JPH06138456A - カラー液晶表示素子 - Google Patents

カラー液晶表示素子

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JPH06138456A
JPH06138456A JP4291166A JP29116692A JPH06138456A JP H06138456 A JPH06138456 A JP H06138456A JP 4291166 A JP4291166 A JP 4291166A JP 29116692 A JP29116692 A JP 29116692A JP H06138456 A JPH06138456 A JP H06138456A
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JP
Japan
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color filter
fil
color
liquid crystal
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP4291166A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Ishii
彰 石井
Yoshiki Watanabe
善樹 渡辺
Kenichi Shimada
賢一 島田
Akira Aoki
晃 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Device Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd, Hitachi Consumer Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Device Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】、カラー表示領域の外側の封着部までの外周部
分が比較的狭く、外形寸法に比較して有効表示領域が広
く、高い歩留で生産できるカラー液晶表示素子を提供す
ることにある。 【構成】カラーフィルタを形成させるガラス基板面に、
カラーフィルタ形成作業時に、液晶セルの上下ガラス基
板の封着部に沿い其の内側に所定距離はなれて、カラー
フィルタ膜と同じ材料を用いてカラーフィルタ膜と同程
度に基板面から堤防状に突起した部分を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラー表示領域の外側
の、封着部までの外周部分が比較的狭く、外形寸法に比
較して有効表示領域が広いカラー液晶表示素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】カラー液晶表示素子では、通常、ガラス
基板の一方の内面(液晶側)にカラーフィルタが形成さ
れている。カラーフィルタは、表示領域内に、それぞ
れ、赤、緑、青に着色した微小幅の縦方向ストライプパ
ターンまたは微小なドットをモザイクパターンに、各画
素に対して、それぞれ、所定の様式で配列したものが一
般に用いられている。
【0003】上記カラーフィルタが形成されている領域
の外側を囲み、その領域から少し離れた個所で、上下ガ
ラス基板の間を密封して液晶を封入する液晶セルを形成
させるために、接着剤よりなる封着材を用いて上下ガラ
ス基板を封着する枠状の封着部が形成されている。この
封着部を形成させるための封着材は、封着部の位置を確
実に所望のように配設し、かつ所望の厚さに設定できる
ように、通常、シルクスクリーン印刷法などの印刷手法
を用いて、カラーフィルタを形成させたガラス基板面に
塗布される。印刷手法などを用いれば、封着材はほぼ正
確に所望位置に所望の厚さに塗布できる。しかし、封着
作業を行うときに、上下ガラス基板の内面間の距離が正
しく所望値になるように、上下基板間に基板間の距離保
持用のプラスチックビーズを散布した状態で、上下基板
面に上記枠状に配置した封着部を含めて圧力を加えると
(必ずしも外圧を意味せず、セル内の圧力を下げて生じ
た外気圧との差でも良い)、封着材はガラス基板上の当
初の塗布位置から多少側方にはみ出してしまう。カラー
フィルタが形成されている領域と封着部との距離は上記
封着材のはみ出しを考慮して定めてある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】カラーフィルタ基板と
対向基板とを封着している封着部の幅を、なるべく必要
にして充分な程度に制御するために、従来から、封着材
の塗布量やそれが硬化するときの条件などを充分考慮し
ていた。しかし、封着材を形成する接着剤が硬化する過
程は、僅かな条件の変動、例えば作業室内の僅かな温度
変化によっても、かなり影響され、封着部の、はみ出し
部を含めた幅を均一に制御することは極めて困難で、カ
ラーフィルタを形成させてある表示領域と其の外側の封
着部との間には、上記封着部の幅のはみ出し方の変動な
どを考慮して一定の間隔を余裕として設けておく必要が
あった。上記一定の間隔は従来実際には1mm程度以上
に設定していた。
【0005】そのために、液晶表示素子としては、表示
には役立たない部分ができて、液晶表示素子の外形寸法
が大きくなってしまうという問題が生じていた。また、
上記のような余裕をとっても、たとえば、封着材中の溶
