JP2007057569A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セルギャップを容易に均一にできる液晶表示セルを提供する。
【解決手段】アレイ基板２と対向基板21との間のギャップＥの約半分の厚さの樹脂層５をアレイ基板２のガラス基板３上に設ける。潰した後のシール材11の幅寸法より若干大きな幅の凹部６を樹脂層５に設ける。凹部６内にシール材11を塗布する。シール材11部分のギャップＥを大きくできる。アレイ基板２と対向基板21との間を潰す際に、シール材11が凹部６内で広がりながら潰れる。シール材11の押し潰し量を約半分にできる。シール材11の押し潰し後の位置および幅の規制が容易にできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層が介在された液晶表示装置およびその製造方法に関する。

従来、この種の液晶表示装置としての液晶表示セルは、アレイ基板の表面上の周縁に、ディスペンサ方式あるいは印刷方式にてシール材を塗布してから、このアレイ基板と対向基板との間にスペーサを介在させた後に、これらアレイ基板と対向基板とを貼り合わせる。次いで、これらアレイ基板と対向基板との間に荷重を掛けてシール材を硬化させて、これらアレイ基板と対向基板とを封着させている(例えば、特許文献１参照。)。
特開２００２−３２８６１６号公報

しかしながら、上述した液晶表示セルでは、アレイ基板と対向基板との間の間隔であるセルギャップが、これらアレイ基板と対向基板との間に介在されたスペーサにて規制され、このスペーサの厚さまでシール材が潰される。ここで、このシール材は、塗布した後の高さが２０μｍ以上３０μｍ以下程度であるが、アレイ基板と対向基板との封着によって数μｍ程度まで潰される。したがって、アレイ基板と対向基板との間を封着工程で、シール材を所望の高さまで十分に潰すことが容易でない。これにより、シール材の部分だけギャップが高くなってしまい、液晶表示セル全体のギャップを均一にすることが容易でないという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、間隔を容易に均一に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を目的とする。

本発明は、第１の基板と前記第１の基板の一主面上に交差して設けられた複数の信号線および走査線と前記信号線および前記走査線にて仕切られた領域に設けられた複数の画素とを有するアレイ基板と、第２の基板を有し前記アレイ基板に対向して配設された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と、を具備し、前記アレイ基板および前記対向基板の少なくともいずれか一方の対向する側の一主面に設けられた絶縁層と、この絶縁層の周縁に沿って設けられた凹部と、この凹部内に位置して設けられ前記アレイ基板と対向基板との間を封止する封止材と、を備えたものである。

そして、アレイ基板および対向基板の少なくともいずれか一方の対向する側の一主面に絶縁層を設けてから、この絶縁層の周縁に沿って凹部を設ける。この後、この凹部内に封止材を位置させて設けて、この封止材にてアレイ基板と対向基板との間を封止させる。

本発明によれば、絶縁層の周縁に設けた凹部内に封止材を位置させたことにより、この封止材を潰してアレイ基板と対向基板との間の間隔を調整する際に、この封止材を潰すことが容易になるとともに、この封止材を潰した後の位置および大きさを安定できる。

以下、本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を図１を参照して説明する。

図１において、１は液晶表示装置としての液晶表示セルで、この液晶表示セル１は、反射型の平面表示装置であって、略矩形平板状のアレイ基板２を備えている。このアレイ基板２は、略透明な矩形平板状の透光性を有する絶縁性板としての第１の基板であるガラス基板３を有している。このガラス基板３の一主面である表面上には、図示しないアンダーコート層が積層されて成膜されている。

そして、このアンダーコート層上には、配線回路４が設けられている。この配線回路４は、ガラス基板３の外側縁より若干内側である、このガラス基板３上に設けられている。さらに、この配線回路４は、ガラス基板３の幅方向に沿って等間隔に平行に離間された複数の図示しない走査線と、このガラス基板３の縦方向に沿って等間隔に平行に離間された複数の図示しない信号線とを備えている。

