JP2002350867A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板にスペーサー層を有する液晶表示素子に
おいて量産性に優れるラビング法を用いて配向処理を行
い、表示むらのない高品位な液晶表示素子を実現する。 【解決手段】 柱スペーサー層１７が形成されたカラー
フィルター基板１２の外周に等間隔でラビング布のパイ
ル径に等しい間隔の凸部２９が形成された枠２８を配置
してラビング処理を行うことにより、凸部２９が、ラビ
ング時に起こるラビング布の偏在を矯正し、その結果、
表示領域が均一にラビングされ、表示むらのない高品位
の液晶表示素子を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示品位の高い柱ス
ペーサー構成の液晶表示素子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、透明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
上に形成する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４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、カラーフィル
ター基板１２とアレイ基板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、液晶層の厚みに面内バラツキ
が生じる。

【０００７】次に、カラーフィルター基板１１と基板１
２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。

【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、図３に示す様にカラーフィルター基板１２上に予
め柱スペーサー層１７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、柱スペ
ーサー層１７を形成した基板のラビング時には、スペー
サー層１７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、すじむらの発生が増加していく。

【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比べて劣る。

【００１２】本発明は、基板にスペーサー層を有する液
晶表示素子において量産性に優れるラビング法を用いて
配向処理を行い、表示むらのない高品位な液晶表示素子
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子の
製造方法は、２枚の基板間に液晶を狭持し、少なくとも
一方の基板上の遮光部分に規則的に配置されるスペーサ
ー層が対向する基板に接触し基板間隔を規定する液晶表
示素子の製造方法であって、スペーサー層が配置された
基板の外周に等間隔の凸部を形成した枠を配置して液晶
の配向方位を規定するラビング処理を行い、凸部の間隔
がラビング処理に用いるラビング布のパイル径と等しい
間隔であることを特徴とする。

【００１４】この製造方法によれば、スペーサー層が配
置された基板の表示領域外の外周に配置した枠に形成さ
れた等間隔でラビング布のパイル径に対応した間隔の凸
部が、ラビング時に起こるラビング布の偏在を矯正し、
その結果、表示領域が均一にラビングされ、表示むらの
ない高品位の液晶表示素子を製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図３は本発明の実施の形態
により製造する一例の液晶表示素子の構造を示す断面図
である。

【００１６】本実施の形態にはパネル構成基板としてア
クティブ素子のＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍ Ｔｒａｎｓ
ｉｓｔｅｒ）を有するアレイ基板１１と対向側としてカ
ラーフィルター基板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。カラーフィルター
基板１２は、ガラス基板１３の上に設けた遮光層１４、
赤緑青の色層１５、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ー層１７等から構成されてい
る。スペーサー層１７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，走査線，
スイッチング素子２１および画素電極２２等から構成さ
れている。アレイ基板１１およびカラーフィルター基板
１２の相対向する面には、それぞれ配向膜２３が形成さ
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。

【００１７】この図３に示す液晶表示素子の製造方法
を、さらに図１を参照して説明する。図１に示すように
表示エリア内のスペーサー層１７を配置したカラーフィ
ルター基板１２をラビング処理する際に、基板１２の外
周に配置する枠２８に凸部２９を配置する。今回、枠２
８の材料としてはＳＵＳ３０４金属枠を使用する。

【００１８】カラーフィルター基板１２の製造方法は、
ガラス基板１３に遮光層１４を基板全面に形成して後、
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１４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。本実施の形
態では、酸化クロム膜を用いる。次に、赤青緑の色層１
５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する。次に、基板上にメタルマス
クをセットした状態でＩＴＯスパッタ装置により所望の
透明電極１６を形成する。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柱スペーサー層１７を高
さ４．５μｍとなるように形成する。柱スぺーサー層１
７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の高さに設計する。
スペーサー層１７の形状は上底１５μｍ、下底が２０μ
ｍの円錐台形状で、ＲＧＢの色層１５に対して１つ配置
する。枠２８に配置した凸部２９は高さ１００μｍで直
径２０μｍの円柱で２０μｍの間隔で１列で表示領域を
囲うように配置する。尚、枠２８に形成した凸部２９の
高さは５〜５００μｍの高さで同様な効果が得られた。

