JP2000221521A - 液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示特性のすぐれた液晶表示素子に関し、特
に、液晶の注入、封口に関する表示不良がない液晶表示
素子、及びその製造方法を実現する。 【解決手段】 一対の基板間に、マトリクス状に配置さ
れた表示領域を持つ液晶表示素子において、液晶の注入
口近傍に、ＤＣバイアスを印加するための電極１０７を
設けたことを特徴とする液晶素子表示。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示特性のすぐれ
た液晶表示素子に関し、特に、液晶の注入、封口に関す
る表示不良がない液晶表示素子、及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示素子は、ＯＡ機器やＡＶ
機器の省電力化、省スペース化、ローコスト化の要望に
応えるべく、盛んに研究・開発がなされている。

【０００３】図６に、従来の液晶表示素子の平面外観図
を示した。現状の液晶表示素子は、ガラス基板やシリコ
ン基板７０１上に表示に必要な素子或いは電極をマトリ
クス状に配置した表示領域７０２を形成し、一部に開口
のあるシール材料７０３を塗布した後、対向電極基板或
いはカラーフィルター基板（図示せず）を位置合せして
貼り合せた後、シール材を硬化させる。次に、シール材
の開口部（以下、注入口）７０４から液晶材料をセル内
に注入し、その後、注入口を封口材料７０５で封口す
る。次に、封口材を硬化させ、液晶配向のためのアニー
ル処理をした後、表示領域素子を駆動するために外部の
ドライバーなどと電極パッド７０６を介して接続する。

【０００４】上述のシール材料、及び、封口材料は、通
常樹脂状接着剤が用いられる。中でも、封口材料は、そ
れ自体が完全に硬化する前に、液晶材料と接することに
なる。この際、液晶材料中に封口材料から未硬化成分や
不純物が溶け込み、これが表示不良を引き起こす原因の
一つになっている。この表示不良については後述する。

【０００５】また、上記液晶のセル内への注入過程にお
いて、液晶材料とともに不純物も一緒にセル内に進入し
ていくことも知られている。この場合、この不純物は、
液晶の侵入過程と共にセル内部奥に侵入し、注入口を起
点として、扇状に広がっていき、どちらかというと、注
入口とは反対側に表示不良を引き起こす。

【０００６】これらの現象を、図７に模式的に示した。
各符号は図６と同じである。また、図中、７１１は不純
物である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】次に、先述の表示不良
について説明する。

【０００８】封口材料からイオン性不純物が液晶材料中
に溶出すると、これら不純部がＤＣバイアスの印加によ
り電荷２重層を形成し、液晶層に外部からかけられる電
界を実質的に弱めることが知られている。これは、表示
不良としては、焼付き（残像）として現れる。例えば、
図８に示したように、ある一定時間特定パターン（この
場合は、チェッカーパターン）を表示し続けた後、別の
表示パターン（この場合は、ホワイトラスター）を表示
すると、うっすらと前の表示パターン（この場合は、チ
ェッカーパターン）が、表示領域の一部（或いは、全
面）に残る現象である。特に、図８で図示しているよう
に、液晶の注入口（封口）付近にその残像が残ることが
多い。この原因として、先述の封口材料からの、或い
は、液晶の注入過程において、不純物の溶出、侵入が原
因の一つであると考えられる。実際に、注入口近傍のセ
ルの電圧保持率を測定すると、９２％程度であり、表示
領域中央の９５％程度に比較して低く、セル内が不純物
に汚染されていることが確認された。

【０００９】いずれにしても、図７に示したように、液
晶の注入口（封口）付近が、液晶セル内汚染の原因とな
っているといえる。

【００１０】従来は、これら問題に対して、液晶材料
や、封口材料の純度をできるだけ上げた状態で保管す
る、或いは、製造場所であるクリーンルームの清浄度を
上げて、不純物の発生そのものを防ぐ手段が取られてき
た。

【００１１】しかしながら、上記の手段では、実施する
ためのコストが高く、また、取り扱いのちょっとした不
注意などの突発的な汚染に対しては、防ぎようがない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上述べたように、従
来、液晶セルに不純物が侵入することを簡単に防ぐ手段
はなかった。

【００１３】本発明者は、この点について、液晶表示素
子自体に簡単な構造を付加することにより、上記不純物
のセル内への侵入を防止する手段を発明した。すなわ
ち、一対の基板間に、マトリクス状に配置された表示領
域を持つ液晶表示素子において、液晶の注入口近傍に、
ＤＣバイアスの印加手段を設けたことを特徴とする、液
晶表示素子である。

