JPH01134336A - 液晶表示装置およびその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、文字あるいは画像表示用の液晶表示装置に関
し、特に液晶分子の配列を定める配向膜上にスペーサを
固定した電極付基板を有する液晶表示装置およびその製
造方法に関するものである。

従来の技術 従来の液晶表示装置の製造方法として、配向膜を形成す
る方法は凸版印刷法等による印刷方式と、スピナーある
いはガンスプレー等による塗布方式があった。また液晶
表示装置内の電極付基板間に介在するスペーサに、材質
がガラスあるいは有機樹脂等からなり、形状が円柱や球
であるものを用いた。この時ガラスの組成として液晶と
の信頼性の点でアルカリ系の元素を極めて少なくするこ
とが望ましく、例えばＳ１０□を主成分としてム（１２
０５＋Ｆｅ　２０３．　Ｎａ２Ｏ、に２０等が含まれ、
ＮａおよびＫが０．７　ｐｐｍ　　程度のものを用いて
いる。また有機樹脂にベンゾグアナミン・ホルムアルデ
ヒド縮合物（既存化学物質構造別分類整理番号７−３１
）を成分とした硬化球状微粒子を用いた。スペーサの分
散方法として、気中法と液中法がある。気中法は、スペ
ーサを装置内で気流とともに分散する方式で、吐出気流
を０．３Ｋｓ＋／ｉ程度、１ｔｓ　ｄ／ｗｉｎ程度とし
自由落下させるものや、逆に吐出気流を４Ｋｇ／ｃｒｌ
程度、２００　ｌ／ｗｉｎ程度で強制落下させるものが
ある。前者は比較的均一に分散できるが落下時間に長時
間を必要とした。また後者は落下時間を比較的短縮でき
るが、工夫を要し、ともするとスペーサの固まりを吐出
することになる。

ここでいう工夫とは例えば基板を除電し静電的に中和す
ること、スペーサの供給に霧吹き原理等を用いて流速を
高めスペーサの固まりを防止すること、スペーサをフィ
ルターに通し予め固まりを除去すること等である。まだ
形状が円柱であれ、球であれスペーサに用いる微粉体は
静電気の影響を受けやすいので、気中法では特に静電気
対策が必要になる。

液中法はスピナー等を用いて分散する方法が一般に知ら
れている。スペーサを混入させる液にアルコールやアセ
トンを用いると配向膜表面を侵し配向特性を劣化させる
ことになる。したがって化学的に安定なフロン液を用い
、スペーサを混入した溶液をスピンナーに設置した電極
付基板上の配向膜の上に滴化し、１００　ｒ、ｐ、ｍ、
程度、６０秒程度後、２００　Ｏｒ、ｐ、ｍ、程度、３
分程度稼動させスペーサを分散する。また滴下する代り
に配向膜表面にまんべんなくスペーサを混入した液を落
下させた後スピンナーヲ稼動させるとよりいっそう均一
な分散を実現する。

配向膜にポリイ°ミド、ポリビニルアルコール等の有機
材料を用いる。例えば凸版印刷法を用いて印刷する場合
、ポリイミドの重量と溶剤の重量の比は約７．５４　Ｗ
　を程度であり、スピナー塗布する場合、約４．５１　
Ｗ　ｔであり、スプレーガン塗布する場合、約３％ｗｔ
である。配向膜塗布後硬化するのに加熱炉を用いＮ２中
で、１７０’Ｃ程度から３５０℃程度の範囲で数時間加
熱する。

このようにして配向膜を形成後、スペーサを分散した状
態を第７図に示す。カラー液晶テレビ等の液晶表示装置
にカラーフィルタ付の電極付基板とＴＰＴ素子（薄膜ス
イッチング素子）付の電極付基板を用いるが、第７図に
おいて、そのＴＰＴ素子素子型極付基板上に配向膜を形
成した後、気中法でスペーサ２４を分散した状態を示し
ている。

スペーサ２４は、ＴＦＴ素子部２６．配線部２６゜画素
部２７にまんべんなくほぼ均一に分散されている。分散
方法を気中法にせよ液中法にせよほぼ同じ結果を得る。

また画素部にスペーサを存在させないような選択分散を
これらの方法にて行うのは困難であった。

発明が解決しようとした問題点 このように従来の液晶表示装置の製造方法では、液晶表
示装置内で１組の電極付基板間の間隙を形成するのに円
柱まだは球の形状をしたスペーサを分散したが、電極付
基板上にまんべんなくほぼ均一に分散できるものの画素
部にスペーサが存在させないように選択分散することが
困難であった。

