JPH0854635A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 歩留まりが高く、高温高湿等の厳しい環境下
においても表示品位の低下を抑え信頼性を向上できる液
晶表示素子およびその製造方法を提供する。 【構成】 電極および配向制御層１９が形成された相対
向する２枚の電極基板１１，１２間に、液晶注入口１３
より注入された液晶１４がシール材料１５によって狭持
されている。電極基板１１，１２には、注入口１３と表
示部（電極および配向制御層１９）との間に、電極基板
１１，１２間の間隔以下の高さで、かつ、注入口１３の
幅以上の長さの凸部１６が設けられている。この凸部１
６と注入口１３との間に、電極基板１１，１２間の間隔
以下で、かつ、電極基板１１の凸部１６と電極基板１２
の凸部１６との間隔以上の径を有するスペーサ１７が配
置されている。そして、注入口１３と凸部１６およびス
ペーサ１７が封止材料１８で封止されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＯＡ、映像表示を行
う表示装置の中で、特に、高温高湿等の厳しい環境下に
おいて高い信頼性が望まれる液晶表示素子およびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子は種々の表示装置に
用いられ、ポケットＴＶ、ワープロ、ノート型パソコン
等の需要が拡大している。また、車載用液晶ＴＶやカー
ナビゲーションシステム等の商品化にともない、厳しい
環境下でも、高品位の表示が行える高い信頼性が液晶表
示素子に要求されおり、これを高い歩留まりで生産する
ことが望まれている。液晶表示素子において、液晶注入
後の液晶注入口の封止性能は、液晶表示素子の信頼性に
大きな影響を及ぼすと同時に、歩留まりにも影響を与え
ている。

【０００３】図２は従来の液晶表示素子の一例を示す概
略図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２
（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った拡大断面図である。この従
来の液晶表示素子は、電極および配向制御層２４を形成
した２枚の電極基板２１，２２のうちの一方の電極基板
の外周に、エポキシ樹脂などのシール材料２３を、液晶
２６を注入するための液晶注入口２５を有するように印
刷し、他方の電極基板を貼り合わせて、シール材料２３
を硬化し、空のセルを作製する。そしてこのセルに、液
晶２６を常法の真空注入法によって注入した後に、液晶
注入口２５を封止材料２７で封止している。封止材料２
７の接着剤には、取扱いが容易で、短時間硬化が可能な
光硬化型樹脂が主に用いられている。ここで、封止を完
全に行うためには、封止材料２７を液晶注入口２５の奥
まで侵入させた後に、封止材料２７を硬化させる必要が
ある。

【０００４】この封止材料２７により液晶注入口２５を
封止する概略プロセスの一例を図３に示す。なお、図３
には電極および配向制御層２４は省略し図示していな
い。まず、液晶注入後のセルに矢印２８の方向に一定の
圧力を加え、セル内の一定量の液晶２６を液晶注入口２
５より吐出させる（図３（ａ））。つぎに、圧力を加え
た状態で液晶注入口２５に封止材料２７を塗布する（図
３（ｂ））。この後、圧力を解除すると、封止材料２７
を液晶注入口２５内部に侵入させることができる（図３
（ｃ））。そして、液晶注入口２５に封止材料２７が侵
入した後、紫外線照射装置２９により光照射を行い封止
材料２７を硬化させて封止する（図３（ｄ））。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶２
６で濡れた液晶注入口２５を封止材料２７で完全に封止
することは困難であり、高温高湿等の厳しい環境下で
は、液晶注入口２５の周辺から液晶表示素子の表示品位
の低下が起こる。この原因としては、封止樹脂２７と電
極基板２１，２２との接着性低下によって、封止樹脂２
７と電極基板２１，２２との界面から侵入する不純物
（水分等）の影響が考えられる。

【０００６】また、封止材料２７を液晶注入口２５に侵
入させるプロセスにおいて、電極基板２１，２２のギャ
ップのばらつきおよび圧力制御のばらつきによって、液
晶注入口２５に侵入する封止材料２７の量が一定せず、
封止材料２７が液晶表示素子の表示部（電極および配向
制御層２４の形成領域）にまで侵入することがあり、歩
留まりの低下をもたらしている。

