JPH08194228A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示素子のスペーサ配置の不均一および
スペーサの合着による塊状の集合を制御し、これに起因
した表示ムラおよび点欠陥を解消し、高い表示品位を有
しかつ高い製造歩留を確保できる液晶表示素子を提供す
る。 【構成】 スペーサ散布前に前処理すなわち加熱処理お
よび除電ブローなどを行なうことによって、複数個のス
ペーサ５の合着に起因した塊状化を解消して、スペーサ
５を第１の基板３上に均一に配置する。

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
に係り、特にスペーサ材を均一に散布して、高画質な表
示が可能な液晶表示素子を実現する、液晶表示素子の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、動作モードによる分類
でＴＮ（Twisted Nematic)型、ＳＴＮ（Super Twisted
Nematic)型、ＳＢＥ（Super birefringence of fect)
型、ＧＨ（Guest Host）型、ＤＳ（Dynamic Scatterin
g）型等、多種類がある。そのなかでも電界効果型のＴ
Ｎ型や、ＳＴＮ型あるいはＳＢＥ型の液晶表示素子が一
般的に多用されている。

【０００３】上記のような液晶表示素子は、いずれも光
学的変調層にネマティック液晶を用いて、そのネマティ
ック液晶の分子配列の捩れによる光の旋光性を利用した
動作原理に基づいて表示を行なうもので、例えばＳＢＥ
型の液晶表示素子が特開昭60−107120号公報等に開示さ
れている。

【０００４】このようなネマティック液晶を用いた液晶
表示素子は、例えば単純マトリックス型液晶表示装置の
場合では一般に、複数の走査電極が列設されこれを覆う
ように配向膜が形成された走査電極基板、および複数の
信号電極が列設されこれを覆うように配向膜が形成され
た信号電極基板のうち、いずれか一方の基板の配向膜表
面にスペーサを散布し、走査電極基板および信号電極基
板を対向配置し周囲を封止して、前記スペーサによって
保持された基板間隔（セルギャップ）に液晶組成物を封
入して形成されている。その対向配置される 2枚の基板
のセルギャップ（基板間隙）は 4〜12μｍ程度である。
液晶組成物に用いられるネマティック液晶としてはシク
ロヘキサン系、エステル系、ビフェニール系、ピリミジ
ン系の液晶などが用いられる。そして液晶組成物にはカ
イラル剤が添加されて、液晶分子の分子軸が上下基板間
で 180°から 270°程度（実用上 270°程度が好ましい
とされている）の角度に捩れるように設定されている。

【０００５】配向膜の表面にはラビング配向処理等が施
されている。その配向膜の表面に対して液晶の分子軸が
5°よりも大きい角度の傾斜（プレチルト）を有して配
向されるように設定されている。

【０００６】このようなネマティック液晶を用いた液晶
表示素子は、極めて急峻なしきい値特性とリタデーショ
ン特性を有している。従って、セルギャップに僅かな不
均一が生じると、その部分のしきい値電圧や点灯状態が
他と比べて不均一になり、表示ムラが生じる。

【０００７】そして近年では、階調表示やカラー表示等
の微妙な画像表現を行なう液晶表示装置の実用化が進ん
でいることから、さらに均一な表示性能が要求されてい
る。そのためには、画面内でのセルギャップの精度を±
0.05 μｍといった極めて高い精度に制御することが要
求される。これを実現するために、さらに均一なスペー
サの散布が要求されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数個
のスペーサが静電気力および分子間力などにより合着し
てスペーサが塊状になり、その部分のしきい値電圧や点
灯状態が他と比べて不均一になり部分的な点欠陥を生じ
る。

【０００９】このような表示ムラおよび点欠陥の発生を
避けるためには、セルギャップ（基板間隔）を均一に保
つ必要がある。

【００１０】そのように高精度な基板間隔を実現するた
めには前記のスペーサの合着を解消してスペーサ散布の
均一性をさらに向上しなければならない。

【００１１】即ち、スペーサの散布分布密度の精度を±
5個／ｍｍ² 以内に制御する必要があることがわかって
きた。

【００１２】しかしながら、従来の液晶表示素子の製造
方法においては、粉体状のスペーサを空気と混合して散
布用作業チャンバーへと圧送し、散布ガンのノズルから
噴出させて基板上に散布させる際に、スペーサ自体の含
水や雰囲気中の湿度等の影響で複数個のスペーサが静電
気力及び分子間力等によって合着して塊状に集合する。
従って基板上へのスペーサ散布に不均一が生じ、液晶表
示素子として組み上げられた際にはセルギャップが著し
く不均一となってしまい、前記のような± 0.05 μｍと
いった極めて高い精度のセルギャップの制御は極めて困
難であるという問題があった。

