JPH03197928A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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に関し、詳しくは、液晶表示装置
全体にわたり基板間のギャップが均一に保持された液晶
表示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

液晶表示装置において良好な表示品位を確保するため、
基板間のギャップおよび液晶表示装置全体にわたる基板
間のギャップの均一性を確保することはウェーブガイド
モード、複屈折モードをとわずいずれのモードにおいて
も必須の技術として位置すげられている。現在有力なギ
ヤノブ制御技術としては （ａ）　　液晶表示装置の基板封止材を利用し、この封
止材の厚みをそのままスペーサとして利用する技術。

（ｂ）　　特定の粒度分布をもつシリカビーズもしくは
ガラスファイバなどの不活性微小物質を液晶中に混入さ
せ、これをスペーサとして使用する技術。

（Ｃ）　　シリカビーズやガラスファイバに固体接着剤
を混合したものを液晶中に混入させ、これをスペーサと
して使用する技術。

（ｄ）　　感光性樹脂をいずれか一方の基板上に塗布し
た後、フォトリングラフィの手法を用いて基板上に突起
物を設け、この突起物をスペーサとして使用する技術、 などが挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このうち（ａ）の技術はネマティック液晶表示装置に使
用されているが、面積の小さい液晶表示装置でしか通用
せず、液晶表示装置が大型化するとシール近傍と中心部
におけるギャップの均一性が崩れ、色むら、閾筑電圧の
ばらつきによる表示品位の劣化を起こすという課題があ
った。

また（ｂ）の技術の場合、スペーサである微小物質を基
板上に散布することにより液晶表示装置が製造される。

このためスペーサが画素上に配置される確率をＯにする
ことはできない。

また画素密度が高くなると、画素上についたこれらのス
ペーサは黒いシミ（偏光板のおき方によっては白いシミ
）の原因となる。特に１インチかそれ以下の液晶表示装
置の場合にはこの影響が顕著になり、表示品位の劣化を
まね（とい５課題があった。

（Ｃ）の技術は近年脚光を浴びている強誘電性液晶表示
装置用に開発された技術であり、薄いギャップを実現す
ると同時に、液晶の層構造を外力から保護する作用も有
しているが、スペーサを散布することにより製造される
ため画素上にスペーサ、もしくは固体接着剤がかからな
いようにすることは不可能である。

（ｄ）の技術はスペーサをあらかじめ意図した位置に設
は得る極めて有効な方法であり、（ｂ）の技術のように
スペーサが画素上にのることによる表示品位の劣化を防
ぐことができる。しかし強誘電性液晶表示装置のように
液晶の層変形を防止しなければならない場合には、同時
に基板どうしを固定する必要がある。なぜなら液晶表示
装置に各種応力が加わった場合、基板の固定処理を施さ
ない限り、その応力は液晶の層変形を誘起し、この層変
形が表示を不可能にするからである。この課題を解決す
るためそれぞれの基板に配置されたスペーサどうしを接
着剤で接着固定した液晶表示装置が提案されている。そ
の断面図を第７図に示す。この液晶表示装置は配向膜２
６の形成された基板２１．２２上にそれぞれフォトリソ
グラフィの手法で形成されたスペーサ２４．２５が設け
られ、スペーサ２４とスペーサ２５を接着剤で接着固定
することにより構成されている。

しかしこの液晶表示装置はそれぞれの基板上に配設され
たスペーサ２４．２５を接着固定することによりギャッ
プが形成されているため、ギャップの精度を確保するこ
とが困難であるという課題があった。また用いる接着剤
についても多種類の液晶に対してほとんど不活性で、か
つ熱、湿度などに安定な接着剤を用意することは実質上
困難であるという課題があった。

そこで本発明は液晶表示装置全体にわたって均一なギャ
ップが保持され、かつ基板どうしを十分に固定した液晶
表示装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の液晶表示装置はすくなくとも透明電極、配向膜
、およびスペーサの形成された第１および第２の基板の
間に液晶を挾持したものであって、スペーサは感光性樹
脂よりなり、第１の基板上に設けられたスペーサは、凸
状および／または凹状の形状を有し、第２の基板上に設
けられたスペーサは凹状および／または凸状の形状を有
し、第１および第２の基板上に設けられたスペーサを嵌
合することによって構成されたものである。

