CN1146751C - 液晶显示元件及其制造方法 - Google Patents

液晶显示元件及其制造方法

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Abstract

液晶显示元件包括：由塑料形成的一对基板、一对基板间夹持的液晶、一对基板中夹持的，用于保持一对基板的间隔d的多个间隔件，当由x表示多个间隔件中的由一对基板夹持的方向的非加载状态下的厚度的平均值时，d＜x≤1.1d成立。另外，该液晶显示元件的间隔件的数量的密度在240～300个/mm2的范围内。并且，该液晶显示元件的间隔件的弹性率比一对基板的弹性率大。由此，抑制了间隔件的移动，一对基板的刚性提高了。其结果是：在该液晶显示元件中，抑制了颜色不均匀，真空领域气泡的发生或对比度的降低等，使显示画面的显示质量良好。

Description

液晶显示元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及在由塑料等形成的一对基板之间夹持间隔件的液晶显示元件及其制造方法。
背景技术
在过去，存在这样的情况，即由于耐冲击性等方面优良的优点，夹持液晶而构成液晶显示元件的一对基板采用由塑料等的基板。但是，由塑料等形成的基板具有气体隔绝性小、即气体容易透过基板这样的问题。由此，产生透过基板的气体溶入液晶层内、容易发生气泡这样的问题。
更具体地说明如下所述。在构成液晶显示元件时，将偏振片等贴付于基板上。由于该基板与偏振片等的伸缩率一般是不同的，随着环境变化(温度与湿度等的变化)，基板呈双金属状变形。随着该基板的变形，基板之间的盒间距发生变化，夹持有液晶的基板之间的压力发生改变。另外，由于该压力的变化，溶入液晶层内的气体发生气化、产生气泡。
与此相对，在日本特开平6-281941号文献(公开日为1994年10月7日)等公开的技术中，通过增加夹持于基板之间的间隔件的数量，减小特别是高温与高湿下的基板的变形，来抑制采用气体隔缘性小的基板的场合中气泡的发生。
另外，在上述文献中，还公开了下述技术，即间隔件采用固接型，通过在制造步骤中，将间隔件固接于基板上来抑制间隔件的移动、防止基板的变形。
另外，这样的液晶显示元件一般是这样形成的，即在除了液晶注入口(液晶渗透口)通过密封剂将其周围部分密封而形成的一对基板之间，通过真空渗透法注入液晶之后，通过由UV硬化树脂等形成的边缘密封体(密封剂)将液晶注入口密封。在这里，在比如日本特开平5-142506号文献(公开日1993年6月11日)等公开的技术中，在液晶注入后，对由一对基板1等形成的液晶板施加压力，压出液晶之后，将液晶注入口密封，由此，使基板之间的盒间距保持一致。
但是，在采用上述日本特开平6-281941号文献的固接型的间隔件的场合，作为固接型的间隔件，采用在间隔件的表面涂敷热塑性粘接剂的类型。在此场合，由于间隔件的单价上升，产生导致液晶显示元件的成本上升的问题。
另外，在此场合，在制造步骤中的密封材料的硬化时的热处理中，同时将间隔件固接于基板上，但是在密封材料采用紫外线硬化树脂等的场合，必须设置单独的热处理步骤，这样产生步骤的复杂化和成本上升的问题。
此外，在此场合，由于热塑性粘接剂存在于液晶中，还具有下述问题，即在热处理时，热塑性粘接剂在液晶中溶出、会导致液晶的性能变差。
再有，上述日本特开平6-281941号文献公开的技术对于高温与高湿下的基板变形造成的气泡产生是有效的。但是，如果间隔件的数量过多，则盒内的相对的液晶量便减少。在该相对的液晶量少的状态、特别是在液晶处于低温状态、液晶本身的收缩量较大的场合，由于外部的机械性冲击，产生容易发生真空区域的气泡(将液晶排出、并且几乎也不包含气体的空间)的问题。
还有，如果间隔件的数量过多，则还产生导致液晶显示元件的对比度降低的问题。
另一方面，如果间隔件的数量过少，盒内的相对的液晶量增加，机械性冲击造成的气泡的发生程度(耐机械性冲击气泡性)提高。但是，间隔件的数量很少会使基板之间的支承降低。于是，产生基板容易发生变形、耐按压性变差、盒间距的不一致性等的问题。
特别是，在采用由与玻璃等相比、基板的刚性较小的塑料等形成的基板的场合，通过使间隔件的密度增加一定程度，必须确保液晶显示元件的刚性。
另外，在要求高精度的盒间距的调整的STN(Super-Twisted Nematic)型液晶盒中，使盒间距保持一致是重要的。具体来说，STN型液晶盒中，由于通过盒间距d与注入盒内部的液晶的二次折射Δn的乘积Δnd(光相差)，确定背景色的色调，这样局部的盒间距d的变化导致颜色不均匀。
为了使盒间距d保持一致，上述的日本特开平5-142506号文献所公开的液晶注入口密封前的液晶板的加压是有效的，但是如果此时的压力较高，则将液晶过量排出。由此，如果将密封后的液晶板放置于低温环境中，则液晶板内的液晶收缩，在液晶板内，形成真空区域的气泡。
另外，特别是在采用塑料基板的液晶板中，如果间隔件密度(间隔件散布密度)较低，则如图7所示，根据间隔件的有无，基板弯曲。图7为表示间隔件4的密度低的液晶显示元件10的状态的剖视图。在该液晶显示元件10中，在间隔件4的间距较宽的部分，显示侧基板1a和里侧基板1b朝向内侧弯曲，由此，该部分的盒间距变小。该情况在STN型液晶盒中视为颜色不均匀。另外，如果间隔件4完全按照等间距分散而设置，借助间隔件4对显示侧基板1a和里侧基板1b的支承是均匀的，而通过一般的间隔件散布技术难于进行完全等间距分散设置。于是，由于借助间隔件4的支承随场所而不同，故盒间距是不一致的，使上述的颜色不均匀程度进一步增加。
