JP2002174818A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール材の加熱硬化時に発生するシール材の
流れ出しによる表示不良を未然に防ぐことができる液晶
表示装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 カラーフィルタ基板２とアクティブマト
リクス基板３とを貼合わせる際に、アクティブマトリク
ス基板３に形成されたシール材５は、潰されつつ伸ばさ
れることによってカラーフィルタ基板２に形成されたシ
ール材保持壁４と接触する。シール材保持壁４とアクテ
ィブマトリクス基板３との間のギャップｄ２を両基板の
表示領域間のギャップｄ１より小さくすることで、毛細
管現象によってシール材５が表示領域の外側へと誘導さ
れるので、シール材５の流れ出しによる表示不良を防止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デスクトップ型パソコン、カーナ
ビゲーションなど、液晶表示装置を用いた商品が実用化
されており、市場のニーズとして表示の高品位化が求め
られている。液晶表示装置の表示品位を決定する１つの
要因が液晶層の厚さ（以下、セル厚と呼ぶ）である。今
後、液晶表示装置のさらなる大型化、高精細化、高画質
化を行ううえでセル厚をいかに均一にするかは非常に重
要である。

【０００３】高画質、高精細のディスプレイを代表する
ものとして、アモルファスシリコンを使用しているＴＦ
Ｔ（Thin Film Transistor）液晶表示装置がある。ＴＦ
Ｔは、電極材料、半導体材料および絶縁体材料などの様
々な膜構成から成る。したがって、各材料の構造および
膜厚なども様々である。

【０００４】図７は、従来の液晶表示装置２０の構成を
示す断面図である。液晶表示装置２０は、カラーフィル
タ基板２、アクティブマトリクス基板３、シール材５、
カラーフィルタ９、透明電極１０、電極配線１１および
プラスチックビーズ１２を有する。カラーフィルタ基板
２上には、ＲＧＢ（Ｒ：レッド，Ｇ：グリーン，Ｂ：ブ
ルー）３色からなるカラーフィルタ９と、ＩＴＯ（Indi
um Tin Oxide）などの透明電極１０とが形成されてい
る。アクティブマトリクス基板３上には、外部回路との
電気的接続を行うための電極配線１１と、図示しない複
数のＴＦＴとがマトリクス状に形成され、表示領域の外
周部にカラーフィルタ基板２と貼合わせるためのシール
材４が形成されている。両基板間の間隙部分１３は、ス
ペーサであるプラスチックビーズ１２によってギャップ
が規定され、間隙部分１３に狭持された液晶が、電極間
に印加される電圧に応じてその配列を変えることで光の
透過が制御される。

【０００５】通常、液晶表示装置を製造する場合、基板
の周辺部にシール材５を印刷し、仮焼成でシール材５中
の接着剤の溶剤を充分に揮発させた後、シール材５で取
り囲む表示領域に球状スペーサを散在させて一対の基板
を貼合わせる。シール材５には熱硬化性樹脂を使用する
ことが多く、貼合わせ後のシール材硬化時においては、
たとえば１５０℃で１時間加熱する。シール材５の硬化
後、基板を常温に戻して液晶を注入する。液晶注入工程
では、まず液晶注入口を介してパネル内部および液晶溜
め容器の真空脱気を行う。次に、液晶表示装置と液晶溜
め容器を相互に連通させて液晶表示装置の毛細管現象を
利用して液晶を静かに注入する。その後、真空容器内に
窒素などの不活性ガスを導入して大気圧に戻し、液晶表
示装置内の内圧差により液晶を充分に注入する。液晶注
入の終わったパネルは真空容器内から取出し、注入口に
残っている液晶を拭取り、樹脂を塗布硬化して封止す
る。液晶は、液晶が完全に未注入の状態である空セルと
同様の状態に達するまで注入される。したがって、空セ
ル状態の均一性によってセル厚が規定される。

