JP2001142083A

JP2001142083A - 表示装置の製造方法及び表示装置

Info

Publication number: JP2001142083A
Application number: JP32654399A
Authority: JP
Inventors: Terushi Sasaki; 昭史佐々木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度な基板間隔を得ることのできるスペー
サを、選択的に配置するとともに、スペーサによる配向
処理阻害のない表示装置を提供すること。【解決手段】一対の基板２、３間に液晶材料６が充填
されてなる液晶表示装置１において、第２の基板３に配
向膜１３を形成する工程と、前記第２の基板３における
非表示領域７（スペーサ配置予定領域）の配向膜１３の
１部を除去する工程と、前記配向膜１３を除去した領域
に、電着法により熱硬化性の樹脂組成物からなるスペー
サ５を形成する工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置の製造方
法及び表示装置に関し、詳しくは、一対の基板間に、こ
の基板間の間隔を制御するスペーサを選択的に分散配置
する技術及び選択的に分散配置した表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示素子では、液晶が封入
してある液晶セルにおいて、一対の基板間の間隙はきわ
めて狭く、例えば４μｍ程度である。この基板間の間隙
を一定に保持するために、従来より基板間にグラスファ
イバー、プラスチックビーズ、シリカビーズなどからな
るスペーサを分散配置し、このスペーサ材のサイズによ
って間隙を制御する方法が用いられてきた。

【０００３】ところが、このスペーサは、スペーサ散布
装置を用いて、一方の基板上に均一に散布されるため、
光を透過する表示画素領域にも存在することになるた
め、従来より、この領域におけるスペーサが原因で、光
散乱や液晶配向不良が発生し、光漏れが生じてコントラ
ストを低下させるという問題があった。また、スペーサ
散布量を散布領域内で均一に制御することが困難である
ため、スペーサ散布量のばらつきによる基板間隔の不均
一や塊状のスペーサにより、表示面内での輝度むらや光
漏れが発生するという問題もあった。

【０００４】このような問題を解決する手段として、一
対の基板間に、この基板間の間隔を制御するスペーサを
選択的に均一に分散配置する技術が特開平３−２８８８
２８号公報、特開平８−２８６１９４号公報に開示され
ている。すなわち、前者では基板上に絶縁皮膜を形成し
てパターニングした後、開口部にスペーサ材を電着させ
て、その後絶縁皮膜を除去することにより、後者では基
板上に感光性樹脂を電着させた後、パターニングしてス
ペーサを形成することにより、スペーサを一方の基板上
に分散形成し、選択的にスペーサを配置するものであ
る。

【０００５】これらの手段では、スペーサを任意の位置
に選択的に配置することが可能であるため、表示画素領
域以外にスペーサを形成することで、表示品位の高い表
示素子が得られる。また、いずれも電着法でスペーサを
形成しているため、時間と電圧で膜厚を制御すること
で、基板面積に関わらずどの位置においても均一な膜厚
のスペーサが形成でき、高精度の基板間隔を有する表示
素子が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例にあっては、い
ずれもスペーサを形成した後に配向膜材料を形成し、配
向処理を行う必要があるため、スペーサ近傍において、
たとえばラビング法では段差に起因する配向不良領域が
形成され、また光配向法や斜方蒸着配向法などではスペ
ーサの陰になる部分での配向不良領域が形成されるた
め、表示品位を低下させるという問題がある。

【０００７】本発明は、表示装置の製造方法及び表示装
置に関し、かかる問題点を解消するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一対
の基板間に、この基板間の間隔を制御するスペーサを分
散配置した表示装置の製造方法であって、前記一対の基
板に配向膜を形成し、少なくとも一方の基板において、
あらかじめスペーサを配置する予定の領域の配向膜を除
去し、前記配向膜除去領域にのみスペーサを配置するこ
とをその要旨とする。

【０００９】この場合、配向膜除去領域は任意の位置が
選択可能で、前記配向膜除去領域にのみスペーサを配置
することによって、任意の位置に選択的にスペーサを配
置することが可能となり、画素表示領域などスペーサを
配置したくない個所にはスペーサは配置されない。さら
に、スペーサの形成前に配向膜を形成するため、スペー
サによる配向処理阻害がなくなり、基板全面にわたり均
一な配向性が得られる。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の表示装置の製造方法において、前記スペーサが電着法
により形成されることをその要旨とする。この場合、時
間と電圧を制御することで所望の膜厚のスペーサが得ら
れ、任意の基板間の間隔を高精度に得ることが可能とな
る。また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載
の表示装置の製造方法において、前記スペーサが熱硬化
性の樹脂組成物であることをその要旨とする。