另一方面，由于如果间隔件密度较高，便抑制显示侧基板1a和里侧基板1b的弯曲，另外通过加压，间隔件4的支承保持均匀，这样盒间距保持均匀是比较容易的，但是由于占据盒内空间的液晶量减少，如果将其放置于低温环境中，容易形成真空区域的气泡。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而提出的，在液晶显示元件中，本发明尽可能地避免工序的复杂化，同时确保液晶板的刚性，抑制按压时等情况下的基板变形造成的盒间距的变动，从而抑制颜色不均匀。另外，抑制低温时的外部的机械性冲击造成的真空区域的气泡的发生和对比度的降低等。由此，本发明的目的在于提供一种显示图象的显示质量良好的液晶显示元件及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明的液晶显示元件包括：由塑料形成的一对基板；夹持于该对基板中的液晶；多个间隔件，该多个间隔件夹持于上述一对基板中，用于保持上述一对基板的间距d；当由x表示上述多个间隔件中的由上述一对基板夹持的方向的非加载状态下的厚度的平均值时，满足d＜x≤1.1d。
在上述的方案中，为了保持相互之间夹持液晶的一对基板之间的距离d，设置多个间隔件，该多个间隔件的平均厚度x(只是未夹持于一对基板之间的状态下的非加载状态的厚度)(下面简称为间隔件的厚度x)大于距离d。即，在形成液晶显示元件的状态下，一对基板和间隔件处于沿其厚度方向压缩的状态。
由此，在构成一对基板与间隔件的接触部分，产生由各基板和间隔件被压缩而引起的应力。该应力产生由主要沿间隔件的厚度方向作用的力。这样，通过该力，在各基板与间隔件之间沿各基板的面方向作用的摩擦力较大。
于是，在上述的结构中，与基板之间的距离d与间隔件的厚度x相等的场合相比较，间隔件相对一对基板确实被固定，从而抑制间隔件沿基板面方向的移动。
因此，在上述的结构中，不象已有那样，采用涂敷有粘接剂的固接型的间隔件，而是通过改变间隔件的尺寸或制造步骤中的基板之间的距离d的调整，可确实将间隔件固定。由此，可避免采用上述的固接型的间隔件的场合中制造步骤的复杂等的问题。
按照上述方式，由于确实固定间隔件，故可防止下述情况，即在按压液晶显示元件的显示面场合等情况下，间隔件移动，基板之间的距离d发生变化。其结果是，可抑制由于一对基板之间的距离d的变化，显示图象产生颜色不均匀的情况。
另一方面，在间隔件的厚度x大于基板之间的距离d的1.1倍的场合，基板或间隔件的变形量增加到极限。由此，往往产生下述等问题，即难于将基板之间的距离均匀地调整到规定值，形成于基板上的透明电极破损。
与此相对，在上述的结构中，间隔件的厚度x小于基板之间的距离d的1.1倍。由此，可防止使基板或间隔件过度变形，可避免上述的问题。
按照上述方式，在上述的结构中，在液晶显示元件中，由于间隔件厚度x大于基板之间的距离d、并且是基板之间的距离d的1.1倍以下，这样可在避免制造步骤的复杂或透明电极的破损等的问题的同时，确实固定间隔件。由此，可抑制颜色不均匀的发生，可提高液晶显示元件的显示质量。
另外，最好在本发明的液晶显示元件中，上述间隔件的数量密度在240～300个/mm2的范围内。
如果在液晶显示元件中，间隔件的数量密度变大，相对的液晶量减少。在该相对的液晶量很少的状态下，按照上述方式，当液晶显示元件处于低温状态时，如果从外部受到机械性冲击，容易产生真空区域的气泡。
在上述的结构中，间隔件的数量密度设定为小于300个/mm2，由此可抑制相对的液晶量的减少造成的真空区域的气泡的发生。
另外，如果间隔件的数量密度小于300个/mm2，还可避免间隔件造成的光的散射产生的液晶显示元件的对比度的降低。
此外，在上述的结构中，间隔件的数量密度设定为大于240个/mm2。由此，液晶显示元件的刚性提高，在显示面受到按压的场合等的情况下，一对基板难于变形。其结果是，抑制上述基板之间的距离d的变化的效果提高，可进一步抑制颜色不均匀的发生。
按照上述方式，在上述的结构中，可抑制相对的液晶量的减少造成的真空区域的气泡的发生、对比度的降低、颜色不均匀的发生，并可提高液晶显示元件的显示质量。
还有，最好本发明的液晶显示元件的上述间隔件的弹性率大于上述一对基板的弹性率。
在上述的结构中，由于间隔件的弹性率大于基板的弹性率，在间隔件和基板相互接触的部分，基板的变形量进一步增加。由此，在本身为平直面的基板的表面上形成凹部。即，间隔件一边嵌入基板一定程度，一边支承基板。
在基板表面为平直面的场合，间隔件主要由与基板的摩擦力保持。与此相对，按照上述方式，在基板的表面形成凹部的场合，除了摩擦力以外，还由于间隔件嵌入凹部中，从而间隔件确实保持于基板上。
因此，在上述的方案中，抑制间隔件的移动的效果进一步提高。由此，更加有效地抑制颜色不均匀的发生，可提高液晶显示元件的显示质量。
