JPH11142861A - 液晶表示素子およびその製法 - Google Patents

液晶表示素子およびその製法

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JPH11142861A
JPH11142861A JP9301760A JP30176097A JPH11142861A JP H11142861 A JPH11142861 A JP H11142861A JP 9301760 A JP9301760 A JP 9301760A JP 30176097 A JP30176097 A JP 30176097A JP H11142861 A JPH11142861 A JP H11142861A
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JP
Japan
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liquid crystal
spacers
spacer
substrates
crystal display
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JP9301760A
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English (en)
Inventor
Toshio Watanabe
俊夫 渡辺
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペーサを選択的に非表示部のみに設けるこ
とにより、コントラストを向上させると共に、2枚の基
板の貼着の直前でも基板の表面を洗浄することができ
て、表示品位の優れた液晶表示素子およびその製法を提
供する。 【解決手段】 透明電極膜3、4が形成された2枚の絶
縁性透明基板1、2がスペーサ7を介して一定間隙を有
するように貼着され、その一定間隙に液晶材料が充填さ
れ(液晶層8)、表示画面内で表示部Aと非表示部Bと
が混在するもので、スペーサ7が非表示部Bのみに設け
られている。

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の2枚
の基板間に設けられるスペーサを非表示部に設けて、表
示部にはスペーサが介在しないようにした液晶表示素子
およびその製法に関する。さらに詳しくは、ブラックマ
スク(ブラックマトリクスを含む)にスペーサを混入さ
せてブラックマスクと共に基板上にスペーサが設けられ
る液晶表示素子およびその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は、2枚のガラスなどから
なる絶縁性透明基板にそれぞれ透明電極膜や配向膜など
を設け、一方の基板のセル周囲にシール剤を設け、他方
の基板にスペーサを散布して、2枚の基板をそれぞれ透
明電極や配向膜が対向し、スペーサを介した一定間隙を
有するように貼着し、各セルに分割した後に2枚の基板
の間隙に液晶材料を充填し、その両外面に偏光板などを
貼着することにより製造される。
【0003】このような液晶表示素子で、赤(R)、緑
(G)、青(B)のカラーフィルタがマトリクス状に設
けられるカラー液晶表示素子の構造は、たとえばその一
部の断面説明図が図2に示されるような構造になってい
る。図2において、ガラスなどからなる絶縁性透明基板
1、2の一面側にそれぞれITOなどからなる透明電極
3、4が設けられ、一方の絶縁性透明基板1の透明電極
3上に赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色のカラー
フィルタ11、12、13がそれぞれブラックマトリク
ス14を挟んでマトリクス状に設けられている。ブラッ
クマトリクス14はコントラストや色純度の向上のため
設けられている。そして、その表面および他方の絶縁性
透明基板2の透明電極4が設けられた表面にそれぞれポ
リイミドなどからなる配向膜5、6が設けられ、一方の
絶縁性透明基板の表面に散布されたスペーサ7を介して
2枚の絶縁性透明基板1、2がその周囲で図示しないシ
ール剤により貼着されている。そして、その間隙に液晶
材料が充填されて液晶層8が形成されている。絶縁性透
明基板1、2の外表面には、偏光板9、10が貼着され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この構造の液晶表示素
子は、スペーサを一方の絶縁性透明基板の表面の全面に
均等に散布して組み立てられている。一方、前述の構造
の液晶表示素子では、ブラックマトリクス14が形成さ