また、これら走査線および信号線は、導体薄膜であって、アンダーコート層上に直交して配線されている。そして、これら走査線および信号線にて仕切られて囲まれた各領域のそれぞれに画素が設けられている。これら画素は、ガラス基板３上にマトリクス状に設けられている。そして、これら複数の画素には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)と、画素電極とのそれぞれが設けられている。これら画素電極は、同一画素内の薄膜トランジスタに電気的に接続されており、この薄膜トランジスタにて制御される。

さらに、配線回路４を含むアンダーコート層上には、絶縁性を有する絶縁層としての樹脂層５が設けられている。この樹脂層５は、例えば樹脂などで形成されており、反射膜12の下地などとして機能している。さらに、この樹脂層５は、配線回路４より大きく形成されており、この配線回路４の周縁を覆っている。そして、この樹脂層５は、アレイ基板２と対向基板21との間のギャップＥの２分の１程度の厚さ寸法Ｔ_１に形成されている。

また、この樹脂層５の周縁には、断面凹溝状の凹部６がエッチングにて形成されている。この凹部６は、樹脂層５の一部が完全に除去されて設けられている。また、この凹部６は、樹脂層５の外側面７から内側に向けて所定の間隔Ａを介した位置に設けられている。よって、この凹部６は、樹脂層５の外側面７より内側の位置に、この樹脂層５の周縁に沿って設けられている。すなわち、この樹脂層５のうち凹部６より外側に位置する部分が、この凹部６の側壁となる側壁部８として形成されている。よって、この側壁部８は、樹脂層５の外側面７から凹部６の外側面までの間の部分である。そして、この凹部６は、樹脂層５を貫通して設けられており、配線回路４の一部を露出させている。また、この凹部６は、樹脂層５の厚さ方向に沿って垂直に設けられているとともに、最大で１ｍｍ以下の幅寸法Ｗ_１を有している。したがって、この樹脂層５は、凹部６の位置する部分が、この凹部６の位置する以外の部分に対して完全に取り除かれて構成されている。

そして、この凹部６内には、封止材としてのシール材11が位置して設けられている。このシール材11は、凹部６の開口縁6aより上方に向けて突出している。すなわち、このシール材11は、このシール材11を上下方向に潰した後の状態で、樹脂層５の厚さ寸法の２倍程度の高さ寸法Ｔ_２を有している。さらに、このシール材11は、このシール材11を上下方向に潰す前の状態で、このシール材11の幅方向の中央部が凹部６の幅方向の中央部に位置するように設けられている。また、このシール材11は、このシール材11を潰した後の状態で、凹部６の幅寸法Ｗ_１より小さな幅寸法Ｗ_２を有するように、この凹部６内に塗布されて設けられている。具体的に、このシール材11は、潰す前の高さ寸法が２０μｍ以上３０μｍ以下であり、潰した後の高さ寸法Ｔ_２が２μｍ以上４μｍ以下程度である。

そして、凹部６は、この凹部６内へと塗布されるシール材11を上下方向に沿って潰した後の状態であっても、このシール材11が凹部６の外側縁6bおよび内側縁6cのそれぞれより外側にはみ出ない程度の幅寸法Ｗ_１に形成されている。言い換えると、この凹部６は、上下方向に押し潰した後のシール材11の幅寸法Ｗ_２より若干大きな幅寸法Ｗ_１を有する凹形状に形成されている。すなわち、この凹部６は、潰された後のシール材11の幅寸法Ｗ_２に相当する範囲で樹脂層５が凹状に除去されて形成されている。

さらに、この凹部６より内側の樹脂層５上には、反射層としての反射膜12が成膜されて積層されている。この反射膜12は、この反射膜12の表面へと入射した光を反射させて、液晶表示セル１に表示される種々の画像を視認可能にさせる。したがって、樹脂層５は、反射膜12の高さ位置を調整するために設けられた高さ調整用の層である。また、この反射膜12上の全面には、ポリイミドの配向処理にて形成され液晶層31の液晶組成物を配向させる配向膜13が成膜されて積層されている。さらに、凹部６より外側の樹脂層５上には、スペーサ14が積層されて取り付けられている。

