JP3461949B2 - 液晶表示装置とその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置とその製造方法

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JP3461949B2
JP3461949B2 JP02523295A JP2523295A JP3461949B2 JP 3461949 B2 JP3461949 B2 JP 3461949B2 JP 02523295 A JP02523295 A JP 02523295A JP 2523295 A JP2523295 A JP 2523295A JP 3461949 B2 JP3461949 B2 JP 3461949B2
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泰俊 田坂
琢也 吉見
生夫 富田
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富士通ディスプレイテクノロジーズ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2枚の基板の間に間隙を
規制するスペーサを介在させた液晶表示装置とその製造
方法に係り、特にパネルの物理的強度の向上と表示品質
の向上に寄与するスペーサとスペーサの形成方法に関す
る。
【0002】液晶表示装置は液晶層の厚さを所定の値に
するため一般に2枚の基板の間にスペーサを介在させて
間隙を規制している。しかし、スペーサの形状が不適切
であれば印加電圧に関係なく反転しない点、即ちドメイ
ンが表示画面中に発生する。
【0003】また、パネルを押すとパネルに変形が生じ
て液晶層の厚さが微妙に変化し表示画像が乱れる等の表
示品質低下を招く。そこでドメインを発生させることな
くパネル変形が生じにくいスペーサを有する液晶表示装
置の開発が要望されている。
【0004】
【従来の技術】図5は従来の液晶表示装置の構造を示す
側断面図である。図において従来の一般的な液晶表示装
置は封止用シール11を挟んで一体化された第1の基板12
と第2の基板13を有し、第1の基板12はR、G、Bに対
応する電極14およびカラーフィルタ層15と配向膜層16が
ガラス板17上に形成されている。
【0005】一方、所定の間隙を介して第1の基板12と
対向させた第2の基板13は電極18と配向膜層19がガラス
板20上に形成され、第1の基板12、第2の基板13および
隙間の外周を封止するシール11で囲まれた空間に図示省
略された液晶が封入される。
【0006】基板12と基板13との間に封入された液晶は
光シャッタとして作用し電極14と電極18の間に電圧が印
加された領域では、一方の偏光板21から第1の基板12に
入射した光は偏光方向が互いに直交するよう配置された
他方の偏光板22を透過する。
【0007】電極14と電極18とで挟まれた領域を画素と
称し各画素にカラーフィルタ層15を設けることによって
カラー表示ができ、第1の基板12と第2の基板13の間に
介在する間隙はそれぞれの画素を透過する光の波長に対
応させて適宜選定している。
【0008】かかる液晶表示装置において対向させてな
る一対の基板の間隙は球状或いは円柱状のスペーサ23に
よって形成され、間隙の形成に適した粒径または直径
(以下単に直径と称する)のスペーサ23は組立前にいず
れか一方の基板に散布される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の液晶表
示装置では第1の基板または第2の基板に対してスペー
サの球面若しくは曲面が当接しており、外部から第1の
基板または第2の基板に印加された力は点または線に近
い極く狭い当接面を介しスペーサに伝達される。
【0010】その結果、配向膜層の抗張力に抗してスペ
ーサが配向膜層にめり込み、また樹脂製のスペーサの場
合は変形を生じる。かかる現象が発生すると第1の基板
と第2の基板との間に介在する間隙が変化し表示画像が
乱れるという問題があった。
【0011】本発明の目的は外力に対しパネル変形が生
じにくいスペーサを有する液晶表示装置とその製造方法
を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】図1は本発明になる液晶
表示装置を示す側断面図である。なお全図を通し同じ対
象物は同一記号で表している。
【0013】上記課題は間隙を規制する複数のスペーサ
を介して対向させた2枚の基板と、2枚の基板の間に介
在する間隙に充填された液晶とを具え、前記スペーサ
は、2枚の基板のそれぞれの上に形成された樹脂製の柱
状突起からなり、該柱状突起は、2枚の該基板を対向さ
せて先端端面が互いに当接して未硬化の樹脂が硬化し接
合されたものである液晶表示装置によって達成される。
【0014】
【作用】例えば一方の基板に柱状突起を形成してスペー
サとなし柱状突起の先端端面を他方の基板に当接させる
ことによって、第1の基板または第2の基板に印加され
た外力は柱状突起の断面積に等しい広い当接面を介して
スペーサに伝達される。
【0015】このように柱状突起をスペーサとすること
で基板が押された場合もスペーサに印加される単位面積
当たりの力が減少し、スペーサの変形が抑制されると共
に配向膜層にめり込みにくくなり2枚の基板間に介在す
る間隙の変化を抑制できる。
【0016】発明者等が行った実験によればスペーサと
してインクや接着剤からなる幅50μm 、長さ 100μm の
角柱状の突起を、基板の横方向に 110μm 、縦方向に 3
30μm ピッチで形成することによって外力による表示画
像の乱れが大幅に減少する。