为了实现上述目的，本发明的液晶显示元件的制造方法涉及下述液晶显示元件的制造方法，该液晶显示元件包括在由塑料形成的一对基板之间夹持有保持该对基板的间距用的多个间隔件和液晶，该方法包括下述步骤：在上述一对基板之间设置上述多个间隔件，通过设置于设有该间隔件的区域的周围的密封材料，将上述一对基板叠合，并且在上述一对基板之间形成注入液晶用的液晶注入口；通过上述液晶注入口，将液晶注入上述一对基板中；为了调整注入有液晶的上述一对基板的间距，对该对基板施加压力，调整该压力，将上述液晶注入口密封；当由x表示上述多个间隔件中的由上述一对基板夹持的方向的非加载状态下的厚度的平均值时，在调整上述压力时，液晶显示元件制成时的上述一对基板的间距d按照为满足d＜x≤1.1d的值的方式调整。
在上述的方法中，通过对注入有液晶的基板施加压力，调整该压力，在制成液晶显示元件时，使基板之间的距离d与间隔件的厚度x满足d＜x≤1.1d。由此，按照上述方式，由于基板和间隔件处于沿其厚度方向压缩的状态，故可更加确实地固定间隔件。于是，在避免制造步骤的复杂的同时，通过较容易的方法，将液晶显示元件的显示质量提高。
另外，最好在本发明的液晶显示元件的制造方法中，上述间隔件按照其数量密度在240～300个/mm2的范围内的方式，设置于上述一对基板之间。
在上述的方法中，按照上述方式，在抑制相对的液晶量的减少造成的真空区域的气泡的发生的同时，通过较容易的方法，可使刚性提高，并提高液晶显示元件的显示质量和可靠性。
根据下面的说明，会充分地理解本发明的其它的目的、特征和优点。另外，本发明的优点容易根据参照附图的下面的说明得出。
附图说明
图1(a)为本实施例的液晶显示元件的平面图，图1(b)为沿图1(a)中的A-A线的剖视图；
图2为表示相对间隔件的密度变化的气泡发生率的变化的曲线图；
图3为表示相对间隔件的密度变化的颜色不均匀发生率的变化的曲线图；
图4为相对间隔件的密度变化的颜色不均匀发生率和气泡发生率的变化的曲线图；
图5为采用等于盒间距的粒径的间隔件而形成的液晶显示元件的剖视图；
图6为表示相对(间隔件粒径：x)/(盒间距：d)的值的变化的盒间距不一致发生率的变化的曲线图；
图7为表示间隔件的密度低的液晶显示元件的状态的剖视图。
具体实施方式
下面根据图1(a)～图6对本发明的一个实施例进行描述。
图1(a)为本实施例的液晶显示元件10的平面图，图1(b)为沿图1(a)中的A-A线的剖视图。在图1(a)和图1(b)中，仅仅表示本液晶显示元件10的结构中的基本结构部分。另外，在图1(a)和图1(b)中，为了便于说明，以放大的方式表示作为一对基板1之间的间隙的盒间距(盒厚度)Cg或间隔件4等。
作为基本的结构，本液晶显示元件10为下述结构，其包括作为一对基板(上下基板)1的显示侧基板1a和里侧基板1b，使该对基板1贴合的密封件2，夹持于该对基板1之间的液晶3和间隔件4。
在该液晶显示元件10中，从提高耐冲击性和减轻重量的观点来说，上述一对基板1采用由塑料(比如聚醚砜等)形成的基板。
在构成该对基板1的显示侧基板1a和里侧基板1b中的相对的相应表面(下面称为“内表面”)上形成有图中未示出的透明电极(ITO膜)。另外，通过由该透明电极划分的区域，形成作为图象显示的最小单位的象素。
此外，本实施例不限定液晶显示元件10的驱动方式，而考虑采用比如简单矩阵驱动方式或有源矩阵驱动方式等。另外，在一对基板1中的上述内表面上，对应于驱动方式，适当地形成导电布线、开关元件、绝缘膜等。还有，在一对基板1中的液晶3的界面上，根据需要，形成经定向处理的定向膜。
另外，上述一对基板1在其间夹持间隔件4的状态下，通过设置于一对基板1的外周的密封件2实现贴合。间隔件4为由二氧化硅等的无机物质或塑料等形成的粒径一致的球体，其起使一对基板1的间距(在表示盒间距Cg、该间距的尺寸的场合，定义为盒间距d)保持一定的作用。液晶3夹持于该对基板1之间，该液晶3通过密封件2相对外部实现密封。
作为液晶3，比如如后面所述，考虑采用构成STN型液晶盒的液晶材料，即呈现STN模式的液晶材料。但是，液晶3也可为上述以外的液晶材料。
另外，当将本液晶显示元件10用作实际的图象显示装置时，除了上述的结构以外，还将偏振片或滤色片等贴付于显示侧基板1a和里侧基板1b中的任何一个、或两者中的外表面(与内表面相反侧的面)上。此外，在本液晶显示元件10中，装配有对该液晶显示元件10进行照明的照明装置或反射板等。对于这些结构，由于与已有的液晶显示元件相同，故省略对其的说明。
下面对该液晶显示元件10中的间隔件4与盒间距Cg之间的关系进行描述。
在该液晶显示元件10中，间隔件4的粒径(指直径、位于有效显示区域的间隔件的直径的平均值，在下面也相同)大于盒间距d。即，该液晶显示元件10按照下述方式构成，该方式为：在制成的状态下，对一对基板1，沿相互接近的方式施加荷载，间隔件4和一对基板1发生部分变形(弹性变形)、并保持小于间隔件4的粒径的盒间距d。在后面将对制造这样的结构的液晶显示元件10的方法进行描述。另外，盒间距d指液晶显示元件10的有效显示区域中的一对基板1的内表面中的除了上述变形部分以外的平直部分的平均值。
在该结构中，由于一对基板1与间隔件4处于压靠一起的状态，可抑制间隔件4沿一对基板1的面方向的移动。于是，如果在制作液晶显示元件10时，使间隔件4均匀分散开，则在液晶显示元件10制成后，即使在从外部对显示面1d等上施加冲击等的情况下，仍可抑制间隔件4的移动。其结果是，可防止盒间距d发生变化，可避免盒间距d的变化造成的颜色不均匀的发生。