【０００７】この発明の目的は、歩留まりが高く、高温
高湿等の厳しい環境下においても表示品位の低下を抑え
信頼性を向上できる液晶表示素子およびその製造方法を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
素子は、対向配置した一対の電極基板間に液晶を狭持
し、一対の電極基板の表示部を囲み液晶注入口を除く周
囲をシール材料で固着し、液晶注入口に封止材料を充填
した液晶表示素子であって、一対の電極基板のうち少な
くとも一方の電極基板に液晶注入口の幅以上の長さの凸
部を液晶注入口と表示部との間で液晶注入口と対向して
設け、電極基板間に侵入可能で凸部によって侵入が阻止
される大きさのスペーサを封止材料とともに液晶注入口
に充填したことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の液晶表示素子の製造方法
は、対向配置する一対の電極基板の表示部を囲む周囲を
液晶注入口を除いてシール材料により接着し、一対の電
極基板間に液晶注入口より液晶を注入し、液晶注入口を
封止材料により封止する液晶表示素子の製造方法であっ
て、一対の電極基板を形成するときに少なくとも一方の
電極基板に液晶注入口と表示部との間で液晶注入口の幅
以上の長さの凸部を液晶注入口と対向するように設ける
工程と、液晶を注入した後で電極基板間に侵入可能で凸
部によって侵入が阻止される大きさのスペーサを混合し
た封止材料を液晶注入口に充填硬化させる工程とを含む
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】この発明の構成によれば、一対の電極基板のう
ち少なくとも一方の電極基板に液晶注入口の幅以上の長
さの凸部を液晶注入口と表示部との間で液晶注入口と対
向して設け、電極基板間に侵入可能で凸部によって侵入
が阻止される大きさのスペーサを封止材料とともに液晶
注入口に充填したことにより、高温高湿等の厳しい環境
下で、液晶注入口における電極基板と封止材料との接着
性が低下し、その界面から侵入して表示品位を低下させ
る不純物を、凸部およびスペーサがブロックすること
で、液晶注入口付近から発生する表示品位の低下を抑え
ることができ、液晶表示素子の信頼性を向上することが
できる。

【００１１】また、この発明の製造方法によれば、一対
の電極基板を形成するときに少なくとも一方の電極基板
に液晶注入口と表示部との間で液晶注入口の幅以上の長
さの凸部を液晶注入口と対向するように設け、電極基板
間に液晶を注入した後で、電極基板間に侵入可能で凸部
によって侵入が阻止される大きさのスペーサを混合した
封止材料を液晶注入口に充填することにより、凸部とと
もにスペーサが表示部への封止材料の侵入を阻止し、高
信頼性の液晶表示素子を歩留まり良く製造することがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例の液晶表示素子およ
びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説
明する。この実施例では、電極基板間距離が５．０μｍ
で対角３インチの単純ＴＮ液晶表示素子について説明す
る。なお、ＴＦＴ液晶表示素子やＳＴＮ液晶表示素子に
おいても同様な結果が得られた。

【００１３】図１はこの発明の一実施例の液晶表示素子
の構造を示す概略図であり、図１（ａ）は平面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った拡大断面図で
ある。この液晶表示素子は、電極および配向制御層１９
が形成された相対向する２枚の電極基板１１，１２間
に、液晶注入口１３より注入された液晶１４がシール材
料１５によって狭持されている。シール材料１５は表示
部（電極および配向制御層１９）を囲み液晶注入口１３
を除く周囲で電極基板１１，１２を接着している。電極
基板１１，１２には、液晶注入口１３と表示部との間
に、電極基板１１，１２間の間隔以下の高さで、かつ、
液晶注入口１３の幅以上の長さの凸部１６が液晶注入口
１３と対向して設けられている。そしてこの凸部１６と
液晶注入口１３との間に、電極基板１１，１２間の間隔
以下で、かつ、電極基板１１の凸部１６と電極基板１２
の凸部１６との間隔以上の径を有するスペーサ１７が配
置されている。そして、液晶注入口１３と凸部１６およ
びスペーサ１７が封止材料１８で封止されている。

