JP2809708B2 - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents
液晶表示素子およびその製造方法Info
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- JP2809708B2 JP2809708B2 JP1151521A JP15152189A JP2809708B2 JP 2809708 B2 JP2809708 B2 JP 2809708B2 JP 1151521 A JP1151521 A JP 1151521A JP 15152189 A JP15152189 A JP 15152189A JP 2809708 B2 JP2809708 B2 JP 2809708B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、液晶表示素子およびその製造方法に関す
る。
る。
（従来の技術） 液晶表示素子は、相対向する基板間のギャップにより
表示特性に大きな影響が出る。素子全面に渡って均一な
ギャップでないと、色むらが現れる。特に、ツイステッ
ド・ネマティク液晶を用いた表示素子の場合、±0.1μ
ｍという高精度のギャップが要求される。
表示特性に大きな影響が出る。素子全面に渡って均一な
ギャップでないと、色むらが現れる。特に、ツイステッ
ド・ネマティク液晶を用いた表示素子の場合、±0.1μ
ｍという高精度のギャップが要求される。
第３図は、従来の液晶表示素子でのギャップ制御法の
一例を示す。第３図（ａ）に示すように、基板11に配向
膜12を塗布し配向処理を行った後、基板周辺に印刷等に
よってシール材13を形成する。次のこの基板11上に、第
３図（ｂ）に示すようにスペーサ球をフレオン等の溶媒
に入れた懸濁液14をスプレー状にふきかけ、溶媒を飛ば
して第３図（ｃ）に示すように基板11にスペーサ球15を
散布した状態を得る。スペーサ球15は例えば５μｍφ程
度の粉末である。
一例を示す。第３図（ａ）に示すように、基板11に配向
膜12を塗布し配向処理を行った後、基板周辺に印刷等に
よってシール材13を形成する。次のこの基板11上に、第
３図（ｂ）に示すようにスペーサ球をフレオン等の溶媒
に入れた懸濁液14をスプレー状にふきかけ、溶媒を飛ば
して第３図（ｃ）に示すように基板11にスペーサ球15を
散布した状態を得る。スペーサ球15は例えば５μｍφ程
度の粉末である。
その後、図示しないもう一方の基板をこの基板11上に
設置し、加圧状態で加熱して両基板をシールする。そし
て予め設けられているシール部の開口部（注入部）から
真空排気した後、液晶を注入し、再度シール材によりそ
の開口部をシールして液晶表示素子が得られる。
設置し、加圧状態で加熱して両基板をシールする。そし
て予め設けられているシール部の開口部（注入部）から
真空排気した後、液晶を注入し、再度シール材によりそ
の開口部をシールして液晶表示素子が得られる。
この従来法では、極めて小さいスペーサ自体の径の制
御が難しい。また均一に散布することも難しく、固まり
となって基板上に散布されたり、単位面積当たりの散布
量の制御が出来ない。従って高精度のギャップ制御は困
難であった。特に、アクティブ・マトリクス型の液晶表
示素子では、配線厚みが１μｍ程度あり、この配線領域
上に均一にスペーサを散布することは非常に難しかっ
た。また、スペーサの散布プロセス自体がごみの発生源
となり、素子の信頼性や表示特性に悪影響を及ぼすとい
う問題があった。
御が難しい。また均一に散布することも難しく、固まり
となって基板上に散布されたり、単位面積当たりの散布
量の制御が出来ない。従って高精度のギャップ制御は困
難であった。特に、アクティブ・マトリクス型の液晶表
示素子では、配線厚みが１μｍ程度あり、この配線領域
上に均一にスペーサを散布することは非常に難しかっ
た。また、スペーサの散布プロセス自体がごみの発生源
となり、素子の信頼性や表示特性に悪影響を及ぼすとい
う問題があった。
この様な方法に対して、基板の一方に複数の柱を立て
てギャップ制御を行う方法がある。この方法は、柱の高
さを正確に制御することによりギャップを正確に制御す
ることができる。ところがこの方法では、柱に金属や硬
い無機材料を用いた場合、低温における液晶の発泡（低
温発泡）という現象が認められ、表示特性が悪くなると
いう問題があった。即ち液晶の熱膨脹係数が柱材料のそ
れより大きい場合、低温になると液晶自体は収縮する
