JPH05241167A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペーサが団塊状になって散布され液晶表示
素子の表示品位が著しく低下するという問題を解消し
て、画面の大型化や表示画像の高精細化などの高い表示
品位を実現した液晶表示素子の製造方法を提供する。 【構成】 隣り合うスペーサ７間に微細粒９が介在する
ことになり、スペーサ７どうしがその粘着力や静電気力
で団塊状に集合するほどに近接あるいは接触することを
防ぐ。こうしてスペーサ７が静電気力などにより複数集
合し団塊状になって散布され液晶表示素子の表示品位が
著しく低下するという問題を解消して、画面の大型化や
表示画像の高精細化などを実現した液晶表示素子を製造
することができる。前記の微細粒９は粒径がスペーサ７
の粒径に対して1/5 から1/50程度、またそのスペーサ７
に対する個数比は、数倍から数万倍とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子の製造方法
に関するもので、特にスペーサの団塊状の散布欠陥の発
生を解消した散布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、ワードプロセッサやパ
ーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビのような
ＡＶ機器に好適なディスプレイデバイスとして用いられ
ている。

【０００３】近年、ＯＡ機器やＡＶ機器のディスプレイ
デバイスに対する画面の大型化や高精細化などの要求が
強くなり、これに対応すべく液晶表示素子の画面の大型
化や、表示画像の高精細化、高コントラスト化などの実
現のために技術開発が進められ、一部では実用に供され
ているものもある。

【０００４】そのような画面の大型化や、表示画像の高
精細化などの高い表示品位を実現するためには、前述の
基板間の間隙を一定に維持して、大型の画面全体にわた
って寸法むらがないようにしなければならない。基板間
隙の寸法むらは、液晶表示素子に表示むらを発生させ、
その表示品位を著しく低下させるからである。

【０００５】ところで、液晶表示素子は通常、画素電極
および配向膜を形成した 2枚の基板を画素電極が対向す
るように配置し、その基板間に液晶組成物を封入して挟
持させ、その基板間の間隙を一定に維持するためにスペ
ーサを基板間に散布して介在させている。

【０００６】基板間の間隙寸法はこのスペーサの直径で
決まり、またその散布密度が均一でなければ基板間の間
隙に寸法むらができることから、スペーサの直径のばら
つきを少なくするとともに、その散布密度が均一になる
ように散布することが必要である。

【０００７】スペーサの散布方法としては、液晶混入法
と、湿式散布法と、乾式散布法とに大別することができ
る。

【０００８】液晶混入法は、液晶組成物にスペーサを混
入し超音波をかけるなどして分散させた後、これを空セ
ル容器の中に注入する方法であるが、注入時に基板の配
向膜などに傷をつけるなどの問題点があり、比較的用い
られることが少ない。

【０００９】湿式散布法は、エタノールやフロンなどの
揮発性溶媒や純水などの溶媒にスペーサを混入し分散剤
を添加あるいは超音波をかけるなどして均一な密度にな
るように分散させた懸濁液を基板上に噴霧した後、乾燥
させて前記の揮発性溶媒や純水などを完全に飛散させ、
2枚の基板を対向配置し、その間隙にスペーサを介在さ
せて液晶組成物を注入する方法である。

【００１０】乾式散布法は、揮発性溶媒を用いることな
く、スペーサを気体の噴射によって基板上に散布させる
方法である。

【００１１】従来、揮発性が高く基板等への悪影響が少
なく取扱いが簡易なフロンを用いた湿式散布法が採用さ
れることが多かったが、地球環境への悪影響があるとい
われるフロンの使用が近年規制されてきていることか
ら、乾式散布法が採用されることが多くなっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような乾式散布法においては、複数のスペーサが静電気
力などにより付着し団塊状になって散布され、このスペ
ーサの団塊によって基板間隙に寸法むらが生じる。そし
てこの基板間隙の寸法むらによって液晶表示素子の表示
品位が著しく低下するという問題があった。

【００１３】一方、湿式散布法では、分散剤を用いるこ
とによりスペーサを溶媒に分散させることができるの
で、前記のようなスペーサの団塊により基板間隙に寸法
むらが生じることは避けることができるが、前記のよう
に溶媒としてフロンを用いることが規制されており、ま
た溶媒や分散剤などを用いることから製造工程が煩雑で
コスト高となるという問題があった。

【００１４】本発明はこのような問題を解決するために
成されたものである。本発明の目的は、スペーサが静電
気力などにより複数集合し団塊状になって散布されて液
晶表示素子の表示品位が著しく低下するという問題を解
消して、画面の大型化や表示画像の高精細化などの高い
表示品位を実現した液晶表示素子の製造方法を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記のような問題を解決
するために、本発明の液晶表示素子の製造方法は、基板
を対向配置し前記基板間に液晶組成物および前記基板間
の間隙を維持するスペーサを挟持してなる液晶表示素子
の製造方法において、前記スペーサと前記スペーサの1/
5 から1/50の粒径の微細粒とを混合し前記基板に散布す
る工程を具備することを特徴としている。

