JPH09292619A

JPH09292619A - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09292619A
Application number: JP10654696A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamada; 聡山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置の高精細化に対応可能で、均一
なセルギャップと、高いコントラストを実現する。【解決手段】透光性基板１ａ上にスペーサ材２，ブラ
ックマトリクス３，透明電極５および配向膜６を設けた
第１の電極付基板１Ａと、透光性基板１ｂ上に透明電極
７および配向膜８を設けた第２の電極付基板１Ｂとの間
に、液晶９を挟持してあり、スペーサ材２をブラックマ
トリクス３の形成領域内に配設し、光の透過する画素の
透光領域１０には配設しない。第１の電極付基板１Ａ
は、透光性基板１ａ上に、スペーサ材２を混入した黒色
顔料樹脂を塗布し、所定のパターンをマスキングして光
硬化し、エッチングを行いブラックマトリクス３を形成
する。その後、所定のパターンに透明電極５を形成し、
その上に配向膜６を形成しラビング等の配向処理を行
う。第１と第２の電極付基板１Ａと１Ｂを貼合わせ、液
晶９を注入し封口する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多くの電子機器
の表示装置として用いることのできる液晶表示装置およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】２枚の配向処理を施した基板間に液晶を
挟持した従来の液晶表示装置では、２枚の基板間のギャ
ップを調整するために、基板の配向処理を行った後に、
スペーサ材を散布して基板上に配置する方法が一般的に
採用されている。スペーサ材の散布方法としては、一定
量のスペーサ材の重量を計りとり、基板上にエアー圧に
て吹き付け散布する。また、スペーサ材の凝集を防止す
るために散布時にスペーサ材を帯電させたり、溶剤とと
もにスペーサ材を散布する方法もある。このときスペー
サ材の重量は、散布密度に影響を与える。したがって、
散布するスペーサ材の比重、粒径が変わると常にその重
量を調整しなければならない。

【０００３】スペーサ材の散布の均一性および散布密度
は、その後の液晶パネルの表示品位に大きく影響を与え
る。スペーサ材の散布密度は、使用するスペーサ材の弾
性および標準偏差により決定され、散布の均一性はスペ
ーサ材の材質により影響を受ける。なお均一性に関して
は、スペーサ散布工程後に行う、基板の貼合わせ工程等
によりスペーサの移動が起こらないように固着層を設け
たスペーサ材を使用する場合もある。

【０００４】一例として、スペーサ材が（株）日本触媒
製の“ＧＰ−Ｈ７３Ｇ”（スペーサ材の平均粒径は７．
３６μｍ、標準偏差は０．２５μｍで材質は樹脂）を使
用した場合は、散布密度を１１０±１０個／ｍｍ² とす
ることにより、面内のギャップむらがない表示品位の良
好な液晶表示装置を実現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のスペーサ材の散布方法は、その散布密度を一回の散布
に要するスペーサ材の重量を一定量計りとることにより
決定しているが、スペーサ材の比重や粒径が変化する度
にその重量を調整せねばならない。特に、スペーサ材の
粒径が小さくなると、秤量の精度の向上が必要となり、
製造上安定な歩留りを得るのが困難となる。また、粒径
の小さなスペーサ材では、均一なセルギャップを得るた
めには高い散布密度が必要となるが、スペーサ材の散布
密度が上昇すると、液晶表示装置のコントラストが低下
するといった問題が生じる。さらに、今後、液晶表示装
置の高精細化に伴い、一画素を占有するスペーサ材の占
有率は増加する。したがって、スペーサ材自身の光抜け
およびスペーサ周囲の光抜け等の影響を受け易くなり、
散布密度を上げることが困難になる。

【０００６】また、カラーフィルタ付き基板を使用した
液晶表示装置では、カラーフィルタ上の平滑性を向上す
るためのレベリング材を形成しており、そのレベリング
材自身の硬度が弱いため、硬いスペーサ材はレベリング
材に埋没してセルギャップの制御が困難になることから
使用できない。したがって樹脂製の柔らかい材質のスペ
ーサ材を使用することになる。しかし、樹脂製のスペー
サ材は標準偏差が大きく、しかも柔らかいため均一なセ
ルギャップを得るには、高い散布密度を要する。また、
材質が樹脂であるため散布時のスペーサ材自身の凝集も
起きやすい。したがって、高精細、狭ギャップの液晶表
示装置の製造が難しくなる。

