JPH07294944A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、基板間のギャップを適正に維持しつ
つ、画素部の開口率を向上させるとともに、点欠陥を無
くして、高コントラストを得るようにする。 【構成】上部ガラス基板１２と下部ガラス基板１３のい
ずれか一方に所定粒径のスペーサ１９を均一に散布した
後、シール材を介して両基板を貼り合わせて液晶セルを
構成し、その液晶セル内に液晶を充填した状態で液晶に
超音波振動を加える。この超音波振動により、画素部１
８よりもギャップ幅を大きく形成した非画素部１７側に
粒径が非画素部１７のギャップ幅と同じスペーサ１９を
移動させることができる。これにより、画素部１８の適
正なギャップ調整を行うことができるとともに、画素部
内にスペーサが無いため、開口率が向上し、点欠陥等を
防止して、高コントラスト化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一対の基板間にギャッ
プ材を介在させて基板間のギャップを調整する液晶表示
装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の透明基板間に液晶層を挟み、一定
の電界を加えて液晶分子の配向を制御しながら液晶の光
学特性を変化させて画像表示を行う液晶表示装置は、よ
く知られている。そして、この一対の透明基板の間隔
は、数μｍ〜十数μｍと微細であって、この基板間隔が
変化して液晶層の厚さ（ギャップ）が変ると画像品質に
悪影響を与える。

【０００３】そこで、従来は、例えば数μｍ〜十数μｍ
程度の一様な径から成る球形状のプラスチックビーズを
ギャップを調整するギャップ材として基板間に均一な分
布で介在させ、一対の基板を所定の間隔に保持するギャ
ップ調整が行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶表示装置にあっては、液晶を駆動して表
示制御が行われる画素部や表示制御が行われない非画素
部に関わりなく、表示領域全体にギャップ材を均一に散
布していた。

【０００５】図６は、従来の液晶表示装置の液晶表示パ
ネル１におけるギャップ材８の分散状況を示す平面図で
ある。

【０００６】図６において、液晶表示パネル１は、上部
ガラス基板２と下部ガラス基板３とが微細間隔を隔てて
対向配置されている。そして、上部ガラス基板２側の対
向面には、上部透明電極（信号電極）４ａ〜４ｆが、ま
た、下部ガラス基板３側の対向面には、下部透明電極
（走査電極）５ａ〜５ｄが積層形成されている。そし
て、上部透明電極４と下部透明電極５とは、直交方向に
交差しており、ハッチングで示した交差部分の対向電極
が画素部６を構成している。この画素部６と隣接する画
素部６との間には、電極が対向配置されていない非画素
部７がある。そして、上下ガラス基板２，３の間には、
基板間のギャップを一定間隔に調整するためのギャップ
材（スペーサともいう）８が均一に散布されている。

【０００７】このように、従来の液晶表示装置は、画素
部６あるいは非画素部７に関わらずギャップ材８が均一
に散布されているため、画素部６を光透過状態とした明
表示時にギャップ材８が光を散乱させてしまい、開口率
が低下するという問題がある。

【０００８】また、画素部６の液晶分子の配向を変化さ
せて画素部６を遮光状態とする暗表示時には、画素部６
に散布されているギャップ材８から光が透過する、いわ
ゆる点欠陥が発生するという問題がある。

【０００９】このように、従来のギャップ材８は、液晶
表示パネル全体から見ると、画素部６と非画素部７とに
関わりなく均一に散布することにより、適正なギャップ
調整を行うことができる。しかし、画素部６に介在する
ギャップ材８は、画像品質の面から見ると、それ自体の
光の散乱効果により開口率を低下させたり、暗表示時に
光を透過させて点欠陥の発生原因となるため、高いコン
トラストが得にくく、良好な画像品質が得られなかっ
た。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、基板間のギャップをギャップ材を用いて適正に
保持し、画素部の開口率を向上させるとともに、点欠陥
を無くして、コントラストが高く、高度な画像品質が得
られる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
装置は、一対の基板を所定間隔を隔てて平行に配置し、
該一対の基板の各対向面に液晶駆動用の対向電極が夫々
形成され、該一対の基板間に液晶が充填されて液晶層が
形成され、前記電極に電圧を印加して表示制御を行う液
晶表示装置であって、前記電極が対向する画素部の液晶
層厚よりも該画素部以外の非画素部の液晶層厚が大きく
形成され、前記液晶層厚の大きさを規制する層厚規制部
材の大きさを前記非画素部の少なくとも一部の層厚に一
致させると共に、該層厚規制部材を前記非画素部にのみ
介在させたことにより、上記目的を達成する。

