JP2573322B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、さらに詳
しくは、液晶層の層厚を表示領域の全域にわたって均一
に保つために、一対の基板部材間にスペーサなどと称さ
れる間隙保持部材を介在させるようにした液晶表示装置
の製造方法に関する。

従来の技術 たとえばTN（ツイステッドネマティック）モードの液
晶表示装置では、一対の透明基板表面にそれぞれ透明電
極が形成され、この透明電極を被覆して配向制御膜が形
成され、この配向制御膜に配向処理が施される。このよ
うな透明基板および配向制御膜を含む一対の基板部材が
各配向制御膜を対向するようにして相互に固着され、そ
のようにして前記一対の基板部材によって形成される間
隙にネマティック液晶が充填される。

この液晶層において液晶分子は、その長軸方向が各基
板部材の配向制御膜の近傍で前記配向処理方向に沿うよ
うに配向する。配向制御膜の配向処理方向はたとえば各
基板部材において相互に直交するようにされる。これに
よって液晶層において、液晶分子の長軸方向はいわば配
向制御膜間で90度だけ捩られていることになる。液晶分
子のこのような捩れ配向は、透明電極に電圧を印加し、
液晶層に電界を印加することによって解消することがで
きる。

このような液晶表示装置ではさらに各基板部材の透明
基板において、その液晶層とは反対側の表面にはそれぞ
れ偏光板がそれぞれの吸収軸方向が相互に平行または垂
直となるようにして配置される。このようにして液晶層
に選択的に電圧を印加し、光を透過／遮断制御するよう
にして各種の表示が行なわれる。

前述のような液晶表示装置において、一対の基板部材
間の距離、すなわち液晶層の層厚は、その光透過率に影
響を及ぼすため、この層厚が液晶表示装置の表示領域の
全域にわたって一定に保たれなければ良好な表示を行う
ことができない。このため従来から前記一対の基板部材
間に、グラスファイバまたは真球状のプラスチックビー
ズなどのスペーサを介在させるようにして前記液晶層の
層厚を表示領域全域にわたって一定に保つようにしてい
る。

前記スペーサは、たとえば配向制御膜を形成した後
に、圧縮された気体とともにノズルから吹出して散布
（乾式散布）されるか、または揮発性の液体に混合させ
てこの液体を噴霧するようにして散布（湿式散布）され
て、前記配向制御膜上に均一に分散される。この後他方
側の基板部材を前記一方の基板部材に固着し、このよう
にして各基板部材の配向制御膜間にスペーサが挟持され
た状態で、ネマティック液晶が前記一対の基板部材間に
充填される。

しかしながら前述のような液晶表示装置では、スペー
サが液晶層中で固定されていない。スペーサには、その
サイズに或る程度ばらつきがあるけれども、そのような
スペーサの中で各基板部材の配向制御膜のいずれにも接
触して、一定の層厚を保っているスペーサが、振動など
によって移動すると、各基板部材の配向制御膜が傷付け
られる。これによって配向制御膜が傷付けられた部分の
液晶層の配向が乱れ、表示品質の劣化を招いてしまう。
このようなことはたとえば車載用の表示装置などとして
液晶表示装置が用いられる場合に特に顕著である。

さらに透明電極に電圧を印加した場合において、電界
強度の大きな透明電極端部付近にスペーサが凝集してし
まい、表示欠陥を生じる場合がある。

このようなスペーサの移動を阻止するために、スペー
サを配向制御膜の前駆溶液（たとえばポリイミド溶液）
に混合させ、前記前駆溶液を透明電極などが形成された
透明基板に塗布し、前記配向制御膜を焼成して配向制御
膜の形成とともにスペーサを固定する方法がある。しか
しながらこの場合には、スペーサが配向制御膜の焼成時
の加熱によって劣化する場合があり、さらに配向制御膜
の表面をラビングするなどして配向処理を施す場合、お
よび配向制御膜表面を洗浄する場合などにスペーサが脱
落して、このスペーサの痕跡によって、液晶層における
所望の配向状態が得られなくなる場合がある。また配向
制御膜の前駆溶液にスペーサを混合させて透明基板に塗
布する場合に、スペーサを均一に分散させることが困難
であるという問題点もある。

