JPH01289915A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴという）を
スイッチ素子として、表示電極アレイを構成したアクテ
ィブマトリックス型の液晶表示装置（ＴＰＴ−ＬＣＤ）
に関し、特に、ＴＰＴの故障を防止し、基板間の間隙を
制御して表示品質を向上させるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、液晶表示装置の基板間の間隙制御の方法は基板間
の貼り合わせに用いるシール材中にＭ２Ｏ３粉末やガラ
スピーズ、ガラスファイバなどの間隙制御材を混入した
ものを用いて、間隙を制御すると共に、表示面内にガラ
スファイバなどの間隙制御材を散布する方法が採られて
いる。

第５図は例えば特開昭５５−５７８２１号公報に開示さ
れている従来の液晶表示装置の断面図を示し、図におい
て、１７と１９は対向し合う上基板と下基板、１８と２
０はそれぞれの基板１７゜１９に設けられて対向する上
電極と下電極、９は側基板１７．１９間の周辺に設けた
シール材、１０はシール材９内のスペーサ、１１は基板
間の面内スペーサ、１３は側基板１７．１９の外表面に
設けた偏光板、２１は液晶である。

第６図はＴＦＴアレイを有するＴＦＴアレイ基板と対向
電極を有する対向電極基板とからなるアクティブマトリ
ックス型の液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の一画素の
平面図、第７図は対向基板とのシール部を声む第６図の
■−■線の断面図である。

第６図″、第７図において、１はＴＦＴアレイ基板、２
はアレイ基板１上のＴＦＴ、３はアレイ基板１表面に形
成した表示電極、４はアレイ基板１と対向配置した対向
電極基板、５は遮光膜、６はカラーフィルタ、７はこの
基板４に形成した対向電極、８は配向膜、９はＴＦＴア
レイ基板１と対向電極基板４間の周辺シール材、１０は
シール材９内のスペーサ、１１は両基板間の面内スペー
サ、２１は液晶である。一方、２２はゲート電極線、２
３はソース電極線、２４はドレイン電極線、２５はゲー
ト電極１．２６．２７はアモルファスシリコン、２８は
ゲート絶縁膜である。

次に第５図に示すような通常の白黒ＬＣＤのギャンプ制
御方法について説明する。

例え′ば゛直径１０μｍのガラスファイバを約５０μｍ
の長さに切断し、イソプロピルアルゾールやフレオンを
媒体にして混合液を作成する。そして、−方の基板側に
ガラスファイバの混合液を霧状にスプレー分散し、面内
スペーサ１１を形成する。そしてシール材９中に同じ＜
１０１１ｍのシール内スペーサ１０を混合したものを印
刷した基板と圧着貼り合わせることにより、ガラスファ
イバの直径１０μに面内間隙の制御ができる。

一方、第６図及び第７図のような構造のＴＦＴアレイ２
を有するＴＰＴ基板１とカラーフィルタを有する対向基
板４を貼り合わせたＴＦＴ−力ラ−Ｌ、ＣＤの場合の表
示電極間の間隙（液晶層の厚さ）は、ＴＦＴアレイ２と
遮光膜５、カラーフィ、ルタ６の凹凸のみならず面内ス
ペーサとシール内スペーサのサイズのバランスと散布密
度及び弾性率などのスペーサ材の機械的性質に影響され
これらの要因を全てコントロールしないと均一な間隙の
制御ができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の液晶表示装置は以上のように構成されているので
、ＴＰＴ−カラーＬＣＤにおいてセル間隙が不均一な場
合、背景、着色の不均一や電気光学特性のばらつきを生
じ、表示品質上問題となる。

また第６図、第７図のように面内スペーサ１１にガラス
ファイバを用いた場合、ガラスファイバは、１）直径に
比べ長さが長いことやシャープなエツジを持つ、２）硬
度及び弾性率が高いために、ＴＰＴの上のガラスファイ
バは圧着時にＴ’ＦＴに圧力を加えトランジスタ特性の
変動や破壊を起こし、画素電極上にある場合は、圧着時
に画素電極上の配向膜を傷つけて画素電極を露出させ表
示欠陥を発生させるなどの問題点がある。

なお画素電極上の配向膜は液晶層のＤＣカット膜の役割
を持つために画素電極の露出は耐ＤＣ信頼性にも問題が
出る。

このような問題点の解決手段として、特開昭６１−１５
１７９号、特開昭６２−１４８９２７号公報などではＴ
ＦＴ部や画素電極を除く部分に選択的にスペーサを形成
する方法が提案されている。

また、特にＴＰＴ−ＬＣＤについて説明してないが、特
開昭６０−２５７４２７号、特開昭６０−２６００２２
号公報などに提案されているプラスチックビーズのスペ
ーサの採用が考えられる。

