JPH0618902A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示素子およびその製造方法

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JPH0618902A
JPH0618902A JP7681292A JP7681292A JPH0618902A JP H0618902 A JPH0618902 A JP H0618902A JP 7681292 A JP7681292 A JP 7681292A JP 7681292 A JP7681292 A JP 7681292A JP H0618902 A JPH0618902 A JP H0618902A
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JP
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liquid crystal
crystal display
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spacers
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JP7681292A
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English (en)
Inventor
Hiromitsu Kawamura
啓溢 河村
Katsumi Obara
克美 小原
Masahiro Miyazaki
正広 宮崎
Takao Kawamura
孝男 河村
Tamihito Nakagome
民仁 中込
Kiju Endo
喜重 遠藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】基板間の間隔寸法を均一にし、また液晶の配向
方向が乱れるのを防止する。 【構成】固着剤中にスペーサ34を含む懸濁液をディッ
プ法により塗布することにより、上基板1の面に形成さ
れた透明な上電極3上にスペーサ34が混入された固着
層13を設け、固着層13上に液晶配向制御膜23を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は液晶表示素子、特に対
向電極が形成された基板間の間隔を均一にした液晶表示
素子およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に液晶表示素子は、対向する電極間
に液晶を充填し、上記電極間に電圧を与えたときに液晶
に生じる光学的変化を利用して表示を行なうものであ
る。この光学的変化の時間応答性は、上記対向電極の間
隔に大きく依存する。通常、上記対向電極が被着された
基板間の間隔は約10μm程度であるが、この間隔が正
確に保持されないと、液晶の応答時間にバラツキが生
じ、表示特性を大幅に低下させてしまう。このため、寸
法精度の極めて高いスペーサが必要とされる。このよう
な条件を備えたスペーサとしては、グラスファイバーの
ような繊維状のスペーサ、または無機の微粒子のような
球状のスペーサを用いている。
【0003】図4は従来の電解効果形液晶表示素子の一
例を示す概略断面図、図5は図4のA−A断面図であ
る。図において、1は透光性のガラスからなる上基板、
2は透光性のガラスからなる下基板で、上基板1と下基
板2とは互いに対向している。3は上基板1に設けられ
た透明導電膜からなる上電極、4は下基板2に設けられ
た透明導電膜からなる下電極、5は上電極3の上に形成
された透明絶縁性の液晶配向制御膜、6は下電極4の上
に形成された透明絶縁性の液晶配向制御膜、7は上基板
1と下基板2との間に設けられたエポキシ系接着剤等か
らなるシール剤で、シール剤7は上基板1と下基板2と
の間の間隔を数μmないし数十μmに保持するととも
に、その周辺を封着する。31はシール剤7に混入され
たスペーサで、スペーサ31は球状である。8は上基板
1、下基板2、シール剤7によって形成された密閉間隔
空間内に封入された液晶である。そして、液晶8はその
液晶分子の長軸が上基板1および下基板2の各界面に平
行でかつ順次ねじれて両界面で90度異なる方向になる
いわゆる旋光性を有するツイスト配向になっている。9
は上基板1の外面に被着された上偏光板で、上偏光板9
は上基板1の界面の液晶分子の配向方向に対応した偏光
軸を有する。10は下基板2の外面に被着された下偏光
板で、下偏光板10は下基板2の界面の液晶分子の配向
方向に対応した偏光軸を有する。11は下偏光版10の
外面に被着された反射板である。
【0004】この液晶表示素子においては、図4紙面上
方から入射した外部光は上偏光板9により偏光されて上
基板1を通って液晶8の中で90度旋光したのち、下基
板2および下偏光板10を通って反射板11で反射さ
れ、図4紙面上方に放射される。ここで、選択された上
電極3と下電極4との間に電圧を印加すると、電圧の加
わった部分の液晶8はその液晶分子の長軸が電界方向に
向きを変えて配向するので、旋光性を失う。この結果、
