JPH0441810B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〓発明の利用分野〓 本発明は液晶表示パネルまたはアクテイブ・マ
トリツクス方式による液晶表示パネルに関するも
のであつて、マイクロコンピユータ、ワードプロ
セツサまたはテレビ等の表示部の薄型化を図る液
晶表示装置の作成方法に関する。

〓従来の技術〓 従来の液晶表示装置に関しては、２つの透明基
板の内側にそれぞれ透明導電膜、配向膜が設けら
れ、この間に液晶を充填して、２つの電極間に印
加される電圧の有無により「オン」「オフ」を制
御していた。そしてこの表示により、文字、グラ
フまたは絵を表示するものである。

しかしこの２つの透明電極間は、約10μもの厚
い間隔を有し、最近はこの間隔も5μにまでなつ
た。しかしかかる広い間隔はTN（ツウイフテツ
ク・ネマチツク）型液晶においては必要である
が、カイラル・スメクチツクスＣ相を用いる強誘
電性液晶（以下FLCという）を使用するならば、
3μ以下一般には２±0.5μが求められている。

従来、この10μの間隔に表面張力を用いて公知
のTV液晶を充填する場合、この間隙を制御する
スペーサが考えだされた。即ちスペーサは一般に
有機樹脂の球形を有する粒子であつて、例えばミ
クロパールSP−210（平均粒径10.0±0.5μ）を用い
ている。このミクロパールはジビニルベンゼン系
架橋重合体であり、透明な真球微粒子である。

即ち、第１図に従来の液晶表示装置の縦断面図
を示している。図面において、液晶表示用の２つ
の透明基板１，１′の周辺部には、液晶が外部に
もれないよう樹脂とスペーサ７とを混合したシー
ル材６が溜めてあり、２つの基板間の距離を周辺
部において一定に保つている。しかし表示部１０
即ち液晶５が充填された領域において、外部より
透明基板の機械的なストレスが加わつた場合、ま
たは基板の平坦性のなさにより２つの透明電極が
互いにシヨートまたは近接しやすい。その結果、
液晶が透光性でなくなつたり、一部が黒化して不
良が発生してしまいやすかつた。このため、液晶
部に対しても他のミクロパールスペーサ４を散在
させてそれぞれの電極がシヨートしないよう一定
の距離に保たせていた。

しかし、このスペーサは単に配向膜間に散在さ
せたのみであり、それぞれと点接触となり、この
接触部は局部荷重が大きく加わつてしまつた。そ
してこの接触部にもしアクテイブ素子があると、
この素子を破壊してしまうこともあり得る。

〓発明が解決しようとする問題点〓 さらにこのTN液晶を用いて実際に液晶表示装
置を作らんとすると、２つの基板をシール材で周
辺の一部を除きシールしてしまつた後、この中を
真空に保ち、毛細管現象を利用して液晶を充填し
ている。しかしその間隔が3μまたはそれ以下を
必要とするFCLの如き液晶では、毛細管現象を
利用して充填する場合スペーサが動いてしまつた
り、またスペーサそれ自体が小さいため、ますま
す互いに凝集しやすくなり、均一に散在させるこ
とが不可能であつた。

またスペーサと配向膜とは何等接着させていな
いため、封止後、表示装置の温度が上がると、液
晶それ自体の熱膨張により基板がふくらみやすく
なり、２つの電極間距離を一定に保てなくなる。
このため表示のコントラストは中央部と周辺部で
異なつてしまう現象が見られてしまつた。特に表
示装置が20cm×30cmと大きなパネル状になつた時
に不良が発生しやすかつた。さらにスペーサが散
在する位置がばらばらであるため、アクテイブ素
子が連結したデイスプレイにおいて、この素子に
局部的に応力を加えてしまうことも起き、素子の
不良を誘発してしまいやすい。

〓問題を解決するための手段〓 このため本発明は、従来より公知の単位ででき
ているスペーサを用いるのではなく、一方の基板
上側に透明電極またはこの電極とフイルタ（赤、
緑、青のカラーフイルタ）及び配向処理または配
向膜が形成された表面上に所定の高さに塗布法等
により感光性有機樹脂例えばポリイミド系前駆体
で覆い、これに基板の裏面側より透明電極または
これとフイルタとを実効的なマスクとして光（紫
外光）照射を行う。すると、このマスクの作られ
ていない透明電極間の間隙は光が透過し、感光性
樹脂を感光させることができる。このようにして
マスクのない領域のみを選択的に感光せしめた後
エツチング工程にて選択的に電極間の絶縁領域に
のみ線状の“貝柱”のスペーサを形成したもので
ある。さらに同時に周辺部のシール材をも同じ材
料で同じ高さ（厚さ）で形成させてしまうもので
ある。このため、特にこの塗布される有機樹脂と
して感光性ポリイミド樹脂を用い、電極または電
極とフイルタとを実効的なマスクとして作用させ
ることにより、いわゆるフオトマスクを使用する
工程を省略した。

