JP2939836B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一対の透明基板間の間
隙をスペーサによって規制した液晶表示素子に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子においては、液晶層の層厚
が液晶の動作特性（液晶のしきい値電界）に影響するた
め、液晶層をはさんで対向する一対の透明基板間に、多
数個のスペーサを点在させて設けて、両基板間の間隙を
上記スペーサで規制し、液晶層の層厚を一定にしてい
る。

【０００３】上記スペーサとしては、従来、ガラス粒ま
たは短く切断されたグラスファイバ等からなる透明な固
体スペーサが用いられており、この固体スペーサは、一
対の基板を液晶封入領域を囲む枠状シール材を介して接
着する際に一方の基板上に散布され、上記一対の基板を
互いに対向させて加圧することによって両基板間に挟持
されている。

【０００４】しかし、上記固体スペーサによって基板間
隙を規制している液晶表示素子は、基板の内側への変形
はスペーサで拘束できるが、基板の外側への変形は拘束
することができず、そのため、温度変化等によって液晶
の体積が膨脹すると、基板が外膨らみに湾曲して基板間
隙つまり液晶層の層厚が変化し、表示特性が変動してし
まうという問題をもっていた。

【０００５】これは特に、液晶分子のツイスト角を大き
くしたＳＴＮ型の液晶表示素子や、強誘電性液晶を用い
る液晶表示素子等において顕著であり、これらの液晶表
示素子は、液晶層の層厚が液晶の動作特性に大きく影響
するため、液晶層厚の変化により表示特性が変動してし
まう。

【０００６】このため、従来から、上記固体スペーサの
表面を熱可塑性樹脂でコーティングして、このスペーサ
をその表面の樹脂膜によって両基板にそれぞれ接着する
ことが考えられており、このようにすれば、基板間隙が
大きくなるのも上記スペーサで規制することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶表示素子は、一対の基板を枠状シール材を介して接
着する際に一方の基板上に上記固体スペーサを散布した
ものであるため、固体スペーサの分布状態がランダムで
あり、そのため、両基板にそれぞれ形成した透明電極が
互いに対向する画素表示領域にもスペーサが存在して、
表示品位が低下してしまうという問題をもっていた。

【０００８】これは、上記固体スペーサがガラス粒また
は短く切断されたグラスファイバ等からなる透明スペー
サであっても、液晶層を透過する光のうち、スペーサの
ある部分を透過する光がスペーサによって屈折されるた
めであり、そのため、画素表示領域にスペーサが存在し
ていると、表示される画素中に、スペーサの外形に対応
した影または輝点ができて、表示品位を低下させる。

【０００９】本発明の目的は、温度等の影響による基板
間隙（液晶層厚）の変化を防いで表示特性を安定させ、
しかも基板間隙を規制するスペーサによる表示品位の低
下もなくして、高品位の画像を表示することができる液
晶表示素子を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、液晶層をはさんで対向する一対の透明基板のうち少
なくともいずれかの基板に、高融点樹脂からなる多数の
基板間隙規制用スペーサを点在させて設け、前記一対の
透明基板のうち少なくともいずれかの基板に、低融点樹
脂からなる多数の基板接着用スペーサを点在させて設け
るとともに、これらスペーサは、その位置を互いにずら
し、かつ両基板にそれぞれ形成した透明電極が互いに対
向する画素表示領域を避けて配設し、前記基板間隙規制
用スペーサにより前記両基板間の間隙を規制するととも
に、前記基板接着用スペーサによって前記両基板を接着
したことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明の液晶表示素子は、その透明基板に、高
融点樹脂からなる多数の基板間隙規制用スペーサと、低
融点樹脂からなる多数の基板接着用スペーサとを点在さ
せて設けておき、一対の透明基板を液晶封入領域を囲む
枠状シール材を介して接着する際に、この両基板を互い
に対向させて上記基板接着用スペーサの融点より高くか
つ基板間隙規制用スペーサの融点よりは低い温度で加熱
加圧することにより、両基板間の間隙を基板間隙規制用
スペーサで規制するとともに、この両基板を基板接着用
スペーサによって接着して組立てられる。

