JPH08334774A

JPH08334774A - 液晶表示素子及びその製造方法

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Publication number: JPH08334774A
Application number: JP16155495A
Authority: JP
Inventors: Tsunemitsu Torigoe; 恒光鳥越
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】位置合わせ誤差を低減し、且つ、製造コスト
を低減できる液晶表示素子及びその製造方法を提供する
ことである。【構成】画素電極２２とＴＦＴ２１とを形成したＴＦ
Ｔ基板１１として低膨張率の無アルカリガラス等を使用
する。カラーフィルタＣＦと対向電極３１を形成したＣ
Ｆ基板１２としてソーダガラス等を使用する。両基板１
１、１２を接合するシーリング材ＳＣとして光硬化性と
熱硬化性とを兼ね備える変性エポキシ樹脂などからなる
ものを使用し、両基板１１、１２をシーリング材ＳＣに
より接合した後、シーリング材ＳＣを光照射及び加熱に
より硬化する。その後、液晶１３をシーリング材ＳＣに
形成された液晶注入口より注入する。光硬化性と熱硬化
性とを兼ね備える樹脂からなる導通部材ＴＰにより、対
向電極３１と接続パッドを導通接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示素子及びそ
の製造方法に関し、特に、低コストで製造でき、且つ、
位置合わせ誤差（位置ずれ）の小さい液晶表示素子及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＴＦＴカラー液晶表示素子は、Ｔ
ＦＴと画素電極及び配向膜等を形成した一方の基板と、
対向電極とカラーフィルタ及び配向膜等が形成された他
方の基板をシーリング材を介して接合して形成された液
晶セルと、液晶セルに充填された液晶と、液晶セルを挟
んで配置された偏光板と、より形成されている。

【０００３】画素電極とカラーフィルタは各基板上に規
則的に多数配列されており、互いに対向するように高精
度で正確に位置合わせされる必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】両基板をシーリング材
を介して接合する処理は、シーリング材を１８０℃程度
の高温で焼成して行われている。このため、ＴＦＴを配
置する基板に熱膨張率の低い高価な基板を使用し、カラ
ーフィルタを配置する基板として膨張率の高い汎用基板
を使用すると、焼成時の加熱と冷却により、各基板の伸
縮度合いが異なり、位置合わせ誤差が発生する。このた
め、従来では、双方の基板に熱膨張率の低い、高価な基
板を使用しており、液晶表示素子の高価格化の原因とな
っていた。

【０００５】同様の問題は、対向電極をＴＦＴ基板側の
端子に接続するための導通部材を硬化する際、或いは、
液晶セルの液晶注入口を封止する熱硬化性樹脂の封止剤
を硬化する際にも発生していた。

【０００６】この発明は、上記実状に鑑みてなされたも
ので、基板同士の位置合わせ誤差を低減し、且つ、製造
コストを低減できる液晶表示素子及びその製造方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の液晶表示素子は、熱膨張率が互いに異な
る一対の基板をシーリング材を介して接合し、前記一対
の基板と前記シーリング材で囲まれた空間内に液晶を封
入してなる液晶表示素子であって、前記シーリング材が
光硬化性材料と熱硬化性材料とを含む材料からなること
を特徴とする。

【０００８】また、上記目的を達成するため、この発明
の液晶表示素子の製造方法は、一対の基板をシーリング
材を介して接合し、前記一対の基板と前記シーリング材
で囲まれた空間に液晶を封入してなる液晶表示素子の製
造方法において、前記一対の基板として互いに熱膨張率
が異なる基板を使用し、前記シーリング材として光硬化
性と熱硬化性の双方を備える材料を使用し、前記一対の
基板を前記シーリング材を介して貼り合わせ、前記シー
リング材に光を照射してこれを硬化させると共に前記シ
ーリング材を加熱して硬化させる、ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成とすることにより、この発明にかかる
液晶表示素子及びその製造方法によれば、用途に応じて
比較的熱膨張率の大きい基板を使用できるので、両基板
共に低膨張率の基板を使用する場合に比して、低コスト
で液晶表示素子を製造することができる。また、異なっ
た熱膨張率を有する基板を使用しているにも関わらず、
光（紫外線）硬化性と熱硬化性を兼ね備えたシーリング
材を使用しているので、光硬化を併用することにより、
シーリング材の硬化時の温度を比較的低温にすることが
できる。このため、基板の熱膨張により発生する基板の
位置合わせ誤差を低減することができる。

