JP2000267114A - 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法Info
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Abstract
生じにくい液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法を
提供すること。 【解決手段】本発明の液晶表示素子1は、対向して配置
されそれぞれの対向面に電極4,5を有する一対の基板
2,3と、前記一対の基板2,3間に挟持され液晶材料
を含有する液晶層6とを具備し、前記一対の基板2,3
の少なくとも一方は、その対向面に、前記一対の基板
2,3間の間隙を一定に保つスペーサの少なくとも一部
を構成する突起部8と配向膜10とを有し、前記配向膜
10の前記突起部8の頂部における厚さは、前記配向膜
10の前記突起部8の周囲における厚さの20%以下で
あることを特徴とする。
Description
液晶表示素子の製造方法に係り、特に液晶分子の配向状
態を制御する配向膜を有する液晶表示素子及び液晶表示
素子の製造方法に関する。
素子は、以下に示す手順で作製されている。まず、それ
ぞれ電極を有する一対の基板をそれらの電極が対向する
ように配置し、それらガラス基板の液晶封入口を除く周
囲を接着剤で固定して液晶セルを形成する。次に、この
液晶セル中に液晶材料を注入する。さらに、液晶封入口
を封止剤で封止することにより液晶表示素子を得る。
くにおいては、これら基板間に粒径の均一なプラスチッ
クビーズ等をスペーサとして散在させることにより、上
記基板間の間隙が一定に保たれている。
ためにこのような方法を用いた場合、プラスチックビー
ズの近傍において液晶配向に乱れを生じてしまう。プラ
スチックビーズは画素部上にも散布されるため、上記方
法によると、プラスチックビーズの周辺部において光が
漏れ、コントラストが低下するという問題を生ずる。ま
た、上述した方法によると、プラスチックビーズを基板
上に散布する際に、プラスチックビーズが基板上に不均
一に配置されることがある。その結果、表示不良とな
り、歩留まりの低下を生ずる。
4に示すように、対向基板103上にフォトレジスト等
を用いて凸状のスペーサ108を形成することが提案さ
れている。なお、図4に示す液晶表示素子101におい
て、参照番号102は対向基板103と対向して配置さ
れる基板を示し、基板102と対向基板103との間に
は液晶層106が挟持されている。また、基板102の
対向面には透明電極(図示せず)と配向膜109とが形
成され、対向基板103の対向面には透明電極(図示せ
ず)と配向膜110とが形成されている。
て基板103上にスペーサ108を形成することによ
り、スペーサ108を基板103上の所望の位置に配置
することができる。したがって、プラスチックビーズを
用いた場合に生じた問題を回避することができる。
01によると、液晶表示素子101の曲げなどによって
基板102とスペーサ108との間で横滑りが生じた場
合、スペーサ108の頂部に位置する配向膜110が剥
がれ、それに伴って、スペーサ108の周辺部に位置す
る配向膜110が剥がれることがある。その結果、スペ
ーサ108の近傍で液晶の配向欠陥が生じ、表示品位が
低下するという問題を生ずる。
に鑑みてなされたものであり、配向膜が剥がれることに
よる表示品位の低下を生じにくい液晶表示素子及び液晶
表示素子の製造方法を提供することを目的とする。
に、本発明は、対向して配置されそれぞれの対向面に電
極を有する一対の基板と、これら一対の基板間に挟持さ
れ液晶材料を含有する液晶層とを有し、これら一対の基
板の少なくとも一方は、その対向面に、上記一対の基板
間の間隙を一定に保つスペーサの少なくとも一部を構成
する突起部と配向膜とを有し、この配向膜の上記突起部
の頂部における厚さは、上記配向膜の上記突起部の周囲
における厚さの20%以下であることを特徴とする液晶
表示素子を提供する。
膜は、上記突起部の頂部が実質的に露出するように形成
されることが好ましい。
記一対の基板の一方は、例えば、その対向面にマトリク
ス状に形成された走査線及び信号線とスイッチング素子
と上記対向面の電極として画素電極とを有するアクティ
ブマトリクス基板であり、上記一対の基板の他方は上記
対向面の電極として共通電極を有する対向基板である。
この場合、上記突起部は、通常、上記少なくとも一方の
