JPH07287239A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で、画像表示面積の大きい液晶表示装置
およびその製造方法を提供する。 【構成】 シール部を液晶材料を挟む一対の基板の端面
に配置する。ギャップ材をスイッチング素子のない部分
に離散的に配置する。またさらに端面に配置するシール
材はＵＶ樹脂を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型で画像表示部の大
きい液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置の製造方法とその簡
単な構造を図４に示す。

【０００３】図４（ａ）は断面図を示す。

【０００４】図４（ａ）において、２はカラーフィルタ
ー（ＣＦ）基板、３はシール材、４はギャップ材、５は
液晶を示し、１はカラーフィルタ（ＣＦ）基板に対向す
る対向基板を示す。対向基板１上には、半導体素子部１
１、配向膜１２がある。１３は半導体を駆動するための
電極、１４は有効画素部、１５は垂直シフトレジスタ
ー、１６は水平シフトレジスターがもうけてある。６は
封口材を示す。

【０００５】この図において、複数の画像で有効画素部
１４（寸法Ｌｈ、Ｌｖ）を占める。これら有効画素部の
周辺には、液晶を駆動するためのシフトレジスター１
５、１６を形成する。また液晶表示装置では、透明電極
に電圧を印加することで液晶層５を駆動し画像表示を行
うように構成する。このためには、液晶分子を常に同じ
向きにそろえるための配向膜１２（寸法Ｗｈ、Ｗｖ）が
必要であり、配向膜の表面は、ラビング処理によって、
配向処理を行う。配向膜１２はオフセット印刷によって
一般的には行うが、位置合わせの精度、配向膜厚むらな
どを考慮して、一般的には、前記有効画素部１４より
も、やや大きめに印刷する。また従来の液晶表示装置で
は、液晶５を一対の基板内に保持するため、また前記一
対の基板の接着固定のためにシール層３をスクリーン印
刷で形成していた。このためにシール層３自体の幅（Ｓ
ｈ、Ｓｖ）が必要になること、また印刷精度などを考慮
してやや大きめ（ΔＷｈ、ΔＷｖ）に印刷することによ
って、前記有効画素部１４よりも相当大きな基板の形状
となっていた。この関係は、次のように表現できる。

【０００６】Ｋｈ＝Ｌｈ＋２ΔＷｈ＋２Ｓｈ＋２Ｍ Ｋｖ＝Ｌｖ＋２ΔＷｖ＋２Ｓｖ＋Ｊ＋２Ｍ ここでＫｈ、Ｋｖは、実パネル寸法。 この式でＪは、実装部の寸法を示し、Ｍは基板端までの
マージンを示す。

【０００７】図４に示す従来例では、実際のパネル寸法
は、 Ｋｈ＝１４．２＋２^*１．２＋２^*１．４＋２^*０．５＝
１４．２＋６．２ｍｍ＝２０．４（非表示部の比率＝
６．２／２０．４＝３０％） Ｋｖ＝１０．７＋２^*１．２＋２^*１．４＋２^*０．５＋
１．７＝９．８＋７．９ｍｍ＝１８．６（非表示部の比
率＝７．９／１８．６＝４２％） となる。０．７インチ程度の小型表示装置では、有効画
素部に比べて、周辺の非表示部の割合が大きいことがわ
かる。

【０００８】また従来の表示装置ではギャップ材４をシ
ール材３の中に混入して、押し圧、接着硬化することに
よって液晶基板のギャップ間隔の維持していた。この場
合ギャップの安定性をうるためには、特に対向基板の表
面段差の一定した部分にシール材を配置することになる
ために、シフトレジスターなどの半導体素子の存在しな
い領域にシール材を配置する必要があった。そのため前
述したように、シフトレジスター領域１５、１６が大き
いとシール材はさらに外側に配置することになって、全
体の液晶表示装置寸法の大型化を招いていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記したように従来例
においては、次のような欠点があった。すなわち １．基板上にシール部を有するために、基板の形状が実
表示領域より大きいものとなってしまう。そのため、シ
リコンウェハーから、スイッチング素子としてＴＦＴを
形成する液晶表示装置では、対向基板となるＴＦＴ基板
は、ひとつのウエハーからの取り数が少なくなり高いコ
ストとなってしまう。

