JPH095757A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶セルに対する液晶材料の注入を組成変化
を与えず簡便に行う。 【構成】 電極を有するパネル用上基板１とパネル用下
基板２とを基板間ギャップ一定にして対向する２辺をシ
ール剤３ｂ，３ｄで接合し、他の対向する２辺側は開口
とする。パネル用下基板２にはシール剤３ｂ，３ｄと平
行な複数の梁４を設け液晶セル１０を複数の直線状微小
セル４ａに分割する。液晶材料５の注入は、液晶セル１
０の一方の開口部を液晶材料５内に浸漬し、毛細管現象
を利用して微小セル４ａに液晶材料５を充たし、液晶セ
ル１０全面に液晶材料５を注入する。注入完了後、開口
部を樹脂封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
より詳細には、液晶表示パネルの製造において、液晶セ
ル内に液晶を注入する工程、液晶セルの基板間隔の制御
工程等を簡略化できる構造を有する液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、電極を有する２枚の基
板間に液晶材料を挾み込み、前記電極間に電圧を印加す
ることにより液晶材料の光学特性を制御して文字・図形
等を表示するものである。電極間に挾み込まれた液晶材
料層の厚みは１〜数十μｍ程度であるが、この液晶材料
層の厚みは、光学特性に影響を与えるので、厳密に制御
する必要がある。液晶パネルを作成する最も一般的な方
法は、電極を有する２枚の基板間の間隔を一定に保ちな
がら、２枚の基板を液晶注入口を除いた周辺部で貼り合
せシールして空の液晶セルを作成したのち、前記液晶注
入口から液晶材料を注入するものである。液晶材料の主
な注入方法としては、真空注入法、加圧注入法、貼り合
せ法がある。

【０００３】真空注入法は、液晶注入法の主流をなすも
のであり、液晶セル１０は、図６に示すように、ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）膜等の透明電極を有するパネル用
上基板１とパネル用下基板２とを液晶材料５の注入口３
´を除いた外周部を接着剤により接着シールし、液晶層
の厚みに相当する厚みをもったシール剤３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄを形成したものである。この液晶セル１０への
液晶材料５の注入は、液晶セル１０を真空中におき、注
入口３´を液晶注入用皿６に収容された液晶材料５中に
浸漬したのち、真空減圧を解除して大気圧に戻し、液晶
材料５に作用する大気圧より液晶材料５を液晶セル１０
内に圧入することにより行う。

【０００４】加圧注入法は、空の液晶セルに注入口を設
け、該注入口から液晶材料を加圧して注入する方法であ
り、その一例が特開平６−１０２４９８号公報に開示さ
れている。この特開平６−１０２４９８号公報による
「液晶パネル製造方法」は、電極を有する２枚の基板を
封止樹脂で貼り合わせて空の液晶セルを作成し、対向し
た一方の基板に形成した穴から液晶材料を加圧注入し、
注入後、液晶材料を加熱により透明化して干渉膜厚み計
で膜厚を計測しながら、所定の膜厚となるように液晶セ
ルの基板面を加圧し調整するものである。

【０００５】貼り合せ法は、一方の基板に液晶材料を塗
布したのちに他方の基板と貼り合せる方法であり、その
一例が特開平５−５３０９８号公報に開示されている。
この特開平５−５３０９８号公報による「液晶デバイス
の製造方法」は、電極層を有する２枚の基板をくさび状
に配置し、この基板間にノズルから液晶材料を供給しな
がら基板の貼り合せを行うものである。

