JPH09113884A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】有効領域すなわち表示部とその周辺のシール部
のセル厚が有効領域に形成した機能膜群の膜厚変化で変
動することによる表示品質の低下を解消する。 【解決手段】有効領域の一方の面に形成された少なくと
もカラーフィルタ、透明電極、配向膜等の機能膜群（2
a,2b,3a,3b,4a,4b,5a,5b）を有する上下一対のガラス基
板1a,1b と、前記上下ガラス基板の対向面かつ前記有効
領域の周囲に設置して前記上下一対のガラス基板間に液
晶７を封入して封止するシール部８を有してなる液晶表
示素子において、前記上下ガラス基板1a,1b の前記シー
ル部の外周部の各対向面のそれぞれに前記有効領域に形
成された機能膜群と同等のダミー機能膜群（2'a,2'b,3'
a,3'b,4'a,4'b,5'a,5'b ）を形成すると共に、有効領域
とシールブラック外周に同径のスペーサ６，６’を介在
してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に係
り、特に一対のガラス基板間に液晶を挟持すると共に各
ガラス基板の液晶対向面に各種の種機能膜群を有し、両
ガラス基板間のセル厚を全面において均一に保持した液
晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像表示デバイスとして液晶表示
装置が多くの分野において使用されるようになった。

【０００３】この種の液晶表示装置は、表示窓をもつ上
フレームと、駆動回路基板を一体化した一対のガラス基
板からなる液晶表示素子と、光拡散板と導光板等からな
る導光体組立と、少なくとも一辺に線状のバクライト光
源を搭載する中間フレームと、下フレーム等を有し、こ
れらを上記の順で積層し、上記上フレームと下フレーム
とを連結固定してなるのが一般的である。

【０００４】そして、上記一対のガラス基板の液晶対向
面には走査電極、信号電極、その他の機能膜群を有し、
それらの対向ギャップにシリカあるいはプラスチック等
からなる略々球形あるいは断面円形の微小スペーサを分
散させて介在させることにより一対の基板を所定のセル
厚（以下、単にギャップとも言う）で保持させるように
している。

【０００５】ガラス基板間のギャップを保持するための
上記スペーサは、ガラスファイバー、アルミナビーズ、
プラスチックビーズ、あるいはシリカビーズ等をスピン
コート法、スプレー分散法などでガラス基板に略々均一
に存在させている。

【０００６】また、そして上記一対のガラス基板（上ガ
ラス基板と下ガラス基板）の貼り合わせには、上記両ガ
ラス基板の有効領域（表示領域）の外側に周回させてス
ペーサを混入したシール材を介在させ、両基板に所定の
面方向の力を与えて接着している。

【０００７】カラー対応の液晶表示素子では、上記一対
のガラス基板の一方のガラス基板（例えば、上ガラス基
板）の内面に複数色のカラーフィルタを始め、画素選択
用の透明電極や配向膜などの機能膜群が形成され、他方
のガラス基板（下ガラス基板）には信号印加用の透明電
極（ＴＦＴ型などのアクティブ方式の液晶表示素子で
は、下ガラス基板に画素選択用の薄膜トランジスタ等の
スイッチング素子およびその信号電極）、配向膜等の上
記上ガラス基板とは異なる構成の機能膜群が設けられて
いる。

【０００８】従来の液晶表示素子では、シール材を塗布
する有効領域外（シール部分）にはカラーフィルタは膜
の剥離を避けるために設けられていないため、このシー
ル部分と有効領域とは一対のガラス基板間のギャップが
異なっている。そのため、シール材に混入するスペーサ
を有効領域に存在させるスペーサの径に有効領域におけ
る機能膜の膜厚を加えた大きさの径を有するものを用い
ていた。