【０００６】また、装置外周に形成しているシール材５
もセル厚を規定する要因であるが、基板貼合わせ工程の
シール加熱硬化時において、図８の平面図が示すように
シール材５が表示領域６に流れ出し、表示不良を起こす
という問題がある。これに対して、特開昭６２−５２５
３１号公報記載の液晶表示装置は、基板に電極配線およ
び配向膜を形成後、画素部分を囲むように障壁を形成す
る。障壁の外側に印刷などでシール材を形成し、基板貼
合わせ時にシール材が押し出されるときにこの障壁によ
って、画素部への進入を防止することができる。

【０００７】また、特開平４−１４７２１８号公報記載
のカラー液晶パネル装置は、カラーフィルタの表示部と
周辺シール部が設置される部分との間に、表示部と同じ
高さでかつ表示部と分離した補助防止柵をカラーフィル
タ基板に設ける。これにより対向基板と補助防止柵との
間隙の毛細管現象を利用してシール材の流れ出しが表示
領域まで到達するのを防ぐことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置におい
て、シール材の役割は、液晶層を挟持している一対の基
板間のセル厚、特に表示領域周辺のセル厚を規定するう
えで非常に重要である。また、シール材に含まれている
ファイバスペーサおよびセル内に散布されているプラス
チックビーズもセル厚を規定する要因である。特にシー
ル材に含まれるときのガラスファイバの濃度分布および
セル内に散布されるプラスチックビーズの散布バラツキ
は、パネル全体におけるセル厚のバラツキ分布との相関
性が非常に高く、場合によっては、上記２つのバラツキ
要因によって、セル厚が極端に薄くなる領域が形成され
ることがある。特にシール材を硬化させる際に、硬化反
応前の昇温時にシール材の粘度低下が起こり、バスライ
ン上などのセル厚の小さい表示領域では毛細管現象によ
ってシール材が流れ出し、表示領域周辺における液晶の
配向不良を起こしている。

【０００９】前述の従来技術では、障壁によってシール
材の流れを遮る、もしくは対向基板と補助防止柵との間
隙の毛細管現象でシール流れを留まらせることになる
が、シール材と表示部は接近しており、シール材近傍の
表示部ではシール材から染み出した未硬化成分の影響を
受けやすくなり、その結果、シール材近傍では液晶材の
電圧保持率低下による表示品位の低下が発生しやすくな
る。

【００１０】本発明の目的は、シール材の加熱硬化時に
発生するシール材の流れ出しによる表示不良を未然に防
ぐことができる液晶表示装置およびその製造方法を提供
することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、表示領域の外
周部にシール材保持壁が形成された第１の基板と、表示
領域の外周部に前記第１の基板と貼合わせるためのシー
ル材が形成された第２の基板と、前記両基板間に挟持さ
れる液晶層とを有する液晶表示装置において、前記シー
ル材保持壁は、前記シール材より外側かつ前記シール材
と接触する位置に形成され、前記両基板の表示領域間の
ギャップｄ１と、前記シール材保持壁の頂部と前記第２
の基板とのギャップｄ２とが、ｄ１＞ｄ２となるように
貼合わされたことを特徴とする液晶表示装置である。

【００１２】本発明に従えば、シール材保持壁がシール
材より外側かつ前記シール材と接触する位置に形成さ
れ、両基板の表示領域間のギャップｄ１と、前記シール
材保持壁の頂部と前記第２の基板の表示領域の外周部と
のギャップｄ２とが、ｄ１＞ｄ２となるように貼合わさ
れているので、シール材の加熱硬化時に発生するシール
材の流れ出しを、シール材保持壁と第２の基板とのギャ
ップの毛細管現象によって、意図的に表示領域より外側
に誘導することで表示不良を防ぐことができる。

【００１３】また本発明は、前記シール材保持壁は、前
記第２の基板とのギャップが内側が広く、外側が狭くな
るように形成されることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、シール材保持壁と第２の
基板とのギャップが内側が広く、外側が狭くなるように
形成されるので、シール材がテーパ形状の傾斜に沿って
表示領域から外側へ流れやすくなり、シール材の流れ出
しによる表示不良を防ぐことできるとともに、一旦ギャ
ップｄ２を有する表示領域外へ流れ出したシール材が表
示領域へ流れ出すことを防止する。これによって、より
確実にシール材の流れ出しを防止することができる。

