JP2000193982A - 液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents
液晶表示素子及びその製造方法Info
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Abstract
て、シール材の表示部への染み出しを防止することが可
能な液晶表示素子、小さな液晶注入口にもかかわらず短
時間で面内均一な液晶注入を行うことが可能な液晶表示
素子、又は、液晶配向の欠陥を効率良く低減することが
可能な液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 シール部の基板間隔を表示部の基板間隔
より小さくする。また、液晶注入口の基板間隔を表示部
の基板間隔より大きくする。さらに、配向膜のラビング
方向を液晶注入口から相対する素子辺の方向に設定し、
ラビング方向の始点部から傾斜冷却したり、ラビング方
向を逆にしたりする。
Description
ーサを配置した液晶表示素子及びその製造方法に関し、
さらに詳述すると、シール材の表示部への染み出しを防
止することが可能な液晶表示素子、小さな液晶注入口に
もかかわらず短時間で面内均一な液晶注入を行うことが
可能な液晶表示素子、又は、液晶配向の欠陥を効率良く
低減することが可能な液晶表示素子及びその製造方法に
関する。
いう利点から液晶を使用した表示素子が重要視されてい
る。現在主流となっている液晶表示素子はネマティック
液晶を使用したものであるが、その応答時間は最も速い
ものでも30ms程度であり、完全な動画を表示するこ
とは不可能である。そこで、1ms以下での応答が可能
な強誘電性液晶や反強誘電性液晶を液晶表示素子へ適用
することが検討されている。ところが、これらの液晶を
使用した表示素子では、スメクティックC相に特有な欠
陥によりコントラスト比が低く、また外部からの衝撃に
より容易に配向が乱れてしまうことが問題となってい
る。
特開平7−318912号公報には、図17の概略透視
図に示されるように、アクリル樹脂などを主成分とする
感光性材料52を使用して互いに隔離された平行に並ぶ
複数の直線状空間を形成し、この空間に液晶3を充填す
る。液晶表示素子1を液晶3が等方相に転移するまで加
熱した後で、直線状空間の長手方向に温度勾配をかけて
冷却し、液晶3の体積収縮力を利用して欠陥を低減する
手法が記されている。これは、液晶3の相転移温度以上
に保たれた恒温層8より図中矢印12方向に沿って大気
中に液晶表示素子1を引き出すことにより、傾斜冷却を
実現する手法である。本手法によれば、欠陥を低減する
ことにより高コントラスト比が実現できる。また、直線
状空間を形成している隔壁52は、2枚の基板2を接着
しているので衝撃に強く、外部衝撃による液晶配向の乱
れを防止することができる。
0ページには、図18の概略透視図に示されるように、
アクリル樹脂などを主成分とする感光性材料により柱状
樹脂スペーサ51を形成して2枚の基板2を接着させ、
液晶表示素子の耐衝撃性を向上させる試みが記されてい
る。この試みによれば、2枚の基板2を接着することに
より、耐衝撃性が大幅に向上するという結果が得られて
いる。
サを使用した液晶表示素子の検討が従来盛んに行われて
いる。
ーサの使用は耐衝撃性の実現や配向欠陥の低減に非常に
有効である。しかし、ここで樹脂スペーサとシールとの
関係が問題となっている。液晶表示素子では、一般に、
図19の概念図に示されるように、液晶を2枚の基板2
間に封止するために、基板2の一枚に、表示部を囲い液
晶表示素子1の一辺に液晶注入用の注入口を設けた形に
シール材7を塗布する。その後、2枚の基板2を貼り合
わせて加圧焼成し、スクライブ・ブレイクにより液晶表
示素子となる部分を切り出し、液晶3を注入して液晶表
示素子1としている。樹脂スペーサ51を使用して2枚
の基板2を接着する場合にシール材7を併用すると、ス
クライブやブレイクの衝撃に対する耐性が向上し、衝撃
による樹脂スペーサ51の接着剥がれを防止することが
できる。しかし、作製条件によっては、シール材7が表
示部まで染み出し、表示画素部の液晶配向を乱すので、
表示不良となる問題が発生する。ここで、本発明におい
ては、表示画素部とは液晶表示素子が表示を行う際にひ
とつの絵素となる部分を指し、表示部とは表示画素部な
どから構成され液晶表示素子の表示を行う部分を指すも
のと定義する。
晶注入後に封止する必要があるため、できるだけ小さい
方が好ましい。この注入口が大きいと、接着した樹脂ス
ペーサがスクライブやブレイク時の衝撃に耐えられず、
剥がれてしまうといった問題が発生する。例えば、特開
平10−161135号公報では、液晶注入口を液晶素
子の一辺全体に設ける等して注入の効率化を図っている
が、注入口を大きくしたために発生する上記の問題は避
けられていない。しかし、注入口が小さい場合には他の
問題が発生する。それは、液晶注入時に液晶が素子面内
で一様に注入されず、液晶の注入されていない領域が発
生する現象である。すなわち、小さな注入口で効率良く
注入が可能な注入口形状が必要とされている。
開平9−113920号公報に記載されているように、
ディップ法、ディスペンサ法がよく用いられている。デ
ィップ法は、槽に溜めた液晶に液晶表示素子の液晶注入
口を浸し、毛細管現象を利用して液晶を表示素子内に注
入する方法である。ディスペンサ法は、液晶滴下装置と
呼ばれる加熱装置付自動シリンジを使用し、液晶表示素
子の液晶注入口に液晶を滴下して注入する方法である。
どちらの方法においても、液晶表示素子及びその周囲は
減圧しておく。液晶表示素子内への空気の混入を防止す
るためである。さらに、注入速度を向上させるために、
液晶表示素子を加熱して液晶の粘度を小さくすることも
よく行われる。
記載されているように、減圧下で高温注入を行うと、液
晶の低沸点成分が揮発して液晶に組成変化が発生し、そ
の結果、液晶の相転移温度が上昇する。すなわち、先に
