JP2002350870A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示素子およびその製造方法

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JP2002350870A
JP2002350870A JP2001162995A JP2001162995A JP2002350870A JP 2002350870 A JP2002350870 A JP 2002350870A JP 2001162995 A JP2001162995 A JP 2001162995A JP 2001162995 A JP2001162995 A JP 2001162995A JP 2002350870 A JP2002350870 A JP 2002350870A
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crystal display
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light
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Yoshinori Yamamoto
義則 山本
Hideki Matsukawa
秀樹 松川
Koji Inoue
浩治 井上
Shirou Sumida
祉朗 炭田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造プロセス中や外部から液晶表示素子内に
侵入する不純物によって、表示品位の低下が発生しな
い。 【解決手段】 シール材25を周囲に配置した対向する
2枚の基板11,12間に液晶24を挟持した液晶表示
素子であって、少なくとも一方の基板上の表示領域の遮
光層14上に、2枚の基板間隔を規定する柱スペーサ1
8を等間隔に配置し、柱スペーサ18がイオン吸着剤1
7を含有した。これにより、液晶表示素子の表示品位を
劣化させる製造プロセス中に侵入する不純物イオンや外
部から侵入する不純物イオンを、表示には無関係の遮光
層14上に形成した柱スペーサ18中のイオン吸着剤1
7が吸着するため、液晶表示素子の表示品位の低下が生
じない。よって、信頼性に優れた液晶表示素子が得られ
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、液晶表示素子お
よびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示素子は種々の表示装置に
用いられ、ポケットTV、ワープロ、ノート型パソコン
等の需要が拡大している。また、車載用液晶TVやカー
ナビゲーションシステム等の商品化にともない、厳しい
環境下でも、高品位の表示が行える高い信頼性が液晶表
示素子に要求されている。
【0003】液晶表示素子の一般的な製造方法は、基板
上に形成したポリイミド等の配向層表面を樹脂繊維布を
用いて擦るラビング法によって液晶の配向方位が決めら
れた基板に液晶を保持するためのシール材料を塗布し、
基板間の厚みを制御するビーズ材料を分散する。そし
て、ラビング処理を行った対向基板をシール材料を塗布
した基板と貼り合わせ、シール材料を硬化させる。そし
て真空注入法によって基板間に液晶材料を狭持し、そし
て、液晶表示素子にはその表示モードや用途に応じてパ
ネル表裏面に偏光板が貼り付けられ液晶表示素子が完成
する。
【0004】図4に示す従来の液晶表示素子の一例にお
いては、以下のような課題がある。まず、スイッチング
素子21を有するアレイ基板11と、遮光層14および
色層15を有するカラーフィルタ基板12間の基板間隔
精度がその表示品位を決める。すなわち、液晶表示素子
に基板間隔の不均一が存在する場合、液晶層24の厚み
に面内ばらつきが生じる。
【0005】次に、アレイ基板11とカラーフィルタ基
板12間に挟まれたビーズ26のうち、遮光層14間の
表示領域27に分散されたビーズによる液晶の配向乱れ
が発生し光抜けが生じ、ざらつき等の表示品位の低下を
生じる。
【0006】また、上記のような、パネルを形成する場
合、ビーズ26を基板上に分散させるには、乾式または
湿式などの方式により一方の基板上にビーズ26の散布
が行なわれるが、このビーズ散布を行なう際、ビーズの
凝集・偏在や異物の混入のため、液晶表示素子に点欠陥
や表示むらが生じ、製造工程での歩留りを悪くする。図