【００１６】なお、前記の微細粒としては、粘着性およ
び帯電性の低いものが好適である。微細粒がその粘着性
や帯電性に起因してスペーサに付着し、あるいは微細粒
が介在してスペーサどうしを引き付けてしまうと、スペ
ーサが団塊状になって散布されてしまうからである。こ
の点から、前記の微細粒の材質としては、シリカ粒子
や、シリカ粒子表面にフッ素処理を施したものや、テフ
ロン粒子などが好適である。

【００１７】また、前記の微細粒は、スペーサの散布密
度が例えば 200［個／ｍ² ］のときに、粒径がスペーサ
の1/5 の場合には 600〜6000［個／ｍ² ］程度、1/50の
場合には600000〜 6000000［個／ｍ² ］程度、即ちスペ
ーサに対して数倍から数万倍の個数比になるようにスペ
ーサと混合すればよい。

【００１８】また、散布法としては、乾式散布法が好適
だがこれには限定しない。湿式散布法において分散剤の
代わりに前記の微細粒を分散媒中に混入してもよく、あ
るいは液晶混入法において液晶組成物にスペーサととも
に微細粒を混入し分散させて用いてもよい。

【００１９】

【作用】本発明の製造方法に係るスペーサは、その散布
の際にスペーサの粒径の1/5から1/50の粒径の微細粒を
スペーサの数倍から数万倍の個数比で混合して用いられ
る。

【００２０】従って隣り合うスペーサの間に微細粒が介
在することになり、スペーサどうしがその粘着力や静電
気力で団塊状に集合するほどに近接あるいは接触するこ
とを防いでいる。

【００２１】こうしてスペーサが静電気力などにより複
数集合し団塊状になって散布され液晶表示素子の表示品
位が著しく低下するという問題を解消して、画面の大型
化や表示画像の高精細化などを実現した液晶表示素子を
製造することができる。

【００２２】ここで、前記の微細粒は粘着性や帯電性が
高いとこれに起因してスペーサの周囲に付着し、あるい
は微細粒が介在してスペーサどうしを引き付けてしまう
ので粘着性や帯電性の低いものを用いる。

【００２３】また、微細粒の粒径がスペーサと同程度ま
たはそれ以上であるとスペーサと同様に微細粒とスペー
サとが粘着力や静電気力で団塊状に集合してしまう。一
方、スペーサに対して小さすぎると、スペーサが隣接し
てもその隙間に入り込んでしまいスペーサを分散させる
ことができない。そこで微細粒の粒径をスペーサの粒径
に対して1/5 から1/50程度としている。

【００２４】また、前記の微細粒は、余りに多量に用い
ると液晶組成物を注入して液晶表示素子としたときにそ
の光透過率を低下させ表示品位を低下させてしまうので
好ましくない。一方、余りに少量だとスペーサを分散さ
せる効果が発揮できない。そこでこの微細粒の個数を、
スペーサの散布密度が例えば 200［個／ｍ² ］のとき
に、粒径がスペーサの1/5 の場合には 600〜6000［個／
ｍ² ］程度、1/50の場合には600000〜 6000000［個／ｍ
² ］程度、即ちスペーサに対して数倍から数万倍の個数
比になるようにしている。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

【００２６】図１は本発明の製造方法により製造される
液晶表示素子の構造を示す断面図である。

【００２７】本発明に係る液晶表示素子は、対向して配
置される基板１、３と、この基板１、３間に周囲を封止
されて挟持される液晶組成物５と、基板１、３間の間隙
を維持するスペーサ７と、このスペーサ７に混合して用
いられる微細粒９とからその主要部が構成される。

【００２８】基板１、３はガラス製で、対向面側にそれ
ぞれＩＴＯからなる透明電極１１、１３が配置され、そ
の上には液晶のツイスト角が 240度になるようにラビン
グ配向処理された配向膜１５、１７がそれぞれ形成され
ている。また基板１、３の表示側および背面側の全面に
は、それぞれ偏光板１９、２１が貼設されている。また
表示側の基板１と偏光板１９との間には位相差板２３が
介挿されている。

【００２９】基板１、３の配向膜１５、１７の間隙には
液晶組成物５、スペーサ７および微細粒９が挟持され、
基板１、３の周囲の各辺にはエポキシ樹脂からなる接着
剤兼封止剤２５が配設されて、基板１、３を対向配置さ
せた状態に固着するとともに前記の液晶組成物５、スペ
ーサ７および微細粒９をその基板１、３の対向面側、即
ちセル内に保持している。