表示素子内に注入された液晶と後から注入された液晶で
は組成が異なり、表示素子面内で相転移温度に分布が生
じることになる。この現象は、ディップ法、ディスペン
サ法のいずれにおいても発生し、減圧又は加熱注入を行
う場合に必ず発生する問題となる。また、組成変化は液
晶材の組成を選択することによりある程度抑制すること
は可能であっても、複数の分子からなる混合物液晶を使
用する限りにおいては、本質的に避けられない問題であ
る。特に、強誘電性液晶などのスメクティック相を呈す
る液晶では、粘性が大きいために注入時の加熱が不可欠
であり、そのため表示素子面内に相転移温度の分布が形
成されると、注入後の降温過程でスメクティック相に配
向欠陥が発生する。これは、液晶素子を液晶が等方相の
状態から傾斜冷却して液晶配向の欠陥を低減する特開平
9−304756号公報に記載されているような場合に
は特に重要な問題となる。すなわち、短時間で注入が可
能な液晶表示素子の構造が求められている。また、液晶
配向方向と相転移温度分布の関係についても、配向欠陥
の発生し難い液晶表示素子が求められている。
ーサを使用する液晶表示素子において、シール材の表示
部への染み出しを防止することが可能な液晶表示素子、
小さな液晶注入口にもかかわらず短時間で面内均一な液
晶注入を行うことが可能な液晶表示素子、又は、液晶配
向の欠陥を効率良く低減することが可能な液晶表示素子
を提供することを目的としている。また、本発明は、上
記液晶表示素子の製造方法を提供することを目的として
いる。
成するため、下記(1)〜(5)に示す液晶表示素子、
及び(6)〜(11)に示す液晶表示素子の製造方法を
提供する。
本発明は、樹脂スペーサを設けた表示部の基板間隔を、
シール材を設けたシール部の基板間隔より大きくするこ
とを特徴とする。シール材の表示部への染み出しは、シ
ール材塗布後の加圧焼成時にシール材の粘度が一旦低下
し、かつシール部の基板間隔が表示部の基板間隔より大
きい場合に、毛細管現象により発生するからである。シ
ール部の基板間隔を表示部の基板間隔より小さくするこ
とにより、毛細管現象によるシール材の表示部への染み
出しを防止することができる。なお、樹脂スペーサは表
示部の表示画素部以外の部分に設置されることが、表示
に悪影響を与えない点から好ましい。
合わせた2枚の基板を面内で均一な圧力で加圧しながら
焼成する場合には、樹脂スペーサよりシール材の方が潰
れ易くなるように硬度を調節することが挙げられる。ま
た、シール材に球状や円筒状の粒子スペーサを混入し、
この粒子スペーサの直径が樹脂スペーサの高さより小さ
くなる条件で加圧焼成してもよい。面内で加圧に分布を
持たせることができる場合には、シール部の圧力を樹脂
スペーサ部の圧力より大きくすることにより、シール部
の基板間隔を表示部の基板間隔より小さくすることがで
きる。以上の方法により、シール材の表示部への染み出
しを防止することが可能となる。
他の手段として、表示部とシール部の間に表示部を囲う
ように樹脂スペーサを配置する手法が考えられる。この
場合には、必ずしもシール部の基板間隔を表示部の基板
間隔より小さくする必要はないが、表示部を囲う樹脂ス
ペーサを設置する場所が必要になる。また、表示部を囲
う樹脂スペーサの幅を表示部に存在する樹脂スペーサの
幅以上とする方が、より確実にシール材の表示部への染
み出しを防止できるので好ましい。加圧焼成時の圧力に
より樹脂スペーサは多少潰れるが、大きな幅の樹脂スペ
ーサの方が潰れ難く基板間隔が大きくなるからである。
設けた液晶注入口付近の基板間隔は、表示部の基板間隔
以上となっていることが望ましい。液晶注入口付近の基
板間隔が表示部の基板間隔より小さいと、液晶注入時に
液晶が基板間隔の大きな表示部へ進まなければならなく
なり、毛細管現象が弱められるので注入が進まず、注入
に多大な時間が必要となるからである。
晶注入口付近の基板間隔を表示部の基板間隔以上とする
ために、液晶注入口付近にも樹脂スペーサを設ける。さ
らに効果的なのは、液晶注入口付近に設けた樹脂スペー
サの幅を、表示部に設けた樹脂スペーサの幅より大きく
することである。加圧焼成時の圧力により、樹脂スペー
サは多少潰れる。したがって、樹脂スペーサは均一な厚
みで塗布されていても、樹脂スペーサの幅を大きくした
部分の基板間隔は、樹脂スペーサが潰れ難いため大きく
なる。このようにして、液晶注入口付近の基板間隔を表
示部の基板間隔より大きくすることが可能となり、よっ
て液晶注入にかかる時間を大幅に短縮することができ
る。加圧焼成時の圧力に面内分布を持たせることができ
る場合には、樹脂スペーサの幅に分布を持たせる必要は
ない。表示部の加圧を液晶注入口付近の加圧より大きく
するだけでよい。また、液晶注入口付近だけでなく、液
晶注入口付近から表示部に至る部分に樹脂スペーサを設
けることにより、小さな注入口でも面内均一な液晶注入
を実現することが可能となる。
する工夫を行っても、減圧加熱注入をしている限りにお
いては注入する液晶の組成変化をなくすことはできず、
液晶素子を等方相から冷却して相転移させた場合に、多
くの配向欠陥が発生する一因となる。そこで、2枚の基
板に配向膜を塗布し、それぞれの基板で液晶注入口側の
素子辺から相対する素子辺へ向かうようにラビング方向
を設定してラビングを行う。特に樹脂スペーサが隔壁状
である場合には、ラビング方向を隔壁長手方向に沿って
行うと効果的である。その後、真空中で加熱しながら液
晶を注入するが、ディスペンサ法を使用する場合には液
晶滴下は一度にすることが重要である。注入後液晶素子
面内に相転移温度分布が生じるが、何度も液晶を滴下し
た場合にはこの相転移温度分布に高い部分と低い部分が
交互に出現し、配向欠陥の原因となるからである。滴下
を一度にした場合では、液晶が後から注入された注入口
近辺の方が相転移温度は高く、液晶が先に注入された部
分は低くなる。これは、液晶の低沸点成分が先に揮発す
るためである。その後、液晶素子を等方相まで加熱し傾
斜冷却する際に、注入口の存在する辺側から冷却して行
