JP2000155321A - 液晶表示素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２枚の基板間隔を均一に保ち歩留まり良く接
着することにより、液晶表示素子の耐衝撃性を向上させ
る。 【解決手段】 アクリル樹脂等を主成分とする接着用ス
ペーサである柱状樹脂スペーサ５１、あるいは隔壁状樹
脂スペーサ５２の厚みを、均一性を維持するためのスペ
ーサとしてのプラスチックまたはシリカ製の球状粒子ス
ペーサ６１の直径より大きくし、２枚の基板２の間隔を
均一にし歩留まり良く接着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２枚の基板間隔を均
一に保って歩留まり良く接着し耐衝撃性を向上させた液
晶表示素子ならびにその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型、薄型、軽量、低消費電力と
いう利点から液晶を使用した表示素子が重要視されてい
る。現在主流となっている液晶表示素子はネマティック
液晶を使用したものであるが、その応答時間は最も早い
ものでも３０ｍｓ程度であり、完全な動画を表示するこ
とは不可能である。そこで、１ｍｓ以下での応答が可能
な強誘電性液晶や反強誘電性液晶を液晶表示素子へ適用
することが検討されている。ところが、これらの液晶を
使用した表示素子では、スメクティックＣ相に特有な欠
陥によりコントラスト比が低く、また外部からの衝撃に
より容易に配向が乱れてしまうことが問題となってい
る。そこで、特開平９−３０４７５６号公報、特開平７
−３１８９１２号公報では、アクリル樹脂などを主成分
とする感光性材料を使用して互いに隔離された平行に並
ぶ複数の直線状空間を形成し、この空間に液晶８を充填
する。その後、基板２の面内において直線状空間に垂直
な温度勾配をかけ、液晶の体積収縮力を利用して欠陥を
低減する手法が記されている。この概略透視図を図１３
に示す。本手法によれば、欠陥を低減することにより高
コントラスト比が実現できる。また、直線状空間を形成
している隔壁５２は、２枚の基板を接着しているので衝
撃に強く、外部衝撃に対する液晶配向の耐性をも実現す
ることができる。

【０００３】また、第２３回液晶討論会講演予稿集４５
０ページには、アクリル樹脂などを主成分とする感光性
材料により柱状樹脂スペーサ５１を形成し２枚の基板２
を接着させ、液晶表示素子の耐衝撃性を向上させる試み
が記されている。この試みによれば、２枚の基板２を接
着することにより、耐衝撃性が大幅に向上するという結
果が得られている。この概略透視図を図１４に示す。

【０００４】以上のように、アクリル樹脂などを主成分
とする材料を使用して樹脂スペーサを作製し、この樹脂
スペーサを使用して２枚の基板を接着することにより、
液晶表示素子の耐衝撃性を向上させる試みが盛んに行わ
れつつある。

【０００５】一方で、プラスチックやシリカの球状また
は円筒状スペーサを基板に散布して基板間隔を得る従来
の手法では、球状または円筒状スペーサの位置を基板内
で固定できず、表示部位内にも配置されるため、液晶の
配向が乱れコントラスト比が低下する点が問題になって
いる。さらに近年、基板間隔を薄くし高速応答を実現す
る試みが、例えばアイ・ディー・アール・シー９７（Ｉ
ＤＲＣ９７）のＬ−６６ページなどに記載されている。
しかし、球状または円筒状スペーサが基板上で凝集する
ために面内で均一な基板間隔の実現が難しく、特に基板
間隔が薄くなるに従い均一化はより困難となる。そこ
で、球状または円筒状スペーサとアクリル樹脂などを主
成分とする材料を併用し、球状または円筒状スペーサの
凝集を防止するとともに基板面内における位置を固定し
て、薄い基板間隔を面内で均一にし、かつ表示品質を向
上させる試みが特開平９−１９７４１４号公報に記載さ
れている。この断面図を図１５に示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、アクリル樹脂
などを主成分とする樹脂スペーサを使用して２枚の基板
を接着し表示素子面内で均一な基板間隔を実現するため
には、樹脂スペーサの接着力と硬度が重要な要素とな
る。樹脂スペーサの接着力を向上させるためには、フォ
トリソグラフィや印刷などの樹脂スペーサ形状形成過程
の後で行うポストベークの温度を下げて、熱硬化を完全
に進行させない状況で２枚の基板を貼り合わせ、加圧し
ながら組立焼成を行う。この際に、組立焼成前の樹脂ス
ペーサの熱硬化が進み過ぎていると接着力が低下し、衝
撃や圧力により樹脂スペーサの接着部位が剥げてしま
う。そこで、組立焼成前の樹脂スペーサの熱硬化が進行
していない条件で組立焼成を行えば、接着力を強化する
ことができる。しかし、樹脂スペーサの熱硬度が進行し
ていないために組立焼成時の圧力で潰れてしまい、均一
な基板間隔が実現不可能となることが問題となってい
る。