再有，在该液晶显示元件10中，按照一对基板1的弹性率(纵向弹性系数，杨氏弹性模量率)小于间隔件4的弹性率的方式，选择构成相应部分的材料(对于具体的材料将在后面进行描述)。
在该结构中，在间隔件4和一对基板1相互压靠在一起的部分，一对基板1的变形量更大。由此，在本来为平直面的一对基板1的内表面形成凹部1c。即，如图1(b)所示，其粒径大于盒间距d的间隔件4一边嵌入一对基板一定程度、一边象桥那样支承一对基板1。
在一对基板1的内表面为平直面的场合，间隔件4主要通过与一对基板1的摩擦力而被保持。与此相对，在一对基板1的内表面形成凹部1c的场合，除了摩擦力以外，间隔件4还通过嵌入凹部1c中更加确实地被保持。于是，通过上述的结构，抑制间隔件4的移动的效果进一步提高。
此外，在一对基板1的弹性率大于间隔件4的弹性率的场合，间隔件4的变形量容易发生不均匀，盒间距d变得不均匀。
在这里，给出的是显示侧基板1a和里侧基板1b的弹性率均小于间隔件4的弹性率的场合，但是也可为显示侧基板1a和里侧基板1b中的任何一个的弹性率小于间隔件4的弹性率的场合。
上述的结构与采用在“发明的背景”中已描述的固接型的间隔件的结构不同，通过将热塑性粘接剂涂敷于间隔件的表面，可避免间隔件的单价较高的等造成的装置的成本上升。另外，由于可避免热塑性粘接剂等混入到液晶3，故可避免液晶3的特性变差等的问题。
还有，在这里对间隔件4为球形状的场合进行了描述，但是并不限于此形状，其也可圆柱形状或其它的形状。此时，该间隔件的厚度(通过一对基板1夹持的方向的厚度)相当于这里的粒径。比如，在圆柱形状的间隔件中，通过沿纵向的面剖切的截面所呈现的圆的直径相当于粒径。
按照上述方式，液晶显示元件10包括由塑料形成的一对基板1以及夹持于该一对基板1中的液晶3和间隔件4，上述一对基板1中的相对的面(内表面)之间的距离(盒间距d)为间隔件4中的为一对基板1夹持的方向的厚度，其小于未被一对基板1夹持的状态的粒径(厚度)。
在该结构中，一对基板1和间隔件4处于沿其厚度方向受到压缩的状态。由此，在构成一对基板1的显示侧基板1a和里侧基板1b与间隔件4之间的接触部分产生因压缩而产生的应力。该应力产生由主要沿间隔件4的厚度方向作用的力。另外，由于该力，与沿一对基板1的面方向作用的间隔件4的摩擦力增加。
因此，在该结构中，与盒间距d与间隔件4的粒径相等的场合相比较，间隔件4相对一对基板1进一步确实地被固定，间隔件4的移动受到抑制。
按照上述方式，由于确实将间隔件4固定，在按压液晶显示元件10的显示面1d的场合等的情况下，可防止间隔件4移动，盒间距d发生变化。其结果是，可抑制由于盒间距d的变化、显示图象产生颜色不均匀。
还有，最好间隔件4的弹性率大于上述一对基板1的弹性率。
在该结构中，在间隔件4和一对基板1相互接触的部分，一对基板1的变形量进一步增加。由此，本来为平直面的一对基板1的内表面上形成凹部1c。即，间隔件4一边嵌入一对基板1一定程度，一边支承一对基板1。
在一对基板1的内表面为平直面的场合，间隔件4主要通过与一对基板1的摩擦力而被保持。与此相对，按照上述方式，在一对基板1的内表面形成凹部1c的场合，除了摩擦力，还由于间隔件4嵌入凹部1c中，间隔件4更加确实地保持在一对基板1中。于是，在上述的结构中，抑制间隔件4的移动的效果进一步提高。
下面对制造上述结构的液晶显示元件10的方法进行描述。另外，在显示侧基板1a和里侧基板1b中形成上述的透明电极或定向膜等。由于这些形成方法与已有的液晶显示元件的制造步骤中的方法相同，故省略对其的描述。
在本液晶显示元件10的制造步骤中，主要依次进行密封材料的涂敷步骤，间隔件散布步骤，基板贴合步骤，密封材料硬化步骤，液晶板切断步骤，液晶注入步骤，注入口密封步骤的各步骤。下面按照该顺序，对各步骤进行描述。
在密封材料涂敷步骤中，在显示侧基板1a或里侧基板1b中的任何一个(在这里为显示侧基板1a)的内表面上涂敷下述密封材料，该密封材料形成用于通过间隔件4将显示侧基板1a与里侧基板1b成整体贴合而实现密封粘接的密封件2。密封材料的涂敷形状为缺少在后面将要描述的液晶注入步骤中、注入液晶3的液晶注入口2a的部分的框状图案。另外，在图1(a)中，为了方便，表示液晶注入口2a开口的状态，但是实际上，在液晶显示元件10制成的状态，液晶注入口2a是密封的。
上述密封材料的涂敷可通过丝网印刷法或借助涂敷器而涂抹的方法等进行。另外，作为密封材料，可采用粘接强度或耐湿性等良好的热硬化树脂(比如热硬化环氧树脂)或紫外线硬化树脂(比如丙烯酸系紫外线硬化树脂)等。
在间隔件散布步骤中，在显示侧基板1a和里侧基板1b中的未涂敷上述的密封材料的基板(在这里，为里侧基板1b)的内表面上，散布上述的间隔件4。作为间隔件4的散布方法，在这里采用湿式散布法。即，相对里侧基板1b，通过射流喷雾方式喷射其中分散有间隔件4的水或乙醇系等的混合溶剂，由此将间隔件4散布开。另外，作为间隔件4的散布方法，也可采用干式散布法，即通过压缩干的氮气等的气流，将粉体状的间隔件4直接散布在里侧基板1b上。