【００１１】この場合、スペーサ材を熱硬化性の樹脂組
成物にすることによって、圧縮強度が高く弾性のあるス
ペーサが得られる。また、加熱硬化させることにより、
耐候性や耐薬品性なども向上することができる。また、
請求項４の発明は、一対の基板間の非表示領域に、この
基板間の間隔を制御する柱状スペーサを配置した表示装
置において、スペーサ基部が配向膜に埋設され、スペー
サ周囲の配向膜が平坦な構造を持つことをその要旨とす
る。

【００１２】この場合、スペーサ基部が配向膜に埋設さ
れていることで、接触面積の増大により密着性が向上
し、スペーサの剥離が起こりにくくなる。また、このよ
うな配置をとっても、スペーサ周囲の配向膜が平坦な構
造であるため、スペーサ周囲の配向膜の凹凸や傾斜など
の形状による配向乱れが発生しない高品位の表示が得ら
れる。

【００１３】また、請求項５の発明は、請求項４に記載
の表示装置において、前記スペーサが熱硬化性の樹脂組
成物であることをその要旨とする。この場合、スペーサ
材が熱硬化性の樹脂組成物であることで、圧縮強度が高
く弾性のあるスペーサが得られるため、耐衝撃性に優れ
た表示装置が得られる。また、加熱硬化させることによ
り、耐候性や耐薬品性なども向上することができるた
め、耐環境性にも優れた表示装置が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明を具体
化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１
は第１の実施形態におけるアクティブマトリクス型液晶
表示装置の断面図である。

【００１５】同図において、液晶表示装置１は、一対の
透明ガラス基板２，３を、接着性シール材４及びスペー
サ５・・を介して貼り合わせ、各第１の基板２，３の間
にネマティック液晶６を封入することにより構成されて
いる。スペーサ５・・は、基板２，３間の微小間隙（約
４μｍ）を一定距離に保つためのもので、後述する本発
明によるスペーサの形成方法を用いて、非表示領域７に
のみ選択的に配置されている。また、スペーサ５の基部
は配向膜１３に埋設されており、その部分の配向膜１３
は平坦な構造となっている。

【００１６】一方の基板２（以下、第１の基板）上に
は、第１の透明電極１０（ＩＴＯ製、厚さ１０００Å）
がマトリクス状にパターン形成され、第１の透明電極１
０は、マトリクス状に配置された図示しない薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）に接続され、このＴＦＴを介して第１
の透明電極１０への印加電圧が制御される。第１の透明
電極１０の上には第１の配向膜１１（ポリイミド製、厚
さ５００Å）が形成されている。この第１の配向膜１１
は液晶分子を所定方向に配向させるためのもので、以下
のような公知の手法を用いて形成される。（ラビング法）高分子有機材料（本実施形態ではポリイ
ミド）を塗布し、更に熱処理してポリイミドを硬化さ
せ、最後に、ナイロンやレーヨン等からなるラビング布
で一定方向に機械的にラビング（擦る）することによ
り、膜表面に配向処理を施す。（紫外線照射法）高分子有機材料（本実施形態ではポリ
イミド）を塗布し、更に熱処理してポリイミドを硬化さ
せ、最後に、波長２６０ｎｍの偏光紫外線を照射（照射
エネルギー：７Ｊ／ｃｍ²）することにより、膜表面に
配向処理を施す。

【００１７】このように紫外線を用いれば、配向処理を
非接触で行うことができ、配向膜に不要な傷や異物が付
くことを防止することができ、歩留まりをより高めるこ
とができる。他方の基板３（以下、第２の基板）上に
は、遮光用のブラックマトリクス８（Ｃｒ製、厚さ１０
００Å）がマトリクス状にパターン形成され、このブラ
ックマトリクス８により、第２の基板３が非表示領域７
（ブラックマトリクス８が存在し光を透過させないとこ
ろ）と表示領域９（ブラックマトリクス８が存在しない
ところ）とに区画される。