基板の対向面上で上記画素電極同士の間隙に設けられ
る。
する基板を形成する工程と、この板の一方の主面上に樹
脂を塗布して、上記一方の主面の表面形状に対応した形
状を有する樹脂膜を形成する工程と、上記突起部の頂部
に位置する上記樹脂膜の少なくとも一部をレベリングに
よりその周囲に移動させる工程と、上記樹脂膜を硬化さ
せることにより配向膜を形成する工程とを有することを
特徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する。
起部とを有する基板を形成する工程と、この基板の一方
の主面上に樹脂を塗布して、上記一方の主面の表面形状
に対応した形状を有する樹脂膜を形成する工程と、上記
樹脂膜を硬化させることにより配向膜を形成する工程
と、上記突起部の頂部に位置する上記配向膜の少なくと
も一部を除去する工程とを有することを特徴とする液晶
表示素子の製造方法を提供する。
て、上記配向膜の上記突起部の頂部における厚さは、上
記配向膜の上記突起部の周囲における厚さの20%以下
であることが好ましい。
は、通常、上記配向膜が形成された基板と一方の主面に
電極を有する基板とを、それぞれの電極が設けられた面
が対向するように及び前記突起部がスペーサの少なくと
も一部として用いてこれら基板間に実質的に均一な幅の
間隙が形成されるように配置して液晶セルを形成する工
程と、この液晶セルの間隙に液晶材料を注入して液晶層
を形成する工程とをさらに有する。
しながらより詳細に説明する。
示素子を概略的に示す断面図である。図1に示す液晶表
示素子1は、TN型のカラー表示可能な液晶表示素子で
あって、一対の基板2,3と、基板2,3間に挟持され
た液晶層6とで主に構成されている。なお、図1に示す
液晶表示素子1は、通常、一対の偏光板で挟持される。
2は、基板3と対応する面に、マトリクス状に形成され
た走査線及び信号線(図示せず)とTFTのようなスイ
ッチング素子7とそのソース電極に接続された画素電極
4とを有するアクティブマトリクス基板である。また、
基板3は、基板2と対向する面に、カラーフィルタ層1
1、共通電極5、及び突起部8を有する対向基板であ
る。これら基板2,3の対向面には、配向膜9,10が
それぞれ形成されている。
(図示せず)で固定されており、それらの間に閉空間を
形成している。この接着剤12としては、例えば、熱硬
化型或いは紫外線硬化型のアクリル系及びエポキシ系接
着剤等が用いられる。液晶材料は、基板2,3、接着剤
12、及び封止剤が形成する空間を満たしており、液晶
層6を形成している。
厚さは、図2に示すように突起部8の頂部とそれ以外の
領域とで異なっている。なお、図2は、図1に示す液晶
表示素子1の突起部8を拡大して示す断面図である。ま
た、図2において、画素電極4、共通電極5、TFT
7、及びカラーフィルタ層11等は省略されている。
突起部8をスペーサとして用いた場合、液晶表示素子1
の曲げなどによってアクティブマトリクス基板2と突起
部8との間で横滑りが生じる。従来の液晶表示素子にお
いては、この横滑りにより、突起部8の頂部に位置する
配向膜10が剥がれ、それに伴って、突起部8の周辺部
に位置する配向膜10が剥がれることがあった。その結
果、従来の液晶表示素子によると、突起部8の近傍で液
晶の配向欠陥が生じ、表示品位が低下するという問題を
生じていた。
部における厚さに着目し、その厚さと液晶表示素子1の
曲げなどによる配向膜10の剥離との関係を調べた。そ
の結果、図3に示す関係を得ることができた。
1における、配向膜10の突起部8の頂部での厚さと、
液晶表示素子1の曲げなどによる配向膜10の剥離との
関係を示すグラフである。図3において、横軸は、配向
膜10の突起部8の頂部での厚さを示し、縦軸は、配向
膜10の剥がれ発生率を示している。なお、配向膜10
の突起部8の頂部での厚さは、配向膜10の共通電極5
上での厚さを100とした場合の相対値で示されてい
る。
る配向膜10の厚さが減少するのに伴い配向膜10の剥
がれ発生率は減少している。特に、突起部8の頂部にお
ける配向膜10の厚さが、共通電極5上における配向膜
10の厚さの20%以下である場合、配向膜10の剥離
をほぼ完全に防止することができる。すなわち、配向膜
10の突起部8の頂部における厚さを配向膜10の突起
部8の周囲における厚さの20%以下とすることによ
り、配向膜10が剥がれることによる配向不良が防止さ
れ、高い表示品位を実現することが可能となるのであ