く。こちら側の方が相転移温度は高いために欠陥低減に
は効果的であるからである。
関係を図14に示す。そこで、相転移温度の高い側から
冷却すると、相転移温度の高い側から相転移が発生する
ことになる。また、傾斜冷却の速度を上げても欠陥は発
生しにくいので、効率良く欠陥を低減することができ
る。相転移温度分布の低い部分から冷却すると、必ずし
も相転移温度の低い側から相転移が発生するとは限ら
ず、その他の部位から相転移が発生し、相転移の部位が
重なった部分で配向欠陥が発生するからである。この場
合の相転移温度分布と傾斜冷却温度分布の関係を図15
に示す。さらに、液晶注入口は素子の複数の辺ではな
く、一辺にのみ設けられていることが望ましい。複数の
辺から注入すると、相転移温度分布にムラが発生するか
らである。図16にこの場合の相転移温度分布と傾斜冷
却温度分布の関係を示す。
冷却した場合には、液晶分子の層方向がラビング方向に
傾斜して相転移し、C1配向と呼ばれている。逆にラビ
ング方向を液晶注入口側と相対する素子辺から液晶注入
口側の素子辺へ向かうように行えば、C2配向を得るこ
とができる。ラビング方向を逆にする代わりに、液晶注
入口を相対する辺に設置し、かつ傾斜冷却の方向を反対
向きにしても構わない。
各々の効果を発揮することができるが、組み合わせて使
用しても効果的である。これらの手段により、樹脂スペ
ーサを使用する液晶表示素子において、シール材の表示
部への染み出しを防止することが可能な液晶表示素子、
小さな液晶注入口にもかかわらず短時間で面内均一な液
晶注入を行うことが可能な液晶表示素子、又は、液晶配
向の欠陥を効率良く低減することが可能な液晶表示素子
を得ることができる。
1は本発明の第1の実施の形態を示す概略透視図であ
り、図2は注入口を含む部分の断面図である。基板2に
スピンコート法又は印刷法を使用して配向膜4を塗布す
る。一方の基板2に樹脂スペーサを形成する。樹脂スペ
ーサの形状は柱状51でも隔壁状52(図17参照)で
もよい。柱状51にした場合には、液晶表示素子1に耐
衝撃性を付与することができる。隔壁状52にした場合
には、温度勾配法を使用することにより配向欠陥を低減
することができる。
ォトリソグラフィ法でもよいが、フォトリソグラフィ法
を使用した方が微細な構造を形成することができる。し
かし、フォトリソグラフィ法を使用する場合には、樹脂
スペーサ材に感光性材料を混入する必要がある。樹脂ス
ペーサ材としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポ
リエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セロース樹脂、
メラニン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等のいずれ
を使用しても同等の効果を得ることができる。フォトリ
ソグラフィ法を使用する場合には、前記各樹脂に感光性
材料を混入して使用する以外の手段として、ポジ型・ネ
ガ型のフォトレジストを使用することもできる。
にポストベークを施し、樹脂スペーサ51の硬度を向上
させた。次に、もう一方の基板2に、表示領域を囲い液
晶注入用の開口部を設けた形状にシール材7を塗布し
た。シール材7を塗布した基板にもポストベークを施
し、シール材7の硬度を向上させた。この際に、シール
材7の硬度より樹脂スペーサ51の硬度の方が大きくな
るように、それぞれのポストベークの条件を調節した。
2枚の基板2を重ね合わせた後で、素子面内で圧力が均
一となるように加圧焼成を行い、樹脂スペーサ51及び
シール材7を硬化させ2枚の基板2を接着したところ、
基板間隔は表示部の方がシール部より大きくなった。そ
の結果、シール材7の表示部への染み出しは発生しなか
った。スクライブ・ブレイク工程を経て液晶表示部とな
る部分を切り出し、液晶注入口から2枚の基板2間に液
晶3を注入して液晶表示素子1とした。シール材7の表
示部への染み出しは防止されたので、表示不良部は発生
しなかった。
明の第2の実施の形態を示す概略透視図である。本発明
の第1の実施の形態に対し、ポストベークの温度を調節
して樹脂スペーサ51及びシール材7の硬度を調節する
かわりに、樹脂スペーサ51及びシール材7に粒子スペ
ーサ6を混入し、樹脂スペーサ51に混入した粒子スペ
ーサ6の直径をシール材7に混入した粒子スペーサ6の
直径より大きくする点が異なる。本実施の形態によれ
ば、樹脂スペーサ51及びシール材7に硬度を付与する
ためのポストベークの温度条件を緩和することができ
る。
明の第3の実施の形態を示す概略透視図である。本発明
の第1の実施の形態に対し、加圧焼成時の圧力に面内分
布を持たせ、シール部の加圧を樹脂スペーサ51の加圧
より大きくする点が異なる。この結果、シール部の基板
間隔を樹脂スペーサ部の基板間隔より小さくすることが
できる。本実施の形態によれば、ポストベークの温度条
件を緩和できるだけでなく、粒子スペーサを混入する必
要もなくなる。
明の第4の実施の形態を示す概略透視図である。本発明
の第1又は第2の実施の形態に対して、表示部とシール
部の間に表示部を囲うように樹脂スペーサ5を配置した
点が異なる。この場合、シール部の基板間隔の方が表示
部の基板間隔より大きくても構わない。また、表示部を
囲う樹脂スペーサ5の幅を表示部に存在する樹脂スペー
サ51の幅以上とする方が、より確実にシール材7の表
示部への染み出しを防止できるので好ましい。本実施の
形態を使用しても、シール材の表示部への染み出しは防
止される。
明の第5の実施の形態を示す概略透視図であり、図7は
注入口を含む部分の断面図である。基板2にスピンコー
ト法又は印刷法を使用して配向膜4を塗布する。一方の
基板2に樹脂スペーサを形成する。樹脂スペーサの形状
は柱状51でも隔壁状52でもよい。柱状51にした場
合には、液晶表示素子1に耐衝撃性を付与することがで
きる。隔壁状52にした場合には、温度勾配法を使用す
ることにより配向欠陥を低減することができる。
