JP2008096574A

JP2008096574A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2008096574A
Application number: JP2006276356A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Yamada; 哲行山田; Kiyoshi Shobara; 潔庄原; Atsuyuki Manabe; 敦行真鍋; Koji Inoue; 浩治井上
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】着色層の剥がれや不純物に起因する欠陥を抑制して歩留まりを向上した液晶セルを提供する。
【解決手段】着色層14，15の外周を囲む第１着色層13の外周領域32の角部に、外方に突出した突出領域33を設ける。突出領域33により接着面積を増加させて第１着色層13のアレイ基板からの剥がれを防止できる。液晶注入口から注入した液晶材料が突出領域33（凹部35）内に流れ込み、不純物などが液晶材料とともに凹部35へと移動して溜まる。不純物に起因する欠陥を抑制でき、液晶セルの歩留まりを向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各画素に対応して格子状に設けられた複数の着色層を備えた液晶表示素子に関する。

近年、携帯電話やノート型コンピュータなどの各種機器に表示装置として広く利用されている液晶表示素子である液晶セルは、複数の走査線と複数の信号線との各交差部に薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)、液晶容量および補助容量からなる液晶画素部が配列されたアレイ基板と、走査線および信号線を駆動する駆動回路とを有して構成されている。

また、集積回路技術の発展およびプロセス技術の実用化により、駆動回路の一部もアレイ基板上に形成され得るようになり、液晶セル全体の軽薄短小化も図られている。

このような液晶セルを構成するアレイ基板上の表示領域には、従来、第１着色層ないし第３着色層の３色の着色層が設けられている。

これら３色の着色層のうち、第１着色層は、表示領域内で縦縞模様のストライプ形状、かつ、表示領域を囲む外周領域を有するように形成されている。

しかしながら、このように形成された最外周の第１着色層は、下地との接着面積が狭いため密着力が低下し、着色層を形成する際の現像工程で剥がれ、歩留まりが低下するおそれがあるという問題がある。

そこで、このような剥がれを防止するために、第１着色層を縦横方向に展開する格子状パターンとし、第１着色層の下地との接着面積を増加させることが有効である（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−３３７３４５号公報

しかしながら、上述のような格子状のパターンが高密度(高精細)になると、第２着色層を例えばスピンコータなどにより塗布する際に、第１着色層で形成された格子状パターンにより第２着色層の遠心力方向への広がりを妨げる方向の抵抗が大きくなるため、特定の方向に塗布むらが発生する。

この塗布むらの発生する角度は、格子状パターンの配列によって大きく影響を受ける。すなわち、スピンコータにて塗布する場合、レジストは全方位に向かって流れていくが、格子状パターンがある一定角度方向に整列しているとその方向への抵抗が高くなり、レジストが流れにくくなる。このため、この方向のみ塗布膜厚が薄くなり、塗布むらとなって識別される。

そこで、格子状パターンを格方向に分散すると、塗布むらの発生は抑制できるものの、第１着色層の接着面積が少なく、剥がれやすくなってしまう。

また、液晶注入口から液晶材料を真空注入する場合、この液晶注入口や液晶表示素子内に存在するごみなどの不純物により液晶材料が汚染され、液晶注入口から遠い液晶表示素子の角部近傍に不純物が溜まって、これら不純物に起因する点欠陥や表示むらが生じ、歩留まりが低下するおそれもある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、着色層の剥がれや不純物に起因する欠陥を抑制して歩留まりを向上した液晶表示素子を提供することを目的とする。

本発明は、アレイ基板と、このアレイ基板に対向配置された対向基板と、液晶材料により構成され、前記アレイ基板と対向基板との間に介在された液晶層と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に前記液晶材料を注入可能な液晶注入口とを具備し、前記アレイ基板は、マトリクス状に設けられた複数の画素と、これら画素のそれぞれに対応して設けられた複数の着色層とを備え、一の前記着色層は、他の前記着色層の外周を囲む四角形枠状の外周領域と、この外周領域の少なくとも一つの角部に外方へと突設された突出領域とを備えているものである。

