JPS61173222A

JPS61173222A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS61173222A
Application number: JP1389885A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1985-01-28
Filing date: 1985-01-28
Publication date: 1986-08-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ｒ発明の利用分野Ｊ本発明は液晶表示パネルまたはアクティブ・マトリック
ス方式による液晶表示パネルに関するものであって、マ
イクロコンピュータ、ワードプロセッサまたはテレビ等
の表示部の薄型化を図る液晶表示装置に関する。

ｒ従来の技術ｊ従来の液晶表示装置に関しては、２つの透明基板の内側
にそれぞれ透明導電膜、配向膜が設けられ、この間に液
晶を充填して、２つの電極間に印加される電圧の有無に
より「オン」　「オフ」を制御していた。そしてこの表
示により、文字、グラフまたは絵を表示するものである
。

しかしこの２つの透明電極間は、約１０μもの厚い間隔
を有し、最近はこの間隔も５μにまでなった。しかしか
かる広い間隔はＴＮ（ツうイフテソク・ネマチック）型
液晶においては必要であるが、カイラル・スメクヂソク
スＣ相を用いる強誘電性液晶（以下ＦＬＣという）を用
いるならば、２μ以下一般には１±０．５μが求められ
ている。

また、従来より公知のＴＮ液晶もこの１０μの間隔に表
面張力を用いて充填する場合、この間隙を制御するスペ
ーサが考えだされた。即ちスペーサは一般に有機樹脂の
球形を有する粒子であって、例えばミクロバールＳＰ　
−２１０（平均粒径１０．０±０．５／））を用いてい
る。このミクロパールはジビニルベンゼン系架橋重合体
であり、透明な真球微粒子である。

即ち、第１図に従来の液晶表示装置の縦断面図を示して
いる。図面において、液晶表示用の２つの透明基板（１
）、（１’）の周辺部には、液晶が外部にもれないよう
樹脂とスペーサ・（７）とを混合したシール材（６）が
溜めてあり、２つの基板間の距離を周辺部において一定
に保っている。しかし表示部（１０）即ち液晶（５）が
充填された領域において、外部より透明基板の機械的な
ストレスまたは基板の平坦性の厚さにより２つの透明電
極がショートまたは近接しやすい。その結果、液晶が透
光性でなくなったり、一部が黒化して不良が発生してし
まいやすかった。このため、液晶部に対しても他のスペ
ーサ（４）を散在させてそれぞれの電極がショートしな
いよう一定の距離に保たせていた。

このスペーサは単に配向膜間に散在させたのみであり、
それぞれと点接触となり、この接触部は局部荷重が大き
く加わってしまった。そしてこの接触部にもしアクティ
ブ素子があると、この素子を破壊してしまうこともあり
得る。

「発明が解決しようとする問題点」さらにこのＴＮ液晶を用いて実際に液晶表示装置を作ら
んとすると、２つの基板をシール材で周辺の一部を除き
シールしてしまった後、この中を真空に保ち、毛細管現
象を利用して液晶を充填している。しかしその間隔が２
μまたはそれ以下を必要とするＦＬＣの如き液晶では、
それ自体の粘度が大きいため、毛細管現象を利用して充
填する場合スペーサが動いてしまったり、またスペーサ
それ自体が小さいため、ますます互いに凝集しやすくな
り、均一に散在させることが不可能であった。

またスペーサと配向膜とは何等接着させていないため、
封止後、表示装置の温度が上がると、液晶それ自体の熱
膨張により基板がふくらみやすくなり、２つの電極間距
離を一定に保てなくなる。

このため表示のコントラストは中央部と周辺部で異なっ
てしまう現象が見られてしまった。特に表示装置が２０
ｃｍ　Ｘ　３０ｃｍと大きなパネル状になった時に不良
が発生しやすかった。さらにスペーサが散在する位置が
ばらばらであるため、アクティブ素子が連結したディス
プレイにおいて、この素子に局部的に応力を加えてしま
うことも起き、素子の不良を誘発してしまいやすい。

ｒ問題を解決するための手段」このため本発明は、従来より公知の単体でできているス
ペーサを用いるのではなく、一方の基板側に２μ以下の
所定の高さに塗布法等によりポリイミド系樹脂で覆い、
これにマスク合わせをして選択的に所定の位置に“貝柱
”状にスペーサを形成したものである。さらに同時に周
辺部のシール材をも同じ材料で形成させてしまうもので
ある。