〔作用〕

本発明の液晶表示装置は、第１および第２の基板上に形
成されたスペーサを互いに嵌合させる構造を有するので
応力による基板の横方向または、上下方向の変形を防止
することができ、と（に強誘電性液晶表示装置において
は、液晶の層変形もあわせて防止することができる。

本発明の液晶表示装置は、すべてのスペーサどうしが嵌
合する構造になりていな（てもよい。

少な（とも応力に対し基板固定および変形防止の効果が
そこなわれない程度に一部のスペーサどうしが嵌合する
構造となっていればよく、嵌合しない状態で存在するス
ペーサは通常のスペーサとして使用される。また、嵌合
しているそれぞれのスペーサどうしが密着せず、スペー
サ間にすきまがあってもよいが、この場合も基板の固定
および変形防止の効果が失われない程度のすきまにする
必要がある。

本発明の液晶表示装置を構成するスペーサは感光性樹脂
よりなっているので、基板上の任意の場所に設けること
ができる。スペーサの材料には例えば感光性ポリイミド
、感光性ポリアミドなどが使用できる。

ここで本発明の液晶表示装置を構成するスペーサの形状
を凸状、凹状と表現したが、第１図に示すように凸状の
スペーサとしては、スペーサ乙のような矩形のものでも
よく、凹状のスペーサとしてはスペーサ４のようなドー
ナツ状のものでもよい。また、第６図に示すように凸状
のスペーサとしてはスペーサ６６１．６６２のようなも
のでもよ（、凹状のスペーサとしてはスペーサ４６１．
４６２のようなものでもよい。本発明に使用されるスペ
ーサは第１図のように島状のものでもよ（、また帯状の
ものでもよい。

また、凸状および凹状のスペーサを同一基板上に混在さ
せてもいいが、この場合には、それぞれの基板上に設け
られたスペーサどうしが、当接（例えば第６図）しない
ようにそれぞれのスペーサを配置、あるいは基板どうし
を位置合わせしなければならない。

〔実施例〕

以下実施例をもとに本発明を説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の液晶表示装置の断面図である。

ガラス基板１．６上には単位面積当たり約１０オーム、
膜厚ｘｓｏｏＸの透明電極２．５が形成されている。透
明電極２．５上には、配向膜７としてポリイミドが膜厚
１０００Ａで形成されている。

この配向膜７上に感光性ポリイミドをスピンナーコート
もしくは印刷等により膜厚６μｍで形成し、その後感光
性ポリイミドを露光、エツチングし、スペーサ６．４を
形成した。この工程におけるスペーサ３．４の平面内、
および高さ方向での寸法精度はそれぞれ±０．５μｍ以
内となる。凸状のスペーサ６と凹状のスペーサ４の形状
は互いに異なり、たがいに嵌合する形状となっているた
め、上下基板固定のための接着剤は不要の構造となって
いる。この構造を採用することにより液晶表示装置全体
にわたってギャップばらつきを例えば１μｍの設定直に
対し±０．１μｍ以内の精度に収めることができた。

本実施例のように上下基板の両方にスペーサが形成され
、かつ、スペーサどうしが嵌合している場合には、一方
の基板にのみスペーサが形成された従来の場合に比較し
て、外部から加えられる圧縮応力に対して２倍〜５倍の
強度を、また剪断応力に対して最高１０倍の強度を発揮
できる。

また、スペーサ形成の際の寸法精度は“従来に比較して
半分の精度でよい。

さらに本発明を構成するスペーサは物理的に嵌合してい
るので、液晶と接着剤との化学的相性を液晶毎に一対一
で確認する必要の繁雑さから解放する。

（実施例２） 第２図（ａ）は本発明の液晶表示装置の凸状のスペーサ
６の形成された基板１０図であり、第２図（ｂ）は凹状
のスペーサ４の形成された基板６の図で、第２図（ａ）
、（ｂ）は、スペーサ３とスペーサ４が１対１で嵌合す
る場合の平面図であり、画素上にはスペーサがのらない
構造を示している。図中、実施例１と同一のものについ
ては同じ番号をつけているが、配向膜７は図示していな
い。