【００１５】また本発明は、第１の基板の表示領域の外
周部にシール材保持壁を形成する工程と、第２の基板の
表示領域の外周部に前記第１の基板と貼合わせるための
シール材を形成する工程と、前記両基板を貼合わせる工
程とを有する液晶表示装置の製造方法において、前記シ
ール材保持壁を前記シール材より外側かつ前記シール材
と接触する位置に形成し、前記両基板の表示領域間のギ
ャップｄ１と、前記シール材保持壁の頂部と前記第２の
基板とのギャップｄ２とが、ｄ１＞ｄ２となるように貼
合わせることを特徴とする液晶表示装置の製造方法であ
る。

【００１６】本発明に従えば、両基板の貼合わせ工程
で、前記両基板の表示領域間のギャップｄ１と、前記シ
ール材保持壁の頂部と前記第２の基板の表示領域の外周
部とのギャップｄ２とが、ｄ１＞ｄ２となるように貼合
わせるので、シール材の加熱硬化時に発生するシール材
の流れ出しを、シール材保持壁と第２の基板とのギャッ
プの毛細管現象によって、意図的に表示領域より外側に
誘導することで表示不良を防ぐことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある液晶表示装置１を構成するカラーフィルタ基板２お
よびアクティブマトリクス基板３を示す図である。図１
（ａ）は平面図を示し、図１（ｂ）は斜視図を示してい
る。図２は、本発明の実施形態の液晶表示装置１の構成
を示す断面図である。なお、図２の断面図は、図１
（ａ）のＡ−Ａ面における断面図である。第１の基板で
あるカラーフィルタ基板２にシール材保持壁４が形成さ
れ、第２の基板であるアクティブマトリクス基板３にシ
ール材５が形成される。このとき、シール材保持壁４
は、カラーフィルタ基板２とアクティブマトリクス基板
３を貼合わせた場合、シール材５より外側であり、かつ
シール材５と接触する位置に形成される。さらに、シー
ル材保持壁４は、表示領域６側に面するシール材保持壁
の表示領域側面４１とシール材保持壁の非表示領域側面
４２を備えている。

【００１８】次に、本発明の実施形態の液晶表示装置１
の詳細について図２を用いて説明する。まず、液晶表示
装置１は、カラーフィルタ基板２、アクティブマトリク
ス基板３、シール材保持壁４、シール材５、カラーフィ
ルタ９、透明電極１０、電極配線１１およびプラスチッ
クビーズ１２を有する。カラーフィルタ基板２上には、
ＲＧＢ（Ｒ：レッド，Ｇ：グリーン，Ｂ：ブルー）３色
からなるカラーフィルタ９と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）などの透明電極とから各画素の領域が形成され、全
画素領域を含む表示領域６の外周部にシール材保持壁４
が形成されている。アクティブマトリクス基板３上に
は、外部回路との電気的接続を行うための電極配線１１
と、図示しない複数のＴＦＴとがマトリクス状に形成さ
れ、表示領域６の外周部にカラーフィルタ基板２と貼合
わせるためのシール材４が形成されている。両基板間の
間隙部分１３は、スペーサであるプラスチックビーズ１
２によってギャップが規定され、間隙部分１３に狭持さ
れた液晶が、電極間に印加される電圧に応じてその配列
を変えることで光の透過が制御される。

【００１９】また、両基板の表示領域６間のギャップを
ｄ１、シール材保持壁４の頂部とアクティブマトリクス
基板２とのギャップをｄ２とすると、両基板を貼合わせ
る際に、ｄ１とｄ２との関係がｄ１＞ｄ２となるように
シール材保持壁４の高さおよびプラスチックビーズ１２
の直径などが調整されている。

【００２０】本発明の液晶表示装置１は、このような構
成を有することにより、基板の貼合わせ工程において、
表示領域６側に向かって流れ出していたシール材５を毛
細管現象によって表示領域６とは逆のシール材保持壁４
側に誘導することができるので、シール材５の流れ出し
に伴う表示不良を防止することができる。