このため、特にこの塗布されるポリイミド樹脂として感
光性ポリイミド樹脂を用い、マスク工程におけるレジス
トコート、除去の工程を省略した。

「作用」かくすることにより、スペーサとして作用する樹脂はそ
の高さを周辺部のシール材と表示部のスペーサと同一材
料で成就し、またその高さのばらつきも同じ塗布膜を選
択的に残存せしめたもののため、±０．２μ以下を得る
ことができた。加えてこのシール材、スペーサをして対
抗する他の透光性基板の内側面と互いに密着させている
。このため、２つの基板は初期において、基板自体のう
ねり的な凹凸による多少の非平坦性を有しても、シール
材とスペーサの大きさく高さ）により一定にさせること
ができる。即ち、ポリイミド樹脂により“貝柱”状にシ
ール部とスペーサ部を構成させた後、セミハードの透光
性を有する他の基板をその上側に真空中で配設し、加熱
して密着させる。

すると互いに密着したシール部とスペーサ部により、こ
の後真空をといてもそれぞれの基板が実質的に互いに密
着しているため、もとの非平坦の状態に戻らず、電極間
の間隙が一定になって、最終状態において、パネルの一
部が広すぎる等の支障が発生しない。またスペーサによ
り互いの基板を密着させたため、表示パネルそれ自体の
機械的強度も１枚のみの強度ではなく、合わせガラスに
近い強い実質的に２枚の強度に等しい強固さを有せしめ
ることが可能となった。

以下に実施例に従って本発明を記す。

実施例１第２図に本発明の液晶表示装置及びその製造工程を示す
縦断面図を示す。

第２図（Ａ）において、２つの透光性基板、例えばガラ
ス基板（ＬＬ（１′）、一方は固いガラス基板（１）。

他方は間隙を真空引きをした際、曲がり得る程度のセミ
ハードなガラス板または透光性有機樹脂基板（１゛）を
用いた。

この固い基板の一方の面に所定の液晶用電極を透光性導
電膜（２）、例えばＩＴＯまたはＳｎＯ□により形成し
た。この上面にポリイミド樹脂（３）を薄く形成し、公
知のラビング処理により配向処理を行った。他方の第２
図（Ｃ）にしか図示されていないが、セミハードな基板
（１゛）に対しても同様の透光性導電膜（２’）、配向
処理（３′）を行った。

次に第２図（Δ）に示す如く、一方の側の上面にスピナ
ー、ロールコータ、スプレー法マタはスクリーン印刷法
により、紫外線硬化型ポリイミド溶液（１５）を塗布す
る。

このポリイミド溶液は全芳香族ポリイミド前駆体溶液（
１５）であり、その−例として東し株式会社より販売さ
れているフォトニースを用いた。

この塗布の厚さはボストベークにより４０〜５０％の体
積減少があるため、このことを考慮し例えば２．５　メ
ｌとした。

次にこのポリイミド前駆体溶液（１５）を第２図（八）
に示す如く、塗布の後、プリベークを８０’Ｃ，６０分
間行った。

さらにこのプリベークの後、第２図（八）に示す如く、
ガラスマスク（１６）を用いた。このマスクは一定の間
隙、例えば４００７７おきに２０μ口程度の透光用窓（
１７）　、　（１７’）を有する。この窓の位置は図示
の如く電極（２）上であっても、また電極間の間隙部（
２２）であってもよい。その後、紫外光（２０）をこの
マスクを通して露光（１０ｍＷ／ｃｍ２の光を約３０秒
）した。マスクは図面の如く、上側からも、また基板の
下側から行ってもよい。アクティブ素子に直列に連結さ
れた１つの液晶の電極が４００μ口、電極間隔２０μで
あった場合、アクティブ素子のない領域であって、各電
極上または電極間隙上に１つの割合でスペーサ（１４）
としての“′貝柱”を作ることができた。同時に基板の
周辺部には中３ｍｍで液晶充填部を除き、他部の内部を
取り囲むようにシ・・−ル材（６）としての貝柱を設け
た。即ち、スペーサ間を実質的に所定の間隔としてスペ
ーサを散在して配設させることが可能となる。さらにこ
のマスク方式で“貝柱”を作ることにより、アクティブ
方式の液晶パネルであった場合、配線、非線型素子また
スイッチング素子の存在する領域を意図的に避けること
ができる。即ちスペーサによりその後の使用に際し、機
械応力等によりリードが断線したり、また素子が不動作
になる可能性を避けることができる。

かかる後、現像を超音波現像法で２５“Ｃ１２５分、所
定の［ＩＶ−１４０を用いて行った。さらにイソパロノ
ールにて超長波リンスを２５°Ｃ１１５秒間行った。

かくして、第２図（Ｂ）に示した如く、透光性基板（１
）上の透光性導電膜（２）とその上のポリイミド配向膜
（３）上に密着して外周辺部にポリイミド樹脂（６）及
びスペーサ（１４）を紫外光露光のマスク（１６）のパ
ターンに従って所定の位置に配設することができた。

