JPH0125068B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、液晶表示パネル、特にオシロスコー
プ等の波形表示に好適なマトリクス型液晶表示パ
ネルに関するものである。

〔従来技術と問題点〕

基本的な液晶表示（以下「LCD」という。）パ
ネルは、少なくとも一方が透明である１対の絶縁
支持板間に介挿された液晶物質の薄膜を有する。
これら両支持板は、一般にガラス製である。この
支持板の周縁部は封止して、液晶体が流出するの
を阻止すると共に液晶体中に異物が混入するのを
阻止している。或る場合には、この封止は両支持
板間隔を一定値に維持するスペーサとしての作用
をも有する。両支持板内面にはそれぞれ透明な導
電性被膜を形成して、液晶膜の選択された領域に
電界を印加する。LCD装置の使用目的によつて
は、この被膜は連続状であつたり又はパターン状
であつたりする。

液晶膜の厚さは、通常約６〜100μの範囲であ
る。液晶膜の厚さは、理論上はLCDパネルを１
つの光学状態から他の状態へ切換えるのに要する
電圧差に影響を与えないが、切換速度は厚さの２
乗に反比例する。よつて、高速スイツチングを行
うには、液晶膜の厚さを薄くしなければならな
い。

従来薄膜LCDパネル、特に大面積のパネルを
製作する際の主な問題点は、全観察領域に亘り厚
さを均一に維持することであつた。両支持板間隔
が一定でないと、感知し得る局部的スイツチング
速度変化が生じる。両支持板間の間隔を所定値に
維持するために、最新のLCDパネルにおいては
特殊パツキンを使用している。ポリエステル膜
（マイラー）を切除したパツキンをエポキシ樹脂
端部封止と共に使用することもしばしばある。し
かし、最近の多くの製造者は、スペーサと封止兼
用の熱可塑性パツキン又はガラスフリツトを使用
している。熱可塑性のスペーサ兼封止の場合に
は、塩化ポリビニリデンの如き適当な材料の鏡像
パツキンを両支持板に被着し、両支持板を加熱押
圧しパツキンを相互に溶着する。フリツトガラス
を使用する場合は、フリツトとバインダの混合物
の鏡像パターンを両支持板の外縁部にスクリーン
印刷する。組立て前の支持板を加熱してバインダ
を焼結すると共にフリツトを部分的に溶かし、そ
の後両支持板を重ねて再びフリツトを溶かして付
着させ、一体の周縁スペーサ兼封止を形成する。

LCDパネルの寸法が増大するにつれて、周縁
スペーサのみにより両支持板間隔を一定に維持す
ることが不可能ではなくともますます困難にな
る。両支持板間隔の僅かな変化も液晶膜厚さに大
きな変化率を生じることとなるので、極めて薄膜
のLCDパネルの場合にこの問題は極めて顕著に
なる。この問題の解決策の１つとして、強度を増
加するために厚いガラス板を使用した。極めて薄
いLCDパネルにおける間隔の変化を最小にする
ために、13mmの厚さのガラス板を使用した。他の
解決策として、重ね合わせたガラス板の中央部に
ポリエステル膜の小さなパツドを使用して間隔を
一定に維持しようとした。更に他の方法として、
パネルの組立て前に全表示領域に耐熱性グリツド
を散在させたり、液晶物質に小さなガラス玉を混
入したりした。

しかし、上述した解決策は、いずれも著しい欠
点がある。厚いガラス板を使用すると、表示パネ
ルが大形化し且つ重くなる。ポリエステル膜のパ
ツドは、被着が困難であるのみならず、表示領域
の一部を妨害（使用不能に）する。耐熱性グリツ
ド及びガラス玉は、支持板内面に被着形成した薄
い電極被膜を引つかき、また十分強固に被着する
ことが困難である。