そして、他の着色層の外周を囲む一の着色層の四角形枠状の外周領域の少なくとも一つの角部に、突出領域を外方へと突設する。

本発明によれば、突出領域により接着面積を増加させて着色層のアレイ基板からの剥がれを防止できるとともに、液晶注入口から液晶材料を注入した際に、不純物などが着色層の外方へ突出した突出領域近傍に溜まり、不純物に起因する欠陥を抑制でき、歩留まりを向上できる。

以下、本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の構成を図１ないし図４を参照して説明する。

図２および図３において、１は液晶表示素子としての液晶セルを示し、この液晶セル１は、アレイ基板２と、このアレイ基板２に対向配置された対向基板３と、これら基板２，３間に介在された液晶層４とを有し、基板２，３間の距離が、例えば樹脂により形成されたスペーサ柱５によって保持されている。そして、アレイ基板２と対向基板３とは、液晶層４を構成する液晶材料Ｃ(図４)を注入する液晶注入口６を除く外周を囲むように配置されるＵＶシール７によって接着されている。

アレイ基板２は、透光性を有する絶縁基板11の一主面上に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ12(以下、ＴＦＴ12という)が形成され、その上部に着色層としての第１着色層13、着色層としての第２着色層14および着色層としての第３着色層15がそれぞれ配設されている。さらに、これら着色層13，14，15の上部には、透光性を有する画素電極16，17，18がそれぞれ形成されており、これら画素電極16，17，18が、各着色層13，14，15に形成されたスルーホール21，22，23によりＴＦＴ12と電気的に接続されている。

また、画素電極16〜18を含む着色層13〜15上には、図示しない配向膜が形成され、このような構成により画素24をマトリクス状に有する画面表示用の表示領域25が四角形状に形成されている。

さらに、表示領域25の外周であるＵＶシール７の内縁近傍には、非表示領域としての遮光層であるＢＭ層27が四角形枠状に形成されている。このＢＭ層27は、着色層13〜15よりも例えば１．５μｍ〜２．０μｍ厚く形成されている。

そして、着色層13〜15は、縦縞模様のストライプ状に形成されている。また、第１着色層13は、図１に示すように、第２着色層14および第３着色層15と交差状に形成される格子部31と、各着色層14，15の周囲を囲む四角形枠状の外周領域32と、この外周領域32の一つの角部にＢＭ層27側へと突出して形成された突出領域33とを備えている。

格子部31は、図中上下縦方向に複数の画素置きに第２着色層14および第３着色層15を、画素24の上下方向の間の位置で図中左右横方向に横切るように形成され、画素24の２列置きに同様のパターンを有している。したがって、互いに隣接する列の格子部31は、上下方向に位置がずれており、互いに隣接しないように構成されている。

外周領域32は、ＢＭ層27の内縁部に沿って形成されており、画素24(図２)に設けられた第１着色層13よりも幅寸法が小さく形成されている。

突出領域33は、ＢＭ層27の角部に切り欠き形成された凹部35に位置している。したがって、この突出領域33は、表示領域25の外方に突設されている。また、この突出領域33は、液晶注入口６から最も近い角部以外の角部、すなわち、本実施の形態では、液晶注入口６の最近傍の外周領域32の角部である図３中の右下の角部に対して対角に位置する角部である図３中の左上の角部、換言すれば、液晶注入口６から最も遠い角部に形成されている。

ここで、この突出領域33の大きさは、外周領域32の剥がれの程度や画素サイズに対応させて設定することが好ましく、本実施の形態では、例えば縦方向に１０画素分、横方向に５画素分に亘って、平面視Ｌ字状に設けられている。

一方、図２および図３に示すように、対向基板３は、透光性を有する絶縁基板41の一主面上に、透光性を有する共通電極である対向電極42が形成され、この対向電極42を覆って図示しない配向膜が形成されている。

