JP2002350857A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示素子のスペーサ形成基板におけるラ
ビング均一性を向上させ、表示むらのない高品位な表示
素子を得る。 【解決手段】 ２枚の基板のうち少なくとも一方の基板
上の遮光部分に柱スペーサ１８を規則的に配置する工程
と、２枚の基板をラビング布により配向処理する工程
と、少なくとも一方の基板の周囲に液晶を保持するため
のシール材を配置する工程と、柱スペーサ１８を配置し
たスペーサ付き基板１２に対向する対向側基板に柱スペ
ーサ１８を接触し基板間隔を規定する工程とを含み、ス
ペーサ付き基板１２の表示領域外の外周に等間隔の凸段
差部２８を形成し、スペーサ付き基板１２を配向処理す
る際に、凸段差部２８の隙間にラビング布のパイルを通
過させることでパイルの偏りを矯正して配向処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示素子お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子は種々の表示装置に
用いられ、ポケットＴＶ、ワープロ、ノート型パソコン
等の需要が拡大している。

【０００３】従来一般的な液晶表示素子は、２枚の透明
電極基板間に液晶を狭持し、当面電極間に電圧を印加
し、印加電圧に応じて液晶分子の配向状態を変化させる
ことによって光の透過率を制御している。

【０００４】液晶表示素子の一般的な製造方法は、基板
上に形成したポリイミド等の配向層表面を樹脂繊維布を
用いて擦るラビング法によって液晶の配向方位が決めら
れた基板に液晶を保持するためのシール材料を塗布し、
基板間の厚みを制御するビーズ材料を分散する。そし
て、ラビング処理を行った対向基板をシール材料を塗布
した基板と貼り合わせ、シール材料を硬化させる。そし
て真空注入法によって基板間に液晶材料を狭持し、そし
て、液晶表示素子にはその表示モードや用途に応じてパ
ネル表裏面に偏光板が貼り付けられ液晶表示素子が完成
する。

【０００５】液晶を配向させる手段としては、電極基板
上に形成したポリイミド等の配向層表面を樹脂繊維布を
用いて擦るラビング法が一般的に行われている。一般的
なラビング法は、毛足１〜５ｍｍ程度のレーヨンやナイ
ロン布を巻き付けたロールを回転させ、毛先が０．１〜
０．５ｍｍ程度触れるような状態で基板もしくはロール
を移動させ、基板全面を処理する。この方法によって、
毛先が基板を擦った方向に液晶の配向方位が決まる。

【０００６】図５に示す従来の液晶表示素子の一例にお
いては、以下のような課題がある。まず、遮光層１４お
よび色層１５を有するカラーフィルタ基板１２と、スイ
ッチング素子２１を有するアレイ基板１１間の基板間隔
精度がその表示品位を決める。すなわち、液晶表示素子
に基板間隔の不均一が存在する場合、液晶層２４の厚み
に面内ばらつきが生じる。

【０００７】次に、カラーフィルタ基板１１と基板１２
間に挟まれたビーズ２６のうち、表示領域２７に分散さ
れたビーズにより液晶配向乱れが発生し光抜けが生じ、
ざらつき等の表示品位の低下を生じる。

【０００８】また、上記のような、パネルを形成する場
合、ビーズ２６を基板上に分散させるには、乾式または
湿式などの方式により一方の基板上にビーズの散布が行
なわれるが、このビーズ散布を行なう際、ビーズの凝集
・偏在や異物の混入のため、液晶表示素子に点欠陥や表
示むらが生じ、製造工程での歩留りを悪くする。図５に
おいて、１３，１９はガラス基板、１６は透明電極、２
２は画素電極、２３は配向膜、２５はシール材である。

【０００９】そこで、以上のような課題を解決するため
に、従来のビーズの分散方式による基板間隔の制御では
なく、カラーフィルタ基板上に予め柱スペーサを形成す
る方式が提案されている。この方式によれば、ビーズ散
布によって生ずる液晶層の厚みむらやざらつきといった
表示品位の低下をなくすことが出来る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スペー
サを形成した基板のラビング時には、スペーサの凹凸段
差の影響により、ラビングロールに巻き付けたラビング
布を回転させ、基板をラビング処理を行うと段差部が擦
られることによって毛先がより分けられ、ラビング布の
毛に偏在が発生し、ラビング不均一によるすじむらが発
生する。このようなむらは、ラビング処理枚数が増える
に従い、布の偏在も顕著になるため、すじむらの発生状
況が悪化していく。

