JPH10104636A

JPH10104636A - 液晶表示パネルの製造方法

Info

Publication number: JPH10104636A
Application number: JP25513596A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Nakada; 昌一中田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】スペーサ材を画素以外の位置に選択的に配置
すると共に、配向膜に対する配向処理を充分に施すこと
ができ、「光抜け」現象のない高画質な液晶画像が得ら
れる液晶パネルの製造方法を提供すること。【解決手段】内面に少なくとも透明電極と配向膜とを
有する一対の基板をスペーサ粒子を介して所定の間隔で
対向配置し、該間隔に液晶を充填してなる液晶表示パネ
ルの製造方法において、（１）少なくとも一方の基板の
配向膜上の表示画素とはならない部分に樹脂膜を形成し
た後、（２）該配向膜に対して液晶分子の配向処理を施
し、（３）次いで、該基板上にスペーサ粒子を散布し、
（４）該基板上をエアーブローすることにより、該配向
膜と樹脂膜のスペーサ粒子に対する付着力の差を利用し
て、樹脂膜に付着したスペーサ粒子を残し、それ以外の
スペーサ粒子を除去して基板上にスペーサ粒子を配置す
る工程を含むことを特徴とする液晶表示パネルの製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネルの
製造方法に関し、さらに詳しくは、液晶表示パネルにお
ける一対の基板間の間隔を一定に保持し、かつ、「光抜
け」現象のない液晶表示パネルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶ディスプレイや液晶プロジ
ェクターなどの液晶表示パネル（液晶表示素子）は、一
対の基板間に液晶が注入され、封止された構造を有して
いる。基板としては、通常、ガラス基板などの透明基板
が用いられ、その内面には、酸化インジウムを主成分と
するＩＴＯ膜などからなる透明電極が設けられており、
該透明電極は、目的に応じてパターン化されている。一
対の透明電極の間で液晶分子をある一定の形態に配列さ
せるために、透明電極の上に、ポリイミドなどの有機高
分子膜が配向膜として形成されている。すなわち、液晶
を用いたディスプレイは、初期の液晶高分子配列を電圧
印加で変化させることを作動原理としているので、有機
高分子膜を布で一定の方向にラビングすることにより、
液晶分子に対する配向付与を達成している。

【０００３】一対の基板は、一般に、数μｍの間隔（液
晶層厚またはセルギャップ）を保持するように貼り合わ
せられているが、一定のセルギャップを得るために、ス
ペーサが設けられている。スペーサ材としては、通常、
粒径の揃った微粒子が用いられ、一方の基板上に該微粒
子を均一に散布した後、他方の基板を重ね合わせてい
る。しかし、この方法では、スペーサが液晶パネルの画
素上にも均一に分散することとなって、画面上にも影響
が現れる。すなわち、スペーサ内を通過する光が作り出
す現象で、「光抜け」と呼ばれ、黒の画面表示時には明
るい点状に、逆に白の表示時には黒い点となって表示画
素の低下を引き起こす。また、液晶パネルの各画素ごと
に能動素子を付加したアクティブマトリックス方式の液
晶表示装置においては、一対の基板を重ね合わせるとき
に、これらのスペーサ材によって能動素子が破壊され
て、点欠陥を発生し、同様に画質劣化を生じる。

【０００４】従来、これらの問題を解決するために、例
えば、（１）行及び列が設けられ、半導体駆動素子が表
示板にマトリクス配置された液晶表示セルにおいて、表
示基板面内の画像非表示部分に、半導体駆動素子よりも
厚みが大きな複数のスペーサ部材を点状または線状に形
成した表示セルが提案されている（特開昭５６−３８０
０８号公報）。また、（２）薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を用いた電気光学装置において、ソース電極とドレ
イン電極と非晶質半導体膜上に、フォトリソグラフィー
法により不透明ギャップ材（すなわち、スペース材）を
含有する感光性不透明有機膜を形成する電気光学装置の
製造方法が提案されている（特開平３−２８００１９号
公報）。しかしながら、これらの凸部や固定されたスペ
ーサ部材は、液晶分子を配向させるためのラビング処理
を行う際に妨害となる。特に、ラビング方向に対して凸
部の前後方向においては、ラビング処理の陰となり、そ
の部分の配向膜のラビングが行われず、その結果、液晶
分子が非配向状態となったり、あるいは他の液晶分子と
逆方向に捻じれて配向したりする。これによって、液晶
表示ディスプレイの画像が乱れるという問題が生じる。