【０００６】上述した、真空注入法、加圧注入法、およ
び貼り合せ注入法の他に、毛細管現象を利用して液晶材
料を注入する方法がある。この方法は、液晶層の厚みが
１〜数十μｍ程度であることを利用して、従来は対角長
さが１インチ程度の大きさの液晶セルに適用されてい
た。このときの液晶セルは、図７に示すように、液晶セ
ル１０の対向する２つの辺のみ接着剤で接着して液晶層
の厚みに相対する厚みのシール剤３ｂ、３ｄを構成して
シールし、他の２つの辺は開放状態にしておく。この状
態で開放されている１つの辺を液晶材料に浸漬すると毛
細管現象により液晶材料がセル内に浸透していく。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】真空注入法では液晶セ
ル１０を減圧下に置くため、液晶セル１０の大きさが大
きくなればなるほど大きな真空容器をそなえた注入装置
が必要で製造装置が高価となり、製造コストの面からも
問題である。また、真空注入法では液晶材料５も減圧し
た環境に置かれるため、材料成分のうち蒸気圧の高い成
分が揮発して材料の組成が変化してしまうという問題が
ある。特に、未硬化の樹脂と液晶の混合溶液からなる液
晶材料５を液晶セル１０に注入したのち、樹脂層を硬化
させて製造する高分子散乱型液晶表示装置においては、
材料の組成変化によって液晶表示装置の表示特性が大き
く変化する。また、高分子散乱型液晶表示装置の液晶材
料５として蒸気圧の高いモノマーやオリゴマーを使用し
ており、このため、高分子散乱型液晶表示装置の液晶セ
ル１０に従来の真空減圧法を使用して液晶材料５を注入
することは難しい。

【０００８】一方、加圧注入法、貼り合せ法のどちらの
方法も、真空注入法と比較して簡便な方法であり、しか
も、液晶材料注入時の圧力が真空注入法のように液晶材
料５の組成変化もないが、液晶セル１０内に多量の気泡
が残ってしまうとか、均一なセルギャップが得られない
等、液晶表示装置としては致命的な欠点があるうえ、製
造歩留りが低下するので、高価な液晶材料５をむだにす
る等に問題を残している。

【０００９】また、毛細管現象を利用した液晶注入法
は、上述の注入方法に比べて簡便であり液晶セル１０の
大きさが小さいときは液晶材料５の組成変化もなく、液
晶セル内に気泡を生ずることもないが、液晶セル１０の
大きさが大きくなると、液晶材料５を液晶セル１０全面
に亘って注入することができなくなる。

【００１０】図８は、従来の毛細管現象を利用して大面
積の液晶セルに液晶材料を注入した状態を説明するため
の図で、図７に示した場合と同様に、液晶セル１０の対
向した２辺をシール剤３ｂ，３ｄで接着した液晶セル１
０の開放された一辺を液晶注入用皿６に収容された液晶
材料５に浸漬すると、液晶材料５は、シール剤３ｂ，３
ｄ側は毛細管現象が大きく上昇するが、中央部では、液
晶材料５に作用する重力の方が液晶材料５のパネル基板
１，２に作用する毛細管現象による付着力よりも大きく
なり、下方に湾曲した湾曲状の空気層９が形成され、液
晶セル１０全面に液晶材料５を注入することができな
い。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するために、簡
便で液晶材料の組成変化を起こさない毛細管現象を利用
した液晶の注入方法を可能とする構造をもった液晶表示
装置を提出することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）電極を有する２枚の基板を一定の
間隔に保持し、前記基板間に液晶材料を挾みこんだ液晶
セルを有する液晶表示パネルにおいて、前記液晶セル内
に、該液晶セルを複数の直線状微小セルに分割する複数
の梁を有すること、更には、前記（１）において、
（２）前記液晶セルを微小セルに分割するための前記梁
が前記２枚の基板間隔を保持する支持体となっているこ
と、更には、（３）前記液晶セルを微小セルに分割する
ための前記梁の上に粘着性の材料層を有していること、
更には、（４）前記液晶セルを微小セルに分割するため
の前記梁が遮光性の材料からなること、更には、（５）
前記液晶セルを微小セルに分割するための前記梁が前記
基板に一体的に形成されていることを特徴とするもので
ある。