【００１９】上記のような柱スペーサー層１７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
画素電極２２を形成したアレイ基板１１とに、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、
アレイ基板１１とカラーフィルター基板１２を所定の方
向に処理を行った。ここで、スペーサー層１７を形成し
たカラーフィルター基板１２において、ラビング布がラ
ビング処理する前に、基板１２の外周に配置した枠２８
の凸部２９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
サー層１７によるラビング布の偏りが矯正される。

【００２０】ラビング処理後のアレイ基板１１とカラー
フィルター基板１２を貼り合わせ、液晶を真空注入法に
て注入し、液晶表示素子を作製すると、すじ状のむらは
発生しない。また、１本のロールに対して２０００枚の
ラビング処理を行い液晶表示素子を作製しても、表示品
位の劣化は観測されない。

【００２１】また、本実施の形態では、パイル径が２０
μｍのラビング布を使用し、カラーフィルター基板１２
の枠２８に２０μｍサイズの凸部２９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凸部２９を形成し
た場合も、表示品位の劣化は観測されない。

【００２２】これに対し、比較例として、上記の実施の
形態と同様な方法および電極構成で、図２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ー層
１７を形成したカラーフィルター基板１２を作製し（高
さ、大きさは実施の形態と同様）、このカラーフィルタ
ー基板１２を用い、基板１２の外周に枠を配置せずに実
施の形態と同等にラビング処理を行い液晶表示素子を作
製する。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る。そして、１本のラビングロー
ラーにおいて１００枚のラビング処理を行うとすじ状の
むらが明確化し、ラビング回数を重ねる度に徐々にすじ
状のむらの発生が顕著になることが確認できる。

【００２３】以上のように本実施の形態によれば、柱ス
ペーサー層１７が形成されたカラーフィルター基板１２
の外周に等間隔でラビング布のパイル径に等しい間隔の
凸部２９が形成された枠２８を配置してラビング処理を
行うことにより、凸部２９が、ラビング時に起こるラビ
ング布の偏在を矯正し、その結果、表示領域が均一にラ
ビングされ、表示むらのない高品位の液晶表示素子を製
造することができる。

【００２４】なお、本実施の形態では、カラーフィルタ
ー基板１２に柱スペーサー層１７を形成したが、アレイ
基板１２に同様に柱スペーサー層を形成し、同様の凸部
を配置した枠を用いてラビング処理する場合も同様な効
果が得られる。

【００２５】また、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔ
ｉｃ）型液晶表示素子やＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶表示素子においても同
様な結果が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、スペ
ーサー層が配置された基板の表示領域外の外周に配置し
た枠に形成された等間隔でラビング布のパイル径に対応
した間隔の凸部が、ラビング時に起こるラビング布の偏
在を矯正し、その結果、表示領域が均一にラビングさ
れ、表示むらのない高品位の液晶表示素子を製造するこ
とができ、産業的価値が大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わるカラーフィルター
基板の概略平面図

【図２】比較例に係わるカラーフィルター基板の概略平
面図

【図３】本発明の実施の形態に係わる液晶表示素子の概
略断面図

【図４】従来例の液晶表示素子の概略断面図

【符号の説明】 １１ アレイ基板 １２ カラーフィルター基板 １３ ガラス基板 １４ 遮光層 １５ 色層 １６ 透明電極 １７ 柱スペーサー層 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 ２８ 枠 ２９ 凸部

───────────────────────────────────────────────────── 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 LA16 NA25 QA15 QA16 RA05 RA10 TA04 TA09 TA12 2H090 HD14 KA05 KA08 LA02 LA15 MB02 MB03 MB05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の基板間に液晶を狭持し、少なくと
   も一方の基板上の遮光部分に規則的に配置されるスペー
   サー層が対向する基板に接触し基板間隔を規定する液晶
   表示素子の製造方法であって、 前記スペーサー層が配置された基板の外周に等間隔の凸
   部を形成した枠を配置して前記液晶の配向方位を規定す
   るラビング処理を行い、前記凸部の間隔がラビング処理
   に用いるラビング布のパイル径と等しい間隔であること
   を特徴とする液晶表示素子の製造方法。