【００１０】２．また、１．の欠点は、小サイズのディ
スプレイ程非表示部の比率が大きいものとなり商品価値
を低減する。

【００１１】３．またシール内にギャップ材を混入する
ためにシールをシフトレジスターなどの半導体素子の存
在しない領域に設けるため、さらに大きくなってしま
う。

【００１２】

【発明の目的】以上の問題点があり、このような欠点を
改善するのが、本発明の目的である。すなわち本出願に
かかる第１の発明の目的は、前記した１の問題に対応す
べくシール部を、基板上からなくし、基板端面に配置す
ることにより、基板サイズを小型化することである。

【００１３】本出願にかかる第２の発明の目的は、第１
の発明を達成するために必要な、基板間隔を一定に保持
するためのギャップ材の配置を改善することである。

【００１４】本出願にかかる第３の発明の目的は、上記
した２項目を達成した、本発明の液晶表示装置を製造す
る方法を提供することである。

【００１５】本出願にかかる第４の発明の目的は、上記
した発明を利用した小型ディスプレイ装置を提供するこ
とであり、特に超小型ディスプレイ装置を提供すること
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明の液晶表示装置は、少なくとも片方
が透明な一対の基板と、前記一対の基板の間に挟む液晶
材料と、を有し、前記一対の基板で複数の画素を構成す
る液晶表示装置において、シール材が前記基板の側面を
覆うように配置することを特徴とする液晶表示装置であ
る。

【００１７】このように構成することによって、基板サ
イズを小型化することである。また、そのため、シリコ
ンウェハから対向基板を取り出す液晶表示装置では、ウ
ェハから、液晶表示装置の取り数が増加し、製造コスト
の低減が可能となる。

【００１８】また、基板間の距離を保持するギャップ材
を対向基板の半導体素子の存在しない部分にシール材と
は別に離散的に配置することによって、その配置場所を
限定されることなく一層小型の基板サイズにすることが
できる。またそのことによってギャップの安定性を高
め、良い画像を提供することができる。

【００１９】さらに本発明は液晶表示装置の製造方法を
も包含する。すなわち、本発明の製造方法は、少なくと
も片方が透明な一対の基板と、前記一対の基板の間に挟
む液晶材料と、を有し、前記一対の基板で複数の画素を
構成する液晶表示装置の製造方法において、シール材が
前記基板の側面を覆うように配置することを特徴とする
液晶表示装置の製造方法である。この方法を実施するこ
とにより、小型で、画像表示部の大きい液晶表示装置を
効率的に製造することができる。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）図１に本発明の第１の実施例について説明
する。

【００２１】図１（ａ）において、この実施例では、シ
リコンウェハーより得るスイッチング素子として薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）を持つ液晶表示装置とその作製方
法を示す。１は対向基板、２はカラーフィルター基板、
３はシール材、４はギャップ材、５は液晶層、１１は対
向基板上のスイッチング素子部、１２は配向膜、２１は
カラーフィルタ基板上の透明電極、２２は配向膜を示
す。図１（ｂ）において、１３は電極引き出し部、１４
は有効画素部、１５は垂直シフトレジスター部、１６は
水平シフトレジスター部を示す。横の距離Ｌｈ、縦の距
離Ｌｖで構成する長方形には、それぞれの有効画素部寸
法、２２．２μｍ（横）＊２１．３μｍ（縦）の画像が
３０万画素並ぶ液晶表示装置を構成した。すなわち、有
効画像表示部の寸法は、横２２．２（μｍ）＊６４０＝
１４．２（ｍｍ）、縦２１．３（μｍ）＊５００＝１
０．７（ｍｍ）である。

【００２２】対向基板となるＴＦＴ基板は、石英基板上
にポリシリコンを形成してシフトレジスター部と画素ト
ランジスター部を形成した。これらのプロセスは、すで
にセミコンダクターワールド誌９３年の増刊号に記載さ
れている０．７インチのｐｏｉｙ−ＳｉＴＦＴＬＣＤ
（ｐ８４〜９２）において、公知のプロセス技術を用い
た。