【０００７】例えば、特開平９−３０４７５６号公報、
特開平７−３１８９１２号公報では、樹脂スペーサを２
枚の基板間で隔壁状にして接着させているが、組立焼成
後に液晶表示素子のスクライブ・ブレイク工程に関する
記述はない。量産性を考慮すると、スクライブ・ブレイ
ク工程が必要であり、この工程における衝撃に耐えられ
る接着力が必要とされる。 また、上記特開平９−３０
４７５６号公報、特開平７−３１８９１２号公報では、
隔壁状の樹脂スペーサの隔壁幅は２５μｍとなっている
が、近年、特開平１０−１０４６４５号公報のように液
晶表示素子の高精細・大容量化が進みつつあり、より小
さな隔壁幅が必要とされる。また液晶プロジェクタのラ
イトバルブとして液晶表示素子を使用する場合には高精
細であることが必須条件となる。これらの液晶表示素子
に上記樹脂スペーサを使用する場合には、隔壁幅を２５
μｍより小さくしなければならない。それは、表示絵素
間の遮光層部内に隔壁を設けなければ、表示に影響が現
れるためである。また、隔壁間幅はある一定の範囲にな
ければならず、隔壁数を増やすことも不可能である。す
ると、素子に占める隔壁の接着面積割合が減少し、接着
力が低下するため、スクライブ・ブレイク工程等の衝撃
により、より接着部が剥がれやすくなるという問題を生
じる。

【０００８】更に、熱硬化の程度がポストベークの温度
・時間に大きく依存する材料を樹脂スペーサとして使用
する場合には、ポストベーク時の基板面内温度分布が一
様でないと樹脂スペーサの硬度に分布が生じ、均一な基
板間隔が実現不可能となるという問題点が生じる。 ま
た、現在の液晶表示素子は特開平８−１５２８５７号公
報に記載されているように、外力による変化の影響を受
けやすく、例えば液晶表示素子に触れただけで表示が変
化し、所望の表示が得られないという問題が存在する。
これは、外力により液晶表示素子の基板間隔が変化する
ことが原因である。

【０００９】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、樹脂
スペーサを使用して２枚の基板を接着した際に、基板間
隔を面内で均一にするとともに、接着力を強化しスクラ
イブまたはブレイク工程等の衝撃にも耐え、樹脂スペー
サの接着剥がれの生じにくい液晶表示素子ならびにその
作製方法を提供し、また作製歩留を向上するとともに表
示素子としての耐衝撃性を向上させることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示素子の製造方法は、アクリル樹脂
等を主成分とする材料とプラスティックまたはシリカの
球状、または円筒状スペーサを併用する。 この際に、
プラスティックまたはシリカの球状または円筒状スペー
サの直径より、アクリル樹脂等を主成分とする材料の塗
布厚を大きくすることにより、アクリル樹脂等を主成分
とする材料で２枚の基板を接着することができる。ま
た、接着力を向上し外力による接着剥がれを防止するた
めに、アクリル樹脂等を主成分とする材料の硬化があま
り進行しておらず、組立焼成時の圧力によってアクリル
樹脂等を主成分とする材料の潰れが発生する条件にして
おく。その後、組立焼成時の圧力により潰れが発生する
ものの、樹脂スペーサにより基板間隔は均一な状態で潰
れ接着される。以上により、２枚の基板を、基板間隔が
均一な状態に保ち、かつ強力に接着することができる。
図１にその断面図を示す。 ただし、遮光層の存在する
基板に適用する場合には、アクリル樹脂等を主成分とす
る材料は、組立焼成時の圧力で潰れた際に、遮光層より
はみ出してはならない。遮光層から表示画素部へはみ出
した部分は表示に使用することができないので、表示画
素部における未表示部分が発生し、表示に悪影響を与え
るからである。

【００１１】この様子を図２に示す。そこで、柱状樹脂
スペーサの形状を高さｈ、幅（直径）ｗとし、併用する
プラスティックまたはシリカの球状または円筒状スペー
サの直径をＲ、遮光層の幅をＢとした際に、これらの関
係が数式（１）を満たすようにする。

【００１２】 （ｈ−Ｒ）×ｗ≦（Ｂ−ｗ）×Ｒ ・・・（１） 数式（１）の条件を利用すれば、遮光層から表示画素部
へのアクリル樹脂等を主成分とする材料のはみ出しを防
止することができる。