【００１１】また、上記ラビング法に代わる配向方法と
して酸化硅素の斜方蒸着やラングミュア・ブロジェット
膜や化学吸着法による配向膜形成が試みられているが量
産性の点でラビング法に大きく劣る。

【００１２】したがって、この発明の目的は、液晶表示
素子のスペーサ形成基板におけるラビング均一性を向上
させ、表示むらのない高品位な表示素子を得ることがで
きる液晶表示素子およびその製造方法を提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明の請求項１記載の液晶表示素子は、少なくとも
一方の基板上の遮光部分に柱スペーサを規則的に配置し
た２枚の基板をラビング布により配向処理し、少なくと
も一方の基板の周囲に配置したシール材により２枚の基
板間に液晶を挟持し、前記柱スペーサを配置したスペー
サ付き基板に対向する対向側基板に前記柱スペーサを接
触し基板間隔を規定する液晶表示素子であって、前記ス
ペーサ付き基板の表示領域外の外周に、前記ラビング布
のパイルの偏りを矯正するための等間隔の凸段差部を形
成した。

【００１４】このように、スペーサ付き基板の表示領域
外の外周に、ラビング布のパイルの偏りを矯正するため
の等間隔の凸段差部を形成したので、表示領域外に形成
した等ピッチの凸段差部をラビング布が擦ることによっ
て、ラビング布の偏りが無くなり、表示領域のラビング
均一性が向上、すなわち均一配向性に優れる高品位な液
晶表示素子を得ることができる。

【００１５】請求項２記載の液晶表示素子の製造方法
は、２枚の基板のうち少なくとも一方の基板上の遮光部
分に柱スペーサを規則的に配置する工程と、２枚の基板
をラビング布により配向処理する工程と、少なくとも一
方の基板の周囲に液晶を保持するためのシール材を配置
する工程と、前記柱スペーサを配置したスペーサ付き基
板に対向する対向側基板に前記柱スペーサを接触し基板
間隔を規定する工程とを含む液晶表示素子の製造方法で
あって、前記スペーサ付き基板の表示領域外の外周に等
間隔の凸段差部を形成し、前記スペーサ付き基板を配向
処理する際に、前記ラビング布のパイルを前記凸段差部
の隙間に通過させることでパイルの偏りを矯正して配向
処理する。

【００１６】このように、スペーサ付き基板の表示領域
外の外周に等間隔の凸段差部を形成し、スペーサ付き基
板を配向処理する際に、ラビング布のパイルを凸段差部
の隙間に通過させることでパイルの偏りを矯正して配向
処理するので、ラビング布のパイル径に対応した間隔の
凸段差部が、ラビング時に起こるラビング布の偏在を矯
正することができる。このため、表示領域が均一にラビ
ングされ、高品位の液晶表示素子を製造することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１〜図
３に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態に
おけるカラーフィルタ基板の概略平面図、図２はこの発
明の実施の形態における液晶表示素子の構造を示す断面
図である。

【００１８】図２に示すように、この液晶表示素子は、
少なくとも一方の基板上の遮光部分に柱スペーサ１８を
規則的に配置した２枚の基板１１，１２をラビング布に
より配向処理し、少なくとも一方の基板の周囲に配置し
たシール材２５により２枚の基板１１，１２間に液晶２
４を挟持し、柱スペーサ１８を配置したスペーサ付き基
板１２に対向する対向側基板１１に柱スペーサ１８を接
触し基板間隔を規定する。また、スペーサ付き基板１２
の表示領域外の外周に、ラビング布のパイルの偏りを矯
正するための等間隔の凸段差部（図示せず）を形成し
た。

【００１９】パネル構成基板としてアクティブ素子のＴ
ＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）を
有するアレイ基板１１と対向側としてカラーフィルタ基
板１２を用いた。これらの基板の表示部のサイズは対角
１０インチである。カラーフィルタ基板１２は、ガラス
基板１３の上に設けた遮光膜１４、赤緑青の色層膜１
５、ならびに透明電極１６と遮光層１４上に形成した柱
スペーサ１８から構成されている。スペーサ１８によっ
て対向するアレイ基板１１との基板間隔を決定してい
る。一方アレイ基板１１は、ガラス基板１９、その上に
形成された信号線および走査線からなるスイッチング素
子２１および画素電極２２とから構成されている。アレ
イ基板１１およびカラーフィルタ基板１２の相対向する
面には、それぞれ配向膜２３がそれぞれ形成されてい
る。そして、基板間には液晶２４が充填されており、そ
の周辺部は、シール材２５で固着されている。