が、基板は柱により固定されている。そうすると、液晶
が膨脹の力を受ける。この膨脹の力が液晶材料の蒸気圧
以上になると、発泡という現象となって現れる。
てギャップ制御を行う方法がある。この方法は、柱の高
さを正確に制御することによりギャップを正確に制御す
ることができる。ところがこの方法では、柱に金属や硬
い無機材料を用いた場合、低温における液晶の発泡（低
温発泡）という現象が認められ、表示特性が悪くなると
いう問題があった。即ち液晶の熱膨脹係数が柱材料のそ
れより大きい場合、低温になると液晶自体は収縮する
が、基板は柱により固定されている。そうすると、液晶
が膨脹の力を受ける。この膨脹の力が液晶材料の蒸気圧
以上になると、発泡という現象となって現れる。
（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来の液晶表示素子でのギャップ制御法
は、精度よく制御することが難しいか、または高精度の
制御ができる場合には低温発泡が生じる、といった問題
があった。
は、精度よく制御することが難しいか、または高精度の
制御ができる場合には低温発泡が生じる、といった問題
があった。
本発明は、高精度のギャップ制御ができ、しかも低温
発泡がなく、従って優れた表示特性が得られる液晶表示
素子を提供することを目的とする。
発泡がなく、従って優れた表示特性が得られる液晶表示
素子を提供することを目的とする。
本発明はまた、簡単な工程で高精度のギャップ制御が
できる液晶表示素子の製造方法を提供することを目的と
する。
できる液晶表示素子の製造方法を提供することを目的と
する。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、液晶を封入する相対向する基板の一方にギ
ャップ制御用の複数の柱を立てる構造の液晶表示素子に
おいて、柱を、無機材料からなる弾性係数の大きい第１
の材料膜とその上に形成された有機材料からなる弾性係
数の小さい第２の材料膜の積層構造により構成したこと
を特徴とする。
ャップ制御用の複数の柱を立てる構造の液晶表示素子に
おいて、柱を、無機材料からなる弾性係数の大きい第１
の材料膜とその上に形成された有機材料からなる弾性係
数の小さい第２の材料膜の積層構造により構成したこと
を特徴とする。
本発明は、上述のようなギャップ制御用の柱を形成す
るに当たって、基板上に全面に第１の材料膜と第２の材
料膜の積層膜を全面に形成した後、これらの積層膜をPE
P工程を経て選択エッチングすることを特徴とする。
るに当たって、基板上に全面に第１の材料膜と第２の材
料膜の積層膜を全面に形成した後、これらの積層膜をPE
P工程を経て選択エッチングすることを特徴とする。
本発明はまた、上述のようなギャップ制御用の柱を形
成するに当たって、基板上に全面に第１の材料膜として
無機材料膜を全面堆積し、この上に第２の材料膜として
感光性樹脂膜を堆積してこれを選択的に露光して現像
し、残された樹脂膜をマスクとして下の無機材料膜を選
択エッチングすることにより、感光性樹脂膜をそのまま
残した積層構造の柱を形成することを特徴とする。
成するに当たって、基板上に全面に第１の材料膜として
無機材料膜を全面堆積し、この上に第２の材料膜として
感光性樹脂膜を堆積してこれを選択的に露光して現像
し、残された樹脂膜をマスクとして下の無機材料膜を選
択エッチングすることにより、感光性樹脂膜をそのまま
残した積層構造の柱を形成することを特徴とする。
（作用） 本発明によれば、一方の基板に分散配置する柱の高さ
を正確に制御することによって、液晶表示素子のギャッ
プを高精度に制御することができる。柱は弾性係数の異
なる材料の積層構造としているから、例えば液晶注入工
程等で外圧を受けた場合にも弾性係数の大きい第１の材
料によって変形量が小さく抑えられる。組立てられた液
晶表示素子の液晶が低温において収縮した場合、柱の弾
性係数が小さい第２の材料が収縮して変形することによ
り、液晶の膨脹力が低減される。これにより、弾性係数
の大きい固い材料のみで柱を構成した場合に比べて低温
発泡が生じる温度を低いものとすることができる。すな
わち低温発泡が効果的に抑制される。
を正確に制御することによって、液晶表示素子のギャッ
プを高精度に制御することができる。柱は弾性係数の異
なる材料の積層構造としているから、例えば液晶注入工
程等で外圧を受けた場合にも弾性係数の大きい第１の材
料によって変形量が小さく抑えられる。組立てられた液