【０００５】そこで、凸部の形成前にあらかじめ配向処
理を施すことが考えられるが、例えば、フォトレジスト
を基板全面に塗布し、マスクを介して紫外線を照射した
後に未露光部分を除去する、いわゆるフォトリソグラフ
ィー法によって凸部や固定されたスペーサ部材を形成し
た場合には、フォトレジストや現像液により配向膜表面
が膨潤、溶解してしまい配向能力が低下してしまう。ま
た、スクリーン印刷法によって凸部を形成した場合に
は、スクリーンが配向膜に接触してしまい、配向能力が
低下してしまう。そのため、表示品質が低下し、画質の
低下を引き起こすという問題が生じるので、実用化には
至っていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スペ
ーサ材を画素以外の位置に選択的に配置すると共に、配
向膜に対する配向処理を充分に施すことができ、「光抜
け」現象のない高画質な液晶画像が得られる液晶パネル
の製造方法を提供することにある。本発明者らは、前記
従来技術の問題点を克服するために鋭意研究した結果、
基板上にスペーサ材を配置する工程として、少なくとも
一方の基板の配向膜上の表示画素とはならない部分に樹
脂膜を形成した後、液晶分子の配向処理（ラビング処
理）を施し、次いで、該基板上にスペーサ粒子を散布
し、そして、エアーブローすることにより、樹脂膜に付
着したスペーサ粒子を残し、それ以外の箇所に付着した
スペーサ粒子を除去する方法を採用することに想到し、
その知見に基づいて、本発明を完成するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、内面に
少なくとも透明電極と配向膜とを有する一対の基板をス
ペーサ粒子を介して所定の間隔で対向配置し、該間隔に
液晶を充填してなる液晶表示パネルの製造方法におい
て、（１）少なくとも一方の基板の配向膜上の表示画素
とはならない部分に樹脂膜を形成した後、（２）該配向
膜に対して液晶分子の配向処理を施し、（３）次いで、
該基板上にスペーサ粒子を散布し、（４）該基板上をエ
アーブローすることにより、該配向膜と樹脂膜のスペー
サ粒子に対する付着力の差を利用して、樹脂膜に付着し
たスペーサ粒子を残し、それ以外のスペーサ粒子を除去
して基板上にスペーサ粒子を配置する工程を含むことを
特徴とする液晶表示パネルの製造方法が提供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明にかかる液晶表示パネル
は、内面に少なくとも透明電極と配向膜とを有する一対
の基板をスペーサ粒子を介して所定の間隔で対向配置
し、該間隔に液晶を充填してなる液晶表示パネルであ
る。基板上にＩＴＯ膜やＳｎＯ₂膜などからなる透明電
極が設けられており、その上に、ポリイミドなどの有機
高分子膜が配向膜として形成されている。透明電極は、
目的に応じてパターン状に形成されている。一対の基板
の間隙には、液晶が充填され、封止されている。また、
一対の基板の一方には、カラーフィルターが設けられて
いてもよい。さらに、液晶パネルの各画素ごとに能動素
子を付加したアクティブマトリックス方式の液晶表示パ
ネルであってもよい。

【０００９】本発明の製造方法では、通常、一方の基板
の配向膜の上の表示画素とはならない部分に樹脂膜を形
成する。表示画素とはならない部分とは、液晶表示パネ
ルの面内において、表示部分を形成していない部分を意
味し、例えば、カラーフィルターの場合には、ブラック
マトリックス（遮光層）に対応する部分である。樹脂膜
の材質としては、配向膜よりもスペーサ粒子に対する付
着力が高いものを使用する。具体例としては、ポリビニ
ルアルコール、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエ
ーテルなどを挙げることができるが、これらのものに限
定されない。樹脂膜は、例えば、フォトリソグラフィー
法やスクリーン印刷法などによって、表示画素とはなら
ない部分に、パターン状に形成することが好ましい。パ
ターン状の樹脂膜の線幅は、通常、配向膜上の表示画素
とはならない部分（例えば、ブラックマトリックス）の
線幅よりも小さくなるようにすることが好ましい。