在后面将要描述的实施例中，使间隔件4的密度(数量密度，散布个数)在50～500个/mm2的范围内变化，形成液晶显示元件10。按照此方式，为了将里侧基板1b上的间隔件4的密度设定在规定值，可通过上述的散布方法，调整散布间隔件4的散布时间。即，由于里侧基板1上的间隔件4的密度与下述数值基本成比例，该数值为溶剂中的间隔件4的密度与散布时间的乘积值，故通过调整散布时间可调整里侧基板1b上的间隔件4的密度。
在基板贴合步骤中，以较高精度使涂敷有上述密封材料的显示侧基板1a与散布有间隔件4的里侧基板1b对齐，将它们重合。另外，按照作为一对基板1之间的间隙的盒间距d构成规定值的方式，沿厚度方向对重合的一对基板1施加压力。
在上述液晶显示元件10中，按照上述方式，采用其粒径大于制成时的盒间距d(使该值为设定值)的间隔件4。于是，如果在该步骤中，按照盒间距为设定值的方式，沿厚度方向对上述一对基板1施加压力，按照上述方式间隔件4和一对基板1部分发生弹性变形。
在此状态下，进行下一密封材料硬化步骤，使密封材料硬化，形成液晶板。在这里，在密封材料采用热硬化树脂的场合，通过加热处理可使密封材料硬化。另外，在密封材料采用紫外线硬化树脂的场合，可通过照射紫外线使密封材料硬化。
在按照上述方式使密封材料硬化之后，如果解除为了保持盒间距d而施加的压力，则间隔件4和上述一对基板1的弹性变形部分(凹部1c等)恢复原状。于是，特别是在远离密封件2的部分，盒间距d增加一定程度。象这样的根据液晶板的位置(不同)的盒间距d的变化在后面将要描述的液晶注入步骤中进行修正。
在液晶板切断步骤中，按照规定的尺寸，将上述液晶板切断。必须切断的场合指在上述一对基板1中形成多个液晶板的场合等情况。该液晶板的切断步骤根据设计与制造条件而适当地进行。
在液晶注入步骤中，在上述液晶板中的一对基板1之间的部分(液晶板的内部)注入液晶3。向液晶板的液晶3的注入通过采用毛细管现象与压力差的真空注入法进行。
具体来说，首先在真空槽内部设置液晶板，使真空槽内部处于1Pa的真空状态。由此，应注入液晶3的液晶板的内部也处于真空状态。接着，将液晶板的液晶注入口2a浸泡于液晶槽中。然后，将氮气等送入真空槽内部，慢慢增加真空槽内部的压力。由此，在液晶板的内部与外部之间产生压力差，由于该压力差和盒间距Cg造成的毛细管现象，液晶3进入液晶板内部。接着，将真空槽内部的压力返回到大气压，在液晶3朝向液晶板内部的进入停止的状态下，从真空槽取出液晶板。
之后，在注入口密封步骤中，将液晶注入口2a密封。在这里，按照上述方式，注入了液晶3的液晶板中的盒间距d特别是在液晶板的中间部大于设定值。于是，在密封液晶注入口2a时，再次沿一对基板1的厚度方向(与液晶板面相垂直的方向)对液晶板施加压力，在液晶板制成的状态下，按照成为设定值的方式调整盒间距d。
此外，如果解除在这里施加的压力，由于上述的显示侧基板1a和里侧基板1b等的弹性变形造成的恢复力的作用，液晶板沿厚度方向恢复(厚度增加)。通过考虑该恢复情况，按照上述施加压力时的盒间距d稍小于实际的设定值的方式调整压力。
通过上述的压力施加，从液晶注入口2a排除多余的液晶3。接着，在保持液晶排出时的压力的状态，擦去附着于液晶注入口2a上的多余的液晶3，之后在液晶注入口2a处，涂敷紫外线硬化树脂(密封材料)，将作用于液晶板上的压力减小到液晶排出时的压力的2/3，使由紫外线硬化树脂形成的密封材料(密封树脂)渗透于盒间距Cg中。如果渗透紫外线硬化树脂，则对涂敷紫外线硬化树脂的部分照射紫外线，将液晶注入口2a密封。最好，液晶排出时的压力在30～50kPa(约0.3～0.5kgf/cm2)的范围内，密封材料渗透时的压力在为液晶排出时的压力的2/3的20～33kPa(约0.2～0.3kgf/cm2)的范围内。该压力值按照考虑上述恢复等情况，在液晶显示元件10的制成状态，盒间距d为设定值的方式调整。
按照上述方式，通过对液晶板施加压力，在调整盒间距d的状态下，将液晶注入口2a密封，由此在解除作用于液晶板上的压力时，液晶板沿厚度方向恢复，液晶板内部处于比大气压稍小的压力状态。由此，按照各向同性的方式，对显示侧基板1a和里侧基板1b施加荷载。于是，将位于上述的液晶板的位置的盒间距d的变化修正，在液晶板的整个表面按照均匀地为规定值的方式，调整盒间距d。
另外，在通过上述制造步骤制造的液晶显示元件10中，液晶板内部处于比大气压稍小的压力状态。但是，在本液晶显示元件10中，如后面所述，由于通过调整间隔件4的密度，保持充分的刚性，可抑制一对基板1的变形，由此，可减小液晶板内部的压力变形，还可抑制高温时等的气泡的发生。
按照上面描述的液晶显示元件10的制造步骤的主要内容归纳如下。在里侧基板1b的内表面，按照成为后面将要描述的适合的密度的方式散布间隔件4。将该里侧基板1b与涂敷有密封材料的显示侧基板1a叠合，形成液晶板。通过真空注入法，向该液晶板中注入液晶。接着，从液晶板的外部施加压力，排出多余液晶3，在施加压力的情况下，将紫外线硬化树脂涂敷于液晶注入口2a。此后，将作用于液晶板上的压力减小到液晶排出时的压力的2/3，从液晶注入口使紫外线硬化树脂渗透。然后，对液晶注入口2a照射紫外线，使紫外线硬化树脂硬化，将液晶注入口2a密封。此外，按照盒间距d与间隔件的粒径x成为后面所述的关系的方式，对作用于液晶板上的压力进行调整。
(实施例)
下面对间隔件4的密度与液晶显示元件的特性的关系进行描述。在这里，对机械冲击引起的气泡的发生程度(抵抗机械性的冲击气泡性)以及按压造成的颜色不均匀的发生程度(抵抗按压性)进行调查。