【００１４】このように構成される液晶表示素子の製造
方法を説明する。基板上に電極および配向制御層１９を
形成するときに、液晶注入口１３と表示部（電極および
配向制御層１９）との間に、電極材料（一例として、Ｉ
ＴＯ：０．２μｍ）および配向膜材料（一例として、Ａ
Ｌ−５４１７：日本合成ゴム製：０．８μｍ）を用いて
それぞれフォトリソ、オフセット印刷法によって、長さ
１ｃｍ，幅１ｍｍ，高さ１μｍの凸部１６を形成した。
そして、熱硬化型液晶表示素子用エポキシ接着剤（一例
として、ＸＮ−２１−Ｓ：三井東圧化学製）に、ギャッ
プ形成剤として径が７μｍのガラス繊維を１．５重量％
加えて十分に混合した後、２〜３ｍｍＨｇで減圧脱泡し
たシール材料１５を、液晶注入口１３が５ｍｍになるよ
うに、電極基板１１の周囲にスクリーン印刷した。つぎ
に、シール材料１５を塗布した電極基板１１を９０℃，
３０分の前硬化した後、対向する電極基板１２と貼り合
わせて、空のセルを形成し、シール材料１５を１５０
℃，２時間で硬化させた。この空のセルに常法の真空注
入法によって液晶１４を注入した。

【００１５】この液晶注入後のセルの表示部に１５０ｇ
／ｃｍ² の圧力を加え、この状態で１５分放置した後、
液晶注入口１３に、スペーサ１７として径が６μｍのガ
ラスビーズを２重量部混合した光硬化型接着剤（一例と
して、ロックタイト３５２Ａ：日本ロックタイト製）か
らなる封止材料１８を塗布した。塗布後５分間放置した
後、表示部に加えていた圧力を解除し、１５分放置した
後、封止材料１８に紫外線を照射し、封止材料１８を硬
化させた。

【００１６】ここで比較例として、図２に示す従来の液
晶表示素子の製造方法について、従来例の説明で前述し
たよりも具体的に詳しく説明しておく。基板上に電極お
よび配向制御層２４を形成し、電極基板２１，２２とす
る。熱硬化型液晶表示素子用エポキシ接着剤（一例とし
て、ＸＮ−２１−Ｓ：三井東圧化学製）に、ギャップ形
成剤として径が７μｍのガラス繊維を１．５重量％加え
て十分に混合した後、２〜３ｍｍＨｇで減圧脱泡したシ
ール材料２３を、液晶注入口２５が５ｍｍになるよう
に、電極基板２１の周囲にスクリーン印刷した。シール
材料２３を塗布した電極基板２１を９０℃，３０分の前
硬化した後、対向する電極基板２２と貼り合わせ、空の
セルを形成し、シール材料２３を１５０℃，２時間で硬
化させた。この空のセルに常法によって液晶２４を注入
した。

【００１７】この液晶注入後のセルの表示部に１５０ｇ
／ｃｍ² の圧力を印加し、この状態で１５分放置した
後、光硬化型接着剤（一例として、ロックタイト３５２
Ａ：日本ロックタイト製）からなる封止材料２７を塗布
した。塗布後５分間放置した後、表示部に加えていた圧
力を解除し、１５分放置した後、封止材料２７に紫外線
を照射し、封止材料２７を硬化させた。

【００１８】上記の製造方法により、この実施例の液晶
表示素子と従来の液晶表示素子（比較例）について、各
５０パネルの液晶表示素子を作製した。その結果、従来
の液晶表示素子では、液晶注入口２５に侵入する封止材
料２７にばらつきが大きく、３パネルの液晶表示素子の
封止材料２７が表示部に侵入し不良になったのに対し、
この実施例の液晶表示素子については、封止材料１８が
表示部に侵入するといった不良は全く発生しなかった。
すなわち、この実施例によれば、電極基板１１，１２に
凸部１６を設け、スペーサ１７を混合した封止材料１８
を液晶注入口１３に充填することにより、凸部１６とと
もにスペーサ１７が表示部への封止材料１８の侵入を阻
止し、高信頼性の液晶表示素子を歩留まり良く製造する
ことができる。

【００１９】また、温度８５℃，湿度８５％の高温高湿
の環境条件下にそれぞれの液晶表示素子を放置し、一定
時間経過後、液晶注入口付近の表示品位を観察した。そ
の結果、従来の液晶表示素子では、温度８５℃，湿度８
５％で放置時間１００時間により、液晶注入口２５付近
の表示品位の低下が認められた。これに対し、この実施
例の液晶表示素子では、温度８５℃，湿度８５％で放置
時間２００時間においても、液晶注入口１３付近での表
示品位の低下は認められず、従来の液晶表示素子よりも
高温高湿下における耐久性で優れていることが認められ
た。すなわち、この実施例によれば、高温高湿等の厳し
い環境下で、液晶注入口１３における電極基板１１，１
２と封止材料１８との接着性が低下し、その界面から侵
入して表示品位を低下させる不純物を、凸部１６および
スペーサ１７がブロックすることで、液晶注入口１３付
近から発生する表示品位の低下を抑えることができ、液
晶表示素子の信頼性を向上することができる。