上偏光板9で偏光された入射光はこの部分の液晶8中で
は旋光されずにそのまま通過し、この偏光光線とその偏
光軸が90度異なる下偏光板10により遮断されて反射
光がなくなるので、この部分が暗くなり、所定のパター
ンが表示される。そして、シール剤7にスペーサ31が
混入されているから、上基板1と下基板2との間隙を一
定寸法に保持することができる。
【0005】図6は従来の他の電解効果形液晶表示素子
を示す概略断面図である。図において、32はシール剤
7に混入されたスペーサで、スペーサ32は円柱状であ
る。
【0006】しかしながら、近年液晶表示素子はパソコ
ンなどの普及に伴い大型となりつつあるが、この場合に
はシール剤7のみにスペーサ31、32を混入したので
は、液晶表示素子の中央部分すなわち表示部分に撓みが
発生し、これによって上基板1と下基板2との間隔寸法
に変動が生じ、液晶表示素子の中央部分の寸法を高精度
に保持させることができない。とくに、上基板1、下基
板2が1mm以下の厚さになると、シール剤7にスペー
サ31、32を混入する方法では、周辺部分と中央部分
との間隙差を数μmの差で一定値に保つことはほとんど
不可能である。
【0007】このような欠点を改善しようとしたものと
して、電極上に形成する液晶配向制御膜中にスペーサを
混入した液晶表示素子がたとえば特開昭55−1539
19号公報に記載されている。
【0008】図7は液晶配向制御膜中にスペーサを混入
した液晶表示素子の一部を示す概略断面図である。図に
おいて、12は液晶配向制御膜、33は液晶配向制御膜
12中に混入されたスペーサで、スペーサ33は球状で
あり、スペーサ33は液晶配向制御膜12によって接着
固定されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このような液晶表示素
子においては、液晶配向制御膜12の膜厚は、厚いとこ
ろで0.1μm、薄いところでは0.05μm以下であ
り、液晶配向制御膜12によるスペーサ33の接着固定
は必ずしも十分満足の得られるものではないから、液晶
配向制御膜12を形成したのちに、配向制御のために液
晶配向制御膜12の表面をラビングすると、スペーサ3
3が剥離するので、スペーサ33を適正に配置すること
ができないため、上基板1と下基板2との間隔寸法が不
均一になり、また剥離したスペーサ33によって液晶配
向制御膜12が傷付けられるため、液晶8の配向方向が
乱れるという問題があった。
【0010】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、基板間の間隔寸法が均一であり、また液
晶の配向方向が乱れることがない液晶表示素子およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明においては、対向配置した透光性の基板の
各対向面に形成された透明な電極上に液晶配向制御膜を
形成し、上記基板間の周辺を含むシール剤で封着させた
外囲器内に液晶を充填した液晶表示素子において、上記
基板の少なくとも一方の上記電極上にスペーサを混入し
た固着層を設け、上記固着層上に上記液晶配向制御膜を
設ける。
【0012】この場合、上記スペーサを粒状体または繊
維状体としてもよい。
【0013】また、上記スペーサの成分をSiO2、A
23、ZrO2のいずれか1種類以上としてもよい。
【0014】また、対向配置した透光性の基板の各対向
面に形成された透明な電極上に液晶配向制御膜を形成
し、上記基板間の周辺をシール剤で封着させた外囲器内
に液晶を充填し、上記基板の少なくとも一方の上記電極
上にスペーサを混入した固着層を設け、上記固着層上に
上記液晶配向制御膜設けた液晶表示素子を製造する方法
において、固着剤中に上記スペーサを含む懸濁液を上記
基板にディップ法により塗布することにより上記固着層
を設ける。
【0015】この場合、上記懸濁液として上記スペーサ
を含むエチルシリケートのアルコール溶液を主成分とす
るものを用いてもよい。
【0016】また、上記懸濁液として上記スペーサを含
むポリイミド系樹脂を溶媒で希釈した溶液を主成分とす
るものを用いてもよい。
【0017】
【作用】この液晶表示素子においては、ラビング工程に
おいてスペーサが剥離することがないから、スペーサを
適正に配置することができ、また剥離したスペーサによ
って液晶配向制御膜が傷付けられることがない。
【0018】また、この液晶表示素子の製造方法におい
ては、スペーサを均一に分散させることができしかもス
ペーサが上下方向に重なることがない。
【0019】
【実施例】図1はこの発明に係る液晶表示素子の一部を
示す断面図である。図において、13は上電極3上に設
けられた固着層で、固着層13はSiO2、ポリイミド
系樹脂等からなる。34は固着層13に混入された球状
のスペーサで、スペーサ34の外径は5±0.5μmで
あり、スペーサ34はある程度の強さ、透明性、透光性
に支障のないかぎり特に限定されないが、スペーサ34
の成分としてはSiO2、Al23、ZrO2などが望ま
しい。23は固着層13上に設けられた液晶配向制御膜
である。
【0020】この液晶表示素子においては、液晶配向制