一方、アレイ基板２の配向膜13に対向して、コモン基板としての矩形平板状の対向基板21が配設されている。この対向基板21は、略透明な矩形平板状の透光性を有する絶縁基板としての第２の基板であるガラス基板22を備えている。このガラス基板22のアレイ基板２に対向した側の一主面である表面の周縁には、ブラックマトリクスが成膜されて構成された額縁部23が設けられている。この額縁部23は、ガラス基板22の表面の周縁に沿って矩形枠状に形成されており、アレイ基板２の樹脂層５の外周縁から凹部６より内側までの領域を覆っている。

さらに、この額縁部23を含むガラス基板22上には、コモン電極としての共通電極である対向電極24が成膜されて積層されている。この対向電極24は、透明電極であるＩＴＯ(Indium Tin Oxide)にて構成されている。さらに、この対向電極24は、アレイ基板２の凹部６の内側縁より若干外側であるとともに、この凹部６の外側縁より内側に位置する部分までに亘って設けられている。そして、この対向電極24上には、ポリイミドの配向処理にて形成され液晶層31の液晶組成物を配向させる配向膜25が積層されている。この配向膜25は、対向電極24の表面と、この対向電極24の外側縁とのそれぞれを覆っており、この配向膜25の外周縁が額縁部23上に積層されている。したがって、この対向電極24は配向膜25にて覆われている。

そして、この配向膜25の外側縁から額縁部23までに亘ってシール材11の上側面11aが接触されて封止されている。このシール材11の上側面11aは、スペーサ14の内側面14aより内側の額縁部23上から、対向基板21上の配向膜25の外側縁より若干内側に位置する部分までに当接して封着されている。さらに、このスペーサ14の上側面14bは、額縁部23の外側部23a上に当接して接続されて封着されている。このとき、このスペーサ14の内側面14aとシール材11の外側面11bとの間には、所定間隔の間隙Ｂが形成されている。

さらに、アレイ基板２の配向膜13の表面から対向基板21の配向膜25の表面までの間の空間が液晶封止領域Ｃとなり、この液晶封止領域Ｃは、所定、例えば２μｍ程度のセルギャップＤを有している。また、アレイ基板２の配線回路４の表面から対向基板21の額縁部23の表面までの間隔がギャップＥとなっている。そして、液晶封止領域Ｃには、液晶材料としての図示しない液晶組成物が注入されて封止されて光変調層としての液晶層31が形成されている。すなわち、この液晶層31の液晶組成物は、アレイ基板２と対向基板21との間の液晶封止領域Ｃに充填されている。

したがって、シール材11は、アレイ基板２と対向基板21との間の液晶封止領域Ｃの周縁を封止して、この液晶封止領域Ｃ内に注入された液晶組成物を封止している。よって、このシール材11は、アレイ基板２と対向基板21とを、このアレイ基板２の外周部分で接着してシールしている。また、スペーサ14は、アレイ基板２と対向基板21との間のセルギャップＤを規制しており、このセルギャップＤを確保するために取り付けられている。

さらに、アレイ基板２および対向基板21それぞれのガラス基板３,22の他主面である裏面には、矩形平板状の偏光板32,33が積層されて貼り付けられている。そして、これら偏光板32,33は、シール材11の幅方向の中央より外側であるとともに、このシール材11の外側面より若干内側の位置までに亘って積層されている。よって、液晶表示セル１は、アレイ基板２の配線回路４の各画素の薄膜トランジスタをスイッチングして画素電極に映像用信号を印加して液晶層31中の液晶組成物の配向を制御して、この液晶層31を透過し反射膜12にて反射される光を変調することによって、所定の画像を視認可能にさせる。