【００１２】請求項２記載の液晶表示装置は、前記非画
素部に光を透過させない遮光材を敷設するようにしても
よい。

【００１３】請求項３記載の液晶表示装置の製造方法
は、夫々に電極を形成した一対の基板を電極形成面が対
向するように配置し、該一対の基板間に液晶を封入して
液晶層を形成すると共に液晶層厚を規制する層厚規制部
材を介在させてなる液晶表示装置の製造方法であって、
前記電極が対向する画素部以外の非画素部における一部
の液晶層厚と同じ大きさの液晶層厚規制部材を準備する
工程と、一対の基板に夫々透明電極を周囲よりも厚く形
成する工程と、前記一対の基板の一方に前記層厚規制部
材を散布する工程と、前記一方の基板に他方の基板を所
定の間隙を保って対向配置し、該一対の基板間に液晶を
充填して液晶層を形成する工程と、前記液晶層に振動を
加え、前記液晶層厚規制部材を前記非画素部に移動させ
る工程とを有することにより、上記目的を達成する。

【００１４】請求項４記載の液晶表示装置の製造方法
は、前記液晶層に加える振動が超音波振動であってもよ
い。

【００１５】

【作用】請求項１記載の液晶表示装置では、画素部より
も非画素部の基板間ギャップが大きく形成されるととも
に、液晶表示パネルの基板間のギャップを調整するギャ
ップ材が非画素部のギャップに対応した粒径に形成さ
れ、そのギャップ材を非画素部にのみ配置してギャップ
調整するようにした。

【００１６】従って、画素部内にはギャップ材が無く、
画素点灯時における開口率を最大にできるとともに、消
灯時の点欠陥を防止することができる。

【００１７】請求項２記載の液晶表示装置では、非画素
部が光を透過させない遮光材で覆われている。

【００１８】従って、非画素部に凝集させたギャップ材
による光学特性の悪影響を排除することができるととも
に、画素部以外はマスクされているため、コントラスト
が一層向上する。

【００１９】請求項３記載の液晶表示装置の製造方法で
は、画素部よりも非画素部の基板間ギャップを大きく形
成し、非画素部の基板間ギャップと同じ粒径のギャップ
材を一対の基板間に散布し、該ギャップ材を挟んだ状態
でシール材を介して上下基板を貼り合わせて液晶材料を
注入し、所定の振動を加えてギャップ材を非画素部に移
動させる。

【００２０】従って、非画素部にのみギャップ材を集合
させて基板間ギャップを適正に調整することができると
ともに、画素部内にはギャップ材が無いため、画素点灯
時における開口率が最大となり、消灯時の点欠陥を防止
することができる。

【００２１】請求項４記載の液晶表示装置の製造方法で
は、液晶材料に加える振動に超音波振動が用いられてい
る。

【００２２】従って、超音波振動を液晶材料に加えるこ
とにより、液晶材料内に含まれるギャップ材を非画素部
に速やかに移動させることが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２４】図１〜図５は、本発明の実施例に係る液晶
表示装置の構成を説明する図である。

【００２５】図１は、本実施例の液晶表示パネル１１の
一部分の構成を示す斜視図である。図１に示すように、
本実施例では、単純マトリクス型の液晶表示パネル１１
を用いており、上部ガラス基板１２と下部ガラス基板１
３とが数μｍ〜十数μｍの間隔を隔てて対向配置されて
いる。そして、上部ガラス基板１２の下面（対向面）に
は、一定方向に複数の信号電極１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ………が所定間隔毎に平行
に積層配置されている。

【００２６】また、下部ガラス基板１３の上面（対向
面）には、上記信号電極１４に対して直交方向に複数の
走査電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ………が所定
間隔毎に平行に積層配置されている。

【００２７】この信号電極１４と走査電極１５は、例え
ば、酸化インジウム膜（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を
スパッタ法等を用いてガラス基板上に所定膜厚で形成
し、その上にフォトリソグラフィ技術によりエッチング
マスクを形成した後、エッチングを行って所望の形状に
パターニングすることにより得られる。

【００２８】そして、上記のように形成された液晶表示
パネル１１の基板１２，１３同士を貼り合せるのに際し
て、均一な粒径からなる真球状のプラスチックビーズを
基板間に介在させ、基板間のギャップ調整を行うスペー
サとする。このスペーサの粒径は、後述する非画素部の
一部のギャップと同じ大きさに調整されている。