しかし前者の例では選択的スペーサ材の形成がコストア
ップになる問題点があり、後者の例では以下に説明する
問題点がある。

第８図は面内スペーサにプラスチックビーズを用いた場
合の液晶セルの断面モデル図である。

図において、１はＴ’　Ｆ　Ｔアレイ基板、４は対向基
板、９は周辺シール材、１１は面内スペーサのプラスチ
ックビーズである。第７図、第８図の例において、特に
画面サイズの大きな液晶表示素子を形成する場合面内の
セル間隙の均一制御が難しい。シール材９によるＴＦＴ
基板１と対向基板４のシール幅を２ｍとしたとき、画面
サイズに対するシール部の面積は５インチサイズで約７
％、１０インチサイズで約５％である。シール部のシー
ル内スペーサのみあるいは面内スペーサの散布量が不足
する場合は、側基板の熱圧着貼り合わせ時に全面均一に
加圧されるのでシール部のみではパネル全面の剛性を維
持できずに、画面中央部のセル間隙は小さくなる傾向を
持つ。

スペーサ材としてこれ迄使用実績の高いガラスファイバ
は弾性率が７０００　ｋｇ／ｍｍ２　と高く且つ熱安定
性が高く、少量でセル間隙の制御性が良い、特にシール
内スペーサに用いる場合はセル間隙の制御性が高くシー
ル信頼性も高い。

面内スペーサにプラスチックビーズを用いたときはガラ
スのファイバの弾性率より低い為にこのような例のとき
には第８図のモデル断面図のように面内中央部のスペー
サの変形量が面内周辺部の変形量に比べて大きくなり面
内中央部のセル間隙が小さくなる。従って面内スペーサ
としてプラスチックビーズを用いるためにはガラスファ
イバの場合より弾性率が低いので多量の散布量が必要に
なる。

表示画面内に多量のスペーサがある場合はヘイズと呼ば
れる画面の曇りを生じ表示品質を低下させる。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、ＴＰＴの故障や特性の低下を防止しセル間隙をパネ
ル面内を全面均一にして背景着色を均一にし、電気光学
特性を均一にして見やすい表示を得ることができるアク
ティブマトリックス型の液晶表示装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る液晶表示装置はシール材内スペーサと面
内スペーサのサイズを最適化すると共に、シール材内ス
ペーサにガラスファイバなどの硬質スペーサを用い、面
内スペーサに弾性率の低いプラスチックスペーサを用い
て且つ、面内スペーサの散布密度を面内中央部と周辺部
で変えて有効表示面のセル間隙を均一にしたものである
。

〔作　用〕

この発明においては、シール材内スペーサと面内スペー
サのサイズをＴＰＴと遮光膜およびカラーフィルタの厚
さにより最適化した上で、シール内のスペーサをシール
信頼性が高くてシール厚み間隙を厳密に制御できるガラ
スファイバなどの硬質スペーサを用い、面内スペーサに
弾性率の低いプラスチックビーズを用いたのでＴＰＴの
故障や特性低下の防止や画素電極上の配向膜の露出防止
に効果がある。

また面内スペーサの散布密度を面内中央部と周辺部で変
えることにより、面内セル間隙の均一化とスペーサ散布
量の必要最小量の散布が可能となりヘイズ等の表示品質
の低下の問題がない。

〔実施例〕 以下、この発明の液晶表示装置の実施例を図について説
明する。

第１図はこの発明の一実施例におけるＴＦＴアレイ基板
と対向基板を貼り合わせた画面サイズが１０インチのＴ
ＰＴ−力ラーＬＣＤの平面図、第２図は第１図の■−■
線断面図、第３図はシール部及び一画素近傍の拡大断面
図、第４図はＴＦＴアレイ基板上への面内スペーサの散
布方法の概念図である。

各図において、１はＴＦＴアレイ基板、２はこのアレイ
基板１上のＴＦＴアレイ、３はアレイ基板１表面に形成
した表示画素電極、４はアレイ基板１に視向配置した対
向電極基板、５は対向電極基板４表面（下面）に設けた
遮光膜（ブラックマスク）、６はカラーフィルタ、７は
対向電極である。８は側基板１，４の表面に形成した配
向膜、９は両基板間の周辺シール材、１０はシール材９
内スペーサ、１１は面内スペーサ、１２は封止材、１３
は側基板１．４の外表面に設けた偏光板、１４は基板間
のセル間隙である。また第４図において、１５はスプレ
ーノズル、１６は中央部間ロバターンマスクである。

まず第１図ないし第３図において加熱硬化型エポキシシ
ール材中に９．５ｍの直径のガラスファイバスペーサを
混入して攪拌混合後、対向電極基板４のカラーフィルタ
面側にシール材を圧着後のシール幅が約２薗になるよう
にスクリーン印刷した。

次に第４図に示すように常温の弾性率が約５００ｋｇ　
／　ｍｍ　”で直径６．５μｍのプラスチックビーズ［
商品名ミクロパール（積木ファインケミカル）］を散散
布度が３００個／ｌｌｌｌ１１２の濃度になるようにイ
ソプロピルアルコール溶液に混入分散させた液を画面サ
イズの中央部に選択的に散布できるマスク１６を介して
エアー圧でスプレーノズル１５よりＴＦＴアレイ基板１
上にスプレィ散布した。

なお画面中央部の開ロバターンマスクの開口面積は１０
インチの画面サイズのときは、約１０％〜１５％程度で
良い。

次に同じプラスチックビーズが１００個／　ｍｍ　２の
散布密度になる濃度の同様な分散液を画面サイズの周辺
部のみ選択的に散布できるマスクを介してスプレィ散布
した。

