JP2000056311A

JP2000056311A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000056311A
Application number: JP10218994A
Authority: JP
Inventors: Satoru Shinsenji; 哲秦泉寺; Takashi Goto; 任後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置において、液晶層のギャップ均
一化のため基板上に突起を形成する場合に、高温放置時
に生じるギャップむらを抑止し、表示むらを低減するこ
と。【解決手段】ガラス基板１に対して１画素毎にカラー
フィルタ層２と遮光層３とを形成し、その上にトップコ
ート層４と透明表示電極５とを全面に形成する。次に遮
光層３の形成位置に突起６を樹脂で形成する。そして突
起長よりやや大きな球状のスペーサ１４を、一定の間隔
を設けて突起６の間に配置する。次に液晶を充填し、シ
ール材１２で上下の基板を押圧力を加えた状態で封止す
る。こうしてスペーサ１４が弾性変形する状態にする。
液晶表示装置が高温状態に保持されても、上下の基板の
ギャップは増加するが、ギャップむらは生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示機器、パ
ーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのＯＡ機
器、産業分野のハンディ端末機器、携帯型情報通信機器
などに用いられる液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子はＣＲＴに比べて、画面サ
イズ、画素数において劣っている部分もあるが、重量や
体積において有利であり、携帯性を必要とする製品分野
によく利用されている。ノート型のパーソナルコンピュ
ータやワードプロセッサで用いられている液晶表示装置
として、現在１０〜１２インチサイズ程度では、６４０
×４８０ドット、又は６００×８００ドットの画素数が
確保されている。これはＣＲＴの画素数には劣るが、デ
ィスプレイとして優れた表示を行うことができる。

【０００３】しかし、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネ
マチック）に代表される単純マトリクスを用いた液晶表
示装置では、大画面や高精細化に伴ない、表示の均一化
が要求されている。この表示の均一性は、液晶分子の並
び方の指標となる配向の均一性と、液晶を挟持する基板
間のギャップの均一性とにより決定される。特に、大画
面や高精細な液晶表示装置では、表示面内で均一なギャ
ップを実現するのが製造上難しい。前記したギャップ均
一性の制御法として、スペーサを用い、基板間のギャッ
プを所定値に制御する方法が現在主流となっている。し
かし近年、特開平９−１２００７５号公報のように、ス
ペーサを用いず基板の片面に突起を形成し、ギャップの
制御を行うという方法が提案されている。

【０００４】突起を用いる従来の液晶表示装置について
図５、図６を用いて説明をする。図５は従来例の液晶表
示装置の構造を示す断面図であり、図６は従来の液晶表
示装置を高温放置したときの状態を示す断面図である。
図５において、ガラス基板１の上に赤、緑、青の３色か
らなるカラーフィルタ層２を形成し、各色の間に遮光層
３を格子状に形成する。そして透明な樹脂からなるトッ
プコート層４を形成し、さらにＩＴＯ膜からなる透明表
示電極５を設け、第１の基板を作成する。この透明表示
電極５の上部には、遮光層３の形成位置と同一位置に、
樹脂からなる突起６を形成する。そして突起６の間の透
明表示電極５の上面には、ポリイミドなどからなる配向
膜８を順に形成する。一方、相対向する基板９には、透
明表示電極１０を形成して第２の基板を作成する。そし
て配向膜１１を積層する。次に第１及び第２の基板の周
辺をシール材１２で封止し、突起６により一定のギャッ
プを確保する。そのギャップに液晶を充填し、液晶層１
３を形成する構造にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ギャッ
プ制御用として突起６を用いて液晶表示装置を作成した
場合、液晶表示装置が高温下で保存又は使用されると、
図６に示すように、温度上昇により液晶層１３が膨張す
る。このため、室温にくらべて基板間のギャップが大き
くなる。このとき、基板上に形成されている突起６は、
加熱によりほとんど変化しないので、基板間を保持する
部材がない状態が生じる。この結果、基板間のギャップ
に部分的な差を生じてしまう。このとき液晶表示装置の
表示状態として、ギャップむらに起因する表示むらが画
面内で観測される。