〓作用〓 かくすることにより、スペーサとして作用する
有機樹脂はその高さを周辺部のシール材と表示部
のスペーサと同一材料で構成し、またその高さの
ばらつきも同じ塗布膜を選択的に残存せしめたも
ののため、所定の厚さ±0.5μ以下を得ることがで
きる。加えてこのシール材、スペーサとしての材
料を電極部に用いないため開口率を向上できる。
さらにフルカラー表示をさせる時例えば赤を表示
させる時、隣の画素の緑または青が漏光により一
部透光することをこのストライプ状のスペーサは
防ぐことができる。さらにこの材料により、対抗
する他の透光性基板の内側面と互いに密着させて
いる。このため、２つの基板は初期において、基
板自体のうねり的な凹凸による多少の非平坦性を
有しても、その少なくとも一方の基板をセミハー
ドの加圧により変形し得る固さを有する基板を用
いることにより、シール材とスペーサの大きさ
（高さ）により一定にすることができる。即ち、
電極上ではなく電極間隙に自己整合的に形成させ
た。このポリイミド樹脂のストライプ状“貝柱”
によりシール部とスペーサ部を構成させた後、セ
ミハードの透光性を有する他の基板をその上側に
真空中でその電極またはそれとフイルタ、配向膜
が形成されている面側を向合わせて配設する。そ
の後、外側を加圧（大気圧）とし内部を真空（減
圧）として外側より均圧を加え、同時に加熱し、
プレス・キユア方式によりそれぞれのスペーサ、
シール材を他の面と密着させる。すると互いに密
着したシール部とスペーサ部により、この後真空
をといてもそれぞれの基板が実質的に互いに密着
しているため、もとの非平坦の状態に戻らず、電
極間の間隙が一定になつて、最終状態において、
パネルの一部が広すぎる等の支障が発生しない。
またスペーサにより互いの基板を密着させたた
め、表示パネルそれ自体の機械的強度も１枚のみ
の強度ではなく、合わせガラスに近い実質的に２
枚の強度に等しい強固さを有せしめることが可能
となつた。

以下に実施例に従つて本発明を記す。

実施例 １ 第２図に本発明の液晶表示装置の製造工程を示
す縦断面図を示す。

第２図Ａにおいて、２つの透光性基板、例えば
ガラス基板１，１′、一方は固いガラス基板１′
（図面では第２図Ｃにのみ図示）他方は間隙を真
空引きをした際、曲がり得る程度のセミハードな
ガラス板または耐熱性透光性有機樹脂基板１（こ
の基板として耐熱性偏向板をも用い得る）を用い
た。

このセミハード基板１の一方の面に所定のカラ
ーフイルタ（図面では省略）及び液晶用電極を透
光性導電膜２、例えばITOまたはSnO₂により形
成した。それぞれの電極間には絶縁領域２２が設
けられている。この上面にポリイミド樹脂３を薄
く形成し、公知のラビング処理により配向処理を
行つた。他方の第２図Ｃにしか図示されていない
が、固い基板１′に対しても同様の透光性導電膜
２′，配向処理３′を行つた。この基板１′は、そ
の上にアクテイブ素子を各画素に対応して２４の
領域に設けている。

次に第２図Ａに示す如く、一方の側の上面にス
ピナー、ロールコータ、スプレー法またはスクリ
ーン印刷法により、紫外線硬化型ポリイミド前駆
体溶液１５を塗布する。

このポリイミド溶液は全芳香族ポリイミド前駆
体溶液１５であり、その一例として東レ株式会社
より販売されているフオトニースを用いた。

この塗布の厚さはポストベークにより40〜50％
の体積減少があるため、このことを考慮し例えば
4.5μとした。

次にこのポリイミド前駆体溶液１５を第２図Ａ
に示す如く、塗布の後、プリベークを80℃、60分
間行つた。

その後、紫外光２０を基板の裏面側より露光10
ｍＷ／cm²の強さの光を約30秒）した。すると透明
電極２またはこの上側または下側に設けられてい
る赤（Ｒという），緑（Ｇという），青（Ｂとい
う）のフイルタにより紫外光は遮断されるため、
これらの上方のポリイミド前駆体１５は感光しな
い。そして絶縁領域２２及び基板周辺部のシール
部のポリイミド前駆体のみを感光させることがで
きる。即ち電極間隙に自己整合的にスペーサを作
ることができる。