【００１３】更に、球状スペーサと柱状樹脂スペーサを
併用する場合には、 ２×Ｒ＋ｗ≦Ｂ ・・・（２） を満たすことが望ましい。これは、球状スペーサの中心
と樹脂スペーサの中心は一致しない状況が発生するの
で、樹脂スペーサからはみ出した球状スペーサが遮光層
へはみ出すのを防止するためである。図３に斜視図を示
す。同様に、円筒状粒子スペーサと柱状樹脂スペーサを
併用した場合には、円筒状スペーサの長さをＬとして、 ２×Ｌ＋ｗ≦Ｂ ・・・（３） を満たすことが望ましい。図４に斜視図を示す。

【００１４】また、本作製法を適用した液晶表示素子で
は、素子に外力が加わった場合の表示変化も防止するこ
とができる。２枚の基板が樹脂スペーサにより接着さ
れ、外力による基板間隔の変化を抑制することができる
からである。

【００１５】上記手段により、表示素子作製工程での外
部衝撃による樹脂スペーサと２枚の基板との接着剥がれ
を防止するとともに、外力による表示変化のない液晶表
示素子を実現できるだけでなく、樹脂スペーサを作製す
る際の温度分布が許容されるので、作製歩留も向上する
ことになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図５は本発明の第１の実施
の形態を示す概略透視図である。基板２にスピンコート
法、または印刷法を使用して配向膜４を塗布する。

【００１７】一方の基板２に、アクリル樹脂等を主成分
とする材料を使用して柱状樹脂スペーサ５１を形成す
る。形成方法はフォトリソグラフィ法でも印刷法でも良
いが、フォトリソグラフィ法を使用する場合には感光性
材料を混入する必要がある。しかし、フォトリソグラフ
ィ法ではより微細な構造を形成することができる。印刷
法を使用する場合には、感光性材料はなくても構わな
い。または、円筒状粒子スペーサ６１を混入していない
アクリル樹脂等を主成分とする材料を塗布した後に、円
筒状粒子スペーサ６１を散布しても良い。ただし、アク
リル樹脂等を主成分とする材料の塗布厚は、プラスティ
ック製またはシリカ製の円筒状粒子スペーサの直径より
大きくしておく。また、スペーサ形成後のポストベーク
は短時間にする。

【００１８】次に、柱状樹脂スペーサ５１を形成した基
板２ならびにもう一方の基板２に対し、ラビング法など
の配向処理を施す。表示領域を囲い液晶注入用の開口部
を設けた形状にシール材９を塗布し、この両基板２を張
り合わせる。加熱ならびに加圧等の手段を使用し柱状樹
脂スペーサ５１を硬化させ、両基板２を完全に接着す
る。この後、接着した両基板からスクライブ・ブレイク
工程を使用して表示素子として使用する部位を切り出
す。その結果スクライブ・ブレイク工程による樹脂スペ
ーサの接着剥がれは発生しない。次に、２枚の基板間に
液晶８を注入して液晶表示素子１とすると、液晶表示素
子１は、外力が加わった場合でも表示変化が発生しな
い。

【００１９】図６は本発明の第２の実施の形態の概略を
示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態と異なる
のは、一方の基板２には遮光層７が設けられている点、
遮光層７上に数式（１）、（２）および（３）の条件を
満たすように柱状樹脂スペーサ５１を形成する点であ
る。本発明の第１の実施の形態と比較して、遮光層７に
より光漏れを低減できコントラスト比を向上させ、かつ
遮光層７から表示画素部への樹脂スペーサ５１ならびに
円筒状粒子６１のはみ出しを防止できるので、表示画素
内の未表示部分の発生を防止することができる。 図７
は本発明の第３の実施の形態を示す概略透視図である。
本発明の第２の実施の形態と異なるのは、円筒状粒子６
１のかわりに球状粒子６２を使用する点である。球状粒
子６２の方が柱状樹脂スペーサ５１を大きく設置するこ
とができ、接着力を強化できるので、特に遮光層７の幅
が小さな高精細表示素子に適用する際に有利である。

【００２０】図８は本発明の第４の実施の形態を示す概
略透視図である。本発明の第３の実施の形態と異なるの
は、柱状樹脂スペーサ５１のかわりに隔壁状樹脂スペー
サ５２を形成する点である。隔壁状樹脂スペーサ５２は
接着面積を大きくすることができるので、更なる高精細
化に有利である。

【００２１】本発明の第４の実施の形態に対し、強誘電
性液晶や反強誘電性液晶などのスメクティックＣ相を示
す液晶８を使用し、隔壁方向に温度勾配を印加してスメ
クティックＣ相に特有の配向欠陥を低減した点を特徴と
する。配向欠陥の低減により、コントラスト比を向上さ
せることができた。更に、強誘電性液晶や反強誘電性液
晶を使用するので、高速表示を実現することができた。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の液晶表示素子の実施例につい
て述べる。