【００１３】

【作用】電極を有する２枚の基板を一定の間隔に保持し
た液晶セルに毛細管現象を利用して液晶材料を注入する
ため、液晶注入方向に平行した複数の梁を一方の基板に
設けて、複数の直線状微小セルを形成して毛細管効果を
あげ、各々の直線状微小セルに液晶材料を充たすことに
より、液晶セル全体に液晶材料を注入し、また、梁の高
さを基板間の間隔と等しい高さとして特別の高さ調整材
なしに一定な基板間隔とする。更に、また、梁を遮光性
材料として液晶表示画像のコントラストを高め、更に
は、梁を印刷法又は吐出成形法等により基板と一体成形
し、安価に作成する。

【００１４】

【実施例】

実施例１（請求項１に対応） 図１は、本発明による液晶表示装置を説明するための図
で、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の矢
視Ｂ−Ｂ線断面の部分拡大図、図２は、液晶セルに液晶
材料を注入する注入法を説明するための図で、図中、１
はパネル用上基板、２はパネル用下基板、３ｂ，３ｄは
シール剤、４は梁、５は液晶材料、６は液晶注入用皿、
１０は液晶セルである。なお、全図を通して同様の作用
をする部分には、同一の参照番号が付してある。

【００１５】パネル用上基板１、およびパネル用下基板
２は、ガラス基板上にＩＴＯ膜等の透明導電膜が形成さ
れた透明板であり、パネル用上基板１とパネル用下基板
２とは、対向する２辺で接着剤で接着され、定められた
液晶材料５の厚みに等しい厚みをもったシール剤３ｂ，
３ｄが形成され、他の対向した２辺は共に開口して液晶
セルを構成している。液晶セル１０の一方の開口は液晶
材料５の注入口となっており、更に、液晶セル１０に
は、液晶材料５の注入方向と平行な複数の梁４を設け、
梁４により、全体の液晶セル１０を毛細管現象を有効に
利用できる大きさに分割し複数の直線状微小セル４ａを
形成している。また、梁４の高さＨは、セルギャップ
（パネル用上基板１とパネル用下基板２との面間隔離）
の２０％以上であれば毛細管現象による吸入効果が現わ
れるが、セルギャップの７０〜１００％であることが望
ましい。

【００１６】また、梁４の巾Ｗは目視で視認できない程
度のものならば良いため、３０μｍ以下がのぞましい。
また、梁４を設ける間隔Ｌは液晶セル１０の大きさが大
きくなるほど小さくする必要があるが、１０mm以下であ
ることが望ましい。梁４の材料としては、ポリイミド、
アクリル、ノボラック、エポキシ等の樹脂を用いること
ができる。梁４の形成方法としては、印刷法、フォトリ
ソ法があるが、生産性やコストの面からは印刷法が、梁
４の巾Ｗや高さＨの制御性の面からはフォトリソ法のほ
うが優れている。

【００１７】上述のように構成された液晶セル１０に対
して液晶材料５を注入するには、図２に示すように、液
晶セル１０の一方の開口部を液晶注入皿６内の液晶材料
５に浸漬して行う。このとき、液晶セル１０を分割した
梁４は液晶材料５の水平面に対し略直角になり、液晶材
料５は毛細管現象により、梁４により区画した直線状の
微小セル４ａの上部までで充たされ、液晶セル１０全体
に液晶材料５が注入される。

【００１８】実施例１の発明によれば、液晶セル１０に
複数の平行な複数の梁４を設け複数の直線状微小セル４
ａを形成したので、液晶材料４を変質させることなく大
気圧で毛細管現象により簡便に注入することができる。
また、梁４に対し各種の機能をもたせることにより、液
晶表示パネル製造工程を簡略化することができる。

【００１９】実施例２（請求項２に対応） 図３は、本発明による液晶表示装置の実施例２を説明す
るための液晶セル部分の断面図で、この実施例において
は、液晶セル１０の梁４の高さＨは、シール剤３ｄの高
さで定められたパネル用上基板１とパネル用下基板２と
の間隔（セルギャップ）と等しく選んである。この梁４
の高さは、液晶セル１０のセルギャップを決定するの
で、梁４の高さＨは±０.２μｍ程度の公差以内にある
ように制御することがのぞましい。また、梁４を設ける
間隔Ｌを１mm以下にすることによってより均一なセルギ
ャップを得ることができる。

