JPH11142859A

JPH11142859A - 液晶表示素子およびその製法

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Publication number: JPH11142859A
Application number: JP9313355A
Authority: JP
Inventors: Masashi Tanaka; 将史田中; Toshio Watanabe; 俊夫渡辺
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-05-28
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: JP3649880B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スペーサがたくさん固まって基板のギャップ
が広くなった場合でも、後からそのギャップを調整し得
る液晶表示素子およびその製法を提供する。【解決手段】それぞれの表面に電極パターン３、４と
配向膜５、６が形成される２枚の基板１、２と、２枚の
基板が一定間隙を有して対向するようにその間に介在さ
れるスペーサ１１と、一定間隙を有する２枚の基板１、
２をその周囲で貼着するシール剤７と、２枚の基板１、
２の一定間隙に設けられる液晶層８とからなり、スペー
サ１１は少なくともその中心部が紫外線硬化樹脂からな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２枚の基板のギャッ
プが一定に調整され得る液晶表示素子およびその製法に
関する。さらに詳しくは、スペーサがその径を調整し得
るように形成されることにより、基板の貼着前または貼
着後にその基板ギャップが調整され得る液晶表示素子お
よびその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、２枚のガラス板などか
らなる絶縁性透明基板にそれぞれ透明電極や配向膜など
が設けられ、一方の基板のセル周囲にシール剤が設けら
れ、他方の基板にスペーサが散布されて２枚の基板がそ
れぞれ透明電極や配向膜が対向するようにスペーサを介
して一定間隙を有するように貼着され、各セルに分割し
た後に２枚の基板の間隙に液晶材料が充填され、その両
外面に偏光板などが貼着されることにより製造される。

【０００３】このスペーサは、たとえばガラスなどの球
状または円柱状のものからなり、その径が予め所望の基
板間隔（ギャップ）を得るための大きさに形成されたも
のを空気中に噴霧させて基板上に沈降させることにより
散布される。その後、基板を搬送して他方の基板を重ね
合わせて貼着される。そのため、散布自体が基板の全面
で完全には均等に散布されなかったり、その後の搬送時
などに動いて必ずしも均等には分布していない。このス
ペーサが固まって存在する部分では基板のギャップが大
きくなり、基板間隔が均一にならない。スーパーツイス
トネマティック（ＳＴＮ）液晶が用いられる液晶表示素
子ではとくにギャップのバラツキによる表示品位の低下
が顕著となる。そのため、シール剤により貼着した後
に、図３に概念図が示されるように、シール剤により貼
着されたガラス基板１、２の両側から２ｋｇ／ｃｍ²程
度の圧力Ｐを加えて１分程度の一定時間放置するという
ギャップ調整工程が必要となる。なお、図３で１１はス
ペーサである。このギャップ調整工程は、ゴムシートな
どを介して数セット乃至１０セット程度を重ねて行われ
るが、バッチ処理で行わざるを得ず、ベルトコンベヤ式
に枚葉処理をすることができない。

【０００４】また、シール剤に混入される第２のスペー
サもガラスの円柱状のものが使用されるが、カラーフィ
ルタの有る無しなどによっても液晶層の厚さが変るなど
液晶表示素子の種類によって微妙にその間隙が異なり、
各機種ごとにその大きさの異なるスペーサを準備しなけ
ればならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
液晶表示素子では、２枚の基板間に介在させるスペーサ
が均等に分布されず、スペーサがたくさん固まったとこ
ろでは基板のギャップが大きくなり、基板間隔が場所に
より異なって表示品位が低下するという問題がある。こ
れを防止するためにギャップ調整工程を設けると、その
工程がバッチ処理となり、自動的な製造ラインの流れの
妨げとなると共に、調整したものが後から戻ってギャッ
プの不均一が生じるという問題がある。

【０００６】さらに、液晶表示素子の機種によってシー
ル剤に混入する第２のスペーサの大きさが異なり、何種
類ものスペーサを準備すると、コストアップになると共
に、わずかに大きさの異なるスペーサを製造工程で管理
するのは非常に煩わしく、相互に混入しやすいという問
題がある。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、スペーサがたくさん固まって基板の
ギャップが広くなった場合でも、後からそのギャップを
調整し得る液晶表示素子およびその製法を提供すること
にある。