【００２３】実施例１：透明電極を有する無アルカリガ
ラス(日本電気硝子（株）製「ＯＡ２」）２枚に配向膜
（ＪＳＲ（株）製「ＡＬ１２５４」）を塗布する。塗布
方法はスピンコート法を使用し、塗布後クリーンオーブ
ンにて２００℃で焼成した。この後、一方の基板に、直
径３μｍ・長さ１０μｍである円筒状粒子スペーサ（日
本電気硝子（株）製液晶セル用スペーサ「マイクロ・ロ
ッド」）を混入した感光性材料（シプレイ・ファーイー
スト（株）製ポジ型レジストＭＰ−Ｓ１８０８）をスピ
ンコート法により４μｍの膜厚となるよう塗布した。円
筒状粒子スペーサの混入割合は、感光性材料１０ｍｌに
対し、円筒状粒子１０ｍｇとした。

【００２４】次に、フォトリソグラフィにより一辺２５
μｍの柱状樹脂スペーサを１００μｍ間隔で多数形成し
た。ポストベークとしてクリーンオーブン内で１６０℃
・１時間加熱し、感光性材料を硬化した。スペーサを形
成した基板ならびにもう一方の基板に対し、ラビング法
による配向処理を施した。更に、柱状樹脂スペーサを形
成した基板に、シール材を塗布した。塗布は、表示領域
を囲い液晶注入用の開口部を開けた形状を、ディスペン
サ法により形成した。この両基板を貼り合わせ、クリー
ンオーブンにて圧力０．８ｋｇｆ／ｃｍ２・温度１８０
℃で２時間加熱することにより、両基板を接着した状態
で、面内均一な基板間隔を実現することができた。基板
間隔は３μｍであった。接着した両基板からスクライブ
・ブレイク工程を使用して表示素子として使用する部位
を切り出した。スクライブ・ブレイク工程の際に、樹脂
スペーサの接着剥がれは発生しなかった。次に、２枚の
基板間にネマティック液晶（メルク（株）製ネマティッ
ク液晶「ＺＬＩ−４７９２」）を注入して液晶表示素子
とした。この液晶表示素子は、外力や衝撃による表示変
化が発生しなかった。 実施例２：第２の実施例では、
第１の実施例に対して、一方の基板２に透明電極および
幅３０μｍの遮光層を有する無アルカリガラス(日本電
気硝子（株）製「ＯＡ２」）を使用する点と、フォトリ
ソグラフィ法により一辺１０μｍの柱状樹脂スペーサを
１００μｍ間隔で多数形成する点とが異なる。本実施例
においても、両基板を接着した状態で面内均一な基板間
隔を実現することができ、スクライブ・ブレイク工程の
際に樹脂スペーサの接着剥がれは発生しなかった。更に
外力や外部衝撃による表示変化は発生しなかった。ま
た、遮光層からのアクリル樹脂等を主成分とする材料５
ならびに円筒状粒子スペーサ６１のはみ出しはなく、表
示画素部における未表示部分は発生しなかった。

【００２５】実施例３：第３の実施例では、第２の実施
例に対して、透明電極および幅２０μｍの遮光層を有す
る低膨張率無アルカリガラス(日本電気硝子（株）製
「ＯＡ２」）を使用する点、直径３μｍである球状粒子
スペーサ（日本触媒製ＬＣＤ用スペーサ「リクリスタ
ー」）を混入した感光性材料（シプレイ・ファーイース
ト（株）製ポジ型レジストＭＰ−Ｓ１８０８）をスピン
コート法により４μｍの膜厚となるよう塗布した点、球
状粒子スペーサの混入割合は感光性材料１０ｍｌに対し
球状粒子１００ｍｇとした点が異なる。本実施例におい
ても、両基板を接着した状態で面内均一な基板間隔を実
現することができ、スクライブ・ブレイク工程の際に樹
脂スペーサの接着剥がれは発生しなかった。更に外力や
外部衝撃による表示変化は発生しなかった。また、遮光
層からのアクリル樹脂等を主成分とする材料５ならびに
球状粒子スペーサ６２のはみ出しはなく、表示画素部に
おける未表示部分は発生しなかった。第２の実施例と比
較して、柱状樹脂スペーサの大きさは変えずに遮光層の
幅を小さくできるので、開口率を向上させることができ
た。

【００２６】実施例４：第４の実施例では、第３の実施
例に対して、直径１．５μｍである球状粒子スペーサ
（日本触媒製ＬＣＤ用スペーサ「リクリスター」）を混
入した感光性材料（シプレイ・ファーイースト（株）製
ポジ型レジストＭＰ−Ｓ１８０８）をスピンコート法に
より２μｍの膜厚となるよう塗布した点、球状粒子スペ
ーサの混入割合は感光性材料１０ｍｌに対し球状粒子ス
ペーサ５０ｍｇとした点、２枚の基板間に強誘電性液晶
（チッソ石油化学（株）製強誘電性液晶「ＣＳ−１０１
４」）を注入して液晶表示素子とした点が異なる。両基
板を接着した状態で面内均一な基板間隔を実現すること
ができ、スクライブ・ブレイク工程での樹脂スペーサの
接着剥がれは発生せず、また外力や衝撃による表示変化
が発生しない高速液晶表示素子を得ることができた。

