JPH06186573A - Liquid crystal display device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the generation of bubbles at the time of low temperature preservation or in a liquid crystal panel using resin film in a substrate without lowering display quality by changing a substrate interval in the nondisplay area of the liquid crystal panel while following up the volume change of liquid crystal. CONSTITUTION:The liquid crystal panel is separated roughly between an image display part 1 in a center position and a draw-out electrode part 4 at a peripheral part, however, an area enclosed with liquid crystal seal 3 is sealed. In other words, the liquid crystal exists in an area 2 from the terminal part of an image display area to the seal, however, that area has nothing to do with the image display part. The bubbles in the panel can be prevented from being generated without affecting on picture quality by changing only the substrate interval of the area for the change of external environment. It is enough to let the compression deformation rate of a spacer in the area be larger than that in the image display area, or to let the dispersion density of the spacer be smaller to change only the substrate interval in the area.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【技術分野】本発明は、液晶表示装置特に該装置のスペ
ーサーに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a spacer for the device.

【０００２】[0002]

【従来技術】液晶表示装置はＣＲＴに替わる表示装置と
して各分野において広く用いられるようになった。利用
分野の拡大とともに装置の大型化、表示品質の向上も進
んでいる。ほとんどの液晶表示装置は内側に電極を設け
た一対の基板を粒径が５〜１０μｍのスペーサーを介し
て貼りあわせたのち、基板間に液晶を封入した構成をと
っている。液晶表示装置の電気光学特性は液晶層の厚み
によって変化するため、均一な表示品質をもつ液晶表示
装置を得るためには液晶層の厚みは極めて精密に制御す
る必要がある。基板間隔、言い替えれば液晶層の厚みは
スペーサーによって制御され、スペーサーには粒径のそ
ろったガラスや樹脂が使われているが、これらの材料と
液晶の熱膨張係数に差があるため、液晶パネルを低温に
した場合に外部環境とパネル内の圧力差からパネル内に
気泡が発生するという問題がある。これをふせぐために
はスペーサーの散布密度を減らせば良いという提案があ
る（第１７回液晶討論会１９９１）。あるいは伸縮性の
あるスペーサーを使用して、液晶の体積変化にセル厚を
追随させるという提案（特開平２−８７１２１）がある
が、このような方法では基板貼り合わせ時にパネルに加
える圧力によりセル厚が変化しやすくなったり、セル厚
の均一性が損なわれるという製造上の問題がある。スペ
ーサー散布密度と荷重による基板間隔の変化を図２に示
す。セル厚のバラツキは表示ムラとなり、セル厚の絶対
値が変化すると液晶表示装置の電気光学特性は大きく変
化する。2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices have come to be widely used in various fields as display devices replacing CRTs. Along with the expansion of fields of use, devices are becoming larger and display quality is improving. Most liquid crystal display devices have a structure in which a pair of substrates provided with electrodes inside are bonded via a spacer having a particle size of 5 to 10 μm, and then liquid crystal is sealed between the substrates. Since the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device change depending on the thickness of the liquid crystal layer, it is necessary to control the thickness of the liquid crystal layer extremely precisely in order to obtain a liquid crystal display device having uniform display quality. The distance between the substrates, in other words, the thickness of the liquid crystal layer is controlled by a spacer, and glass or resin with a uniform particle size is used for the spacer. However, since there is a difference in thermal expansion coefficient between these materials and liquid crystal, the liquid crystal panel When the temperature is low, there is a problem that bubbles are generated in the panel due to the pressure difference between the external environment and the panel. In order to prevent this, there is a proposal that the dispersion density of spacers should be reduced (17th Liquid Crystal Symposium 1991). Alternatively, there is a proposal (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-87121) that a stretchable spacer is used so that the cell thickness follows the volume change of the liquid crystal. However, in such a method, the cell thickness depends on the pressure applied to the panel when the substrates are bonded. Are easily changed, and the uniformity of cell thickness is impaired, which is a manufacturing problem. FIG. 2 shows changes in the spacing between the substrates depending on the spacer dispersion density and the load. The variation in cell thickness causes display unevenness, and when the absolute value of the cell thickness changes, the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device greatly change.

【０００３】[0003]

【目的】本発明の目的は、装置の使用環境変化に対する
パネル内の気泡発生を防ぐとともに、表示特性の変化を
低減した液晶表示装置を提供することである。It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device in which bubbles are prevented from being generated in the panel due to changes in the operating environment of the device and the changes in display characteristics are reduced.

