JPH10307294A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶注入開口を封止する封止材の硬化に起因す
る基板の撓みを防止して高品質の画像表示を得る。 【解決手段】第１の透明電極群を少なくとも備えた第１
の基板１と第２の透明電極群を少なくとも備えた第２の
基板２の上記各透明電極群を対向させ、その有効表示領
域７に所定間隙を保持するための第１の平均粒径を有す
るビーズを分散すると共に、上記有効表示領域７の外周
に液晶注入開口を残して上記対向間隙を所定値に保持す
るための第２の平均粒径を有するビーズ５を混入したシ
ール材３により貼り合わせ、上記各電極群側の対向間隙
に液晶を注入すると共に上記液晶注入開口に封止材４を
充填して封止してなり、前記封止材４に前記対シール材
３に前記第２の平均粒径を有するビーズ５’を混入し
た。

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、特に液晶注入開口の封止材の収縮に起因する基板の
局部的な撓みを解消して高品質の画像表示を得るように
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液晶表示素子と
からなる液晶表示パネルと、光拡散板と導光板からなる
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、下フレームとを少なくとも
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、上記液晶表示素子は、第１の透明
電極群を少なくとも備えた第１の基板と第２の透明電極
群を少なくとも備えた第２の基板の上記各透明電極群を
対向させ、上記２枚の基板を対向させた間隙に、シリカ
あるいはプラスチック等からなる略々球形の微小スペー
サ（一般的には、ポリマービーズ。以下、単にビーズと
も言う）を分散させて介在させることにより２枚の基板
の対向空間を所定の間隔に保持させて液晶を注入してな
る。なお、上記各基板は一般的にはガラス基板が用いら
れる。

【０００５】一方、上記２枚の基板（第１の基板と第２
の基板）の貼り合わせには、上記両基板の有効表示領域
の外側に周回させて基板の接着効果を有するシール材、
あるいは硬化後に有効表示領域の前記間隙を所定値に保
持するビーズを混入したシール材を介挿して接着してい
る。

【０００６】図７は液晶表示素子を構成する２枚の基板
の構成例を説明する模式図であって、１は第１の基板、
２は第２の基板、３はシール材、３’は隔壁、１１は第
１の透明電極群である走査電極１１’はダミー走査電
極、１２は信号電極、１２’はダミー信号電極を示す。

【０００７】カラー対応の液晶表示素子では、上記２枚
の基板の一方の基板の一方、例えば第１の基板１の内面
に複数色（一般には、赤、緑、青）のカラーフィルタを
設け、各カラーフィルタに対応させて走査電極と信号電
極を配置させている。

【０００８】すなわち、カラー対応の液晶表示素子は、
有効表示領域に所定の配列で形成された複数のカラーフ
ィルタと、前記複数のカラーフィルタ間および有効表示
領域の外側に形成された遮光膜と前記有効表示領域の外
側に形成された遮光膜上に成膜されたダミーカラーフィ
ルタと前記カラーフィルタ上に形成された第１の透明電
極群とを少なくとも備えた第１の基板と、透明ガラス板
上に前記第１の透明電極群と交叉するごとく形成された
第２の透明電極群を少なくとも備えた第２の基板と、前
記第１の基板と第２の基板の各電極群側の対向間隙に液
晶を封止すると共に、前記対向間隙にビーズを分散して
なる。

【０００９】このような各種の成膜を施した第１の基板
１と第２の基板２の各透明電極群が対向する如く貼り合
わせ、その有効表示領域の外周にシール材３を介挿して
接着する。なお、このシール材３の一部には液晶注入用
の開口（以下、液晶注入開口と称する）が形成され、シ
ール材の硬化後にこの液晶注入開口から液晶を注入し、
封止材で封止するようになっている。

【００１０】また、この液晶注入開口は単一開口でもよ
いが、同図に示したようにその幅方向（基板面と平行か
つ当該開口を形成する基板辺と平行な方向）をシール材
と同一材料で形成した隔壁により２以上に区画すること
で液晶の安定注入と開口部分の基板の撓みを低減でき
る。