【００１０】本発明の方法によれば、樹脂膜の膜厚を薄
くすることができので、配向膜に対する配向処理を充分
に施すことができる。樹脂膜の膜厚は、通常、２μｍ以
下とすることが、配向処理を妨げない上で好ましい。樹
脂膜の膜厚が２μｍ以下であると、ラビングの際に樹脂
膜の陰となる部分による影響が実用上ほとんど問題とな
らないことが確認された。配向膜に対する配向処理を施
した後、スペーサ粒子を基板上に散布する。樹脂膜の材
質として、配向膜を形成する有機高分子膜よりもスペー
サ粒子に対する付着力の高い樹脂を選択することによ
り、エアーブローという簡単な手段により、樹脂膜上に
散布されたスペーサ粒子を残して、表示画素となる部分
に散布されたスペーサ粒子を除去することができる。

【００１１】この方法によれば、配向膜の配向能力を低
下させることがない。すなわち、本発明の方法によれ
ば、スペーサ粒子を付着・固定化するための樹脂膜を形
成した後に配向処理を施すので、フォトリソグラフィー
法やスクリーン印刷法等の薄膜形成手法でパターン状に
樹脂膜を形成する際に配向能力の低下は生じない。した
がって、この基板上にスペーサ粒子を散布することによ
って、従来の配向状態と変わらない基板を得ることがで
きる。そして、スペーサ粒子が表示画素とはならない部
分に配置されているため、「光抜け」現象を防ぐことが
できる。

【００１２】図１は、本発明の製造方法により得られる
液晶表示パネルの一例を示す断面略図である。一対のガ
ラス基板１１及び１２には、各内面に、パターン状に形
成された透明電極１３と配向膜１４とがこの順に形成さ
れている。基板１１の配向膜１４の上に、パターン状に
樹脂膜１５が形成されている。樹脂膜のパターンは、カ
ラーフィルター１７のブラックマトリックス１８の形状
に合わせ、その線幅よりも小さめとしてある。スペーサ
粒子１６は、この基板１１上に散布した後、エアーブロ
ーすることにより、樹脂膜１５上に付着したものだけが
残されている。次いで、スペーサ粒子を配置した基板１
１上に、カラーフィルター１７を備えた他方の基板１２
を重ね合わせ、一対の基板の間隙に液晶１９を注入して
封止することにより、液晶表示パネルを得ることができ
る。この液晶表示パネルは、スペーサ粒子がカラーフィ
ルター１７の画素上に存在しないため、「光抜け」のな
い高品質の画像を与えることができる。

【００１３】これに対して、図２には、従来の方法によ
る液晶表示パネルの一例を示すが、スペーサ粒子２５が
画素部分を含めて散布して配置されているため、表示コ
ントラストの低下などの画質の低下を招く。また、図３
には、スペーサ粒子３６を含有する感光性樹脂層３５を
フォトリソグラフィー法によって形成した液晶表示パネ
ルの一例を示す。この方法では、スペーサ粒子３６を含
有する感光性樹脂が凸部３５を形成するため、該凸部３
５の陰になる部分の配向処理ができない。あらかじめ配
向膜の配向処理を行ってから凸部を形成すると、フォト
レジストや現像液により配向膜表面が膨潤、溶解してし
まい配向能力が低下してしまう。

【００１４】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
についてさらに詳述する。

【００１５】［実施例１］図１に、本発明の液晶表示パ
ネルの一例の構成を示す。２つの透光性基板、例えば１
１及び１２を用いた。この基板１１の一方の面に表示用
電極を透光性導電膜１３、例えばＩＴＯまたはＳｎＯ₂
により形成した。この際、本実施例では、マトリックス
状の液晶装置となるように電極１３をパターニングして
ある。この上面に、ポリイミド樹脂１４を約０．１μｍ
程度の膜厚で形成した。他方、基板１２に対しても同様
の透光性導電膜１３を形成した。次に、一方の側の上面
に、スピンコーターにより紫外線硬化型ポリビニルアル
コール溶液を、３０００ｒｐｍで３０秒の条件で塗布し
た後、プリベークを８０℃で６０分間行った。その後、
紫外線マスクを通して１０ｍＷ／ｃｍ²の強さの光を３
０秒照射し露光を行い、未露光部分を現像処理により除
去した。本実施例で用いたマスクパターンは、対向基板
１２のカラーフィルター１７間に形成されたブラックマ
トリックス１８のパターンとした。ただし、線幅は、ブ
ラックマトリックスが３０μｍであるのに対して、樹脂
膜の線幅は１０μｍである。パターニング後のポリビニ
ルアルコール樹脂膜１５の膜厚は、０．９μｍであっ
た。