【0017】通常の液晶表示装置の場合はスペーサを介
在させることにより形成される基板間の間隙が5〜7μ
m 程度であり、80μm × 270μm 程度の開口部を有する
画素が横方向に 110μm 、縦方向に 330μm 程度のピッ
チで配列されている。
【0018】かかる液晶表示装置において開口部にスペ
ーサが介在すると光が透過し表示画面中にドメインと称
する点が発生する。ドメインが生じると電圧を印加して
もその領域における明るさが変化しないため画像が乱れ
表示品質低下の要因になる。
【0019】スペーサが球状または横に倒した柱状の場
合は直径が極めて小さくドメインによって画像品質が低
下することはない。したがって、従来の液晶表示装置に
用いられている前記形状のスペーサは予め形成して一方
の基板上に散布すればよい。
【0020】一方、断面積が極めて大きい柱状突起の場
合はドメインの発生を抑止するため開口部外に形成され
なければならない。前記液晶表示装置の場合は開口部の
間に挟まれた横方向が30μm 、縦方向が60μm 程度の領
域内に形成する必要がある。
【0021】かかる許容領域内に柱状突起を形成する手
段としてスクリーン印刷や凹版オフセット等の凹版印刷
手法が考えられる。しかし、スクリーン印刷は比較的任
意の高さの柱状突起を得ることができるが高さ精度や形
状精度の維持が困難である。
【0022】また微細パターンを高精度に印刷できる凹
版オフセット印刷により形成できる柱状突起の高さは3
〜4μm が限度で、柱状突起を一方の基板のみに形成し
た場合は高さが不足し2枚の基板の間に十分な間隙を介
在させることができない。
【0023】本発明になる液晶表示装置は図1に示す如
く封止用シール11を挟み一体化された第1の基板12と第
2の基板13を有し、第1の基板12はR、G、Bに対応す
る電極14およびカラーフィルタ層15と配向膜層16がガラ
ス板17上に形成されている。
【0024】一方、所定の間隙を介して第1の基板12と
対向させた第2の基板13は電極18と配向膜層19がガラス
板20上に形成され、第1の基板12、第2の基板13および
隙間の外周を封止するシール11で囲まれた空間に図示省
略された液晶が封入される。
【0025】基板12と基板13との間に封入された液晶は
光シャッタとして作用し電極14と電極18の間に電圧が印
加された領域では、一方の偏光板21から第1の基板12に
入射した光は偏光方向が互いに直交するよう配置された
他方の偏光板22を透過する。
【0026】電極14と電極18とで挟まれた領域を画素と
称し各画素にカラーフィルタ層15を設けることによって
カラー表示ができ、第1の基板12と第2の基板13の間に
介在する間隙はそれぞれの画素を透過する光の波長に対
応させて適宜選定している。
【0027】かかる液晶表示装置において2枚の基板1
2、13の相対する位置にスペーサとしてそれぞれ柱状突
起24、25が形成され、基板12、13を対向させたときに対
応する柱状突起24、25の先端端面を互いに当接させるこ
とで所定の間隙が形成される。
【0028】このように2枚の基板の相対する位置に柱
状突起を形成し対応する柱状突起の先端端面を互いに当
接させることにより、微細パターンを高精度に印刷でき
る凹版オフセット印刷を利用し柱状突起からなるスペー
サを構成することができる。
【0029】即ち、外力に対しパネル変形が生じにくい
スペーサを有する液晶表示装置とその製造方法を実現す
ることができる。
【0030】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。なお図2はTFT基板の開口部を示す模式図、
図3は本発明になる製造方法を示す工程図、図4は本発
明になる別の製造方法を示す工程図である。
【0031】アクティブマトリックス方式の液晶表示装
置では画素毎に画素電極やTFTがガラス板上に形成さ
れたTFT基板と、共通電極やカラーフィルタがガラス
板上に形成されたカラーフィルタ基板との間に液晶封入
用の間隙が形成されている。
【0032】TFT基板は図2に示す如くガラス板上に
複数の画素が横方向に 110μm 、縦方向に 330μm 程度
のピッチで配列され、各画素が有する80μm × 270μm
程度の開口部31には画素電極32と画素電極32を制御する
TFT33が形成されている。
【0033】TFT33を駆動するドレインバスゲート34
は横方向に並ぶ開口部31の間の幅30μm 程度の遮蔽領域
に形成されており、またTFT33を駆動するゲートバス
ライン35は縦方向に並ぶ開口部31の間の幅60μm 程度の
遮蔽領域に形成されている。
【0034】例えば、凹版オフセット印刷により高精度
な柱状突起を形成しスペーサとするには平坦な領域に印
刷する必要があり、ドレインバスゲート34やゲートバス
ライン35による段差を避けその内側の斜線で示した領域
に形成することが望ましい。
【0035】横方向に並ぶ開口部31の間の遮蔽領域にお
いてドレインバスゲート34と開口部31に挟まれた領域は
10μm 程度であり、開口部31にはみ出さないよう柱状突
起をこの領域に形成するものとすれば柱状突起の幅を10
μm 以下にする必要がある。
【0036】一方、柱状突起を開口部と同一ピッチで配
列すると横方向が 110μm 、縦方向が 330μm 程度で縦
方向のピッチが粗く、柱状突起を長くするほど外力に対
して強くなるが液晶注入時の逆ツイスト発生を考慮する
と50μm 程度に制約される。
【0037】なお、ドレインバスゲート34の形成領域を
避けて形成するため前記柱状突起の大きさは10μm ×50
μm 程度になるが、例えば、配向膜層等によりドレイン
バスゲートの段差が無くなれば50μm ×50μm 程度の柱
状突起の形成も可能である。