【００１４】更に言えば、前記ＤＣバイアスの印加手段
は、一対の導電材料で構成されることを特徴とする。

【００１５】また、更に言えば、前記ＤＣバイアスの印
加は、液晶注入工程、或いは、封口剤形成工程の少なく
ともいずれか一方で行われることを特徴とする。

【００１６】また、本発明においては、一対の基板間
に、マトリクス状に配置された表示領域を持つ液晶表示
素子の製造方法において、液晶の注入工程、或いは、封
口剤形成工程の少なくとも一方の工程で、注入口近傍に
ＤＣバイアスを印加しながら行うことを特徴とする、液
晶表示素子の製造方法を提供するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１を用いて本発明の実施形態を
説明する。図１は、本発明の一実施形態の表示パネルの
平面図である。

【００１８】図１において、１０１はマトリクス基板、
１０２はマトリクス状表示領域、１０７は電極、１０３
はシール材、１０４は注入口、１０５は封口剤、１０６
は電極取出しパッドである。

【００１９】基本的な構成は、図６と同じである。ただ
し、図１において、注入口の内側に不純物のセル内への
侵入を防止するための１対の電極１０７（片方しか表記
していない）を追加している。この不純物侵入防止用電
極１０７の具体的構成は、次のようなものが考えられ
る。

【００２０】たとえば、電極１０７を金属導電層或いは
透明導電層で形成し、そこに常にＤＣバイアスをかけ
る。このDCバイアスは、具体的には、図中、電極１０７
と後述する他方の電極との間に０．１V〜５Vの直流電圧
を印加することが好ましい。そうすることにより、注入
口（或いは封口剤）からのイオン性不純物はセル内部に
侵入する前にその導電層にトラップされ、セル内には侵
入していかなくなる。１対の電極１０７の形成場所は、
例えば、一方をマトリクス基板上に、他方を対向基板上
に形成してもよいし、あるいは、マトリクス基板上（或
いは対向基板上）に両方とも形成してもよい。

【００２１】また、その一対の電極１０７の形成場所
は、図１に示すように封口剤１０５の内側でもよいし、
或いは、一対の電極１０７が封口剤１０５を挟むように
形成してもよい。

【００２２】また、前述のＤＣバイアスを印加する工程
としては、封口材塗布工程で行ってもよいし、液晶材料
注入工程で行ってもよい。

【００２３】以上のように形成した液晶表示素子におい
ては、セル内への不純物汚染源（工程）である封口材料
或いは液晶注入工程において、電極１０７という簡単な
構成を付加するだけで、セル内不純物汚染を防止でき
る。

【００２４】

【実施例】［第１の実施例］図１に、本発明の第１の実
施例を示した。図１は、本発明の実施例を説明するため
の表示パネルの模式平面図である。

【００２５】ガラス基板１０１上に、マトリクス状表示
領域１０２を形成し、シール材１０３を塗布した後、カ
ラーフィルタ基板（図示していない）を貼り合せた後、
シール材を硬化させた。本実施例で用いたシール材は、
アクリル樹脂系の熱硬化タイプの接着剤である。

【００２６】次に、このセル全体を真空チャンバー内に
セットし、セル内を真空排気した後、注入口１０４に液
晶材料を接触させ、チャンバーを大気圧に徐々に戻しな
がらその差圧で液晶材料をセル内に注入した。注入終了
後、チャンバーを完全に大気圧に戻した後セルを取り出
し、注入口に封口剤１０５を塗布した。用いた封口材料
は、エポキシ樹脂系の熱硬化タイプの接着剤である。こ
の状態で、セル全体を加熱オーブンの中に入れて封口剤
１０５を完全に硬化させた。

【００２７】図２に、注入口付近のセルの断面図につい
て示した。先述の実施態様でも説明した一対の電極１０
７のうち一方の電極２０７は、ガラス基板２０１上に、
表示領域（図示せず）を形成するために用いた配線材料
と同一材料を用いて（本実施例では、アルミニウム、膜
厚２０００Å）形成し、他方の電極２０８は、カラーフ
ィルタ基板２１０上に形成した。本実施例では、電極２
０８は、カラーフィルタ基板にもともと形成されている
対向電極（透明導電膜）を用いた。電極２０７と２０８
の間には、外部のＤＣバイアス電源２０９と接続されて
いる。

【００２８】また、本実施例において形成される電極２
０７の膜厚が厚すぎると、液晶注入の際、その段差が液
晶の流れを阻害し、きれいに注入されないことが考えら
れる。本実施例では、膜厚２０００Åの配線材料を用い
たが、その膜厚は、できるだけ薄い方が良く、好ましく
は、１μｍ以下、より好ましくは、５０００Å以下、更
に好ましくは、本実施例で用いた２０００Å以下が望ま
しい。