媒の蒸発速度、封着材を塗布する際の粘度などが、それ
ぞれ、環境雰囲気の状態、たとえば温度、湿度などの僅
かな変動によっても変化するため、封着材の塗布に印刷
手法を用いても塗布量そのものが変動して、ときにはカ
ラーフィルタが形成されている表示領域にまで流れ込ん
で表示不良品を発生させ、歩留低下の原因となるという
問題さえ生じていた。
【0006】本発明は、上記のような問題がなく、外形
寸法に対してカラー表示領域の比率が高く、しかも、そ
のような製品を高い歩留で製造できるようにしたカラー
液晶表示素子を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、ガラス基板の一方の内面にカラー
フィルタが形成されているカラー液晶表示素子におい
て、カラーフィルタを形成させるガラス基板面に、カラ
ーフィルタ形成作業時に、液晶セルの上下ガラス基板の
封着部に沿い其の内側に所定距離はなれて、カラーフィ
ルタ膜と同じ材料を用いてカラーフィルタ膜と同程度に
基板面から堤防状に突起した部分を配設することにし
た。
【0008】
【作用】液晶表示素子の上下ガラス基板の封着に用いる
封着材を構成する接着剤には、熱硬化型エポキシ樹脂が
主として使用されている。
【0009】封着作業に際しては、まずプリベークと称
して80〜100℃程度に加熱して溶媒を蒸発させる
が、その際に一旦粘度は大幅に低下する。その後、上下
ガラス基板を正規の位置に合わせた状態で150℃程度
に加熱すると、エポキシ基が開環し重合が促進され高粘
度となり、最終的には固体となって硬化が完了する。
【0010】加熱により封着材の粘度が低下したとき
に、封着材がカラーフィルタが形成されている表示領域
の方へ流れ出そうとしても、本発明によれば、上下ガラ
ス基板の封着部に沿い其の内側に所定の僅かな距離はな
れた位置に、既に、カラーフィルタ膜と同じ材料を用い
てカラーフィルタ膜と同程度に基板面から堤防状に突起
した部分が形成されているので、この堤防状突起部分に
より、封着材がカラーフィルタが形成されている表示領
域へ流れ込むことは防止されるので、中間にカラーフィ
ルタ材料による突起部を新たに配設するけれども、結
局、カラーフィルタを形成した表示領域から封着部まで
の外周部分を従来よりも狭くすることができる。
【0011】しかも、上記カラーフィルタ膜材料による
堤防状突起部は、カラーフィルタ形成作業に際して同時
に形成できるので工数の増加は生じない。その目的から
は、この突起部は無色で勿論差支えないが、上記のよう
にカラーフィルタ形成作業に際して同時に形成させるの
で、表示領域のカラーフィルタを形成する何れかの微小
パターンと同じ色に着色されざるを得ない。どの色にす
るかは全く自由で作業に好都合に選定すれば良い。
【0012】
【実施例】図2(a)は本発明一実施例の要部であるカ
ラーフィルタ基板の一部の平面図、図2(b)は同じ部
分の断面図である。このカラー液晶表示素子はアクティ
ブマトリクス駆動方式なので図示してない下部透明ガラ
ス基板上には、各画素の各微小原色部分の表示を司る薄
膜トランジスタが設けてある。薄膜トランジスタに外光
が照射して余計な電子と正孔を発生させて電気光学的劣
化が生じるのを防止し、また、カラーフィルタの各原色
微小パターン間の微小幅黒色無反射帯により表示コント
ラスト向上と混色防止を図るために上部透明ガラス基板
SUB2(カラーフィルタ基板)の上には、まずブラッ
クマトリクス膜BMを設ける。このブラックマトリクス
膜BMには、現在、クロム膜か有機黒色膜が用いられて
おり、通常、カラーフィルタ膜を形成させるために、各
画素の各原色パターン部分はフォトリソグラフィ技術に
より選択的に除去してある。このブラックマトリクス膜
BMの上(液晶側)に、カラーフィルタFIL(R)、
FIL(G)、FIL(B)および本発明に係る堤防状
突起部であるダミーカラーフィルタFIL(D)がカラ
ーフィルタ形成作業によって形成される。
【0013】カラーフィルタFILの形成は、まず、上
部透明ガラス基板SUB2の面上に、ゼラチン、アジド
系ネガ型感光剤、アクリル樹脂等からなる感光性可染性
樹脂をスピンコート、ロールコート法などにより、膜厚
が均一になるように塗布する。その後、材料中の溶媒除
去のために80〜100℃に加熱してプリベークを施し
てから、第1色目のフィルタ用パターンマスクを介して
露光を行い、第1色目のフィルタパターン部分以外の不
要な部分の可染性樹脂を取り除く。このときに用いるパ
ターンマスクには、カラーフィルタFIL(R)、FI
L(G)、FIL(B)用には線幅100μm、ダミー
カラーフィルタFIL(D)用には線幅20μmストラ
イプパターンのものを用いた。次に、アニオン性染料の
0.1〜2.0%水溶液を40〜70℃に可熱した中
に、上記可染性アクリル樹脂の第1色フィルタ用パター
ンが形成されている上部透明ガラス基板SUB2を浸漬
して着色させる。その後、タンニン酸、酒石酸アンチモ
ニルナトリウムなどにより防染処理を行って、1色目の
カラーフィルタを製作する。この実施例では、第1色目
のカラーフィルタ製作の際に同時にダミーカラーフィル
タFIL(D)を製作したので、ダミーカラーフィルタ
FIL(D)は第1色目のカラーフィルタと同じ色であ
る。第2色目以後のカラーフィルタ製作に際しては、ダ
ミーカラーフィルタFIL(D)用パターンの無いパタ
ーンマスクを用いて露光を行い、その後、それぞれ、染
色を行う。上記のようにして形成させたカラーフィルタ