【００２７】実施例５：第５の実施例では、第３の実施
例に対して、フォトリソグラフィ法により幅１０μｍ、
長さ１０ｃｍの隔壁状樹脂スペーサを１００μｍ間隔で
多数形成した点が異なる。本実施例においても、両基板
を接着した状態で面内均一な基板間隔を実現することが
でき、スクライブ・ブレイク工程の際に樹脂スペーサの
接着剥がれは発生しなかった。更に外力や外部衝撃によ
る表示変化は発生しなかった。また、遮光層からのアク
リル樹脂等を主成分とする材料ならびに球状粒子スペー
サのはみ出しはなく、表示画素部における未表示部分は
発生しなかった。第３の実施例と比較して、接着面積を
大きくとることができるので、接着力を向上させること
ができる。

【００２８】実施例６： 第６の実施例では、第４の実
施例に対して、フォトリソグラフィ法により幅１０μ
ｍ、長さ１０ｃｍの隔壁状樹脂スペーサを１００μｍ間
隔で多数形成した点、２枚の基板間に反強誘電性液晶
（チッソ石油化学（株）製反強誘電性液晶「ＣＳ−４０
００」）を注入して液晶表示素子とした点が異なる。両
基板を接着した状態で面内均一な基板間隔を実現するこ
とができ、スクライブ・ブレイク工程での樹脂スペーサ
の接着剥がれは発生しなかった。更に、この液晶表示素
子を９０℃の恒温層から大気中へ引き出しを行い、温度
勾配による配向改善を試みた。引き出しは隔壁方向に沿
って毎分０．５ｍｍの速度で行い、欠陥のない均一な配
向を実現することができた。この液晶表示素子は、外力
や外部衝撃による表示変化が発生しなかった。

【００２９】実施例７： 第７の実施例では、第６の実
施例に対して、感光性材料（シプレイ・ファーイースト
（株）製ポジ型レジストＭＰ−Ｓ１８０８）をスピンコ
ート法により２μｍの膜厚となるよう塗布した点、感光
性材料の乾燥前に直径１．５μｍである球状粒子スペー
サ（日本触媒製ＬＣＤ用スペーサ「リクリスター」）を
１ｍ^２につき１０ｍｇ散布した点が異なる。本実施例に
おいても、両基板を接着した状態で面内均一な基板間隔
を実現することができ、スクライブ・ブレイク工程の際
に樹脂スペーサの接着剥がれは発生せず、温度勾配によ
り欠陥のない均一な配向を実現することができ、更に外
力や外部衝撃による表示変化は発生しなかった。また、
遮光層からの樹脂スペーサならびに球状粒子スペーサの
はみ出しは発生せず、表示に悪影響はなかった。散布方
式にすることにより、球状粒子スペーサの使用量を低減
することができた。

【００３０】次に本発明の比較例について述べる。

【００３１】比較例１： 図９は本発明の第１の比較例
を示す断面図である。透明電極を有する無アルカリガラ
ス２(日本電気硝子（株）製「ＯＡ２」）２枚に配向膜
４（ＪＳＲ（株）製「ＡＬ１２５４」）を塗布する。塗
布方法はスピンコート法を使用し、塗布後クリーンオー
ブンにて２００℃で焼成した。この後、一方の基板に、
感光性材料（シプレイ・ファーイースト（株）製ポジ型
レジストＭＰ−Ｓ１８０８）をスピンコート法により４
μｍの膜厚となるよう塗布した。次にフォトリソグラフ
ィにより直径２５μｍの柱状樹脂スペーサ５１を１００
μｍ間隔で多数形成した。ポストベークとしてクリーン
オーブン内で１６０℃・３時間加熱し、感光性材料を硬
化した。スペーサを形成した基板、ならびにもう一方の
基板に対し、ラビング法による配向処理を施した。更
に、スペーサを形成した基板２に、シール材９を塗布し
た。塗布は、表示領域を囲い液晶注入用の開口部を開け
た形状を、ディスペンサ法により形成した。この両基板
２を貼り合わせ、クリーンオーブンにて圧力０．８ｋｇ
ｆ／ｃｍ２・温度１８０℃で２時間加熱することによ
り、両基板２を接着した状態で、面内均一な基板間隔を
実現することができた。基板間隔は４μｍであった。接
着した両基板からスクライブ・ブレイク工程を使用して
表示素子として使用する部位を切り出したが、衝撃で樹
脂スペーサに剥がれが発生した。次に、２枚の基板間に
ネマティック液晶８（メルク（株）製ネマティック液晶
「ＺＬＩ−４７９２」）を注入して液晶表示素子１とし
た。この液晶表示素子１は、２枚の基板２が樹脂スペー
サ５１により接着されていないために、外力や衝撃によ
り表示変化が発生した。

