JPS61184518A - 液晶表示装置作成方法 - Google Patents

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】 「発明の利用分野１ 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の作成方法に関す
る。

ｒ従来の技術」 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（ツウィフテック・ネマチック）型
液晶においては必要であるが、カイラル・スメクチック
スＣ相を用いる強誘電性液晶（以下ＦＬＣという）を使
用するならば、３μ以下一般には２±０．５μが求めら
れている。

従来、この１０μの間隔に表面張力を用いて公知のＴＮ
液晶を充填する場合、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、例えばミクロパールＳＰ　−２１０
（平均粒径１０．０±０．５μ）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
なストレスが加わった場合、または基板の平坦性のなさ
により２つの透明電極が互いに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ミクロパールスペーサ（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。

しかし、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３
μまたはそれ以下を必要とするＦＬＣの如き液晶では、
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回答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、一方の基板上側に透明電極
またはこの電極とフィルタ（赤、緑、青のカラーフィル
タ）及び配向処理または配向膜が形成された表面上に所
定の高さに塗布法等により感光性有機樹脂例えばポリイ
ミド系前駆体で覆い、これに基板の裏面側より透明電極
または・これとフィルタとを実効的なマスクとして光（
紫外光）照射を行う。すると、このマスクの作られてい
ない透明電極間の間隙は光が透過し、感光性樹脂を感光
させることができる。このようにしてマスクのない領域
のみを選択的に感光せしめた後エツチング工程にて選択
的に電極間の絶縁領域にのみ線状の“貝柱”のスペーサ
を形成したものである。さらに同時に周辺部のシール材
をも同じ材料で同じ高さく厚さ）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有機樹脂とし
て感光性ポリイミド樹脂を用い、電極または電極とフィ
ルタとを実効的なマスクとして作用させることにより、
いわゆるフォトマスクを使用、する工程を省略した。

「作用ｊ 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
料で構成し、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、所定の厚さ±０．５μ
以下を得ることができる。加えてこのシール材、スペー
サとしての材料を電極部に用いないため開口率を向上で
きる。さらにフルカラー表示をさせる時例えば赤を表示
させる時、隣の画素の緑または青が漏光により一部透光
することをこのストライプ状のスペーサは防ぐことがで
きる。さらにこの材料により、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、その少なくとも一方の基板を
セミハードの加圧により変形し得る固さを有する基板を
用いることにより、シール材とスペーサの大、きさく高
さ）により一定にすることができる。即ち、電極上では
なく電極間隙に自己整合的に形成させた。

このポリイミド樹脂のストライプ状“貝柱”によりシー
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その電極または
それとフィルタ、配向膜が形成されている面側を向合わ
せて配設する。その後、外側を加圧（大気圧）とし内部
を真空（減圧）として外側より均圧を加え、同時に加熱
し、プレス・キュア方式によりそれぞれのスペーサ、シ
ール材を他の面と密着させる。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（１）、（１’）、一方は固いガラス基板（１゛
）（図面では第２図（Ｃ）にのみ図示）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
板または耐熱性透光性有機樹脂基板（１）（この基板と
して耐熱性偏向板をも用い得る）を用いた。

このセミハード基板（１）の一方の面に所定のカラーフ
ィルタ（図面では省略）及び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。

それぞれの電極間には絶縁領域（２２）が設けられてい
る。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、固い基板（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。この基板（１゛）は、その上にアクティ
ブ素子を各画素に対応して（２４）の領域に設けている
。

次に第２図（Ａ）に示す如く、一方の側の上面にスピナ
ー、ロールコータ、スプレー法またはスクリーン印刷法
により、紫外線硬化型ポリイミド前駆体溶液（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４．５μと
した。