【００２３】配向膜塗布領域は、オフセット印刷機とオ
フセット版の配向膜厚の安定領域と、位置合わせ精度を
考慮してΔＷｈ、Ｗｖ＝０．７とした。本実施例では、
水平、垂直のシフトレジスターの幅〜０．４ｍｍは、こ
の中にすべてオーバーラップされる形で含まれている。
ギャップ材は住田光学の４．５ミクロンのガラスファイ
バーを用いた。ギャップ材は、シール材をバインダーと
して混合後にディスペンサーを用いてシフトレジスター
の交差部を含む４箇所に塗布した。水平、垂直シフトレ
ジスターの交差部、およびシフトレジスターの存在しな
い他の二辺のギャップ材の塗布場所は、アクティブエリ
アーの存在しない比較的平坦な場所で、かつ膜構成のそ
ろった場所を選定しているため、膜厚ばらつきが発生し
ないように考慮した。このような場所は、特に小スペー
スを考えた場合、連続的に配置できるわけでなく、本実
施例のように離散的にならざるを得ない。配向膜端から
０．５ｍｍのマージンでカッティングを行なった。垂直
方向は、実装マージンとして、１．７ｍｍで設定した。
このため、全パネルサイズＫｈ、Ｋｖは次のようになっ
た。

【００２４】Ｋｈ＝Ｌｈ＋２ΔＷ＋２Ｍ＝１４．２（ｍ
ｍ）＋０．７^*２（ｍｍ）＋０．５^*２（ｍｍ）＝１４．
２（ｍｍ）＋２．４（ｍｍ）＝１６．６（ｍｍ）（非表
示部の比率＝２．４／１６．６＝１４％） Ｋｖ＝Ｌｖ＋２ΔＷ＋２Ｍ＋Ｊ＝９．８（ｍｍ）＋０．
７^*２（ｍｍ）＋０．５^*２（ｍｍ）＋１．７（ｍｍ）＝
９．８（ｍｍ）＋４．１（ｍｍ）＝１３．９（ｍｍ）
（非表示部の比率＝４．１／１３．９＝２９％）

【００２５】配向膜印刷マージンΔＷは、０．７＊２ｍ
ｍ、従来例に比べシール印刷の無いぶん、マージンを縮
小できる。またギャップ材は、水平、垂直シフトレジス
ターの交点に配置することでシールマージンがなくさら
に占有面積を縮小できた。このような液晶表示装置は、
ＴＦＴ基板形状も従来例に比べて、極めて小型で、非表
示部の比率も小さくできた。

【００２６】５インチウエハーから、従来のパネルは１
６個しか取れなかったのが、本パネルでは、２８個取り
が達成できた。小型パネルを製作する際にもっとも高額
な部品が対向基板となるＴＦＴ基板であるため、取り数
の増加が低コスト化にもっとも効果がある。またＴＦＴ
基板の小型化は、液晶表示装置自体の小型化にも効果が
あることは、言うまでもない。有効画素周辺の、無効部
が小さくなり液晶表示装置の小型化商品価値も向上す
る。

【００２７】本実施例においては、ギャップ材をスイッ
チング素子部以外のもっとも平坦な場所を選んだ理由と
して、次の２点が挙げられる。

【００２８】１．ギャップ材が堅いので、スイッチング
素子上にギャップ材を配置すると、スイッチング素子が
不良になる。

【００２９】２．半導体素子上の平坦性が悪いので、ギ
ャップが安定しない。

【００３０】この２点を回避して、さらに外形をもっと
も小型化できるギャップ材の配置場所は、有効画素部以
外で、かつシフトレジスターの存在していない４隅に離
散的に配置することで、達成できる。ただし、ギャップ
材の配置場所は、これに限定されるものでなく、スイッ
チング素子の存在しない部分に、離散的に配置すればよ
く、四隅以外に場所を増やしても構わない。

【００３１】実施例１の製造方法について詳述する。

【００３２】図３は、本発明の製造方法を示す模式図で
ある。図において、１．ＴＦＴ、２．Ｃｆ基板、３．ギ
ャップ材、４．下うけ台、５．上押し台、６．荷重、
７．ニードル、８．シール材、９．ＵＶ照射装置、１
０．ＵＶ光である。

【００３３】本発明になるＴＦＴ基板１にギャップ材３
を塗布し、カラーフィルター２を位置合わせした後に載
置し、上押し台５でワークを押し、ギャップを出すよう
に荷重６を印加する。この状態でニードル７から光り硬
化シール材を塗布しつつＵＶ光により硬化処理を行な
い、本発明になる液晶表示装置を製造した。

