JPH04119329A

JPH04119329A - 液晶表示素子及びその製造方法並びにプレス成形用金型

Info

Publication number: JPH04119329A
Application number: JP24082890A
Authority: JP
Inventors: Hideto Monju; 秀人文字; Kiyoshi Kuribayashi; 清栗林; Makoto Umetani; 誠梅谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1992-04-20

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、液晶表示素子及びその製造方法並びにプレス
成形用金型に関する。

従来の技術従来の液晶表示素子の断面図を第４図に示す。

第４図において、ガラス基板２６と２７の間にスペーサ
２２としてガラスの球粒子を配置している。そして透明
ガラス基板２６と２７にそれぞれ透明電極２４および２
５としてＩＴＯを蒸着により形成し、これをフォトリソ
グラフィによりパターニングした０次にその上にポリイ
ミドをコーティングして配向膜２３ａおよび２３ｂを形
成した。配向膜２３ａおよび２３ｂをラビングにより配
向処理し、ラビング軸が直交するようにガラス基板２６
と２７を組み立て、その隙間にはＴＮモードの液晶材料
２１を注入充填した。

またガラス基板２６と２７の他方の面に偏光板２８ａ１
２８ｂを貼つけ、液晶表示素子とした。

このような構成からなる表示素子は、表示面に目で見え
る大きさにガラスの球粒子からなるスペーサ２２が凝集
したり、表示素子の組み立て工程での外圧によってガラ
スの球粒子からなるスペーサ２２が移動して表示ムラが
あり、表示品質が悪かった。

発明が解決しようとする課題しかしながら、スペーサ２２を入れて間隙を均一に保つ
従来の方法は、ガラスまたはプラスチックからなる球、
またはファイバをばらまくことにより分散させていたの
で、スペーサ２２の密度を一定に保つことができず、ま
たスペーサ２２が画素を形成する電極と重複して表示品
質が低下していた。

液晶表示素子の大容量・高品質化の要請が高まるにつれ
、スペーサ２２の密度の違いで僅かな間隙が変化するこ
とは、表示ムラの発生、コントラストの低下をひきおこ
し、視認性が著しく低下するという問題があった。

課題を解決するための手段前記課題を解決するために、本発明の液晶表示素子およ
びその製造方法並びにプレス成形用金型は、ガラス基板
の少なくとも一方の基板上にスペーサを形成してなる液
晶表示素子、ガラス基板をプレス成形用金型により熱間
でプレス成形して、所望の形状のスペーサを形成する液
晶表示素子の製造方法、および化学的に安定な薄膜で被
覆された所望の形状のスペーサに加工してなるプレス成
形用金型としたものである。

作用この構成により本発明の液晶表示素子は、プレス成形用
金型により熱間でガラス基板をプレス成形して、ガラス
基板の少なくとも一方の基板上に所望の高精度なスペー
サを形成することによって、高精度な間隙を大面積にか
つ一定に保つことができる。また、ラビングなどの配向
工程や組み立て工程中の外的圧力が液晶表示素子に加わ
っても、スペーサが液晶表示素子の間隙を移動すること
がない。また所望の形状のスペーサに加工してなるプレ
ス成形用金型によるガラス基板のプレス成形で、高精度
なスペーサをガラス基板上に繰り返し形成することがで
きる。

実施例以下本発明の一実施例の液晶表示素子およびその製造方
法並びにプレス成形用金型について図面を基にして説明
する。

（実施例１）第１図は本発明の第１の実施例に用いたプレス成形用金
型の断面図である。プレス成形用金型の母材１として超
硬合金（ＷＣ−５ＴｉＣ−８Ｃｏ）を厚さｌＯ■、５０
ｍＸ４０閣角の平板に切断し、超微細なダイヤモンド粉
末を用いてラッピングおよびポリッシングして、表面の
表面粗さ（ＲＭＳ）が約３ｎｍの鏡面にした。この上に
、紫外線硬化型のフォトレジストをスピナーにより８μ
ｍの膜厚で塗布し、第１図に示すような円柱状の形状で
直径５μｍ１ピッチ０．２ｍにフォトリソグラフィによ
りパターニングした。これをさらにＥＣＲイオンシャワ
ーエツチング装置で均一にエツチングして深さ４μｍ、
直径５μｍの円柱状の凹み３を形成した。こめ上にスパ
ッタ法で白金−イリジウムーオスミウム合金（Ｐｔ−１
ｒ−Ｏｓ）の薄膜２を被覆して、プレス成形用金型とし
た。