【００１０】また、上記基板間の導通部材、封止材等も
同様に、光硬化性と熱硬化性を兼ね備えた材料から構成
することにより、基板の熱膨張により発生する基板の合
わせずれを低減することができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。まず、この実施例にかかるアクティブマトリク
ス型液晶表示素子の構成を図１を参照して説明する。

【００１２】図１に示すように、この液晶表示素子は、
シーリング材ＳＣにより接合された一対の透明基板１
１、１２とより構成される液晶セル１６と、液晶セル１
６に封入されたＴＮ（ツイストネマティック）液晶１３
と、液晶セル１６を挟んで配置された偏光板１４、１５
と、より構成される。

【００１３】透明基板１１は無アルカリガラス等の低膨
張率のガラスから構成され、透明基板１２はソーダガラ
ス等の透明基板１１よりも高膨張率のガラスから構成さ
れている。低膨張率の透明基板（以下、ＴＦＴ基板）１
１には、スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）２１と画素電極２２がマトリクス状に配置さ
れ、これらの上に配向膜２３が配置されている。ＴＦＴ
２１はＴＦＴ基板１１上に形成されたゲート電極２４
と、ゲート電極２４を覆って形成されたゲート絶縁膜２
５と、ゲート電極２４に対向してゲート絶縁膜２５上に
形成された半導体層２６と、半導体層２６に接続された
ソース電極２７とドレイン電極２８と、より構成され
る。

【００１４】各ＴＦＴ２１のソース電極２７は対応する
画素電極２２に接続され、各行のＴＦＴ２１のゲート電
極２４は対応するゲートラインＧＬに接続され、各列の
ＴＦＴ２１のドレイン電極２８は対応するデータライン
ＤＬに接続されている。画素電極２２は、ＩＴＯ（イン
ジウムとスズの酸化物）等からなる透明導電膜から形成
されている。

【００１５】さらに、ＴＦＴ基板１１には、図２に示す
ように、対向電極接続用の２つの接続パッド２９（２９
A、２９B）と補償容量ラインＣＳとこれらを接続する接
続ラインＣＬとが配置されている。共通接続パッド２９
と補償容量ラインＣＳとには、共通の電圧Ｖcomが共通
に印加される。共通接続パッド２９は表示領域の外に配
置され、補償容量ラインＣＳはゲート絶縁膜２５を介し
て画素電極２２に対向するように配置されている。

【００１６】高膨張率の透明基板（以下、ＣＦ基板）１
２には、各画素電極２２に対向して配置された赤、緑、
青のカラーフィルタＣＦ（ＣＦR、ＣＦG、ＣＦB）が形
成されている。カラーフィルタＣＦの上にＩＴＯ等の透
明導電材から形成された対向電極３１が形成されてい
る。対向電極３１の対向する２角には、図３に示すよう
に、共通接続パッド２９に接続される接続用パッド３１
Ａと３１Ｂが形成されている。対向電極３１を覆って配
向膜３２が配置されている。

【００１７】配向膜２３と３２とには、それぞれ、所定
方向に配向処理が施されている。液晶１３はカイラル剤
が添加されたネマティック液晶から構成され、配向処理
に従ってＴＦＴ基板１１からＣＦ基板１２に向けて所定
角度ツイストして配向している。

【００１８】下側（光入射側）の偏光板１４は、例え
ば、その透過軸が下側の配向膜２３に施された配向処理
の方向に対して垂直に設定され、上側（光出射側）の偏
光板１５は、その透過軸が下側の偏光板１４の透過軸に
直交するように配置されている。

【００１９】シーリング材ＳＣは、エポキシ変性アクリ
レート樹脂等の光（紫外線）硬化と熱硬化併用タイプの
樹脂材料から構成され、ＴＦＴ基板１１とＣＦ基板１２
との間をシーリングする。シーリング材ＳＣはＮａ⁺、
Ｋ⁺、Ｃａ²⁺等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｃ
ｌ^-等のイオン性不純物の含有量が１ppm以下に形成され
ている。シーリング材ＳＣは液晶注入口（図４の符号３
５）が形成されており、この液晶注入口もシーリング材
ＳＣと同一の材料からなる封止材ＦＣにより封止されて
いる。

