JPH11202345A

JPH11202345A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH11202345A
Application number: JP10007253A
Authority: JP
Inventors: Susumu Akimaru; 進秋丸; Katsumi Kondo; 克己近藤; Hidetoshi Abe; 英俊阿部; Takao Miwa; 崇夫三輪; Masatoshi Wakagi; 政利若木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光漏れや配向不良の無い高コントラストな液晶
表示装置を提供する。【解決手段】基板の上若しくは上方に電源を形成する工
程Ａと、前記電極の上若しくは上方にスペーサを散布す
る工程Ｂと、前記電極に電圧を印加する工程Ｃと、前記
工程Ａ乃至Ｃよりも後に前記スペーサの上若しくは上方
に基板を形成する工程Ｄを有する液晶表示装置の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の表示は、基板間に挟まれ
た液晶層の液晶分子に電界を加えることにより液晶分子
の配向方向を変化させ、それにより生じる液晶層の光学
特性の変化により行われる。

【０００３】従来の液晶表示装置は、数μｍ〜数十μｍ
の液晶層の厚さを一定に保つため基板間にスペーサを配
置していた。スペーサにはシリカやポリマー等のビーズ
と称する真球を用いている。スペーサビーズを散布する
方法としては、特開平4−223443号公報に代表されるよ
うなスピンナーによる方法やセミドライ及びドライ方式
が知られている。

【０００４】一方、非画素部でのギャップ制御方法とし
ては、特開昭63−237032号公報に代表されるようなカラ
ーフィルタの着色パターン間に設けられるブラックマト
リクスを厚くしスペーサとする方法や、特開平7−32529
8 号公報に代表されるような感光性フィルムを用いた方
法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のスペーサビーズ
の散布方式では、スペーサビーズの数の制御及び分散性
の制御は可能であるが、図２に示すように画素部と非画
素部の境界なしに散布されており、散布位置の制御がで
きないという課題がある。これにより、例えば図３に示
すようにノーマリークローズの際の画素部の電圧−透過
率特性において、ビーズの無い部分では暗状態になるも
のの、ビーズを含む領域では暗状態でのビーズの光漏れ
が生じコントラストの低下を招いている。また、スペー
サビーズ周囲の配向不良による画像むらも発生し、画素
部のスペーサビーズの移動による配向不良による画像欠
陥が発生する。

【０００６】一方、非画素部にフィルム等でスペーサを
設ける方法は、ギャップ制御の信頼性は勿論のこと、製
造の信頼性や製造工程の増加等の課題を有している。

【０００７】本発明の目的は、基板上の非画素部分のみ
スペーサビーズを配置することによりスペーサビーズに
よる画像むらや配向不良を防止し、コントラスト低下の
無い鮮明な表示が可能な液晶表示装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は少なくとも一方
が透明である一対の基板と、その一対の基板が狭持した
液晶層と、一対の基板の少なくとも一方の基板に形成さ
れ、液晶層に電界を印加するための電極群と、液晶層の
配向制御を行う配向膜と、液晶層の間隔を制御するスペ
ーサを有し、液晶層の分子配向状態に応じて光学特性を
変える光学手段とからなる液晶表示装置において、スペ
ーサの散布位置を非画素領域に制御することを特徴とす
る。このような構成は以下の手段により達成できる。

【０００９】（１）スペーサの選択散布をスペーサをガ
ス圧力により散布する手段を有し、スペーサの持つ電荷
と基板の静電電圧の反発力若しくは吸引力により、画素
部と非画素部を選択し非画素領域にスペーサを散布す
る。

【００１０】（２）スペーサを有する分散液と、前記分
散液を有する散布手段を有し、散布手段内に熱的若しく
は機械的若しくは静電的圧力を与え、散布手段の先端部
より分散液を吐出させる手段であって、圧力の有無によ
り選択的に分散液を吐出させ、基板上の非画素部にスペ
ーサを散布する。

【００１１】スペーサ若しくは分散液に、基板上の非画
素領域に固定させる熱若しくは光反応性の固着剤を有す
ると、上記手段で選択的に配置したスペーサが移動する
ことがない。そのため、非画素領域にのみスペーサを配
置した液晶表示装置をより信頼性が高く作製できる。ま
た、配向膜に液晶配向能を付与する方法が光照射である
と、非接触で配向処理できることから配置したスペーサ
が移動しない。そのためより信頼性が高く上記液晶表示
装置を作製できる。また、スペーサ周辺の光漏れが小さ
くなり、よりコントラストの高い液晶表示装置が得られ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て具体的に説明する。