第２図は本発明の液晶表示素子の断面図である。

第２図において、１７は表面を研磨した透明なガラス基
板（４０履Ｘ３０ｍ、厚さ１．１１ＩＩ１１）であり、
シリカ（ＳｉＯ２）３０重量パーセント、酸化バリウム
（Ｂａｄ）５０重量パーセント、ホウ酸（ＢｚＯｓ）１
５重量パーセント、酸化ナトリウム（ＮａｚＯ）３重量
パーセント、残部が微量成分からなるホウケイ酸バリウ
ムガラスであり、前述のプレス成形用金型を用いて、窒
素ガスを毎分２０リツター流した雰囲気に保持した成形
機内で熱間でプレス成形してスペーサ１２を形成した。

プレス成形条件は金型温度５６０°Ｃ、プレス圧力３０
ｋｇ／ｄ、プレス時間２分であった。プレス成形後プレ
ス成形用金型とともに３００°Ｃまで除冷して成形機か
ら取り出した。

スペーサ１２を形成した透明なガラス基板１７に、イソ
プロピルアルコールにＳｉＯ□を少量混入した溶液を塗
布し、これを約４００°Ｃで焼成して厚みが約０．ｌｌ
１ｍのアルカリ溶出防止層（不図示）を形成した。

第２図のように、透明なガラス基板１６と１７にそれぞ
れ透明電極１４および１５としてＩＴＯを蒸着により形
成し、これをフォトリソグラフィによりパターニングし
た０次にその上にポリイミドをコーティングして配向膜
１３ａおよび１３ｂを形成した。

配向膜１３ａおよび１３ｂをラビングにより配向処理し
、ラビング軸が直交するように透明なガラス基板１６と
１７を組み立て、その隙間にはＴＮモードの液晶材料１
１を注入充填した。また透明なガラス基板１６と１７の
他方の面に偏光板１８ａ、１８ｂを貼つけ、液晶表示素
子とした。

本実施例の液晶表示素子は、スペーサ１２がフォトリソ
グラフィによりパターニングされるために、均一な密度
でかつ均一の高さのスペーサ１２にすることができるた
め、表示素子の全面にわたって均一な間隙が得られた。

また、スペーサ１２は透明なガラス基板１７の上に直接
形成されているため、液晶表示素子の組み立て工程での
外圧によってもスペーサ１２が移動しない。したがって
電極が傷ついたり、間隙が変化することがないので、表
示ムラがなく、コントラストが高く、表示品質が優れた
液晶表示素子を得ることができた。

（実施例２）本発明の第２の実施例のプレス成形用金型の断面図を実
施例１と同様に第１図に示す。第１図において、プレス
成形用金型の母材ｌとしてオーステナイトｌｉｌ　（Ｓ
ｔＪＳ３１６）を厚さ１０■、５０■×４０ｍｍ角の平
板に切断し、超微細なダイヤモンド粉末を用いてラッピ
ングおよびポリッシングして、表面の表面粗さ（ＲＭＳ
）が約３ｎｍの鏡面にした。この上に、紫外線硬化型の
フォトレジストをスピナーにより６μｍの膜厚で塗布し
、第１図に示すような角柱状の形状で５μｍ角、ピッチ
０．５薗にフォトリソグラフィによりパターニングした
。

これをさらにＥＣＲイオンシャワーエツチング装置で均
一にエツチングして深さ３μｍ、５μｍ角の角柱状の凹
み３を形成した。これを先端が鋭く尖った超微細なダイ
ヤモンドバイトで鋸歯状（深さ０．１５μｍ、ピッチ０
．８５μｍ）に加工した。この上にスパッタ法でロジウ
ム−金−タングステン合金（Ｒｈ−Ａｕ−Ｗ）の薄膜２
を被覆して、プレス成形用金型とした。