【００２０】対向電極３１の接続パッド３１Ａと３１Ｂ
とは、それぞれ、ＴＦＴ基板１１に形成された接続パッ
ド２９Ａと２９Ｂとに導通部材ＴＰ（図１参照）を介し
て接続されており、対向電極３１には、補償容量ライン
ＣＳと同一の電圧Ｖcomが印加されている。導通部材Ｔ
Ｐは、粒径が０．５〜１．０μｍ程度のＡg粒子、Ｎi粒
子、Ｃu粒子等の金属粒子からなる導通材が添加された
光硬化性と熱硬化性を兼ね備えた樹脂から構成されてい
る。

【００２１】次に、上記構成の液晶表示素子の製造方法
を説明する。まず、無アルカリガラス等の低膨張率のガ
ラスからなるＴＦＴ基板１１上に金属膜をスパッタリン
グ等により形成し、さらに、パターニングして、ゲート
電極２４、接続パッド２９、補償容量ラインＣＳ、接続
ラインＣＬ及び端子を形成する。

【００２２】ＴＦＴ基板１１全面にゲート絶縁膜２５を
形成する。さらに、アモルファスシリコン層をＣＶＤ法
等により堆積し、これをパターニングして、半導体層２
６を形成する。スパッタリング等により金属膜を形成
し、これをパターニングして、ソース電極２７、ドレイ
ン電極２８、データラインＤＬを形成する。続いて、ス
パッタリング等によりＩＴＯ膜を形成し、これをパター
ニングして画素電極２２を形成する。続いて、窒化シリ
コン等からなる図示せぬ保護絶縁膜を形成する。

【００２３】続いて、例えば、芳香族系ポリアミック酸
溶液等を塗布し、これを加熱処理してポリイミドからな
る配向膜２３を形成する。端子部及び接続パッド２９を
露出するため、これらの上の配向膜２３、保護膜、ゲー
ト絶縁膜２５等を除去する。続いて、配向膜２３の表面
にラビング等の配向処理を施す。以上でＴＦＴ基板１１
側の処理が終了する。

【００２４】ＣＦ基板１２側については、ソーダガラス
等の比較的安価で、比較的熱膨張率の大きいガラスから
なるＣＦ基板１２上にＲのカラーレジスト材料を１．１
〜１．４μｍ程度の厚さにスピンコートにより塗布す
る。次に、９０℃〜１１０℃で２分間程度プリベイクす
る。続いて、露光マスクを用いて３６５nm程度の紫外線
で１００〜１２０mJ／cm²のエネルギーで露光する。

【００２５】露光後、９０℃〜１００℃で２分間程度ポ
ストベークを行う。続いて、現像液を用いて現像（パタ
ーニング）する。リンス後、２３０℃、１０〜１５分に
てポストベークを実施して、ＲのカラーフィルタＣＦ_R
を完成する。

【００２６】続いて、同様の工程により、Ｇのカラーフ
ィルタＣＦ_GとＢのカラーフィルタＣＦ_Bを順次形成す
る。なお、露光エネルギー量はＧのカラーレジスト材料
で１８０〜２２０mJ／cm²、Ｇのカラーレジスト材料で
１００〜１２０mJ／cm²とする。カラーフィルタＣＦ_R、
ＣＦ_G、ＣＦ_B形成後、蒸着或いはスパッタ法、イオンプ
レーティング法等により比抵抗２×１０^-4Ω・cmのＩＴ
Ｏ被膜を形成する。このＩＴＯ被膜をパターニングし
て、対向電極３１を形成する。

【００２７】続いて、例えば、ポリイミドからなる配向
膜３２を形成する。配向膜３２の接続パッド３１Ａと３
１Ｂ上の部分をエッチングし、これらを露出する。さら
に、配向膜３２にラビング等により配向処理を行う。以
上で、ＣＦ基板１２側の処理が終了する。