【０００９】図５は従来技術によるＳＴＮ方式の液晶表
示素子の一構成例を説明する要部断面図であって、１は
上ガラス基板、１ｂは下ガラス基板、２ａはカラーフィ
ルタ、２ｂはブラックマトリクス（遮光パターン）、３
ａは上オーバーコート層、３ｂは下オーバーコート層、
４ａは上透明電極、４ｂは下透明電極、５ａは上配向
膜、５ｂは下配向膜、６はスペーサ、７は液晶、８はシ
ール材、９はシール部スペーサである。

【００１０】前記したように、この種の液晶表示素子は
中央領域と周辺領域ともギャップ、すなわち上ガラス基
板１ａと下ガラス基板１ｂとの間の間隔（セルギャップ
とも言う））が同一であることが要求される。このセル
ギャップに差があると、液晶の閾値に差異が生じて色ム
ラの発生等、表示品質を低下させてしまう。

【００１１】同図では、有効領域に上下ガラス基板１
ａ，１ｂ間に所定のギャップを保持するに必要な径を有
するスペーサ６を分散し存在させると共に、シール部に
はシール材８と共に前記スペーサ６の径に両ガラス基板
の有効領域に形成されている機能膜群の厚さを加算した
径を有するスペーサ９を介挿して両ガラス基板を上下か
ら均一に押圧することにより液晶表示素子全体が一様な
セルギャップを有するようにしている。

【００１２】なお、この種の液晶表示装置に関する従来
技術を開示したものとしては、例えば実開平６−６０８
３５号公報を挙げることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
ては、量産時に有効領域に形成されるカラーフィルタや
配向膜等の機能膜の膜厚が変動するため、有効領域とシ
ール部とにそれぞれ介挿するスペーサの径を上記したよ
うに異ならせても、セルギャップを均一に保つことが困
難であった。

【００１４】このセルギャップが変動すると、液晶の閾
値に差異が生じ、色ムラが発生して表示品質を低下させ
るという問題があった。

【００１５】本発明の目的は、有効領域すなわち表示部
とその周辺のシール部のセル厚が有効領域に形成した機
能膜群の膜厚変化で変動することによる表示品質の低下
を解消した液晶表示素子を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の第１の発明は、有効領域の一方の
面に形成された少なくともカラーフィルタ、透明電極、
配向膜等の機能膜群を有する上下一対のガラス基板と、
前記上下ガラス基板の対向面かつ前記有効領域の周囲に
設置して前記上下一対のガラス基板間に液晶を封入して
封止するシール部を有してなる液晶表示素子において、
前記上下ガラス基板の前記シール部の外周部の各対向面
のそれぞれに前記有効領域に形成された機能膜群と同等
のダミー機能膜群を形成してなることを特徴とする。

【００１７】また、請求項２に記載の第２の発明は、上
記第１の発明において、前記有効領域に形成された機能
膜群の端部と前記ダミー機能膜群との間隔を前記ガラス
基板の厚みの略々半値以下としたことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施例の形態】上記第１の発明の構成におい
て、有効領域に形成される機能膜とシール部分外周に形
成される機能膜とは材料および形状共に同一であるた
め、それらの膜厚に変動が生じても、その変動は有効領
域とシール部分外周とで同様であるため、セルギャップ
が不均一となることはない。

【００１９】特に、上記第２の発明の構成の如く、前記
有効領域に形成された機能膜群の端部と前記ダミー機能
膜群との間隔を上記ガラス基板の厚さの略々半値以下と
したことにより、上下ガラス基板の撓みが低減され、色
ムラの発生を抑制できる。

【００２０】例えば、前記上下一対のガラス基板の板厚
を０．７ｍｍとしたとき、前記有効領域に形成された機
能膜群の端部と前記ダミー機能膜群との間隔を略々４ｍ
ｍ以下とすることで上記上下ガラス基板の撓みによる色
ムラは生じない。また、上記ガラス基板のあつみ１．１
ｍｍの場合では上記間隔を略々５ｍｍ以下とすればよい
が、何れの厚さのガラス基板を用いた場合でも上記間隔
を略々４ｍｍ以下とする共通のシール材ディスペンサー
を用いれば色むらが回避される。