また、特開昭49−113598号公報には、比較的大
形のスクリーンの液晶装置の１対のパネル間隔を
一定に維持するため、導電パターンが形成された
一方のパネルにポリエステル又はガラス等の高融
点をもつ５〜50μ程度のドツト状一次スペーサを
蒸着形成し、更にそれに継ぎ足して0.5μ程度の低
融点ドツト状二次スペーサを蒸着形成し、その上
に導電パターンを有する他方のパネルを融着し、
表示面全体に分布したスペーサを有する液晶装置
が開示されている。しかし、この装置において
は、ドツトスペーサを導電パターンを有するパネ
ル面上に形成すること及び２つのスペーサ部を継
ぎ足すことにより、最終的なドツトスペーサの高
さが不均一となるばかりでなく構造が複雑とな
り、表示活性領域の一部を不動作にしてパネルの
解像度低下又は表示される文字・図形の品質劣化
を生じる虞れがある。

更に、オシロスコープ等の高精度波形表示装置
では、波形の振幅及び時間の測定基準として一般
に格子状の目盛を表示領域全体に形成するが、か
かる目盛を支持板の外部に形成したり又は外部目
盛板を被着したりすると視誤差を生じ、特に支持
板が厚い場合にはその誤差が増加するという欠点
があつた。しかし、内面目盛付きの波形表示観測
用LCDパネルはまだ存在しない。

〔目的〕

従つて、本発明の目的は、実質的に全表示領域
にわたり均一な表示特性を有すると共に波形観測
に際して視誤差を避ける内面目盛を有する改良さ
れた波形表示用LCDパネルを提供することであ
る。

本発明の他の目的は、マトリクス状表示素子の
表示を妨害することのないスペーサ兼目盛を有す
るマトリクス型LCDパネルを提供することであ
る。

〔発明の概要〕 本発明のLCDパネルは、少くとも一方が透明
である２枚の絶縁支持板の対向面に直交関係で複
数の透明ストリツプ状電極を被着して電極交差点
に多数の表示領域（マトリクス）を形成し、マト
リクス間のドツト状スペースに、詳しくは直交両
電極の双方の各相互間隙が重なる部分に一定高さ
の誘電体ドツト状スペーサ素子を目盛線の形状に
形成してスペーサとなし、その間に液晶体を注入
封止する。換言すると、本発明は、スペーサ兼永
久可視目盛をLCDパネルの活性表示領域のほぼ
全面に表示情報との干渉（妨害）を避けて形成し
た波形表示用LCDパネルである。

〔実施例〕

第１図及び第２図は、マトリクス型LCDパネ
ル１０の一部拡大正面図及び更に拡大した断面図
を示す。但し、この図においては、電極交差点間
のすべてのドツト状スペース、換言すると、直交
する両ストリツプ状電極のどちらにも遮られない
電極間のスペースにスペーサ１６が形成されてお
り、本発明の課題とする目盛線状に選択的に形成
されていない点に注目されたい。パネル１０は多
数のスペーサ１６により一定間隔だけ離れた１対
のガラス板１２，１４より成る。このガラス板間
には、液晶（LC）物質１８が充填されている。
このLC物質１８は、重ね合わせた２枚のガラス
板の周縁に設けたエポキシ化合物或いはその他所
望物質の封止（図示せず）により漏洩を阻止され
ている。

支持板１２，１４のそれぞれは内壁に透明電極
を有し、これによりLC膜の選択領域に電界を印
加する。前面板１２は複数の平行ストリツプ状列
電極２０を有し、これらは背面板１４に設けた複
数の同様形状の行電極２２をそれぞれ横断するよ
う形成されている。よつて、このパネルは交差点
（重なり合う部分）を有する電極の２次元的矩形
配列、即ちマトリクスを有し、各交差点は既知方
法により個々に駆動されて波形等の情報を表示す
る。金属接触パツド２１，２３を各ストリツプ電
極２０，２２の一端に設け、表示パネルを適当な
マトリクス・アドレス回路に接続する。