【００２０】なお、上記実施例において、封止材料１８
に室温硬化性樹脂を用いた場合でも同様な結果が得られ
た。また、スペーサ１７として混入したガラスビーズの
代わりに樹脂ビーズを用いた場合も同様な結果が得られ
た。なお、この実施例では、２枚の電極基板１１，１２
に凸部１６を形成したが、一方の電極基板にのみ凸部１
６を形成した場合も同様な結果が得られた。また、この
場合、スペーサ１７は、一方の電極基板の凸部１６と他
方の電極基板との間隔以上の径を有するものとする。す
なわち、スペーサ１７は、電極基板１１，１２間に侵入
可能で凸部１６によって侵入が阻止される大きさのもの
とする。

【００２１】また、この実施例では図１（ｂ）に示すよ
うに、凸部１６の周囲全体を封止材料１８で封止してい
るが、凸部１６の一部とスペーサ１７と液晶注入口１３
を封止した場合でも同様な結果が得られた。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明の液晶表示素
子は、一対の電極基板のうち少なくとも一方の電極基板
に液晶注入口の幅以上の長さの凸部を液晶注入口と表示
部との間で液晶注入口と対向して設け、電極基板間に侵
入可能で凸部によって侵入が阻止される大きさのスペー
サを封止材料とともに液晶注入口に充填したことによ
り、高温高湿等の厳しい環境下で、液晶注入口における
電極基板と封止材料との接着性が低下し、その界面から
侵入して表示品位を低下させる不純物を、凸部およびス
ペーサがブロックすることで、液晶注入口付近から発生
する表示品位の低下を抑えることができ、液晶表示素子
の信頼性を向上することができる。

【００２３】また、この発明の液晶表示素子の製造方法
は、一対の電極基板を形成するときに少なくとも一方の
電極基板に液晶注入口と表示部との間で液晶注入口の幅
以上の長さの凸部を液晶注入口と対向するように設け、
電極基板間に液晶を注入した後で、電極基板間に侵入可
能で凸部によって侵入が阻止される大きさのスペーサを
混合した封止材料を液晶注入口に充填することにより、
凸部とともにスペーサが表示部への封止材料の侵入を阻
止し、高信頼性の液晶表示素子を歩留まり良く製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の液晶表示素子の構造を示
す概略平面図および部分断面図である。

【図２】従来の液晶表示素子の構造を示す概略平面図お
よび部分断面図である。

【図３】従来の液晶表示素子の液晶注入口を封止する概
略プロセスを示す図である。

【符号の説明】

１１ 電極基板 １２ 電極基板 １３ 液晶注入口 １４ 液晶 １５ シール材料 １６ 凸部 １７ スペーサ １８ 封止材料 １９ 電極および配向制御層（表示部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 圭介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向配置した一対の電極基板間に液晶を
   狭持し、前記一対の電極基板の表示部を囲み液晶注入口
   を除く周囲をシール材料で固着し、前記液晶注入口に封
   止材料を充填した液晶表示素子であって、 前記一対の電極基板のうち少なくとも一方の電極基板に
   前記液晶注入口の幅以上の長さの凸部を前記液晶注入口
   と表示部との間で前記液晶注入口と対向して設け、前記
   電極基板間に侵入可能で前記凸部によって侵入が阻止さ
   れる大きさのスペーサを前記封止材料とともに前記液晶
   注入口に充填したことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 対向配置する一対の電極基板の表示部を
   囲む周囲を液晶注入口を除いてシール材料により接着
   し、前記一対の電極基板間に前記液晶注入口より液晶を
   注入し、前記液晶注入口を封止材料により封止する液晶
   表示素子の製造方法であって、 前記一対の電極基板を形成するときに少なくとも一方の
   電極基板に前記液晶注入口と表示部との間で前記液晶注
   入口の幅以上の長さの凸部を前記液晶注入口と対向する
   ように設ける工程と、前記液晶を注入した後で前記電極
   基板間に侵入可能で前記凸部によって侵入が阻止される
   大きさのスペーサを混合した前記封止材料を前記液晶注
   入口に充填硬化させる工程とを含むことを特徴とする液
   晶表示素子の製造方法。