【０００７】なお、液晶表示装置の製造方法において液
晶を供給する方法として、シール材の形成工程と、基板
の貼合わせ工程との間に、液晶を滴下供給する滴下工法
がある。この滴下工法の場合、基板貼合わせ後、液晶が
展延する際に、散布したスペーサ材も流されるため、ス
ペーサ材の配置に不均一が生じる。これを防止するため
に固着層を設けたスペーサ材を使用し、スペーサ材の散
布後、スペーサ材を加熱固着し、液晶の展延に伴うスペ
ーサ材の流動をなくす方法がとられている。しかし、固
着層の垂れによる液晶の配向不良、不純物等の液晶層へ
の溶出が起きる。また、スペーサ材の粒径が小さくなる
と、固着面積も小さくなり定着力が不足するといった問
題も生じる。

【０００８】この発明は、高精細化に対応可能で、均一
なセルギャップと、高いコントラストが得られる液晶表
示装置およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
装置は、一対の基板間にスペーサ材および液晶を挟持
し、一対の基板のうち少なくとも一方の基板に遮光層を
形成した液晶表示装置であって、スペーサ材を遮光層の
形成領域内に配置したことを特徴とする。このように、
スペーサ材を遮光層の形成領域内に配置したことによ
り、均一なセルギャップを得るためにスペーサ材の密度
を高めても、画素の透光領域にスペーサ材が存在しない
ため、スペーサ材自身の光抜けおよびスペーサ材周囲の
液晶の配向不良をなくし、コントラストの向上とセルギ
ャップの均一化を図ることができる。特に、高精細化等
のパターンに対してスペーサ材が影響を与えることもな
い。

【００１０】請求項２記載の液晶表示装置の製造方法
は、一対の基板間にスペーサ材および液晶を挟持し、一
対の基板のうち少なくとも一方の基板に遮光層を形成し
た液晶表示装置の製造方法であって、遮光層を形成する
基板にスペーサ材を混入した黒色顔料樹脂を塗布した
後、硬化およびパターン形成を行うことにより、黒色顔
料樹脂からなる遮光層を形成するとともに遮光層上にス
ペーサ材を配置することを特徴とする。

【００１１】この製造方法により、スペーサ材を遮光層
の形成領域内に配置でき、均一なセルギャップを得るた
めにスペーサ材の密度を高めても、画素の透光領域にス
ペーサ材が存在しないため、スペーサ材自身の光抜けお
よびスペーサ材周囲の液晶の配向不良をなくすととも
に、画素の透光領域内に基板の位置合わせによるスペー
サによる配向傷もなく、コントラストの向上とセルギャ
ップの均一化を図るとともに歩留りも向上させることが
できる。特に、高精細化等のパターンに対してスペーサ
材が影響を与えることもない。また、従来のスペーサ材
の散布工程をなくし、ロット内でのスペーサ材の密度の
不均一をなくすことができる。

【００１２】請求項３記載の液晶表示装置の製造方法
は、請求項２記載の液晶表示装置の製造方法において、
黒色顔料樹脂に混入するスペーサ材の粒径の標準偏差が
０．３μｍ以下であることを特徴とする。このように、
スペーサ材の粒径の標準偏差を０．３μｍ以下とするこ
とにより、より均一なセルギャップを得ることができ
る。

【００１３】請求項４記載の液晶表示装置の製造方法
は、請求項２記載の液晶表示装置の製造方法において、
黒色顔料樹脂に混入するスペーサ材の配合量が０．５ｗ
ｔ％から３ｗｔ％の範囲であることを特徴とする。この
ように、黒色顔料樹脂に混入するスペーサ材の配合量を
０．５ｗｔ％から３ｗｔ％の範囲内とすることにより、
より均一なセルギャップを得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の実
施の形態の液晶表示装置の構成を示し、図１（ａ）はそ
の断面図であり、図１（ｂ）はスペーサ材の配置状態を
示す平面図である。図１において、１ａ，１ｂはガラス
等からなる透光性基板、１Ａは第１の電極付基板、１Ｂ
は第２の電極付基板、２はスペーサ材、３はブラックマ
トリクス（遮光層）、４はシール材、５，７は透明電
極、６，８は配向膜、９は液晶、１０はブラックマトリ
クス３の非形成領域である画素の透光領域である。