（実施例３） 第３図（ａ）は本発明の液晶表示装置の凸状のスペーサ
３１．３２の形成された基板１の図であり、第３図（ｂ
）は凹状のスペーサ４の形成された基板６の図で、第３
図（ａ）、　（ｂ）は、互いのスペーサが１対１で嵌合
せず、かつ画素上にはスペーサがのらない場合の平面図
を示している。スペーサ６１はスペーサ４と嵌合するが
、スペーサ３２は単独でスペーサとし使用される。図中
、実施例１と同様のものについては同じ場合をつけてい
るが、配向膜は図示していない。

（実施例４） 第４図（ａ）は本発明の液晶表示装置の凸状のスベ−サ
６の形成された基板１０図であり、第４図（ｂ）は凹状
のスペーサ４の形成された基板乙の図で、第４図（ａＬ
　（ｂ）は、互いのスペーサが１対１で嵌合する場合の
平面図であり、画素上にスペーサが配置された構造を示
している。ただし、配向膜は図示していない。

（実施例５） 第５図（ａ）は本発明の液晶表示装置の凸状のスペーサ
３１，３２０形成された基板１の図であり、第５図（ｂ
）は凹状のスペーサ４の形成された基板６０図で、第５
図（ａ）、（ｂ）は、互いのスペーサが１対１で嵌合せ
ず、かつ画素上にスペーサが配置された場合の平面図を
示している。スペーサ６１はスペーサ４と嵌合するが、
スペーサ６２は嵌合せず単独で使用される。ただし、配
向膜は図示していない。

（実施例６） 第６図は本発明のスペーサの水平断面図であり、嵌合形
態を表す。図中凸状のスペーサはスペーサ３６１．３６
２であり、凹状のスペーサはスペーサ４６１．４６２で
ある。一方の基板上にスペーサ６６１とスペーサ６６２
が形成され、他方の基板上にスペーサ４６１とスペーサ
４６２が形成されている。第６図に示すような２種類の
嵌合状態混在させることにより、液晶表示装置に加えら
れる上下方向もしくは左右方向の剪断応力に対し、対応
力特性を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば次の効果を得ることができ
る。

（１）　　スペーサが感光性樹脂よりなっているので、
スペーサを基板上の任意の位置に形成することができ、
液晶表示装置全面にわたる均一なギャップ制御が可能と
なる。

（２）　　液晶と化学的相互作用を起こす可能性のある
接着剤を使用しないで、基板の固定ができろ。

（３）スペーサどうしを嵌合させる構造なので各種応力
に対して非常に強い液晶表示装置の作成が可能になる。

（４）フォトリングラフィの手法を用いてスペーサを形
成するため、高さ１μｍから１５μｍまでのスペーサを
エツチング時間を変えるだけでほぼ直線的に、かつ再現
性よく得られ、工業的にも容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の断面図であり、第２図
（ａ）、（ｂ）ないし第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の
液晶表示装置を構成する基板の平面図であり、第６図は
本発明の液晶表示装置を構成するスペーサの水平断面図
であり、第７図は従来の液晶表示装置の断面図である。 １．６・・・・・・基板、 ２．５・・・・・・透明電極、 ３．４．６１．６２．６６１．６６２．４６１．４６２
・・・・・・スペーサ、 ７・・・・・・配向膜。 第１図 第２図 （ａ） （ｂ） （Ｑ） 第４図 （ｂ） 第６図 ６２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも透明電極、配向膜、およびスペーサの
   形成された第１および第２の基板の間に液晶を挟持して
   なる液晶表示装置において、前記スペーサは感光性樹脂
   よりなり、前記第１の基板上に設けられた前記スペーサ
   は凸状のおよび／又は凹状の形状を有し、前記第２の基
   板上に設けられた前記スペーサは凹状のおよび／または
   凸状の形状を有し、前記第１及び第２の基板上に設けら
   れたスペーサを嵌合してなる液晶表示装置。
2. （２）スペーサが感光性ポリイミドからなることを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示装置。