【００１２】この液晶表示素子においては、両基板間の
間隙が基板間隙規制用スペーサで規制され、かつ両基板
が基板接着用スペーサによって接着されているため、両
基板は内側にも外側にも変形せず、したがって、温度等
の影響により基板間隙（液晶層厚）が変化することはな
い。

【００１３】しかも、この液晶表示素子では、上記基板
間隙規制用スペーサおよび基板接着用スペーサを、両基
板にそれぞれ形成した透明電極が互いに対向する画素表
示領域を避けて配設しているため、画素表示領域にはス
ペーサはなく、したがって、表示される画素中にスペー
サの外形に対応する影または輝点ができて表示品位を低
下させることはない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１〜図４を
参照して説明する。

【００１５】図１および図２において、図中１，２はガ
ラス等からなる一対の透明基板であり、両基板１，２の
一面にはそれぞれＩＴＯ等からなる表示用の透明電極
３，４が形成されており、さらに両基板１，２の電極形
成面上にはそれぞれ液晶を配向させるための配向膜５，
６が形成されている。

【００１６】なお、この実施例の液晶表示素子は単純マ
トリックス型のものであり、一方の基板（図では下基
板）１面の透明電極３はストライプ状の走査電極とさ
れ、他方の基板（図では上基板）２面の透明電極４は前
記走査電極３と直交するストライプ状の信号電極とされ
ている。

【００１７】そして、上記一対の基板１，２は、その電
極形成面を互いに対向させて、熱硬化性樹脂からなる枠
状シール材７により接着されており、この両基板１，２
間のシール材７で囲まれた領域には液晶８が封入されて
いる。

【００１８】また、両基板１，２のうち、一方の基板、
例えば下基板１の配向膜５の上には、多数の基板間隙規
制用スペーサ１１が、配向膜５面のほぼ全域に点在させ
て設けられており、他方の基板（上基板）２の配向膜６
の上には、多数の基板接着用スペーサ１２が、配向膜６
面のほぼ全域に点在させて設けられている。

【００１９】これらスペーサ１１，１２はそれぞれ微小
径の柱状スペーサであり、基板間隙規制用スペーサ１１
は、上記シール材（熱硬化性樹脂）７の硬化温度より十
分高い融点をもつ高融点の熱可塑性樹脂（以下、高融点
樹脂という）で形成され、また基板接着用スペーサ１２
は、基板間隙規制用スペーサ１１の融点より低く、かつ
上記シール材７の硬化温度よりは若干高い融点をもつい
低融点の熱可塑性樹脂（以下、低融点樹脂という）で形
成されている。

【００２０】これらスペーサ１１，１２は、その位置を
互いにずらし、かつ両基板１，２にそれぞれ形成した透
明電極３，４が互いに対向する画素表示領域を避けて配
設されている。

【００２１】すなわち、これらスペーサ１１，１２は、
下基板１の各走査電極３，３間の部分と、上基板２の各
信号電極４，４間の部分との交差部に対応させて設けら
れている。

【００２２】また、下基板１に形成する基板間隙規制用
スペーサ１１は、図３に示すように、上記各走査電極
３，３間の部分と各信号電極４，４間の部分との交差部
のうち、上基板２に形成する基板接着用スペーサ１２
は、図４に示すように、上記交差部のうち、上記基板間
隙規制用スペーサ１１が対応していない１つおきの交差
部に対応させて設けられており、したがって、基板間隙
規制用スペーサ１１と基板接着用スペーサ１２とは、基
板１，２の長さ方向および幅方向に縦横に交互に並ぶよ
うに配設されている。

【００２３】そして、下基板１に形成した基板間隙規制
用スペーサ１１の上端は、上基板２の配向膜６面に当接
しており、両基板１，２は、その間の間隙を上記基板間
隙規制用スペーサ１１で規制されるとともに、上記基板
接着用スペーサ１２によって互いに接着固定されてい
る。

【００２４】この液晶表示素子は、次のような製造方法
で製造される。

【００２５】まず、両基板１，２面に周知の方法で透明
電極３，４を形成し、この電極形成面上に、枠状シール
材７で囲まれる液晶封入領域のほぼ全域にわたって配向
膜５，６を形成する。

