JPH10333158A

JPH10333158A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH10333158A
Application number: JP9145125A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Tanaka; 康晴田中; Daisuke Miyazaki; 大輔宮崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性が高く見栄えのよい液晶表示素子を得
る。【解決手段】表示領域１４にマトリクス状に画素電極
１７を配置したアクティブマトリクスアレイ基板１０と
共通電極２１を有する対向基板１１を間隙１２を設けて
対向させて両基板の周囲を前記表示領域を囲んでシール
剤１３にて接着し、前記間隙に液晶組成物１６を挟持す
る。前記アクティブマトリクスアレイ基板の前記画素電
極を配置している表示領域の外周部分に周辺遮光層２４
が形成されており、前記シール剤１３が光吸収性顔料を
分散して含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の代表的な構造は、電極を
有する２枚のガラス基板の間に液晶を挟持し、２枚の基
板の周囲が液晶封入口を除いてシール剤で接着固定され
ていて液晶封入口が封止剤で封止された構成をしてい
る。

【０００３】通常、この２枚の基板間の距離を一定に保
つためのスペーサとして粒径の均一なプラスティックビ
ーズ等を基板間に散在させている。この中でカラー表示
用の液晶表示素子は２枚のガラス基板の内１枚に三原色
（ＲＧＢ）の着色層のついたカラーフィルタを形成して
いる。液晶表示素子の表示方式としては、例えばＴＮ
形、ＳＴ形、ＧＨ形、あるいはＥＣＢ形や強誘電性液晶
などが用いられる。シール剤としては、例えば熱または
紫外線硬化型のアクリル系またはエポキシ系の接着剤な
どが用いられる。

【０００４】また、カラー型アクティブマトリクス駆動
液晶表示素子においては、例えば、アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）を半導体層とした薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）とそれに接続された画素電極と走査線、信号線が
形成されたアクティブマトリクスアレイ基板と、それに
対向設置された対向電極を有してＲＧＢカラーフィルタ
を形成した対向基板を有する。アクティブマトリクスア
レイ基板上から対向基板へ電圧を印加する電極転移材
（トランスファー）として銀ペースト等を画面周辺部に
配置し、この電極転移材で２枚の基板を電気的に接続し
ている。

【０００５】この２枚の基板の両側に偏光板を挟持し、
光シャッタとして動作させ、カラー画像として表示して
いる。

【０００６】近年、ＴＦＴ駆動型液晶表示素子の更なる
高輝度化、低消費電力化のために、開口率を向上させる
ことが望まれている。開口率を決定しているのは、各画
素電極の間の光学変調されない領域を遮光している遮光
膜（ブラックマトリクス、ＢＭ）の開口率である。ここ
で遮光膜の開口部の形状は画素電極の形状に合わせられ
ている。通常遮光膜はカラーフィルタと同様に対向基板
側に形成されるが、この場合アレイ基板と対向基板を貼
り合わせる時の合わせずれ量やアレイパターンと対向基
板上の遮光膜パターンのピッチの誤差の違いを考慮し
て、遮光膜の開口部の大きさを画素電極よりも一回り小
さくしておく必要がある。この事は開口率を低下させる
要因の一つである。

【０００７】開口率を高くする一つの方法として、遮光
膜をアクティブマトリクスアレイ基板側に形成すること
が提案されている。あるいはさらに、アクティブマトリ
クス基板の画素電極を、その周囲を囲んでいる走査線お
よび信号線の配線の上にまで拡げて、走査線や信号線自
体を遮光膜に利用する方法もある。ところで遮光膜によ
り遮光する必要がある領域は、画素電極と画素電極の間
の領域だけではなく、表示領域の外側の基板外周部も同
様である。以下、この表示領域の外周部分の遮光膜を、
周辺遮光膜と記す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に透過型ＴＦＴ型
液晶表示素子の場合、バックライトはアクティブマトリ
クスアレイ基板側に配置して対向基板側から表示を見る
ように作られる。この理由の一つは、アレイの電極配線
による表面反射の増加を防ぐことにある。このように対
向基板側から表示を見る場合、遮光膜が対向基板に形成
されている場合は基板を接着しているシール剤は周辺遮
光膜によって隠されて外からは見えない。

【０００９】ところが、図３のように遮光膜３２をアク
ティブマトリクスアレイ基板３０側に形成した場合、対
向基板３１側から観察しとたときにシール３３を隠す部
分は表示素子を装着する液晶モジュールのベゼルのみと
なる。そして表示画面のサイズを一定にしたまま液晶表
示素子の外形をなるべく小さくしようとした場合、ベゼ
ルでシールを隠すことができなくなり、外からシールが
見えるようになるため、見苦しくなる。