【００２０】一般に、セルギャップは、プラスチックビ
ーズやガラスロッド等のスペーサによって制御している
が、実施例２による梁４の高さはセルギャップと等しい
高さにしてあるので、従来用いられていた前記スペーサ
が不用となり、梁４をスペーサとして使用することがで
きる。

【００２１】実施例３（請求項３に対応） 図４は、本発明による液晶表示装置の実施例３を説明す
るための液晶セル部分断面図で、この実施例は、図３に
示した液晶セル１０を分割するための梁４の上面に、接
着層７を塗布したものである。パネル下基板２に設けら
れた梁４は、パネル用上基板１と接着層７により接着さ
れてシールされた液晶セル１０を構成するので、梁４と
パネル用上基板１とをシールするシール形成工程を省略
することができる。

【００２２】実施例４（請求項４に対応） 実施例４の発明は、図１〜図４に示した梁４を遮光性の
材料で形成することにより、梁４にブラックストライプ
の機能をもたせて、液晶表示装置の表示コントラストを
向上させるようにしたもので、梁４の遮光性は、梁４の
材料に、例えば、黒色の顔料を混合することにより得ら
れる。

【００２３】前述したように、梁４は印刷法やフォトリ
ソ法によってあとからも形成できるが、使用するパネル
用上・下基板１，２がプラスチックフィルムのように加
工が可能な場合は、あらかじめ、パネル用下基板２に梁
４を形成することも可能である。

【００２４】実施例５（請求項５に対応） 図５は、本発明による液晶表示装置の実施例５を説明す
るための液晶セルの部分断面図で、この実施例は、下基
板２と梁４を一体的に形成したもので、例えば、図１〜
４に示した梁４とパネル用下基板２を、梁４に対応する
溝が設けられたスタンパを用いて、圧縮成形法により梁
と基板とをプラスチックで一体に作ったものである。な
お、フィルムによる梁構造を有する基板２は、溝を有す
るプレート（図示せず）上でキャスティングする方法等
がある。

【００２５】具体例 〔具体例１〕（請求項１に対応：図１参照） 透明導電膜付ガラスのパネル用下基板上２にエポキシ樹
脂を巾３０μｍ、パターンピッチ９mm、高さ４μｍとな
るようにグラビア印刷法でパターン形成を行なったの
ち、１５０℃のオーブン中で加熱して樹脂を硬化させ、
梁４を形成し、次に、透明導電膜を巾２５０μｍ、３０
０μｍピッチの電極パターンに加工した。この際、樹脂
パターンが透明電極のスペース部分になるように位置合
わせを行ないながらパターン形成をおこなった。本具体
例１では電極３０本ごとに梁４が形成されていることに
なる。

【００２６】このパネル用下基板２と、透明電極パター
ンを有する対向したパネル用上基板１にたいして、ポリ
イミド膜を用いて配向膜を形成したのち、回転ラビング
法で配向処理を行なった。これら２枚の基板のうち、梁
４を形成したパネル用下基板２に対し、梁４と平行な方
向の辺にだけシール剤３ｂ，３ｄを形成した。対向した
パネル用上基板１にはスペーサとして粒径５μｍのプラ
スチックビーズを散布した。この２枚の基板１，２を貼
り合せたのち、加圧、加熱して図１（Ｂ）に示した液晶
セル１０と同様な空の液晶セル１０を作成した。この液
晶セル１０の表示部は対角９インチ程度であり、液晶セ
ル１０全体が約２０本の微小セル（巾９mm)に分割され
ている。シール剤３ｂ，３ｄを形成していない一方の辺
をネマティックの液晶材料５に浸漬した。液晶５は毛細
管現象により液晶セル１０内に浸入し、約３０分で液晶
セル１０全体に液晶材料５を注入することができた。液
晶セル１０に付着した液晶材料５を洗い流したのち、シ
ール剤３ｂ，３ｄを形成していなかった２つの辺をエポ
キシ樹脂で封止して、ＳＴＮ(Super Twisted Nematic）
方式の単純マトリックス液晶パネルを作成した。