另外，在这里，上述的液晶显示元件10采用由STN型液晶盒形成的元件。
此外，上述一对基板1采用由聚醚砜(弹性率为2.35×109N/m2)形成的厚度为0.2mm的塑料板。间隔件4采用粒径为6.25μm、弹性率为4.70×109N/m2的积水化学工业株式会社生产的微珍珠(ミクロパ-ル)SP20625。于是，间隔件4的弹性率大于一对基板1的弹性率。
除了上述以外，作为一对基板1的材料可采用的包括有比如，聚碳酸酯，聚丙烯酸酯，环氧树脂，丙烯酸，环氧树脂与丙烯酸的共聚物，聚苯乙烯对酞酸酯，聚苯乙烯苯二甲酸酯，聚醚亚胺，聚砜等。另外，作为间隔件4的材料可采用的包括有比如二氧化硅或聚硅氧烷等，或者二乙烯基苯，丙烯系单体，苯乙烯等的单聚物，或这些成分的共聚物等。
在上述的场合，按照虎克定律根据压缩弹性率的比，间隔件4的变形量约为显示侧基板1a或里侧基板1b的变形量的1/2左右。由于间隔件4为球状，显示侧基板1a和里侧基板1b为平板，故间隔件4嵌入显示侧基板1a和里侧基板1b的平面。
接着，采用这些成分，形成盒间距d被设定为6.0μm的液晶显示元件。
首先，对机械性冲击造成的气泡的发生程度进行描述。如已在“发明的背景”中描述的那样，如果间隔件4的数量较多，则盒间距Cg内的液晶3的相对量减少。另外，特别是在液晶显示元件处于低温状态、液晶3本身收缩量较大的场合，由于外部的机械性冲击，容易产生真空区域的气泡(将液晶3排出，并且几乎不包含气泡的空间)，故该方式是不好的。
于是，按照分别使间隔件4的密度在50～500个/mm2的范围内变化的方式，形成上述的液晶显示元件。另外，对这些液晶显示元件，在-20℃的空气中施加机械性冲击，测定气泡发生率(％)。
在这里，间隔件4的密度定义为将液晶显示元件的有效显示区域内所包含的间隔件4的个数除以其区域的面积的值。另外，相对实际的液晶显示元件，在密封有液晶3的区域中的规定的5个位置，计算将位于直径为1mm的圆的区域内部的间隔件4的个数除以其圆的面积的值，以该值的全部的5个位置的平均值作为间隔件4的密度。
作为施加机械性冲击的方法，使液晶显示元件的显示面1d向上，将其水平设置，从相对显示面1d为30cm的高度，将直径为1cm的钢球相对显示面1d下落。
另外，气泡发生率由通过的实际产生气泡的液晶显示元件的个数与进行了实验的液晶显示元件的试验数量的比例(百分率)表示。
上述测定结果表示于图2中。图2为针对上述的测定结果、表示气泡发生率的变化相对间隔件4的密度的变化的曲线图。
从图2知道，间隔件4的密度小于300个/mm2，气泡发生率基本上为0％，即在施加机械性冲击时，不产生气泡。与此相对，如果间隔件4的密度超过300个/mm2，确认气泡的发生。另外，随着间隔件4的密度的增加，气泡发生率上升，比如间隔件4的密度为400个/mm2，气泡发生率增加到接近10％的程度。
由此，对于液晶显示元件，为了抑制低温状态的机械性冲击造成的气泡的发生，可减小间隔件4的密度。特别是，在间隔件4的密度小于300个/mm2的场合，由于几乎看不到气泡发生，故最好采用该方式。
在这里，考虑间隔件4的体积占有率。该间隔件4的体积占有率定义为相对由液晶板中的一对基板1和密封件2围绕的空间(应密封有液晶3和间隔件4的空间)中所包含的全部的间隔件4所占据的体积与该空间的比例。另外，如果将上述间隔件4的密度300个/mm2转换为间隔件4的体积占有率，则上述比例约为0.64％。于是，在间隔件4的体积占有率约小于0.64％的场合，几乎看不到气泡发生，故最好采用该方式。该气泡的发生与间隔件4的体积占有率之间的关系与间隔件4的粒径或盒间距d等无关，一般是成立的。
还有，间隔件4的体积占有率根据液晶板的盒间距d(在这里为6.0μm)、间隔件4的粒径(在这里为6.25μm)以及间隔件4的密度计算。此时，由于间隔件4等的变形微小，故间隔件4的体积与变形前的球状的间隔件4的体积近似。
具体来说，如果间隔件4的粒径由xmm表示、盒间距d由dmm表示、间隔件4的密度由n个/mm2表示，则位于显示面1d的单位面积(Smm2)的间隔件4的整体体积的平均值vmm3为：
v＝4π(x/2)3·n·S/3
另外，显示面1d的单位面积(Smm2)的一对基板1之间的空间的体积Vmm3为：
V＝d·S
间隔件4的体积占有率Ov％为：
Ov＝v/V＝4π(x/2)3·n/3/d×100
下面考虑间隔件4的面积占有率。该间隔件4的面积占有率定义为液晶板中的密封有液晶3的区域所包含的全部间隔件4的显示面1d的投影面积与该区域的面积的比例。这样，如果将上述间隔件4的密度300个/mm2转换为间隔件4的面积占有率，则上述比例约为0.92％。
此外，间隔件4的面积占有率也是按照与上述体积占有率的场合相类似的方式计算的。具体来说，间隔件4的面积占有率Os％为：
Os＝π(x/2)2·n×100
按照上述方式，如果间隔件的密度小于300个/mm2，则间隔件4的面积占有率约小于0.92％。在此场合，由于间隔件4的面积占有率充分小，间隔件4造成的光的散射等的影响也充分小。于是，通过使间隔件4的密度小于300个/mm2，则可抑制对比度的降低。