【０００４】[0004]

【構成】本発明の液晶表示装置においては、画像表示領
域以外の液晶パネル内に液晶の体積変化に追随して基板
間隔が変化する領域を設けることによって、パネル内の
気泡発生を防ぐとともに表示領域のセル厚を一定に保つ
ことができる。液晶パネルの例を図１に示す。パネルは
中央の画像表示部１と周辺の引出電極部４に大別される
が、液晶シール３で囲まれた領域は封入されている。つ
まり、画像表示領域の端部からシールまでの領域２は液
晶が存在しているものの画像表示には関係のない領域で
ある。外部環境の変化に対してこの領域の基板間隔だけ
が変化するようにすれば、画像品質に影響を与えずにパ
ネル内の気泡発生を防ぐことができる。この領域の基板
間隔だけが変化するようにするには、この領域における
スペーサーの圧縮変形率を画像表示領域におけるスペー
サーの圧縮変形率より大きなものにしたり、スペーサー
の散布密度を小さくすればよい。スペーサーとしては、
通常高剛性のガラスか硬質のポリスチレン等が使用さ
れ、圧縮変形率の大きなものは入手困難である。したが
って、より大きい圧縮変形率のスペーサーを得るために
は、前記のような高剛性のスペーサーに軟質樹脂をコー
ティングすることによって行うことができる。軟質樹脂
としては、軟質のエポキシ樹脂等が挙げられる（例え
ば、ガラスの圧縮弾性率は約７０００ｋｇ／ｍｍ²、ポ
リスチレンは３００ｋｇ／ｍｍ²であるのに対し、軟質
のエポキシ樹脂は０．１〜１０ｋｇ／ｍｍ²程度であ
る。）。前記手段を採用する場合、パネル内全体の液晶
の体積変化を画像表示領域以外の基板間隔変化で吸収す
るためには画像表示部とシールまでの距離がある程度必
要となる。液晶の線膨張係数が約２×１０^-4／℃である
とすると、液晶パネルの保存温度が２０℃から−３０℃
に変化したときパネル内の液晶は約３％の体積変化を起
こす。画像表示部のセル厚が６μｍで、非表示部の基板
間隔が環境により±１μｍ変化できる液晶パネルの場
合、計算上非表示部の面積が表示部面積の１／７程度あ
れば良いことになる。例えば表示部が２２０×１４０ｍ
ｍとすると、表示部とシールまでの最低距離は６ｍｍで
ある。しかしながらパネル基板の剛性のため、基板間隔
は連続的にしか変化することができない。このため、表
示部に影響を与えないためには６ｍｍ以上の距離が必要
であり、基板の剛性が小さい程この距離を小さくするこ
とができる。基板の剛性は基板材料の弾性率を小さくす
るか基板の厚みを薄くするかで小さくすることができ
る。以下、実施例で説明する。In the liquid crystal display device of the present invention, by providing a region in the liquid crystal panel other than the image display region in which the substrate spacing changes in accordance with the volume change of the liquid crystal, it is possible to prevent generation of bubbles in the panel and to display the display region. The cell thickness can be kept constant. An example of a liquid crystal panel is shown in FIG. The panel is roughly divided into a central image display section 1 and a peripheral extraction electrode section 4, but the area surrounded by the liquid crystal seal 3 is enclosed. That is, the region 2 from the edge of the image display region to the seal is a region in which the liquid crystal exists but is not related to image display. If only the substrate spacing in this region is changed in response to changes in the external environment, it is possible to prevent the generation of bubbles in the panel without affecting the image quality. In order to change only the substrate spacing in this region, the compressive deformation rate of the spacers in this region may be made larger than the compressive deformation rate of the spacers in the image display region, or the spacer distribution density may be reduced. As a spacer
Usually, high-rigidity glass or hard polystyrene is used, and it is difficult to obtain one with a large compression deformation rate. Therefore, in order to obtain a spacer having a higher compressive deformation rate, it is possible to coat the spacer having high rigidity as described above with a soft resin. Examples of the soft resin include a soft epoxy resin (for example, the compression elastic modulus of glass is about 7,000 kg / mm ² and polystyrene is 300 kg / mm ² , whereas the soft epoxy resin is 0.1 to 10 kg). / Mm ² ). When the above means is adopted, a certain distance is required between the image display unit and the seal in order to absorb the volume change of the liquid crystal in the entire panel by the change in the substrate distance other than the image display region. Assuming that the linear expansion coefficient of liquid crystal is about 2 × 10 ^-4 / ° C, the storage temperature of the liquid crystal panel is 20 ° C to -30 ° C.
When it changes to, the liquid crystal in the panel undergoes a volume change of about 3%. In the case of a liquid crystal panel in which the cell thickness of the image display portion is 6 μm and the substrate spacing of the non-display portion can be changed by ± 1 μm depending on the environment, it suffices if the area of the non-display portion is about 1/7 of the display area. . For example, the display is 220 x 140m
If m, the minimum distance between the display unit and the seal is 6 mm. However, due to the rigidity of the panel substrate, the substrate spacing can only change continuously. Therefore, a distance of 6 mm or more is necessary in order not to affect the display portion, and the smaller the rigidity of the substrate, the smaller the distance can be made. The rigidity of the substrate can be reduced by reducing the elastic modulus of the substrate material or reducing the thickness of the substrate. Hereinafter, description will be made with reference to examples.