そして、液晶層４は、アレイ基板２側の配向膜と、対向基板３側の配向膜との間に介在されている。

スペーサ柱５は、例えば透明樹脂などにより柱状に形成されている。

液晶注入口６は、ＵＶシール７によってその縁部が区画されており、例えば紫外線硬化樹脂などにより形成された封止材45にて封止されている。

次に、上記第１の実施の形態の製造方法を説明する。

まず、アレイ基板２の製造に際しては、絶縁基板11上にＴＦＴ12を形成し、その上に青色レジスト液をスピンナ塗布し、約９０℃で約５分間プリベークし、所定のマスクパターンを用いて、１５０ｍＪ／ｃｍ^２の強度の紫外線により露光する。

次いで、約０．１重量％のＴＭＡＨ(テトラメチルアンモニウムハイドライド)水溶液を用いて約４０秒間現像し、さらに水洗い後、約２００℃で１時間程度ポストベークをすることによって、第１着色層13を形成する。

このとき、所定のマスクパターンを用いることで、第１着色層13に格子部31、外周領域32および突出領域33をそれぞれ形成する。

この後、緑色レジスト液、および、赤色レジスト液を用いて、第２着色層14および第３着色層15も同様の工程で形成する。

さらに、各着色層13〜15上にスパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、パターニングすることにより画素電極16〜18を形成する。

また、着色層13〜15の形成と同様な工程により、黒色樹脂を用いてＢＭ層27を形成するとともに、透明樹脂を用いて柱状のスペーサ柱５を形成する。その後ポリイミドからなる配向膜材料を基板全面に塗布し、配向処理を施して配向膜を形成し、アレイ基板２を得る。

一方、対向基板３の製造に際しては、絶縁基板41上にスパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、対向電極42を形成した後、ポリイミドからなる配向膜材料を絶縁基板41全面に塗布し、配向処理を施して配向膜を形成して、対向基板３を得る。

次いで、対向基板３の外周周辺部にＵＶシール７を、液晶注入用の液晶注入口６(図３)を除いて塗布した後、これらアレイ基板２と対向基板３とをＵＶシール７により貼り合わせ、枚葉方式の封着治具に入れて排気し、約１７０℃の硬化温度にて３０分焼成することにより空状態の液晶セル１が完成する。

さらに、カイラル材が添加された液晶材料Ｃを液晶注入口６から液晶セル１内に真空注入した後、紫外線硬化樹脂を封止材45として液晶注入口６を封止し、液晶セル１の両主面に、それぞれ図示しない偏光板を取り付けることにより液晶セル１が完成する。

次に、上記第１の実施の形態の作用効果を列記する。

着色層14，15の外周を囲む第１着色層13の外周領域32の角部に、外方に突出した突出領域33を設けることで、この突出領域33により接着面積を増加させて第１着色層13のアレイ基板２からの剥がれを防止できるとともに、液晶注入口６から注入した液晶材料Ｃが突出領域33(凹部35)内に流れ込み、液晶注入口６近傍や液晶セル１内に存在する不純物Ｄなどがこの液晶材料Ｃとともに凹部35へと移動して溜まって、不純物Ｄなどによる液晶層４の汚染を防止でき、かつ、この突出領域33(凹部35)は、表示領域25の外方である非表示領域、すなわちＢＭ層27に位置しているから、溜まった不純物Ｄに起因する欠陥、例えば点欠陥や表示むらなどが観察されることもない。

この結果、液晶セル１の歩留まりを向上できる。

特に、第１着色層13は、外周領域32の角部から最も剥がれやすいため、この角部に突出領域33を設けることで、第１着色層13の剥がれを、確実に防止できる。

しかも、突出領域33は、ＢＭ層27よりも層厚が薄い第１着色層13により形成しているため、突出領域33(凹部35)に容易に液晶材料Ｃが流れ込みやすくなる。

さらに、突出領域33を、液晶注入口６に対して外周領域32の最も遠い角部に設けることにより、図４に示すように、液晶注入口６から注入した液晶材料Ｃが突出領域33(凹部35)へと、より流れ込み易くなるので、この液晶材料Ｃとともに不純物Ｄを突出領域(凹部35)に、より溜まり易くなる。