【００１３】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、その目的は、スペーサの配置の不均一
に起因した液晶表示素子のセルギャップの不均一発生の
抑制およびスペーサ合着による塊状発生の抑制を行なっ
て、表示ムラおよび点欠陥が無く表示品質の高い液晶表
示素子を実現する液晶表示素子の製造方法を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶表示素子の製造方法は、第１の電極が
列設された第１の基板および第２の電極が列設された第
２の基板のうち少なくともいずれか一方の基板の表面
に、複数個の細粒状または細棒状の間隙保持材を散布
し、前記第１の基板および第２の基板の周囲に封止材を
配置して該第１の電極と該第２の電極とを、前記間隙保
持材を介して対向して組み合わせ、前記間隙保持材によ
って保持された前記間隙に液晶組成物を封入して液晶表
示素子を製造するにあたり、前記間隙保持材を基板上に
散布する際に、該間隙保持材の含水量を 0.004％〜 0.0
06％に制御して散布することを特徴としている。

【００１５】なお、間隙保持材（スペーサ；以下、スペ
ーサと呼称）含水量を上記の如く保つために、スペーサ
を散布する直前までにスペーサを加熱処理する。

【００１６】その加熱処理の前処理として、スペーサに
除電ブローを行なえば、スペーサの静電的合着の解消に
対してさらに有効である。

【００１７】またそのような前処理により、スペーサの
含水量も制御されて、スペーサの分散性向上に対しても
さらに有効である。

【００１８】また、スペーサの材質としては、上記のよ
うな数μｍ程度の直径の、ガラススペーサやプラスチッ
クスペーサなど、一般に用いられているような材質およ
び軽状の細粒状あるいは細棒状のスペーサを用いること
ができ、スペーサ自体を特殊で高コストのものに変更す
ることなく従来のスペーサを有効に用いることができる
ので好ましい。

【００１９】また、本発明は単純マトリックス型液晶表
示装置への適用、並びにアクティブマトリックス型液晶
表示装置への適用が可能である。

【００２０】また、液晶組成物の種類についても、ＴＮ
型液晶やＳＴＮ型液晶をはじめとして電圧応答性および
リタデーション特性の高いネマティック型液晶を用いた
液晶表示素子に対して本発明は特に有効である。あるい
はこの他にも、例えばＧＨ型液晶表示素子などにも適用
可能であることは言うまでもない。

【００２１】

【作用】従来の液晶表示素子の製造方法においては、ス
ペーサの散布時にスペーサが塊状に集合し、この塊状の
まま基板上に散布されて、その部分のセルギャップが他
の部分と異なってしまい、セルギャップに不均一が生じ
て表示ムラおよび点欠陥が生じていた。このようなスペ
ーサが塊状に不均一に集合する現象は、スペーサの含水
量に起因していることを本発明者は実験等により確認し
た。

【００２２】そこで、本発明によれば、散布されるスペ
ーサの含水量を 0.004％〜 0.006％の範囲に制御するこ
とによって上記のようなスペーサが塊状に不均一に集合
する現象を解消してスペーサの均一な散布を実現し、セ
ルギャップが均一で表示ムラおよび点欠陥の無い液晶表
示素子を得ることができる。

【００２３】ここで、スペーサの含水量を 0.004％〜
0.006％としたのは、 0.003％より低いとスペーサの脱
湿度量が減少（脱湿促進）して個々のスペーサが静電気
力によって合着して塊状になり、一方、 0.007％よりも
高いとスペーサの水分飽和（含水）によって合着して塊
状になるためである。

【００２４】このような本発明におけるスペーサの含水
量の制御は、スペーサ散布前の前処理としてスペーサを
乾燥させる乾燥条件の設定が重要である。その乾燥の方
法としては、特に加熱処理および除電ブローを行なうこ
とが好適である。

【００２５】なお、本発明に係る上述のような含水量
は、重量変化率によって評価したものである。

【００２６】また、スペーサの含水量による散布状態
は、含水量が多いと基板上のスペーサの散布ムラが生じ
やすい。一方、含水量が少ない場合は、個々のスペーサ
の静電気状態にばらつきが生じるので、静電散布法では
スペーサの散布ムラが生じやすい。

【００２７】従って、スペーサの散布ムラは、本発明に
係る技術の如くスペーサの含水量を制御することによっ
て散布状態に対して好結果が得られるのである。

【００２８】

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示素子の製造方法
の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２９】図１は本発明に係る液晶表示素子の製造方
法に用いられるスペーサ散布装置およびそれを用いてス
ペーサの含水量制御を行なってスペーサを散布する方法
を示す図である。なお、本実施例では液晶表示素子とし
て単純マトリックス型液晶表示素子を製造する場合の一
例について示す。