この紫外光用のマスクとしてフイルタがガラス
面に設けられ、さらにその上に透明電極が形成さ
れる場合、紫外光露光によるフイルタの退色を防
ぐため、弱い光を長時間例えば２〜３分加える法
が好ましい。また他方、ガラス面に密接して透明
導電膜が形成され、その上にフイルタが形成され
ている場合は、紫外光はその光学的エネルギバン
ド巾を4eV以上（310nｍ以下の波長例えば254n
ｍ）有し、透明導電膜をマスクとして作用させ
る。この場合はフイルタには紫外光が照射され
ず、退色を防げるため30秒の露光で十分である。

このためスペーサはアクテイブ素子に直列に連
結された１つの液晶の電極が400μ□、絶縁領域
（電極間隔）20μであつた場合、アクテイブ素子
及び透明電極上には必然的に形成されずに、絶縁
領域２２上にスペーサ１４としての“貝柱”を作
ることができた。同時に基板の周辺部には巾５mm
で液晶充填部を除き、他部の内部を取り囲むよう
にシール材６としての貝柱を設けた。即ち、スペ
ーサ間を所定の間隔として散在させて配設させる
ことが可能となる。さらにこのマスクレス・セル
フアライン方式で“貝柱”を作ることにより、ア
クテイブ方式の液晶パネルであつた場合、配線、
非線型素子またスイツチング素子の存在する領域
を意図的に避けることができる。即ちスペーサに
よりその後の使用に際し、機械応力等によりリー
ドが断線したり、また素子が不動作になる可能性
を避けることができる。

かかる後、現像を超音波現像法で25℃、25分、
所定のDV−140を用いて行つた。さらにイソパ
ロノールにて超長波リンスを25℃、15秒間行つ
た。

かくして、第２図Ｂに示した如く、透光性基板
１上のフイルタおよび透光性導電膜２とその上の
ポリイミド配向膜３上に密着して、外周辺のシー
ル材６及びスペーサ１４を電極間隙及び周辺部に
配設することができた。

次に第２図Ｃに示す如く、第２図Ｂの上側をさ
かさに配設し（下側面とし）、他の予めアクテイ
ブ素子が作られた基板１′とその上に透光性電極
２′、配向膜３′が上側面に設けられた透光性基板
１′を互いに対抗させて合わせた。さらにこの合
わせ工程と同時にこれら全体の真空引きも行つ
た。この真空状態に保持した後、大気圧または減
圧（100〜400torr）として基板を互いに外側より
加圧し、加えてポストベークを200〜400℃即ち例
えば180℃30分＋300℃30分＋400℃30分にて行つ
た。いわゆる「プレス・キユア方式」も発明して
いる。すると貝柱の６，１４が対向する基板また
はこの上（内側表面）のポリイミドの貝柱または
配向膜に密着し２枚のガラスを互いにはりあわせ
ることができる。

このポストベーク後でその高さを3μまたはそ
れ以下この場合には2.2μ±0.5μにするようにし
FLCにとつて好ましい間隔とした。

この場合、対抗するガラスの少なくとも一方を
セミハードな固さとすると、ガラス自体が持つて
いる歪みにそつて他方のガラスを合わせ、かつ、
そのスペーサでお互いを固着してしまうため、ガ
ラス基板自体が歪み（滑らかな凹凸のうねり）を
有していても、それと無関係に電極間隙を一定と
してその対向する基板同志を実質的に互いに張り
合わせ得る。

本発明の実施例においては、この後このスペー
サで保持された間隙内に強誘電性液晶５を公知の
方法で充填した。

第３図は第２図に対応した液晶表示パネルの一
部の平面図Ａ及び縦断面図Ｂを示す。

第３図ＡにおけるＡ−A′の縦断面図を第２図
Ｃに示す。またＢ−B′の縦断面図を第３図Ｂに
示す。

図面においてＸ方向は線状の透明電極（第２図
Ｃでは上側基板に密接した電極２）を構成せし
め、図面Ａでは下側より表面張力でFLCを充填
させる。また第３図Ｂは第３図ＡのＢ−B′の縦
断面図を示す。

第３図Ｂを略記する。

下側の透明電極基板１′側にはアクテイブ素子
２５、透明電極２′，配向膜又は配向処理３′が設
けられている。アクテイブ素子は下側電極２１，
非線型素子２２，上側電極２３よりなり、この素
子２５を機械的に保護するとともに、電極２′を
平坦にするため、周辺部に絶縁物２４を設けてい
る。このアクテイブ素子の電極２１はＹ方向のリ
ード３１に連結しており、電極２３は各画素に対
応する透明電極２′に密接している。このため第
３図ＡにおけるＡ−A′の縦断面図の第２図Ｃで
は、基板１′周辺部の絶縁物２４上が示され、こ
れらの上に透明電極２′、配向膜または配向処理
３′が設けられている。カラーフイルタは透明電
極２または２′のいずれかの側（ここでは２側）
に設ける。FLC５がそれぞれの透明電極の間ま
たは配向膜の間に充填されている。