【００２１】なお、前記一対のガラス基板のシール部分
の一部に外部引出し電極等の機能膜が形成されていて
も、シール材にはスペーサが存在しないため、一対のガ
ラス基板間のセルギャップは前記有効領域と前記ダミー
機能膜群形成部分とに介挿されたスペーサで規定される
所望のセルギャップを維持できる。

【００２２】本発明は、単純マトリクス型液晶表示素子
に限らず、ＴＦＴ型等のアクティブマトリクス方式の液
晶表示素子にも同様に適用できる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。

【００２４】図１は本発明による液晶表示素子の一実施
例を説明する要部断面図であって、前記図５と同様に、
１は上ガラス基板、１ｂは下ガラス基板、２ａはカラー
フィルタ、２ｂはブラックマトリクス（遮光パター
ン）、３ａは上オーバーコート層、３ｂは下オーバーコ
ート層、４ａは上透明電極、４ｂは下透明電極、５ａは
上配向膜、５ｂは下配向膜、６，６’はスペーサ、７は
液晶、８はシール材である。

【００２５】また、２’ａはダミーカラーフィルタ、
２’ｂはダミーブラックマトリクス、３’ａはダミー上
オーバーコート層、３’ｂはダミー下オーバーコート
層、４’ａはダミー上透明電極、４’ｂはダミー下透明
電極、５’ａはダミー上配向膜、５’ｂはダミー下配向
膜である。

【００２６】そして、Ｖ_R は有効領域、Ｖ_F はシール部
外周部、Ｖ_S はシール部であり、有効領域Ｖ_R の上ガラ
ス基板１ａの液晶７側の面にはブラックマトリクス２ｂ
で区画されて形成された複数色（一般的には、赤、緑、
青）のカラーフィルタ２ａ、上オーバーコート層３ａ、
上透明電極４ａ、上配向膜５ａが形成されている。

【００２７】また、下ガラス基板１ｂの液晶７側の面に
は下透明電極４ｂ、下オーバーコート層３ｂ、下配向膜
５ｂが形成されている。

【００２８】上記有効領域Ｖ_R の外側にはシール部Ｖ_S
と、このシール部Ｖ_S の外側にシール部外周部Ｖ_F があ
り、このシール部外周部Ｖ_F の上ガラス基板１ａには上
記有効領域Ｖ_R と同様の構成をもつダミーカラーフィル
タ２’ａ、ダミーブラックマトリクス２’ｂ、ダミー上
オーバーコート層３’ａ、ダミー上透明電極４’ａ、ダ
ミー上配向膜５’ａが形成され、下ガラス基板１ｂにも
有効領域と同様にダミー下透明電極４’ｂ、ダミー下オ
ーバーコート層３’ｂ、ダミー下配向膜５’ｂが形成さ
れている。

【００２９】そして、有効領域Ｖ_R とシール部外周部Ｖ
_F に同径のスペーサ６，６’を分散させ、シール部Ｖ_S
にはエポキシ樹脂を好適とするシール材８のみが介挿さ
れて上下のガラス基板１ａと１ｂが貼り合わされてい
る。

【００３０】このように、シール部外周部Ｖ_F の上下ガ
ラス基板にも有効領域Ｖ_R と同様の機能膜群を形成する
と共に、同径のスペーサ６を両者に分散させ、上下ガラ
ス基板１ａ，１ｂ間に所定の圧力を印加してシール材８
で接着することにより、当該上下ガラス基板に形成する
機能膜群の膜厚に変動があっても、液晶表示素子の全面
にわたってギャップを形成し、セル厚を一様に設定する
ことが可能となる。