【００１１】図８は２枚の基板をシール材で貼り合わせ
ると共に液晶注入後に液晶注入開口を封止材で封止た状
態を説明する模式図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）の矢印Ｂ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）
のＢ−Ｂ’線で切断した部分断面図である。

【００１２】同図において、４は封止材、５は第２の平
均粒径を有するビーズ、７は有効表示領域、図７と同一
符号は同一部分に対応する。なお、有効表示領域７に分
散した第１の平均粒径を有するビーズは図示を省略して
ある。

【００１３】同図（ａ）（ｂ）に示したように、液晶表
示素子は２枚の基板（第１の基板１と第２の基板２）を
エポキシ樹脂系等のシール材３および隔壁３’で貼り合
わせ、有効表示領域７に液晶を注入後、紫外線硬化型の
エポキシ樹脂等を液晶注入開口に充填して封止される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記封止材４の硬化に
おいて、紫外線照射による熱により当該封止材４が収縮
を起こす。同図（ｃ）に示したように、シール材には２
枚の基板１と２を所定の間隔に保持するための第２の平
均粒径をもつビーズ５が混入されているため、封止材４
が収縮すると当該液晶注入開口部分の２枚の基板１と２
の間隙が小さくなって撓みが発生する。この撓みは所謂
ギャップ変動となって有効表示領域に影響を及ぼす。

【００１５】図９はギャップ変動による有効表示領域へ
の影響の説明図であって、６は閾値ムラを示す。

【００１６】図示したように、２枚の基板１と２の撓み
によるギャップ変動は有効表示領域に及び、当該液晶注
入開口部分に近接する有効表示領域に閾値ムラ（白ム
ラ）となって現れる。この閾値ムラは表示画像の品質劣
化をもたらすという問題がある。

【００１７】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
消し、液晶注入開口を封止する封止材の硬化に起因する
基板の撓みを防止して高品質の画像表示を得ることがで
きる液晶表示素子を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、液晶注入開口を封止する封止材に当該
液晶表示素子のシール材に混入するビーズと同様のビー
ズを混入し、このビーズを２枚の基板間の支柱としたこ
とにより、封止材の収縮による基板の撓みを防止したも
のである。

【００１９】すなわち、請求項１に記載の第１の発明
は、第１の透明電極群を少なくとも備えた第１の基板と
第２の透明電極群を少なくとも備えた第２の基板の上記
各透明電極群を対向させ、その有効表示領域に所定間隙
を保持するための第１の平均粒径を有するビーズを分散
すると共に、上記有効表示領域の外周に液晶注入開口を
残して上記対向間隙を所定値に保持するための第２の平
均粒径を有するビーズを混入したシール材により貼り合
わせ、上記各電極群側の対向間隙に液晶を注入すると共
に上記液晶注入開口に封止材を充填して封止してなる液
晶表示素子において、前記封止材に前記対シール材に前
記第２の平均粒径を有するビーズを混入してなることを
特徴とする。

【００２０】この発明の構成により、封止材が収縮して
も混入されたビーズが２枚の基板間で支柱となり、基板
の撓むが阻止される。

【００２１】また、請求項２に記載の第２の発明は、第
１の発明における前記液晶注入開口の幅方向を前記シー
ル材と同一材料で形成した隔壁により２以上に区画して
なり、区画された各開口に前記封止材を充填してなるこ
とを特徴とする。

【００２２】この発明の構成により、液晶注入が安定す
ると共に、当該液晶注入開口部分の機械的強度が向上
し、かつ基板の撓みがさらに阻止される。

【００２３】そして、請求項３に記載の第３の発明は、
第２の発明における前記隔壁の幅方向寸法と当該隔壁で
区画された前記各開口の幅方向寸法が略同一であること
を特徴とする。