【００３２】比較例２： 第２の比較例では、第１の比
較例に対して、感光性材料（シプレイ・ファーイースト
（株）製ポジ型レジストＭＰ−Ｓ１８０８）をスピンコ
ート法により２μｍの膜厚となるよう塗布した点、その
結果基板間隔は２μｍとなった点、強誘電性液晶（チッ
ソ石油化学（株）製強誘電性液晶「ＣＳ−１０１４」）
を注入して液晶表示素子とした点が異なる。スクライブ
・ブレイク工程を使用して表示素子として使用する部位
を切り出したが、衝撃で樹脂スペーサに剥がれが発生し
た。この液晶表示素子は、２枚の基板が樹脂スペーサに
より接着されていないために、外力や衝撃による表示変
化が発生した。 比較例３： 図１０は本発明の第３の
比較例を示す断面図である。第２の比較例に対して、フ
ォトリソグラフィ法により幅２５μｍ、長さ１０ｃｍの
隔壁状樹脂スペーサ５２を１００μｍ間隔で多数形成し
た点、反強誘電性液晶８（チッソ石油化学（株）製反強
誘電性液晶「ＣＳ−４０００」）を注入して液晶表示素
子とした点が異なる。接着した両基板からスクライブ・
ブレイク工程を使用して表示素子として使用する部位を
切り出したが、衝撃で隔壁状樹脂スペーサ５２に剥がれ
が発生した。この液晶表示素子１を９０℃の恒温層から
大気中へ引き出しを行い、温度勾配による配向改善を試
みた。引き出しは隔壁方向に沿って毎分０．５ｍｍの速
度で行った。しかし、隔壁状樹脂スペーサ５２に剥がれ
が生じているため、配向改善の効果が得られなかった。

【００３３】比較例４： 図１１は本発明の第４の比較
例を示す断面図である。第３の比較例に対して、ポスト
ベークとしてクリーンオーブン内で１６０℃・１時間加
熱した点が異なる。第３の比較例よりも感光性材料５の
硬化が進行していないために、２枚の基板２を貼り合わ
せた後での加圧焼成による接着力が強化され、したがっ
てスクライブ・ブレイク工程での隔壁状樹脂スペーサ５
２の接着剥がれは発生しなかった。しかし、基板間隔は
面内で１．１〜１．８μｍとばらついた。温度勾配によ
り配向改善が得られたものの、基板間隔のばらつきに起
因する表示むらが発生した。

【００３４】比較例５： 図１２は本発明の第５の比較
例を示す断面図である。第３の比較例に対して、基板２
の一枚に透明電極および幅５μｍの遮光層７を有する低
膨張率無アルカリガラス(日本電気硝子（株）製「ＯＡ
２」）を使用している点、直径１．５μｍである球状粒
子スペーサ６２（日本触媒製ＬＣＤ用スペーサ「リクリ
スター」）を混入した感光性材料（シプレイ・ファーイ
ースト（株）製ポジ型レジストＭＰ−Ｓ１８０８）をス
ピンコート法により２μｍの膜厚となるよう塗布した点
と、フォトリソグラフィ法により幅４μｍ、長さ１０ｃ
ｍの隔壁状樹脂スペーサ５２を１００μｍ間隔で多数形
成した点と、ポストベークとしてクリーンオーブン内で
１６０℃・１時間加熱した点とが異なる。スクライブ・
ブレイク工程の際に隔壁状樹脂スペーサ５２の接着剥が
れは発生せず、温度勾配により配向は改善した。また、
外力や外部衝撃による表示変化は発生しなかったが、遮
光層７からの隔壁状樹脂スペーサ５２ならびに球状粒子
スペーサ６２のはみ出しが発生し、表示に悪影響を与え
た。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による液晶
表示素子ならびにその製造方法によれば、アクリル樹脂
等を主成分とする材料とプラスティックまたはシリカの
球状または円筒状スペーサを併用し、プラスティックま
たはシリカの球状または円筒状スペーサの直径よりアク
リル樹脂等を主成分とする材料の塗布厚を大きくし、か
つアクリル樹脂等を主成分とする材料の硬化が進行して
いない状態で２枚の基板を貼り合わせ加圧焼成すること
により、２枚の基板を、基板間隔が均一な状態に保ち、
かつ強力に接着することができ、したがって液晶表示素
子の製造工程における耐衝撃性を向上させることができ
るので、耐衝撃性の向上した液晶表示素子を歩留まり良
く作製することができるという効果がある。