れた部分は非表示部となり、その部分は表示画像には使
われないが、カラーフィルタが設けられている部分は表
示部として用いられるため、この領域にスペーサが存在
すると、液晶の配向が充分に行われず光の透過に影響を
受けコントラストが低下するという問題がある。
【0005】さらに、スペーサは散布された状態で基板
間に挟持されているだけであるため、液晶材料を注入す
る際にスペーサが移動して分布が不均一になり、液晶パ
ネルの基板間隔が場所により不均一になりやすく表示品
位が低下するという問題がある。
【0006】さらに、スペーサの散布は大型で高価な散
布装置を用いて行わなければならないため、コストアッ
プになると共に、スペーサの散布後は基板に不純物が付
着してもスペーサが動きやすいため、洗浄をすることが
できないという問題がある。
【0007】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、スペーサを選択的に非表示部のみに設
けることにより、コントラストを向上させると共に、2
枚の基板の貼着の直前でも基板の表面を洗浄することが
できて、表示品位の優れた液晶表示素子を提供すること
を目的とする。
【0008】本発明の他の目的は、そのような非表示部
のみにスペーサを設けることができる液晶表示素子の製
法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子は、透明電極膜が形成された2枚の絶縁性透明基板が
スペーサを介して一定間隙を有するように貼着され、そ
の一定間隙に液晶材料が充填され、表示画面内で表示部
と非表示部とが混在する液晶表示素子であって、前記ス
ペーサが前記非表示部のみに設けられている。具体的に
は、前記絶縁性透明基板の一方の前記非表示部にブラッ
クマスクが設けられ、該ブラックマスクが前記スペーサ
を混入した樹脂の硬化により形成されることにより、非
表示部にのみスペーサが設けられる。
【0010】ここに表示部とは、オンオフ制御により表
示させたり表示させなかったりする部分を意味し、非表
示部とはカラーフィルタの間のブラックマトリクスや、
表示部と表示部との間隙部などのオンオフ制御に拘らず
常に何も表示しない部分を意味する。また、ブラックマ
スクとは、常に非表示部となる部分に黒色顔料などを混
入して光を遮断するために設けられたマスクを意味し、
表示部と表示部との間隙部に不規則的に設けられるもの
の他、マトリクス状に設けられるカラーフィルタのそれ
ぞれの間に規則的に設けられるブラックマトリクスを含
む意味である。
【0011】本発明の液晶表示素子の製法は、絶縁性透
明基板の一方にブラックマスクを形成し、2枚の絶縁性
透明基板をスペーサを介して一定間隙を有するように周
囲でシール剤により貼着する方法において、前記ブラッ
クマスクの形成を前記スペーサを混入した樹脂を塗布し
て硬化させることにより形成し、該ブラックマスク内の
スペーサにより前記2枚の絶縁性透明基板の一定間隙を
保持することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の液晶表示素子お
よびその製法について説明をする。
【0013】本発明の液晶表示素子は、図1にその一部
の断面説明図が示されるように、ITOや酸化スズなど
の透明導電膜がパターニングされて透明電極3、4が形
成されたガラスやプラスティックなどからなる2枚の絶
縁性透明基板1、2がスペーサ7を介して一定間隙を有
するように周囲で貼着され、その一定間隙に液晶材料が
充填されて液晶層8が形成されている。この表示画面に
は、画素への印加電圧のオンオフにより表示内容が変化
する表示部A(図に示される例では、透明電極4が設け
られている部分)と、印加電圧のオンオフに拘らず常に
表示がされない非表示部B(図に示される例では、透明
電極4が設けられていない部分)とが混在しており、ス
ペーサ7が非表示部Bのみに設けられていることに本発
明の特徴がある。
【0014】図1に示される液晶表示素子は、マトリク
ス状に赤(R)、緑(G)、青(B)の各カラーフィル
タ11、12、13がそれぞれブラックマトリクス14
を間に挟んで並んで設けられたフルカラー用の液晶表示
素子である。この例では、各カラーフィルタによるコン
トラストや色純度の向上を図るためブラックマトリクス
14が設けられており、このブラックマトリクス14は
隣接するカラーフィルタの色が混色しないように光を遮
断する黒色顔料などを混入したレジストまたはインクを
塗布して硬化させることにより形成されており、液晶層
を透過した光も遮断する。すなわち、このブラックマト
リクス14が形成された部分は、常に光を遮断し、図1