【００２４】この発明の構成により、注入する液晶の流
入バランスが良好となり、かつ封止材の硬化が均一にな
って基板の撓みがさらに阻止される。

【００２５】なお、上記のシール材と封止材に混入する
ビーズは、エチルシリケート（金属酸化物）等をシード
（種）として金属アルコキシド分解生成物を周囲に付着
させたもの（特開昭６２−２６９９３３号公報、特開昭
６３−７３２２５号公報等参照）を使用でき、その粒径
はシール材部分および液晶注入開口部分のギャップ７．
８μｍ程度に対応する平均粒径のものを使用し、混入比
率はエポキシ樹脂系のシール材や封止材に対して０．１
〜２０重量％程度が望ましい。なお、有効表示領域には
カラーフィルタ、ブラックマトリクス（遮光膜）、保護
膜（オーバーコート層）等が透明電極上に順次成膜され
ているため、その部分のギャップは６．２５μｍ程度で
あるので、第１の平均粒径のビーズはシール材と封止材
に混入する第２の平均粒径のビーズより小径のものを用
いる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示素子の実
施の形態につき、実施例を参照して詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明による液晶表示素子の第１実
施例を説明する模式平面図、図２は図１の液晶注入部分
の部分拡大図、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿って切断し
た部分断面図であって、１は第１の基板、２は第２の基
板、３はシール材、３’は隔壁、４は封止材、５はシー
ル材に混入されたビーズ、５’は封止材に混入されたビ
ーズ、７は有効表示領域である。

【００２８】なお、図１、図２では、シール材３および
隔壁３’に混入したビーズおよび有効表示領域７に分散
するビーズは図示を省略してある。

【００２９】第１の基板１と第２の基板２の各対向面に
は、少なくとも第１の透明電極、第２の透明電極が形成
され、両者をシール材３および隔壁３’を介して貼り合
わせられる。このとき、両基板の少なくとも一方の有効
表示領域に第１の平均粒径のビーズをスプレイ法等で散
布しておく。

【００３０】シール材３および隔壁３’には、予めエポ
キシ樹脂に有効表示領域７に分散する第１の平均粒径の
ビーズよりもその平均粒径が大きい第２の平均粒径のビ
ーズ５を混入してある。

【００３１】一方、有効表示領域７への液晶の注入後に
液晶注入開口を封止する紫外線硬化型エポキシ樹脂から
なる封止材４にもビーズ５’が混入されている。このビ
ーズ５’は上記シール材３および隔壁３’に混入するビ
ーズと同一の上記第２の平均粒径のビーズを用いる。

【００３２】すなわち、第１の基板１と第２の基板２を
シール材３とこのシール材３と同一の材料で形成した隔
壁３’を介して接着して貼り合わせ、第１の基板１と第
２の基板２の間に形成される有効表示領域７のギャップ
（所謂、セルギャップ）を形成後、シール材３と隔壁
３’で形成される開口（液晶注入開口）から液晶を注入
する。

【００３３】液晶の注入後、液晶注入開口のシール材３
と隔壁３’の間の開口部分にビーズ５’を混入した封止
材４を充填し、硬化させて封止する。

【００３４】この構成により、液晶注入開口部分におけ
る第１の基板１と第２の基板２に撓みが生ぜず、したが
って液晶注入開口部分の近傍での閾値ムラの発生は防止
され、高品質の画像表示が得られる。

【００３５】なお、液晶注入開口に形成する隔壁３’と
この隔壁３’とシール材３の端部とで形成される液晶注
入用の複数の開口部分の寸法は同等となるようにするの
が望ましい。

【００３６】すなわち、図２において、隔壁３’の幅Ｍ
１とシール材３と隔壁３’の間の開口幅Ｍ２とはＭ１＝
Ｍ２となるように当該隔壁３’を形成する。この実施例
では隔壁は１個として示してあるが、これに限らず、２
個またはそれ以上とすることもできる。

【００３７】このように、隔壁で形成される液晶注入用
の複数の開口をバランスよく構成することで液晶をバラ
ンスよく注入できると共に、この液晶注入部分の閾値ム
ラをさらに効果的に阻止することができる。

【００３８】このように、本実施例によれば、高品質の
画像表示を可能とした液晶表示素子を提供できる。

【００３９】図４は本発明による液晶表示素子の第２実
施例を説明する模式平面図、図５は図４のＡ−Ａ’線に
沿って切断した部分断面図であって、前記実施例の図面
と同一符号は同一部分に対応する。