【００１３】［実施例１］図１は、本発明の実施例の一
具体例を示す概略図である。図１（ａ）は液晶層側から
見たカラーフィルタ基板の概略を示し、図１（ｂ）は断
面構造の概略図を示す。本発明は、表示モード例えば透
過型のＴＮ方式，ＳＴＮ方式，横電界(ＩＰＳ)方式や反
射型等どの方式にも適応できる。本実施例では横電界
(ＩＰＳ)方式への適用例を示す。

【００１４】図１（ａ）はカラーフィルタ側の基板３の
正面図で、カラーフィルタ２が形成され、前記カラーフ
ィルタ２はＲＧＢの３色（個）で１画素を形成する。ス
ペーサビーズ１は前記カラーフィルタ２の開口部に付着
せず整然と分散されている。分散方式については後ほど
詳しく述べる。

【００１５】図１（ｂ）は、本実施例の断面構造の概略
図である。構成は下側から透明な基板３ｂ上に各画素を
駆動するためのＴＦＴ６（Thin Film Transistor）が形
成され、その上部に配向を制御するための配向膜４が形
成されている。ここで便宜上、これらをＴＦＴ基板と称
する。前記基板３ｂには今回ガラスを用いたが、プラス
チックフィルムでも良い。図中では割愛したが、前記Ｔ
ＦＴ６は共通電極，走査信号，電極映像信号電極及び櫛
歯状の電極群である画素電極から構成される。また、前
記配向膜４にはポリイミド系の材料を用い、ラビングに
より配向性を持たせた。一方、上側基板は同様に透明な
基板３ａ上にカラーフィルタ２が形成され、光の混色を
抑えるため前記カラーフィルタ２の周囲にはブラックマ
トリクス５が形成されている。前記カラーフィルタ２及
びブラックマトリクス５の上部（図では下方）に前記配
向膜４が形成されラビングにより配向制御されている。
ここで便宜上、これらをカラーフィルタ基板と称する。
スペーサビーズ１は、前記ブラックマトリクス５上のみ
に散布され前記カラーフィルタ２上には散布されないよ
う制御した。尚、前記スペーサビーズ１はＴＦＴ基板に
も散布でき、その際は前記ＴＦＴ６の各電極上に散布す
ることで同様な特性が得られる。前記スペーサビーズ１
を散布したのちＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板を熱硬
化型の接着剤により貼り合わせ、基板間に液晶を注入す
ることで液晶層７を形成し、硬化剤により封止すること
で図１（ｂ）は作製されている。尚、液晶表示装置とし
ては図中に無い上下の偏光板や各画素を駆動するＬＳＩ
及び電源，コントローラ，光学系が搭載される。

【００１６】ここで、選択散布の方法について述べる。
図４に、選択散布の概略図を示す。概略構成は、ＸＹ方
向に駆動可能なビーズ散布ノズル９と霧状の噴霧ビーズ
８に帯電や静電的制御を行う可変電源１０からなる。前
記噴霧ビーズ８は、圧縮空気や窒素ガス中に前記スペー
サビーズ１を分散したもので、前記ビーズ散布ノズル９
の散布口に運ばれるまでに帯電が付与されている。前記
スペーサビーズ１の帯電方法としては、金属部と弾性体
例えばＳＵＳとシリコンブレード等の間を通過すること
により摩擦帯電で電荷を供給できる。帯電量としては絶
対値として５〜１００μＣ／ｇ程度に制御可能である。
また、本実施例の前記ビーズ散布ノズル９の材質はＳＵ
Ｓ管を採用したが、テフロン等の樹脂配管でも良い。