【００３１】そして、上記シール材８を介挿するシール
部Ｖ_S の幅寸法、すなわち有効領域Ｖ_R に形成された機
能膜群の端部とシール部外周部Ｖ_F に形成されたダミー
機能膜群との間隔（シール部幅）を上下ガラス基板１
ａ，１ｂの厚みの略々半値以下とすることで、当該上下
ガラス基板１ａ，１ｂに撓みが生じることを阻止でき、
色ムラの発生が防止される。

【００３２】すなわち、上記上下ガラス基板１ａ，１ｂ
を０．７ｍｍ厚みとした場合は、上記間隔をを略々４ｍ
ｍ以下とすれば当該ガラス基板に撓みが生じない。

【００３３】図２は有効領域に形成された機能膜群の端
部とシール部外周部に形成されたダミー機能膜群との間
にあるシール部幅の大きさに対するガラス基板の撓みの
変化量の関係の説明図である。

【００３４】ここでは、ガラス基板の厚さを０．７ｍｍ
とした場合を示し、色ムラが視認される限界値として撓
み量が０．０３μｍであることを示している。

【００３５】同図から、シール部幅を４ｍｍ以下とすれ
ば撓み量は０．０３μｍ以下となって色ムラは発生しな
いことが分かる。

【００３６】なお、ガラス基板の厚みが１．１ｍｍの場
合でも上記シール部幅を４ｍｍ以下であればさらに色ム
ラは生じ難い。したがって、ガラス基板の厚みが異なら
せた液晶表示素子の製造工程に共通のシール材ディスペ
ンサーを用いることができる。

【００３７】以上の実施例の構成により、シール部外周
部にも有効領域と同様の機能膜群を形成し、かつ有効領
域とシール部外周部の間に設定されるシール部の間隔を
当該ガラス基板の厚さの半値以下としたことで、当該シ
ール材にスペーサを混入することなく上下ガラス基板を
均一なギャップで貼り合わせることができる。

【００３８】このように、シール材にスペーサを混入し
ていないため、成膜工程で上下ガラス基板に形成した各
種の機能膜群の膜厚が変化しても有効領域とシール部に
おけるギャップに相違が生じないため、液晶表示素子全
域において一様なセル厚が維持され、所謂色ムラの発生
を抑制できる。

【００３９】図３は本発明による液晶表示素子を用いた
液晶表示モジュールの構成例を説明する展開斜視図であ
って、ＭＤＬは液晶表示モジュール、ＳＨＤは上フレー
ムである金属製のシールドケース、ＷＤは液晶表示モジ
ュールの有効画面を画定する表示窓、ＰＮＬは液晶表示
素子からなる液晶表示パネル、ＰＣＢ１，ＰＣＢ２，Ｐ
ＣＢ３は回路基板、ＰＲＳはプリズムシート、ＳＰＳは
拡散シート、ＧＬＢは導光板、ＲＦＳは反射シート、Ｌ
ＰはバックライトＢＬのランプを構成する冷陰極蛍光
灯、ＬＳは反射シート、ＧＣはゴムブッシュ、ＬＰＣは
ランプケーブル、ＭＣＡは導光板ＧＬＢを設置する開口
ＭＯを有する下側ケース、ＪＮ１，２，３は回路基板間
を接続するジョイナ、ＴＣＰ１，２はテープキャリアパ
ッケージ、ＩＮＳ１，２，３は絶縁シート、ＧＣはゴム
クッション、ＢＡＴは両面粘着テープ、ＩＬＳは遮光ス
ペーサである。

【００４０】上記の各構成材は、金属製のシールドケー
スＳＨＤと下側ケースＭＣＡの間に積層されて挟持固定
されて液晶表示モジュールＭＤＬを構成する。

【００４１】液晶表示パネルＰＮＬは本発明による液晶
表示素子を備えており、その周辺に各種の回路基板を取
り付けて画像表示のための駆動がなされる。

【００４２】また、液晶表示パネルＰＮＬの裏面には導
光板ＧＬＢに各種の光学シートを積層してなる背面照明
構造と蛍光管ＬＰとで構成したバックライトＢＬが設置
され、液晶表示パネルＰＮＬに形成された画像を照明し
て表示窓ＷＤに表示する。