4において、13,19はガラス基板、16は透明電
極、22は画素電極、23は配向膜、25はシール材で
ある。
【0007】そこで、以上のような課題を解決するため
に、従来のビーズの分散方式による基板間隔の制御では
なく、図3に示す様にカラーフィルタ基板12上に予め
柱スペーサ18を形成する方式が提案されている。この
方式によれば、ビーズ散布によって生ずる液晶層24の
厚みむらやざらつきといった表示品位の低下をなくすこ
とが出来る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶表
示素子は不純物イオンの存在によって、表示のために電
極に印加される電界が見かけ上変化するためにコントラ
スト低下等の表示品位の低下おこる。また、駆動電界に
よって不純物イオンが偏在し、局所的な表示むらや残像
・焼き付け現象といった表示不良を引き起こす。不純物
イオンは、素子内に狭持する液晶に含まれているもの
や、製造過程において素子内に混入される不純物から液
晶中に溶出することが考えられる。また、長時間の使用
によって、外部雰囲気から水分の侵入に伴って、外部の
不純物やシール材料中の不純物がパネル内に侵入し、シ
ール材料近傍の表示品位が劣化する。
【0009】このため液晶材料の高純度化や液晶注入治
具の高度洗浄や異物対策や高信頼性シール材料の使用等
の対策がとられ不純物イオンの低減を図っているが、コ
ストアップや生産性が悪化することになる。
【0010】したがって、この発明の目的は、このよう
な課題を解決するものであり、柱スペーサを形成した液
晶表示素子において、製造プロセス中や外部から液晶表
示素子内に侵入する不純物によって、表示品位の低下が
発生しない信頼性に優れる液晶表示素子およびその製造
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】上記目的を達成するため
この発明の請求項1記載の液晶表示素子は、シール材を
周囲に配置した対向する2枚の基板間に液晶を挟持した
液晶表示素子であって、少なくとも一方の基板上の表示
領域の遮光層上に、2枚の基板間隔を規定する柱スペー
サを等間隔に配置し、前記柱スペーサがイオン吸着剤を
含有した。
【0012】このように、少なくとも一方の基板上の表
示領域の遮光層上に、2枚の基板間隔を規定する柱スペ
ーサを等間隔に配置し、柱スペーサがイオン吸着剤を含
有したので、液晶表示素子の表示品位を劣化させる製造
プロセス中に侵入する不純物イオンや外部から侵入する
不純物イオンを、表示には無関係の遮光層上に形成した
柱スペーサ中のイオン吸着剤が吸着するため、液晶表示
素子の表示品位の低下が生じない。よって、信頼性に優
れた液晶表示素子が得られる。
【0013】また、柱スペーサにより、従来のビーズで
の液晶表示素子の課題であったビーズの凝集による点欠
陥やビーズによる光抜けによるコントラスト低下および
散布むらによるギャップむらが改善できるものである。
【0014】請求項2記載の液晶表示素子は、請求項1
記載の液晶表示素子において、イオン吸着剤はポリイミ
ド粉末からなる。このように、イオン吸着剤はポリイミ
ド粉末からなるので、不純物イオンを吸着することがで
きる。
【0015】請求項3記載の液晶表示素子の製造方法
は、2枚の基板のうち少なくとも一方の基板上の表示領
域の遮光層上に、イオン吸着剤を含有させた樹脂層を塗
布する工程と、前記遮光層上に柱スペーサが配置される
ように前記樹脂層をパターニング形成する工程と、少な
くとも一方の基板に前記柱スペーサを形成した2枚の基
板に配向処理を行い、シール材により2枚の基板間に液
晶を挟持する工程とを含む。
【0016】このように、2枚の基板のうち少なくとも
一方の基板上の表示領域の遮光層上に、イオン吸着剤を
含有させた樹脂層を塗布する工程と、遮光層上に柱スペ
ーサが配置されるように樹脂層をパターニング形成する
工程とを含むので、イオン吸着剤を含有した柱スペーサ
を形成することができる。これにより、基板間に挟持す
る液晶に含まれている不純物イオンや、製造プロセス中
に侵入する不純物イオンを、表示には無関係の遮光層上
に形成した柱スペーサ中のイオン吸着剤が吸着するた
め、液晶表示素子の表示品位の低下が生じない。よっ
て、信頼性に優れた液晶表示素子が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1およ