かくして第３図Ａに示される如く、スペーサ１
４とシール材６とを何等のフオトマスクを用いる
ことなしに設けることができた。

もちろん第２図Ｃにおいて、下側基板に何等の
アクテイブ素子を用いずＹ方向のストライブを有
し上側基板のＸ方向のストライブと組合わせて単
純マトリツクス構成をさせることも本発明では有
効である。

またスペーサシール材はこの実施例ではアクテ
イブ素子の形成されていない側に作つた。しかし
その逆にアクテイブ素子側に作つても、また双方
に作つてもよい。

〓効果〓 本発明は以上に示す如く、２つの相対向する電
極の間隙を一定にするため、ポリイミド樹脂膜を
選択的に残存させて高さを一定とした。さらにス
ペーサ及びシール材と同じ材料のポリイミド系の
配向膜とを互いにプレス・キユア方式により密着
せしめたものである。その結果、２つの配向膜間
の間隔は所定の厚さ±0.5μの範囲で一定にでき
た。特にアクテイブマトリツクス構造を有し、そ
のドツト数を400×1920も有する20cm×30cmもの
大面積の液晶パネルにおいて、中央部が必要以上
に膨れたり、また互いに２つの電極間が近接した
りすることを防ぐことができた。

このため、従来では大面積の基板を用いて液晶
を作らんとすると、それぞれの基板の内側表面を
きわめて精密に研磨しなければならず、またシー
ル材とスペーサとはまつたく異なつた材料、異な
つた工程により作られていた。加えてスペーサは
上下の基板内面とは密着していなかつた。またス
ペーサの位置の推定ができなかつた。しかし本発
明においては、かかるガラス基板の価格の２〜５
倍もの高価な研磨処理工程がない、シール材によ
りシールする工程と、スペーサを散在させる工程
とを１工程として簡略化できるという他の特長を
有する。

加えてスペーサが電極間隔即ち約400μ間に１
個設けられているため、いわゆる合わせガラスと
同様にきわめて強固な基板として液晶パネルを取
り扱うことができるようになつた。

スペーサの形状を基板表面と点接触ではなく面
接触または線接触とし得、またそのスペーサによ
り、ブラツクマトリツクス化（隣の色の漏光を防
ぐ）をし得た。

本発明において、ガラス基板の周辺部のシール
材部において、ガラス基板上に配向膜を残存させ
ても、また除去させてもよい。

本発明において紫外光は透明電極のみをマスク
として使用する場合、その電極の光学的エネルギ
バンド巾は〜3.5eVを有するため、4eV以上の光
（310nｍ以下）を用いると有効である。またカラ
ーフイルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を同時に有する場合は
このフイルタが退色しやすいため、弱い紫外光
（一般には300〜400nｍの波長の３〜５ｍＷ／cm²
の光）を用いることが有効である。

本発明において、“貝柱”とその上下の配向膜
とは同一主成分材料を用いた。これはすべてをポ
リイミド系とすることにより、密着性を向上させ
るためである。しかしこの密着性が保証されるな
ら他の材料を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来より公知の液晶表示装置の縦断面
図を示す。第２図は本発明の液晶表示装置の作成
工程の縦断面図を示す。第３図は本発明の液晶表
示装置の平面図および縦断面図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の透光性基板上に第１の透明電極または
   該電極とフイルタとを有する表面上にスペーサを
   構成する感光性有機材料を被膜状に形成する工程
   と、該被膜に前記第１の透光性基板の裏面側より
   前記第１の透明電極または該電極とフイルタとを
   マスクとして光照射をし前記マスク以外の絶縁領
   域の前記有機材料を感光せしめる工程と、エツチ
   ング工程を経て前記有機材料を選択的に除去する
   ことにより、残存した前記有機材料をスペーサあ
   るいはシール材とする工程と、第２の透光性基板
   上に第２の透明電極または該電極とフイルタとを
   有した前記第２の透明電極側基板面を前記スペー
   サ側に配設して密接せしめる工程とを有すること
   を特徴とする液晶表示装置作成方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、スペーサを
   構成する有機材料は感光性ポリイミド樹脂が用い
   られたことを特徴とする液晶表示装置作成方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、スペーサを
   構成する有機材料は第１及び第２の透光性基板の
   周辺部に同時にシール材として形成することを特
   徴とする液晶表示装置作成方法。