【０００５】[0005]

【実施例】 実施例１ 透明電極を有するガラス基板（１．１ｍｍ厚）にポリイ
ミド膜を塗布したのち、ラビング法で配向処理を行っ
た。画像表示部（２２０ｍｍ×１４０ｍｍ）以外をマス
キングして粒径６μｍのガラス製スペーサーを約５０個
／ｍｍ²の密度で散布した。続いて画像表示部をマスキ
ングして粒径６μｍのポリスチレン製スペーサーを約１
０個／ｍｍ²の密度で散布した。画像表示部とシール部
までの距離が１５ｍｍとなるように熱硬化型のエポキシ
系シール剤が印刷された対向基板と貼りあわせてガラス
セルを作製した。真空注入法によりネマティック液晶を
セル内に注入した。得られた液晶表示素子は、−２０℃
の低温保存において、気泡の発生がなく、０〜５０℃に
おける表示部の色ムラが減少した。Example 1 A glass substrate (1.1 mm thick) having a transparent electrode was coated with a polyimide film, and then an alignment treatment was performed by a rubbing method. Except for the image display area (220 mm × 140 mm), the glass spacers having a particle size of 6 μm were scattered at a density of about 50 pieces / mm ² by masking. Then, the image display area was masked and a polystyrene spacer with a particle size of 6 μm was applied to about 1
It was sprayed at a density of 0 pieces / mm ² . A glass cell was produced by laminating it on a counter substrate on which a thermosetting epoxy sealant was printed so that the distance between the image display part and the seal part was 15 mm. Nematic liquid crystal was injected into the cell by a vacuum injection method. The obtained liquid crystal display device had a temperature of -20 ° C.
In the low temperature storage, no bubbles were generated and the color unevenness of the display portion at 0 to 50 ° C. was reduced.

【０００６】実施例２ 透明電極を有するガラス基板（１．１ｍｍ厚）に実施例
１と同様の配向処理を施したのち、画像表示部（２２０
ｍｍ×１４０ｍｍ）に粒径６μｍのガラス製スペーサー
を約５０個／ｍｍ²の密度で散布した。続いて画像表示
部をマスキングして粒径５μｍのガラス製スペーサーに
エポキシ系樹脂１μｍをコーティングしたものを同じく
約５０個／ｍｍ²の密度で散布した。画像表示部とシー
ル部までの距離が１５ｍｍとなるように熱硬化型のエポ
キシ系シール剤が印刷された対向基板と貼りあわせてガ
ラスセルを作製した。真空注入法によりネマティック液
晶をセル内に注入した。Example 2 A glass substrate (1.1 mm thick) having a transparent electrode was subjected to the same orientation treatment as in Example 1 and then an image display section (220).
(mm × 140 mm), glass spacers having a particle size of 6 μm were scattered at a density of about 50 pieces / mm ² . Subsequently, the image display portion was masked and a glass spacer having a particle diameter of 5 μm coated with an epoxy resin of 1 μm was sprayed at a density of about 50 pieces / mm ² . A glass cell was produced by laminating it on a counter substrate on which a thermosetting epoxy sealant was printed so that the distance between the image display part and the seal part was 15 mm. Nematic liquid crystal was injected into the cell by a vacuum injection method.

【０００７】実施例３ 透明電極を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）基板（１００μｍ厚）にポリイミド膜を塗布したの
ちラビング法で配向処理を行った。画像表示部のみに粒
径６μｍのポリスチレン製スペーサーを約１５０個／ｍ
ｍ²の密度で散布した。画像表示部とシール部までの距
離が１０ｍｍとなるように熱硬化型のエポキシ系シール
剤が印刷されたガラス基板と貼りあわせて液晶セルを作
製した。真空注入法によりネマティック液晶をセル内に
注入した。Example 3 Polyethylene terephthalate (PE) having a transparent electrode
T) A substrate (100 μm thick) was coated with a polyimide film, and then an alignment treatment was performed by a rubbing method. Approximately 150 polystyrene spacers with a particle size of 6 μm / m only in the image display area
Sprayed at a density of m ² . A liquid crystal cell was produced by bonding the glass substrate on which a thermosetting epoxy sealant was printed so that the distance between the image display portion and the seal portion was 10 mm. Nematic liquid crystal was injected into the cell by a vacuum injection method.