【００２０】図２に示した液晶表示素子の製造工程にお
いて、まず、カラーフィルタ基板１２に図１に示すよう
に表示エリア内のスペーサ１８を配置し、表示エリアの
外周のエリアに凸段差部であるスペーサ２８を配置し
た。カラーフィルタ基板１２の製造方法はガラス基板１
３に遮光層１４を基板全面に形成して一般的なフォトリ
ソ法により、所定パターン形状の遮光層１４をパターニ
ングする。遮光層膜としては、一般的に黒色樹脂または
金属膜が使われている。この実施の形態では、酸化クロ
ム膜を用いた。次に、赤青緑の色層１５をそれぞれ顔料
レジスト塗布、露光、現像によって所定パターン形状に
形成した。次に、基板上にメタルマスクをセットしてＩ
ＴＯスパッタ装置により所望の透明電極１６を形成し
た。次に、感光性の樹脂膜を塗布後、露光現像をするこ
とによりスペーサ１８，２８を４．５μｍとなるように
形成した。柱スペーサ１８，２８の高さは、液晶表示素
子の基板間隔設計に応じて決定すればよいが、今回は、
４．５μｍの高さに設計した。スペーサ１８の形状は上
底の径が１５μｍ、下底の径が２０μｍの円台形状で、
ＲＧＢの色層に対して１つ配置し、外周に配置したスペ
ーサ２８の形状は上底の径が１５μｍ、下底の径が２０
μｍの円台形状で２０μｍの間隔で１列で表示領域を囲
うように配置した。なお、スペーサ２８の径はスペーサ
１８の径と違っていてもよい。

【００２１】上記のような柱スペーサ１８，２８を有す
るカラーフィルタ基板１２とスイッチング素子２１およ
び電極２２を形成したアレイ基板１１に配向膜材料２３
を印刷し配向処理としてラビング処理を行った。ラビン
グ処理は、１本の繊維径が２０μｍで２００００本／平
方ｃｍの密度のレーヨン布を直径１００ｍｍのロールに
巻き付け、ロールを８００ｒｐｍにて回転させ、そし
て、毛足が基板に０．２ｍｍ押し込まれた状態で、前記
アレイ基板１１とカラーフィルタ基板１２を所定の方向
に処理を行った。ここで、スペーサを形成したカラーフ
ィルタ基板１２において、ラビング布が表示領域をラビ
ング処理する前に、表示領域の外周に配置したスペーサ
２８がラビング布のパイル径に対応した等ピッチに配置
されていることによって、表示エリア内のスペーサ１８
によるラビング布の偏りが矯正される。

【００２２】図３（ａ），（ｂ）はこの発明の実施の形
態においてラビング布の偏りが矯正される作用説明図で
ある。すなわち、図３（ａ）に示すように、スペーサ１
８によって布（パイル）１０の偏在が発生し、配向不良
が発生するが、図３（ｂ）に示すように、周辺に形成し
たスペーサ２８によって、布１０の偏在が解消される。

【００２３】ラビング処理後のアレイ基板１１とカラー
フィルタ基板１２を貼り合わせ、液晶２４を真空注入法
にて注入し、液晶表示素子を作製した結果、すじ状のむ
らは発生しなかった。また、１本のロールに対して２０
００枚のラビング処理を行い液晶表示素子を作製した
が、表示品位の劣化は見られなかった。

【００２４】なお、この実施の形態において、パイル径
が２０μｍのラビング布を使用しカラーフィルタ基板に
２０μｍサイズのスペーサを２０μｍの間隔にて形成し
たが、１０〜４０μｍのパイル径のラビング布を使用
し、パイル径と同じ間隔にてスペーサを形成した場合
も、表示品位の劣化は見られなかった。なお、スペーサ
間隔とはラビング方向から見た間隔である。