ォトリソグラフィ法でもよいが、フォトリソグラフィ法
を使用した方が微細な構造を形成することができる。し
かし、フォトリソグラフィ法を使用する場合には、樹脂
スペーサ材に感光性材料を混入する必要がある。樹脂ス
ペーサ材としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポ
リエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セロース樹脂、
メラニン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等のいずれ
を使用しても同等の効果を得ることができる。
液晶注入口付近10にも設置する。この液晶注入口付近
10に設置した樹脂スペーサ5の幅は、表示部に設置さ
れた樹脂スペーサ51の幅よりも大きくなるように形成
するとより効果的である。
内で圧力が均一となるように加圧焼成を行い、2枚の基
板2を完全に接着した。すると、加圧焼成時の圧力によ
り樹脂スペーサが多少潰れるが、樹脂スペーサの幅が大
きい部分は潰れ難くなるため、液晶注入口付近10の基
板間隔は表示部の基板間隔より大きくなった。その結
果、毛細管現象により液晶3は液晶注入口から表示部へ
スムーズに浸透し、液晶注入にかかる時間を大幅に短縮
することができた。
明の第6の実施の形態を示す概略透視図である。本発明
の第5の実施の形態に対して、樹脂スペーサの幅は一定
にしておき、加圧焼成時の圧力に面内分布を持たせ、表
示部の加圧を液晶注入口付近10の加圧より大きくした
点が異なる。本実施の形態によれば、表示部に設けた樹
脂スペーサ5と液晶注入口付近10に設けた樹脂スペー
サ51の幅を変えることなく、液晶注入口付近10の基
板間隔を表示部の基板間隔より大きくすることができ
る。
明の第7の実施の形態を示す概略透視図である。本発明
の第5又は第6の実施の形態に対して、液晶注入口付近
10から表示部に至る部分に樹脂スペーサ5を設置する
点が異なる。本実施の形態によれば、小さな注入口にも
かかわらず面内で均一な液晶注入が可能となる。
発明の第8の実施の形態を示す概略透視図である。基板
2にスピンコート法又は印刷法を使用して配向膜4を塗
布する。一方の基板2に隔壁状樹脂スペーサ52を形成
し、隔壁長手方向に沿ってラビングを行う。ラビング方
向9がパラレルとなるように、もう一方の基板2にもラ
ビングを行う。ラビング方向9は隔壁長手方向に対して
必ずしも厳密に平行である必要はなく、多少角度が付い
ていても構わない。次に、樹脂スペーサ5を形成してい
ない方の基板2に、表示領域を囲いかつ液晶注入用の開
口部をラビング方向先端部の素子辺部のみに設けた形状
にシール材7を塗布する。
面内で圧力が均一となるように加圧焼成を行い、2枚の
基板2を完全に接着した。スクライブ・ブレイク工程を
使用して液晶表示部1となる部分を切り出し、液晶注入
口から2枚の基板間に液晶3を注入して液晶表示素子1
とした。注入法はディップ法を使用してもディスペンサ
法を使用してもよいが、ディスペンサ法を使用する場合
には、液晶3の滴下は始めの一度だけにした。液晶素子
1の相転移温度分布は、低沸点成分の揮発により注入口
近辺が高くなった。その後、液晶表示素子1を液晶3が
等方相になるまで加熱し、注入口のある素子辺から傾斜
冷却を行ったところ(傾斜冷却方向12)、配向欠陥が
大幅に減少したC1配向を得ることができた。また、傾
斜冷却の速度を上げても配向欠陥は大幅に減少したの
で、効率を効率良く低減することができた。
発明の第9の実施の形態を示す概略透視図である。本発
明の第8の実施の形態に対して、シール材7の塗布形状
を、表示領域を囲いかつ液晶注入用の開口部をラビング
方向根本部の素子辺部にのみ設けた点が異なる。この実
施の形態では、配向欠陥が大幅に減少したC2配向を得
ることができた。液晶注入口の位置を変えるかわりに、
ラビング方向9と傾斜冷却方向12を反対向きにしても
同様の結果を得ることができる。
本発明の第10の実施の形態を示す概略透視図であり、
図13は注入口を含む部分の隔壁長手方向に沿った断面
図である。本発明の第1の実施の形態、第7の実施の形
態及び第8の実施の形態を組み合わせて使用している。
この結果、シール材の表示部への染み出しを防止できる
とともに、小さな液晶注入口にもかかわらず短時間で面
内均一な液晶注入が可能であり、液晶配向の欠陥を効率
良く低減可能な液晶表示素子を得ることができた。
電気硝子(株)製「OA2」)2枚に配向膜(JSR
(株)製「AL1254」)を塗布した。塗布方法はス
ピンコート法を使用し、塗布後クリーンオーブンにて2
00℃で焼成した。一方の基板に、感光性材料(シプレ
イ・ファーイースト(株)製ポジ型レジストMP−S1
808)をスピンコート法により2μmの膜厚となるよ
う塗布した。次に、フォトリソグラフィにより表示部に
一辺10μmの柱状樹脂スペーサを100μm間隔で多
数形成した。
ブン内において160℃で3時間加熱し、感光性材料を
硬化した。樹脂スペーサを形成した基板及びもう一方の
基板に対し、ラビング法による配向処理を施した。ま
た、樹脂スペーサを形成していない方の基板に熱硬化性
のシール材をディスペンサ法を使用して表示部を囲うよ
うに塗布し、クリーンオーブン内において90℃で1時
間ポストベークを施した。この両基板を貼り合わせ、ク
リーンオーブンにて圧力0.8kgf/cm2・温度1
80℃で2時間加熱し両基板を接着した。この結果、柱
状樹脂スペーサの配置された表示部の基板間隔は1.8
μm、シール部の基板間隔は1.6μmとなり、シール
部の基板間隔の方が小さいためにシール材の表示部への
染み出しは発生しなかった。その後、2枚の基板間に液
晶を注入し液晶表示素子としたが、シール材の表示部へ
の染み出しが抑制されたために欠陥のない良好な表示を
得ることができた。
施例に対して、感光性材料(シプレイ・ファーイースト
(株)製ポジ型レジストMP−S1808)に直径1.