スペーサ１６は、ポリイミドの如き誘電体で形
成すると、LC物質に溶解せずそれと化学的に反
応することもない。このスペーサは、写真パター
ン技法により形成してLCDパネルの画像形成領
域のかなりの部分に亘つて分布させ、観測領域内
の支持板間の間隔を一定に維持する。LCDパネ
ル１０のスペーサ１６は、電極２０，２２間の間
隙内に設けられる。したがつて、支持板用スペー
サはパネルの画像表示領域全体に分布している
が、各スペーサは不活性（不動作）領域、即ち電
極交差点以外の部分に位置するので、表示波形と
の干渉（妨害）は起こらない。更に、スペーサの
断面を充分小さく、例えば0.05mm平方以下にすれ
ば、通常の距離から裸眼によりこれを見ることは
殆どできないが、近づいて見れば勿論よく見え
る。

この誘電体スペーサの製法には、種々のものが
考えられる。好適な方法としては、支持板内面に
ストリツプ状電極を従来技法で形成した後、まず
一方の板状体内面にポリイミド或いは他の適当な
材料の均一な層を被着することである。次いで、
誘電体層をフオトエツチングすることにより所望
パターンのスペーサ１６を形成する。或いは、誘
電体を板状体の写真的に決めた位置に被着してス
ペーサ素子を形成してもよい。一例として、パネ
ルの有効管面内に所望高さの誘電体スペーサの配
列を有するLCマトリクス表示パネルの製法を以
下に示す。

パネル１０の前面及び背面電極板形成の出発物
質は、インジウム錫酸化物（ITO）の透明導電層
（１平方当り約100Ω）を塗布したフロートガラス
である。このようなガラスは、オプチカル・コー
テイング・ラボラトリ・インコーポレーテツドか
ら市販されている。背面板は厚さ約３mmのガラス
であり、前面板は厚さ約1.5mmのガラスである。
これらガラスを所望寸法に切断した後、ITO塗布
板を洗浄しシプレイのAZ1350Jの如きフオトレジ
ストを塗布する。各板上のレジスト層を露光して
現像し、ITOを覆うレジストのパターンを残して
それぞれ電極２０及び２２を形成する。ITO被膜
の覆われない部分をエツチング除去して、残つた
レジストを両支持板から除去する。

次に、各ストリツプ状電極の端部上に金属層を
設けて電気的接触パツド２１，２３を形成する。
これは、両支持板の電極形成面に約2000Åの厚さ
のパラジウム層を形成することにより行うのが好
適である。なお、パラジウムとの付着力を改善す
るために約200Å程度の薄いチタン層を最初に形
成しておくのが好ましい。次に、これら両金属層
を既知の方法によりフオトエツチングして接触パ
ツドを形成する。

電極構体の完成後、背面板１４の内面に誘電体
スペーサを形成する。もとになる基板をまず125
℃で約12時間焼き、次いで稀釈しないユニオンカ
ーバイト製Ａ−187を2000rpmで約30秒間回転塗
布する。次のポリイミド層の接着剤として作用す
るこのエポキシ・シランの予備層を、125℃の炉
で約10分間乾燥した後冷却する。次に、デユポン
の2550ポリイミド物質及びＮ−メチル−１−ピロ
リジンの体積比３：１の混合物のポリイミド溶液
を4000rpmで30秒間回転塗布する。125℃で約１
時間乾燥すると、厚さ約6μの均一なポリイミド
被膜で基板が覆われる。

このポリイミド被着板にシプレイAZ−119の如
き正フオトレジストを塗布し、次いで従来方法で
化学線放射にさらす。この露光の後、レジスト層
をシプレイAZ−303現像剤と水の体積比１：４の
溶液中で現像する。この現像溶液は、フオトレジ
スト層の露出部及びその下部のポリイミド層を除
去する。残存フオトレジストをフオトレジスト・
シンナーの如き適当な溶剤で除去して、支持板１
４の上述したパネルの間隙部にポリイミド・スペ
ーサ１６の２次元配列を形成する。このポリイミ
ドを空中において150℃で30分間、次いで240℃で
１時間、更に400℃で３分間焼いて安定化する。