び図2に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形
態の液晶表示素子の構造を示す断面図である。
【0018】図1に示すように、この液晶表示素子は、
シール材25を周囲に配置した対向する2枚の基板1
1,12間に液晶24を挟持し、少なくとも一方の基板
上の表示領域の遮光層14上に、2枚の基板間隔を規定
する柱スペーサ18を等間隔に配置し、柱スペーサ18
がイオン吸着剤17を含有した。
【0019】パネル構成基板としてアクティブ素子のT
FT(Thin Film Transister)を
有するアレイ基板11と対向側としてカラーフィルタ基
板12を用いた。これらの基板の表示部のサイズは対角
10インチである。カラーフィルタ基板11は、ガラス
基板13、その上に設けられた遮光膜14、赤緑青の色
層膜15、ならびに透明電極16と遮光層上に形成した
イオン吸着剤17を含むスペーサ18から構成されてい
る。一方アレイ基板11は、ガラス基板19、その上に
形成された信号線および走査線からなるスイッチング素
子21および画素電極22とから構成されている。アレ
イ基板11およびカラーフィルタ基板12の相対向する
面には、それぞれ配向膜23がそれぞれ形成されてい
る。そして、基板間には液晶24が充填されており、そ
の周辺部は、シール材25で固着されている。
【0020】図2はこの発明の実施の形態の液晶表示素
子に使用したカラーフィルタ基板の製造工程断面図であ
る。ガラス基板13に遮光層14を一般的なフォトリソ
法によってパターン形成した(図2(a))。遮光層1
4としては一般的に、黒色樹脂または金属膜が使われる
が、この実施の形態では酸化クロム膜を使用した。そし
て、赤青緑の顔料を含む色層15もレジスト塗布、露
光、現像によって所定のパターンにパターニング形成し
た(図2(b))。そして、メタルマスクを用い、it
oスパッタ装置により透明電極16をパターニング形成
した(図2(c))。そして、イオン吸着剤17として
ポリイミド粉末を含有させた感光性のアクリル樹脂28
を全面に厚さ4.5μmスピナーにて塗布し(図2
(d))、遮光層14上において柱スペーサ18となる
ようにパターニング形成した(図2(e))。この柱ス
ペーサ18の高さは液晶表示素子の基板間隔の設計に応
じて決定され、今回は4.5μmとした。
【0021】このように柱スペーサ18を形成したカラ
ーフィルタ基板12とスイッチング素子21および電極
22を形成したアレイ基板11に配向膜材料を印刷し配
向処理を行った後、シール材料として熱硬化型液晶表示
素子用エポキシ接着剤25を液晶表示素子を囲むよう
に、かつ液晶注入口を有するようにスクリーン印刷し、
貼り合わせ、空の液晶表示素子を形成し、エポキシ接着
剤25を加熱硬化させた。この空の液晶表示素子に真空
注入法によって液晶24を注入し、注入口を光硬化型接
着剤によって封止し、この実施の形態の液晶表示素子と
した。
【0022】この実施の形態の液晶表示素子とスペーサ
にイオン吸着剤を含まない従来の液晶表示素子について
120℃および85℃85%RHの環境条件下に液晶表
示素子を放置し、一定時間経過後、表示品位を評価し
た。この結果、従来の液晶表示素子では85℃85%R
H放置100時間、120℃放置200時間で周辺部よ
り表示品位の劣化が認められた。しかし、この実施の形
態の構造の液晶表示素子では、85℃85%RH200
時間、120℃放置500時間において、表示品位の劣
化は認められず従来の液晶表示素子よりも耐高温・高湿
性で優れていることが認められた。
【0023】なお、この実施の形態において、カラーフ
ィルタ基板にスペーサを形成したが、アレイ基板に同様
にスペーサを形成した場合も同様な結果が得られた。ま
た、TN(Twisted Nematic)型液晶表
示素子やSTN(SuperTwisted Nema
tic)型液晶表示素子においても同様な結果が得られ
た。
【0024】
【発明の効果】この発明の請求項1記載の液晶表示素子
によれば、少なくとも一方の基板上の表示領域の遮光層
上に、2枚の基板間隔を規定する柱スペーサを等間隔に
配置し、柱スペーサがイオン吸着剤を含有したので、液
晶表示素子の表示品位を劣化させる製造プロセス中に侵
入する不純物イオンや外部から侵入する不純物イオン
を、表示には無関係の遮光層上に形成した柱スペーサ中
のイオン吸着剤が吸着するため、液晶表示素子の表示品
位の低下が生じない。よって、信頼性に優れた液晶表示
素子が得られる。