【０００８】本発明の他の目的は、僅かに大きさの異な
るスペーサを予め形成しておかなくても、必要な大きさ
のスペーサをその都度調製することにより、所望の基板
ギャップを得ることができる液晶表示素子の製法を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子は、それぞれの表面に電極パターンと配向膜が形成さ
れる２枚の基板と、該２枚の基板が一定間隙を有して対
向するようにその間に介在されるスペーサと、前記一定
間隙を有する２枚の基板をその周囲で貼着するシール剤
と、該２枚の基板の一定間隙に設けられる液晶層とから
なる液晶表示素子であって、前記スペーサは少なくとも
その中心部が紫外線硬化性樹脂からなっている。

【００１０】本発明による液晶表示素子の製法は、２枚
の基板にそれぞれ電極パターンおよび配向膜を形成し、
該２枚の基板の一方に少なくとも中心部が紫外線硬化性
樹脂からなるスペーサを散布し、前記２枚の基板をスペ
ーサを介した間隙でその周囲でシール剤により貼着し、
貼着された２枚の基板の間隔を測定しながら間隔の大き
い部分の前記スペーサに紫外線を照射して前記２枚の基
板の間隙を一定にし、該間隙に液晶材料を注入すること
を特徴とする。

【００１１】本発明による液晶表示素子の製法の他の形
態は、２枚の基板にそれぞれ電極パターンおよび配向膜
を形成し、該２枚の基板をその間にスペーサを介在させ
てその周囲で第２のスペーサを混入したシール剤により
貼着し、貼着された２枚の基板の間隙部に液晶材料を注
入する液晶表示素子の製法であって、前記第２のスペー
サを少なくとも中心部が硬化状態により体積変化率の大
きい材料により形成し、前記シール剤に混入する前に紫
外線を照射することにより該第２のスペーサを所定の大
きさに調整してから前記シール剤に混入することを特徴
とする。ここに硬化状態により体積変化率の大きい材料
とは、たとえば紫外線硬化性樹脂で紫外線の照射量によ
り硬化状態が変化するときにその体積が大きく変化する
材料を意味し、熱硬化性のエポキシ樹脂なども含まれ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の液晶表示素子およびその製法について説明をする。

【００１３】本発明の液晶表示素子は、図１（ａ）に示
されるように、ガラスなどからなる絶縁性透明基板１、
２の一面側にそれぞれＩＴＯなどからなる電極パターン
３、４が設けられ、その表面にそれぞれポリイミドなど
からなる配向膜５、６が設けられている。そして、２枚
の基板１、２が一定間隙を有して対向するようにその間
にスペーサ１１が介在されており、その周囲がシール剤
７により貼着されている。そして、その間隙に液晶材料
が充填されて液晶層８が形成されている。絶縁性透明基
板１、２の外表面には、偏光板９、１０が貼着されてい
る。この液晶パネルの構成は、通常の液晶パネルの構成
と同じで、本発明では、スペーサ１１に、図１（ｂ）に
示されるように、少なくともその中心部が紫外線硬化性
樹脂からなるスペーサが用いられていることに特徴があ
る。

【００１４】スペーサ１１は、図１（ｂ）に示されるよ
うに、中心部を占める紫外線硬化性樹脂部１１ａと、そ
の外周を取り巻く外殻１１ｂとからなっている。紫外線
硬化性樹脂部１１ａは、一方の基板上に散布される前の
段階では、完全には硬化していない状態で所望のギャッ
プが得られるように形成されている。その完全に硬化し
ていない紫外線硬化性樹脂部１１ａを保護するため、そ
の周囲に外殻１１ｂが設けられている。この外殻１１ｂ
は、たとえば紫外線硬化性樹脂の硬化した部分で形成さ
れていてもよい。すなわち、たとえば液状の紫外線硬化
性樹脂をエアーなどを用いて霧状にし、短時間紫外線を
照射することにより、内部までは硬化せず、外表面だけ
を硬化させて外殻１１ｂを形成することができる。この
外殻１１ｂは、エポキシ樹脂などなんでもよく、たとえ
ばある程度硬化させた紫外線硬化樹脂のビーズ状のもの
の周囲にエポキシ樹脂などを被覆したものでもよい。