【００３６】更には、アクリル樹脂等を主成分とする材
料ならびに球状または円筒状スペーサが、基板上に設け
られた遮光層から表示画素部へはみ出さない条件を使用
することにより、表示画素部における未表示部分をなく
すことができるので、表示への悪影響を低減することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の概略を説明するための
断面図である。

【図２】遮光層から表示画素部への樹脂材料のはみ出し
を示した概念図である。

【図３】遮光層から表示画素部への樹脂スペーサならび
に球状粒子スペーサのはみ出しを防止した例を示す斜視
図である。

【図４】遮光層から表示画素部への樹脂スペーサならび
に円筒状粒子スペーサのはみ出しを防止した例を示す斜
視図である。

【図５】本発明の液晶表示素子の第１の実施形態を示す
概略透視図であり、本発明を円筒状粒子スペーサならび
に柱状樹脂スペーサに適用した例を示す斜視図である。

【図６】本発明の液晶表示素子の第２の実施形態を示す
概略透視図であり、本発明を遮光層を有する液晶表示素
子に適用した例を示す斜視図である。

【図７】本発明の液晶表示素子の第３の実施形態を示す
概略透視図であり、本発明を球状粒子スペーサに適用し
た例を示す斜視図である。

【図８】本発明の液晶表示素子の第３の実施形態を示す
概略透視図であり、本発明を隔壁状樹脂スペーサに適用
した例を示す斜視図である。

【図９】本発明の実施例と比較して欠陥を示した第１の
比較例の説明断面図である。

【図１０】第３の比較例を示す説明断面図である。

【図１１】第４の比較例を示す説明断面図である。

【図１２】第５の比較例を示す説明断面図である。

【図１３】従来の隔壁状樹脂スペーサを使用した液晶表
示素子の説明用の斜視図である。

【図１４】従来の柱状樹脂スペーサを使用した液晶表示
素子の説明用の斜視図である。

【図１５】従来の球状粒子スペーサと柱状樹脂スペーサ
を併用した液晶表示素子の説明用の斜視図である。

【符号の説明】

１ 液晶表示素子 ２ 基板 ３ 透明電極 ４ 配向膜 ５１ 柱状樹脂スペーサ ５２ 隔壁状樹脂スペーサ ６１ 円筒状粒子スペーサ ６２．球状粒子スペー
サ ７ 遮光層 ８ 液晶 ９ シール材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月１６日（１９９８．１２．
１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】比較例５：図１２は本発明の第５の比較例
を示す断面図である。第３の比較例にたいして、基板２
の一枚に透明電極および幅５μｍＮＯ遮光層７を有する
低膨張率アルカリガラス(日本電気硝子（株）製「ＯＡ
２」)を使用している点、直径１．５μｍである球状粒
子スペーサ６２（日本触媒製ＬＣＤ用スペーサ「リクリ
スター」）を混入した感光性材料（シプレイ・ファーイ
ースト（株）製ポジ型レジストＭＰ−Ｓ１８０４）をス
ピンコート法により２μｍの膜厚となるように塗布した
点と、フォトリソグラフィ法により幅４μｍＮＯ隔壁状
樹脂スペーサ５２を１００μｍ間隔で多数形成した点
と、ポストベークとしてクリーンオーブン内で１６０℃
・１時間加熱した点とが異なる。スクライブ・ブレイク
工程の際に隔壁状樹脂スペーサ２の接着剥がれは発生せ
ず、温度勾配による配向は改善した。また外力や、外部
衝撃による表示変化発生しなかったが、遮光層７からの
隔壁状樹脂スペーサ５２ならびに球状粒子スペーサ６２
のはみ出しが発生し、表示に悪影響をあたえた。また、
第６の比較例では、第５の比較例に対して、球状粒子ス
ペーサ６２の混入していない感光性材料（シプレイ・フ
ァースト（株）製ポジ形レジストＭＰ−Ｓ１８０８）を
スピンコート法により２μｍの膜厚となるように塗布し
た点、ならびに樹脂スペーサ形成後に直径３μｍである
球状粒子スペーサ６２（日本触媒製ＬＣＤ用スペーサ
「リクリスター」）を散布した点が異なる。加圧焼成後
に２枚の基板は接着されなかった。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１６】従来の柱状樹脂スペーサ形成後に粒子スペー
サを散布し、樹脂スペーサの損傷を防止した液晶素子の
概略断面図である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住吉 研 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 LA05 LA07 LA09 LA19 MA03X NA45 NA48 QA14 RA05 RA13 RA14