第３図は本発明の第２の実施例の液晶表示素子の断面図
である。第３図において、１７は表面を研磨した透明な
ガラス基板（４０＋ａｍｘ３０ａｎ、厚さ１．１ｍ＋）
であり、ジルコニア（ＺｒＯり１８重量パーセント、酸
化ランタン（Ｌａｇ　０３　）３０重量パーセント、ホ
ウ酸（Ｂ２０ｆｆ　）４２重量パーセント、酸化カルシ
ウム（ＣａＯ）５重量パーセント、酸化ナトリウム（Ｎ
ａｚ　Ｏ）４重量パーセント、残部が微量成分からなる
ランタン系ガラスであり、前述のプレス成形用金型を用
いて、窒素ガス２０リツタ一／分、水素ガス１リツタ一
／分の割合で混合した雰囲気に保持した成形機内で熱間
でプレス成形してスペーサ１２と鋸歯状のグレーティン
グとを形成した。プレス成形条件は金型温度６８０°Ｃ
、プレス圧力１０ｋｇ／ｃ４、プレス時間２分であった
。

プレス成形後プレス成形用金型とともに４００°Ｃまで
除冷して成形機から取り出した。スペーサ１２と鋸歯状
のグレーティングとを形成した透明なガラス基板１７に
、シリカ（ＳｉＯ□）６０重量パーセント、酸化バリウ
ム（Ｂａｄ）２３重量パーセント、ホウ酸（Ｂｚ　Ｏｘ
　）５重量パーセント、アルミナ（Ａ　Ｉ！　０３　）
　１０重量パーセント、残部が微量成分からなるホウケ
イ酸バリウムガラスをターゲットとして高周波スパッタ
リング法でＲＦ電力５００Ｗ、基板温度３００°Ｃ、ア
ルゴンガス圧ｌＸｌ０−”の製膜条件で、厚みが約０．
２μｍのアルカリ溶出防止層（不図示）を形成した。　
、第３図のように、透明なガラス基板１６と１７にそれぞ
れ透明電極１４および１５としてＩＴＯを蒸着により形
成し、これをフォトリソグラフィによりパターニングし
た。次に透明なガラス基板１６の上にポリイミドをコー
ティングして配向膜１３ａを形成した。配向膜１３ａを
ラビングにより配向処理し、ラビング軸が直交するよう
に透明なガラス基板１６と１７を組み立て、その隙間に
はＳＴＮモードの液晶材料１１を注入充填した。また透
明ガラス基板１６と１７の他方の面に偏光板１８ａ、１
８ｂを貼つけ、液晶表示素子とした。

また、スペーサ１２は透明ガラス基板１７の上に直接形
成されているため、液晶表示素子の組み立て工程での外
圧によってもスペーサ１２が移動しない、したがって電
極が傷ついたり、間隙が変化することがないので、表示
ムラがなく、コントラストが高く、表示品質が優れた液
晶表示素子を得ることができた。

（実施例３）本発明の第３の実施例のプレス成形用金型の断面図を実
施例１と同様に第１図に示す。第１図において、プレス
成形用金型の母材１としてサーメット（Ｔｉｃ−１０Ｍ
ｏ−９Ｎｉ）を厚さ１０ｍ、５０ｍＸ４０ａｍ角の平板
に切断し、超微細なダイヤモンド粉末を用いてラッピン
グおよびポリッシングして、表面の表面粗さ（ＲＭＳ）
が約２ｎｍの鏡面にした。この上に、紫外線硬化型のフ
ォトレジストをスピナーにより８μｍの膜厚で塗布し、
第１図に示すような円柱状の形状で直径５μｍ、ピッチ
０．２ｍにフォトリソグラフィによりパターニングした
。これをさらにＥＣＲイオンシャワーエツチング装置で
均一にエツチングして深さ４μｍ１直径５μｍの円柱状
の凹み３を形成した。この上にスパッタ法で白金−タン
タルーレニウム合金（Ｐｔ−Ｔａ−Ｒｅ）の薄膜２を被
覆して、プレス成形用金型とした。

第２図は本発明の第３の実施例の液晶表示素子の断面図
である。第２図において、１７は表面を研磨した透明な
ガラス基板１２（コーニング７０５９．４０１＊３０閣
＊　１．１＋ｉｍ）であり、前述のプレス成形用金型を
用いて、ヘリウムガス２０リツター／分、二酸化炭素ガ
ス２リツタ一／分の割合で混合した雰囲気に保持した成
形機内で熱間でプレス成形してスペーサ１２を形成した
。プレス成形条件は金型温度７９０℃、プレス圧力８０
ｋｇ／Ｃ１１ｌ、プレス時間２分であった。プレス成形
後プレス成形用金型とともに４００°Ｃまで除冷して成
形機から取り出した。