【００１５】この少なくとも中心部が紫外線硬化性樹脂
からなるスペーサ１１は、硬化が進むにつれてその体積
の変化率が非常に大きい。たとえば液状の体積と、中程
度に硬化した状態と、完全に硬化させた状態での体積比
は、１１１：１０５：１００と変化率が大きい。そのた
め、基板に散布する前のスペーサとして、完全に硬化さ
せないで所定の大きさのスペーサを作製しておくことに
より、基板を貼着した後から紫外線を照射して完全に硬
化させるとその直径は３.５％程度は小さくなる。一
方、中程度に硬化しておれば、液晶パネルの基板表面に
印加される外力に対してはスペーサに集中的に外力が加
わるわけではないため、充分に機械的強度が得られる。
そのため、液晶パネルのギャップが得られて紫外線硬化
性樹脂を完全に硬化させない場合でも、問題は生じな
い。

【００１６】つぎに、このスペーサを用いて、液晶パネ
ルの基板のギャップを調整する方法、すなわち本発明の
液晶表示素子の製法について説明をする。

【００１７】まず、電極パターンおよび配向膜などが設
けられた基板の一方に少なくとも中心部が完全には硬化
していない紫外線硬化性樹脂からなるスペーサを散布
し、シール剤が印刷された他方の基板を重ね合わせて周
囲で貼着する。この基板の貼着の際には、シール在中に
柱状のガラス棒などからなる第２のスペーサが混入され
ており、基板の両面から一定の圧力を印加して加熱しな
がらシール剤の熱硬化性エポキシ樹脂を硬化させる。そ
のため、この貼着部分はほぼ一定の間隙で貼着される
が、シール剤から離れた部分では前述のように、スペー
サの分布などによりそのギャップにバラツキが生じる。

【００１８】つぎに、図２に概略のブロック図が示され
るように、ギャップ測定器１５により基板間のギャップ
を測定する。この基板間のギャップの測定は、たとえば
キャノン（株）製の商品名ＴＭ−００５Ｓなどを用いる
ことにより、平面上に載置される貼着された基板間のギ
ャップを即座に測定することができる。この測定値が紫
外線（ＵＶ）照射量の算出器１６に送られ、そこで必要
な照射量を計算する。そして、何秒照射するかの指示を
ＵＶ照射炉１７に送り、所定の時間ＵＶを照射する。こ
のループを所定のギャップが得られるまで繰り返し、基
板の全面に同様の工程を繰り返すことにより、自動的に
全面で均一なギャップを有する貼着された基板が得られ
る。

【００１９】その後、基板の間隙部に液晶材料を注入し
て封止し、正面に偏光板を貼着することにより液晶表示
素子が得られる。

【００２０】本発明によれば、スペーサに少なくともそ
の中心部が紫外線硬化性樹脂で形成されたものを使用し
ているため、硬化状態によりその体積変化が大きく、２
枚の基板を貼着した後に、その基板のギャップを測定し
ながら紫外線を照射することにより、スペーサの径を調
整することができる。その結果、スペーサの散布状況に
よりギャップのバラツキが生じても、部分的にそのギャ
ップを調整をすることができ、全面で均一なギャップと
なり、表示品位の優れた液晶表示素子が得られる。しか
も、ギャップを測定しながら紫外線を照射するだけで調
整をすることができるため、製造ラインの自動工程に合
せて連続的に枚葉処理をすることができる。