る。
いて、配向膜10は、共通電極5上に比べ、突起部8の
頂部においてより薄く形成される。例えば、配向膜10
は、共通電極5上で0.1μm〜0.3μmの厚さを有
するように、及び突起部8の頂部において0μm〜上記
の20%以内の厚さを有するように形成される。配向膜
10は、突起部8の頂部が露出するように形成してもよ
い。この場合、突起部8の頂部で配向膜10が剥離する
ことは起こり得ないので、上述した問題を生ずることが
ない。
ティブマトリクス基板2と対向基板3とは、各画素電極
4とカラーフィルタ層11の各色領域とが対応するよう
に位置合わせされている。このような液晶表示素子1に
おいては、突起部8をカラーフィルタ層11の各色領域
の境界部に位置するように形成し、且つ突起部8の先端
をTFT7のような非画素部上に位置させることが好ま
しい。液晶層6のTFT7や走査線及び信号線(図示せ
ず)の上方に位置する領域は、表示に殆ど寄与しない。
したがって、このように表示に寄与しない領域に突起部
8を位置させた場合、表示特性の低下を生ずることなく
基板2,3間の距離を一定に保つことができる。
に示す方法により作製することができる。まず、ガラス
基板3のカラーフィルタ層11が形成された面に、IT
Oのような透明導電体からなる共通電極5を所定のパタ
ーンで形成する。次に、フォトレジストのような感光性
材料等をガラス基板3の共通電極5が形成された面に塗
布し、これをフォトリソグラフィー法及びエッチング法
を用いてパターニングすることにより突起部8を形成す
る。
れた面に透明樹脂を含有する溶液を均一に塗布する。次
に、ガラス基板3の上記溶液を塗布した面をレベリング
することにより、突起部8の頂部に塗布された溶液を共
通電極5に向けて移動させる。さらに、この塗布液を乾
燥することにより、配向膜10を形成する。このよう
に、配向膜10を形成する際に、突起部8の頂部に塗布
された溶液を共通電極5に向けて移動させることによ
り、突起部8の頂部における配向膜10の厚さをより薄
くすることが可能となる。なお、突起部8の頂部からの
上記溶液の移動量、すなわち、突起部8の頂部における
配向膜10の厚さは、例えばレベリングの時間で制御す
ることが可能である。適切なレベリング時間は用いる溶
液の粘度等に応じて異なるが、通常、5秒〜300秒と
することにより、突起部の頂部における配向膜10の厚
さを共通電極5上での厚さの20%以下とすることがで
きる。
及び配向膜10等を形成する一方で、TFT7及びIT
O等からなる画素電極4を有するアクティブマトリクス
基板2上に、通常の方法により配向膜9を形成する。次
に、これら対向基板3及びアクティブマトリクス基板2
のいずれか一方の対向面周縁部に接着剤8を塗布し、そ
れらを貼り合せて液晶セルを形成する。なお、接着剤8
は液晶セルの端部に液晶封入口が形成されるように塗布
する。また、対向基板3とアクティブマトリクス基板2
とは、突起部8の頂部がTFT7上に位置するように位
置合わせする。
して液晶層6を形成する。さらに、液晶封入口を封止剤
で封止することにより液晶表示素子1を得る。
は、ガラス基板3上に塗布した透明樹脂溶液を乾燥させ
る前に決定されたが、乾燥後に決定することも可能であ
る。例えば、上述したのと同様の方法により、ガラス基
板3の突起部8が形成された面に透明樹脂を含有する溶
液を均一に塗布する。次に、この塗布液を乾燥させて配
向膜10を形成する。さらに、配向膜8をフォトリソグ
ラフィー法及びエッチング法を用いて、配向膜10の突
起部8の頂部に位置する部分の少なくとも一部が除去さ
れるようにパターニングする。以上のようにして、突起
部8の頂部における配向膜10の厚さをより薄くするこ
とが可能となる。
素子1によると、配向膜10の突起部8の頂部における
厚さが配向膜10の突起部8の周囲における厚さの20
%以下であるので、配向膜10が剥がれることによる配
向不良が防止され、高い表示品位を実現することが可能
である。なお、図1に示す液晶表示素子1において、突
起部8は対向基板3上に設けられたが、アクティブマト
リクス基板2上に設けられてもよい。また、突起部8
は、アクティブマトリクス基板2及び対向基板3の双方
に設けられてもよい。
トリクスを用いて駆動されるが、ドットマトリクスのよ
うな単純マトリクスを用いて駆動されるものであっても
よい。上記液晶表示素子1をドットマトリクス駆動とす
るには、画素電極4及び共通電極5の代わりに帯状の電