このような問題点を解決するための典型的な先行技術
は、第２図に示されている。この先行技術ではプラスチ
ック材料から成り、真球状に加工されたスペーサ１が用
いられ、このスペーサ１にはたとえばポリメチルメタア
クリレートまたはポリエチレン系の熱可塑性樹脂層２が
形成されている。スペーサ１は、たとえばガラスなどの
材料から成る透明基板３上に透明電極４がパターン形成
され、さらにこの透明電極４を被覆するように配向制御
膜５を形成した後配向処理が施された状態で、前記配向
制御膜５上に散布される。このような状態は第２図
（１）に示されている。前記透明基板３、透明電極４、
および配向制御膜５などを含んで一方の基板部材６が構
成される。

他方の基板部材７も同様に透明基板８、透明電極９、
および配向制御膜10を含んで構成されている。この他方
側の基板部材７において配向制御膜８の表面であって基
板部材７の周縁部には、シール樹脂11が印刷されて形成
されている。このような基板部材７とスペーサ１が散布
された基板部材６とは、各配向制御膜5,10が対向するよ
うにして相互に固着される。このとき基板部材6,7には
相互に近接する方向の圧力がかけられ、そのような状態
で加熱されてシール樹脂11が硬化される。この加熱によ
って熱可塑性樹脂層２は各配向制御膜5,10に接着する。
この状態は第２図（２）に示されている。

次に配向制御膜5,10によって形成される間隙に液晶が
充填される。この後この液晶を良好に配向させるため
に、液晶の温度をたとえば100℃程度に保って加熱処理
が行なわれる。このときの状態は第２図（３）に示され
ている。すなわち液晶の膨張によって透明基板3,8に
「反り」が生じる。

これによって表示領域中央付近の配向制御膜5,10間の
距離は、周縁部に比較して大きくなり、この中央付近に
おいて熱可塑性樹脂層２と配向制御膜5,10との接着が外
れる。すなわち熱可塑性樹脂層２と配向制御膜5,10との
間の接着面積は小さく、液晶の膨張に伴って液晶層の層
厚が増大すると、このような接着は容易に外れてしま
う。さらにまた熱可塑性樹脂層２と配向制御膜5,10との
接着はほぼ点接着であるため、振動などによっても前記
接着が取れる場合がある。したがってこの先行技術で
は、スペーサ１の移動を完全に阻止することができな
い。

第３図にはさらに他の先行技術が示されており、この
第３図において、第２図において示されたものと同等の
機能を有する部分には同一の参照符を付して示す。この
先行技術では、プラスチックスペーサ21とともに接着性
スペーサ22が配向制御膜５上に散布される。このような
状態は第３図（１）に示されている。前記接着性スペー
サ22は加熱昇温によって溶融し、この昇温状態において
再び硬化する。

第３図（２）には基板部材6,7に前記一対の基板部材
6,7が相互に近接する方向に作用する圧力をかけ、その
ような状態で加熱することによってシール樹脂11の硬化
および接着性スペーサ22の溶融および硬化を行った状態
が示されている。この状態では接着性スペーサ22と配向
制御膜5,10との間の接着面積が点接触に比べて大きく、
したがって接着性スペーサ22は配向制御膜5,10に強固に
固着されている。

第３図（３）には配向制御膜5,10によって形成される
間隙に液晶を充填し、この液晶に加熱処理を施した状態
が示されている。この加熱処理によって液晶が膨張し、
したがって透明基板3,8が変形する。このとき表示領域
の中央部付近における液晶層の層厚が増大し、同時に接
着性スペーサ22は液晶層の層厚が増大する方向に延び
る。この後液晶は徐冷されるけれども、このとき、延び
た接着性スペーサ22の形状は完全には復元せず、したが
って液晶層の層厚は表示領域の中央部付近で大きくなっ
てしまう。さらにまた液晶が徐冷されることによって液
晶の体積は小さくなるけれども、配向制御膜5,10間の間
隙の体積は、接着性スペーサ22の変形によって増大して
いるため、液晶層に気泡が発生する場合がある。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は上述の技術的課題を解決し、間隙保持
部材を一方の基板部材に確実に固着させるとともに、他
方の基板には接続されないようにしており、したがって
この間隙保持部材の移動などにより表示品位の劣化が生
じることがなく、また液晶層の膜厚を所望の値に選ぶこ
とができ、したがって表示品位を格段に向上することが
できるようにした液晶表示装置の製造方法を提供するこ
とである。