【００２１】前述の例では、液晶材料が注入される基板
間隙部のスペーサにＵＶ樹脂製のものを使用し、シール
剤中に混入する第２のスペーサには従来と同様のガラス
製の円柱状のものまたは球形状のものを使用した。しか
し、液晶表示素子の機種が異なると、微妙に基板のギャ
ップを異ならせる必要があり、この第２のスペーサも何
種類のものが準備されてそれぞれに使い分けられてい
る。この第２のスペーサにも前述の紫外線硬化性樹脂の
ように、体積の変化の大きい材料からなるものを使用
し、たとえば外殻が固く、中心部は完全には硬化してい
ない紫外線硬化性樹脂からなる直径がたとえば６.５μ
ｍ程度のものを準備しておき、使用の都度紫外線を照射
してその直径がたとえば６.３μｍ、６.４μｍなどの大
きさのスペーサにすることにより、何種類のものを準備
して、別々に保管しなくても済むため、非常に製造管理
が容易になると共にコストダウンにもなる。この場合
は、前述の基板間に組み込んでからの調整ではないた
め、スペーサに直接熱を加えて温度上昇をさせることが
でき、エポキシ樹脂などでもその大きさを変化させるこ
とができる。また、形状もビーズ状に限らず、円柱状の
ものを形成しておき、その直径を変化させることができ
る。円柱状のものを製造する場合には、たとえば所望の
太さの筒体から液状のものを押し出しながら表面を硬化
させることにより外殻を有する内部の硬化が完全でない
ものを作ることができ、それを切断することにより形成
することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、スペーサの分布に拘ら
ず、加圧してギャップ調整をしなくても、基板のギャッ
プを全面で均一にすることができるため、ギャップに敏
感なＳＴＮ液晶を用いる場合でも表示品位の優れた液晶
表示素子が得られる。

【００２３】さらに、シール剤に混入する第２のスペー
サにも紫外線樹脂などの体積変化の大きい材料を用いる
ことにより、ギャップの種類が何種類もある場合でも、
第２のスペーサの体積を変化させて大きさを調整してか
ら混入することにより、スペーサを共通化することがで
き、使用の都度必要な寸法のスペーサにすることができ
る。そのため、スペーサの種類を何種類も準備する必要
がなく、コストダウンに寄与すると共に、部品管理も容
易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の一実施形態の断面説明
図である。

【図２】本発明の液晶表示素子の製法の一実施形態の基
板間のギャップを調整する手段のブロック図である。

【図３】従来の液晶表示素子のギャップを調整する方法
を概念的に示す図である。

【符号の説明】

１、２基板３、４電極パターン５、６配向膜７シール剤８液晶層１１スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれの表面に電極パターンと配向膜
が形成される２枚の基板と、該２枚の基板が一定間隙を
有して対向するようにその間に介在されるスペーサと、
前記一定間隙を有する２枚の基板をその周囲で貼着する
シール剤と、該２枚の基板の一定間隙に設けられる液晶
層とからなる液晶表示素子であって、前記スペーサは、
少なくともその中心部が紫外線硬化性樹脂からなる液晶
表示素子。
【請求項２】２枚の基板にそれぞれ電極パターンおよ
び配向膜を形成し、該２枚の基板の一方に少なくとも中
心部が紫外線硬化性樹脂からなるスペーサを散布し、前
記２枚の基板をスペーサを介した間隙でその周囲でシー
ル剤により貼着し、貼着された２枚の基板の間隔を測定
しながら間隔の大きい部分の前記スペーサに紫外線を照
射して前記２枚の基板の間隙を一定にし、該間隙に液晶
材料を注入する液晶表示素子の製法。
【請求項３】２枚の基板にそれぞれ電極パターンおよ
び配向膜を形成し、該２枚の基板をその間にスペーサを
介在させてその周囲で第２のスペーサを混入したシール
剤により貼着し、貼着された２枚の基板の間隙部に液晶
材料を注入する液晶表示素子の製法であって、前記第２
のスペーサを少なくとも中心部が硬化状態により体積変
化率の大きい材料により形成し、前記シール剤に混入す
る前に紫外線を照射することにより該第２のスペーサを
所定の大きさに調整してから前記シール剤に混入する液
晶表示素子の製法。