したがって画素部に存在するスペーサによりその部分に
液晶が存在せず光抜けが生じコントラストの低下等を招
いた結果として画質が劣化した。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡易な構成
で、スペーサを画素部に存在させず、配向膜上に固定し
、かつ配向度を劣化させることがないという液晶表示装
置およびその製造方法を提供することを目的とした。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため、１組の電極付基板
と、前記電極付基板上に形成された配向膜と、スペーサ
とから構成され、前記スペーサが少なくとも一方の前記
電極付基板上に形成された前記配向膜上に固定され、前
記スペーサが島状に配置されることを特徴とした液晶表
示装置である。

また本発明は１組の電極付基板と、前記電極付基板上に
形成された配向膜と、スペーサとから構成された液晶表
示装置を製造する際、前記基板上に前記配向膜を塗布す
る工程と、前記配向膜を硬化する工程と、前記スペーサ
を形成する材料を塗布する工程と、フォトリングラフィ
により前記スペーサを所定の形状に露光する工程と、エ
ツチングにより前記スペーサを所定の形状に加工する工
程とからなることを特徴とした液晶表示装置の製造方法
である。

作用 本発明の液晶表示装置は、配向膜を形成した後にスペー
サを配向膜上の画素部以外に形成する構成であり、画素
部においてスペーサによる光抜けを防止し画質を向上さ
せるという効果を有するものである。また、本発明の液
晶表示装置の製造方法は、配向膜を形成した後スペーサ
を形成する際配向膜の表面を予め硬化しているので配向
膜表面の配向特性を劣化させることがなく、かつ画素部
以外にスペーサを選択して形成するので画素部において
スペーサによる光抜けを防止し画質を向上させるという
効果を有するものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。本発明の製造方法に基づいて製造した液晶表示装
置を第６図と第６図に示す。

第５図において、液晶表示装置は透明電極１３とその上
に配向膜１４が付いた前面ガラス板１６と、ＴＰＴ素子
（薄膜トランジスタで構成され画素電極の印加電圧のス
イッチングに用いるトランジスタ素子）部１６および画
素部１７とその上に配向膜１８が付いた液晶表示用基板
１９との間に、周辺部には予め所定のスペーサが混合さ
れたシール剤２０があり、シール剤２０に囲まれたパネ
ル中に液晶２１が存在している。そして偏光板２２゜２
３が前面ガラス板１６と液晶表示用基板１９の両面に貼
り付けられることにより構成される。

第６図は、基板１９側の構造を示すもので、ＧはＴＰＴ
素子のゲート電極、Ｉは絶縁膜、ムはアモルファスシリ
コンよりなるチャンネル活性部、Ｍはソース、ドレイン
電極である。

第１図は本発明の液晶表示装置の製造方法により製造し
た配向膜近傍の断面図である。各工程をａからｄまで示
している。第１図ａは電極付基板上に配向膜を形成する
工程の基板の断面図である。

配向膜１を電極付基板２上に形成する方法として、凸版
印刷法、スピナー塗布法、ガンスプレー法等がある。本
発明では感光性ポリイミドをスピナー塗布法により塗布
した。スピンナー条件として約１０Ｏｒ、ｐ、ｍ、　、
約３０秒後約４００　Ｏｒ、ｐ、ｍ、、約１８０秒を行
った。感光性ポリイミドは膜厚約２０ｏＯ人のほぼ均一
な膜に塗布できた。約９０℃、１０秒で膜表面を速乾し
た後、所定のパターンのみ露光した。露光光源はＨａ−
（、ｄ　　レーザを用いた。配線部分と対向電極取出部
分に配向膜が塗布されているが露光されないと感光性ポ
リイミドはネガタイプであるため除去できる。また平滑
な面の配向膜が得られ、エツチング洗浄後、所定のパタ
ーンを形成できた。さらに加熱炉に入れてポリイミド部
分を硬化した。

次に第１図すは形成された配向膜上にさらに感光性ポリ
イミドを塗布した電極付基板の断面図を示す。感光性ポ
リイミド３をスピナー塗布する。

約３μｍの膜厚を得るのに数回塗布する方法と１回塗布
する方法を試みた。１回塗布する場合、粘度の管理が難
しかったが、原液の状態で比較的低速の約ａ　ｏ　ｒ、
ｐ、ｍ、、約３０秒後約５０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、、約１２
０秒の条件で膜厚を実現できだ。

第１図Ｃは所定のスペーサ部分のみ露光する様子を示し
た電極付基板の断面図を示す。露光された部分４は所定
の形状のスペーサである。光源にＨｅ−Ｃｄレーザを用
いた。露光時間は約３０秒である。

第１図ｄは、エツチング処理後スペーサを加熱硬化した
様子を示した電極付基板の断面図である。

エツチング処理すると前工程で露光された部分がスペー
サ６として形成される。さらに加熱硬化すると図のよう
なスペーサが形成される。

以上のようにしてスペーサは、１組の電極付基板の対向
する所定の場所に形成される。第２図は対向するスペー
サ゛が当接した様子を示しだ１組の電極付基板の断面図
である。スペーサ６は１組の電極付基板をアライメント
することにより容易に所定の位置合せができる。