【００１０】また、シール３３の厚さは２枚のガラス基
板３０、３１の間隙に等しく、通常数μｍの厚さである
ため、シールを通してアレイ基板上のパターンも見え、
例えば電極配線のように金属で形成されているパターン
は周囲の外光を反射して表示を見づらくする原因とな
る。開口率を向上させるために遮光膜をアレイ基板側に
設けたときのこれらの問題を防ぐためには、周辺遮光膜
は対向基板側に設ければよいが、このような構成ではア
レイ基板と対向基板の両方に遮光膜を形成する工程が必
要となり、生産性やコストの点で好ましくない。

【００１１】また、周辺遮光膜を広げてシールの下にま
で形成すると、この見栄えの問題は解決するが、一般に
アレイ基板上に形成する遮光膜は、抵抗率が十分高いこ
とが必要なため、材料として特定の樹脂を使うので樹脂
による遮光膜をシールと重ねると、シールの密着力の低
下や信頼性の低下を招くため、好ましくない。

【００１２】一方、シール剤自体を染料で染色してシー
ルに用いることが提案されているが、染料が液晶中に溶
け出したり耐湿性を劣化させるおそれが多い。

【００１３】本発明は、上記課題を解決しようとするも
のであり、開口率が高く、視認性のよい液晶表示素子を
提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、表示領域にマ
トリクス状に画素電極を配置したアクティブマトリクス
アレイ基板と共通電極を有する対向基板を間隙を設けて
対向させて両基板の周囲を前記表示領域を囲んでシール
剤にて接着し、前記間隙に液晶組成物を挟持しており、
前記アクティブマトリクスアレイ基板の前記画素電極を
配置している表示領域の外周部分に遮光層が形成されて
いる液晶表示素子において、前記シール剤が光吸収顔料
を分散して含むことを特徴とする液晶表示素子にある。

【００１５】さらに、前記シール剤の光学濃度が１．０
以上であることを特徴とする液晶表示素子にある。

【００１６】さらに、前記光吸収性顔料が黒色顔料であ
ることを特徴とする液晶表示素子にある。

【００１７】さらに、前記黒色顔料が有色の複数の有機
顔料を混合したものであることを特徴とする液晶表示素
子にある。

【００１８】さらに、前記表示領域の外周部の遮光層が
黒色顔料を分散した樹脂からなり、前記シール剤に分散
されている顔料が前記遮光層に使用されている顔料と同
一であることを特徴とする液晶表示素子にある。

【００１９】さらに、前記シール剤が前記表示領域の外
周部分の周辺遮光層上に一部重なることを特徴とする液
晶表示素子にある。

【００２０】シール剤に黒色顔料を使用すると、その光
学濃度が十分高ければ、シール領域と遮光膜の境界の見
分けがつかなくなり、またシールの下のパターンも見え
にくくなる。

【００２１】シールの上にまで偏光板が覆っている通常
の液晶表示素子を周囲の外光の反射によって見た場合、
発明者らの実験によれば、シールの光学濃度（−ｌｏｇ
₁₀Ｔ、ここでＴは透過率）が１未満では不十分であり、
１．０の時はシール下のパターンがよく見ると認識でき
る程度で、１．２以上では問題ない。従って、本発明の
効果を得るために必要な光学濃度は１．０以上望ましく
は１．２以上であるといえる。

【００２２】黒色シール剤として、例えばエポキシ系の
接着剤であるシール剤の中に絶縁性顔料を添加、分散さ
せる。発明者らの実験によれば、染料を添加する方法は
シールの信頼性を低下させ、また、不純物が液晶中に溶
出することがあるので、特にＴＦＴ型液晶表示素子には
好ましくない。顔料の中でカーボンブラックは導電性が
あるため、液晶表示素子の電気的な動作に影響すること
があり、あまり好ましくない。但し、カーボンの濃度を
調整して隣接する配線間のシールを通したリーク抵抗が
概略１００ｋΩ以上になるように調整すれば、静電気に
よるＴＦＴへの損傷を軽減させることができる。

【００２３】着色顔料として本発明に最適なのは有機顔
料である。この場合、有機顔料は単体で実用的な黒色顔
料が得難いため、例えば赤、青、緑の顔料を混入し混色
を利用して黒を得るのがよい。この場合、前記三色だけ
でなく、黄色やバイオレットなどの顔料も用いると色味
をより無彩色に近づけることができる。

【００２４】このようにした結果、遮光膜をアレイ基板
側に形成することによって高開口率高透過の液晶表示素
子を良好な見栄えで提供することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
説明する。