【００１５】この液晶表示装置は、透光性基板１ａ上に
スペーサ材２，ブラックマトリクス３，透明電極５およ
び配向膜６を設けた第１の電極付基板１Ａと、透光性基
板１ｂ上に透明電極７および配向膜８を設けた第２の電
極付基板１Ｂとの間に、液晶９を挟持してあり、スペー
サ材２をブラックマトリクス３の形成領域内に配設し、
光の透過する画素の透光領域１０には配設していない。

【００１６】このように構成される液晶表示装置の製造
方法について説明する。透光性基板１ａ上に、スペーサ
材２を０．５ｗｔ％から３ｗｔ％の範囲内で任意の量混
入した黒色顔料樹脂をスピナー等を用いて塗布し、所定
のパターンをマスキングして光硬化し、エッチングを行
いブラックマトリクス３を形成する。このとき、ブラッ
クマトリクス３となる黒色顔料樹脂にスペーサ材２が混
入されているため、ブラックマトリクス３の形成領域に
のみスペーサ材２が配設されることになる。その後、所
定のパターンに透明電極５を形成し、その上に配向膜６
を形成する。その後、ラビング等の配向処理を行い、第
１の電極付基板１Ａとする。ラビング等の配向処理のと
き、スペーサ材２はブラックマトリクス３により固定さ
れているので、スペーサ材２が剥がれたりすることはな
い。

【００１７】また、透光性基板１ｂ上には、透明電極７
を形成し、その上に配向膜８を形成し、ラビング等の配
向処理を行い、第２の電極付基板１Ｂとする。つぎに、
第２の電極付基板１Ｂにシール材４をスクリーン印刷等
を用いて塗布し、第１と第２の電極付基板１Ａと１Ｂを
貼合わせ、位置合わせ後、シール材４を硬化して空セル
を作製する。その後、必要な電極端子が残るように切断
し、液晶９を注入し封口して液晶表示パネルが完成す
る。

【００１８】この実施の形態によれば、液晶表示装置の
均一なギャップを形成するためのスペーサ材２をブラッ
クマトリクス３となる黒色顔料樹脂に所定の配合量で混
入しているため、ブラックマトリクス３の形成と同時に
スペーサ材２を配置することができるため、スペーサ材
２の散布工程をなくすことができ、ロット内での散布む
らによる液晶表示装置のギャップむらを改善し、均一な
セルギャップを得ることができる。

【００１９】また、画素の透光領域１０内にスペーサ材
２が存在しないことから、基板貼合わせ工程後に行う位
置合わせ時のスペーサ材２による配向傷を減少すること
ができ、液晶表示装置の歩留りの向上を図ることができ
る。さらに、画素の透光領域１０内にスペーサ材２が存
在しないために、スペーサ材２自身の光抜けおよびスペ
ーサ材２周囲の液晶９の配向不良がなくなり、コントラ
ストの高い液晶表示装置を実現できる。特に、液晶表示
パネルの高精細化や狭いギャップに対してもスペーサ材
２が影響を与えることがなく、高精細化に対応可能な、
均一なセルギャップと、高いコントラストを実現するこ
とができる。

【００２０】以上のように、スペーサ材２の散布工程を
なくすことができ、ロット内でのスペーサ材２の密度の
不均一をなくすことができる。さらに、画素の透光領域
１０内にスペーサ材２が存在しないことから、スペーサ
材２による傷もなく、コントラストの向上がはかれ、液
晶表示パネルの高精細化、狭ギャップ等に対しても影響
を与えることがない。したがって、表示品位の高い高精
度の液晶表示装置を歩留りよく製造できるだけでなく、
工程数も削減できる。

