JPS6224229A - 液晶電気光学装置作製方法 - Google Patents

液晶電気光学装置作製方法

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JPS6224229A
JPS6224229A JP11584486A JP11584486A JPS6224229A JP S6224229 A JPS6224229 A JP S6224229A JP 11584486 A JP11584486 A JP 11584486A JP 11584486 A JP11584486 A JP 11584486A JP S6224229 A JPS6224229 A JP S6224229A
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JP
Japan
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substrate
liquid crystal
spacer
film
optical device
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JP11584486A
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English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Toshimitsu Konuma
利光 小沼
Akira Mase
晃 間瀬
Mitsunori Sakama
坂間 光範
Takashi Inushima
犬島 喬
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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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」 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
に用いられる液晶表示装置その他の液晶電気光学装置の
作製方法に関する。
・従来の技術・                  
   :従来の液晶電気光学装置、例えば液晶表示装置
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   
  i文字、グラフまたは絵を表示するものである。 
      1しかしこの2つの透明電極間は、約10
μもの厚     j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 (ツウイステッド・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C相を用
いる強誘電性液晶(以下FCC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5P−210(
平均粒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
しやすかった。このため、液晶部に対しても他のミクロ
バールスペーサ(4)を散在させてそれぞれの電極がシ
ョートしないように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。
また従来のスペーサは散布の際に凝集し、基板上に均等
に分散させるのが非常に困難であった。
また、スペーサ自身の粒径にもばらつきが見られ均等な
基板間隔を得ることが困難であった。
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。
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
aI X 3Qcm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、従来の公知の単体でできている有機
樹脂または無機組成物のスペーサを用いるのではなく、
一方の基板上側に電極またはこの電極と配向処理または
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
れにマスクを用いて選択的露光を施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
的に線状、またはブロック状、または任意形状の“貝柱
”のスペーサを形成したものである。
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、基板上に均一な高さを有する“貝
柱”スペーサを形成することが可能である。
「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以下を基板上にて得
ることができる。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凸
凹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厚
さく高さ)により一定にすることができる。このポリイ
ミド樹脂のストライプ状、またはブロック状、または任
意形状の“貝柱”により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
して内部を真空(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・ )を用いた。
この基板(1)の一方の面に液晶用電極を透光性導電膜
(2)、例えばITOまたはSnQ、により形成した。
この際本実施例では、マトリクス状の液晶装置となるよ
うに電極(2)をパターニングしである。
この上面に、ポリイミド樹脂(3)を薄く約500人程
度形成し、公知のラビング処理により配向処理を行った
。他方基板(1・)に対しても第2図(C)にしか図示
されていないが、同様の透光性導電膜(2・)と配向処
理(3′)を行った。
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(8)を塗
布する。本実施例においては、スピナーにより400Q
Orpm 30秒の条件で塗布した。
このポリイミド溶液は全芳香族ポリイミド全駆体溶液で
(8)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。
この塗布の厚さはポストベークによす40%〜50%の
体積減少があるため、このことを考慮し例えば4.0 
μとした。
次にこのポリイミド前駆体溶液(8)を第2図(A)に
示す如く、塗布の後、ブリベータを80℃、60分間行
った。
その後、紫外光をマスクを通して露光(10mW/c4
の強さの光を約30秒)した。この際に使用するマスク
パターンは任意の形状寸法でよく、本実施例では400
μm各に20μm×20μmの“貝柱”(9)を形成す
るパターンにした。即ち、スペーサ間を所定の間隔とし
て散在させて配設することが可能となる。さらにマスク
パターンを変更すれば、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
存在する領域にスペーサを形成させることを意図的に避
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。さらにイソプロパツー
ルにて超音波リンスを25℃、15秒間行った。
この後、キュア工程として180℃30分、300 ”
C30分、400℃30分の各工程を行った。
次に第2[m(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(
l゛)を互いに対抗させて合わせ、周辺部を封止した。
また、先のキュア工程と、この合わせ工程と同時に行う
ことも可能である。この場合、これら基板を真空状態に
保持した後、大気圧または減圧(100〜400tor
r)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°C30分
+300℃30分にて行った。いわゆる「プレス・キュ
ア方式」を採用した。すると貝柱(9)が対向する基板
またはこの上(内側表面)のポリミサイドの貝柱、又は
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。
このボ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
ドな固さにすると、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
凸凹のうねり)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。
本実施例により作製された200 wmX300 mの
大きさの液晶電気光学装置の基板間隔を測定した結果を
第3図(10)に示す。測定点は200 mX300 
mm基板の対角線上を49mm間隔で約9点の測定を行
った。
比較例として、従来法による作製を行った結果を第3′
図(11)に示す。この場合用いる基板は本発明と同じ
であるが、スペーサとしては直径2.0μm±0.3の
アルミナを用い、メチルアルコールを分散液として基板
上に散布した。この結果より明らかなように、本発明の
場合は間隔のばらつきが少ないが、従来例の方はばらつ
きが激しく特に中央部が広くなった。
この際、基板の中央部分を手で押してやると従来例は大
きく間隔が変化したのに比べ、本発明の場合はほとんど
変化しなかった。
r効果j 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させることも可能である。その結果
、2つの配向膜間の間隔は所定の厚さ±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20cl
I×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全
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
の高価な研摩処理工程がない、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
られている為、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、下地材へのダメージを防止することが
可能となった。
また本発明により、スペーサを任意の場所に固定でき、
−加えて均等間隔とすることができたので液晶注入後基
板中央部を指で押さえても間隔が変化せず、視界の妨げ
とならず、また液晶分子の配向をみださないという特徴
を有する。
本発明において、“貝柱”とその上下の配向膜2°;!
l4−arfc″HFHjfB゛?:・1.&;!t−
:rt[。
リイミド系とすることにより、密着性を向上させ   
   :るためのものである。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。
また、配向処理を行った後にスペーサを形成したが、逆
にスペーサを形成した後に配向処理を行っ      
連でもよい。
【図面の簡単な説明】
進 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。                 
       i第2図は本発明の液晶電気光学装置の
作製工程      トの縦断面図を示す。 第3図は本発明と従来法により作製された液晶電気光学
装置の基板間隔の分布を示す。 1.1°・・・・・・基板 2.2°・・・・・・電極 3.3゛・・・・・・配向処理層 5・・・・・・液晶

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の基板上の第1の電極上、または該電極上に設
    けられた配向処理層上にスペーサーを構成する感光性有
    機樹脂被膜を形成する工程と、該被膜に対しマスクを用
    いて選択的露光を施す工程と、エッチング工程を経て前
    記有機樹脂を選択的に除去し、残存した前記有機樹脂を
    スペーサーとして作用せしめる工程と第2の電極または
    第2の電極上の配向処理層を有する第2の基板と前記第
    1の基板とを用いて、前記有機樹脂をスペーサーとして
    液晶電気光学装置用容器を構成する工程とを有すること
    を特徴とする液晶電気光学装置作製方法。 2、特許請求の範囲第2項において、スペーサを構成す
    る有機樹脂は感光性ポリイミド樹脂が用いられたことを
    特徴とする液晶電気光学装置作製方法。
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