【００２９】液晶層１６は、上記スペーサが散在させた
液晶セル内に、図示しない液晶注入口から液晶が注入さ
れて形成される。

【００３０】図１に示す単純マトリクス型の液晶表示パ
ネルでは、信号電極１４と走査電極１５とが対向する矩
形領域が画素部となる。即ち、この画素部では、液晶層
１６の上下方向から電圧を印加して液晶分子を駆動する
ことができる。この画素部は、信号電極１４と走査電極
１５との交差部に存在し、液晶表示パネルの表示領域内
にマトリクス状に配置されている。そして、この画素部
の周囲には、液晶分子が駆動されない非画素部１７が格
子状に形成されている。

【００３１】図２は、図１の液晶表示パネル１１の平面
図である。図２において、図１と同じ符号は、同一部又
は相当部を示し、説明を省略する。

【００３２】図２に示すように、信号電極１４と走査電
極１５が交差対向する画素部１８は、ハッチングで示し
てあり、その画素部１８同士の隙間には非画素部１７と
なる。

【００３３】本実施例の液晶表示装置を製造するに際し
て、スペーサ１９を一方の基板上に均一に散布した後、
図示しないシール材を介して両基板を貼り合わせて液晶
セルを形成し、その液晶セル内に液晶を充填した状態で
液晶に超音波振動を加える。これにより、画素部１８よ
りもギャップ幅が大きく形成された非画素部１７にスペ
ーサ１９が移動して、非画素部１７にスペーサ１９が集
合し、画素部１８内にスペーサ１９がほぼ存在しない状
態となる。

【００３４】このように、液晶が充填された液晶表示パ
ネルに超音波振動を加えることにより画素部１８内のス
ペーサ１９が非画素部１７へ移動するという現象は、本
発明者らが種々試みた結果、画素部よりも非画素部のギ
ャップ幅を若干大きくし、スペーサ１９の粒径を画素部
のギャップ幅よりも若干大きく設定することにより達成
されることがわかった。そして、スペーサ１９等の微細
な粒子を移動させるには、周波数が高くエネルギーの大
なる超音波振動が適している。

【００３５】さらに、本実施例のスペーサ１９の粒径
は、上記したように、非画素部１７の一部のギャップ幅
と同じ長さの粒径で構成されている。このため、非画素
部１７に移動したスペーサ１９が非画素部１７のギャッ
プを適正に保持し、その結果、画素部１８の適正なギャ
ップが確保される。

【００３６】また、画素部１８から非画素部１７に集合
したスペーサ１９は、ミクロ的な視点で見ると偏在して
いるが、表示領域全体のマクロ的な視点で見た場合は、
略均一に分散された状態であり、従って、一対の基板間
の適正なギャップを表示領域全体に亘り充分に確保する
ことができる。

【００３７】このように形成された液晶表示装置では、
図２に示すように、画素部１８にスペーサ１９が存在し
ていないため、画素部１８の明表示時において画素部１
８でのスペーサ１９による光の散乱が無くなり、従来と
比較して開口率を向上させることができる。また、スペ
ーサ１９を透過した光が図示しない偏光板に吸収され
て、点欠陥となる虞もない。

【００３８】また、画素部１８の暗表示時には、画素部
１８内にスペーサ１９があると、このスペーサ１９を介
して光が漏れ、コントラストが低下するが、画素部１８
内にスペーサ１９が存在しないため、光漏れが発生しな
くなり、コントラストが向上して画像品質が良好とな
る。

【００３９】上記したように、基板間に介在するスペー
サ１９は、液晶表示パネル全体から見ると、画素部１８
と非画素部１７とに関わりなく均一に散布することによ
って、適正にギャップ調整することができる。しかし、
画素部１８に存在するスペーサ１９は、画像品質の面か
ら見ると、明表示状態においてスペーサ１９により光が
散乱して開口率を低下させたり、点欠陥が発生したり
し、暗表示状態においては、画素部１８のスペーサ１９
から光が漏れてコントラスト低下の原因となる。このた
め、本実施例の液晶表示装置では、各画素部１８に散布
されたスペーサ１９を非画素部１７へ移動させることに
より、基板間のギャップを適正に保持しつつ、良好な画
像品質が得られる。

【００４０】次に、図３は、他の実施例に係る液晶表示
装置の液晶表示パネル１１の平面図である。図３の液晶
表示パネル１１の特徴は、図２に示す液晶表示パネルの
非画素部１７に対応させて光を通さない遮光膜（ブラッ
ク・マトリクス）２０が形成されている点にある。この
遮光膜２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）の金属薄膜等で
形成されており、非画素部１７を透過する光を遮るもの
である。