次にこのポリイミド前駆体溶液（１５）を第２図（Ａ）
に示す如く、塗布の後、プリベータを８０℃、６０分間
行った。

その後、紫外光（２０）を基板の裏面側より露光（１０
ｍＷ／ｃｍ”の強さの光を約３０秒）した。すると透明
電極（２）またはこの上側または下側に設けられている
赤（Ｒという）、緑（Ｇという）、青（Ｂという）のフ
ィルタにより紫外光は遮断されるため、これらの上方の
ポリイミド前駆体（１５）は感光しない。そして絶縁領
域（２２）及び基板周辺部のシール部のポリイミド前駆
体のみを感光させることができる。即ち電極間隙に自己
整合的にスペーサを作ることができる。

この紫外光用のマスクとしてフィルタがガラス面に設け
られ、さらにその上に透明電極が形成される場合、紫外
光露光によるフィルタの退色を防ぐため、弱い光を長時
間例えば２〜３分加える法が好ましい。また他方、ガラ
ス面に密接して透明導電膜が形成され、その上にフィル
タが形成されている場合は、紫外光はその光学的エネル
ギバンド巾を４ｅＶ以上（３１０ｎｍ以下の波長例えば
２５４　ｎｍ）有し、透明導電膜をマスクとして作用さ
せる。この場合はフィルタには紫外光が照射されず、退
色を防げるため３０秒の露光で十分である。

このためスペーサは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４００μＯ，絶縁領域（電極間隔）
　２０μであった場合、アクティブ素子及び透明電極上
には必然的に形成されずに、絶縁領域（２２）上にスペ
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巾５ｍｍで液晶充填部を除き、他
部の内部を取り囲むようにシール材（６）としての貝柱
を設けた。即ち、スペーサ間を所定の間隔として散在さ
せて配設させることが可能となる。さらにこのマスクレ
ス・セルファライン方式で“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℃、２５分、所定
のＤＶ−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℃、１５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
）上のフィルタおよび透光性導電膜（２）とその上のポ
リイミド配向膜（３）上に密着して、外周辺のシール材
（６）及びスペーサ（１４）を電極間隙及び周辺部に配
設することができた。

次に第２図（Ｃ）に示す如く、第２図（Ｂ）の上側をさ
かさに配設しく下側面とし）、他の予めアクティブ素子
が作られた基板（１”）とその上に透光性電極（２°）
、配向膜（３′）が上側面に設けられた透光性基板（１
゛）を互いに対抗させて合わせた。さらにこの合わせ工
程と同時にこれら全体の真空引きも行った。この真空状
態に保持した後、大気圧または減圧（１００〜４００ｔ
ｏｒｒ）として基板を互いに外側より加圧し、加えてポ
ストベークを２００〜４００℃即ち例えば１８０℃３０
分＋３００℃３０分＋４００℃３０分にて行った。いわ
ゆる「プレス・キュア方式」も発明している。すると貝
柱の（６）　、　（１４）が対向する基板またはこの上
（内側表面）のポリイミドの貝柱または配向膜に密着し
２枚のガラスを互いにはりあわせることができる。

このポストベーク後でその高さを３μまたはそれ以下こ
の場合には２．２μ±０．５μにするようにしＦＬＣに
とって好ましい間隔とした。

この場合、対抗するガラスの少なくとも一方をセミハー
ドな固さとすると、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
な凹凸のうねり）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基板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。

第３図は第２図に対応した液晶表示パネルの一部の平面
図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）を示す。

第３図（Ａ）におけるＡ−Ａ’の縦断面図を第２図（Ｃ
）に示す。またＢ−Ｂ’の縦断面図を第３図（Ｂ）に示
す。

図面においてＸ方向は線状の透明電極（第２図（Ｃ）で
は上側基板に密接した電極（２））を構成せしめ、図面
（八）では下側より表面張力でＦＣＣを充填させる。ま
た第３図（Ｂ）は第３図（＾）のＢ−Ｂ’の縦断面図を
示す。