晶表示素子の液晶が低温において収縮した場合、柱の弾
性係数が小さい第２の材料が収縮して変形することによ
り、液晶の膨脹力が低減される。これにより、弾性係数
の大きい固い材料のみで柱を構成した場合に比べて低温
発泡が生じる温度を低いものとすることができる。すな
わち低温発泡が効果的に抑制される。
また本発明の方法によれば、簡単な工程で液晶表示素
子の高精度のギャップ制御ができる。特に第２の材料と
して感光性樹脂膜を用いてこれをフォトレジストとして
利用すると同時に柱の一部として残すことにより、柱を
分散配置するためのPEP工程は簡略化される。
子の高精度のギャップ制御ができる。特に第２の材料と
して感光性樹脂膜を用いてこれをフォトレジストとして
利用すると同時に柱の一部として残すことにより、柱を
分散配置するためのPEP工程は簡略化される。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
第１図（ａ）〜（ｄ）は、一実施例の液晶表示素子の
特にギャップ制御用柱の形成工程を詳細に示す製造工程
図である。第１図（ａ）において、基板１は液晶を挟む
一対の基板のうち一方のガラス基板であり、例えば薄膜
トランジスタアレイ（図示せず）および電極配線が形成
された所謂アクティブ・マトリクス基板を構成してい
る。基板１上には厚み１μｍ程度の金属配線２が配設さ
れており、全面にパシベーション膜３が形成されてい
る。このようなに基板上にまず、プラズマCVD法によっ
て第１の材料膜としてシリコン酸化膜４を全面に堆積
し、更にこの上に第２の材料膜としてポリイミド膜５を
全面にスピンナーにより塗布する。酸化膜４は例えば３
μｍとし、ポリイミド膜５は例えば１μｍとする。次い
で第１図（ｂ）に示すように、PEP工程によりレジスト
（図示せず）を所定パターンに形成する。そしてレジス
トをマスクとして第１図（ｂ）に示すようにポリイミド
膜５を選択エッチングし、続いて酸化膜４をエッチング
して、第１図（ｃ）に示すように柱６を形成する。具体
的には例えば、柱６を配線２上に１画素当り１個の割合
で20μｍ×20μｍの大きさで形成する。
特にギャップ制御用柱の形成工程を詳細に示す製造工程
図である。第１図（ａ）において、基板１は液晶を挟む
一対の基板のうち一方のガラス基板であり、例えば薄膜
トランジスタアレイ（図示せず）および電極配線が形成
された所謂アクティブ・マトリクス基板を構成してい
る。基板１上には厚み１μｍ程度の金属配線２が配設さ
れており、全面にパシベーション膜３が形成されてい
る。このようなに基板上にまず、プラズマCVD法によっ
て第１の材料膜としてシリコン酸化膜４を全面に堆積
し、更にこの上に第２の材料膜としてポリイミド膜５を
全面にスピンナーにより塗布する。酸化膜４は例えば３
μｍとし、ポリイミド膜５は例えば１μｍとする。次い
で第１図（ｂ）に示すように、PEP工程によりレジスト
（図示せず）を所定パターンに形成する。そしてレジス
トをマスクとして第１図（ｂ）に示すようにポリイミド
膜５を選択エッチングし、続いて酸化膜４をエッチング
して、第１図（ｃ）に示すように柱６を形成する。具体
的には例えば、柱６を配線２上に１画素当り１個の割合
で20μｍ×20μｍの大きさで形成する。
その後は通常の工程に従って、柱６を立てた基板上に
配向処理を施し、必要ならカラーフィルタ基板を封着材
により封着する。そして第１図（ｄ）に示すように、周
辺にシール材７を塗布し、透明電極９が形成された対向
基板８を配置して、液晶10を注入して封止することによ
り、素子を完成する。
配向処理を施し、必要ならカラーフィルタ基板を封着材
により封着する。そして第１図（ｄ）に示すように、周
辺にシール材７を塗布し、透明電極９が形成された対向
基板８を配置して、液晶10を注入して封止することによ
り、素子を完成する。
この実施例によれば、対角４インチの液晶表示素子
で、ギャップが全面に渡って±0.2μｍという高精度が
得られる。また低温発泡も効果的に抑制されることが確
認された。
で、ギャップが全面に渡って±0.2μｍという高精度が
得られる。また低温発泡も効果的に抑制されることが確
認された。
第２図（ａ）〜（ｃ）は、他の実施例のギャップ制御
用柱の形成工程を示す。第１図と対応する部分には第１
図と同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施
例では、第１図（ａ）に示すように、第１の材料として
シリコン酸化膜４を形成するまでは先の実施例と同じで