【００１６】次に、この基板１１にレーヨン布を巻き付
けたローラーで９００ｒｐｍの回転数で一方向に擦って
配向処理を施した後、０．１重量％のスペーサ粒子１６
〔（株）積水ファインケミカル社製、粒径５μｍ〕を水
／２−プロパノール（１／１容積比）に混合し、基板上
に湿式散布を行った。本実施例の場合、配向膜１４であ
るポリイミドと樹脂膜１５であるポリビニルアルコール
とでスペーサ粒子１６に対する付着力が異なる。そこ
で、３ｋｇ／ｃｍ²の圧力でエアーブローを行うと、配
向膜１４上に散布されたスペーサ粒子１６が除去され、
樹脂膜１５上に付着したスペーサ粒子だけが残る。前記
したように作製した基板１１と、対向基板１２を重ね合
わせた後、両者の間隙に液晶１９を注入してカラー液晶
表示パネルを作製した。

【００１７】［実施例２］実施例１と同様にして作製し
た基板に、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテ
ルをスクリーン印刷することにより樹脂膜１５を形成し
た。パターニングした後の膜厚は、１．３μｍであっ
た。次に、２枚の基板にレーヨン布を巻き付けたローラ
ーで９００ｒｐｍの回転数で一方向に擦って配向処理を
施した後、スペーサ粒子１６〔（株）積水ファインケミ
カル社製、粒径４．５μｍ〕を基板１１上に乾式散布を
行った。本実施例の場合、配向膜１４であるポリイミド
と樹脂膜１５であるポリオキシエチレンアルキルフェニ
ルエーテルとでスペーサ粒子１６の付着力が異なる。そ
こで、２ｋｇ／ｃｍ²の圧力でエアーブローを行うと、
配向膜１４上に散布されたスペーサが除去され、樹脂膜
１５上に付着したスペーサ粒子だけが残る。前記したよ
うに作製した基板１１と、対向基板１２を重ね合わせた
後、両者の間隙に液晶１９を注入してカラー液晶表示パ
ネルを作製した。

【００１８】［比較例１］図２に、一般的な液晶表示パ
ネルの製造方法によって作製された液晶表示パネルの一
例の構成を示す。透光性基板２１の一方の面に表示用Ｉ
ＴＯ電極２３を実施例１と同様のパターンで形成し、こ
の上面にポリイミド樹脂２４を約０．１μｍ程度の膜厚
で形成した。他方、基板２２に対しても同様のＩＴＯ電
極２４及びポリイミド膜２４を形成した。次に、２枚の
基板にレーヨン布を巻き付けたローラーで９００ｒｐｍ
の回転数で一方向に擦って配向処理を施した後、０．１
重量％のスペーサ粒子２５〔（株）積水ファインケミカ
ル社製、粒径５μｍ〕を水／２−ブロパノール（１／１
容積比）に混合し、基板２１上に湿式散布を行った後、
前記したように作製した基板２１と、対向基板２２を重
ね合わせた後、両者の間隙に液晶２８を注入してカラー
液晶表示パネルを作製した。