【００２９】前述の封口材料を塗布し、硬化させる工程
において、電極２０７と２０８に、ＤＣバイアス電源２
０９から常にＤＣバイアスを印加し続けた。印加したＤ
Ｃバイアスは、５［Ｖ］である。

【００３０】このようにして作製した液晶表示素子にお
いて、６０℃８時間同一の表示パターン（チェッカーパ
ターン）を表示し続けた後に、他の表示パターンに切り
替えても焼付きによる残像はまったく観察されなかっ
た。

【００３１】これは、封口材料の塗布、硬化工程におい
て、封口材料の未硬化成分のうち、液晶材料中に溶出し
てくるイオン性不純物２１１を、ＤＣバイアスを印加し
続けることで、電極２０７，２０８にトラップすること
ができ、その結果、表示領域まで不純物が拡散して表示
不良を引き起こすことがなくなったためと考えられる。

【００３２】又、本実施例で作製した液晶セルの、注入
付近の電圧保持率は、９５％以上と、表示領域中央の値
と遜色なかったことからも、上記効果が確認できた。

【００３３】［第２の実施例］図３に、本発明の第２の
実施例を示した。特に図示はしないが、基本的な構成
は、図１、図２で示したものと同じである。

【００３４】本実施例においては、一対の電極は、マト
リクス基板３０１上に両方とも形成した（図中電極３０
７，３０８）。形成の方法は、第１の実施例と同様の方
法である。形成した電極のライン＆スペースは、５０μ
ｍ、膜厚２０００Åである。

【００３５】また、本実施例においても形成される電極
３０７，３０８の膜厚が厚すぎると、液晶注入の際、そ
の段差が液晶の流れを阻害し、きれいに注入されないこ
とが考えられる。本実施例では、膜厚２０００Åの配線
材料を用いたが、やはり、その膜厚は、できるだけ薄い
方が良く、好ましくは、１μｍ以下、より好ましくは、
５０００Å以下、更に好ましくは、本実施例で用いた２
０００Å以下が望ましい。

【００３６】本実施例において、図示したごとく封口剤
の塗布、硬化工程において、ＤＣバイアスを印加するこ
とにより、セル作製後の焼付き試験において、第１の実
施例と同様、焼付き残像は観察されなかった。また、注
入口付近の電圧保持率も、９５％以上と良好であった。

【００３７】これは、第１の実施例と同様、本実施例の
構成においても、封口材料の塗布、硬化工程において、
封口材料の未硬化成分のうち、液晶材料中に溶出してく
るイオン性不純物３１１を、ＤＣバイアスを印加し続け
ることで、電極３０７，３０８にトラップすることがで
き、その結果、表示領域まで不純物が拡散して表示不良
を引き起こすことがなくなったためと考えられる。

【００３８】［第３の実施例］図４に、本発明の第３の
実施例の表示パネルの平面図を示した。特に図示しない
が、基本的な構成は、図１で示したものと同じである。

【００３９】本実施例においては、一対の電極は、マト
リクス基板上に両方とも形成した（図中電極４０７，４
０８）。形成の方法は、第１の実施例と同様の方法であ
る。第１、第２の実施例と異なるのは、電極４０７と４
０８を、同じマトリクス基板上でも、注入口の両端に構
成した点である。

【００４０】本実施例の構成にすることにより、電極４
０７，４０８が、液晶注入の際の障害になり難くなる
（第１、第２の実施例においては、電極の段差が余り大
きいと、注入の際、液晶材料のセル内への流れを阻害す
る可能性がある。）。したがって、電極の選択の範囲
が、第１、第２の実施例に比べ、広く設定できる利点が
ある。又、同じ膜厚の配線材料を用いた場合でも、その
段差が液晶注入に与える影響は、ずっと少なくなる。

【００４１】本実施例において、図示したごとく封口剤
の塗布、硬化工程において、ＤＣバイアス印加電源４０
９によりＤＣバイアスを印加することにより、セル作製
後の焼付き試験において、第１の実施例と同様、焼付き
残像は観察されなかった。また、注入口付近の電圧保持
率も、９５％以上と良好であった。

【００４２】これは、第１の実施例と同様、本実施例の
構成においても、封口材料の塗布、硬化工程において、
封口材料の未硬化成分のうち、液晶材料中に溶出してく
るイオン性不純物を、ＤＣバイアスを印加し続けること
で、電極４０７，４０８にトラップすることができ、そ
の結果、表示領域まで不純物が拡散して表示不良を引き
起こすことがなくなったためと考えられる。

【００４３】［第４の実施例］図５に本発明の第４の実
施例を示した。基本的な構成は第１の実施例と同じであ
る。

【００４４】本実施例においては、ＤＣバイアスを電極
５０７，５０８間に印加する工程を、液晶注入工程中に
行った。液晶注入工程中に、液晶材料に混ざってセル内
に注入されてしまう不純物５１１を、ＤＣバイアスの印
加によって電極５０７，５０８にトラップできる。