あり、第２の材料膜として感光性の樹脂膜、具体的には
感光性ポリイミド膜５′を形成している。膜厚は、酸化
膜4,ポリイミド膜５′共に例えば２μｍとする。この後
第２図（ｂ）に示すように、感光性ポリイミド膜５′を
露光，現像し、これをマスクとして用いて酸化膜４をエ
ッチングして第２図（ｃ）に示すように酸化膜４とポリ
イミド膜５′の積層構造からなる柱６を形成する。この
後は先の実施例と同様である。
用柱の形成工程を示す。第１図と対応する部分には第１
図と同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施
例では、第１図（ａ）に示すように、第１の材料として
シリコン酸化膜４を形成するまでは先の実施例と同じで
あり、第２の材料膜として感光性の樹脂膜、具体的には
感光性ポリイミド膜５′を形成している。膜厚は、酸化
膜4,ポリイミド膜５′共に例えば２μｍとする。この後
第２図（ｂ）に示すように、感光性ポリイミド膜５′を
露光，現像し、これをマスクとして用いて酸化膜４をエ
ッチングして第２図（ｃ）に示すように酸化膜４とポリ
イミド膜５′の積層構造からなる柱６を形成する。この
後は先の実施例と同様である。
この実施例によっても、先の実施例と同様に高いギャ
ップ制度が得られる。またこの実施例の方法では、柱の
第２の材料膜として感光性ポリイミド膜を用いて、これ
をPEP工程のフォトレジストとして利用しているため、
先の実施例に比べて工程がより簡単になる。
ップ制度が得られる。またこの実施例の方法では、柱の
第２の材料膜として感光性ポリイミド膜を用いて、これ
をPEP工程のフォトレジストとして利用しているため、
先の実施例に比べて工程がより簡単になる。
本発明は、上記実施例に限られるものではない。例え
ば実施例ではアクティブ・マトリクス型液晶表示素子の
トランジスタ・アレイ基板側に柱を立てる場合を説明し
たが、対向基板側に同様に柱を立ててもよい。また本発
明は単純マトリクス型にも適用することができる。柱の
材料としても、例えば無機材料にシリコン窒化膜やアモ
ルファス・シリコン膜を用いるなど、種々選択すること
ができる。
ば実施例ではアクティブ・マトリクス型液晶表示素子の
トランジスタ・アレイ基板側に柱を立てる場合を説明し
たが、対向基板側に同様に柱を立ててもよい。また本発
明は単純マトリクス型にも適用することができる。柱の
材料としても、例えば無機材料にシリコン窒化膜やアモ
ルファス・シリコン膜を用いるなど、種々選択すること
ができる。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、高精度のギャップ
制御ができ、低温発泡が効果的に抑制され、したがって
優れた表示特性が得られる液晶表示素子を提供すること
ができる。
制御ができ、低温発泡が効果的に抑制され、したがって
優れた表示特性が得られる液晶表示素子を提供すること
ができる。
第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例の液晶表示
素子の製造工程を示す図、 第２図（ａ）〜（ｃ）は他の実施例の液晶表示素子の製
造工程を示す図、 第３図（ａ）〜（ｃ）は従来の液晶表示素子のギャップ
制御方法の一例を示す図である。 １……基板、２……配線、３……パシベーション膜、４
……シリコン酸化膜（第１の材料膜）、５……ポリイミ
ド膜（第２の材料膜）、５′……感光性ポリイミド膜
（第２の材料膜）６……柱、７……シール材、８……基
板、９……透明電極、10……液晶。
素子の製造工程を示す図、 第２図（ａ）〜（ｃ）は他の実施例の液晶表示素子の製
造工程を示す図、 第３図（ａ）〜（ｃ）は従来の液晶表示素子のギャップ
制御方法の一例を示す図である。 １……基板、２……配線、３……パシベーション膜、４
……シリコン酸化膜（第１の材料膜）、５……ポリイミ
ド膜（第２の材料膜）、５′……感光性ポリイミド膜
（第２の材料膜）６……柱、７……シール材、８……基
板、９……透明電極、10……液晶。
Claims (2)
- 【請求項１】相対向する基板の一方にギャップ制御用の
複数の柱が配設され、これらの基板間に液晶を封入して
構成される液晶表示素子において、前記一方の基板に配
設された柱を、無機材料からなる弾性係数の大きい第１
の材料膜とその上に形成された有機材料からなる弾性係
数の小さい第２の材料膜の積層構造により構成したこと