【００２１】なお、図２の断面図は、シール材保持壁４
のシール材保持壁の非表示領域側面４２と、シール材５
のシール材の非表示領域側面５２が面一の場合の断面図
であるが、これに限らず、シール材５の浸透の程度によ
って、シール材の非表示領域側面５２が、シール材保持
壁の非表示領域側面４２より表示領域６側寄り、もしく
は、表示領域６から外側寄り（シール材５がシール材保
持壁の非表示領域側面４２からはみ出す）に形成されて
もよい。

【００２２】次に、本実施形態の液晶表示装置１の製造
方法について説明する。図３は、シール材保持壁４を形
成する工程図である。まず、カラーフィルタ基板２上に
ＲＧＢの３色からなるカラーフィルタ９と、対向電極で
ある透明電極１０を形成し、その上にスピンコート法に
よって、感光性のアクリル系樹脂を３μｍの厚さで塗布
することで有機樹脂層１４を形成する（図２（ａ））。
次に、マスク１００と露光装置（ステッパ）とを用いて
露光を行った後、現像処理で感光部を除去して現像パタ
ーン１４ａを形成する（図２（ｂ））。続いて枚葉オー
ブンにて焼成（１８０℃）を行い、シール材保持壁４を
形成する（図２（ｃ））。このとき、マスク１００とし
て、予めカラーフィルタ基板２の表示領域６の外周部に
シール材保持壁４が形成できるマスクを用いる。さら
に、マスク１００は、カラーフィルタ基板２とアクティ
ブマトリクス基板３の貼合わせ工程でシール材保持壁４
が、シール材５の外周を取巻き、かつシール材保持壁４
のシール材保持壁の非表示領域側面４２がシール材５の
シール材の非表示領域側面５２と重なるようなマスクを
用いる。

【００２３】また、有機樹脂層１４の厚さは３μｍに限
定されるものではなく、１．５〜５μｍの範囲であれば
よく、上記のように単層であっても、膜厚を大きくする
ために複数回の塗布による多層構造であってもよい。

【００２４】一方、シール材５を形成する工程におい
て、液晶を駆動させるためのＴＦＴ素子と電極配線１１
が形成されたアクティブマトリクス基板２に対して、ス
クリーン印刷法によりエポキシ系樹脂（２５℃における
粘度４０Ｐａ・ｓ）から成るシール材５を形成する。

【００２５】ここで、スクリーン印刷装置に使用される
マスクのパターンは、アクティブマトリクス基板３の表
示領域６の外周部にシール材５が形成できるマスクを用
いる。スクリーン印刷されたアクティブマトリクス基板
３のシール材５は、温度１１０℃で４分間の仮焼成を行
い、その後、両基板の貼合わせ工程においてカラーフィ
ルタ基板２とアクティブマトリクス基板３とを貼合わ
せ、かつ押圧（０．８ｋｇ／ｃｍ²）をかけて、１７０
℃で２時間加熱し、本焼成を行う。

【００２６】この貼合わせ工程において、シール材５
は、潰されつつ伸ばされることによってシール材保持壁
４と接触する。シール材保持壁４とアクティブマトリク
ス基板３との間のギャップｄ２は、両基板の表示領域６
間のギャップｄ１よりも狭くなる（ｄ１＞ｄ２）ため、
図４の平面図に示すようにシール材５は毛細管現象によ
ってシール材保持壁４の方向、つまり表示領域６から外
側の矢印方向へと誘導される。

【００２７】したがって、シール材５の形成領域におい
て、電極配線１１などにより部分的な狭いギャップが存
在したとしても、表示領域６の方向にシール材５が侵入
することが防がれ、表示不良が発生しない。

【００２８】また、シール材５の仮焼成から本焼成まで
の工程間で、貼合わせ時のアライメントエラーのトラブ
ルなどによりしばらく作業を中断すると、一旦狭ギャッ
プ領域に浸透したシール材５が、加熱により流れ出して
しまうが、上記のように仮焼成、基板貼合わせ、シール
材本焼成の処理を連続的に行うことでこれを防止するこ
とができる。