8μmの球状粒子(日本触媒製LCD用スペーサ「リク
リスター」)を混入し、シール材に直径1.5μmの球
状粒子(日本触媒製LCD用スペーサ「リクリスタ
ー」)を混入して塗布した点、及び感光性材料のポスト
ベーク時間を1時間、シール材のポストベーク時間を1
5分と短縮した点が異なる。本実施例においても、シー
ル材の表示部への染み出しは抑制され、欠陥のない良好
な表示を得ることができた。
施例に対して、感光性材料のポストベーク時間を1時
間、シール材のポストベーク時間を15分と短縮した
点、及び両基板を貼り合わせた後の加圧焼成における圧
力条件に面内分布を持たせた点が異なる。シール部に
0.8kgf/cm2、表示部に0.7kgf/cm2の
圧力を印加し、クリーンオーブン内で温度180℃で2
時間加熱し両基板を接着した。本実施例においても、シ
ール材の表示部への染み出しは抑制され、欠陥のない良
好な表示を得ることができた。
施例に対して、幅20μmの樹脂スペーサを表示部を囲
うように設置した点が異なる。本実施例においても、シ
ール材の表示部への染み出しは抑制され、欠陥のない良
好な表示を得ることができた。
ガラス(日本電気硝子(株)製「OA2」)2枚に配向
膜(JSR(株)製「AL1254」)を塗布した。塗
布方法はスピンコート法を使用し、塗布後クリーンオー
ブンにて200℃で焼成した。一方の基板に、感光性材
料(シプレイ・ファーイースト(株)製ポジ型レジスト
MP−S1808)をスピンコート法により2μmの膜
厚となるよう塗布した。次に、フォトリソグラフィによ
り対角15センチの表示部に一辺10μmの柱状樹脂ス
ペーサを100μm間隔で多数形成し、また液晶注入口
付近に一辺20μmの柱状樹脂スペーサを80μm間隔
で多数形成した。
ブン内において160℃で3時間加熱し、感光性材料を
硬化した。樹脂スペーサを形成した基板及びもう一方の
基板に対し、ラビング法による配向処理を施した。ま
た、樹脂スペーサを形成していない方の基板に熱硬化性
のシール材をディスペンサ法を使用して、表示部を囲い
かつ素子の一辺に一辺の長さの1/5程度の開口部が設
置されるように塗布し、クリーンオーブン内において9
0℃で1時間ポストベークを施した。この両基板を貼り
合わせ、クリーンオーブンにて圧力0.8kgf/cm
2・温度180℃で2時間加熱し両基板を接着した。こ
の結果、柱状樹脂スペーサの配置された表示部の基板間
隔は1.8μm、液晶注入口付近の基板間隔は1.9μ
mとなり、液晶注入口付近の基板間隔を表示部の基板間
隔より大きくすることができた。
表示部を切り出したが、液晶注入口が小さいためにスク
ライブ・ブレイク工程での衝撃による接着剥がれは発生
しなかった。2枚の基板間に液晶を注入し液晶表示素子
としたが、液晶注入口付近の基板間隔が表示部の基板間
隔より大きいために毛細管現象が効果的に働き、液晶注
入にかかる時間を約1/3である1時間に短縮すること
ができた。
施例に対して、液晶注入口付近に設けた柱状樹脂スペー
サの幅を、表示部に設けた柱状樹脂スペーサの幅と同一
に10μmとした点、両基板を貼り合わせた後の加圧焼
成における圧力条件に面内分布を持たせた点が異なる。
表示部に0.8kgf/cm2、液晶注入口付近に0.
7kgf/cm2の圧力を印加し、クリーンオーブン内
で温度180℃で2時間加熱し両基板を接着した。この
結果、柱状樹脂スペーサの配置された表示部の基板間隔
は1.8μm、液晶注入口付近の基板間隔は1.9μm
となり、液晶注入口付近の基板間隔を表示部の基板間隔
より大きくすることができた。その後、2枚の基板間に
液晶を注入し液晶表示素子としたが、液晶注入口付近の
基板間隔が表示部の基板間隔より大きいために毛細管現
象が効果的に働き、液晶注入にかかる時間を1/3に短
縮することができた。
施例に対して、柱状樹脂スペーサを液晶注入口付近と表
示部だけでなく、液晶注入口付近から表示部に至る部分
に扇状に設置した点が異なる。また、柱状樹脂スペーサ
の幅は表示部では10μm、液晶注入口付近では20μ
m、液晶注入口付近から表示部にかけては20μmから
10μmになだらかに変化させて設置した。この結果、
柱状樹脂スペーサの配置された表示部の基板間隔は1.