上述の説明で明らかなとおり、スペーサの高さ
はこれを形成するポリイミド層の厚さに依存す
る。上述の例では高さ6μのスペーサが得られる
が、ポリイミド溶液の粘度、温度もしくは回転時
間（速度）又はこれらの組合せを変化して、1μ
の短いスペーサを作ることもできる。見えないよ
うにするためには、スペーサは約0.05mm以下であ
るのが好ましい。いずれにしろ、スペーサを形成
するポリイミド層の厚さ以下の断面のスペーサを
形成することは、一般に困難である。ポリイミド
のスペーサとガラス基板との付着力を改善するに
は、酸化チタン又は酸化ジルコニウムの薄い下層
をポリイミド層塗布工程前に支持板に設けるのが
好ましい。

このように形成した前面及び背面板を重ね合わ
せ、内部に所望LC物質を充填し、更にガラス板
周縁をエポキシ接着剤により封止すれば、LCD
パネルが完成する。組立てに先立つて支持板の内
面を既知の方法で処理して所望の分子配列、即ち
LC物質がホメオトロピツク或いはホモジーニア
スとなるようにする。前面板の外部前面に必要に
応じて偏光板を設けてもよい。

次に、第３図は、本発明による波形表示用
LCDパネルの好適一実施例の正面図の一部分を
示す。即ち、このLCDパネル３０は、第１図及
び第２図に示した電極間の間隙のスペーサをパネ
ルの観測領域のほぼ全面にわたり永久的な可視目
盛３４の形状に選択的に形成したものである。こ
の目盛３４はほぼ格子状に形成されると共に水平
及び垂直中心線には付加的な１目盛の1/5に相当
する細かいきざみがあり、更には波形の90％、
100％点を示す数字３６及び100％点を示す点線を
含み、従来のオシロスコープ用陰極線管（CRT）
の目盛と同様である。勿論、この目盛線３４は第
１図に示す如く電極の間隙に形成しているので、
目盛線３４を構成するスペーサ３２は棒状に見え
るが、拡大すると一連のドツト状スペーサ素子よ
り成つてこの目盛兼スペーサも、前述した写真パ
ターン化技術により、ポリイミド等の可視且つ液
晶に対して耐腐蝕性の誘電体材料により均一な高
さに制御可能且つ再生可能に形成できることが判
るであろう。

以上、本発明のLCDパネルを好適一実施例に
ついて説明したが、本発明の要旨を逸脱すること
なく種々の変更・変形をなし得ることが理解でき
るであろう。

〔効果〕

上述の説明から理解される如く、本発明の
LCDパネルによると、表示マトリクスの間隙に
ポリイミド等の誘電体材料を写真パターン化技術
等により所定の目盛の形状にスペーサを形成する
ので、波形表示領域のほぼ全面にわたつて均一な
表示特性で且つ視誤差のないスペーサ兼内部目盛
を有するマトリクス型LCDパネルが得られる。
よつて、均一な表示特性・低視誤差を必須要件と
するオシロスコープ等のCRTと置換可能な波形
表示装置が、CRTを使用する場合に比して低消
費電力で且つ小型軽量に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のLCDパネルを説
明するための拡大正面及び断面図、第３図は本発
明のLCDパネルの好適一実施例の一部分の正面
図である。 図中１０，３０はLCDパネル、１２，１４は
絶縁支持板、１８は液晶体、２０，２２は電極、
１６，３２はドツト状スペーサー素子、３４は目
盛を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対向する内面にそれぞれ複数の透明な平行ス
   トリツプ状電極が互いに直交関係で配置され、両
   電極交差部により多数のマトリクス状表示素子が
   形成された少なくとも一方が透明である１対の絶
   縁支持板と、 該絶縁支持板の一方の上記平行ストリツプ状電
   極の相互間隙と他方の平行ストリツプ状電極の相
   互間隙とが重なる部分に、均一な厚さに形成され
   た可視誘電体材料のドツト状スペーサ素子と、 上記両絶縁支持板間に注入封止された液晶物質
   とを具え、 上記ドツト状スペーサ素子は、上記多数のマト
   リクス状表示素子のほぼ全領域にわたり目盛線の
   形状に分布し、上記両絶縁支持板間の間隔を一定
   に維持するスペーサ及び上記マトリクス表示素子
   により表示される波形等の測定目盛を兼ねること
   を特徴とする液晶表示パネル。