【００２８】次に、配向膜３２上にスペーサを散布し、
さらに、スクリーン印刷等により、光硬化性と熱硬化性
を兼ね備えたエポキシ変性アクリレート樹脂等からなる
シーリング材ＳＣを図４に示すように塗布する。シーリ
ング材ＳＣには、液晶注入口３５を形成しておく。続い
て、図４に示すように、ＣＦ基板１２の露出された接続
パッド３１Ａ、３１Ｂ上に、Ａg粒子、Ｎi粒子、Ｃu粒
子等の金属粒子（粒径０．５〜１．０μｍ）からなる導
電材を５０〜６０％含むエポキシ変性アクリル樹脂等か
らなる導通部材（トランスファペースト）ＴＰをディス
ペンサーにより塗布（滴下）する。この塗布寸法は、例
えば、０．３〜０．５φとする。

【００２９】印刷されたシーリング材ＳＣの表面を平坦
化するため、８０℃２分間のレベリングを実施する。続
いて、スペーサを介してＴＦＴ基板１１とＣＦ基板１２
を接合し、強度８０mW／cm²で２０秒程度（積算光量と
して１６００mJ／cm²〜２０００mJ／cm²）波長３６５nm
の紫外線を照射し、シーリング材ＳＣ及び導通部材ＴＰ
を硬化する。

【００３０】次に、１２０℃の温度を１５分間維持して
シーリング材ＳＣ及び導通部材ＴＰをベークし、これら
を本硬化する。その後、真空注入法等を用いて液晶注入
口３５から液晶１３を液晶セル１６に注入する。注入終
了後、シーリング材ＳＣと同一の樹脂からなる封止材Ｆ
Ｃを用いて液晶注入口３５を封止し、強度８０mW／cm²
程度の紫外線を２０秒程度照射し、次に、６０〜８０℃
の温度を１５分間維持して封止材ＦＣをベークして、こ
れを本硬化し、液晶セル１６を完成する。続いて、偏光
板１４、１５を配置して、液晶表示素子を完成する。

【００３１】このような構成によれば、ＣＦ基板１２を
ソーダガラス等の熱膨張係数が大きいが安価な材料で形
成したので、液晶表示素子の製造コストを低減できる。
また、膨張係数の異なる基板１１、１２を使用しても、
光硬化と熱硬化併用のシーリング材ＳＣ、導通部材ＴＰ
及び封止材ＦＣを使用しているので、低温硬化が可能と
なり、合わせずれを低減できる。また、ＣＦ基板１２を
ソーダガラス等の熱膨張係数の大きい安価な材料で形成
したので、液晶表示素子の製造コストを低減できる。ま
た、ＴＦＴ基板１１としては、無アルカリガラス等を使
用しているので、ＴＦＴ２１の特性が劣化することはな
い。シーリング材ＳＣ、導通部材ＴＰ及び封止材ＦＣの
不純物濃度を１ppm以下としたことにより、使用中に不
純物イオンが液晶１３中に溶けだし、液晶表示素子の電
圧保持特性を劣化する事態を防止でき、電圧保持特性を
長時間良好に維持することができる。

【００３２】以上の製造工程により、縦３４０mm×横４
００mmの液晶表示素子を形成し、両基板の合わせずれを
測定したところ、最大で７μｍ以下であり、従来方法に
よる場合の１０μｍに比べて合わせずれが十分に小さい
ことが確認された。また、高温高湿（温度８０℃、湿度
９５％）における電圧保持率（ＴＦＴがオフの状態で画
素電極と対向電極とその間の液晶により形成される容量
が電圧を保持する割合）が初期値に対し５００時間経過
後も５％程度低下しただけであり、実用上全く問題とな
らない。

【００３３】なお、上記実施例では、ＴＦＴ基板として
無アルカリガラス、対向基板としてソーダガラスを使用
したが、他の材質のガラスを使用してもよい。例えば、
ＴＦＴ基板として硼珪酸系ガラス等を使用してもよい。