【００２９】図５は、本発明の他の実施形態である液晶
表示装置１の構成を示す断面図である。本実施形態の液
晶表示装置１は、図２で説明した実施形態の液晶表示装
置１と比較して、シール材保持壁４ａの形状が異なって
いる。その他同一の部位については同一の符号を付して
説明を省略する。シール材保持壁４ａの形状は、その頂
部が傾斜面を持つ略テーパ状の形状とする。この形状と
することにより、シール材保持壁４ａとカラーフィルタ
基板３とのギャップは、基板の内側が広く外側に向かっ
て狭くなる。このため、基板貼合わせ工程において、シ
ール材５がテーパ形状の傾斜に沿って毛細管現象によっ
て表示領域６から外側へ流れやすくなる。また、一旦ギ
ャップｄ２を有する表示領域外周部へ流れ出したシール
材５は、ｄ１＞ｄ２の関係により、ギャップｄ１を有す
る表示領域６へ流れ出すことがなくなる。さらに、毛細
管現象で外側に誘導することによりシール材５中の未硬
化成分が表示領域６へ流れ出すことも防ぐことができ
る。

【００３０】したがって、シール材５の形成領域の付近
において、プラスチックビーズ６の分散バラツキ、シー
ル材５の膜厚ムラによりギャップが局所的に狭くなる領
域が発生しても、シール材５の染み出しを防ぐことで表
示領域６の周縁部での表示不良が発生しない。

【００３１】ここで、本実施形態においては、シール保
持壁４ａのテーパ角θは、３０°としたが、これに限ら
ず１５〜７５°の範囲であればよい。

【００３２】次に、他の実施形態の液晶表示装置１の製
造方法について説明する。図６は、シール材保持壁４ａ
を形成する工程図である。まず、カラーフィルタ基板２
上にＲＧＢの３色からなるカラーフィルタ９と、対向電
極である透明電極４を形成し、その上にスピンコート法
によって、感光性のアクリル系樹脂（ポジ型）を３μｍ
の厚さで塗布することで有機樹脂層１４を形成する（図
６（ａ））。次に、マスク１００と露光装置（ステッ
パ）とを用いて露光を行う（図６（ｂ））。マスク１０
０による非感光領域である現像パターン１４ａの特定領
域に対し、マスク１０１を用いてさらに露光を行った
後、現像処理で感光部を除去し、現像パターン１４ｂを
形成する（図６（ｃ））。続いて枚葉オーブンにて焼成
（１８０℃）を行い、シール材保持壁４ａを形成する
（図６（ｄ））。このとき、マスク１０１は、露光装置
からの光の透過率がマスク１００の透過率より小さくな
る領域を有するマスクを用いる。本実施形態では、例え
ばマスク１０１の領域１０１ａに光拡散面を持つものを
用いることで透過率を小さくし、感光不良とすることで
テーパー形状を有する現像パターン１４ｂを形成するこ
とができる。また領域１０１ａにはスリットパターンな
どを用いてもよい。

【００３３】さらに、マスク１００は、カラーフィルタ
基板２とアクティブマトリクス基板３の貼合わせ工程で
シール材保持壁４ａがシール材５の外周を取巻き、かつ
シール材保持壁４ａのシール材保持壁の非表示領域側面
４２がシール材５のシール材の非表示領域側面５２と重
なるようなマスクを用いる。

【００３４】また、有機樹脂層１４の厚さは３μｍに限
定されるものではなく、１．５〜５μｍの範囲であれば
よく、上記のように単層であっても、膜厚を大きくする
ために複数回の塗布による多層構造であってもよい。

【００３５】一方、シール材５を形成する工程におい
て、液晶を駆動させるためのＴＦＴ素子と電極配線１１
が形成されたアクティブマトリクス基板２に対して、ス
クリーン印刷法によりエポキシ系樹脂（２５℃における
粘度４０Ｐａ・ｓ）から成るシール材５を形成する。

【００３６】この後、前述の実施形態と同様にシール材
５の仮焼成を行い、両基板の貼合わせ工程においてカラ
ーフィルタ基板２とアクティブマトリクス基板３とを貼
合わせ、かつ押圧（０．８ｋｇ／ｃｍ²）をかけて、１
７０℃で２時間加熱し、本焼成を行う。