御膜23をラビングする工程においてスペーサ34が剥
離することがないから、スペーサ34を適正に配置する
ことができるので、上基板1と下基板2との間隔寸法が
均一である。本発明者等の実験によれば、上基板1と下
基板2との間隔のバラツキが従来が2〜3μmであった
のちに対し、上基板1と下基板2との間隔のバラツキを
0.5μmと大幅に改善できた。また、剥離したスペー
サによって液晶配向制御膜23が傷付けられることがな
いので、液晶8の配向方向が乱れることがない。
【0021】図2はこの発明に係る液晶表示素子の製造
方法すなわち図1に示した液晶表示素子の製造方法に使
用する装置を示す図である。図において、15は塗布浴
槽、16は塗布浴槽15に入れられた懸濁液、17は塗
布浴槽15と加圧ガス供給装置(図示せず)との間に設
けられた加圧調整用バルブ、14は塗布浴槽15に接続
された予備タンク、18は塗布浴槽15と予備タンク1
4との間に設けられたオーバーフロー用バルブ、19は
塗布浴槽15と接続された溶液タンク、20は溶液タン
ク19の上部と加圧ガス供給装置(図示せず)との間に
設けられた溶液供給加圧バルブ、21は溶液タンク19
の上部と接続されたリーク用バルブである。
【0022】つぎに、この発明に係る液晶表示素子の製
造方法を説明する。まず、エチルシリケート(Si(O
25)4)をエタノールに溶解し、さらに加水分解のた
めのH2Oと触媒としてのHNO3とを添加した溶液を作
り、この溶液に粒径5±0.5μmのほぼ球形のSiO
2からなるスペーサ34を適量添加して懸濁液16を作
る。この場合、スペーサ34の添加量と懸濁液16の粘
性は上基板1に塗布したとき、スペーサ34が100〜
300個/mm2の割合に分布するように調節する。つ
ぎに、塗布浴槽15に上基板1を取り付ける。この場
合、上基板1の塗布浴槽15への取付面には、塗布過程
で懸濁液16および加圧ガスが漏れないようにパッキン
グ22を施されており、かつ作業性を考慮して上基板1
を挿入するだけでシールできるようになっている。つぎ
に、オーバーフロー用バルブ18および溶液供給加圧バ
ルブ20を開にすることにより、スペーサ34が混合さ
れた懸濁液16を溶液タンク19から塗布浴槽15とガ
ラス基板表面との間に形成された空間に導入する。この
場合、溶液タンク19に充填されている懸濁液16を加
圧ガスにより加圧して上基板1の表面上に満たし、懸濁
液16の一部をオーバーフロー用バルブ18から予備タ
ンク14に入れる。このことにより、上基板1の表面上
あるいは経路上に付着しているゴミ等をオーバーフロー
させた溶液とともに予備タンク14に排出することがで
きる。つぎに、オーバーフロー用バルブ18および溶液
供給加圧バルブ20を閉にした後、加圧調整用バルブ1
7およびリーク用バルブ21を開にすることにより、上
基板1の表面に満たされている懸濁液16を溶液タンク
19に戻す。この場合、加圧調整用バルブ17に加える
ガス圧力とリーク用バルブ21の開閉度とによって、懸
濁液16が上基板1の表面上を一定速度で下降する速度
を調整することができ、この実施例においては2.0m
m/sの速度で懸濁液16を降下した。つぎに、150
℃で30分間空気中で焼成し、エチルシリケート(Si
(OC25)4)を分解することにより、固着層13を設
ける。この場合、分解重合反応によりできたSiO2
らなる固着層13によりスペーサ34が互い強固に接着
されると同時に、上基板1の表面とも強固に接着固定さ
れる。つぎに、固着層13上に液晶配向制御膜23を設
け、液晶配向制御膜23の表面をラビングする。
【0023】この液晶表示素子の製造方法においては、
スペーサ34を均一に分散させることができ、しかも実
際の液晶表示素子にスペーサ34を分散させたものの断
面の顕微鏡写真(倍率1000倍)をトレースした図で
ある図3からも明らかなように、スペーサ34は必ず一
個ずつ整列し、スペーサ34が上下方向に重なることが
ないから、上基板1と下基板2との間隔寸法が均一とな
る。
【0024】また、スペーサ34を含む懸濁液の成分を
ポリイミド系の樹脂と高沸点溶媒たとえばn−メチル−
ピロリドン等にした以外は上述の液晶表示素子の製造方
法と全く同様にして液晶表示素子の製造した結果、ポリ
イミド系樹脂の硬化反応により、スペーサ34の移動落
下もなく、性能の優れた液晶表示素子を製造することが
できた。
【0025】なお、上述実施例においては、上基板1に
固着層13を設けたが、上基板1、下基板2の少なくと
も一方に固着層を設ければよい。また、上述実施例にお
いては、球状のスペーサ34を用いたが、他の粒状のス
ペーサ、断面が円、だ円、ひし形等の繊維状のスペーサ
を用いてもよい。また、上基板1と下基板2とを組み合
わせる際、その周辺に塗布するシール剤7中にスペーサ
を混入してもよい。また、上述実施例においては、上基
板1の片方の面に懸濁液16を塗布したが、上基板1の
両方の面に懸濁液16を塗布して必要に応じて片方の塗
布膜を除去してもよい。また、上述実施例においては、
Si(OR)4の化学式で表示してRがエチル基のエチル
シリケートを含有する懸濁液16を用いたが、Rはエチ
ル基以外のものたとえばメチル、イソプロピル、ブチル