即，该液晶显示元件10包括由塑料形成的一对基板1、以及夹持于该对基板1中的液晶3和间隔件4，最好，在该对基板1之间，间隔件4相对应夹持有液晶3和间隔件4的空间的体积占有率约小于0.64％。
由此，防止在低温状态下对液晶显示元件10施加机械性冲击时的气泡的发生或对比度的降低等，可使液晶显示元件10的显示质量提高。
下面对按压造成的颜色不均匀的发生程度进行描述。如在“发明背景”中所描述的那样，如果间隔件4的数量过少，则一对基板1之间的支承很小。由此，由于按压等原因，盒间距d容易发生变化，在液晶显示元件的显示中，容易产生颜色不均匀。
上述情况特别是在下述场合容易产生，在该场合，象该液晶显示元件10那样，采用由与玻璃等材料相比较刚性较小的塑料形成的显示侧基板1a或里侧基板1b。另外，象本液晶显示元件10那样，在STN型液晶盒中，颜色不均匀容易特别显著。
于是，进行与上述气泡发生率相同的实验，对颜色不均匀的发生率(％)的评价。另外，在该实验中，相对前述的实验，将设置液晶显示元件的空气的温度变为室温(25℃)。上述以外的条件和方法与前述的实验相同。
在这里，颜色不均匀发生率由实际产生了颜色不均匀的液晶显示元件的个数与进行了实验的液晶显示元件的试验次数的比例(百分率)表示。
上述的评价结果表示于图3中。图3为表示针对上述的评价结果、颜色不均匀的发生率的变化相对间隔件的密度的变化的曲线图。
从图3知道，间隔件4的密度大于240个/mm2，颜色不均匀的发生率基本上为0％，即在按压液晶显示元件的显示面1d时，不产生颜色不均匀。相对该情况，间隔件4的密度小于240个/mm2，产生颜色不均匀。此外，随着间隔件4的密度的减少，颜色不均匀的发生率上升。
按照上述方式，如果间隔件4的密度大于240个/mm2，则液晶显示元件的刚性提高，相对按压等的情况，上述一对基板1难于发生变形。由此，抑制盒间距d的变化，防止颜色不均匀的发生。
由此，对于液晶显示元件10，为了抑制按压造成的颜色不均匀的发生，可增加间隔件4的密度。特别是，在间隔件4的密度大于240个/mm2的场合，由于几乎不发生颜色不均匀，故最好采用该方式。
按照上述方式计算的气泡发生率和颜色不均匀的变化如图4所示。图4为表示颜色不均匀的发生率和气泡发生率的变化相对间隔件4的密度的变化的曲线图。根据图4知道，通过使间隔件4的密度在240～300个/mm2的范围内，可防止施加机械性冲击时的气泡的发生，以及按压造成的颜色不均匀的发生。
接着，改变间隔件4的粒径形成液晶显示元件20，以便调查盒间距d与间隔件4的粒径之间的关系所造成的影响。首先，间隔件4采用等于盒间距d的粒径的类型形成液晶显示元件20。具体来说，使盒间距d和间隔件4的粒径均为6.0μm。另外，将间隔件4的密度设定为260个/mm2。
该液晶显示元件20具有图5所示的截面形状。在这里，图5为采用其粒径等于盒间距d的间隔件而形成的液晶显示元件20的剖视图，其与图1(b)相对应。另外，该液晶显示元件20的平面图与图1(a)相同。
在该液晶显示元件20中，由于盒间距d与间隔件4的粒径基本上相等，故一对基板1和间隔件4基本不发生变形。由此，一对基板1的内表面保持平面，间隔件4保持球形状。于是，不形成图1(b)中的凹部1c，上述一对基板1沿面方向夹持间隔件4的力很小。
按照上述方式，在该液晶显示元件20中，相对外部的冲击，间隔件4容易产生移动。于是，在该液晶显示元件20中，与上述液晶显示元件10(参照图1(b))相比较，盒间距d不均匀，容易产生颜色不均匀。
相对该情况，在上述液晶显示元件10中，设定间隔件4的粒径大于盒间距d。另外，一对基板1和间隔件4在相互接触的部分，发生弹性变形。于是，间隔件4通过一对基板1强制的夹持，其结果是，相对外部的冲击间隔件4难于移动。即，在液晶显示元件10中，与液晶显示元件20相比较，相对按压，更难发生颜色不均匀。
特别是，在液晶显示元件10中，设定间隔件4的弹性率大于显示侧基板1a或里侧基板1b的弹性率。由此，在显示侧基板1a或里侧基板1b形成凹部1c。由于该凹部1c按照显示侧基板1a或里侧基板1b进一步地牢固保持间隔件4的方式作用，通过这样的结构，获得进一步抑制相对按压的颜色不均匀的发生的效果。
接着，相对上述的液晶显示元件10的场合，间隔件4采用更大粒径的类型，具体来说，采用粒径为6.75μm的类型，形成液晶显示元件。在这里，间隔件4的密度为260个/mm2。
在此场合，为了使盒间距d为6.0μm，则必须使一对基板1和间隔件4发生较大变形，但是实际上，难于将盒间距d均匀地调整到6.0μm。
另外，在该液晶显示元件中，不能够抑制相对上述的-20℃的空气中的机械性冲击的气泡发生率。这是因为：为了采用较大粒径(6.75μm)的间隔件4，使盒间距d为6.0μm，则密封于内部的液晶3处于过度减压的状态，另外处于低温状态，由此液晶3收缩，从而容易产生机械性冲击造成的真空区域的气泡。
再有，在该液晶显示元件中，由于一对基板1的内表面的变形量较大，故形成于一对基板1的内表面上的透明电极受到损伤，产生断线的部分。
在这里，如果考虑作为间隔件4的粒径x与盒间距d的比的变形率x/d，则x/d的值越大，上述一对基板1的内表面的变形量越大。于是，在使变形率x/d变化、形成液晶显示元件时，如果变形率x/d大于1.1，则难于将盒间距d均匀地调整到规定值，并且透明电极会发生损伤。