【００４１】上記した実施例の液晶表示パネル１１は、
スペーサ１９を非画素部１７に集合させていることか
ら、表示制御を行う画素部１８の画像品質がスペーサ１
９により損われることはないが、非画素部１７に集合さ
せたスペーサ１９によって光の漏れが発生するおそれが
ある。ここでは、非画素部１７に集合させたスペーサ１
９による光の漏れを遮光膜２０により確実に防ぐことで
液晶表示パネル全体の画像品質の向上を図るものであ
る。図４は、図３のＡ−Ａ’線の一部断面図であり、図
５は、図３のＢ−Ｂ’線の一部断面図である。

【００４２】図４に示す断面図において、上部ガラス基
板１２には、信号電極１４ｂ，１４ｃが積層形成される
とともに、その電極の隙間の非画素部１７ａには、遮光
膜２０が形成されており、その表面は配向膜３１で覆わ
れている。また、他方の下部ガラス基板１３上には、走
査電極１５ｃが形成され、その上に配向膜３２が形成さ
れている。図４で、上部ガラス基板１２と下部ガラス基
板１３との基板間隔を「Ｄ」とし、上部ガラス基板１２
に形成された信号電極１４ｂ，１４ｃと、下部ガラス基
板１３に形成された走査電極１５ｃの膜厚をそれぞれ
「ａ」とし、その電極１４，１５上に配される配向膜３
１，３２の膜厚をそれぞれ「ｃ」とする。ここで、信号
電極１４と走査電極１５とが対向した画素部１８の液晶
層の厚さｄ’は、Ｄ−（２ａ＋２ｃ）で表わすことがで
きる。

【００４３】これに対して、走査電極１５ｃと遮光膜２
０が対向する非画素部１７の液晶層の厚さｄは、遮光膜
２０の膜厚をｂとし、信号電極１４の膜厚ａよりも薄く
形成する（ａ＞ｂ）ことにより、画素部１８よりも非画
素部１７のギャップ幅を大きくすることができる。すな
わち、非画素部１７のギャップ幅ｄは、ｄ＝Ｄ−（ａ＋
ｂ＋２ｃ）で表される。そして、このギャップ幅ｄと同
一長さにスペーサ１９の粒径が設定されている。

【００４４】図５の断面図は、信号電極１４が配設され
ていない非画素部領域を示しており、この非画素部領域
は、走査電極１５ｄと遮光膜２０が対向する非画素部１
７ａと、電極が配設されていない非画素部１７ｂとから
なる。ここで、非画素部１７ａのギャップ幅（液晶層
厚）ｄは、上述したように、Ｄ−（ａ＋ｂ＋２ｃ）であ
るが、非画素部１７ｂのギャップ幅ｄ0は、Ｄ−（ｂ＋
２ｃ）となる。また、図５の奥部に形成されており、二
点鎖線で示した信号電極１４ｄと遮光膜が同一の基板１
２に設けられている非画素部のギャップ幅も、Ｄ−（ａ
＋ｂ＋２ｃ）となる。即ち、ギャップ幅がＤ−（２ａ＋
２ｃ）の矩形をなす画素部１８が、四方と４コーナー部
をギャップ幅がＤ−（ａ＋ｂ＋２ｃ）とＤ−（ｂ＋２
ｃ）の非画素部で取り囲まれた構造となっている。従っ
て、画素部１８のギャップ幅が最も小さく、コーナー部
の非画素部１７ｂのギャップ幅が最も大きく、スペーサ
１９の粒径を四方の非画素部１７ａのギャップ幅に一致
させてあるから、液晶層全体のギャップは、非画素部１
７ａに挟持されたスペーサ１９により保持される。この
場合、非画素部１７ａの領域は、図３からも分るよう
に、表示領域全域に亘り充分且つほぼ均一に存在するか
ら、適正な液晶層のギャップを充分に確保できる。上述
のような構造を備えた液晶セルの液晶注入口から液晶を
注入した後、超音波振動を加える。

【００４５】この超音波振動により、画素部／非画素部
に関わらず均一に散布されたスペーサ１９は、ギャップ
幅のより大きい非画素部１７側に移動し、最終的には、
画素部１８に散布されたスペーサ１９全てを非画素部１
７に集合させることができる。図３は、非画素部１７に
スペーサ１９を凝集させた液晶表示パネル１１を示した
ものである。

【００４６】図３に示すように、液晶表示パネル１１の
画素部１８内には、スペーサ１９が無いため、明表示時
（光透過時）のスペーサによる光の散乱が無く、開口率
が最大となる。また、暗表示時（遮光時）には、スペー
サを介して光がもれる点欠陥等が無くなって充分な遮光
効果が得られ、高コントラスト化することができる。