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力および熱による変形の少ない第１の
   種類のスペーサを有する液晶表示素子において、 前記第１の種類のスペーサに近接して特定の区域内に配
   置され、前記第１の種類のスペーサの高さより高い高さ
   を有し、互いに近接する対向基板間の加圧焼成により前
   記第１の種類のスペーサの直径まで潰され、潰された上
   部と下部において対向基板に融着する第２の種類のスペ
   ーサを有することを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 ２枚の基板のうちの一枚の基板上の前記
   特定の区域が遮光層であり、該遮光層の幅内に配置され
   る加圧焼成前の第２の種類のスペーサの高さをｈ、幅を
   ｗ、前記第１の種類のスペーサの高さをＲ、前記特定の
   地域の幅をＢとするとき、次の数式 （ｈ−
   Ｒ）×ｗ≦（Ｂ−ｗ）×Ｒ ・・・（１） ２×Ｒ＋ｗ≦Ｂ ・・・（２） を満たす請求項１記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 前記第１の種類のスペーサが球状粒子ス
   ペーサであり、第２の種類のスペーサが柱状樹脂スペー
   サである請求項１または２記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記第１の種類のスペーサが円筒状粒子
   スペーサであり、第２の種類のスペーサが柱状樹脂スペ
   ーサである請求項２記載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】２枚の基板のうちの一枚の基板上の前記特
   定の地域が遮光層であり、前記柱状樹脂スペーサの高さ
   をｈ、幅をｗ、前記円筒状粒子スペーサの円筒の直径を
   Ｒ、長さをＬ、前記遮光層の幅をＢとするとき前記数式
   （１）ならびに次の数式 ２×Ｌ＋ｗ≦Ｂ ・・・（３） を満たす請求項４記載の液晶表示素子。
6. 【請求項６】前記第１のスペーサが球状粒子スペーサで
   あり、第２のスペーサが隔壁状樹脂スペーサである請求
   項１または２記載の液晶表示素子。
7. 【請求項７】２枚の基板のうちの一枚の基板上の前記特
   定の地域が遮光層であり、前記隔壁上樹脂スペーサの高
   さをｈ、幅をｗ、前記球状粒子スペーサの直径をＲ、長
   さをＬ、前記遮光層の幅をＢとするとき前記数式（１）
   ならびに次の数式 ２×Ｌ＋ｗ≦Ｂ ・・・（３） を満たす請求項６記載の液晶表示素子。
8. 【請求項８】 ネマティック液晶、強誘電性液晶、反強
   誘電性液晶、無閾反強誘電性液晶、歪螺旋強誘電性液
   晶、ねじれ強誘電性液晶、単安定強誘電性液晶、スメク
   ティックＣ相を呈する液晶を使用することを特徴とする
   請求項１乃至６項のいずれか一項に記載の液晶表示素
   子。
9. 【請求項９】 圧力および熱による変形の少ない第１の
   種類のスペーサを有する液晶表示素子の製造方法におい
   て、 前記第１の種類のスペーサの高さより高い高さを有し、
   互いに近接する対向基板間の加圧焼成により前記第１の
   種類のスペーサの直径まで潰され、潰された上部と下部
   において対向基板に融着する第２の種類のスペーサを、
   前記第１の種類のスペーサに近接した特定の区域内に配
   置するスペーサ配置ステップと、 前記互いに近接する対向基板間を前記対向基板を前記第
   １の種類のスペーサの高さまで潰して焼成する加圧焼成
   ステップを有することを特徴とする液晶表示素子の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 前記スペーサ配置ステップが、２枚の
    基板のうちの一枚の基板上の前記特定の区域を遮光層と
    し、該遮光層の幅内に配置される加圧焼成前の第２の種
    類のスペーサの高さをｈ、幅をｗ、前記第１の種類のス
    ペーサの高さをＲ、前記特定の地域の幅をＢとすると
    き、次の数式 （ｈ−Ｒ）×ｗ≦（Ｂ−ｗ）×Ｒ ・・・（１） ２×Ｒ＋ｗ≦Ｂ ・・・（２） を満たす第１と第２の種類のスペーサの配列である請求
    項９記載の液晶表示素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記第１の種類のスペーサが球状粒子
    スペーサであり、第２の種類のスペーサ柱状樹脂スペー
    サである請求項１０記載の液晶表示素子の製造方法。
12. 【請求項１２】前記第１の種類のスペーサが球状粒子ス
    ペーサであり、第２の種類のスペーサが隔壁状樹脂スペ
    ーサである請求項１０記載の液晶表示素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記第１のスペーサが横倒しの円筒粒
    子スペーサで直径が高さｈに対応し、円筒の長さが幅ｗ
    に対応し、第２の種類のスペーサが柱状樹脂スペーサで
    ある請求項１０記載の液晶表示素子の製造方法。