FIL(R)、FIL(G)、FIL(B)とダミーカ
ラーフィルタFIL(D)の膜の厚さは1.0〜2.0
μmである。これらカラーフィルタ膜の上に、染料の溶
出防止、表面平坦性の回復のために、アクリル系やエポ
キシ系の樹脂からなる保護膜PSVをスピンコート、ロ
ールコート、又は転写印刷法などによって塗布し、18
0℃程度に加熱して熱硬化させて完成させた。このよう
にすると、カラーフィルタ膜が形成されている個所と形
成されていない個所との境界に1.0〜2.0μmの段
差が生じていたのが、段差が0.8〜1.2μm程度ま
でに平坦化される。表示領域に対しては、上記保護膜の
上に更に、共通電極となる透明導電膜用のITO(In
23:Sn)膜を、スパッタリング法により成膜させ、
更にその上に、長さの長い液晶分子の配列方向を所望方
向に向かせるための配向膜ORIを形成させてカラーフ
ィルタ基板を完成させる。
【0014】上記カラーフィルタ基板である上部透明ガ
ラス基板SUB2の表示領域から僅かに所定距離、本実
施例では0.2mm離れた個所に、熱硬化型エポキシ樹
脂を主成分とする封着材SLを、シルクスクリーン(実
際はステインレスメッシュスクリーン)印刷法により塗
布、配置し、80〜100℃で10〜30分のプリベー
クを行った後、アクティブマトリクス方式駆動用の薄膜
トランジスタなどを形成させてある下部透明ガラス基板
SUB1と正しい対向位置に組合せ、0.5〜1.0k
g/cm2の加重を加えて、150℃で2時間加熱して
封着材を硬化させた。
【0015】図1は上記のようにして完成させたカラー
液晶表示素子の本発明に係る要部である封着部近傍の模
式的断面図である。図1中、FIL(D)は本発明に係
るダミーカラーフィルタ、FIL(R)、FIL
(G)、FIL(B)はそれぞれ赤、緑、青色のカラー
フィルタ、SLは封着材、SUB1は下部透明ガラス基
板、SUB2は上部透明ガラス基板、BMはブラックマ
トリクス膜、TFTは薄膜トランジスタ、PSVは保護
膜、ITOは透明で導電性のあるITO膜、ORIは液
晶分子の配列方向を所望のようにするための配向膜、L
Cは液晶である。なお、この図では、本発明に関係のな
い部分、例えば下部透明ガラス基板SUB1上に形成さ
れた各部材の細部などについての図示は簡略化、省略し
てある。
【0016】封着材硬化後に、封着部の幅を調査したと
ころ、ダミーカラーフィルタFIL(D)(に更に保護
膜PSVを形成させた個所)の段差部によって、封着部
を形成する封着材SLが表示領域の方へはみ出すことは
阻止されており、従来は封着材のはみ出しに対する余裕
として1.0mmとっていたのが0.2mmに抑制でき
たことになり、カラー表示領域の外側の、封着部までの
外周部分が比較的狭く、外形寸法に比較して有効表示領
域が広いカラー液晶表示素子が得られた。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、封
着部の封着材が表示領域側へはみ出すのをダミーカラー
フィルタパターンを設置することによって阻止できたの
で、カラー表示領域の外側の、封着部までの外周部分が
比較的狭く、外形寸法に比較して有効表示領域が広いカ
ラー液晶表示素子を得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明カラー液晶表示素子の要部である上下透
明ガラス基板の封着部近傍の模式的断面図である。
【図2】図2(a)は本発明一実施例の要部であるカラ
ーフィルタ基板の一部の平面図、図2(b)は同じ部分
の断面図である。
【符号の説明】
FIL(D)…ダミーカラーフィルタ、 FIL(R)
…赤色カラーフィルタ、 FIL(G)…緑色カラーフ
ィルタ、 FIL(B)…青色カラーフィルタ、 SL
…封着材、 SUB1…下部透明ガラス基板、 SUB
2…上部透明ガラス基板、 BM…ブラックマトリクス
膜、 TFT…薄膜トランジスタ、 PSV…保護膜、
ITO…ITO膜、 ORI…配向膜、 LC…液
晶。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 賢一 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 青木 晃 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板の一方の内面にカラーフィルタ
    が形成されているカラー液晶表示素子において、カラー
    フィルタを形成させるガラス基板面に、カラーフィルタ
    形成作業時に、液晶セルの上下ガラス基板の封着部に沿
    い其の内側に所定距離はなれて、カラーフィルタ膜と同
    じ材料を用いてカラーフィルタ膜と同程度に基板面から
    堤防状に突起した部分を配設したことを特徴とするカラ
    ー液晶表示素子。
JP4291166A 1992-10-29 1992-10-29 カラー液晶表示素子 Pending JPH06138456A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4291166A JPH06138456A (ja) 1992-10-29 1992-10-29 カラー液晶表示素子

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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