次に、上記第１の実施の形態の液晶表示素子の製造方法を説明する。

まず、ガラス基板３上にアンダーコート層を形成してから、このアンダーコート層上に導電薄膜などを成膜して配線や回路として配線回路４を形成する。

この後、この配線回路４を含むアンダーコート層上に樹脂層５を形成してから、この樹脂層５を所定形状のレジストをマスクとしてエッチングして、この樹脂層５の周縁に凹部６を形成する。

次いで、この凹部６より内側の樹脂層５上に反射膜12を形成してから、この反射膜12上に配向膜13を形成してアレイ基板２とする。

この後、ディスペンサ方式あるいは印刷方式にて、略２０μｍ以上３０μｍ以下程度の高さ寸法のシール材11を凹部６内に塗布する。

さらに、このシール材11が塗布されたアレイ基板２の配向膜13側に、対向基板21の配向膜25側を対向させてから、これらアレイ基板２の樹脂層５の凹部６より外側と対向基板21の額縁部23の周縁との間にスペーサ14を介在させて位置決めする。

この状態で、これらアレイ基板２および対向基板21それぞれの裏面に荷重を掛けて、これらアレイ基板２と対向基板21との間のシール材11が、略２μｍ以上４μｍ以下程度の高さ寸法になるまで押し潰してから硬化させて封着して、これらアレイ基板２と対向基板21との間の液晶封止領域Ｃを所定のセルギャップＤとする。

このとき、このシール材11は、スペーサ14にて押し潰れ量が規制されるとともに、樹脂層５の凹部６の外側縁6bおよび内側縁6cを堰として、この凹部６内でシール材11が広がりながら潰れ、このシール材11が潰れた後のシール材11の位置および幅のそれぞれが凹部６にて規制される。

この後、アレイ基板２と対向基板21との間の液晶封止領域Ｃに液晶組成物を注入して液晶層31を形成してから、これらアレイ基板２および対向基板21それぞれの裏面に偏光板32,33を積層させて貼り合わせて液晶表示セル１とする。

ここで、アレイ基板２のガラス基板３上に積層させた樹脂層５上にシール材11を塗布した場合には、アレイ基板２と対向基板21との間のセルギャップＤがスペーサ14の高さ寸法によって規制されるから、このセルギャップＤが１μｍ以上２μｍ以下程度となる。この場合には、シール材11を１μｍ以上２μｍ以下程度に押し潰さなければならないから、このシール材11を封着工程で所望の寸法まで十分に押し潰すことが容易でない。

したがって、このシール材11を十分に押し潰すことができない場合には、図３に示すように、このシール材11を設けた部分のギャップＥのみが大きくなってしまい、液晶表示セル１全体のギャップ均一性が失われ、この液晶表示セル１の表示むら不良が生じてしまう。また、シール材11の塗布においては、セルギャップＤが狭いとシール材11の塗布量を少なくしなければならないから、このシール材11の微量塗布が必要で安定した塗布が容易でない。

また、シール材11は、アレイ基板２の画素が設けられている領域である画素部Ｆと、このアレイ基板２の周縁であるセル外形Ｇとの間に配置される。そして、液晶表示セル１には、大画面化および外形小型化が要求されるため、押し潰された後のシール材11の位置および幅寸法が、液晶表示セル１の構成上重要な要素である。ところが、アレイ基板２のガラス基板３上に積層させた平坦な樹脂層５上にシール材11を塗布した場合には、このシール材11は成り行きで押し潰されて広げられる。このため、このシール材11の広がり方向が不安定となるから、このシール材11の位置および幅寸法ともに押し潰し後の精度の確保が容易でない。

そこで、上述した第１の実施の形態のように、アレイ基板２のガラス基板３上に、アレイ基板２と対向基板21との間のギャップＥの約２分の１程度の厚さ寸法を有する樹脂層５を設けた。そして、この樹脂層５をエッチングして、押し潰し後のシール材11の幅寸法より若干大きな幅寸法を有する凹部６を設けて、この凹部６内にシール材11を塗布する構成とした。この結果、シール材11部分のギャップＥを大きくできる。