その他のアルキル基であってもよい。また、上述実施例
においては、上基板1の塗布浴槽15への取付面にパッ
キング22を施したが、パッキング22の代わりにOリ
ングを施してもよい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る液
晶表示素子においては、スペーサを適正に配置すること
ができるから、基板間の間隔寸法が均一であり、また剥
離したスペーサによって液晶配向制御膜が傷付けられる
ことがないので、液晶の配向方向が乱れることがない。
【0027】また、この発明に係る液晶表示素子の製造
方法においては、スペーサを均一に分散させることがで
きしかもスペーサが上下方向に重なることがないから、
基板間の間隔寸法が均一となる。
【0028】このように、この発明の効果は顕著であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る液晶表示素子の一部を示す断面
図である。
【図2】この発明に係る液晶表示素子の製造方法に使用
する装置を示す図である。
【図3】実際の液晶表示素子にスペーサを分散させたも
のの断面の顕微鏡写真をトレースした図である。
【図4】従来の電解効果形液晶表示素子の一例を示す概
略断面図である。
【図5】図4のA−A断面図である。
【図6】従来の他の電解効果形液晶表示素子を示す概略
断面図である。
【図7】液晶配向制御膜中にスペーサを混入した液晶表
示素子の一部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1…上基板 2…下基板 3…上電極 4…下電極 7…シール剤 8…液晶 13…固着層 16…懸濁液 23…液晶配向制御膜 34…スペーサ
フロントページの続き (72)発明者 河村 孝男 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 中込 民仁 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 遠藤 喜重 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向配置した透光性の基板の各対向面に形
    成された透明な電極上に液晶配向制御膜を形成し、上記
    基板間の周辺をシール剤で封着させた外囲器内に液晶を
    充填した液晶表示素子において、上記基板の少なくとも
    一方の上記電極上にスペーサを混入した固着層を設け、
    上記固着層上に上記液晶配向制御膜を設けたことを特徴
    とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】上記スペーサが粒状体または繊維状体であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】上記スペーサの成分がSiO2、Al
    23、ZrO2のいずれか1種類以上であることを特徴
    とする請求項1に記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】対向配置した透光性の基板の各対向面に形
    成された透明な電極上に液晶配向制御膜を形成し、上記
    基板間の周辺をシール剤で封着させた外囲器内に液晶を
    充填し、上記基板の少なくとも一方の上記電極上にスペ
    ーサを混入した固着層を設け、上記固着層上に上記液晶
    配向制御膜設けた液晶表示素子を製造する方法におい
    て、固着剤中に上記スペーサを含む懸濁液を上記基板に
    ディップ法により塗布することにより上記固着層を設け
    ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  5. 【請求項5】上記懸濁液が上記スペーサを含むエチルシ
    リケートのアルコール溶液を主成分とすることを特徴と
    する請求項4に記載の液晶表示素子の製造方法。
  6. 【請求項6】上記懸濁液が上記スペーサを含むポリイミ
    ド系樹脂を溶媒で希釈した溶液を主成分とすることを特
    徴とする請求項4に記載の液晶表示素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5907381A (en) * 1996-09-11 1999-05-25 Machida Endoscope Co., Ltd. Liquid crystal display unit and method for manufacturing the same
WO2009041125A1 (ja) * 2007-09-26 2009-04-02 Sharp Kabushiki Kaisha 液晶パネル、液晶表示装置、テレビ受信装置、及び液晶パネルの製造方法
US8134680B2 (en) 2007-09-26 2012-03-13 Sharp Kabushiki Kaisha Manufacturing method of liquid crystal panel

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