【００３４】また、シーリング材ＳＣ、導通部材ＴＰ及
び封止材ＦＣの焼成温度等の焼成条件は、上記実施例に
限定されず、任意に選択可能である。しかし、位置合わ
せ誤差を低減する観点から、焼成温度は１３０℃以下、
焼成時間は１５分以下が望ましく、例えば、６０℃〜８
０℃、５〜１０分で焼成してもよい。また、上記実施例
では、対向電極とコモン端子を接続するためのトランス
ファペーストとして、光及び熱の両硬化性のエポキシ変
性アクリル樹脂を使用したが、光及び熱の両硬化性異方
性導電接着材等を使用してもよい。また、製造工程も、
上述の実施例に限定されず、他の製造工程を採用しても
よい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、他方の基板として比較的熱膨張率の大きい基板を使
用しているので、両基板共に低膨張率の基板を使用する
場合に比して、低コストで液晶表示素子を製造すること
ができる。また、シーリング材、導通部材、封止材等を
光硬化性及び熱硬化性を兼ね備えた樹脂により構成した
ので、液晶表示素子を低温で製造することができ、熱膨
張率の異なる基板同士であっても合わせ誤差の発生を抑
えて正確に接合し高品質の液晶表示素子が得られる。ま
た、シーリング材の不純物濃度を１ppm以下としたこと
により、液晶表示素子の電圧保持特性を長時間良好に維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる液晶表示素子の構造
を示す断面図である。

【図２】ＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。

【図３】対向基板の構成を示す平面図である。

【図４】対向基板に導通部材ＴＰとシーリング材ＳＣを
塗布した状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１１・・・ＴＦＴ基板（高膨張率基板）、１２・・・ＣＦ基板
（低膨張率基板）、１３・・・液晶、１４・・・偏光板、１５
・・・偏光板、１６・・・液晶セル、２１・・・ＴＦＴ、２２・・・
画素電極、２３・・・配向膜、３１・・・対向電極、３２・・・
配向膜、３５・・・液晶注入口、ＳＣ・・・シーリング材、Ｔ
Ｐ・・・導通部材、ＦＣ・・・封止材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱膨張率が互いに異なる一対の基板をシー
リング材を介して接合し、前記一対の基板と前記シーリ
ング材で囲まれた空間内に液晶を封入してなる液晶表示
素子であって、前記シーリング材が光硬化性材料と熱硬化性材料とを含
む材料からなることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記一対の基板の一方の基板には画素電極
とアクティブ素子あマトリクス状に配列され、他方の基
板にはカラーフィルタと対向電極が形成されており、前
記一方の基板の熱膨張係数が前記他方の基板の熱膨張係
数よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶
表示素子。
【請求項３】前記一方の基板に前記対向電極に電圧を印
加するための接続パッドが形成され、導電材料を含む光
硬化性及び熱硬化性を備えた樹脂からなり、前記対向電
極と前記接続パッドとを導通接続する、導通部材が配置
されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示
素子。
【請求項４】前記シーリング材は液晶注入口を有し、前記液晶注入口は、光硬化性及び熱硬化性を備えた樹脂
からなる封止材により封止されている、ことを特徴とす
る請求項１、２又は３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】前記シーリング材はイオン性不純物の含有
率が１ppm以下である、ことを特徴とする請求項１、
２、３又は４に記載の液晶表示素子。
【請求項６】一対の基板をシーリング材を介して接合
し、前記一対の基板と前記シーリング材で囲まれた空間
に液晶を封入してなる液晶表示素子の製造方法におい
て、前記一対の基板として互いに熱膨張率が異なる基板を使
用し、前記シーリング材として光硬化性と熱硬化性の双方を備
える材料を使用し、前記一対の基板を前記シーリング材を介して貼り合わ
せ、前記シーリング材に光を照射してこれを硬化させる
と共に前記シーリング材を加熱して硬化させる、ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】前記シーリング材を硬化する際、加熱温度
を１３０℃以下、加熱時間を１５分以下とすることを特
徴とする請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】前記一対の基板の一方の基板には画素電極
とアクティブ素子がマトリクス状に配置され、他方の基
板にはカラーフィルタと対向電極が形成されており、前
記一方の基板の熱膨張係数が前記他方の基板の熱膨張係
数よりも小さい、ことを特徴とする請求項６又は７に記
載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】前記一方の基板に前記対向電極に電圧を印
加するための接続パッドを形成し、導電材料を含む光硬化性及び熱硬化性を備えた樹脂から
なる導通部材により、前記対向電極と前記接続パッドと
を導通接続し、前記導通部材に光りを照射して硬化すると共に加熱して
硬化する、ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示
素子の製造方法。