に示されるように非表示部Bになっている。このカラー
フィルタ11〜13やブラックマトリクス14の表面お
よびもう一方の絶縁性透明基板2の透明電極4が設けら
れた表面にはポリイミドなどからなる配向膜5、6が設
けられている。また、一方の絶縁性透明基板1の外面に
は位相差フィルム15および偏光板9が、他方の絶縁性
透明基板2の外面には偏光板10がそれぞれ貼着されて
いる。位相差フィルム15は、STN(スーパツイスト
ネマティック)液晶の色消しのため設けられている。
【0015】前述のスペーサ7は、たとえばプラスティ
ックビーズが用いられ、通常は液晶層の厚さに合せた、
たとえば5〜6μm程度の直径のものが使用されるが、
本発明ではブラックマトリクス14の中にめり込んでい
るため、その厚さを考慮して、さらに1〜2μm程度大
きい8μm程度のものが使用される。このスペーサ7
は、ブラックマトリクス14を形成するレジストまたは
インクの中に混ぜ込んでレジストの塗布およびパターニ
ングにより、または印刷により所定の場所のみにブラッ
クマトリクス14と共に形成される。
【0016】つぎに、具体例により本発明の液晶表示素
子の製法について説明をする。
【0017】まず、たとえば300mm×300mm
で、厚さが1.1mm程度の第1のガラス基板1にIT
O膜を700Åの厚さ、たとえばスパッタリングにより
全面に設け、ITO膜をフォトリソグラフィ法によりパ
ターニングして透明電極3のパターンを形成した。そし
て、黒色の顔料を分散させたブラックレジスト、たとえ
ば東京応化(株)製、商品名CFPR BK−706S
100gに、スペーサとしてたとえば積水ファインケ
ミカル(株)製、商品名ミクロパールSP−208を重
量比で1〜0.3wt%添加してビーカに入れ、マグネ
ットスターラにより3〜10分間撹拌したレジストをス
ピンコータ法により全面に塗布した。その際の回転数
は、ポストベーク(本硬化)によりレジスト膜が1.5
μm程度になるように回転数を調整し、700〜100
0rpmで、20秒間行った。その後、形成したい形状
のブラックマトリクスのマスクを被せて、450mJ/
cm2の強度のi線(波長が365nmの光)により露
光を行い、NaCO3 の0.4wt%溶液により現像
し、純水にて水洗をし、200℃で30分間オーブンに
てポストベークを行い、ブラックマトリクス14を形成
した。なお、スペーサ7の径がレジスト膜の厚さより大
きいため、スペーサ7が突出するが、露光のマスクはレ
ジスト膜と40μm程度の間隔を介して設けられるた
め、突出は何等影響しない。
【0018】その後、各R、G、Bの顔料分散型レジス
ト、たとえば東京応化(株)製、商品名CFPR R−
ST100、G−ST100、B−ST100をそれぞ
れR、G、Bの順番で塗布してフォトリソグラフィ法に
よりパターニングをしてカラーフィルタ11〜13を形
成した。この際のレジストの塗布、露光、現像、リン
ス、およびポストベークの各条件などはブラックレジス
トと同じ条件で行った。つぎに、同じ大きさの第2のガ
ラス基板2に、同様にITOを全面に設けてパターニン
グをして透明電極4を設けた。そして、第1および第2
のガラス基板1、2の両方の表面(透明電極3、4が設
けられた面)にポリイミド、たとえば日産化学(株)
製、商品名SE150を印刷した後、約250℃で硬化
させて配向膜5、6を設け、ラビング処理を行った。そ
の後、純水にて洗浄し、エアナイフ(ナイフ状にエアを
吹き付ける)により水を切って乾燥させ、ディスペンサ
により第2のガラス基板2にエポキシ樹脂からなるシー
ル剤を印刷して2枚のガラス基板1、2を重ね合せ、1
kg/cm2 の加圧状態でエポキシ樹脂を加熱硬化させ
て貼着した。
【0019】その後、ガラス基板をガラススクライブに
より各セルに分割して液晶材料を注入し、加圧封止を行
い、表面側の第1のガラス基板1の外表面に位相差フィ
ルム15および偏光板9を、裏面側の第2のガラス基板
2の外表面に偏光板10をそれぞれ貼着し、ネガ型ST
Nの液晶表示素子を作製した。
【0020】この方法で作製した液晶表示素子をデュー
ティ1/200、バイアス比1/13、2フレーム交流
化方式により動作させたときのコントラストを調べた結
果、従来が3であったものが本発明によれば5(大きい
ほどコントラストがよく白黒表示で最もコントラストの
良いのは10であるが、カラーでは低下する)と相当向
上し、またギャップ・輝度ムラによる表示品位は、従来
輝度ムラが生じていたものが本発明では輝度ムラがなく
良好であった。
【0021】本発明によれば、スペーサが非表示部のみ
に設けられており、表示部にはスペーサが存在しないた
め、表示部でのスペーサによる光の透過に影響を及ぼす