【００１９】［比較例２］図３に、特定パターン状に樹
脂によってスペーサを固定した後、配向処理を行って得
た液晶表示パネルの一例の構成を示す。基板３１の一方
の面に表示用ＩＴＯ膜電極３３を形成した。この際、本
例では、マトリックス状の液晶装置となるように電極３
３を実施例１と同様のパターンで形成し、この上面にポ
リイミド樹脂３４を約０．１μｍ程度の膜厚で形成し
た。他方、基板３２に対しても同様のＩＴＯ電極３３及
びポリイミド膜３４を形成した。次に、一方の側の上面
に、スペーサ粒子３６〔（株）積水ファインケミカル社
製、粒径５μｍ〕を分散させた紫外線硬化型ポリビニル
アルコール樹脂溶液を、スピンコーター３０００ｒｐｍ
で３０秒の条件で塗布した後、プリベークを８０℃で６
０分間行った。その後、実施例１で用いたのと同じ紫外
線マスクを通して１０ｍＷ／ｃｍ²の強さの光を３０秒
照射し露光を行い、未露光部分を現像処理により除去す
ることによって、スペーサ３６が前記樹脂によって固定
された凸部３５を形成した。次に、２枚の基板にレーヨ
ン布を巻き付けたローラーで９００ｒｐｍの回転数で一
方向に擦って配向処理を施した後、２枚の基板を重ね合
わせて、両者の間隙に液晶３９を注入して、カラー液晶
表示パネルを作製した。

【００２０】＜性能の評価試験＞以上のようにして得ら
れた各液晶表示パネルの評価を行った。評価方法及び評
価基準は、次のとおりである。（１）コントラスト画面上の定点（２５ヶ所）の法線方向に３０ｃｍ離れた
位置から視野角２°の範囲において、明輝度と暗輝度を
測定し、明輝度と暗輝度の比を求めコントラストとし
た。（２）発光部外観品位スペーサによる光抜け、配向異常によるムラ・色変化
を、印加電圧を変化させて、目視によって確認し、以下
の基準で評価した。 ○：光抜け及び配向異常によるムラ・色変化がない、 △：光抜けがある、 ×：配向異常によるムラ・色変化がある。評価結果を表
１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、配向膜上の表示画素と
ならない部分に樹脂膜を設け、液晶分子の配向処理を施
し、スペーサ粒子を基板上に散布し、基板上をエアーブ
ローすることにより、樹脂膜以外に付着したスペーサ粒
子を除去することにより、スペーサ粒子を画素以外の位
置に選択的に、かつ、配向膜の配向能力の低下を引き起
こすことなく、配置することによって、「光抜け」現象
のない高画質な液晶画像を与えることができる液晶表示
パネルを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示パネルの一例の断面略図
である。

【図２】現在一般的に用いられている液晶表示パネルの
一例の断面略図である。

【図３】特定パターン状にスペーサ粒子を樹脂によって
固定した後、配向処理を行って得た液晶表示パネルの一
例の断面略図である。

【符号の説明】

１１：ガラス基板１２：ガラス基板１３：透明電極１４：配向膜１５：樹脂膜１６：スペーサ粒子１７：カラーフィルター１８：ブラックマトリックス１９：液晶２１：ガラス基板２２：ガラス基板２３：透明電極２４：配向膜２５：スペーサ粒子２６：カラーフィルター２７：ブラックマトリックス２８：液晶３１：ガラス基板３２：ガラス基板３３：透明電極３４：配向膜３５：スペーサ粒子含有樹脂層（凸部）３６：スペーサ粒子３７：カラーフィルター３８：ブラックマトリックス３９：液晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面に少なくとも透明電極と配向膜とを
有する一対の基板をスペーサ粒子を介して所定の間隔で
対向配置し、該間隔に液晶を充填してなる液晶表示パネ
ルの製造方法において、（１）少なくとも一方の基板の
配向膜上の表示画素とはならない部分に樹脂膜を形成し
た後、（２）該配向膜に対して液晶分子の配向処理を施
し、（３）次いで、該基板上にスペーサ粒子を散布し、
（４）該基板上をエアーブローすることにより、該配向
膜と樹脂膜のスペーサ粒子に対する付着力の差を利用し
て、樹脂膜に付着したスペーサ粒子を残し、それ以外の
スペーサ粒子を除去して基板上にスペーサ粒子を配置す
る工程を含むことを特徴とする液晶表示パネルの製造方
法。
【請求項２】前記工程（１）において、少なくとも一
方の基板の配向膜の表示画素とはならない部分に、フォ
トリソグラフィー法によりパターン状に樹脂膜を形成す
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネルの製
造方法。
【請求項３】前記工程（１）において、少なくとも一
方の基板の配向膜の表示画素とはならない部分に、スク
リーン印刷法によりパターン状に樹脂膜を形成すること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示パネルの製造方
法。