【００２７】〔具体例２〕（請求項１に対応：図１参
照） ガラスパネル用下基板２上に形成された透明導電膜を巾
１９０μｍ、２１０μｍピッチの電極パターンに加工し
た。このパネル用下基板２に感光性アクリル樹脂をロー
ルコート法で塗布、フォトリソ法によって巾１０μｍ、
２.１mmピッチ、高さ８μｍの梁４を形成した。この
際、梁４が透明電極パターンのスペース部になるように
位置合わせを行なった。具体例１と同様に、シール剤３
ｂ，３ｄのパターンを形成したのち、粒径１０μｍのプ
ラスチックビーズを散布した対向したパネル用上基板１
と貼り合せた。対向したパネル用上基板１には２１０μ
ｍピッチで６４０×４８０個のＭＩＭ（Metal Insulato
r Metal）素子アレイが形成されており、各々の素子は
１９０μｍの画素電極を有している。

【００２８】このように作成した空の液晶セル１０に液
晶と未硬化の樹脂の混合溶液からなる液晶材料５を具体
例１と同様に毛細管現象を利用して注入したのち、液晶
セル１０全面に紫外線を照射してＭＩＭ素子駆動のアク
ティブマトリックス型高分子分散液晶表示パネルを作成
した。この液晶セル１０の表示部は対角約６インチであ
り、液晶セル１０全体が６４本の微小セル４ａに分割さ
れている。本実施例では液晶と未硬化の樹脂の混合溶液
を大気圧で注入しているため、良好な電気光学特性をも
つ液晶パネルを作成することができた。

【００２９】〔具体例３〕（請求項２に対応：図３参
照） ガラスパネル用下基板２上に形成された透明導電膜を巾
１９０μｍ、２１０μｍピッチの電極パターンに加工し
た。このパネル用下基板２に感光性アクリル樹脂をスピ
ンコート法により塗布、フォトリソ法によって巾２０μ
ｍ、０.８４mmピッチ、高さ１０μｍの梁４を形成し
た。この際、梁４が透明電極パターンのスペース部にな
るように位置合わせを行なった。梁４を形成した範囲で
のアクリル樹脂の膜厚は±０.２μｍ程度であった。こ
のパネル用下基板２を用いて、具体例２と同様な方法で
対角６インチＭＩＭ素子駆動のアクティブマトリックス
型高分子分散液晶表示パネルを作成した。ただし、本具
体例３においてはスペーサの散布を行なっておらず、ア
クリル樹脂で形成した梁によりパネル用上，下基板１，
２間を支持している。このため、パネル製造プロセスに
おいて１工程が削減されている。

【００３０】〔具体例４〕（請求項３に対応：図４参
照） 具体例３で作成した梁４を有するパネル用下基板２に
０.５μｍの粘着材が塗布された剥離紙をのせ、梁４の
上面に粘着材を転写し、接着層７を形成した。この基板
２を用いて具体例２で用いたＭＩＭ素子が形成されてい
る対向したパネル用上基板１に熱圧着して空の液晶セル
１０を形成、具体例２と同様な方法で液晶と未硬化の樹
脂の混合溶液を注入し、対角６インチＭＩＭ駆動のアク
ティブマトリックス型高分子分散液晶表示パネルを作成
した。粘着材が塗布されている剥離紙を用いることによ
り、より簡便に基板の接着を行なうことができるうえ、
シール剤３ｂ，３ｄを印刷するスペース、シール剤３
ｂ，３ｄから画像表示部までのスペースが不必要となる
ため、パネル全体の小型化にも有効である。