第３図ＣＢ）を略記する。

下側の透明電極基板（１゛）側にはアクティブ素子（２
５）　、透明電極（２’）、配向膜又は配向処理（３゛
）が設けられている。アクティブ素子は下側電極（２１
）。

非線型素子（２２）、上側電極（２３）よりなり、この
素子（２５）を機械的に保護するとともに、電極（２゛
）を平坦にするため、周辺部に絶縁物（２４）を設けて
いる。このアクティブ素子の電極（２１）はＹ方向のリ
ード（３１）に連結しており、電極（２３）は各画素に
対応する透明電極（３′）に密接している。このため第
３図（Ａ）におけるＡ−Ａ”の縦断面図の第２図（Ｃ）
では、基板（１゛）周辺部の絶縁物（２４）上が示され
、これらの上に透明電極（２’）、配向膜または配向処
理（３”）が設けられている。カラーフィルタは透明電
極（２）または（２゛）のいずれかの側（ここでは（２
）側）に設ける。ＦＬＣ（５）がそれぞれの透明電極の
間または配向膜の間に充填されている。

かくして第３図（Ａ）に示される如く、スペーサ（１４
）とシール材（６）とを何等のフォトマスクを用いるこ
となしに設けることができた。

もちろん第２図（Ｃ）において、下側基板に何等のアク
ティブ素子を用いずＹ方向のストライブを有し上側基板
のＸ方向のストライブと組合わせて単純マトリックス構
成をさせることも本発明では有効である。

またスペーサシール材はこの実施例ではアクティブ素子
の形成されていない側に作った。しかしその逆にアクテ
ィブ素子側に作っても、また双方に作ってもよい。

ｒ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
を一定にするため、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
同じ材料のポリイミド系の配向膜とを互いにプレス・キ
ュア方式により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所定の厚さ±０．５　μ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
　Ｘ　３０ｃｍ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、それぞれの基板の内側表面をきわめて精密に
研磨しなければならず、またシール材とスペーサとはま
ったく異なった材料、異なった工程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は密着していなか
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とを１工程と
して簡略化できるという他の特長を有する。

加えてスペーサが電極間隔即ち約４００μ間に１個設け
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また
は線接触とし得、またそのスペーサにより、ブラックマ
トリックス化（隣の色の漏光を防ぐ）をし得た。

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光は透明電極のみをマスクとして使
用する場合、その電極の光学的エネルギバンド巾は〜３
，５ｅＶを有するため、４ｅＶ以上の光（３１０ｎｍ以
下）を用いると有効である。またカラーフィルタ（Ｒ，
Ｇ、Ｂ）を同時に有する場合はこのフィルタが退色しや
すいため、弱い紫外光（一般には３００〜４００ｎｍの
波長の３〜５ｍ縁／ｃｍ２の光）を用いることが有効で
ある。

本発明において、６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。

【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の縦断面図を
示す。 第３図は本発明の液晶表示装置の平面図および縦断面図
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の透光性基板上に第１の透明電極または該電極
   とフィルタとを有する表面上にスペーサを構成する感光
   性有機材料を被膜状に形成する工程と、該被膜に前記基
   板の裏面側より前記第１の透明導電膜または該電極とフ
   ィルタとをマスクとして光照射をし前記マスク以外の絶
   縁領域の前記有機材料を感光せしめる工程と、エッチン
   グ工程を経て前記有機材料を選択的に除去することによ
   り、残存した前記有機材料をスペーサまたはシール材と
   して作用せしめる工程と、第２の透光性基板上に第２の
   透明電極または該電極とフィルタとを有し前記第２の透
   明電極側基板面を前記スペーサ側に配設して密接せしめ
   る工程とを有することを特徴とする液晶表示装置作成方
   法。 ２、特許請求の範囲第１項において、スペーサを構成す
   る有機材料は感光性ポリイミド樹脂が用いられたことを
   特徴とする液晶表示装置作成方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、スペーサを構成す
   る有機材料は第１及び第２の透光性基板の周辺部に同時
   にシール材として形成することを特徴とする液晶表示装
   置作成方法。