このため、アレイ基板２と対向基板21との間の液晶封止領域ＣのセルギャップＤを調整するために、これらアレイ基板２と対向基板21との間を押し潰す際に、このシール材11が凹部６内で広がりながら押し潰される。したがって、このシール材11の押し潰し量を約２分の１程度に少なくできるから、このシール材11の押し潰しを容易にできるとともに、このシール材11の押し潰し後の位置および幅の規制が容易にできる。また、樹脂層５の凹部６内にシール材11を塗布する構成としたことにより、このシール材11の塗布量を増加できるとともに、このシール材11の塗布を安定できるから、このシール材11の塗布工程を容易にできる。

よって、このシール材11が所定の幅まで潰れやすくなるので、アレイ基板２と対向基板21との間の液晶封止領域ＣのセルギャップＤの均一性を向上できる。したがって、このシール材11の潰れ不良による液晶表示セル１の表示むら不良を防止できる。さらに、このシール材11は凹部６を堰としてこの凹部６内で広がりながら潰れる。このため、このシール材11を押し潰した後の位置および幅を規制できるから、この押し潰し後のシール材11の寸法精度の向上が容易にできる。

さらに、樹脂層５を貫通させて凹部６を設けたことにより、この樹脂層５が凹部６にて切断されている。したがって、この凹部６より外側に位置する樹脂層５にて吸収された水分が、この樹脂層５を介して液晶表示セル１内へと入り込むことを防止できるから、この水分によって液晶表示セル１が汚染されることを確実に防止できる。同時に、この凹部６より外側に位置する樹脂層５と、この凹部６より内側に位置する樹脂層５とを電気的に絶縁できる。また、このシール材11より外側にスペーサ14を介在させたことにより、このシール材11内にスペーサ14を介在させる場合に比べ、このシール材11を容易に押し潰すことができる。

なお、上記第１の実施の形態では、樹脂層５を貫通させて凹部６を設けて、この樹脂層５下の配線回路４の一部を露出させたが、この樹脂層５と配線回路４との間に図示しない窒化膜などを積層させて絶縁性を有する保護膜とし、この保護膜にて配線回路４を保護するとともに、この配線回路４の絶縁性を確保する構成とすることもできる。

さらに、図２に示す第２の実施の形態のように、樹脂層５の底部側である下層部を残して凹部６を形成することもできる。すなわち、この凹部６は、樹脂層５を完全に除去せず、この樹脂層５のハーフエッチングにて、この樹脂層５の底部側の少なくとも一部を残した状態で設けられている。このため、この樹脂層５は、凹部６の下層に位置する連結部41によって、この凹部６より外側に位置する樹脂層５と、この凹部６より内側に位置する樹脂層５とが連結されている。言い換えると、この樹脂層５は、この樹脂層５のうち凹部６が位置する部分が、この樹脂層５の凹部６以外の他の部分より薄く形成されている。

したがって、この樹脂層５に設けた凹部６にてシール材11の押し潰しを容易にできるから、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、この樹脂層５の連結部41によって凹部６の下方に位置する配線回路４の一部が覆われている。よって、この配線回路４の一部の絶縁性を連結部41にて確保できるとともに、この配線回路４の一部を連結部41にて保護できる。

なお、上記各実施の形態では、アレイ基板２のガラス基板３上に積層させた樹脂層５に凹部６を形成したが、この凹部６を対向基板21のガラス基板22上に積層された分光特性を有するカラーフィルタ層やその他の樹脂層に形成することもできる。また、反射膜12の下地として機能する樹脂層５に凹部６を形成したが、この樹脂層５以外の樹脂層に凹部６を形成することもできる。

すなわち、入射する光の反射および透過にて画像が視認可能な半透過型の液晶表示セル１の場合には、この液晶表示セル１のアレイ基板２のガラス基板３上に積層される半透過膜に凹部６を形成することもできる。ここで、この半透過膜とは、透光性を有する層であるとともに、液晶表示セル１に入射する光のうちの反射光と透過光との光路差を調整して等しくする層である。さらに、この液晶表示セル１のアレイ基板２の各画素には、入射する光の反射にて画像表示が視認可能となる光反射領域と、光の透過にて画像表示が視認可能となる光透過領域とのそれぞれが設けられている。