【００２１】なお、黒色顔料樹脂としては、粘度が１０
ｃｐｓ前後のものであればよい。また、スペーサ材２と
しては、ガラス粒子、樹脂粒子のいずれでもよく、場合
によって選択できる。すなわち、基板上に樹脂のレベリ
ング層が形成されていたり、フィルム基板等の軟らかい
基板を使用する場合には樹脂粒子を用い、ギャップの精
度が高く、基板表面が硬い場合にはガラス粒子を用いれ
ばよい。ただし、均一なセルギャップを得る上で、スペ
ーサ材２の粒径の標準偏差は０．３μｍ以下が必要であ
る。

【００２２】また、スペーサ材２の黒色顔料樹脂への配
合量は、材質が硬いもの、粒径の小さいもの、粒径の標
準偏差の小さいものであれば少なめに配合し、材質の柔
らかいもの、粒径の大きなもの、粒径の標準偏差の大き
なものは多めに配合することが望ましく、０．５ｗｔ％
から３ｗｔ％の範囲であれば問題ない。なお、スペーサ
材２を混入した黒色顔料樹脂の基板への塗布には、スピ
ナーの他に、インクジェット、バブルジェットといった
高精細に印刷できる液体吐出装置を使用することもでき
る。

【００２３】なお、上記実施の形態では、基板貼合わせ
後に液晶９を注入したが、シール形成工程と基板貼合わ
せ工程との間に液晶を滴下供給する滴下法の場合には、
従来行っていたスペーサ材の固着工程を省略することが
できる。なお、カラーフィルタを有する液晶表示装置の
場合には、ブラックマトリクスを形成した基板と対向す
る基板にカラーフィルタを形成する方が、ギャップ制御
もしやすく好ましい。

【００２４】また、上記実施の形態では、第１の電極付
基板１Ａにスペーサ材２およびブラックマトリクス３を
配置形成したが、第１と第２の電極付基板１Ａと１Ｂの
両方に、スペーサ材２を混入した黒色顔料樹脂を塗布し
て、それぞれ透明基板５，７の間に配置されるようにス
トライプ状にエッチング形成してもよい。この場合、基
板貼合わせ後に、第１と第２の電極付基板１Ａと１Ｂの
それぞれのストライプ状の遮光層が直交して配置される
ことになる。

【００２５】

【実施例】この実施例では、図１に示す発明の実施の形
態の液晶表示装置において、ブラックマトリクス３とな
る黒色顔料樹脂に、粘度が１０ｃｐｓ前後のものとし
て、通常市販されているフジハント製の品名ＣＫ−２０
００を使用した。また、スペーサ材２には、粒径の標準
偏差が０．３μｍ以下のもので、（株）日本触媒製のエ
ポスタＧＰ−Ｈ７３を使用し、黒色顔料樹脂中に１．５
ｗｔ％配合した。

【００２６】この実施例の液晶表示装置では、ブラック
マトリクス３となる黒色顔料樹脂にスペーサ材２を混入
しているため、ブラックマトリクス３の形成領域にのみ
スペーサ材２が配置され、画素の透光領域１０にはスペ
ーサ材２が存在せず、基板の位置合わせ時のスペーサ材
２による配向傷も見られない。この実施例の液晶表示装
置のコントラストは４５であった。なお、ブラックマト
リクス３の厚みは通常１．１μｍあるが、遮光されるた
め、表示に対する影響はない。しかし、万全を期すので
あればレベリング層を設けることも問題ない。

【００２７】これに対する比較例の構成を図２に示す。
図２（ａ）は比較例の液晶表示装置の構成を示す断面図
であり、図２（ｂ）はスペーサ材の配置状態を示す平面
図である。図２において、１Ａ′は第１の電極付基板、
２′は散布したスペーサ材であり、図１に対応する部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２８】この比較例において、第２の電極付基板１
Ｂは実施例と同様である。第１の電極付基板１Ａ′は、
透光性基板１ａ上に、黒色顔料樹脂をスピナー等を用い
て塗布し、所定のパターンをマスキングして光硬化し、
エッチングを行いブラックマトリクス３を形成する。所
定のパターンに透明電極５を形成し、その上に配向膜６
を形成する。その上に、スペーサ材２′を散布する。な
お、黒色顔料樹脂には実施例と同じフジハント製の品名
ＣＫ−２０００を使用し、スペーサ材２′には（株）日
本触媒製の真絲球を使用した。スペーサ材２′は、通
常、粒径分布を持ち所定のセルギャップより大きいもの
は、変形もしくは、形成された膜中にめり込んだりして
いる。