【0025】また、柱スペーサにより、従来のビーズで
の液晶表示素子の課題であったビーズの凝集による点欠
陥やビーズによる光抜けによるコントラスト低下および
散布むらによるギャップむらが改善できるものである。
【0026】請求項2では、イオン吸着剤はポリイミド
粉末からなるので、不純物イオンを吸着することができ
る。
【0027】この発明の請求項3記載の液晶表示素子の
製造方法によれば、2枚の基板のうち少なくとも一方の
基板上の表示領域の遮光層上に、イオン吸着剤を含有さ
せた樹脂層を塗布する工程と、遮光層上に柱スペーサが
配置されるように樹脂層をパターニング形成する工程と
を含むので、イオン吸着剤を含有した柱スペーサを形成
することができる。これにより、基板間に挟持する液晶
に含まれている不純物イオンや、製造プロセス中に侵入
する不純物イオンを、表示には無関係の遮光層上に形成
した柱スペーサ中のイオン吸着剤が吸着するため、液晶
表示素子の表示品位の低下が生じない。よって、信頼性
に優れた液晶表示素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の液晶表示素子の断面図
【図2】この発明の実施の形態における液晶表示素子の
製造工程断面図
【図3】従来例の液晶表示素子の断面図
【図4】従来例の液晶表示素子の断面図
【符号の説明】
11 アレイ基板 12 カラーフィルタ基板 13 ガラス基板 14 遮光層 15 色層 16 透明電極 17 イオン吸着剤 18 柱スペーサ 19 ガラス基板 21 スイッチング素子 22 画素電極 23 配向膜 24 液晶 25 シール材 26 ビーズ 27 表示領域 28 感光性アクリル樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 浩治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 炭田 祉朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H089 LA09 MA03 MA07 NA05 NA08 NA14 QA15 TA04 TA09 TA12 TA13 2H091 FA02Y FA34Y GA06 GA08 GA13 LA12 LA16

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シール材を周囲に配置した対向する2枚
    の基板間に液晶を挟持した液晶表示素子であって、少な
    くとも一方の基板上の表示領域の遮光層上に、2枚の基
    板間隔を規定する柱スペーサを等間隔に配置し、前記柱
    スペーサがイオン吸着剤を含有したことを特徴とする液
    晶表示素子。
  2. 【請求項2】 イオン吸着剤はポリイミド粉末からなる
    請求項1記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 2枚の基板のうち少なくとも一方の基板
    上の表示領域の遮光層上に、イオン吸着剤を含有させた
    樹脂層を塗布する工程と、前記遮光層上に柱スペーサが
    配置されるように前記樹脂層をパターニング形成する工
    程と、少なくとも一方の基板に前記柱スペーサを形成し
    た2枚の基板に配向処理を行い、シール材により2枚の
    基板間に液晶を挟持する工程とを含む液晶表示素子の製
    造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8269413B2 (en) 2007-07-04 2012-09-18 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Organic light emitting display device with spacer on non-light emission region and manufacturing method of the same
WO2021147138A1 (zh) * 2020-01-20 2021-07-29 Tcl华星光电技术有限公司 一种液晶显示面板
CN114779539A (zh) * 2022-03-30 2022-07-22 绵阳惠科光电科技有限公司 显示面板和显示面板的调节方法

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