8μm、液晶注入口付近の基板間隔は1.9μm、液晶
注入口付近から表示部に至る部分の基板間隔は1.9μ
mから1.8μmへなだらかに変化し、このなだらかに
変化する部分は液晶注入口から表示部に亘って扇状に分
布した。
表示部を切り出したが、液晶注入口が小さいためにスク
ライブ・ブレイク工程での衝撃による接着剥がれは発生
しなかった。2枚の基板間に液晶を注入し液晶表示素子
としたが、液晶注入口付近から表示部に至る部分に扇状
に設けられた樹脂スペーサにより、液晶はほぼ一様に注
入され、素子面内で均一な液晶注入を行うことができ
た。
ガラス(日本電気硝子(株)製「OA2」)2枚に配向
膜(JSR(株)製「AL1254」)を塗布した。塗
布方法はスピンコート法を使用し、塗布後クリーンオー
ブンにて200℃で焼成した。一方の基板に、感光性材
料(シプレイ・ファーイースト(株)製ポジ型レジスト
MP−S1808)をスピンコート法により2μmの膜
厚となるよう塗布した。次に、フォトリソグラフィによ
り表示部に幅10μmの隔壁状樹脂スペーサを100μ
m間隔で多数形成した。
ブン内において160℃で3時間加熱し、感光性材料を
硬化した。樹脂スペーサを形成した基板及びもう一方の
基板に対し、ラビング法による配向処理を施したが、こ
の際にラビング方向は隔壁長手方向に沿ってパラレルと
なるように行った。また、樹脂スペーサを形成していな
い方の基板に、熱硬化性のシール材をディスペンサ法を
使用して塗布した。塗布形状は、表示部を囲い、ラビン
グ方向先端部の素子辺部に開口部が設置されるように
し、クリーンオーブン内において90℃で1時間ポスト
ベークを施した。両基板を貼り合わせ、クリーンオーブ
ンにて圧力0.8kgf/cm2・温度180℃で2時
間加熱し両基板を接着した。スクライブ・ブレイク工程
を経て表示部を切り出した。
(株)製反強誘電性液晶CS−4001、相系列Iso
→86℃→SmA→70℃→SmC*→68℃→SmC
A*→−70℃→Cr)を、真空度30mTorr・1
00℃加熱条件下で注入した。注入法はディスペンサ法
を使用し、その際に液晶の滴下は一度だけにした。その
結果、液晶素子の相転移温度分布は、低沸点成分の揮発
により注入口近辺が5℃程度高くなった。液晶表示素子
を100℃に加熱し、注入口のある素子辺から室温へ傾
斜冷却を行った。傾斜冷却の速度は10mm/minと
したが、配向欠陥が大幅に減少したC1配向を得ること
ができた。
施例に対して、シール材の塗布形状を、表示領域を囲い
かつ液晶注入用の開口部をラビング方向根本部の素子辺
部にのみ設けた点が異なる。本実施例によれば、配向欠
陥が大幅に減少したC2配向を得ることができた。
電気硝子(株)製「OA2」)2枚に配向膜(JSR
(株)製「AL1254」)を塗布した。塗布方法はス
ピンコート法を使用し、塗布後クリーンオーブンにて2
00℃で焼成した。一方の基板に、感光性材料(シプレ
イ・ファーイースト(株)製ポジ型レジストMP−S1
808)をスピンコート法により2μmの膜厚となるよ
う塗布した。次に、フォトリソグラフィにより表示部に
一辺10μmの柱状樹脂スペーサを100μm間隔で多
数形成した。
ブン内において160℃で3時間加熱し、感光性材料を
硬化した。樹脂スペーサを形成した基板及びもう一方の
基板に対し、ラビング法による配向処理を施した。ま
た、樹脂スペーサを形成していない方の基板に熱硬化性
のシール材をディスペンサ法を使用して表示部を囲うよ
うに塗布し、クリーンオーブン内において110℃で1
時間ポストベークを施した。この両基板を貼り合わせ、
クリーンオーブンにて圧力0.8kgf/cm2・温度
180℃で2時間加熱し両基板を接着した。この結果、
柱状樹脂スペーサの配置された表示部の基板間隔は1.