そして、これら画素内の光反射領域の半透過膜上には、入射する光を反射する反射層が設けられている。すなわち、これら画素内のうち光透過領域の半透過膜上には、反射層が設けられていない。したがって、この半透過膜は、液晶表示セル１の各画素の光反射領域に入射して反射層にて反射される光の光路と、これら各画素の光透過領域に入射して透過する光の光路とを等しくして、これら光反射領域および光透過領域それぞれの光学的なセルギャップを等しくする。

また、シール材11を黒色の樹脂材にて形成して、このシール材11に遮光性を付加することによって、アレイ基板２および対向基板21のいずれかに設けられる額縁部23に凹部６を設けることもできる。さらに、アレイ基板２の配線回路４内の各画素に薄膜トランジスタが設けられた構成としたが、例えば薄膜ダイオード(Thin Film Diode:ＴＦＤ)などの薄膜トランジスタ以外のスイッチング素子を各画素に設けてもよい。

さらに、アレイ基板２の樹脂層５の外側面７から内側に向けて所定の間隔Ａを介した位置に凹部６を設けたが、この凹部６を樹脂層５の外周縁に沿って設けることもできる。

本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態を示す説明断面図である。 本発明の液晶表示装置の第２の実施の形態を示す説明断面図である。 従来の液晶表示装置のシール材を十分に押し潰すことができない状態を示す説明側面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置としての液晶表示セル
２ アレイ基板
３ 第１の基板としてのガラス基板
５ 絶縁層としての樹脂層
６ 凹部
11 封止材としてのシール材
21 対向基板
22 第２の基板としてのガラス基板
31 液晶層

Claims (6)

1. 第１の基板と前記第１の基板の一主面上に交差して設けられた複数の信号線および走査線と前記信号線および前記走査線にて仕切られた領域に設けられた複数の画素とを有するアレイ基板と、
   第２の基板を有し前記アレイ基板に対向して配設された対向基板と、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と、を具備し、
   前記アレイ基板および前記対向基板の少なくともいずれか一方の対向する側の一主面に設けられた絶縁層と、
   この絶縁層の周縁に沿って設けられた凹部と、
   この凹部内に位置して設けられ前記アレイ基板と対向基板との間を封止する封止材と、を備えた
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記絶縁層は、前記凹部の位置する部分の厚みが前記凹部の位置する以外の部分の厚みより薄く形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記絶縁層は、前記アレイ基板に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 前記画素は、入射する光の反射にて画像が視認可能な光反射領域と、入射する光の透過にて画像が視認可能な光透過領域とを備え、
   前記絶縁層は、前記光反射領域および前記光透過領域での光路差を調整する層である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の液晶表示装置。
5. 前記画素は、入射する光の反射にて画像が視認可能であり、
   前記絶縁層上に設けられた反射層を備え、
   前記絶縁層は、前記反射層の高さ調整用の層である
   ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
6. 第１の基板と前記第１の基板の一主面上に交差して設けられた複数の信号線および走査線と前記信号線および前記走査線にて仕切られた領域に設けられた複数の画素とを有するアレイ基板と、第２の基板を有し前記アレイ基板に対向して配設された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と、を具備した液晶表示装置の製造方法であって、
   前記アレイ基板および前記対向基板の少なくともいずれか一方の対向する側の一主面に絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層の周縁に沿って凹部を形成する工程と、
   前記凹部内に位置させて封止材を設ける工程と、
   前記封止材を前記アレイ基板および前記対向基板の少なくともいずれか他方の対向する側の一主面に対向させて前記アレイ基板と前記対向基板とを貼り合わせる工程と、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間を押し潰して前記封止材を硬化させて、前記アレイ基板と前記対向基板との間を所定の間隔にする工程と、を具備する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

Images