【００１８】ブラックマトリクス８（Ｃｒ製、厚さ１０
００Å）の上には、第１の透明電極１０の対向電極とし
ての第２の透明電極１２（ＩＴＯ製、厚さ１０００Å）
が形成されている。第２の透明電極１２の上には第２の
配向膜１３（ポリイミド製、厚さ５００Å）が形成され
ている。この第２の配向膜１３の形成方法は第１の配向
膜１１と同様である。

【００１９】次に、本実施形態におけるスペーサ５・・
の形成方法を図２に示す工程断面図に従って説明する。工程１（図２（ａ）参照）：ブラックマトリクス８、第
２の透明電極１２、第２の配向膜１３が形成されてなる
第２の基板３に、従来のフォトリソ法により、レジスト
膜１４を塗布して非表示領域７上の一部に開口パターン
を形成し、ドライエッチング法などにより開口パターン
部の第２の配向膜１３を除去して第２の透明電極１２を
露出させる。

【００２０】工程２（図２（ｂ）参照）：電着法により
スペーサ材を露出した第２の透明電極１２上に被着さ
せ、スペーサ５を形成する。スペーサ材は熱硬化性の樹
脂組成物である電着用イオン性樹脂を用いる。電着用イ
オン性樹脂には、アニオン性樹脂とカチオン性樹脂があ
る。たとえばアニオン性樹脂としては、アクリル樹脂、
ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などにカルボキシル基
等を導入したイオン性樹脂のカルボキシル基等をトリエ
チルアミン、ジエチルアミン等の塩基性物質で中和する
ことにより、水に可溶化させるか分散させたものなどが
あり、カチオン性樹脂としてはアクリル樹脂、ウレタン
樹脂、エポキシ樹脂等にアミノ基等を導入したイオン性
樹脂の塩基性基を蟻酸や酢酸などの酸性物質で中和する
ことにより、水に可溶化させるか分散させたものなどが
ある。また、これらアニオン性樹脂やカチオン性樹脂を
ベースとして必要により染料、顔料、金属微粉末や、各
種助剤を混合してもよい。また、電着用樹脂の成分が感
光性のものであっても良い。

【００２１】また、電着条件は使用するスペーサ材料、
目的とする膜厚などにより適宜設定すればよいが、電圧
は通常２〜５００Ｖの直流、電着浴の液温は通常１０〜
３５℃であり、所望の膜厚が得られる電着時間が経過し
た時点で通電を停止し、洗浄、乾燥を行う。工程３（図２（ｃ）参照）：レジスト膜１４を剥離除去
し、洗浄、乾燥する。さらに、耐候性や耐薬品性を向上
させるために加熱硬化を行う。加熱硬化条件は配向膜材
料の耐熱性、使用するスペーサ材料などによって適宜設
定されるが、例えば温度１００〜２７０℃で、５分〜３
時間の条件で行えば良い。

【００２２】なお、上記実施形態では配向処理をレジス
トパターン形成前に実施しているが、スペーサを形成す
る領域の配向膜材料を除去し、レジスト膜１４を剥離し
た後に配向処理を実施して配向膜１３を形成し、その後
電着法によりスペーサ５を形成してもよい。その後は、
通常の手法により、第１の基板２に、接着性シール材４
を介して第２の基板３を貼り合わせ、熱処理（加熱温
度：１５０℃、加熱時間：１時間）により接着性シール
材４を硬化させ、最後に液晶６を基板間に注入し、封止
用樹脂（図示しない）で封止する。

【００２３】以上の通り形成された液晶表示装置１は、
図１に示す通り、スペーサ５・・が非表示領域７にのみ
選択的に配置されており、表示領域にスペーサがないた
め、スペーサ周囲の液晶の配向乱れや塊状スペーサによ
る光洩れなどに起因するコントラストの低下や、組立圧
着時の配向膜の損傷などのない高品位の画質を得ること
ができる。また、配向膜１３を形成した後にスペーサ５
を配置しているため、配向処理阻害によるスペーサ近傍
での配向欠陥も生じない。

【００２４】さらに、電着法を用いてスペーサ５を形成
しているので、膜厚が均一で精度の高いスペーサが形成
できるため、基板間の間隙の不均一による面内の色むら
も防止することができる。また、以上の通り形成された
液晶表示装置１では、配向膜１３を形成した後に、この
配向膜１３に開口パターンを形成し、この開口パターン
にスペーサ５を形成しているので、スペーサ５の基部は
配向膜１３に埋設されており、その部分の配向膜１３は
平坦な構造となる。その結果、スペーサ基部が配向膜に
埋設されていることで、接触面積の増大により密着性が
増大し、スペーサの剥離が起こりにくくなるとともに、
スペーサ周囲の配向膜の凹凸や傾斜などの形状による配
向乱れが発生しない高品位の表示が得られる。（第２の実施形態）本発明を具体化した第２の実施形態
を図面に基づいて説明する。