【００４７】このように、本実施例の液晶表示装置は、
画素部のスペーサを非画素部側に移動させ、非画素部に
集合したスペーサによりギャップ（液晶層厚）を適正に
調整することができる。また、画素部のスペーサを全て
非画素部に移動させた結果、画素部にスペーサが無くな
ることから、開口率が向上するとともに、点欠陥が無
く、コントラスト高い良好な画像表示を行うことができ
る。

【００４８】また、非画素部に、遮光膜を配すれば、非
画素部に凝集したスペーサによる光のもれを防止するこ
とができ、画像品質を一層向上させることができる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の液晶表示装置によれば、
画素部よりも非画素部の基板間ギャップを大きくとると
ともに、液晶層厚規制部材としてのギャップ材が非画素
部のギャップに対応した粒径に形成され、そのギャップ
材を非画素部にのみ配置してギャップを調整するように
したので、適正なギャップ調整が可能となり、明表示時
における開口率が大きくなるとともに、暗表示時の点欠
陥を防止することができる。

【００５０】請求項２記載の液晶表示装置によれば、非
画素部が光を遮断する遮光材で覆われているので、非画
素部に集合させたギャップ材による光学特性への影響が
排除され、コントラストが一層向上する。

【００５１】請求項３記載の液晶表示装置の製造方法に
よれば、画素部よりも非画素部の基板間ギャップを大き
く形成し、非画素部の一部の基板間ギャップと同じ粒径
のギャップ材を一方の基板に散布して、該ギャップ材を
散在させた状態でシール材を介して上下基板を貼り合わ
せて液晶材料を注入し、液晶材料に振動を加えてギャッ
プ材を非画素部に移動させる。

【００５２】このため、非画素部に移動したギャップ材
によって基板間ギャップが適正に調整され、画素部内の
ギャップ材が無くなることから、明表示時における開口
率が最大になるとともに、暗表示時の点欠陥を防止する
ことができる。

【００５３】請求項４記載の液晶表示装置の製造方法に
よれば、液晶材料に加える振動を超音波振動としたの
で、画素部内に介在していたギャップ材を速やかに非画
素部に移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の液晶表示パネルの一部分の構成を示
す斜視図である。

【図２】図１の液晶表示パネルの平面図である。

【図３】他の実施例に係る液晶表示装置の液晶表示パネ
ルの平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ’線の一部断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ’線の一部断面図である。

【図６】従来の液晶表示装置の液晶表示パネルにおける
ギャップ材の分散状況を示す平面図である。

【符号の説明】 １１ 液晶表示パネル １２ 上部ガラス基板 １３ 下部ガラス基板 １４ 信号電極 １５ 走査電極 １６ 液晶層 １７ 非画素部 １８ 画素部 １９ スペーサ ２０ 遮光膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の基板を所定間隔を隔てて平行に配置
   し、該一対の基板の各対向面に液晶駆動用の対向電極が
   夫々形成され、該一対の基板間に液晶が充填されて液晶
   層が形成され、前記電極に電圧を印加して表示制御を行
   う液晶表示装置であって、 前記電極が対向する画素部の液晶層厚よりも該画素部以
   外の非画素部の液晶層厚が大きく形成され、 前記液晶層厚の大きさを規制する層厚規制部材の大きさ
   を前記非画素部の少なくとも一部の層厚に一致させると
   共に、該層厚規制部材を前記非画素部にのみ介在させた
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記非画素部に光を透過させない遮光材を
   敷設したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】夫々に電極を形成した一対の基板を電極形
   成面が対向するように配置し、該一対の基板間に液晶を
   封入して液晶層を形成すると共に液晶層厚を規制する層
   厚規制部材を介在させてなる液晶表示装置の製造方法で
   あって、 前記電極が対向する画素部以外の非画素部における一部
   の液晶層厚と同じ大きさの液晶層厚規制部材を準備する
   工程と、 一対の基板に夫々透明電極を周囲よりも厚く形成する工
   程と、 前記一対の基板の一方に前記層厚規制部材を散布する工
   程と、 前記一方の基板に他方の基板を所定の間隙を保って対向
   配置し、該一対の基板間に液晶を充填して液晶層を形成
   する工程と、 前記液晶層に振動を加え、前記液晶層厚規制部材を前記
   非画素部に移動させる工程とを有する液晶表示装置の製
   造方法。
4. 【請求項４】前記液晶層に加える振動が超音波振動であ
   ることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置の製造
   方法。