【００４０】この実施例では、液晶注入用開口に前記実
施例のごとき隔壁を設けておらず、単一の開口として、
前記実施例と同様のビーズ５’を混入した封止材４を用
いて封止したものである。

【００４１】これにより、図５に示したように、液晶注
入用開口を封止する封止材の硬化に伴う第１の基板と第
２の基板の撓みが阻止され、高品質の画像表示を可能と
した液晶表示素子を提供できる。

【００４２】図６は本発明による液晶表示素子を用いた
液晶表示装置の構成例を詳細に示す展開斜視図であっ
て、６１は上フレーム、６２は下フレーム、６３は表示
領域（前記有効表示領域７に相当）で形成される液晶表
示窓、６４は前記実施例で説明した液晶表示素子、６５
は駆動回路基板、６８はスペーサ、６９は光拡散板と導
光板および反射板からなる導光体組立、７０は線状のバ
ックライト光源を搭載する中間フレーム、７６は冷陰極
管からなる線形上のバックライト光源（ランプ）、７７
はランプカバー、である。

【００４３】また、７２は駆動回路基板６５に形成され
たグランドパット７１に接触される切り起こし片、７３
は下フレームに形成した爪受け７４に固定する爪、７５
は上フレーム６１と液晶表示素子６４を固定する粘着テ
ープ、８０，８１はバックライトの中央部に直交する線
に対称な位置に設けた切り抜き部、８２，８３はバック
ライト光源７６の長手方向に設けた切り抜き部、７８，
７９はバックライト光源７５の両端部の下方部分に設け
た切欠きである。また、上フレーム６１は例えば０．８
ｍｍ厚の鋼板で、下フレーム６２は鋼板あるいは相当厚
例えば０．５ｍｍ厚のアルミニウムで構成される。

【００４４】同図において、液晶表示素子は前記した本
発明の構成を有し、図に示される順序で上フレーム６１
と下フレーム６２とで挟持固定される。中間フレーム７
０の一端側には冷陰極管からなる線状光源（バックライ
ト光源）７６が設置され、ランプカバー７７で液晶表示
素子６４方向への直接光を遮断し、その発光光を光拡散
板と導光板からなる導光体組立３７側に指向させる。

【００４５】スペーサ６８は中間フレーム７０に形成さ
れた凹部に設置される導光体組立６９と液晶表示素子６
４との間に介在して表示領域を確定する。

【００４６】下フレーム６２の前記バックライト光源７
６と直交する方向に少なくとも前記液晶表示素子６４の
領域にわたって上記バックライト光源の中央部に直交す
る線に対称な位置に少なくとも一対の切り抜き部８０，
８１が設けられ、前記バックライト光源７６の直下に当
該バックライト光源７６の長手方向に設けた少なくとも
２つの切り抜き部８２，８３と、前記バックライト光源
７６の両端部の下方部分に設けた切欠き７８，７９とが
形成されている。

【００４７】上フレーム６１をステンレス薄板で、下フ
レーム６２をアルミニウム薄板で構成することで液晶表
示装置の剛性を低下させることなく薄型，軽量化を達成
すると共に、バックライト光源７６と直交する方向に少
なくとも液晶表示素子６４の領域にわたって上記バック
ライト光源の中央部に直交する線に対称な位置に設けた
切り抜き部８０，８１、バックライト光源７６の直下に
当該バックライト光源の長手方向に設けた切り抜き部８
２，８３、前記バックライト光源７６の両端部の下方部
分に設けた切欠き７８，７９とで放熱効果が向上し、液
晶表示素子６４の全面に均一な温度分布を形成し、表示
むらの発生が防止される。