【０００８】実施例４ 表面に厚さ５０００ÅのＳｉＯ₂膜がスパッタされたポ
リアリレートフィルム（１００μｍ厚）に透明電極を設
けたのち実施例３と同様の配向処理を行った。画像表示
部に粒径６μｍのポリスチレン製スペーサーを約１５０
個／ｍｍ²の密度で散布した。同様な層構成をもつ対向
基板に画像表示部とシール部までの距離が８ｍｍとなる
ように熱硬化型のエポキシ系シール剤を印刷したのち、
貼りあわせて液晶セルを作製した。真空注入法によりネ
マティック液晶をセル内に注入した。Example 4 A transparent electrode was provided on a polyarylate film (100 μm thick) on the surface of which a SiO ₂ film having a thickness of 5000Å was sputtered, and then the same orientation treatment as in Example 3 was performed. Approximately 150 polystyrene spacers with a particle size of 6 μm are displayed in the image display area.
Sprayed at a density of pieces / mm ² . After printing a thermosetting epoxy sealant on the counter substrate having the same layer structure so that the distance between the image display part and the seal part is 8 mm,
A liquid crystal cell was produced by bonding. Nematic liquid crystal was injected into the cell by a vacuum injection method.

【０００９】[0009]

【効果】液晶パネルの非表示領域の基板間隔を液晶の体
積変化に追随して変化させることによって低温保存時や
基板に樹脂フィルムを使用した液晶パネルにおける気泡
発生を表示品質を低下することなく、低減することがで
きた。[Effect] By changing the substrate interval in the non-display area of the liquid crystal panel in accordance with the volume change of the liquid crystal, bubble generation in the liquid crystal panel using a resin film for the substrate during low temperature storage without deteriorating the display quality, Could be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の液晶表示装置の１例の平面図を模式的
に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a plan view of an example of a liquid crystal display device of the present invention.

【図２】スペーサー散布密度と荷重による基板間隔の変
化を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a change in substrate spacing due to a spacer dispersion density and a load.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 画像表示部 ２ 画像表示領域の端部からシール部までの領域部 ３ シール部 ４ 引出電極部 ａ ２００個／ｍｍ²である。 ｂ １５０個／ｍｍ²である。 ｃ １００個／ｍｍ²である。 ｄ ５０個／ｍｍ²である。1 image display area 2 area from the edge of the image display area to the seal area 3 seal area 4 extraction electrode area a 200 / mm ² . b 150 pieces / mm ² . c 100 pieces / mm ² . It is d 50 pieces / mm ² .

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 対向する内面に電極を有し、一定の間隔
で支持された２枚の基板間に液晶が充填されてなる液晶
表示装置において、画像表示領域以外の液晶パネル内
に、液晶の体積変化に追随して基板間隔が変化する領域
を有することを特徴とする液晶表示装置。1. A liquid crystal display device having electrodes on opposite inner surfaces, wherein liquid crystal is filled between two substrates supported at regular intervals, and liquid crystal is provided in a liquid crystal panel other than an image display region. A liquid crystal display device having a region in which a substrate interval changes in accordance with a change in volume. 【請求項２】 液晶の体積変化に追随して基板間隔が変
化する領域が画像表示部と液晶シール間であって、該領
域におけるスペーサーが、画像表示部におけるスペーサ
ーの圧縮変形率よりも大きい圧縮変形率を有するもので
ある請求項１記載の液晶表示装置。2. A region in which the distance between the substrates changes in accordance with a change in volume of the liquid crystal is between the image display unit and the liquid crystal seal, and the spacer in the region is compressed to be larger than the compression deformation rate of the spacer in the image display unit. The liquid crystal display device according to claim 1, which has a deformation ratio. 【請求項３】 画像表示部と液晶シール間におけるスペ
ーサーが、その表面に該スペーサーを構成する材料より
大きい圧縮変形率のコーティング層を有するものである
請求項２記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the spacer between the image display portion and the liquid crystal seal has a coating layer having a compressive deformation rate higher than that of the material forming the spacer on the surface thereof. 【請求項４】 画像表示部と液晶シール部間におけるス
ペーサーが、画像表示部におけるスペーサーの散布密度
より低く散布されている請求項１，２または３記載の液
晶表示装置。4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the spacers between the image display portion and the liquid crystal seal portion are dispersed at a density lower than that of the spacers in the image display portion.