【００２６】次に、下基板１の配向膜５の上に、そのほ
ぼ全域に点在させて、上記高融点樹脂からなる多数の基
板間隙規制用スペーサ１１を形成するとともに、上基板
２の配向膜６の上に、そのほぼ全域に点在させて、上記
低融点樹脂からなる多数の基板接着用スペーサ１２を形
成する。

【００２７】この場合、上記基板間隙規制用スペーサ１
１は、下基板１の配向膜５上に感光性の高融点樹脂を所
定の厚さ（両基板１，２間に確保する液晶封入間隙の高
さに相当する厚さ）に塗布し、この樹脂膜をフォトリソ
グラフィ法（スペーサ１１として残す部分を露光処理し
て硬化させた後、現像処理して非露光部を除去する方
法）によりパターニングして形成する。

【００２８】また、上記基板接着用スペーサ１２は、上
基板２の配向膜６上に感光性の低融点樹脂を上記基板間
隙規制用スペーサ１１の厚さ（高さ）より若干厚く塗布
し、この樹脂膜をフォトリソグラフィ法によりパターニ
ングして形成する。

【００２９】なお、上記基板間隙規制用スペーサ１１お
よび基板間隙規制用スペーサ１１は、図３および図４に
示したように、画素表示領域を避け、かつ両基板１，２
を重ね合わせたときに基板間隙規制用スペーサ１１と基
板接着用スペーサ１２とが縦横に交互に並ぶような位置
に形成する。

【００３０】次に、両基板１，２の配向膜５，６面をラ
ビングして配向処理し、この後、両基板１，２のいずれ
か一方に、スクリーン印刷法により熱硬化性樹脂からな
るシール材７を枠状に印刷する。このシール材７は、上
記基板接着用スペーサ１２の厚さ（高さ）より若干厚く
印刷する。

【００３１】次に、両基板１，２をその電極形成面を互
いに対向させて重ね合わせ、この後、上記基板接着用ス
ペーサ１２の融点より高くかつ基板間隙規制用スペーサ
１１の融点よりは低い温度で加熱するとともに、両基板
１，２をその外面側から加圧する。なお、このときの加
熱温度は、基板接着用スペーサ１２の融点を僅かに越え
る温度が望ましい。

【００３２】このような加熱加圧を行なうと、このとき
の加熱温度はシール材７の硬化温度以上であるため、こ
のシール材７が加圧力により押し潰されながら硬化し始
めるとともに、基板接着用スペーサ１２の表面が融け始
めて、この基板接着用スペーサ１２も押し潰されて行
き、これにともなって、両基板１，２間の間隙が小さく
なって行く。

【００３３】この両基板１，２間の間隙は、下基板１上
の基板間隙規制用スペーサ１１の上端に上基板２の配向
膜６面が当接するまで小さくなり、最終的に、両基板
１，２間の間隙が、基板間隙規制用スペーサ１１で規制
される間隙、つまり基板間隙規制用スペーサ１１の厚さ
に相当する間隙になる。なお、両基板１，２間の間隙が
上記間隙になったか否かは、両基板１，２の加圧反力を
継続して検知することによって知ることができる。

【００３４】そして、両基板１，２間の間隙が上記基板
間隙規制用スペーサ１１で規制される間隙になった後
は、基板１，２の加圧力を保持したまま、上記加熱温度
を、基板接着用スペーサ１２の融点より低く、かつシー
ル材７の降下温度よりは高い温度に下げる。

【００３５】このような温度に加熱温度を下げると、基
板接着用スペーサ１２の溶融部分がゆっくりと硬化し始
めるとともに、シール材７の硬化がさらに進んで行く。

【００３６】この後は、シール材７が完全に硬化するの
を待って温度を常温に戻し、上記基板接着用スペーサ１
２を硬化させて、液晶表示素子の組立てを終了する。

【００３７】このようにして組立てられた液晶表示素子
は、その両基板１，２間の間隙が基板間隙規制用スペー
サ１１で規制され、かつ両基板１，２の配向膜５，６面
同士が基板接着用スペーサ１２によって接着されたもの
であり、上記基板間隙規制用スペーサ１１および基板接
着用スペーサ１２は、配向膜５，６面のほぼ全域に点在
して交互に並んでいるため、両基板１，２間の間隙は、
シール材７で囲まれた液晶封入領域の全域にわたって均
一であるし、また、両基板１，２の接着力も液晶封入領
域の全域にわたって均等である。