ことがない。すなわち、表示部にスペーサが存在する
と、スペーサの周囲には適切に液晶材料が配向しないた
め、液晶のオン時とオフ時のコントラスト比を悪化させ
る。しかし、本発明では表示部にスペーサがないため、
その影響がない。そのため、コントラストが向上する。
このことは、スペーサを多く必要とする大型液晶パネル
ほど有効に作用する。
【0022】また、ブラックマトリクスの中にスペーサ
が埋め込まれているため、スペーサが移動することがな
く、2枚のガラス基板を貼着する前の最終状態において
も基板を洗浄することができ、清浄な状態で液晶材料を
注入することができる。しかも、液晶材料の注入の際に
もスペーサが移動して不均一になることがない。その結
果、従来の液晶材料注入時のスペーサの移動によるギャ
ップ不良(スペーサが少なくなったところではギャップ
が小さくなり、スペーサが多くなったところではギャッ
プが大きくなる)がなくなり表示品位が向上する。これ
は、汚れに敏感で、かつ、ギャップの変化に敏感に表示
品位が現れるSTNモードにとくに有効である。
【0023】さらに、本発明によれば、スペーサの散布
工程が必要でなくなり、高価で大型の散布装置が不要に
なる。しかもスペーサの均一な散布作業が困難であった
が、本発明によれば、ブラックのレジストまたはインク
にスペーサを混入するだけで、通常のブラックマスクを
形成する工程で、ブラックマスク内に均一にスペーサを
分布させることができる。そのため、非常にコストダウ
ンに寄与する。
【0024】前述の例では、ブラックマトリクスの例で
あったが、ブラックマトリクスは各カラーフィルタの間
にマトリクス状に設けられるため、表示パネル内に均一
に設けられ、スペーサも均一に設けられて効果が大きい
が、表示部の間に不規則的に設けられる通常のブラック
マスクの場合でも、ブラックマスクの中に均一にスペー
サが設けられるため、同様にスペーサの散布に代えてブ
ラックマスクの中にスペーサを混入して設けることがで
きる。
【0025】さらに、前述の例では、ブラックマトリク
スをレジストを塗布して露光によりパターニングするこ
とにより形成したが、インクの印刷によりパターンを形
成してもよい。この場合も、インクの中にスペーサを混
入しておけば通常の印刷によりブラックマスクを形成す
る場合と同様の手順で、スペーサをブラックマスク内に
形成することができる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、スペーサの散布作業と
いう非常に難しい作業を必要としないため、非常にコス
トダウンになると共に、スペーサが後から移動すること
がなく、しかも非表示部のみにスペーサを配置させるこ
とができるため、安価で、コントラストおよび表示品位
の優れた液晶表示素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示素子の一実施形態の断面説明
図である。
【図2】従来の液晶表示素子の一例の断面説明図であ
る。
【符号の説明】
1、2 絶縁性透明基板 3、4 透明電極 7 スペーサ 8 液晶層 14 ブラックマトリクス A 表示部 B 非表示部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明電極膜が形成された2枚の絶縁性透
    明基板がスペーサを介して一定間隙を有するように貼着
    され、その一定間隙に液晶材料が充填され、表示画面内
    で表示部と非表示部とが混在する液晶表示素子であっ
    て、前記スペーサが前記非表示部のみに設けられてなる
    液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 前記絶縁性透明基板の一方の前記非表示
    部にブラックマスクが設けられ、該ブラックマスクが前
    記スペーサを混入した樹脂の硬化により形成されてなる
    請求項1記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 絶縁性透明基板の一方にブラックマスク
    を形成し、2枚の絶縁性透明基板をスペーサを介して一
    定間隙を有するように周囲でシール剤により貼着する液
    晶表示素子の製法であって、前記ブラックマスクの形成
    を前記スペーサを混入した樹脂を塗布して硬化させるこ
    とにより形成し、該ブラックマスク内のスペーサにより
    前記2枚の絶縁性透明基板の一定間隙を保持することを
    特徴とする液晶表示素子の製法。
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