【００３０】スペーサ７としては、例えば粒径 7.0μｍ
のミクロパールSP-207（積水ファインケミカル社製）を
用いている。

【００３１】微細粒９は、シリカ粉末からなるほぼ球状
のもので、直径はスペーサ７の1/5から 1/50 程度であ
る。

【００３２】以下、このような構造の液晶表示素子の製
造方法をスペーサ７の散布工程を中心に説明する。

【００３３】スペーサ７と微細粒９とを混合し、超音波
による振動を与えるなどしてよく攪拌し両者の密度が偏
りなく均等になるようにする。このとき、微細粒９はス
ペーサ７に対して10ｗｔ％の割合で混合する。これは、
個数比ではスペーサ７の個数に対して数倍から数万倍の
個数比である。

【００３４】このようなスペーサ７と微細粒９とを混合
してなる粉体を、乾式散布機ＳＤＭ− 7（岨野工業製）
を用いて基板１の上に散布する。

【００３５】このとき、隣り合うスペーサ７の間に微細
粒が介在することより、スペーサ７どうしがその粘着力
や静電気力で団塊状に集合するほどには近接あるいは接
触しない。こうしてスペーサ７が静電気力などにより複
数集合し団塊状になって散布され液晶表示素子の表示品
位が著しく低下するという問題を解消している。

【００３６】しかも、従来の湿式散布法におけるフロン
のような分散媒（溶媒）および分散剤の使用や、分散媒
を揮発させる工程などが省略でき、製造工程の簡易化と
低コスト化を図ることができる。

【００３７】ここで、微細粒９は、ほぼ球状の粘着性や
帯電性の低いシリカ粉末からなるものを用いているの
で、図２に示すように隣り合うスペーサ７どうしの間に
微細粒９が介在して、静電気力などにより引き合って団
塊状にならないようにスペーサ７どうしの間隔を適度に
保つ。

【００３８】また、微細粒９の粒径はスペーサ７の粒径
に対して1/10から1/100 程度に設定してあるので、図３
に示すように微細粒９の粒径がスペーサ７と同程度また
はそれ以上であるときに、スペーサ７と同様に微細粒９
がスペーサ７と粘着力や静電気力で団塊状に集合してし
まうという問題や、図４に示すように微細粒９の粒径が
スペーサ７に対して小さすぎるときに、スペーサ７が隣
接してもその隙間に微細粒９が入り込んでしまうのでス
ペーサ７を分散させることができずむしろスペーサ７ど
うしを引き付けるように働いてしまうといった問題を解
消している。

【００３９】また、この微細粒９は、スペーサの散布密
度が例えば 200［個／ｍ² ］のときに、粒径がスペーサ
の1/5 の場合には 600〜6000［個／ｍ² ］程度、1/50の
場合には600000〜 6000000［個／ｍ² ］程度、即ちスペ
ーサに対して数倍から数万倍の個数比となるように混合
させているので、余りに多量に用いたときのような液晶
表示素子の光透過率を低下させ表示品位を低下させると
いう問題や、余りに少量に用いたときのようなスペーサ
７を分散させる効果が発揮できないという問題を解消し
ている。

【００４０】そして基板１と基板３とを対向面側が対向
するように組み合わせ、その周囲に配設した接着剤兼封
止剤２５で固着するとともに封止して空セルを形成した
後、この空セルに液晶注入口（図示省略）から液晶組成
物５を注入し液晶注入口を封止剤で完全に密封して、液
晶表示素子を完成する。

【００４１】このような液晶表示素子を駆動回路系およ
び電源系等に接続し、液晶表示装置としてテストパター
ンを表示させて、その表示品位を目視にて検証した。そ
の結果、本発明の製造方法による液晶表示素子の表示画
面は、表示むらがほとんど発生せず、高い表示品位を有
することが確認された。

【００４２】ところで、微細粒９として平均粒径が 3.5
μｍ、 1.5μｍ、 0.7μｍ、 0.3μｍ、 0.15 μｍ、0.
07μｍ、0.05μｍ、0.01μｍの 7種類の粒径のものを用
いて製造した 7種類の液晶表示素子を用意した。また、
スペーサ７としても上記のような 7.0μｍのほかに 6.5
μｍのものを用意し、上記と同様に散布した。そしてそ
れぞれの場合につき、得られた液晶表示素子のスペーサ
７の団塊の発生率および基板間隙の寸法むらの発生状態
を検証し、微細粒９の粒径、材質、スペーサ７に対する
混合個数比などの適切な特性を求める実験を行なった。

【００４３】この実験結果を図５および図６に示す。図
５においては微細粒９の各直径ごとに、また図６では微
細粒９の直径を 0.3μｍとして微細粒９のスペーサ７に
対する重量混合比ごとに、団塊発生率を百分率で、また
液晶表示素子の基板間隙の寸法むらを標準偏差σで示し
たものである。