图6为表示相对x/d值的变化的盒间距不一致发生率的变化曲线图。在这里，盒间距不一致发生率由实际发生了盒间距不一致的液晶显示元件的个数与进行了实验的液晶显示元件的试验次数的比例(百分比)表示。另外，盒间距不一致表示盒间距d的不均匀，其视为在液晶显示元件制成时产生颜色不均匀的场合，在该液晶显示元件中，产生盒间距不一致的情况。另外，上述盒间距不一致发生率的调查是针对每个液晶显示元件的制造批量进行的。图6中的误差轴表示各批量之间的误差。该误差反映的是：不是间隔件4造成的，其它原因。
从图6知道，x/d的值越大，则盒间距d的调整越难，在液晶显示元件中，产生盒间距d的不均匀的盒间距不一致。另外，如图6所示，如果x/d大于1.1，则盒间距不一致的发生率急剧增加。即使在x/d等于1.1的情况下，盒间距不一致的发生率不为0％，，但是该发生率在允许范围内。根据该情况，最好，变形率x/d小于1.1。另外，从优良品率的观点，盒间距的发生率的允许范围小于3％。
于是，在本实施例的液晶显示元件10(参照图1(a)和图1(b))中，包括由塑料形成的一对基板1、以及夹持于该对基板1中的液晶3和间隔件4，最好，在间隔件4中的由一对基板1夹持的方向的厚度中、未由一对基板1夹持的状态下的粒径(厚度)被设定为一对基板1中的相对的面(内表面)之间的距离(盒间距d)的1.1倍以下。
由此，可防止使基板或间隔件过度变形，可避免上述的问题。
在发明的具体描述中给出的具体的实施例或实例仅仅是用于理解本发明的技术内容，其不仅仅限于这样的具体实例，不应进行狭义的解释，在本发明的实质和后面所述的权利要求的范围内，可进行各种变换。

Claims (13)

1.一种液晶显示元件，其包括：
由塑料形成的一对基板(1)；
夹持于该对基板中的液晶(3)；
多个间隔件(4)，该多个间隔件夹持于上述一对基板(1)中，用于保持上述一对基板的间距d；
该液晶显示元件的特征在于当由x表示上述多个间隔件中的由上述一对基板夹持的方向的非加载状态下的厚度的平均值时，满足d＜x≤1.1d。
2.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于上述间隔件的数量密度在240～300个/mm2的范围内。
3.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于上述间隔件的弹性率大于上述一对基板的弹性率。
4.根据权利要求2所述的液晶显示元件，其特征在于上述间隔件的弹性率大于上述一对基板的弹性率。
5.一种液晶显示元件的制造方法，该液晶显示元件包括在由塑料形成的一对基板(1)之间夹持有保持该对基板的间距用的多个间隔件(4)和液晶(3)，其特征在于该方法包括下述步骤：
在上述一对基板之间设置上述多个间隔件，通过设置于设有该间隔件的区域的周围的密封材料，将上述一对基板叠合，并且在上述一对基板之间形成注入液晶用的液晶注入口(2a)；
通过上述液晶注入口，将液晶注入上述一对基板之间；
为了调整注入有液晶的上述一对基板的间距，对该对基板施加压力，调整该压力，将上述液晶注入口密封；
当由x表示上述多个间隔件中的由上述一对基板夹持的方向的非加载状态下的厚度的平均值时，
在调整上述压力时，液晶显示元件制成时的上述一对基板的间距d按照为满足d＜x≤1.1d的值的方式调整。
6.根据权利要求5所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于上述间隔件按照其数量密度在240～300个/mm2的范围内的方式，设置于上述一对基板之间。
7.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于上述间隔件的弹性率大于上述一对基板中的一个基板的弹性率。
8.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于上述间隔件的数量密度大于240个/mm2，并且上述间隔件所占据的体积相对夹持于上述一对基板中的液晶和间隔件所占据的体积的比例小于0.64％。
9.根据权利要求1～4，7，8中的任何一种所述的液晶显示元件，其特征在于上述一对基板中的至少一个基板由聚醚砜形成。
10.根据权利要求1～4，7，8中的任何一种所述的液晶显示元件，其特征在于上述液晶构成STN型液晶盒。
11.根据权利要求5或6所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于在密封上述液晶密封口的步骤中，按照上述一对基板的间距小于液晶显示元件制成时的间距的方式，对上述一对基板施加压力，接着对上述液晶注入口涂敷密封材料，然后减小作用上述一对基板1上的压力，使上述密封材料渗透于中，之后使上述密封材料硬化。
12.根据权利要求11所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于在密封上述液晶注入口的步骤中，按照上述一对基板的间距小于液晶显示元件制成时的间距的方式，对上述一对基板所施加的压力在30～50kPa的范围内。
13.根据权利要求9所述的液晶显示元件，其特征在于上述液晶构成STN型液晶盒。
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