【０００６】市場で求められている液晶表示装置の大面
積化、高細精化、高速化を実現するために、新たにディ
スプレイの機能を更に向上させようとすると、従来のパ
ネル構成では温度変化時、特に高温時に表示むらが発生
し、よい表示品位を得ることが困難になることが予想さ
れる。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、大画面や高精細表示を行う液
晶表示装置において、使用温度が変化しても、基板間の
ギャップむらが生じないようにすることにより、表示品
位を一定に保持できる液晶表示装置を実現することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本願の請求項１の発明は、透明基板に対して表
示電極が形成された第１及び第２の基板の周辺をシール
材で封止し、前記第１及び第２の基板のギャップ間に液
晶層を封入した液晶表示装置において、前記第１及び第
２の基板のいずれか一方の基板上の複数箇所に形成さ
れ、目標ギャップと同等の高さを有する突起と、前記突
起よりも柔らかい材料を用いて略球状に形成され、目標
ギャップ精度からみてその径が前記突起の高さより大き
く、前記突起間の一部に配置されたスペーサと、を具備
し、前記スペーサが弾性変形するよう押圧力を加えて前
記第１及び第２の基板を固定したことを特徴とするもの
である。

【０００９】本願の請求項２の発明は、透明基板に対し
て表示電極が形成された第１及び第２の基板の周辺をシ
ール材で封止し、前記第１及び第２の基板のギャップ間
に液晶層を封入した液晶表示装置において、前記第１の
基板を構成する透明基板の複数箇所に画素単位で形成さ
れ、各画素の境界領域を遮光する遮光層と、前記第１の
基板に形成された前記遮光層の上部に設けられ、目標ギ
ャップと同等の高さを有する突起と、前記突起よりも柔
らかい材料を用いて略球状に形成され、目標ギャップ精
度からみてその径が前記突起の高さより大きく、前記突
起間の一部に配置されたスペーサと、を具備し、前記ス
ペーサが弾性変形するよう押圧力を加えて前記第１及び
第２の基板を固定したことを特徴とするものである。

【００１０】本願の請求項３の発明は、透明基板に対し
て表示電極が形成された第１及び第２の基板の周辺をシ
ール材で封止し、前記第１及び第２の基板のギャップ間
に液晶層を封入した液晶表示装置において、前記第１の
基板を構成する透明基板の複数箇所に画素単位で形成さ
れ、各画素の境界領域を遮光する遮光層と、前記第１の
基板に形成された前記遮光層のうち、特定間隔毎に遮光
層の上部に設けられ、目標ギャップと同等の高さを有す
る突起と、前記突起よりも柔らかい材料を用いて略球状
に形成され、目標ギャップ精度からみてその径が前記突
起の高さより大きく、前記突起の形成されない前記遮光
層の上部に配置されたスペーサと、を具備し、前記スペ
ーサが弾性変形するよう押圧力を加えて前記第１及び第
２の基板を固定したことを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項４の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項の液晶表示装置において、前記透明基板上
に、遮光層を有するカラーフィルタ層が表示画素単位で
形成されていることを特徴とするものである。

【００１２】本願の請求項５の発明は、請求項１〜４の
いずれか１項の液晶表示装置において、前記スペーサ
は、前記突起とほぼ同じ大きさに弾性変形した状態で保
持されていることを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１における液晶表示装置について、図１及び図２を
用いて説明する。図１は本実施の形態における液晶表示
装置の構造を示す断面図であり、従来例と同一部分は同
一の符号を付け、詳細な説明は省略する。図１に示すよ
うに、透明基板であるガラス基板１上に赤、緑、青の３
色からなるカラーフィルタ層２を形成する。そして各色
間に遮光層３を形成する。更にその上に透明樹脂である
トップコート層４を形成し、ＩＴＯからなる透明表示電
極５を全面に形成して第１の基板を作成する。この透明
表示電極５の上部であって、遮光層３の形成位置と同一
位置に、樹脂からなる突起６を形成する。突起材料とし
て、透明な感光性樹脂（例えばＪＳＲ製−ＪＮＰＣ４
３）を用い、突起の高さは例えば６μｍとし、ＲＧＢの
１トリオに対し１個の突起６を形成する。そして、透明
表示電極５の上部から配向膜材料を塗布し、突起６を除
く部分に配向膜８を形成する。