【００４４】ここで前記の団塊発生率とは、10ｍｍ² あ
たりに散布された全スペーサの個数に対する団塊状にな
ったスペーサの個数比を百分率で表したものである。ま
た基板間隙の寸法むらは、スペーサが散布された液晶表
示素子内の30か所の基板間隙を測定し、その標準偏差σ
で示している。

【００４５】その結果、図５に示すように、微細粒９の
直径が 1.5乃至0.15μｍのときには、基板間隙の寸法む
らは 0.1乃至0.25μｍとなり、微細粒９を用いなかった
ときの基板間隙の寸法むら 0.3μｍと比べて飛躍的に少
なくなることが確認された。

【００４６】この実験結果から、微細粒９の直径をスペ
ーサの直径の1/5 乃至1/50程度に設定すればよいという
結論を得た。

【００４７】また、図６に示すように、微細粒９の直径
を 0.3μｍとして、微細粒９のスペーサに対する重量混
合比を変化させたところ、 5乃至50ｗｔ％程度のとき
に、微細粒９を用いなかったものと比べて基板間隙の標
準偏差σで示される寸法むらが飛躍的に少なくなること
が確認された。

【００４８】この実験結果から、微細粒９をスペーサ７
に混合させる重量混合比を 5乃至50ｗｔ％程度とすれば
よいという結論を得た。この混合比をスペーサ７に対し
ての微細粒９の個数比にすると、粒系により異なるが、
前述したごとく数倍から数万倍となる。

【００４９】また、スペーサ７として、上記の 7.0μｍ
のシリカ粉末のほかに 6.5μｍのシリカを用いて、上記
と同様の実験を行なったところ、上記とほぼ同様の結果
を得た。

【００５０】なお、本実施例では、散布法としていわゆ
る乾式散布法を用いたが、これには限定しない。湿式散
布法や液晶混入法においても用いることができる。

【００５１】また微細粒９は、必ずしも液晶表示素子の
セル内に封止される必要はない。例えばスペーサ７の散
布の際にはスペーサ７と混在させておき、乾式法による
散布時のスペーサ７との落下速度の差を利用するなどし
て、スペーサ７のみが液晶表示素子の基板１または基板
３の対向面側に付着し、かつ微細粒９が付着する前に基
板１または基板３を散布装置から取り去るなどしてもよ
い。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の液
晶表示素子の製造方法によれば、スペーサが静電気力な
どにより複数集合し団塊状になって散布され液晶表示素
子の表示品位が著しく低下するという問題を解消して、
画面の大型化や表示画像の高精細化などの高い表示品位
を実現した液晶表示素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法により製造される液晶表示素
子の構造を示す断面図。

【図２】本発明に係るスペーサおよび微細粒が混合され
た状態を示す図。

【図３】本発明に係る微細粒の粒径がスペーサと同程度
またはそれ以上であるときのスペーサおよび微細粒が混
合された状態を示す図。

【図４】本発明に係る微細粒の粒径がスペーサに対して
小さすぎるときのスペーサおよび微細粒が混合された状
態を示す図。

【図５】本発明に係る微細粒の粒径別に、スペーサの団
塊の発生率および基板間隙の寸法むらの発生状態を検証
した実験結果を示す図。

【図６】本発明に係る微細粒のスペーサに対する混合比
別にスペーサの団塊の発生率および基板間隙の寸法むら
の発生状態を検証した実験結果を示す図。

【符号の説明】

１、３…基板 ５…液晶組成物 ７…スペーサ ９…微細粒 １１、１３…透明電極 １５、１７…配向膜 １９、２１…偏光板 ２３…位相差板 ２５…接着剤兼封止剤

【手続補正書】

【提出日】平成４年７月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】また、微細粒９の粒径はスペーサ７の粒径
に対して１／５から１／５０程度に設定してあるので、
図３に示すように微細粒９の粒径がスペーサ７と同程度
またはそれ以上であるときに、スペーサ７と同様に微細
粒９がスペーサ７と粘着力や静電気力で団塊状に集合し
てしまうという問題や、図４に示すように微細粒９の粒
径がスペーサ７に対して小さすぎるときに、スペーサ７
が隣接してもその隙間に微細粒９が入り込んでしまうの
でスペーサ７を分散させることができずむしろスペーサ
７どうしを引き付けるように働いてしまうといった問題
を解消している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を対向配置し前記基板間に液晶組成
   物および前記基板間の間隙を維持するスペーサを挟持し
   てなる液晶表示素子の製造方法において、 前記スペーサと前記スペーサの1/5 から1/50の粒径の微
   細粒とを混合し前記基板に散布する工程を具備すること
   を特徴とする液晶表示素子の製造方法。