極を用いる。すなわち、基板2,3の対向面に帯状電極
をそれぞれの長軸が基板2,3間で直交するように並置
した構造を採用すればよい。
あるが、STN型、GH型、ECB型、或いは強誘電性
液晶を用いたタイプ等であってもよい。すなわち、液晶
層6を構成する液晶材料には、通常の液晶表示素子にお
いて一般に使用されるものを用いることができる。ま
た、上記液晶表示素子1はカラーフィルタ層11を有し
ているが、カラーフィルタ層11は必ずしも設ける必要
はない。上述した効果はモノクロタイプであっても得る
ことができる。
が反射型であってもよい。この場合、基板2は、ガラス
基板のような透明基板及び透明性を有していない基板の
いずれであってもよい。
下に示す方法により作製した。まず、通常のTFT形成
プロセスと同様に成膜とパターニングとを繰返し、ガラ
ス基板2上にTFT7、走査線及び信号線等の配線(図
示せず)、及びITOからなる画素電極4を形成した。
なお、TFT7の半導体層はアモルファスシリコンで構
成し、画素数は縦方向が100画素及び横方向が100
画素の計10000画素とした。
した面の全面に、ポリイミドを含む溶液をオフセット印
刷により塗布し、60秒間レベリングした。これを10
0℃で乾燥させ、180℃で1時間焼成することによ
り、厚さ1000オングストロームの配向膜9を形成
し、さらに、この配向膜9にラビング処理を施した。
散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストをスピナー
を用いて塗布し、厚さ2.0μmの塗布膜を形成した。
この塗布膜の上方にフォトマスクを配置し、このフォト
マスクを介して上記塗布膜に波長365nmの紫外線を
100mJ/cm2照射した。その後、1%のKOH水
溶液を用いて上記塗布膜を現像し、さらに230℃で1
時間焼成することにより、カラーフィルタ層11の赤色
領域(R)を形成した。同様にして、カラーフィルタ層
11の緑色領域(G)及び青色領域(B)を順次形成す
ることにより、カラーフィルタ層11を形成した。
樹脂をスピナーを用いて塗布して塗布膜を形成した。こ
の塗布膜を90℃で10分間乾燥した後、カラーフィル
タ層11の形成に用いたのとは別のフォトマスクを介し
て、波長365nmの紫外線を300mJ/cm2の露
光量で露光した。さらに、露光後の塗布膜をpH11.
5のアルカリ水溶液を用いて現像し、200℃で60分
間焼成した。以上のようにして、突起部8を形成した。
なお、突起部8は、図1に示すようにカラーフィルタ層
11の各色領域の境界部に位置するように、及び基板
2,3を重ね合せた場合に突起部8の先端が基板2の非
画素部に位置するように形成した。
ガラス基板3の突起部8が形成された面にスパッタリン
グ法を用いてITOを堆積させ、厚さ1500オングス
トロームの対向電極5を形成した。次に、配向膜9の形
成に用いたのと同様の溶液をガラス基板3の突起部8が
形成された面にオフセット印刷により塗布し、60秒間
レベリングした。これを100℃で乾燥させ、180℃
で1時間焼成することにより、配向膜10を形成し、さ
らに、この配向膜10にラビング処理を施した。なお、
この配向膜10の厚さを調べたところ、対向電極5上で
は1000オングストロームであったのに対し、突起部
8の頂部では50オングストロームであった。
た面の周縁部に接着剤12を印刷した。なお、接着剤1
2は液晶封入口が形成されるように印刷した。また、接
着剤12の外周部に設けられた電極転移電極(図示せ
ず)上に銀ペーストを塗布することにより、アクティブ
マトリクス基板2から対向電極5に電圧を印加するため
の電極転移部(図示せず)を形成した。
向するように、それぞれのラビング方向が直交するよう
に、及び突起部8の頂部が基板2の非画素領域上に位置
するように貼り合せた。これを加熱して接着剤12を硬
化させることにより液晶セルを形成した。
E.メルク社製のZLI−1565にS811を0.1
重量%添加した組成物を通常の方法により注入して液晶
層6を形成した。さらに、液晶封入口を紫外線硬化樹脂
で封止することにより液晶表示素子1を得た。
に局部的に加圧して突起部8と基板2との間で横滑りを
生じさせた。その結果、配向膜10の剥がれ及びそれに
伴う液晶の配向欠陥は生じず、良好な表示品位を維持す
ることができた。
リング時間を10秒としたこと以外は上記実施例と同様
にして液晶表示素子1を作製した。製造工程の途中で配