【００２６】（実施の形態１）図１および図２に示すよ
うに、ガラスでできたアクティブマトリクスアレイ基板
１０と対向基板１１とを間隙１２を設けて対向させ基板
周囲をシール剤１３でその表示領域１４を囲むようにし
て接着し空セルを得る。この空セルの間隙に注入口１５
より液晶組成物１６を注入して挟持させ、注入口１５を
封止して液晶表示素子とする。

【００２７】アクティブマトリクスアレイ基板１０の表
示領域１４には多数のＩＴＯでできた透明な画素電極１
７がマトリクス状に配置され、各画素電極１７にスイッ
チング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１８が接
続される。ＴＦＴはアレイ基板上の走査線、信号線（図
示しない）により電圧が印加される。

【００２８】対向基板１１の一表面にカラーフィルター
２０と共通電極２１が形成され、画素電極１７と共通電
極２１間の電圧により液晶組成物１６が駆動される。

【００２９】さらに両基板の液晶組成物が接する面に配
向膜１９、２２が形成され、さらにアクティブマトリク
スアレイ基板１０の表示領域１４の画素電極周囲に遮光
膜２３が、表示領域外周部に周辺遮光膜２４が形成され
る。周辺遮光膜２４の外縁はさらにシール剤１３が配置
されるシール領域の一部まで延びて一部重ねて形成され
る。

【００３０】前記にいて、シール剤１３は光吸収性顔料
を含む。シール剤はエポキシ系の熱硬化樹脂（三井東圧
化学株式会社製）で、これに赤、青、緑の顔料を混合し
て黒色に着色した。ここで用いた赤の顔料は、レーキレ
ッドＣ（大日本精化製）である。また、緑の顔料はリオ
ノールグリーン２Ｙ−３０１（東洋インキ製造株式会社
製）、青の顔料はファストゲンブルーＧＮＰＳ（大日本
インキ化学製）である。

【００３１】なお、これらの顔料粉体を直接シール剤に
混ぜると分散性がよくなく、発明者らは、一旦顔料を溶
媒に分散させてからシール剤に加えると良いことを見出
した。溶媒としては、例えばエチルセロソルブアセテー
トなどがあるが、安全性の点からはプロピレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテートなどが良い。

【００３２】また、溶剤を用いるとシール剤の粘性が低
下するので、顔料を分散させた溶媒をシール剤に加えて
混合した後に、余分な溶媒を蒸発させて粘性を調整し
た。光学濃度は顔料の添加量によって調整できるが、光
学濃度を１．０以上望ましくは１．２以上にするのがよ
い。但し、多量に顔料を加えすぎるとシール剤の強度、
密着力が低下する場合があり、シール剤中の顔料濃度は
２０重量％以下が望ましい。また、シール中に酸化アル
ミニウムや酸化珪素からなるフィラーが混入される場合
は、チクソ性への影響の点から、顔料を重量比でフィラ
ーの３倍以下にするのが良い。本実施の形態では、顔料
濃度は重量比で８％とした。

【００３３】次にこのシール剤を用いて本実施の形態の
ＴＦＴ型液晶表示素子を作製する工程について説明す
る。

【００３４】まず、通常の薄膜トランジスタＴＦＴ１８
を形成するプロセスと同様に成膜とパターンニングを繰
り返し、薄膜トランジスタ１８と信号線、走査線である
ゲート線、蓄積容量線の電極配線およびＴＦＴのソース
電極と蓄積容量の電極を兼ねたＩＴＯの画素電極１７を
ガラス基板の主面に形成した縦４００画素、横６４０画
素、画素ピッチ３００μｍのアモルファスシリコンＴＦ
Ｔアレイ基板１０を形成した。

【００３５】この基板のＴＦＴアレイの上に、感光性樹
脂に黒色顔料を分散させたカラーレジスト（例えば、商
品名；カラーモザイク、富士ハントエレクトロニクステ
クノロジー社製）を厚さ１．５μｍとなるように塗布、
パターンニングして遮光膜２３、周辺遮光膜２４を形成
した。

【００３６】このアレイ基板１０の表面に、配向膜材料
としてポリイミド（ＡＬ−１０５１、日本合成ゴム製）
を５０ｎｍの厚さに塗布し、ラビング処理を行い、配向
膜１９を形成した。

【００３７】次に赤、緑、青のカラーフィルタ２０と共
通電極２１を主面に形成してある対向基板１１上に、同
様に配向膜２２としてポリアミド（ＡＬ−１０５１）を
塗布、ラビングを行い、基板の周囲に上記のシール剤１
３を印刷し表面にスペーサとして直径５μｍのプラスチ
ック・ビーズ（商品名；ミクロパール、積水ファインケ
ミカル製）を散布した。次に配向膜１９、２２が対向
し、またそれぞれのラビング方向が９０度となるよう基
板１０、１１を配置し、加熱してシール剤１３を硬化さ
せることで両基板１０と１１を貼り合わせて空セルを得
た。次に真空注入法により注入口１５より液晶組成物
（ＺＬＩ−４７９２、Ｅ．メルク製）にカイラル剤Ｓ８
１１を０．１wt％添加したものを注入し、この後注入口
１５を紫外線硬化樹脂で封止した。