【００２５】図３は第２の実施形態におけるアクティブ
マトリクス型液晶表示装置の断面図である。同図におい
て、液晶表示装置１の基本的な構成は第1の実施形態に
同じであり、本発明における第２の実施形態は、スペー
サを第１の基板２に形成する点においてのみ異なる。以
下に、本実施形態におけるスペーサ５・・の形成方法を
図４に示す工程断面図に従って説明する。

【００２６】工程１（図４（ａ）参照）：マトリクス状
に配置された図示しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に
接続する信号配線１５、絶縁膜１６、第１の透明電極１
０、第１の配向膜１１が形成されてなる第１の基板２
に、従来のフォトリソ法により、レジスト膜１４を塗布
して非表示領域７に対向する位置にある信号配線１５上
の一部に開口パターンを形成し、ドライエッチング法な
どによりレジスト開口部の第１の配向膜１１、絶縁膜１
６を除去して下部の信号配線１５を露出させる。

【００２７】工程２（図４（ｂ）参照）：電着法により
スペーサ材を露出した信号配線１５上に被着させ、スペ
ーサ５を形成する。形成方法については、第１の実施形
態と同様である。工程３（図４（ｃ）参照）：レジスト１４を剥離除去
し、洗浄、乾燥する。耐候性や耐薬品性を向上させるた
めに加熱硬化等を行う点も、第１の実施形態に同じであ
る。

【００２８】また、第１の実施形態と同様にスペーサ５
を形成する領域の配向膜材料を除去して、レジスト１４
を剥離した後に配向処理を実施して配向膜１１を形成
し、その後電着法によりスペーサ５を形成してもよい。
その後の工程は、第１の実施形態に同じであり、形成さ
れた液晶表示装置で高品位の画像が得られる点も同様で
ある。

【００２９】また、第１、第２の実施形態では第１の基
板２、第２の基板３にそれぞれスペーサを形成したが、
両者ともにスペーサを形成してもよい。さらに、本発明
は以上の実施形態に限定されるものではなく、例えば、
単純マトリクス型の液晶表示装置に対しても十分に適用
できるものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明の表示装置の製造方法にあって
は、スペーサによる配向処理阻害のない均一な配向膜が
得られるため、表示品位の高い表示装置を得ることがで
きる。本発明の表示装置にあっては、スペーサ周囲の配
向膜の凹凸や傾斜などの形状による配向乱れが発生しな
い高品位の表示が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
のスペーサ形成プロセスを順次示す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置
の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置
のスペーサ形成プロセスを順次示す断面図である。

【符号の説明】

１液晶表示装置２第１の基板３第２の基板４シール材５スペーサ６ネマティック液晶７非表示領域（スペーサ配置予定領域）８ブラックマトリクス９表示領域１０第１の透明電極１１第１の配向膜１２第２の透明電極１３第２の配向膜１４レジスト膜１５信号配線１６絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に、この基板間の間隔を制
御するスペーサを分散配置した表示装置の製造方法であ
って、前記一対の基板に配向膜を形成する工程と、少なくとも一方の基板におけるスペーサ配置予定領域の
配向膜を除去する工程と、前記配向膜を除去した領域にのみスペーサを配置する工
程とを含むことを特徴とした表示装置の製造方法。
【請求項２】前記スペーサが電着法により形成される
ことを特徴とした請求項１に記載の表示装置の製造方
法。
【請求項３】前記スペーサが熱硬化性の樹脂組成物で
あることを特徴とした請求項１または２に記載の表示装
置の製造方法。
【請求項４】一対の基板間の非表示領域に、この基板
間の間隔を制御する柱状スペーサを配置した表示装置で
あって、スペーサ基部が配向膜に埋設されてなり、スペーサ周囲の配向膜が平坦な構造を持つことを特徴と
した表示装置。
【請求項５】前記スペーサが熱硬化性の樹脂組成物で
あることを特徴とした請求項４に記載の表示装置。