JP5011414B2

JP5011414B2 - 表示装置とその製造方法

Info

Publication number: JP5011414B2
Application number: JP2010065221A
Authority: JP
Inventors: 治彦石原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: TW201133089A; KR20110105702A; US20110228203A1; JP2011197481A; CN102193252A

Description

本発明は、スペーサ粒子を基板上に配置した表示装置とその製造方法に関する。

従来より、表示装置やＦＥＤ（電解放出表示装置）等には、一対の基板の間隔を全域に亘って一定に保つためにスペーサ粒子が用いられる。スペーサ粒子の基板への配置方法としては、例えば特許文献１に記載されるような方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載されているスペーサ粒子の基板への配置方法は、まず、図４（ａ）に示すように、基板１０１の電極膜１０２間の配向膜１０３の所定位置に、第１の溶媒と第２の溶媒とを混合した混合溶媒１０４にスペーサ粒子１０５を分散させたスペーサ分散溶液１０６を塗布させる。

そして、図４（ｂ）に示すように、スペーサ粒子１０５を基板１０１上に沈降させ、スペーサ分散溶液１０６内の第１の溶媒を蒸発させながらスペーサ粒子１０５を凝集させていく。その後、図４（ｃ）に示すように、第２の溶媒を徐々に蒸発させながらスペーサ粒子１０５を凝集させていき、図４（ｄ）に示すように、電極膜１０２間の配向膜１０３上にスペーサ粒子１０５を配置している。

特開２００７−１１４３１２号

しかし、特許文献１に記載のスペーサ粒子１０５の基板１０１への配置方法では、スペーサ粒子１０５を基板１０１上に沈降させてから凝集させているため、例えばゴミや基板の洗浄残り、また基板製造時に発生するレジストの残りなどにより発生する微細な突起物１０７が電極膜１０２の周辺部に存在する場合、突起物１０７がスペーサ粒子１０５の配向膜１０３上への移動を阻害し、スペーサ粒子１０５を電極膜１０２上に滞留させてしまう場合がある。これにより、表示装置の信頼性を低下させる恐れがある。

そこで本発明では、より信頼性の高い表示装置とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の表示装置の製造方法は、少なくとも、第１の溶媒と、前記第１の溶媒より高沸点で且つ前記第１の溶媒の表面張力よりも大きい第２の溶媒との混合溶液にスペーサ粒子を分散させたスペーサ分散溶液の液滴を、基板上に配置されている複数の電極膜間に向けて設ける工程と前記基板を前記第１の溶媒の沸点よりも低い温度で加熱し、前記スペーサ分散溶液の前記第１の溶媒を蒸発させる工程と、前記設ける工程および前記蒸発工程後、前記基板を前記第１の溶媒の沸点より高く前記第２の溶媒の沸点よりも低い温度で加熱し、前記スペーサ分散溶液の前記第２の溶媒を蒸発させる工程とを含むことを特徴としている。

本発明では、より信頼性の高い表示装置とその製造方法を提供できる。

表示装置の一例を示す断面図。表示装置の一例を示す平面図。本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を示す工程図。従来の表示装置の製造方法を示す工程図。

以下、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明により製造される表示装置１３の一例を示す断面図である。図１に示すように、この表示装置１３は、第１及び第２基板１、２を有している。第１及び第２基板１、２は、板状の第１及び第２基板本体３、４と、第１及び第２基板本体３、４の表面に、それぞれ配置された第１及び第２電極膜５、６と、第１及び第２電極膜５、６の表面に配置された第１及び第２配向膜７、８とが設けられており、第１及び第２基板１、２は、第１及び第２配向膜７、８が形成された面が互いに対向した状態で、複数のスペーサ粒子２０を挟み込んで互いに離間している。

図２はスペーサ粒子２０の位置を模式的に示す平面図である。ここでは、第１電極膜５は、複数が互いに離間した状態で行列状に配置されており、第１電極膜５が配置されていない領域を非画素領域とすると、非画素領域は格子状であって、スペーサ粒子２０はその格子の交点が位置する領域２１（例えば、以下、この領域を所定位置と称する）に複数個ずつ配置され、スペーサ粒子２０は非画素領域から第１電極膜５上の領域にはみ出さないように凝集している。

従って、第１電極膜５上の領域にはスペーサ粒子２０は存在しておらず、第１及び第２基板１、２の間の第１電極膜５上の位置には間隙が形成され、その間隙には液晶材料３０が配置されている。

第１及び第２基板１、２の間には第１電極膜５が配置された領域を取り囲むリング状のシール部材（図示せず）が配置されており、第１電極膜５上の間隙は第１及び第２基板１、２とシール部材によって外部空間から密閉されている。従って、間隙に配置された液晶材料３０は外部空間から密閉されている。