【００１４】対向する基板９にも透明表示電極１０を形
成し、第２の基板を作成する。そして第２の基板に配向
膜１１を積層する。次に第１及び第２の基板間に球状の
スペーサ１４を散布する。スペーサとして突起６より柔
らかい材料を用いて球状にする。例えば日本触媒製のＧ
ＳＺを用い、その粒径は突起６よりわずかに高く、例え
ば６．１μｍとし、散布個数は１０〜２０個／ｍｍ²と
した。最後に、周辺をシール材１２で封止し、液晶を充
填して液晶層１３を形成する。この際の最終的なセルギ
ャップは６．０μｍとなるように基板に押圧力を加え、
ギャップを調整した。この状態では図１に示すように、
スペーサ１４の形状が球体から約０．１μｍ変形し、回
転楕円体となった。こうして第１，第２の基板を保持
し、液晶表示装置を作製した。

【００１５】上記のように作製された液晶表示装置を常
温で点灯して、その表示品位を確かめたところ、均一な
表示がされていることが確認された。また、作製した液
晶表示装置を４０℃の高温状態に１時間放置して表示状
態を確認したところ、従来のように基板間でのギャップ
むらに起因する表示むらが見られず、中間調表示におい
てもむらのない表示がされることが確認された。図２は
この液晶表示装置を高温放置したときの状態を示す断面
図である。本図に示すように、温度上昇により液晶層１
３が膨張すると、基板９の下面、厳密には配向膜１１の
下面が突起６の先端部から離れる。しかし、ガラス基板
１と基板９のギャップは、いずれの部分も球状になった
スペーサ１４により一定に保持されているので、表示む
らが発生しない。

【００１６】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２における液晶表示装置について、図３及び図４を用い
て説明する。図３は本実施の形態における液晶表示装置
の構造を示す断面図であり、実施の形態１と同一部分は
同一の符号を付け、詳細な説明は省略する。本図におい
て、透明基板であるガラス基板１上に赤、緑、青の３色
からなるカラーフィルタ層２を形成し、各色間に遮光層
３を形成する。遮光層３とカラーフィルタ層２の上に透
明樹脂であるトップコート層４を形成し、更にその上に
ＩＴＯからなる透明表示電極５を全面に形成して第１の
基板を作成する。

【００１７】次に透明表示電極５の上部であって、遮光
層３の形成位置と同一位置に、樹脂からなる突起６を形
成する。実施の形態１と異なり、３箇所の遮光層３に対
して１箇所の遮光層３の上部に突起６を形成する。この
際用いた突起材料は、透明な感光性樹脂（例えばＪＳＲ
製−ＪＮＰＣ４３）である。突起６の高さは６μｍと
し、ＲＧＢの１トリオに対し突起６を１個とする。次に
突起６が形成された透明表示電極５の上面に、配向膜材
料を塗布し、島状の配向膜８を形成する。

【００１８】対向する基板９にも表示電極１０を形成
し、第２の基板を作成する。そして配向膜１１を積層
し、第１及び第２の基板間にスペーサ１４を散布した。
スペーサ１４として突起６より柔らかい材料を用いて球
状にする。例えば日本触媒製ＧＳＺを用い、その粒径は
突起６よりわずかに高く、例えば６．１μｍとし、散布
個数は１０〜２０個／ｍｍ²とした。散布場所は、図３
に示すように、突起６の形成されない遮光層３の上部と
する。最後に、第１，第２の基板の周辺をシール材１２
で封止し、液晶を注入して液晶層１３を形成した。この
際の最終的なセルギャップは６．０μｍとなるように両
基板の押圧力を調整し、スペーサ１４が約０．１μｍ変
形した状態で基板を保持するようにした。

【００１９】こうして作製された液晶表示装置を常温で
点灯して、その表示品位を確かめたところ、均一な表示
がされていることが確認された。また、作製した液晶表
示装置を４０℃の高温状態に１時間放置した。そして表
示状態を確認したところ、従来のように面内でのギャッ
プむらに起因する表示むらが見られず、中間調表示にお
いても、むらのない表示がされていることが確認でき
た。