課題を解決するための手段 本発明は、接着性樹脂が被覆された間隙保持部材を一
方の基板部材上に散布し、 前記接着性樹脂を加熱熔融し、該接着性樹脂を間隙保
持部材下部側へ移動せしめ、前記一方の基板部材に前記
間隙保持部材下部を固着させ、前記間隔保持部材上部で
接着能力を無くしたのち、 他方の基板部材を前記間隙保持部材上部に当接させて
前記一方の基板部材にシール材を介して固着し、 一対の前記基板部材によって形成される間隙に液晶を
充填することを特徴とする液晶表示装置の製造方法であ
る。

作用 本発明においては、接着性樹脂はその一部が間隙保持
部材を被覆した状態で、前記一方の基板部材に接着す
る。したがって間隙保持部材と基板部材との接着はいわ
ば面接着となり、その接着面積が比較的大きい。これに
よって間隙保持部材を前記一方の基板部材表示面に確実
に固着させることができる。さらにまた間隙保持部材は
一方の基板部材にのみ固着され、他方の基板部材には接
着されないため、たとえば前記一対の基板部材間に充填
される液晶に加熱処理を施し、液晶が膨張する場合にお
いても間隙保持部材が前記一方の基板から脱落すること
はなく、液晶が冷却された後には所望の液晶層の膜厚を
得ることができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例に従う液晶表示装置31の
製造方法を説明するための断面図である。ガラスなどの
材料から成る透明基板32上にはたとえばITO（Indium−T
in−Oxide）膜などの透明電極33がパターン形成され、
この透明電極33および透明電極33が形成される側の透明
基板32表面を被覆してポリイミド膜などの配向制御膜34
が形成される。この配向制御膜34にはラビングによって
配向処理が施される。このようにして透明基板32、透明
電極33、および配向制御膜34を含む一方の基板部材35が
構成される。

配向制御膜34上には後述する接着性樹脂36が塗布さ
れ、プラスチック材料から成り、真球状に加工された間
隙保持部材であるスペーサ37が散布され、前記配向制御
膜34上に一様に分散される。この状態が第１図（１）に
示されている。

前記接着性樹脂36はその材料としてたとえばエポキシ
変成樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキド系樹脂、また
はケイ素系樹脂などが用いられる。これらの材料は配向
制御膜34（ポリイミド膜）との間の接着力が強い。この
ような接着性樹脂36は加熱昇温によって溶融し、硬化反
応する性質を有している。

配向制御膜34表面にスペーサ37が分散された状態で接
着性樹脂36が加熱溶融される。これによって接着性樹脂
36は配向制御膜34側（下方側）に移動し、この移動後
に、前記接着性樹脂は36、一部がプラスチックスペーサ
37を被覆した状態で硬化し、そのようにして接着性樹脂
36が配向制御膜34に接着する。このようにしてスペーサ
37は比較的大きな接着面積を有して接着性樹脂36を介
し、配向制御膜34上に固着される。この状態が第１図
（２）に示されている。

他方の基板部材41は前記一方の基板部材35と同様に構
成されている。すなわち透明基板38の一方側の表面に透
明電極39がパターン形成され、この透明電極39を被覆し
て配向制御膜40が形成されて配向処理が施される。この
ような基板部材41の配向制御膜40側の表面においてその
周縁部にはシール樹脂42が印刷などされて形成される。
この状態で基板部材35,41の配向制御膜34,40を対向させ
るようにして前記一対の基板部材35,41を相互に近接す
る方向に加圧し、そのような状態でシール樹脂42を硬化
させるために加熱される。

接着性樹脂36の材料は、その溶融温度がシール樹脂42
の硬化温度よりも高く選ばれており、したがってシール
樹脂42の加熱を行う際に、硬化後の接着性樹脂36に不所
望な程度の変形が生じることはない。シール樹脂42の硬
化後の状態は第１図（３）に示されている。

この状態から配向制御膜34,40およびシール樹脂42に
よって形成される間隙にネマティック液晶43が充填され
る。配向制御膜34,40においてその配向処理方向はたと
えば相互に直交するように選ばれている。前記配向制御
膜34,40の近傍で液晶分子の長軸方向は前記配向処理方
向に沿う。このようにして配向制御膜34,40間でネマテ
ィック液晶43が、ツイスト角を90度とした捩れ配向をな
すようにしている。このようなネマティック液晶43の所
望の配向状態を得るために、ネマティック液晶43には加
熱処理が施される。このときの状態が第１図（４）に示
されている。すなわちネマティック液晶43の熱膨張によ
って透明基板32,38が変形し、基板部材35,41間の間隙の
容積が増大する。この場合において、スペーサ37は一方
の基板部材35側にのみ固着されているため、変形を生じ
ることがない。