第２図のように、透明なガラス基板１６と１７にそれぞ
れ透明電極１４および１５としてＩＴＯを蒸着により形
成し、これをフォトリソグラフィによりパターニングし
た。次にその上にポリイミドをコーティングして配向膜
１３ａおよび１３ｂを形成した。

配向膜１３ａおよび１３ｂをラビングにより配向処理し
、ラビング軸が直交するように透明なガラス基板１６と
１７を組み立て、その隙間にはＴＮモードの液晶材料１
１を注入充填した。また透明なガラス基板１６と１７の
他方の面に偏光板１８ａ、１８ｂを貼っけ、液晶表示素
子とした。

また、スペーサ１２は透明なガラス基板１７の上に直接
形成されているため、液晶表示素子の組み立て工程での
外圧によってもスペーサ１２が移動しない、したがって
電極が傷ついたり、間隙が変化することがないので、表
示ムラがなく、コントラストが高く、表示品質が優れた
液晶表示素子を得ることができた。

なお本実施例の液晶表示素子およびその製造方法並びに
プレス成形用金型において、プレス成形条件（温度と時
間と圧力と雰囲気）、アルカリ溶出防止層の有無、プレ
ス成形用金型母材やそれに被覆する薄膜組成、透明なガ
ラス基板の形状やその組成、表示素子の表′示原理や素
子構成などは、本実施例に限定されるものではない。

プレス成形用金型に被覆する’ｉｉｉ膜は、透明ガラス
基板と反応または融着しない貴金属、タングステン、タ
ンタル、レニウム、ハフニウムの単体またはそれらの合
金であることが望ましい。また透明なガラス基板とこれ
らの薄膜とが反応または融着しない雰囲気は、窒素、ア
ルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス、およびこれらの不
活性ガスに水素、または−酸化炭素、二酸化炭素の炭素
酸化物、メタン、エタン、エチレン、トルエンなどの炭
化水素類、トリクロロエチレン、トリクロルトリフルオ
ルエタンなどのハロゲン化炭化水素類、エチレングリコ
ール、グリセリンなどのアルコール類、Ｆ−１１３、Ｆ
−１１のフルオロカーボン類を適宜混合した非酸化性雰
囲気であることが望ましい。これらの雰囲気あるいはプ
レス成形条件（温度と時間と圧力）は、透明なガラス基
板の組成、プレス成形用金型に被覆する薄膜組成または
液晶表示素子の形状などの条件によって適宜選択する。

発明の効果以上の実施例の説明で明らかなように、本発明の液晶表
示素子は、所望の形状のスペーサに加工したプレス成形
用金型により熱間でガラス基板をプレス成形して、ガラ
ス基板の少なくとも一方の基板上高精度なスペーサを形
成することによって、高精度な間隙を大面積にかつ一定
に保つことができる。また、ラビングなどの配向工程や
組み立て工程中の外的圧力が液晶表示素子に加わっても
、スペーサが液晶表示素子の間隙を移動することがない
のでスペーサの配置密度が変化しない。本発明のプレス
成形用金型によるガラス基板のプレス成形で、高精度な
スペーサをガラス基板上に繰り返し形成することができ
る。従って液晶表示素子の間隙を均一に保つことによっ
て、表示ムラがなく、コントラストが高く、表示品質が
極めて優れた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】

第１図は本発明の一実施例のプレス成形用金型の断面図
、第２図は本発明の第１、第３の実施例の液晶表示素子
の断面図、第３図は本発明の第２の実施例の液晶表示素
子の断面図、第４図は従来の液晶表示素子の断面図であ
る。ｌ・・・・・・母材、２・・・・・・薄膜、３・・・・
・・凹み、１２・・・・・・スペーサ、１６．１７・・
・・・・ガラス基板。代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ばか２名処図凹み第図１２−スぐ−Ｙ／６．　／７−刀ラス羞不反− 第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス基板の少なくとも一方の基板上に、スペー
サを形成してなる液晶表示素子。
（２）ガラス基板をプレス成形用金型により熱間でプレ
ス成形して、所望の形状のスペーサを形成する液晶表示
素子の製造方法。
（３）化学的に安定な薄膜で被覆された所望の形状のス
ペーサに加工してなるプレス成形用金型。
（４）薄膜が貴金属、タングステン、タンタル、レニウ
ム、ハフニウムの単体またはそれらの合金からなる請求
項（３）記載のプレス成形用金型。