【００４８】また、バックライト光源７６が高周波で駆
動されるために、下フレーム６２とバックライト光源７
６との間の浮遊容量を介して、バックライト光源７６か
ら下フレーム６２に電流が流れる。この電流は、「もれ
電流」と呼ばれるが、この「もれ電流」分だけ、バック
ライト光源７６の点灯に寄与する電流が少なくなるた
め、輝度が低下することになる。また、バックライト光
源７６は長時間点灯させることにより発熱し、バックラ
イト光源７６の近傍は外気に対して温度が上昇するた
め、何の対策を施さなければ、そのバックライト光源７
６の近傍の熱が液晶表示パネル６４に直接影響を与え、
液晶表示素子の温度分布を均一にできない。そこで、切
り抜き部８２，８３を設け、「もれ電流」による輝度の
低下を防止し、液晶表示素子の温度分布の均一化を図る
ことにより、表示むらの発生を防止する。更に、切り抜
き部８２，８３はバックライト光源の熱拡散による輝度
の低下を防止することができる。

【００４９】バックライト光源７６の両端部は、特に、
温度低下を起因とする輝度の低下を招く部分であり、液
晶表示素子の温度分布の均一化を維持できる範囲で、温
度を高くしておく必要がある。そこで、切欠き７８，７
９を設け、液晶表示素子の温度分布の均一化を図りつ
つ、輝度の低下を防止している。機能的には上記切り抜
き部８２，８３と同様の効果を生じる。

【００５０】そして、液晶表示素子６４の領域にわたっ
て上記バックライト光源の中央部に直交する線に対称な
位置に設けた切り抜き部８０，８１は、下フレーム６２
の重量を軽くするとともに、液晶表示素子の温度分布の
均一化を図ることができる。上記した本発明の実施例に
より、有効表示領域の液晶注入用開口近傍における閾値
に変化に起因する閾値ムラの発生が防止され、高品質の
画像表示を行うことができる。

【００５１】なお、上記実施例は、ＳＴＮ方式の液晶表
示装置に本発明を適用したものとして説明したが、本発
明はこれに限るものではなく、ＴＦＴ方式、その他の方
式の液晶表示装置にも同様に適用できるものである。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶注入開口を封止する封止材の硬化に起因する基板の
撓みが防止され、高品質の画像表示を可能とした液晶表
示素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示素子の第１実施例を説明
する模式平面図である。

【図２】図１の液晶注入部分の部分拡大図である。

【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿って切断した部分断面図
である。

【図４】本発明による液晶表示素子の第２実施例を説明
する模式平面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ’線に沿って切断した部分断面図
である。

【図６】本発明による液晶表示素子を用いた液晶表示装
置の構成例を詳細に示す展開斜視図である。

【図７】液晶表示素子を構成する２枚の基板の構成例を
説明する模式図である。

【図８】２枚の基板をシール材で貼り合わせると共に液
晶注入後に液晶注入開口を封止材で封止た状態を説明す
る模式図である。

【図９】ギャップ変動による有効表示領域への影響の説
明図である。

【符号の説明】

１ 第１の基板 ２ 第２の基板 ３ シール材 ３’ 隔壁 ４ 封止材 ５ シール材に混入されたビーズ ５’ 封止材に混入されたビーズ ６ 閾値ムラ ７ 有効表示領域。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の透明電極群を少なくとも備えた第１
   の基板と第２の透明電極群を少なくとも備えた第２の基
   板の上記各透明電極群を対向させ、その有効表示領域に
   所定間隙を保持するための第１の平均粒径を有するビー
   ズを分散すると共に、上記有効表示領域の外周に液晶注
   入開口を残して上記対向間隙を所定値に保持するための
   第２の平均粒径を有するビーズを混入したシール材によ
   り貼り合わせ、上記各電極群側の対向間隙に液晶を注入
   すると共に上記液晶注入開口に封止材を充填して封止し
   てなる液晶表示素子において、 前記封止材に前記対シール材に前記第２の平均粒径を有
   するビーズを混入してなることを特徴とする液晶表示素
   子。
2. 【請求項２】前記液晶注入開口の幅方向を前記シール材
   と同一材料で形成した隔壁により２以上に区画してな
   り、区画された各開口に前記封止材を充填してなること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】前記隔壁の幅方向寸法と当該隔壁で区画さ
   れた前記各開口の幅方向寸法が略同一であることを特徴
   とする請求項２に記載の液晶表示素子。