向膜10の厚さを測定したところ、対向電極5上では1
000オングストロームであったのに対し、突起部8の
頂部では250オングストロームであった。
起部8と基板2との間で横滑りを生じさせた。その結
果、配向膜10の剥がれ及びそれに伴う液晶の配向欠陥
が生じ(発生率1%)、表示品位の低下を生じた。
対の基板の少なくとも一方にスペーサとして突起部が設
けられ、且つ突起部が設けられた基板には配向膜が形成
される。本発明によると、突起部の頂部における配向膜
の厚さを所定値以下とすることにより、突起部の先端及
びその近傍での配向膜の剥離及びそれに伴う配向不良が
防止され、高い表示品位を実現することが可能となる。
れることによる表示品位の低下を生じにくい液晶表示素
子及び液晶表示素子の製造方法が提供される。
的に示す断面図。
す断面図。
向膜の突起部の頂部での厚さと、液晶表示素子の曲げな
どによる配向膜の剥離との関係を示すグラフ。
Claims (8)
- 【請求項1】 対向して配置されそれぞれの対向面に電
極を有する一対の基板と、前記一対の基板間に挟持され
液晶材料を含有する液晶層とを具備し、 前記一対の基板の少なくとも一方は、その対向面に、前
記一対の基板間の間隙を一定に保つスペーサの少なくと
も一部を構成する突起部と配向膜とを有し、 前記配向膜の前記突起部の頂部における厚さは、前記配
向膜の前記突起部の周囲における厚さの20%以下であ
ることを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記配向膜は、前記突起部の頂部が実質
的に露出するように形成された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】 前記一対の基板の一方は、その対向面に
マトリクス状に形成された走査線及び信号線とスイッチ
ング素子と前記対向面の電極として画素電極とを有する
アクティブマトリクス基板であり、前記一対の基板の他
方は前記対向面の電極として共通電極を有する対向基板
であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の液晶表示素子。 - 【請求項4】 前記突起部は、前記少なくとも一方の基
板の対向面上で前記画素電極同士の間隙に設けられたこ
とを特徴とする請求項3に記載の液晶表示素子。 - 【請求項5】 一方の主面に突起部を有する基板を形成
する工程と、 前記基板の一方の主面上に樹脂を塗布して、前記一方の
主面の表面形状に対応した形状を有する樹脂膜を形成す
る工程と、 前記突起部の頂部に位置する前記樹脂膜の少なくとも一
部をレベリングによりその周囲に移動させる工程と、 前記樹脂膜を硬化させることにより配向膜を形成する工
程とを具備することを特徴とする液晶表示素子の製造方
法。 - 【請求項6】 一方の主面に電極と突起部とを有する基
板を形成する工程と、 前記基板の一方の主面上に透明樹脂を塗布して、前記一
方の主面の表面形状に対応した形状を有する樹脂膜を形
成する工程と、 前記樹脂膜を硬化させることにより配向膜を形成する工
程と、 前記突起部の頂部に位置する前記配向膜の少なくとも一
部を除去する工程とを具備することを特徴とする液晶表
示素子の製造方法。 - 【請求項7】 前記配向膜の前記突起部の頂部における
厚さは、前記配向膜の前記突起部の周囲における厚さの
20%以下であることを特徴とする請求項5または請求
項6に記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項8】 前記配向膜が形成された基板と、一方の
主面に電極を有する基板とを、それぞれの電極が設けら
れた面が対向するように及び前記突起部をスペーサの少
なくとも一部として用いて前記基板間に実質的に均一な
幅の間隙が形成されるように配置して液晶セルを形成す
る工程と、 前記液晶セルの間隙に液晶材料を注入して液晶層を形成
する工程とをさらに具備することを特徴とする請求項5
〜請求項7のいずれか1項に記載の液晶表示素子の製造
方法。
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JP7348399A JP4266057B2 (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 |
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