各第１電極膜５は液晶材料３０と第１及び第２配向膜７、８を挟んで第２電極膜６と対向している。第１電極膜５には不図示のトランジスタがそれぞれ接続されており、トランジスタを選択し、所定の第１及び第２電極膜５、６の間に電圧を印加すると、電圧が印加された第１及び第２電極膜５、６間に位置する液晶材料３０に電流が流れ、その液晶分子の配向が変り、偏光性が変化する。例えば、液晶材料３０がネマティック型液晶の場合は、電流が流れない状態では光が偏光されるが、電流が流れた状態では光が偏光されず直進する。

第１及び第２基板１、２の第１及び第２配向膜７、８と反対側の面には第１及び第２偏光板９、１０が配置されており、第１基板１の第１偏光板９側にはバックライト１１が配置され、バックライト１１の光は第１偏光板９に入射して偏光される。

第１及び第２基板本体３、４と第１及び第２電極膜５、６と第１及び第２配向膜７、８はそれぞれ透明であり、第１偏光板９で偏光された光は、第１電極膜５と第１配向膜７を通って液晶材料３０に入射する。

ここでは、第１及び第２偏光板９、１０が、その偏光方向が互いに直交するよう向けられており、光は液晶材料３０で偏光されると、第２配向膜８と第２電極膜６と第２基板本体４を透過した後、第２偏光板１０を通過するが、液晶材料３０で偏光されると第２偏光板１０で吸収される。

上述したように、第１及び第２電極膜５、６に電圧を印加するか否かで、液晶材料３０の偏光性を変えられるので、第１電極膜５を選択して電圧を印加することで所望の場所だけから光を放出させ、図形や文字等の画像情報を表示することができる。

次に、表示装置１３の製造方法について、図３を参照して説明する。

まず、スペーサ粒子２０より比重が小さい第１の溶媒と、第１の溶媒より高沸点で、且つ表面張力が第１の溶媒の表面張力よりも大きくてスペーサ粒子２０より比重が大きい第２の溶媒とを混合した混合溶媒２２を作製し、その混合溶媒２２にスペーサ粒子２０を分散させてスペーサ分散溶液２３を作製する。

第１の溶媒としては、例えばエタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒が使用される。また、第２の溶媒としては、例えば水やグリコール系、またエーテル系の溶媒が使用される。

そして、図３（ａ）に示すように、スペーサ粒子２０を混合したスペーサ分散溶液２３をインクジェットプリント装置やディスペンサ装置等（図示せず）内に充填し、第１基板１上の複数の第１電極膜５間に向けて第１基板１上にスペーサ分散溶液２３の液滴を設ける。

この時、付着するスペーサ分散溶液２３は、例えば数十μｍの直径を有し、複数の第１電極膜５の間隔、即ち非画素領域より大きく、スペーサ分散溶液２３の一部は第１電極膜５の上に載った状態となる。また、スペーサ分散溶液２３内のスペーサ粒子２０は、スペーサ分散溶液２３中のどの部分に存在するかは不確定な状態であり、例えば、第１電極膜５の周辺部の第１配向膜７上に突起物１２があった場合、付着したスペーサ分散溶液２３の中心位置に対して突起物１２の外側上に載っている場合がありうる。

次に、図３（ｂ）に示すように、スペーサ分散溶液２３が付着した第１基板１を加熱し、混合溶媒２２中の第１の溶媒を低速で蒸発させ、スペーサ分散溶液２３の液滴径を次第に縮小させ、スペーサ粒子２０をスペーサ分散溶液２３の液滴の中央位置に引き寄せる。第１基板１の加熱温度は、第１の溶媒の沸点をｔａとし、第１基板１の加熱温度をｔ１とした場合、ｔ１＜ｔａとなる温度に調整されている。

なお、第１の溶媒が蒸発する際、第２の溶媒の表面張力より第１の溶媒の表面張力の方が小さいため、気液界面の局所的な表面張力差を生じ、表面張力が大きい側、つまりスペーサ分散溶液２３の中心位置に向かって対流を生じる。また、この対流は表面張力差が大きいほど生じやすい。そのため、例えば突起物１２の外側上に載っているスペーサ粒子２０を含め、スペーサ粒子２０はスペーサ分散溶液２３の中心位置に向かって対流しながら引き寄せられる。

次に、図３（ｃ）に示すように、スペーサ分散溶液２３内の第２の溶媒を徐々に（低速度で）蒸発させ、スペーサ分散溶液２３の中心位置にスペーサ粒子２０を凝集させる。この時、ペーサ粒子２０は第２の溶媒より比重が軽いため、スペーサ分散溶液２３の直径が縮小してもスペーサ分散溶液２３中で浮遊しやすい状態で凝集される。