そして、突出領域33の上下方向および左右方向の寸法を、画素24に対応させて設定することで、第１着色層13の外周領域32からの剥がれを防止しつつ、良好な表示を得ることができる。

また、互いに隣接する列の格子部31を、上下方向に位置をずらして、互いに隣接しないようにすることで、第２着色層14および第３着色層15を塗布する際に、第１着色層13で形成された格子部31により第２着色層14の遠心力方向への広がりを妨げる方向の抵抗が大きくなることがなく、着色層13，14，15のパターンが高密度(高精細)となった場合でも、着色層14，15の塗布むらの発生を分散させることができ、表示品位の低下などをも抑制できる。

さらに、突出領域33を、輝度が低い青色で形成することにより、コントラストの低下を抑制できる。

そして、突出領域33は、所定のマスクパターンの形状を変更するだけで第１着色層13と同時に形成できるので、製造工数が増加することもない。

なお、上記第１の実施の形態において、例えば図５に示す第２の実施の形態のように、突出領域33の形状を、液晶材料Ｃとともに不純物Ｄが流れ込みやすくなるように、表示領域25の対角線方向に沿って外周領域32から外方へと突出させる形状としたり、例えば図６に示す第３の実施の形態のように、外周領域32の側方にて上下方向に延設した形状としたりしても、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、突出領域33は、外周領域32の複数の角部に設けてもよい。例えば、液晶注入口６が液晶セル１の長辺の左右方向の中間部に位置している場合などには、液晶セル１の対向する長辺の両端に位置する角部のそれぞれに突出領域33を設けることで、接着面積がさらに増加し、第１着色層13の剥がれを、より確実に防止できるとともに、不純物Ｄなどを、液晶材料Ｃとともに突出領域33(凹部35)へと確実に溜めることができる。

そして、上記各実施の形態では、第１着色層13を青色層、第２着色層14を緑色層、第３着色層15を赤色層としたが、これら着色層13〜15の色は、任意に選択できる。

また、着色層は、複数色であれば、２色、あるいは４色以上などでも対応させることができる。

さらに、突出領域33は、外周領域32の少なくともいずれかの角部に設ければ、その位置および形状は限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の要部を拡大して示す平面図である。同上液晶表示素子の要部を示す説明断面図である。同上液晶表示素子を示す平面図である。同上液晶表示素子の液晶材料を液晶注入口から注入した状態を示す説明図である。本発明の第２の実施の形態の液晶表示素子の要部を拡大して示す平面図である。本発明の第３の実施の形態の液晶表示素子の要部を拡大して示す平面図である。

符号の説明

１液晶表示素子としての液晶セル
２アレイ基板
３対向基板
４液晶層
６液晶注入口
13 着色層としての第１着色層
14 着色層としての第２着色層
15 着色層としての第３着色層
24 画素
32 外周領域
33 突出領域
Ｃ液晶材料

Claims

アレイ基板と、
このアレイ基板に対向配置された対向基板と、
液晶材料により構成され、前記アレイ基板と対向基板との間に介在された液晶層と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に前記液晶材料を注入可能な液晶注入口とを具備し、
前記アレイ基板は、
マトリクス状に設けられた複数の画素と、
これら画素のそれぞれに対応して設けられた複数の着色層とを備え、
一の前記着色層は、
他の前記着色層の外周を囲む四角形枠状の外周領域と、
この外周領域の少なくとも一つの角部に外方へと突設された突出領域とを備えている
ことを特徴とした液晶表示素子。
前記突出領域は、少なくとも前記外周領域の前記液晶注入口に対して最も近い角部以外の少なくともいずれかの角部に設けられている
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示素子。
前記液晶注入口は、前記外周領域の一の角部近傍に位置し、
前記突出領域は、前記一の角部の対角に位置する角部に設けられている
ことを特徴とした請求項２記載の液晶表示素子。
前記突出領域は、前記外周領域の複数の角部に設けられている
ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示素子。