【００３７】この貼合わせ工程において、シール材５
は、潰されつつ伸ばされることによってシール材保持壁
４ａと接触する。シール材保持壁４ａとアクティブマト
リクス基板３とのギャップは、表示領域６側が広く表示
領域６の外側に向かって狭くなる。シール材５はテーパ
形状の傾斜に沿って表示領域６から外側の方向へ流れや
すくなる。したがって、シール材５の形成領域におい
て、表示領域６の方向にシール材５が侵入することが防
がれ、表示不良が発生しない。

【００３８】また、前述の特開昭６２−５２５３１号公
報の液晶パネルのように、電極配線および配向膜を形成
後に障壁を形成すると、障壁形成時に配向膜そのものに
対して何らかの配向不良の原因となる影響を与えるおそ
れがあるが、本発明では、シール材保持壁４は配向膜形
成前に形成するので、配向膜そのものに対しては何のス
トレスも与えず、配向不良を生じさせない。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シール材
の加熱硬化時に発生するシール材の流れ出しを、シール
材保持壁と第２の基板とのギャップの毛細管現象によっ
て、意図的に表示領域より外側に誘導することで表示不
良を防ぐことができる。

【００４０】また本発明によれば、シール材がテーパ形
状の傾斜に沿って表示領域から外側へ流れやすくなり、
シール材の流れ出しによる表示不良を防ぐことができる
とともに、一旦ギャップｄ１を有する表示領域外へ流れ
出したシール材が表示領域へ流れ出すことを防止する。
これによって、より確実にシール材の流れ出しを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である液晶表示装置１を
構成するカラーフィルタ基板２およびアクティブマトリ
クス基板３を示す図である。

【図２】本発明の実施形態の液晶表示装置１の構成を示
す断面図である。

【図３】シール材保持壁４を形成する工程図である。

【図４】シール材５がシール材保持壁４に保持された状
態を示す平面図である。

【図５】本発明の他の実施形態の液晶表示装置１の構成
を示す断面図である。

【図６】シール材保持壁４ａを形成する工程図である。

【図７】従来の液晶表示装置２０の構成を示す断面図で
ある。

【図８】シール材５が表示領域６へ流れ出した状態を示
す平面図である。

【符号の説明】

１，２０ 液晶表示装置 ２ カラーフィルタ基板 ３ アクティブマトリクス基板 ４，４ａ シール材保持壁 ５ シール材 ６ 表示領域 ９ カラーフィルタ １０ 透明電極 １１ 電極配線 １２ プラスチックビーズ １３ 液晶注入用間隙 １４ 有機樹脂層 １４ａ，１４ｂ 現像パターン ４１ シール材保持壁の表示領域側面 ４２ シール材保持壁の非表示領域側面 ５１ シール材の表示領域側面 ５２ シール材の非表示領域側面 １００，１０１ マスク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示領域の外周部にシール材保持壁が形
   成された第１の基板と、 表示領域の外周部に前記第１の基板と貼合わせるための
   シール材が形成された第２の基板と、 前記両基板間に挟持される液晶層とを有する液晶表示装
   置において、 前記シール材保持壁は、前記シール材より外側かつ前記
   シール材と接触する位置に形成され、 前記両基板の表示領域間のギャップｄ１と、前記シール
   材保持壁の頂部と前記第２の基板とのギャップｄ２と
   が、ｄ１＞ｄ２となるように貼合わされたことを特徴と
   する液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記シール材保持壁は、前記第２の基板
   とのギャップが内側が広く、外側が狭くなるように形成
   されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 第１の基板の表示領域の外周部にシール
   材保持壁を形成する工程と、 第２の基板の表示領域の外周部に前記第１の基板と貼合
   わせるためのシール材を形成する工程と、 前記両基板を貼合わせる工程とを有する液晶表示装置の
   製造方法において、 前記シール材保持壁を前記シール材より外側かつ前記シ
   ール材と接触する位置に形成し、 前記両基板の表示領域間のギャップｄ１と、前記シール
   材保持壁の頂部と前記第２の基板とのギャップｄ２と
   が、ｄ１＞ｄ２となるように貼合わせることを特徴とす
   る液晶表示装置の製造方法。