【００２０】図４はこの液晶表示装置を高温放置したと
きの状態を示す断面図である。本図に示すように、温度
上昇により液晶層１３が膨張すると、基板９の下面、厳
密には配向膜１１の下面が突起６の先端部から離れる。
しかし、ガラス基板１と基板９のギャップは、膨張又は
復元した球状のスペーサ１４により一定に保持されてい
るので、表示むらが発生しない。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板間の
ギャップ制御のために基板上に突起を形成した液晶表示
装置において、突起の高さより大きい径のスペーサを、
突起の高さとほぼ同じ大きさで狭持することにより、液
晶表示装置が比較的高温に保持されて液晶層が膨張した
場合でも、スペーサの復元力により基板間のギャップむ
らの発生を抑えることができる。このため使用環境温度
が上昇しても、均一な表示が得られる。特に液晶表示装
置が大画面化、高精細化するにつれて、この効果が大き
いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の
構造を示す断面図である。

【図２】実施の形態１の液晶表示装置を高温放置したと
きの状態を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の
構造を示す断面図である。

【図４】実施の形態２の液晶表示装置を高温放置したと
きの状態を示す断面図である。

【図５】従来の液晶表示装置の構造を示す断面図であ
る。

【図６】従来の液晶表示装置を高温放置したときの状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２カラーフィルタ層３遮光層４トップコート層５透明表示電極６突起８，１１配向膜９基板１０透明表示電極１２シール材１３液晶層１４スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板に対して表示電極が形成された
第１及び第２の基板の周辺をシール材で封止し、前記第
１及び第２の基板のギャップ間に液晶層を封入した液晶
表示装置において、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の基板上の複数
箇所に形成され、目標ギャップと同等の高さを有する突
起と、前記突起よりも柔らかい材料を用いて略球状に形成さ
れ、目標ギャップ精度からみてその径が前記突起の高さ
より大きく、前記突起間の一部に配置されたスペーサ
と、を具備し、前記スペーサが弾性変形するよう押圧力を加えて前記第
１及び第２の基板を固定したことを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】透明基板に対して表示電極が形成された
第１及び第２の基板の周辺をシール材で封止し、前記第
１及び第２の基板のギャップ間に液晶層を封入した液晶
表示装置において、前記第１の基板を構成する透明基板の複数箇所に画素単
位で形成され、各画素の境界領域を遮光する遮光層と、前記第１の基板に形成された前記遮光層の上部に設けら
れ、目標ギャップと同等の高さを有する突起と、前記突起よりも柔らかい材料を用いて略球状に形成さ
れ、目標ギャップ精度からみてその径が前記突起の高さ
より大きく、前記突起間の一部に配置されたスペーサ
と、を具備し、前記スペーサが弾性変形するよう押圧力を加えて前記第
１及び第２の基板を固定したことを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項３】透明基板に対して表示電極が形成された
第１及び第２の基板の周辺をシール材で封止し、前記第
１及び第２の基板のギャップ間に液晶層を封入した液晶
表示装置において、前記第１の基板を構成する透明基板の複数箇所に画素単
位で形成され、各画素の境界領域を遮光する遮光層と、前記第１の基板に形成された前記遮光層のうち、特定間
隔毎に遮光層の上部に設けられ、目標ギャップと同等の
高さを有する突起と、前記突起よりも柔らかい材料を用いて略球状に形成さ
れ、目標ギャップ精度からみてその径が前記突起の高さ
より大きく、前記突起の形成されない前記遮光層の上部
に配置されたスペーサと、を具備し、前記スペーサが弾性変形するよう押圧力を加えて前記第
１及び第２の基板を固定したことを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項４】前記透明基板上に、遮光層を有するカラ
ーフィルタ層が表示画素単位で形成されていることを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶表示装
置。
【請求項５】前記スペーサは、前記突起とほぼ同じ大
きさに弾性変形した状態で保持されていることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１項記載の液晶表示装置。