【００３１】〔具体例５〕（請求項４に対応） ガラスパネル用下基板２上に形成された透明導電膜を巾
１９０μｍ、２１０μｍピッチの電極パターンに加工し
た。このパネル用下基板２に、黒の顔料を分散させた感
光性アクリル樹脂をスピンコート法により塗布、フォト
リソ法によって巾２０μｍ、２１０μｍピッチ、高さ１
０μｍの梁４を形成した。このパネル用下基板２ではす
べての電極間に黒色の梁４が形成されている。このパネ
ル用下基板２を用いて具体例４と同様な方法で対角６イ
ンチＭＩＭ駆動のアクティブマトリックス型高分子分散
液晶表示パネルを作成した。このパネルでは黒色の梁４
がブラックストライプの役割を果たしているため、光散
乱時（電圧無印加時）における光透過率を低減し、表示
コントラストを高めている。

【００３２】〔具体例６〕（請求項５に対応：図５参
照） ガラスはその形状加工が難しく、基板自体にミクロン単
位の梁を形成することは困難である。しかし、プラスチ
ックフィルムはパターン形成が容易であり、あらかじめ
パネル用下基板２に梁４を形成することが可能である。
厚さ３００μｍのポリカーボネイト基板に対し、梁４に
対応した溝を有するスタンパを使用して実施例３と同様
の梁を形成し梁と基板とを一体な梁構造を有する基板８
を作成した。この基板８を透明電極基板として使用する
ことにより、基板ごとに梁を形成する必要がなくなるた
め、製造工程をさらに簡略化することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以下に示す効果がある。 請求項１に対応する効果：液晶セルを複数の直線状微小
セルに分割するような複数の梁をセル内に設けることに
よって、毛細管現象を利用した液晶材料の注入が可能と
なり、簡便な方法で、かつ、大気圧中で液晶材料を空の
セルに注入することができる。 請求項２に対応する効果：液晶セルを分割するための梁
を２枚の基板間隔を保持する支持体とすることによっ
て、スペーサを使用することなしに、均一なセルギャッ
プをもつパネルを作成できる。 請求項３に対応する効果：液晶セルを分割するための梁
の上に粘着性の材料層を設けることにより、より簡便な
方法で対向基板との接着ができる。また、パネル全体の
小型化にも有効である。 請求項４に対応する効果：液晶セルを分割するための梁
を遮光性にすることによって、梁にブラックストライプ
の機能をもたせ、パネルの表示コントラストを向上する
ことができる。 請求項５に対応する効果：液晶セルを分割するための梁
をあらかじめ基板に形成することによって基板に梁を設
ける工程が省け、液晶パネルの製造プロセスを簡略化す
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装置を説明するための
図である。

【図２】 液晶セルに液晶材料を注入する注入法を説明
するための図である。

【図３】 本発明による液晶表示装置の実施例２を説明
するための液晶セル部分断面図である。

【図４】 本発明による液晶表示装置の実施例３を説明
するための液晶セル部分断面図である。

【図５】 本発明による液晶表示装置の実施例５を説明
するための液晶セルの部分断面図である。

【図６】 従来の液晶材料の真空注入法を説明するため
の図である。

【図７】 従来の毛細管現象を利用した液晶材料の注入
法を説明するための図である。

【図８】 従来の毛細管現象を利用して大面積の液晶セ
ルに液晶を注入した状態を説明するための図である。

【符号の説明】

１…パネル用上基板、２…パネル用下基板、３…シール
剤、４…梁、４ａ…微小セル、５…液晶材料、６…液晶
注入用皿、７…接着層、１０…液晶セル。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を有する２枚の基板を一定の間隔に
   保持し、前記基板間に液晶材料を挾みこんだ液晶セルを
   有する液晶表示パネルにおいて、前記液晶セル内に、該
   液晶セルを複数の直線状微小セルに分割する複数の梁を
   有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記液晶セルを微小セルに分割するため
   の前記梁が、前記２枚の基板間隔を保持する支持体とな
   っていることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶セルを微小セルに分割するため
   の前記梁の上に粘着性の材料層を有していることを特徴
   とする請求項１の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記液晶セルを微小セルに分割するため
   の前記梁が、遮光性の材料からなることを特徴とする請
   求項１の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記液晶セルを微小セルに分割するため
   の前記梁が、前記基板に一体的に形成されていることを
   特徴とする請求項１の液晶表示装置。