【００３８】この様にして作製した液晶セルの両面に偏
光板（ＬＬＣ２−９２１８Ｓ、（株）サンリッツ製）２
５、２６を貼り付け、電極端子に駆動回路を接続した。
この時、シール剤１３の厚さは５μｍで光学濃度は１．
２であった。

【００３９】こうして形成したカラー表示型アクティブ
マトリクス液晶表示素子は、遮光膜がアクティブマトリ
クスアレイ基板側に形成されているため高開口率が得ら
れ、かつ周辺部にあるシールが目立たず、良好な見栄え
であった。

【００４０】（実施の形態２）実施の形態１と同様に、
エポキシ系の熱硬化樹脂に顔料を添加して黒く着色した
シールを作製した。ここで用いた顔料は、実施例１と同
じ赤、緑、青の他に、少量のカーボンブラックを使用し
た。この結果、シール剤の抵抗は１００ｋΩｃｍ以上が
確保され、実施の形態１と同じ光学濃度である１．２を
得るのに顔料の総量は約１/ ２ですんだ。このシールを
用いて実施例１と同様にＴＦＴ型液晶表示素子を作製し
たところ、良好な見栄えであった。

【００４１】（実施の形態３）実施の形態１と同様に、
エポキシ系の熱硬化樹脂に顔料を添加して黒く着色した
シールを作製し、同様にＴＦＴ型液晶表示素子を作製し
た。ここで用いた顔料は、周辺遮光膜の黒色樹脂に用い
ている顔料と同じ顔料で、ジアントラキノン系の赤顔料
とハロゲン化フタロシアニン系の緑顔料とフタロシアニ
ン系の青顔料を混合したものを使用した。この結果、シ
ールと周辺遮光膜の色味が同じとなり、よりシールが目
立ちにくくなり、見栄えがし視認性にすぐれた表示とな
った。

【００４２】なお、上記実施の形態は光吸収性顔料の一
例を示したものであり、本発明の光吸収性顔料は上記の
有機顔料以外にも、無機顔料を使用することができるも
のである。

【００４３】例えば、べんがらなどの赤色系有色顔料や
黒色フェライトなどの磁性体を構成する酸化鉄、鉄化合
物や、クロムその他の化合物を使用することができる。

【００４４】フェライト粉末の場合、液晶表示素子が小
形の場合は特に、電磁波吸収体として外部不要放射、外
部からの電磁波の遮蔽体を兼ねることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば信頼性が高く見栄えのよ
い液晶表示素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の液晶表示素子の概略平
面図、

【図２】本発明の一実施の形態の液晶表示素子の一部を
示す概略断面図、

【図３】従来の液晶表示素子の一部を示す概略断面図。

【符号の説明】１０：アクティブマトリクスアレイ基板１１：対向基板１２：間隙１３：シール剤１４：表示領域１６：液晶組成物１７：画素電極１８：ＴＦＴ１９，２２：配向膜２０：カラーフィルター２１：対向電極２３：遮光膜２４：周辺遮光膜２５，２６：偏光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示領域にマトリクス状に画素電極を配
置したアクティブマトリクスアレイ基板と共通電極を有
する対向基板を間隙を設けて対向させて両基板の周囲を
前記表示領域を囲んでシール剤にて接着し、前記間隙に
液晶組成物を挟持しており、前記アクティブマトリクス
アレイ基板の前記画素電極を配置している表示領域の外
周部分に遮光層が形成されている液晶表示素子におい
て、前記シール剤が光吸収性顔料を分散して含むことを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】請求項１の液晶表示素子において、前記
シール剤の光学濃度が１．０以上であることを特徴とす
る液晶表示素子。
【請求項３】請求項１の液晶表示素子において、前記
光吸収性顔料が黒色顔料であることを特徴とする液晶表
示素子。
【請求項４】請求項３の液晶表示素子において、前記
黒色顔料が有色の複数の有機顔料を混合したものである
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項５】請求項１の液晶表示素子において、前記
表示領域の外周部の遮光層が黒色顔料を分散した樹脂か
らなり、前記シール剤に分散されている顔料が前記遮光
層に使用されている顔料と同一であることを特徴とする
液晶表示素子。
【請求項６】請求項１の液晶表示素子において、前記
シール剤が前記表示領域の外周部分の周辺遮光層上に一
部重なることを特徴とする液晶表示素子。