【００１７】前記スペーサビーズ１を散布する基板とし
て、本実施例ではカラーフィルタ基板を用いた。構成
は、透明な基板３上にカラーフィルタ２が形成され、前
記カラーフィルタ２の周囲に光を遮断するたものブラッ
クマトリクス５が形成されている。その上部に配向を制
御するための配向膜４が形成されている。本実施例の前
記ブラックマトリクス５は、導電性部剤を用いている。
前記ブラックマトリクス５を接地することで図に示すよ
うな静電潜像が形成できる。これは前記配向膜４表面に
は、ラビング等の摩擦による帯電が残留するためであ
る。本実施例では、積極的に前記配向膜４表面を帯電さ
せなかったが、別途摩擦やコロナ放電等の帯電を付与す
ることも可能である。また、前記基板３の下部に非画像
部のみ導体にするマスクを設置することでも同様な効果
が得られる。前述したように前記配向膜４表面には静電
潜像が形成されているため、前記スペーサビーズ１は同
極側には付着せず（図中電位が高い部分）非画像部のみ
に散布ができる。また、前記スペーサビーズ１の帯電極
性を選択することで逆極側に付着されることもできる
が、その際は静電潜像を逆に形成する必要がある。尚、
静電潜像のレベルに応じ前記可変電源１０の電圧や前記
スペーサビーズ１の帯電量を制御することで、散布安定
性が確保できる。本実施例では、カラーフィルタ基板の
散布例を示したが、ＴＦＴ基板側にも同様に散布が可能
で、この場合は電極配線部に前記スペーサビーズ１を散
布する。この時前記ＴＦＴ６に電流が流れ破損しないよ
う、例えばダイオードを配線部に加える等の対策が必要
になる。

【００１８】以上の本実施例のスペーサを非画素領域の
みに選択散布した液晶表示装置の特性を評価したとこ
ろ、前記スペーサビーズ１が非画素領域のみに散布され
ているため、図３に示したようなノーマリークローズで
の光漏れが発生せず高コントラストが実現できた。ま
た、前記スペーサビーズ１による配向不良が発生せず、
画像むらの無い鮮明な表示特性が得られた。尚、今回使
用した前記スペーサビーズ１には通常のポリマービーズ
を用いたが、シリカビーズにも適応でき更には前記スペ
ーサビーズ１の表面に、例えば熱可塑性ポリマーやカル
ボルキシル基を含有する有機高分子化合物等の熱及び光
反応性の個着剤をコートすることで前記スペーサビーズ
１の移動を防止でき、信頼性向上が図れた。

【００１９】［実施例２］図５に、本発明の選択散布の
もう一つの実施例の一具体例を示す概略図を示す。前記
スペーサビーズ１の散布は、ＸＹ方向に移動する散布ヘ
ッド１１により行う。前記散布ヘッド１１には前記スペ
ーサビーズ１を分散した分散液が収容され、電気的ある
いは熱的若しくは機械的圧力により液滴１２を吐出させ
る。位置制御信号により移動する前記散布ヘッド１１
は、前記液滴１２の制御信号に応じて前記液滴１２を吐
出し、基板上へ前記スペーサビーズ１を散布する。前記
液滴１２は、例えば前記散布ヘッド１１に微細電極加工
を施し、この電極に高電圧パルスを印加することで静電
反発力で吐出できる。また、前記散布ヘッド１１内部に
圧電素子等を設ける方法や微小電極の発熱による前記液
滴１２の熱膨張を利用する方法も適応できる。尚、前記
スペーサビーズ１の分散液にはイソプルピルアルコール
や純水等、前記スペーサビーズ１に化学的影響の少ない
ものであれば使用可能である。また、散布効率を向上す
るためには前記散布ヘッドをマルチ化やラインヘッド化
で対応できる。本実施例でも前記スペーサビーズ１を散
布する基板として、カラーフィルタ基板を用いた。構成
は、透明な基板３上にカラーフィルタ２が形成され、前
記カラーフィルタ２の周囲に光を遮断するためのブラッ
クマトリクス５が形成されている。その上部に配向を制
御するための配向膜４が形成されている。本実施例で
は、前記ブラックマトリクス５に合わせ前記液滴１２の
制御信号を与えることで、非画素部のみ前記スペーサビ
ーズ１を散布した。また、前記液滴１２は、制御信号に
より発生させるためＴＦＴ基板の電極上にも選択散布が
可能である。尚、前記スペーサビーズ１には固着剤１３
をコートしてあり、熱的に溶解し固着を行った。本実施
例では、前記固着剤１３に熱可塑性ポリマーを使用した
が、例えばカルボルキシル基を含有する有機高分子化合
物等の光反応性も適応できる。