次に第２図（Ｃ）に示す如く、透光性電極（２゛）、配
向膜（３゛）が内側に設けられたセミハードな対向透光
性基板（１゛）を合わせプレスと同時に間隙の真空引き
も行った。この状態でボストベークを２００〜３００℃
にて行った。すると貝柱の（６）　、　（１４）が対向
するガラスのポリイミド配向膜に密着し２枚のガラスを
はりあわせることができた。

このポストベーク後でその高さを２μまたはそれ以下こ
の場合には１．２μ±０．２μにするようにしＦＬＣに
対し好ましい間隔とした。

この場合、対抗するガラスをセミハードな固さく１０）とすると、ガラス自体が持っている歪みにそって他方の
ガラスを合わせ、かつ、そのスペーサでお互いを固着し
てしまうため、ガラス基板自体が歪み（滑らかな凹凸）
を有していても、それと無関係に電極間隙を一定として
その対向するガラス同志を実質的に互いに張り合わせ得
る。

本発明の実施例においては、この後このスペーサで保持
された間隙内に強誘電性液晶（５）を公知の方法で充填
した。

「効果」本発明は以上に示す如く、２つの相対向する電極の間隙
を２μ以下として一定にするため、１つのポリイミド樹
脂膜を選択的に残存させて高さを一定とした。さらにス
ペーサ及びシール材として同じ上下のポリイミド系の配
向膜と互いに密着−せしめたものである。その結果、２
つの配向膜間の間隔は２μ以下の所定の厚さ±０．５μ
の範囲で一定にできた。特にアクティブマトリックス構
造を有し、そのドツト数を４００　ｘ１９２０も有する
２０ｃｍ　Ｘ３０ｃｍもの大面積の液晶パネルにおいて
、中央部が必要以上に膨れたり、また互いに２つの電極
間が近接したりすることを防ぐことができた。

このため、従来では大面積の基板を用いて液晶を作らん
とすると、それぞれの基板をきわめて精密に研磨しなけ
ればならず、シール材とスペーサとはまったく異なった
材料により作られていた。

加えてスペーサは上下の基板内面と密着していなかった
。またスペーサの位置の推定ができなかった。しかし本
発明においては、かかるガラス基板の価格の２〜５倍も
の高価な研磨処理工程がない、シール材によりシールす
る工程と、スペーサを散在させる工程を１つに簡略化で
きるという他の特長を有する。

加えてスペーサが約４００μ間に１〜数個（実施例では
１ケ）設けられているため、いわゆる合わせガラスと同
様にきわめて強固な基板として液晶パネルを取り扱うこ
とができるようになった。

スペーサの形状を基板表面と点接触ではなく面接触とし
得、またその面積も自由に制御できる。

本発明において、ガラス基板の周辺部のシール材部にお
いて、ガラス基板上に配向膜を残存させても、また除去
させてもよい。

本発明において、紫外線硬化型ポリイミド溶液を用いた
。しかしこのポリイミドは通常の樹脂を用い、さらにこ
の上にフォトレジストをコートしこのレジストを用いた
選択エッチ法によりスペーサ、シール材を形成してもよ
い。しかし作成工程が複雑になる欠点を有する。

本発明において、“貝柱”とその上下の配向膜とは同一
主成分材料を用いた。これはすべてをポリイミド系とす
ることにより、密着性を向上させるためである。しかし
この密着性が保証されるなら他の材料を用いてもよい。

第２図（Ｃ）を形成する工程において、基板（１゛）の
内側に透光性電極（２゛）と基板（１”）との間または
透光性導電膜（２′）上にアクティブ素子を設け、この
素子と“貝柱”とがずれる位置となるよう“貝柱”を設
けることは有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来より公知の液晶表示装置の縦断面図を示す
。第２図は本発明の液晶表示装置の作成工程を示す縦断面
図を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１、内側にそれぞれ透明電極、配向膜が設けられ、相対
向する２枚の透明基板間に２μ以下の厚さのスペーサが
各スペーサ間隔を一定として設けられたことを特徴とす
る液晶表示装置。２、特許請求の範囲第１項において、スペーサはアクテ
ィブ・マトリックス方式による液晶表示パネルにおける
１画素あたり１ケを有して設けられたことを特徴とする
液晶表示装置。３、特許請求の範囲第１項において、スペーサはアクテ
ィブ・マトリックス方式による液晶表示パネルにおける
画素間の間隙に設けられたことを特徴とする液晶表示装
置。４、特許請求の範囲第１項において、スペーサはそれぞ
れの基板内側に密着して設けられたことを特徴とする液
晶表示装置。