材に対して２〜８重量部の絶縁性カーボンブラックが混入される。上記量のカーボンブラックを混入することによって、シール部材２０３による配線間の短絡を防止することができると同時に、シール部材２０３の必要な遮光性及び耐光性を確保することができる。
【００４０】
最後に、上記構成を有する液晶表示パネル１２０の製造方法について説明する。まず、アレイ基板２０１と、対向基板２０２を従来の方法によって各々製造する。アレイ基板２０１と、対向基板２０２に配向膜２１０、２１５を塗布した後にラビング処理を施す配向処理を実施する。次に、対向基板２０２の周辺領域にシール材を額縁状に塗布する。シール材には、上記のように所定量の絶縁性カーボンブラックが混入されている。シール材は、液晶材料の注入口を除いて塗布される。
【００４１】
アレイ基板２０１に対してビーズスペーサを散布した後に、対向基板２０２をアレイ基板２０１に重ね合わせて積層体を得る。ギャップ幅調整後、紫外線あるいは熱などによってシール材が硬化処理され、遮光性のシール部材２０３が形成される。遮光性のシール部材２０３の硬化処理が終了した後に、液晶材料が注入される。液晶材料の注入は、典型的には真空注入される。真空チャンバ内に積層された基板を配置することにより２枚の基板間のギャップ内を減圧状態とし、その状態で注入口を液晶材料中に浸し、チャンバ内を大気圧に戻すことにより基板間のギャップ中に液晶材料が充填される。その後、注入口をエポキシ樹脂なドの封止材によって封止する。
【００４２】
本実施の形態によれば、シール部材に黒色顔料であるカーボンブラックが混入されているので、耐光性に優れ、光による遮光性シール部材の退色を効果的に抑制することができる。また、カーボンブラックとして絶縁性カーボンブラックを使用することによって、シール部材における配線間短絡を引き起こすことなく、十分な遮光性を確保することができる。特に、上記所定量の絶縁性カーボンブラックをシール部材に混入することによって、必要な遮光性及び耐光性を確保するとともに、配線間短絡を防止することができる。また、絶縁性カーボンブラックは、シール部材の補強効果を奏することができる。
【００４３】
尚、偏光板は透明基板の外側表面上に形成するほか、透明基板の内側に形成することも可能である。本実施形態において、バックライトユニットは拡散板を有していないが、さらに光の均一化を図るために、バックライトユニットは拡散板を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態における液晶表示モジュールの概略構成を示す、分解斜視図である。
【図２】本実施形態における液晶表示パネルの概略構成を示す、断面図である。
【図３】従来の技術における液晶表示パネルの概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  液晶表示モジュール、１０１  バックライトユニット、
１０２  液晶表示パネル、１０３  プリズムシート、１０４  導光板、
１０５  反射シート、１０６  フレーム、１０７  冷陰極管、
１０８  ランプリフレクタ、１１０、１１１  駆動回路、
２０１  アレイ基板、２０２  対向基板、２０３  シール部材、
２０５  偏光板、２０４  背面側透明基板、２０６  カラーフィルタ層、
２０７  ブラックマトリックス層、２０８  保護層、
２０９  ＩＴＯ電極層、２１０  配向膜、２１１  前面側透明基板、
２１２  偏光板、２１３  ＴＦＴ、２１４  画素電極
３００  液晶表示パネル、３０１、３０２  透明基板、３０３  表示領域、
３０４  シール部材、３０５  スペーサ
【図１】
2005284139.tif 000003
【図２】
2005284139.tif 000004
【図３】
2005284139.tif 000005