【００２０】［実施例３］図６に、本発明の液晶表示装
置のもう一つの実施例を示す。本実施例の表示モードは
横電界（ＩＰＳ）方式への適用例を示すが、本発明はど
の表示モードにも適応できる。図６（ａ）は、本実施例
の断面構造の概略図である。構成は下側から透明な基板
３ｂ上に各画素を駆動するためのＴＦＴ６が形成され、
その上部に配向を制御するための光配向膜１４が形成さ
れている。前記光配向膜１４には、光照射により配向能
を付与することが可能なアゾベンゼン誘導体を用い、配
向制御には偏光された紫外線を照射した。ここで便宜
上、これらをＴＦＴ基板と称する。前記基板３ｂには今
回ガラスを用いたが、プラスチックフィルムでも良い。
図中では割愛したが、前記ＴＦＴ６は共通電極，走査信
号，電極映像信号電極及び櫛歯状の電極群である画素電
極から構成される。一方、上側基板は同様に透明な基板
３ａ上にカラーフィルタ２が形成され、光の混色を抑え
るため前記カラーフィルタ２の周囲にはブラックマトリ
クス５が形成されている。前記ブラックマトリクス５の
上部（図では下方）に前記スペーサビーズ１を選択散布
後、前記光配向膜１４を形成し偏光された紫外線を照射
することで配向性を持たせた。ここで便宜上、これらを
カラーフィルタ基板と称する。図６（ｂ）に前記光配向
膜１４に偏光された紫外線を照射したときの配向状態を
示す。前記光配向膜１４を用いることにより、前記スペ
ーサビーズ１による配向不良が抑えられた。特にＴＦＴ
基板側に散布した場合は、より効果が得られる。

【００２１】ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板を熱硬化
型の接着剤により貼り合わせ、基板間に液晶を注入する
ことで液晶層７を形成し、硬化剤により封止することで
図６（ａ）は作製されている。尚、液晶表示装置として
は図中に無い上下の偏光板や各画素を駆動するＬＳＩ及
び電源，コントローラ，光学系が搭載される。

【００２２】以上の本実施例の液晶表示装置の特性を評
価したところ、前記スペーサビーズ１が非画素領域のみ
に散布されているため、図３に示したようなノーマリー
クローズでの光漏れが発生せず高コントラストが実現で
きた。また、前記スペーサビーズ１による配向不良が発
生せず、画像むらの無い鮮明な表示特性が得られた。ま
た、熱及び光反応性の個着剤をコートすることで前記ス
ペーサビーズ１の移動を防止でき、信頼性向上が図れ
た。更に、光による配向制御を行ったため機械的ストレ
スを与えないことでより信頼性の向上が図れた。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ブラックマトリクスや
ＴＦＴ電極群上の非画素領域のみにスペーサを散布でき
るため、スペーサによる光漏れや配向不良が解消でき高
コントラストが得られる。また、スペーサの移動を抑え
ることにより信頼性の向上が図れ、鮮明な液晶表示装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の一具体例を示す液晶表示装置
の正面及び断面構造の概略図。

【図２】従来のスペーサの散布状態を示す正面からの概
略図。

【図３】液晶表示装置の表示特性の電圧−透過率特性を
示す特性図。

【図４】本発明の散布方法の一具体例を示す概略図。

【図５】本発明の散布方法のもう一つの具体例を示す概
略図。

【図６】本発明の実施例のもう一つの具体例を示す液晶
表示装置の断面構造及び配向状態を示す概略図。

【符号の説明】

１…スペーサビーズ、２…カラーフィルタ、３…基板、
４…配向膜、５…ブラックマトリクス、６…ＴＦＴ、７
…液晶層、８…噴霧ビーズ、９…ビーズ散布ノズル、１
０…可変電源、１１…散布ヘッド、１２…液滴、１３…
固着剤、１４…光配向膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三輪崇夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者若木政利茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の上若しくは上方に電極を形成する工
程Ａと、前記電極の上若しくは上方にスペーサを散布する工程Ｂ
と、前記電極に電圧を印加する工程Ｃと、前記工程Ａ乃至Ｃよりも後に前記スペーサの上若しくは
上方に基板を形成する工程Ｄを有する液晶表示装置の製
造方法。
【請求項２】請求項１において、前記工程Ａよりも後に
前記工程Ｂ，工程Ｃを行うことを特徴とする液晶表示装
置の製造方法。
【請求項３】請求項２において、前記工程Ｂよりも後に
前記工程Ｃを行うことを特徴とする液晶表示装置の製造
方法。
【請求項４】請求項２において、前記工程Ｂよりも前に
前記スペーサに電荷を付与する工程Ｅを有することを特
徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】請求項３において、前記工程Ｂよりも前に
前記スペーサに固着剤を塗布する工程Ｆを有することを
特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】請求項５において、前記工程Ｃよりも後で
前記工程Ｄよりも前に前記スペーサを前記スペーサに塗
布した固着剤で固定する工程Ｇを有することを特徴とす
る液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】請求項１において、前記工程Ｂの前に配向
膜を形成する工程Ｈを有することを特徴とする液晶表示
装置の製造方法。