なお、第１基板１の加熱温度は、第１の溶媒の沸点をｔａとし、第２の溶媒の沸点をｔｂ、第１基板１の加熱温度をｔ２とした場合、ｔａ＜ｔ２＜ｔｂとなる温度に調整されている。そして、加熱が終了すると図３（ｄ）に示すように、第１基板１上のスペーサ分散溶液２３の中心位置にスペーサ粒子２０が凝集した状態になる。

また、乾燥処理が終了した後は、スペーサ粒子２０が設けられた第１基板１の対向面からスペーサ粒子２０を挟むように、第２電極膜６と第２配向膜８が設けられた第２基板４を貼付け、第１基板１と第２基板８との間に液晶材料３０を充填し、その後、第１基板１と第２基板２との周囲をシール部材でシールすることにより図１に示すような表示装置１３が作製される。

以上、本実施形態によれば、低沸点で、且つ表面張力が小さく、スペーサ粒子２０より比重が小さい第１の溶媒と、高沸点で、且つ表面張力が第１の溶媒の表面張力よりも大きくてスペーサ粒子より比重が大きい第２の溶媒とを混合した混合溶媒２２にスペーサ粒子２０を分散させたスペーサ分散液２３を使用し、徐々に蒸発させてスペーサ分散溶液２３内を対流させることにより、スペーサ分散溶液２３の中心位置に対して突起物１２の外側にスペーサ粒子２０が滞留することがなく凝集することが可能となり、より信頼性の高い表示装置を製造することができる。

更に、乾燥の過程で、高沸点で、且つ表面張力が第１の溶媒の表面張力よりも大きく、スペーサ粒子２０より比重が大きい第２の溶媒とスペーサ粒子２０が混在する状態でも、スペーサ粒子２０が浮遊しやすい状態であるため、スペーサ分散溶液２３の中心位置に近い場所に突起物１２が存在してもスペーサ粒子２０を滞留させることがなく凝集することが可能となり、より信頼性の高い表示装置を製造することができる。

１…第１基板
２…第２基板
３…第１基板本体
４…第２基板本体
５…第１電極膜
６…第２電極膜
７…第１配向膜
８…第２配向膜
９…第１偏光板
１０…第２偏光板
１１…バックライト
１２、１０７…突起物
１３…表示装置
２０、１０４…スペーサ粒子
２２、１０５…混合溶媒
２３、１０６…スペーサ分散溶液
３０…液晶材料
１０１…基板
１０２…電極膜
１０３…配向膜

Claims

少なくとも、第１の溶媒と、前記第１の溶媒より高沸点で且つ前記第１の溶媒の表面張力よりも大きい第２の溶媒との混合溶液にスペーサ粒子を分散させたスペーサ分散溶液の液滴を、基板上に配置されている複数の電極膜間に向けて設ける工程と
前記基板を前記第１の溶媒の沸点よりも低い温度で加熱し、前記スペーサ分散溶液の前記第１の溶媒を蒸発させる工程と、
前記設ける工程および前記蒸発工程後、前記基板を前記第１の溶媒の沸点より高く前記第２の溶媒の沸点よりも低い温度で加熱し、前記スペーサ分散溶液の前記第２の溶媒を蒸発させる工程と、
を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
前記基板の加熱温度は、前記第１の溶媒を蒸発させる際には、ｔ１＜ｔａであり、前記第２の溶媒を蒸発させる際には、ｔａ＜ｔ２＜ｔｂであることを特徴とする請求項１記載の表示装置の製造方法。
ただし、ｔ１は前記第１の溶媒を蒸発させる際の前記基板の加熱温度、ｔａは前記第１の溶媒の沸点、ｔ２は前記第２の溶媒を蒸発させる際の前記基板の加熱温度、ｔｂは前記第２の溶媒の沸点である。
前記第１の溶媒が、更に前記スペーサ粒子の比重より小さく、前記第２の溶媒が、更に前記スペーサ粒子の比重より大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置の製造方法。
第１基板本体の表面に、複数が互いに離間して配置された第１電極膜と前記第１電極膜の表面に設けられた第１配向膜とが形成されている第１基板と、
前記第１基板の対向面に設けられ、第２基板本体の表面に配置された第２電極膜と前記第２電極膜の表面に設けられた第２配向膜とが形成されている第２基板と、
第１電極膜の離間部分に設けられ、且つ前記第１及び第２基板の前記第１及び第２配向膜の間に挟まれたスペーサ粒子と、
を備え、
前記スペーサ粒子は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の製造方法により設けたことを特徴とする表示装置。