8μm、シール部の基板間隔は1.9μmとなり、シー
ル部の基板間隔の方が大きいためにシール材の表示部へ
の染み出しが発生した。その後、2枚の基板間に液晶を
注入し液晶表示素子としたが、シール材の表示部への染
み出しが発生したために表示不良となった。
て、液晶注入口付近に樹脂スペーサを設けなかった点が
異なる。本比較例によれば、液晶注入口付近の基板間隔
が表示部の基板間隔より小さくなるために、液晶注入時
の毛細管現象が弱く、注入に約3時間必要とした。
て、シール材の塗布形状を、表示領域を囲い、かつ液晶
注入用の開口部をラビング方向根本部の素子辺部にのみ
設けた点、液晶表示素子を100℃に加熱し、注入口の
ある素子辺と相対する素子辺から室温へ傾斜冷却を行っ
た点が異なる。本比較例によれば、相転移温度分布の低
い部分から冷却するので、相転移温度の低い側以外から
相転移が発生し、相転移の部位が重なった部分で配向欠
陥が発生した。傾斜冷却の速度を1mm/min以下に
したところ、配向欠陥の発生を抑制することができた。
て、単体の反強誘電性液晶MHPOBC(相系列Iso
→149℃→SmA→120℃→120℃→SmCA
*)を使用し、液晶注入時及び傾斜冷却時の加熱を15
0℃とした点が異なる。液晶は単体であるので、低沸点
成分の揮発は発生せず、素子面内に相転移温度の分布は
発生しなかった。
表示素子及びその製造方法によれば、樹脂スペーサを設
けた表示部の基板間隔を、シール材を設けたシール部の
基板間隔より大きくすることにより、シール材の表示部
への染み出しを防止することができる。また、液晶表示
素子の一辺に設けた液晶注入口の基板間隔を表示部の基
板間隔より大きくすることにより、液晶注入にかかる時
間を大幅に短縮することができる。さらに、配向膜のラ
ビング方向を液晶注入口から相対する素子辺の方向に設
定し、ラビング方向の始点部から傾斜冷却することによ
り、欠陥を低減したC1配向を効率良く得ることができ
る。また、ラビング方向を逆にすることによりC2配向
を効率良く得ることができる。
概略透視図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
概略透視図である。
概略透視図である。
断面図である。
断面図である。
概略透視図である。
す概略透視図である。
す概略透視図である。
示す概略透視図である。
示す断面図である。
示すグラフであり、相転移温度の高い部分から傾斜冷却
を行う場合の例である。
示すグラフであり、相転移温度の低い部分から傾斜冷却
を行う場合の例である。
示すグラフであり、複数の素子辺に設けられた液晶注入
口から液晶を注入し相転移温度分布にむらが発生した場
合の例である。
とにより傾斜冷却を行う場合の概念透視図である。
板を接着した液晶表示素子の概略透視図である。
晶表示素子の概念透視図である。
Claims (25)
- 【請求項1】 互いに近接して対向配置された2枚の基
板の間に、樹脂スペーサ又は粒子スペーサを併用した樹
脂スペーサが配置された表示部と、シール材又は粒子ス
ペーサの混入されたシール材が配置されたシール部とが
存在し、前記シール部の基板間隔が前記表示部の基板間
隔より小さいことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記樹脂スペーサの形状が柱状又は隔壁
状であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素
子。 - 【請求項3】 樹脂スペーサにより2枚の基板が接着さ
れていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶
表示素子。 - 【請求項4】 互いに近接して対向配置された2枚の基
板の間に、樹脂スペーサ又は粒子スペーサを併用した樹
脂スペーサが配置された表示部と、シール材又は粒子ス
ペーサの混入されたシール材が配置されたシール部とが
存在し、前記シール部と前記表示部との間に前記表示部
を囲う形状に樹脂スペーサが設けられていることを特徴
とする液晶表示素子。 - 【請求項5】 前記表示部を囲う樹脂スペーサの幅が、
前記表示部に存在する樹脂スペーサの幅以上であること
を特徴とする請求項4に記載の液晶表示素子。 - 【請求項6】 前記シール部には液晶注入口が設けられ
ており、かつ前記表示部を囲う樹脂スペーサに液晶注入
用の開口部が設けられていることを特徴とする請求項4
又は5に記載の液晶表示素子。 - 【請求項7】 互いに近接して対向配置された2枚の基
板の間に、樹脂スペーサ又は粒子スペーサを併用した樹
脂スペーサが配置された表示部と、シール材又は粒子ス
ペーサの混入されたシール材が配置されたシール部とが
存在し、前記シール部には液晶注入口が設けられてお
り、前記液晶注入口から前記表示部までの基板間隔が、
前記表示部の基板間隔以上であることを特徴とする液晶
表示素子。 - 【請求項8】 互いに近接して対向配置された2枚の基
板の間に、樹脂スペーサ又は粒子スペーサを併用した樹
脂スペーサが配置された表示部と、シール材又は粒子ス
ペーサの混入されたシール材が配置されたシール部が存
在し、前記シール部には液晶注入口が設けられており、
前記液晶注入口から前記表示部までの基板間隔が、前記
表示部の基板間隔以上であることを特徴とする請求項1
〜6のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 - 【請求項9】 前記表示部に設置された樹脂スペーサの
形状が隔壁状であり、前記液晶注入口が隔壁長手方向の
素子辺部に設けられていることを特徴とする請求項7又
は8に記載の液晶表示素子。 - 【請求項10】 前記液晶注入口から前記表示部までの
基板間隔を、前記表示部の基板間隔以上に保つために、
前記液晶注入口から前記表示部までの領域に樹脂スペー
サ又は粒子スペーサを併用した樹脂スペーサが設けられ
ていることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に
記載の液晶表示素子。 - 【請求項11】 前記液晶注入口から前記表示部までの
領域に存在する樹脂スペーサの形状が、柱状又は隔壁状
であることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示素
子。 - 【請求項12】 前記液晶注入口から前記表示部までの
領域に設けられた柱状又は隔壁状樹脂スペーサの幅が、
前記表示部に設けられた柱状又は隔壁状樹脂スペーサの
幅以上であることを特徴とする請求項11に記載の液晶
表示素子。 - 【請求項13】 互いに近接して対向配置された2枚の
基板の間に、樹脂スペーサが配置された表示部と、シー
ル材が配置されたシール部とが存在し、前記表示部の樹