【0038】凹版オフセット印刷を用いて柱状突起を形
成する液晶表示装置の製造方法について図3に基づいて
以下に詳述すると、凹版オフセット印刷を用いた柱状突
起の形成は図3(a) に示す如くスクイジ3を用い凹版4
に突起形成材5を刷り込む。
【0039】凹版4はガラス板41上に位置合わせマーク
形成用のパターン42と柱状突起形成用のパターン43が彫
り込まれており、形状が幅10μm 、長さ50μm 、深さ10
μmのパターン43は横方向が 110μm 、縦方向が 330μm
ピッチで配列されている。
【0040】次いで凹版4に刷り込まれた前記突起形成
材5は図3(b) に示す如く凹版4の表面を転がる転写ロ
ール6に転写され、更に転写ロール6が回転しながら基
板12に沿い移動する際に図3(c) に示す如く転写ロール
6から基板12に転写される。
【0041】図示省略されているが他方の基板13上にも
基板12上の突起形成材5と対向する位置に突起形成材5
が転写されており、突起形成材5を硬化させ柱状突起2
4、25を形成したあと図3(d) 、図3(e) に示す如く2
枚の基板12、13を組み立てる。
【0042】凹版4が有するパターン43は深さが10μm
あり基板12、13上に転写された突起形成材5も高さが10
μm 程度になるが、突起形成材5は硬化に伴って収縮し
基板12、13の表面に所望する高さ、即ち3μm 程度の柱
状突起24、25が形成される。
【0043】また、2枚の基板12、13の組立に際し図4
(a) に示す如く突起形成材5が硬化する前に基板12上に
スペーサ23を散布し、突起形成材5が硬化する前の基板
13を基板12に重ね図4(b) に示す如く突起形成材5の端
を互いに当接させても良い。
【0044】このようにスペーサ23を散布し硬化前の突
起形成材5を当接させることで所望する間隙はスペーサ
23によって確保され、突起形成材5を硬化させたとき柱
状突起24、25が接合されて外力に対し一層強固なスペー
サを形成することができる。
【0045】なお、前記実施例では基板12、13上に同じ
高さの突起形成材5を転写しほぼ同じ高さの柱状突起2
4、25を形成しているが、柱状突起24、25の高さは必ず
しも同一である必要がなく合計値が等しければそれぞれ
の高さが異なっていてもよい。
【0046】このように2枚の基板の相対する位置に柱
状突起を形成し対応する柱状突起の先端端面を互いに当
接させることにより、微細パターンを高精度に印刷でき
る凹版オフセット印刷を利用し柱状突起からなるスペー
サを構成することができる。
【0047】即ち、外力に対しパネル変形が生じにくい
スペーサを有する液晶表示装置とその製造方法を実現す
ることができる。
【0048】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば外力に対しパ
ネル変形が生じにくいスペーサを有する液晶表示装置と
その製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる液晶表示装置を示す側断面図で
ある。
【図2】 TFT基板の開口部を示す模式図である。
【図3】 本発明になる製造方法を示す工程図である。
【図4】 本発明になる別の製造方法を示す工程図であ
る。
【図5】 従来の液晶表示装置の構造を示す側断面図で
ある。
【符号の説明】
3 スクイジ 4 凹版 5 突起形成材 6 転写ロー
ル 11 封止用シール 12、13 基板 14 電極 15 カラーフ
ィルタ層 16 配向膜層 17 ガラス板 18 電極 19 配向膜層 20 ガラス板 21、22 偏光
板 23 スペーサ 24、25 柱状
突起 31 開口部 32 画素電極 33 TFT 34 ドレイン
バスゲート 35 ゲートバスライン 41 ガラス板 42 位置合わせマーク形成用のパターン 43 柱状突起
形成用のパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 生夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−197928(JP,A) 特開 平2−210329(JP,A) 特開 平1−134336(JP,A) 特開 平1−201624(JP,A) 特開 平4−127128(JP,A) 特開 昭63−289529(JP,A) 特開 平8−184849(JP,A) 特開 平6−112369(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1339 G02F 1/13 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 間隙を規制する複数のスペーサを介して
    対向させた2枚の基板と、2枚の該基板の間に介在する
    該間隙に充填された液晶とを具え、 前記スペーサは、2枚の基板のそれぞれの上に形成され
    た樹脂製の柱状突起からなり、 該柱状突起は、2枚の該基板が対向して先端端面が互い
    に当接して未硬化の樹脂が硬化して接合されものであ
    ることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 対向する2枚の基板のそれぞれに間隙規
    制用のスペーサとして樹脂からなる柱状突起を形成し、 2枚の該基板を対向させ、対応する未硬化の該柱状突起
    の先端の端面を互いに当接させ、硬化させて接合するこ
    とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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