なおシール材内スペーサ１０と面内スペーサ１１のサイ
ズはセル間隙１４を８μｍとするとき、ＴＦＴアレイの
最大高さが１．５μＩで、対向基板の遮光部５と画素の
カラーフィルタ６の厚さが１．５μｍ一定のとき、次の
計算による。

シール材内スペーサ径（９，５μｍ）＝ＴＦＴの最大高
さ（１，５μｍ）十面内スペーサ径（６，５μｍ）＋カ
ラーフィルタの厚さ（１，５μｍ） 次に、シール材を印刷した対向電極基板４と面内スペー
サを散布したＴＦＴアレイ基板１を適当な光学系を持っ
た重ね合わせ装置で重ね合わせる。

次に重ね合わせたＴＦＴアレイ基板１と対向電極基板４
を熱圧着プレスにセットし１８０°ＣＩＯ分間熱圧着し
た。熱圧着した側基板のシール開口部より液晶を真空注
入した後に開口部を封止材１２で封止した。

このパネルの面内セル間隙は８．０±０．１μｍと面内
均一性が高く背景着色の均一なものが得られ、ヘイズが
なく表示外観の良いセルが得られた。また面内スペーサ
に弾性率の低いプラスチックスペーサを用いたのでＴＰ
Ｔの特性劣化や故障率が減少した。

比較例として、上記例と同じ面内スペーサを全面均一に
３００個以上／胴２散布したセルの面内セル間隙は８．
０±０．１ｐと面内均一性が高いがスペーサ量が多いた
めに全面にヘイズが目立ち表示外観が悪い。

また同じ面内スペーサを全面均一に１００個／ｍｍ　２
散布したセルは散布量が少ないために面内セル間隙は８
．０±０．６　ＩＩｍと面内均一性が悪く背景着色が不
均一で色むらが目立ち表示外観が悪い。

なお、上記実施例において、プラスチックビーズとして
常温弾性率が約５００ｋｇ／ｍｍ２のミクロパール（積
木ファインケミカル製）を用いたが常温弾性率約１１０
０　ｋｇ／　ｍｍ”のエポスター（日本触媒化学製）を
用いても同様な結果が得られる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、シール材内スペーサと
面内スペーサのサイズをＴＰＴと遮光膜およびカラーフ
ィルタの厚さにより最適化した上で、シール柱内のスペ
ーサをシール信顧性が高くてシール厚み間隙を厳密に制
御できるガラスファイバなどの硬質スペーサを用い、面
内スペーサに弾性率の低いプラスチックビーズを用いた
のでＴＰＴの故障や特性低下の防止や画素電極上の配向
膜の露出防止に効果がある。

また面内スペーサの散布密度を面内中央部と周辺部で変
えることにより、面内セル間隙の均一化とスペーサ散布
量の必要最小量の散布が可能となりヘイズ等の表示品質
の低下の問題がなく低コストで表示品質の高いＴＰＴ−
カラー液晶表示装置が製造できる効果がある。

また、上記実施例において、パネル面中央部と周辺部へ
の選択なスペーサの散布方法として、マスクパターンに
よる選択散布方法について説明したがスプレーパターン
の自動制御などの方法も可能であり本発明の効果と同様
な効果が更に低コストで期待出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の液晶表示装置の一実施例におけるＴ
ＦＴカラーＬＣＤの平面図、第２図は第１図の■−■線
断面図、第３図は第２図の拡大断面図、第４図はＴＦＴ
アレイ基板上への面内スペーサの散布方法の概念図、第
５図は従来のスペーサ散布法を用いた液晶表示装置の断
面図、第６図は従来のガラスファイバスペーサを用いた
時のＴＰＴ−カラーＬＣＤのＴＦＴ基板一画素の平面図
、第７図は対向基板とのシール部を含む第６図の■−■
線の断面図、第８図は面内スペーサにプラスチックビー
ズを用いた場合従来のスペーサ散布法を用いた液晶セル
の断面モデル図である。 １・・・ＴＦＴアレイ基板、２・・・ＴＦＴアレイ、３
・・・表示画素電極、４・・・対向電極基板、５・・・
遮光膜（ブラックマスク）、６・・・カラーフィルタ、
７・・・対向電極、８・・・配向膜、９・・・シール材
、１０・・・シール材内スペーサ、１１・・・面内スペ
ーサ、１２・・・封止材、１３・・・偏光板、１４・・
・セル間隙、１５・・・スプレィノズル、１６・・・中
央部間ロバターンマスク。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面上に薄膜トランジスタアレイを有する薄膜トランジ
   スタアレイ基板と対向電極基板と、上記両基板間に介在
   された液晶とからなる液晶表示装置において、上記両基
   板間の周辺のシール材中にガラスファイバ若しくはアル
   ミナの硬質無機スペーサを用い、上記両基板間にプラス
   チックの面内スペーサを用い、かつスペーサの面内分布
   密度を変えて保持したことを特徴とする液晶表示装置。