【００３４】ギャップ材としては、住田光学の４．５ｕ
ｍΦのファイバーを、（株）スリーボンド製のシール材
（３０Ｙ１０２Ｇ）に混ぜてディスペンサーにより塗布
してから、ＣＦ硝子／ＴＦＴ硝子を重ね合わせて、カラ
ーフィルターと位置合わせを行なった。さらに周囲から
シール材（３０Ｙ１０２Ｇ）を塗布しながら、紫外線を
照射することによって、シール材を、連続的に硬化させ
ることができる。セルギャップ中への、シール材のしみ
込みを防ぐために、シール材には、適当な粘度と、高速
な硬化プロセスが望ましい。本実施例では、一部を液晶
注入口として残して、基板端面の周囲を側面シールした
後にギャップを出すための荷重を開放した。

【００３５】ギャップ材を固定するための接着バインダ
ーとして、ＵＶ樹脂を用いているので、シール材の硬化
と同時にギャップ材のバインダーも硬化するために、効
率的である。しかし、本バインダー、周辺シール材はＵ
Ｖ樹脂に限らず、熱硬化樹脂でも構わない。

【００３６】セル形成後、いわゆる真空注入プロセスに
よって、チッソ化学製液晶（ＫＮ５００５）を注入した
後に、封口処理を行なって、セルを完成した。封口材に
は、三井東圧化学製のストラクトボンドＥＳ２８０を用
いた。

【００３７】本発明の液晶表示装置の製造方法の特徴は １．ギャップを出すための加圧と、側面シールを完成さ
せるプロセスを合体させて短時間で行なうためのＵＶ硬
化処理、ＵＶ仮硬化＋熱処理と行うプロセスと、 ２．ギャップ材による仮止めを行なった後に、側面シー
ルを行なうことである。

【００３８】図５に本発明を用いた小型の表示装置
（ａ）を用いた液晶表示装置の平面図（ｂ）を示す。

【００３９】図において、１は有効画素、２は無効画
素、３は外装である。

【００４０】まず本ディスプレイ装置の特徴は、有効表
示部以外の周辺スペースが小さいことである。これは例
えば、ビデオカメラなどに用いられる、電子ビューファ
インダーなどの小型、軽量な表示パネルが要求される場
合に最大の小型化の利点を発揮する。従来のディスプレ
イ（図６（ｂ））に比べて外装形状３が極めてコンパク
トにできる。

【００４１】従来の液晶表示装置図６（ｂ）の弱点とし
て、ガラス端面が割れやすいという欠点があり、そのた
め４の外装が必要であった。そのため液晶表示装置の外
形にさらに外装が加わるために、製品の外装５が著しく
大きいものとなっていた。本発明による液晶表示装置
は、シール部４がパネル周辺にあるため、外装３でこの
部分を保護することによって、ガラス割れなどが防げる
ため、一層小型にできる。それによって、ビデオカメラ
自体の商品価値も大幅に向上させることができる。

【００４２】図７に本実施例のもう１つの応用例を示
す。

【００４３】従来、非表示部が大きいときは、図８のよ
うにパネル間の枠が目立っていた。しかし本実施例のよ
うに、有効表示部以外の周辺スペース２が小さい事を利
用して、多数のパネルを並べた場合に非表示部が小さく
表示品位の高く、枠の目立たない液晶表示装置を製作で
きた。また従来パネルを利用した場合に比べて、ディス
プレイ自体の外形サイズを小さくできた。

【００４４】装置として応用する場合の従来例に対する
本実施例の最大の特徴は、次の点である。

【００４５】１．従来例より有効画素部の占める比率が
高く、同一画素数なら外形を小さくできる。

【００４６】２．シール部が基板端面にあるため、機械
的衝撃に強い。そのため、外枠が不要となる（従来例で
は、機械的な衝撃を弱めるためにプラスチックなどのケ
ースにいれてパネルユニット化されている。）ため、一
層小型化できる。