ネマティック液晶43の加熱処理後には液晶表示装置31
は緩やかに冷却される。このときネマティック液晶43は
徐々に収縮していく。これによって、基板部材41に形成
される配向制御膜40に、スペーサ37が当接する状態に至
る。次に、透明基板32,38において、それぞれの積層方
向外方側表面には偏光板44,45が、その吸収軸方向が相
互に垂直または平行となるようにして配設される。この
ようにしてその表示領域内で均一な液晶層の層厚を実現
した第１図（５）図示の液晶表示装置31が得られる。

基板部材35,41間の間隙の容積は、ネマティック液晶4
3の冷却時の収縮にともなって収縮し、したがって第３
図に示される先行技術のように液晶層内に気泡が発生す
ることはない。さらに液晶表示装置31では、−30℃程度
の低温においても、プラスチック製のスペーサ37が収縮
するため、このような低温状態でも気泡が生じることが
ない。

以上のように本実施例においては、加熱昇温によって
溶融し、この昇温状態において再び硬化する接着性樹脂
36が塗布されたスペーサ37が、一方の基板部材35の配向
制御膜34表面に一様に分散される。前記接着性樹脂36は
加熱されて溶融され、この後昇温状態が保たれることに
よって硬化する。このようにしてスペーサ37は硬化後の
接着性樹脂36によってその接着面積を比較的大きくして
配向制御膜34表面に固着される。したがってたとえば振
動などによってスペーサ37が配向制御膜34表面から脱落
することはない。

前記スペーサ37はまた前記一方の基板部材35側に固着
されるのみであって、他方の基板部材41には固着されな
い。これによってネマティック液晶43が加熱されて熱膨
張する場合においても、スペーサ37が配向制御膜34表面
から脱落することはなく、またネマティック液晶43の冷
却後にはスペーサ37の配向制御膜34とは反対側の表面が
基板部材41の配向制御膜40に当接する状態となり、液晶
表示装置31の全表示領域にわたって所望の層厚を得るこ
とができる。

したがって液晶表示装置31において、配向制御膜34,4
0が傷付けられることはなく、また液晶層の層厚を均一
にすることができるため、その表示品質が格段に向上さ
れる。

前述の実施例では、透明電極33,39間に挟まれている
液晶層の層厚を均一に保つために本発明の一実施例が適
用される例について説明したけれども、本発明は透明電
極によって電界が印加されない液晶層の層厚を均一に保
つ場合にも好適に実施される。すなわち、SBE（Supertw
isted Birefringence Effect）液晶を用いた液晶表示装
置において、その光透過率の波長依存性を低減するため
に、捩れ方向を相互に反転したSBE液晶層を２層積層
し、一方の液晶層に関連しては透明電極を配置し、他方
の液晶層には電界を印加せずに、この他方の液晶層を光
学的補償板として機能させるようにした液晶表示装置が
提案されているけれども、この場合の前記他方の液晶層
に関連する構成に対しても、本発明を適用することがで
きる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、間隙保持部材を一方の
基板部材に確実に固着させるとともに、他方の基板に固
着することがない。したがって間隙保持部材が基板部材
から脱落して移動することによる液晶表示装置の表示品
質の劣化を防ぐことができる。さらに製造後の液晶表示
装置において液晶層の膜厚を確実に所望の値に選ぶこと
ができるため、液晶表示装置の表示品室を格段に向上す
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に従う液晶表示装置の製造方
法を説明するための断面図、第２図、および第３図は典
型的な先行技術を説明するための断面図である。 31……液晶表示装置、32,38……透明基板、33,39……透
明電極、34,40……配向制御膜、35,41……基板部材、36
……接着性樹脂、37……スペーサ、42……シール樹脂、
43……ネマティック液晶

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接着性樹脂が被覆された間隙保持部材を一
   方の基板部材上に散布し、 前記接着性樹脂を加熱熔融し、該接着性樹脂を間隙保持
   部材下部側へ移動せしめ、前記一方の基板部材に前記間
   隙保持部材下部を固着させ、前記間隔保持部材上部で接
   着能力を無くしたのち、 他方の基板部材を前記間隙保持部材上部に当接させて前
   記一方の基板部材にシール材を介して固着し、 一対の前記基板部材によって形成される間隙に液晶を充
   填することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。