【００２９】つぎに、実施例（発明の実施の形態）と同
様、第２の電極付基板１Ｂにシール材４をスクリーン印
刷等を用いて塗布し、第１と第２の電極付基板１Ａ′と
１Ｂを貼合わせ、位置合わせ後、シール材４を硬化して
空セルを作製する。その後、必要な電極端子が残るよう
に切断し、液晶９を注入し封口して液晶表示パネルが完
成する。

【００３０】この比較例の液晶表示装置では、スペーサ
材２′を散布により基板上に配置しているため、スペー
サ材２′が画素の透光領域１０内に存在している。ま
た、位置合わせ時に発生したスペーサ材２′による配向
傷も見られた。この比較例の液晶表示装置のコントラス
トは３０であった。したがって、実施例では、コントラ
ストが４５であり、比較例の３０に対して５０％高いコ
ントラストを実現することができ、また、基板の位置合
わせ時のスペーサ材２による配向傷も無くすることがで
きた。

【００３１】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、スペーサ材
を遮光層の形成領域内に配置したことにより、均一なセ
ルギャップを得るためにスペーサ材の密度を高めても、
画素の透光領域にスペーサ材が存在しないため、スペー
サ材自身の光抜けおよびスペーサ材周囲の液晶の配向不
良をなくし、コントラストの向上とセルギャップの均一
化を図ることができる。特に、高精細化等のパターンに
対してスペーサ材が影響を与えることもない。

【００３２】この発明の液晶表示装置の製造方法は、遮
光層を形成する基板にスペーサ材を混入した黒色顔料樹
脂を塗布した後、硬化およびパターン形成を行うことに
より、黒色顔料樹脂からなる遮光層を形成するとともに
遮光層上にスペーサ材を配置することにより、均一なセ
ルギャップを得るためにスペーサ材の密度を高めても、
画素の透光領域にスペーサ材が存在しないため、スペー
サ材自身の光抜けおよびスペーサ材周囲の液晶の配向不
良をなくすとともに、画素の透光領域内に基板の位置合
わせによるスペーサによる配向傷もなく、コントラスト
の向上とセルギャップの均一化を図るとともに歩留りも
向上させることができる。特に、高精細化等のパターン
に対してスペーサ材が影響を与えることもない。また、
従来のスペーサ材の散布工程をなくし、ロット内でのス
ペーサ材の密度の不均一をなくすことができる。

【００３３】また、スペーサ材の粒径の標準偏差を０．
３μｍ以下とすることにより、より均一なセルギャップ
を得ることができる。また、黒色顔料樹脂に混入するス
ペーサ材の配合量を０．５ｗｔ％から３ｗｔ％の範囲内
とすることにより、より均一なセルギャップを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態における液晶表示装置の
構成を示す断面図および平面図である。

【図２】比較例の液晶表示装置の構成を示す断面図およ
び平面図である。

【符号の説明】

１Ａ第１の電極付基板１Ｂ第２の電極付基板１ａ透明基板１ｂ透明基板２スペーサ材３ブラックマトリクス（遮光層）４シール材５，７透明電極６，８配向膜９液晶１０画素の透光領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間にスペーサ材および液晶を
挟持し、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板に
遮光層を形成した液晶表示装置であって、前記スペーサ材は前記遮光層の形成領域内に配置したこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】一対の基板間にスペーサ材および液晶を
挟持し、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板に
遮光層を形成した液晶表示装置の製造方法であって、前記遮光層を形成する基板に前記スペーサ材を混入した
黒色顔料樹脂を塗布した後、硬化およびパターン形成を
行うことにより、前記黒色顔料樹脂からなる前記遮光層
を形成するとともに前記遮光層上に前記スペーサ材を配
置することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】黒色顔料樹脂に混入するスペーサ材の粒
径の標準偏差が０．３μｍ以下であることを特徴とする
請求項２記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】黒色顔料樹脂に混入するスペーサ材の配
合量が０．５ｗｔ％から３ｗｔ％の範囲であることを特
徴とする請求項２記載の液晶表示装置の製造方法。