【００４３】図４は本発明による液晶表示素子を用いた
液晶表示モジュールを組み込んだ電子機器の一例を説明
する携帯型パソコンの外観図であって、図３と同一符号
は同一部分に対応する。

【００４４】この携帯型パソコンは、キーボードを搭載
しホストＣＰＵを内蔵した本体部と液晶表示モジュール
ＭＤＬを実装しインバータ電源ＩＶを内蔵した表示部と
から構成され、両者はヒンジを連絡するケーブルにより
結合されている。

【００４５】また、表示部には各種の調整ボタンＣＴ、
ＴＣＯＮ、ＣＲ等が設けられており、キーボードとホス
トからの信号は矢印に示したように流れて表示部に表示
される。

【００４６】本発明を適用して製造した液晶表示素子を
用いることにより、高画質の画像表示を行う液晶表示装
置を提供することができる。

【００４７】なお、本発明はＳＴＮ型液晶表示素子に限
るものではなく、ＴＦＴ型等のアクティブマトリクス型
液晶表示素子にも同様に適用できるものである。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シール部の外周にも有効領域と同様の構成をもつダミー
の機能膜群を形成したことにより、シール材の中にスペ
ーサを混入する必要がなく一対のガラス基板を貼り合わ
せて当該ガラス基板の全面にわたって均一な所定のセル
厚を得ることが可能となり、シール部の存在によるセル
厚の不均一の発生を回避して色ムラの発生を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示素子の一実施例を説明す
る要部断面図である。

【図２】有効領域に形成された機能膜群の端部とシール
部外周部に形成されたダミー機能膜群との間にあるシー
ル部幅の大きさに対するガラス基板の撓みの変化量の関
係の説明図である。

【図３】本発明による液晶表示素子を用いた液晶表示モ
ジュールの構成例を説明する展開斜視図である。

【図４】本発明による液晶表示素子を用いた液晶表示モ
ジュールを組み込んだ電子機器の一例を説明する携帯型
パソコンの外観図である。

【図５】従来技術によるＳＴＮ方式の液晶表示素子の一
構成例を説明する要部断面図である。

【符号の説明】

１ 上ガラス基板 １ｂ 下ガラス基板 ２ａ カラーフィルタ ２ｂ ブラックマトリクス（遮光パターン） ３ａ 上オーバーコート層 ３ｂ 下オーバーコート層 ４ａ 上透明電極 ４ｂ 下透明電極 ５ａ 上配向膜 ５ｂ 下配向膜 ６ スペーサ ７ 液晶 ８ シール材 ９ シール部スペーサ ２’ａ ダミーカラーフィルタ ２’ｂ ダミーブラックマトリクス ３’ａ ダミー上オーバーコート層 ４’ａ ダミー上透明電極 ５’ａ ダミー上配向膜 ４’ｂ ダミー下透明電極 ３’ｂ ダミー下オーバーコート層 ５’ｂ ダミー下配向膜ｑ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 正男 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有効領域の一方の面に形成された少なくと
   もカラーフィルタ、透明電極、配向膜等の機能膜群を有
   する上下一対のガラス基板と、前記上下ガラス基板の対
   向面かつ前記有効領域の周囲に設置して前記上下一対の
   ガラス基板間に液晶を封入して封止するシール部を有し
   てなる液晶表示素子において、 前記上下ガラス基板の前記シール部の外周部の各対向面
   のそれぞれに前記有効領域に形成された機能膜群と同等
   のダミー機能膜群を形成してなることを特徴とする液晶
   表示素子。
2. 【請求項２】請求項１において、前記有効領域に形成さ
   れた機能膜群の端部と前記ダミー機能膜群との間隔を前
   記ガラス基板の厚みの略々半値以下としたことを特徴と
   する液晶表示素子。