脂スペーサが隔壁状であり、前記液晶注入口が隔壁長手
方向の素子辺部に設けられ、複数の分子からなりスメク
ティックC相を呈する液晶、カイラルスメクティックC
相を呈する液晶、カイラルスメクティックCA相を呈す
る液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、無閾反強誘電
性液晶、歪螺旋強誘電性液晶、ねじれ強誘電性液晶又は
単安定強誘電性液晶を使用し、2枚の基板に液晶配向用
の配向膜が設けられている場合に、配向膜のラビング方
向が前記液晶注入口から相対する素子辺の方向に設定さ
れ、かつ前記液晶注入時に加熱又は真空注入を行い、そ
の後前記液晶が等方相になるまで前記液晶表示素子を加
熱し、その後前記隔壁状樹脂スペーサの長手方向に沿っ
てラビング方向の始点部から傾斜冷却して前記液晶がC
1配向となることを特徴する液晶表示素子。 - 【請求項14】 前記表示部の樹脂スペーサが隔壁状で
あり、前記液晶注入口が隔壁長手方向の素子辺部に設け
られ、複数の分子からなりスメクティックC相を呈する
液晶、カイラルスメクティックC相を呈する液晶、カイ
ラルスメクティックCA相を呈する液晶、強誘電性液
晶、反強誘電性液晶、無閾反強誘電性液晶、歪螺旋強誘
電性液晶、ねじれ強誘電性液晶又は単安定強誘電性液晶
を使用し、2枚の基板に液晶配向用の配向膜が設けられ
ている場合に、配向膜のラビング方向が前記液晶注入口
から相対する素子辺の方向に設定され、かつ前記液晶注
入時に加熱又は真空注入を行い、その後前記液晶が等方
相になるまで前記液晶表示素子を加熱し、その後前記隔
壁状樹脂スペーサの長手方向に沿ってラビング方向の始
点部から傾斜冷却して前記液晶がC1配向となることを
特徴する請求項1〜12のいずれか1項に記載の液晶表
示素子。 - 【請求項15】 ラビング方向の始点部から傾斜冷却す
ることに代えて、傾斜冷却の方向をラビング方向と逆方
向として液晶がC2配向となることを特徴とする請求項
13又は14に記載の液晶表示素子。 - 【請求項16】 前記表示部における樹脂スペーサの幅
が10μm以下であることを特徴とする請求項1〜15
のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 - 【請求項17】 互いに近接して対向配置される2枚の
基板のうちの少なくとも1枚に、樹脂スペーサ又は粒子
スペーサを併用した樹脂スペーサを配置した表示部を設
置する工程と、シール材又は粒子スペーサの混入された
シール材が配置されたシール部を設置する工程と、前記
2枚の基板を重ね合わせ加圧焼成する工程とを有し、前
記加圧焼成時の面内圧力分布が前記表示部と前記シール
部で均等である場合に、前記表示部の樹脂スペーサより
前記シール部のシール材の方が大きく潰れ、前記表示部
の基板間隔より前記シール部の基板間隔が小さくなるこ
とを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項18】 前記シール部には液晶注入口が設けら
れ、前記2枚の基板間に液晶を真空又は加熱注入する工
程が存在し、前記液晶注入口から前記表示部までの領域
に樹脂スペーサを配置するとともに、該液晶注入口から
表示部までの領域に存在する樹脂スペーサの幅を、前記
表示部に存在する樹脂スペーサの幅以上とすることを特
徴とする請求項17に記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項19】 前記表示部を囲い前記液晶注入口に開
口部を有する樹脂スペーサが設けられ、前記表示部を囲
い前記液晶注入口に開口部を有する樹脂スペーサの幅
を、前記表示部に存在する樹脂スペーサの幅以上とし、
かつ前記液晶注入口から前記表示部までの領域に存在す
る樹脂スペーサの幅以下とすることを特徴とする請求項
18に記載の液晶表示素子の製造方法。液晶表示素子の
製造方法。 - 【請求項20】 互いに近接して対向配置される2枚の
基板のうちの少なくとも1枚に、樹脂スペーサ又は粒子
スペーサを併用した樹脂スペーサを配置した表示部と、
シール材又は粒子スペーサの混入されたシール材が配置
されたシール部とを設置する工程と、前記2枚の基板を
重ね合わせ加圧焼成する工程とを有するとともに、前記
加圧焼成時の圧力に面内で分布が存在し、前記表示部の
樹脂スペーサより前記シール部のシール材の方が大きく
潰れ、前記表示部の基板間隔より前記シール部の基板間
隔を小さくすることを特徴とする液晶表示素子の製造方
法。 - 【請求項21】 前記シール部には液晶注入口が設けら
れ、前記加圧焼成時の圧力に面内で分布が存在し、前記
液晶注入口から前記表示部までの領域の基板間隔を、前
記表示部の基板間隔以上とすることを特徴とする請求項
19に記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項22】 前記表示部を囲い前記液晶注入口に開
口部を有する樹脂スペーサが設けられ、前記加圧焼成時
の圧力に面内で分布が存在し、前記表示部を囲い前記液
晶注入口に開口部を有する樹脂スペーサ部の基板間隔
を、前記表示部の基板間隔以上とし、かつ前記前記液晶
注入口から前記表示部までの領域の基板間隔以下とする
ことを特徴とする請求項21に記載の液晶表示素子の製
造方法。 - 【請求項23】 互いに近接して対向配置される2枚の
基板に液晶配向用の配向膜を塗布する工程と、前記配向
膜をラビングする工程と、前記2枚の基板の少なくとも
1枚に隔壁状樹脂スペーサを配置した表示部を作製する
工程と、シール材又は粒子スペーサの混入されたシール
材を使用して液晶注入用の注入口を有するシール部を作
製する工程と、前記2枚の基板を重ね合わせ加圧焼成す
る工程と、前記液晶をディップ法又はディスペンサ法を
使用して真空又は加熱注入する工程を有し、配向膜のラ
ビング方向が前記液晶注入口から相対する素子辺の方向
に設定され、かつ前記液晶が等方相になるまで前記液晶
表示素子を加熱し、その後前記隔壁状樹脂スペーサの長
手方向に沿ってラビング方向の始点部から傾斜冷却して
前記液晶がC1配向となることを特徴する液晶表示素子
の製造方法。 - 【請求項24】 ラビング方向の始点部から傾斜冷却す
ることに代えて、傾斜冷却の方向をラビング方向と逆方
向として液晶がC2配向となることを特徴とする請求項
23に記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項25】 ディスペンサ法の液晶滴下を一度とす
ることを特徴とする請求項18、19、21〜24のい
ずれか1項に記載の液晶表示素子の製造方法。
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