を特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項２】相対向する基板の一方にギャップ制御用の
複数の柱を形成し、これらの基板間に液晶を封入して液
晶表示素子を製造する方法において、前記基板に柱を形
成する工程は、基板上全面に無機材料膜を形成する工程
と、前記無機材料膜が形成された基板上に感光性樹脂膜
を形成する工程と、前記感光性樹脂膜を選択的に露光し
て現像する工程と、残された感光性樹脂膜をマスクとし
て前記無機材料膜を選択エッチングして無機材料膜と感
光性樹脂膜の積層構造を柱として残す工程とを有するこ
とを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151521A JP2809708B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 液晶表示素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151521A JP2809708B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 液晶表示素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0315824A JPH0315824A (ja) | 1991-01-24 |
| JP2809708B2 true JP2809708B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=15520332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151521A Expired - Lifetime JP2809708B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 液晶表示素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2809708B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998005997A1 (fr) * | 1996-08-05 | 1998-02-12 | Toray Industries, Inc. | Substrat pour elements de dispositif d'affichage a cristaux liquides et dispositif d'affichage a cristaux liquides comportant lesdits elements |
| US6465268B2 (en) | 1997-05-22 | 2002-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing an electro-optical device |
| JP4559611B2 (ja) * | 2000-11-14 | 2010-10-13 | 大日本印刷株式会社 | 液晶ディスプレイと液晶ディスプレイ用カラーフィルタおよび液晶ディスプレイの製造方法 |
| JP4929578B2 (ja) * | 2003-11-10 | 2012-05-09 | 大日本印刷株式会社 | 液晶表示装置 |
| KR101114233B1 (ko) | 2005-04-29 | 2012-03-06 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시패널 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5412066B2 (ja) * | 1973-02-27 | 1979-05-19 | ||
| JPS6031117A (ja) * | 1983-07-30 | 1985-02-16 | Canon Inc | 光学変調素子およびその製法 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151521A patent/JP2809708B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0315824A (ja) | 1991-01-24 |
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