【００３０】図１に示す如く、チャンバー１の内部には
ステージ２が配置されており、このステージ２上に、第
１の電極３０１とそれを覆う配向膜３０２等の構造物を
備えた第１の基板（本実施例ではこれが走査電極基板）
３が、その配向膜３０２等が形成された側の主面を上に
して載置されて、ステージ２から落下あるいは逸脱しな
いように一時的に固定されている。

【００３１】そして、第１の基板３の配向膜３０２等が
形成された側の主面上に、その上方に配置されている散
布ノズル４からスペーサ５が散布される。

【００３２】ところで、このスペーサ５は、散布前に含
水量が0.004 〜0.006 ％の範囲内となるように焼成され
る。

【００３３】スペーサ５の含水量の制御は、例えば、次
のようにして行なうことができる。まず、スペーサ５の
初期重量（ｇ１）を測定し、十分に焼成した後に、焼成
後重量（ｇ２）を測定する。そして初期重量（ｇ１）と
焼成後重量（ｇ２）との差から、初期のスペーサ５の含
水量を求める。この後、含水量が0.004 〜0.006 ％の範
囲内となる条件を選定する。焼成条件としては、スペー
サの変形等を考慮すると、比較的低温であることが好ま
しく、スペーサの初期重量（ｇ１）の変動に対しては処
理時間で制御するとよい。この処理時間は、例えば 2〜
10時間程度が好ましく、 5〜 8時間であることが望まし
い。また、焼成には、開口を有する収納容器を用いるこ
とができ、定期的にスペーサを拡散させることで含水量
の均一性を確保できる。

【００３４】ここで、上記のようにスペーサ５の散布時
の含水量を 0.004％〜 0.006％と設定したのは、実際の
散布密度の変化率（誤差）はスペーサ５の含水量が多い
場合3％程度、スペーサ５の含水量が少ない場合 9％程
度になり、またスペーサ５の前処理を行なうことで 1％
程度に抑えることができ、かつその範囲内で誤差を安定
させることができるので、良好な表示品質の液晶表示素
子を実現するためには実用上極めて好ましいためであ
る。

【００３５】またこの加熱処理による乾燥の前あるいは
後に、除電ブロー処理を併用しても良い。

【００３６】このようにして均一にスペーサ５を散布し
た後、図示は省略するが、第２の基板（本実施例では信
号電極基板）と上記の第１の基板３とを、スペーサ５を
介して対向配置し、その両基板の周囲を封止材（図示省
略）で封止して、 2枚の基板どうしの基板間隙（セルギ
ャップ）に液晶組成物（図示省略）としてＳＴＮ型液晶
にカイラル剤を添加してなる液晶組成物を注入した後、
注入口を封止して、液晶表示素子を完成する。

【００３７】なお、上記実施例では単純マトリックス型
の液晶表示素子に本発明を適用した場合について述べた
が、本発明はアクティブマトリックス型の液晶表示素子
に適用することも可能である。その場合には、第１の基
板をＴＦＴ（Thin Fin Transistor)アクティブ素子基板
とすれば第２の基板は対向基板である。

【００３８】また、液晶表示素子に用いる液晶組成物の
種類についても、上記実施例のようなＳＴＮ型液晶を初
めとしてＴＮ型液晶などの電圧応答性およびリタデーシ
ョン特性が高いネマティック型の液晶を用いた液晶表示
素子において本発明は特に有効である。あるいはこの他
にも、例えばＧＨ型液晶表示素子に適用することも可能
である。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細な説明で明示したように、本発
明によれば、スペーサの配置の不均一に起因した液晶表
示素子のセルギャップの不均一の発生の抑制、およびス
ペーサ合着に起因したスペーサの塊状の集合の発生の抑
制を行なって、表示ムラおよび点欠陥の少ない表示品位
の高い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】本発明に係る液晶表示素子の製造方法に用いら
れるスペーサ散布装置およびそれを用いてスペーサの含
水量制御を行なってスペーサを散布する方法を示す図で
ある。

【符号の説明】

１………チャンバー ２………ステージ ３………第１の基板 ４………散布ノズル ５………スペーサ ７………秤量供給器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の電極が列設された第１の基板およ
   び第２の電極が列設された第２の基板のうち少なくとも
   いずれか一方の基板の表面に、複数個の細粒状または細
   棒状の間隙保持材を散布し、前記第１の基板および第２
   の基板の周囲に封止材を配置して該第１の電極と該第２
   の電極とを、前記間隙保持材を介して対向して組み合わ
   せ、前記間隙保持材によって保持された前記間隙に液晶
   組成物を封入して液晶表示素子を製造するにあたり、 前記間隙保持材を基板上に散布する際に、該間隙保持材
   の含水量を 0.004％〜0.006％に制御して散布すること
   を特徴とする液晶表示素子の製造方法。