【００４７】３．小型のため、機械の外装設計が容易で
ある。

【００４８】と言うことを考慮することによって、図７
に示すような小型のパネルが構成できた。

【００４９】（実施例２）図２に本発明の第２の実施例
を示す。

【００５０】図２に示す液晶表示装置の非表示部以外の
構造は、特開平５−２７３５９１にすでに開示されてい
る。

【００５１】単結晶シリコンを用いたＴＦＴ基板を用い
た液晶表示装置を示すものである。本ディスプレイ装置
においては、ＴＦＴ基板は非透明であって、液晶注入後
に透明化のプロセスを行なうところが、実施例１と異な
るところである。図２（ａ）において１はＳｉ−ＴＦＴ
基板、２はカラーフィルター、３はシール材、４はギャ
ップ材、５は液晶である。Ｓｉウエハーは、基板厚みが
０．６ｔと石英ガラスに比べて薄いこと。Ｓｉへのシー
ル材の接着強度を考えるとシール材の周辺保持能力を高
めるためにＵＶ硬化樹脂以外の熱硬化性を加えた接着シ
ール材が望ましい。この目的のためには、協立化学製の
８６００Ｋ３０が望ましい。ＵＶでシール材を仮硬化後
に熱によってシール材を熱硬化させてしっかり接着させ
ることができる。この後、液晶を真空注入した後封口処
理を行なって、液晶表示セルを完成させた。この後、透
明化処理として、Ｓｉのバックエッチングを行なった。
ＴＭＡＨを用いてバックエッチングを行ない図２（ｂ）
の６に示すようなくりぬき部を作り最終的に透明な液晶
表示パネルを完成した。

【００５２】（製造方法）次に本実施例１、２を製造す
る。具体的なプロセスについて特徴的な部分を繰り返し
説明する。

【００５３】本実施例１、実施例２の製造方法と従来の
方法との大きな違いを以下に示す。

【００５４】１．従来法では、シール材が基板上にあ
る。

【００５５】２．従来法では、ギャップ材をシール材の
なかに混入する。あるいは、ギャップ材を、有効画素上
に配置する。

【００５６】一方で、本実施例では、 １．シール材は、基板側面にある。

【００５７】２．ギャップ材は、シール材とは分離して
おり、配置場所は平坦部に限定する。かつ、離散的に配
置されている。これらの点が大きく異なる本発明の特徴
である。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば対向基板の外形を小さく
し、液晶表示装置のコスト低減が計れる。また非表示部
の小さい液晶表示装置を提供できる。また、ギャップの
安定した、良好な画像を提供できる。さらに、特にＵＶ
系のシール材を用いることによって、ギャップと同時に
硬化でき、効率的な製造ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図

【図２】本発明の第２の実施例を示す図

【図３】本発明の第１、２の実施例の製造方法を示す図

【図４】従来の例を示す図

【図５】本発明の製品の第１の実施例を示す図

【図６】従来の製品の例を示す図

【図７】本発明の第２の製品の実施例を示す図

【図８】従来の製品の第２の例を示す図

【符号の説明】

１ 対向基板 ２ カラーフィルター基板 ３ シール材 ４ ギャップ材 ５ 液晶層 １１ ＴＦＴ基板上の半導体素子部 １２ 配向膜 １３ 電極引き出し部 １４ 有効画素部 １５ 垂直シフトレジスタ １６ 水平シフトレジスタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも片方が透明な一対の基板と、
   前記一対の基板の間に挟む液晶材料と、を有し、前記一
   対の基板で複数の画素を構成する液晶表示装置におい
   て、 シール材が前記基板の側面を覆うように配置することを
   特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記一対の基板を一定間隔に保持するス
   ペーサを前記複数の画素の存在しない部分に離散的に配
   置する請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 ギャップ材を、前記一対の基板の間に配
   置し、シール材を前記基板の側面を覆うように配置する
   請求項１乃至２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 少なくとも片方が透明な一対の基板と、
   前記一対の基板の間に挟む液晶材料と、を有し、前記一
   対の基板で複数の画素を構成する液晶表示装置の製造方
   法において、 シール材が前記基板の側面を覆うように配置することを
   特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記一対の基板を一定間隔に保持するス
   ペーサを前記複数の画素の存在しない部分に離散的に配
   置する請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 【請求項６】 ギャップ材を、前記一対の基板の間に配
   置し、シール材を前記基板の側面を覆うように配置する
   請求項４乃至５に記載の液晶表示装置の製造方法。