【００２５】また、この実施の形態はカラーフィルタ基
板にスペーサを形成したが、アレイ基板に同様にスペー
サを形成した場合も同様な結果が得られた。また、ＴＮ
（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶表示素子や
ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉ
ｃ）型液晶表示素子においても同様な結果が得られた。

【００２６】比較例について説明する。実施の形態と同
様な電極構成で、図４に示すように表示エリア内にの
み、基板間隔を規定するスペーサ１８を形成したカラー
フィルタ基板１２を作成した（高さ、大きさは実施の形
態と同様）。このカラーフィルタ基板を用い、実施の形
態と同様にラビング処理を行い液晶表示素子を作製し
た。この結果、ラビング時の基板の進行方向に薄いすじ
状のむらが見られた。そして、１本のラビングローラに
おいて１００枚のラビング処理を行うとすじが明確化
し、ラビング回数を重ねる度に徐々にすじの発生が顕著
になった。

【００２７】

【発明の効果】この発明の請求項１記載の液晶表示素子
によれば、スペーサ付き基板の表示領域外の外周に、ラ
ビング布のパイルの偏りを矯正するための等間隔の凸段
差部を形成したので、表示領域外に形成した等ピッチの
凸段差部をラビング布が擦ることによって、ラビング布
の偏りが無くなり、表示領域のラビング均一性が向上、
すなわち均一配向性に優れる高品位な液晶表示素子を得
ることができる。

【００２８】この発明の請求項２記載の液晶表示素子の
製造方法によれば、スペーサ付き基板の表示領域外の外
周に等間隔の凸段差部を形成し、スペーサ付き基板を配
向処理する際に、ラビング布のパイルを凸段差部の隙間
に通過させることでパイルの偏りを矯正して配向処理す
るので、ラビング布のパイル径に対応した間隔の凸段差
部が、ラビング時に起こるラビング布の偏在を矯正する
ことができる。このため、表示領域が均一にラビングさ
れ、高品位の液晶表示素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態におけるカラーフィルタ
基板の概略平面図

【図２】この発明の実施の形態における液晶表示素子の
概略断面図

【図３】（ａ），（ｂ）はこの発明の実施の形態におい
てラビング布の偏りが矯正される作用説明図

【図４】比較例におけるカラーフィルタ基板の概略平面
図

【図５】従来例の液晶表示素子の概略断面図

【符号の説明】

１０ 布（パイル） １１ アレイ基板 １２ カラーフィルタ基板 １３ ガラス基板 １４ 遮光層 １５ 色層 １６ 透明電極 １８ 柱スペーサ １９ ガラス基板 ２１ スイッチング素子 ２２ 画素電極 ２３ 配向膜 ２４ 液晶 ２５ シール材 ２６ ビーズ ２７ 表示領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松川 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 LA09 NA05 NA07 NA14 NA41 PA01 QA15 TA01 TA04 TA09 TA12 TA13 2H090 LA02 LA03 LA15 MB03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方の基板上の遮光部分に柱
   スペーサを規則的に配置した２枚の基板をラビング布に
   より配向処理し、少なくとも一方の基板の周囲に配置し
   たシール材により２枚の基板間に液晶を挟持し、前記柱
   スペーサを配置したスペーサ付き基板に対向する対向側
   基板に前記柱スペーサを接触し基板間隔を規定する液晶
   表示素子であって、前記スペーサ付き基板の表示領域外
   の外周に、前記ラビング布のパイルの偏りを矯正するた
   めの等間隔の凸段差部を形成したことを特徴とする液晶
   表示素子。
2. 【請求項２】 ２枚の基板のうち少なくとも一方の基板
   上の遮光部分に柱スペーサを規則的に配置する工程と、
   ２枚の基板をラビング布により配向処理する工程と、少
   なくとも一方の基板の周囲に液晶を保持するためのシー
   ル材を配置する工程と、前記柱スペーサを配置したスペ
   ーサ付き基板に対向する対向側基板に前記柱スペーサを
   接触し基板間隔を規定する工程とを含む液晶表示素子の
   製造方法であって、前記スペーサ付き基板の表示領域外
   の外周に等間隔の凸段差部を形成し、前記スペーサ付き
   基板を配向処理する際に、前記ラビング布のパイルを前
   記凸段差部の隙間に通過させることでパイルの偏りを矯
   正して配向処理することを特徴とする液晶表示素子の製
   造方法。