【００４５】本実施例において、先述したような、不純
物が、液晶の侵入過程と共にセル内部奥に侵入し、注入
口を起点として、扇状に広がっていき、どちらかという
と、注入口とは反対側に表示不良を引き起こすような現
象は認められず、焼付き残像も観察されなかった。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶表示素子において、注入口（封口剤）近傍に簡単な
電極を付加し、かつ、その電極間にＤＣバイアスを印加
しながら、液晶の注入工程、或いは、封口工程をするこ
とにより、液晶セル内への不純物の侵入を完全に防止す
ることができた。

【００４７】また、本発明に必要な電極は、その形成の
ために新たな成膜工程を必要とせず、配線パターン形成
に使用するフォトマスクのパターンに追加することだけ
で、特に工程の増加も必要ない。

【００４８】また、実施例中では、基板をガラス基板に
限って説明したが、本発明の趣旨から言えば、それに限
定されるわけはなく、たとえば、シリコン基板を用いた
反射型タイプ等を用いることもできる。又、特に液晶の
モードについては言及はしなかったが、これは、本発明
が、どの液晶モードの表示素子でも有効であるためであ
る。これらの点は、本明細書の趣旨を理解すれば明らか
である。

【００４９】又、本実施例では、ＤＣバイアスを印加す
る工程について、封口剤の塗布・硬化工程、液晶の注入
工程、と別々に行ったが、本発明の効果をより鮮明にす
るために、両方の工程において、ＤＣバイアスを印加す
ることがより有効であることは容易に理解できる。

【００５０】本発明により作製された液晶表示素子は、
その使用環境を考えた場合、コンピュータ用モニターな
ど、長時間同一パターンを表示し続けるような用途に対
して、先述の焼付き防止という観点で、より有効であ
る。また、ビデオカメラのモニターのように、操作情報
をキャラクタなどで常に表示し続けるような用途に対し
ても非常に有効である。また、液晶プロジェクターで
は、光源の出力が非常に大きく、装置内部が他の用途に
比べて高温になり易く、先述の焼付きをおこしやすい。
このような用途にも、本発明は非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための表示パネル
の模式平面図である。

【図２】本発明の第１の実施例を説明するための表示パ
ネルの模式断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を説明するための表示パ
ネルの模式断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例を説明するための表示パ
ネルの模式平面図である。

【図５】本発明の第４の実施例を説明するための表示パ
ネルの模式断面図である。

【図６】従来の技術の問題点を説明するための表示パネ
ルの模式平面図である。

【図７】従来の技術の問題点を説明するための表示パネ
ルの模式平面図である。

【図８】従来の技術の問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１，５０１ マトリク
ス基板 １０７，２０７，２０８，３０７，３０８，４０７，４
０８，５０７，５０８ 電極（バイアス印加手段） ２０９，３０９，４０９，５０９ ＤＣバイアス印加
電源 １０３ シール材 １０４ 注入口 １０５ 封口剤 １０６ 電極取出しパッド

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に、マトリクス状に配置さ
   れた表示領域を持つ液晶表示素子において、 液晶の注入口近傍に、ＤＣバイアスの印加手段を設けた
   ことを特徴とする液晶素子表示。
2. 【請求項２】 前記ＤＣバイアスの印加手段は、一対の
   導電材料で構成される電極であることを特徴とする請求
   項１記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 前記一対の導電材料の少なくとも一方
   は、マトリクス基板の表示領域を構成する配線材料と同
   一の材料により形成されていることを特徴とする、請求
   項２記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記一対の導電材料の少なくとも一方
   は、対向基板上に形成された共通電極と同一の材料によ
   り形成されていることを特徴とする、請求項２記載の液
   晶表示素子。
5. 【請求項５】 前記ＤＣバイアスの印加は、液晶注入工
   程、或いは、封口剤形成工程の少なくともいずれか一方
   で行われたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素
   子。
6. 【請求項６】 一対の基板間に、マトリクス状に配置さ
   れた表示領域を持つ液晶表示素子の製造方法において、 液晶の注入工程、或いは、封口剤形成工程の少なくとも
   一方の工程で、注入口近傍にＤＣバイアスを印加しなが
   ら行うことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記一対の導電材料の少なくとも一方
   は、マトリクス基板の表示領域を構成する配線材料と同
   一の材料により形成することを特徴とする、請求項６記
   載の液晶表示素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記一対の導電材料の少なくとも一方
   は、対向基板上に形成された共通電極と同一の材料によ
   り形成することを特徴とする、請求項６記載の液晶表示
   素子の製造方法。