【００３８】このようにして液晶表示素子を組立てた後
は、上記シール材７の一部にあらかじめ形成しておいた
液晶注入口（図示せず）から真空注入法によって両基板
１，２間に液晶８を注入し、この後、上記液晶注入口を
封止して液晶表示素子を完成する。

【００３９】すなわち、上記液晶表示素子は、その両基
板１，２間の間隙を基板間隙規制用スペーサ１１で規制
し、かつ両基板１，２を基板接着用スペーサ１２によっ
て接着したものであり、この液晶表示素子によれば、両
基板１，２は内側にも外側にも変形しないから、温度等
の影響による基板間隙（液晶層厚）の変化を防いで、表
示特性を安定させることができる。

【００４０】しかも、この液晶表示素子では、上記基板
間隙規制用スペーサ１１および基板接着用スペーサ１２
を、両基板１，２にそれぞれ形成した透明電極３，４が
互いに対向する画素表示領域を避けて配設しているた
め、画素表示領域には上記スペーサ１１，１２はなく、
したがって、表示される画素中にスペーサの外形に対応
する影または輝点ができて表示品位を低下させることは
ないから、高品位の画像を表示することができる。

【００４１】なお、上記実施例では、基板間隙規制用ス
ペーサ１１を一方の基板１に設け、基板接着用スペーサ
１２を他方の基板２に設けているが、上記基板間隙規制
用スペーサ１１と基板接着用スペーサ１２は、その両方
をいずれか一方の基板に設けてもよいし、また、両方の
基板にそれぞれ基板間隙規制用スペーサ１１と基板接着
用スペーサ１２とをその位置をずらして設けてもよい。

【００４２】また、上記実施例の液晶表示素子は、単純
マトリックス型のものであるが、本発明は、一方の基板
に多数の画素電極とこの画素電極を選択するための能動
素子（薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオード）を縦横
に配列形成し、他方の基板に対向電極を形成したアクテ
ィブマトリックス型の液晶表示素子にも適用することが
できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子によれば、液晶層
をはさんで対向する一対の透明基板のうち少なくともい
ずれかの基板に、高融点樹脂からなる多数の基板間隙規
制用スペーサを点在させて設け、前記一対の透明基板の
うち少なくともいずれかの基板に、低融点樹脂からなる
多数の基板接着用スペーサを点在させて設けて、上記基
板間隙規制用スペーサにより両基板間の間隙を規制する
とともに、上記基板接着用スペーサによって両基板を接
着したものであるから、温度等の影響による基板間隙
（液晶層厚）の変化を防いで表示特性を安定させること
ができる。

【００４４】しかも、本発明では、上記基板間隙規制用
スペーサおよび基板接着用スペーサを、その位置を互い
にずらし、かつ画素表示領域を避けて配設しているた
め、これらスペーサによる表示品位の低下もなくして、
高品位の画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す液晶表示素子の一部分
の平面図。

【図２】上記液晶表示素子の断面図。

【図３】上記液晶表示素子の一方の基板の平面図。

【図４】上記液晶表示素子の他方の基板の平面図。

【符号の説明】

１，２…透明基板、３，４…透明電極、５，６…配向
膜、７…シール材、８…液晶、１１…基板間隙規制用ス
ペーサ、１２…基板接着用スペーサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層をはさんで対向する一対の透明基
   板のうち少なくともいずれかの基板に、高融点樹脂から
   なる多数の基板間隙規制用スペーサを点在させて設け、
   前記一対の透明基板のうち少なくともいずれかの基板
   に、低融点樹脂からなる多数の基板接着用スペーサを点
   在させて設けるとともに、これらスペーサは、その位置
   を互いにずらし、かつ両基板にそれぞれ形成した透明電
   極が互いに対向する画素表示領域を避けて配設し、前記
   基板間隙規制用スペーサにより前記両基板間の間隙を規
   制するとともに、前記基板接着用スペーサによって前記
   両基板を接着したことを特徴とする液晶表示素子。