第３図ａはＴＰＴ素子部付電極基板の平面図、第３図す
は同基板の断面図である。ＴＰＴ素子部Ｔ上にスペーサ
を形成した場合、スペーサ８はｂに示すように半導体部
９を被膜することができる。

この感光性ポリイミドに予め顔料を混入させたスペーサ
を形成すると、遮光膜になりＴＰＴ特性を向上させる。

この場合、スペーサは各ＴＰＴ素子部上に形成するのが
望ましい。スペーサの抑圧が約０．６Ｋｇ／６ｉ程度に
するのに相当数のスペーサが必要である。各素子部にス
ペーサが存在すると素子部を傷つけることがない。

第４図ａはＴＰＴ素子部付電極基板の平面図、第４図す
は同基板の断面図である。ＴＰＴ素子部以外の配線部１
ｏにスペーサ１１を形成した場合、第２図すに示すよう
な状態でスペーサ１１を形成できる。スペーサ１１は所
定の数を自在に形成でき、スペーサの所定の押圧力に見
合うだけの所定数のスペーサを形成できる。配線部１０
にスペーサ１１を形成した場合、ＴＰＴ素子部１２が傷
つくことによりソースとドレインが短絡したり、破損し
たりするのを防止することができる。

したがって以上のように配向膜上の画素部以外にスペー
サを形成することができ、しがも配向膜表面を傷つける
ことがないため、液晶分子の配向に支障がなく、画質を
向上させるという効果を有する。

発明の効果 以上のように本発明によれば次の効果を得ることができ
る。

（１）スペーサを電極付基板上の画素部以外の配向膜表
面に固定することにより、光抜は等がなくなる。

（２）配向膜表面とスペーサの境界に塗り垂れ等がない
ため良好な液晶の配向が得られる。

（３）表示品質の優れた液晶表示装置が得られる。

（４）比較的安定に大量の処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である液晶表示装置の製造方
法に基づいた工程における基板の断面図、第２図は本発
明の一実施例である液晶表示装置の断面図、第３図＆、
ｂはそれぞれ本発明の一実施例である液晶表示装置の平
面図とｘ　−ｘ’断面図、第４図ａ、ｂばそれぞれ本発
明の他の実施例である液晶表示装置の平面図とＹ−Ｙ’
断面図、第６図は本発明の液晶表示装置の製造方法を用
いて製造した液晶表示装置の断面図、第６図は同装置の
ＴＰＴ素子部および画素部の断面図、第７図は従来例に
おける液晶表示装置の平面図である。 １・・・・・・配向膜、２・・・・・・電極付基板、３
・・・・・・感光性ポリイミド、４・・・・・・露光さ
れた部分、５・・・・・・スペーサ、６・・・・・・ス
ペーサ、７・山・・ＴＦＴ素子部、８・・・・・・スペ
ーサ、９・・・・・・半導体部、１ｏ・・・・・・配線
部、１１・・・・・・スペーサ、１２・・・・・・ＴＦ
Ｔ素子部、１３・・・・・・透明電極、１４・・・・・
・配向膜、１６・・・・・・前面ガラス板、１６・・・
・・・ＴＦＴ素子部、１７・・・・・・画素部、１８・
・・・・・配向膜、１９・・・・・・液晶表示用基板、
２０・・・・・・シール剤、２１・・川・液晶、２２．
２３・・・・・・偏光板、２４・・・・・・スペーサ、
２５・・印・ＴＦＴ素子部、２６・・・・・・配線部、
２７・・・・・・ＴＦＴ素子部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 Ｃα） （ｂ） （ｄ） 第２図 第３図 （０Ｌ） （ｂ） ９４導体初 第４図　　　　（α）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）１組の電極付基板と、前記電極付基板上に形成さ
   れた配向膜と、スペーサとから構成され、前記スペーサ
   が少なくとも一方の前記電極付基板上に形成された前記
   配向膜上に固定され、前記スペーサが島状に配置される
   ことを特徴とした液晶表示装置。
2. （２）配向膜が紫外線硬化型あるいは熱硬化型のポリイ
   ミドからなることを特徴とした特許請求の範囲第１項記
   載の液晶表示装置。
3. （３）スペーサが紫外線硬化型ポリイミドからなるか、
   あるいは顔料と紫外線硬化型ポリイミドの混合材料から
   なることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の液晶
   表示装置。
4. （４）１組の電極付基板と、前記電極付基板上に形成さ
   れた配向膜と、スペーサとから構成された液晶表示装置
   を製造する際、前記基板上に前記配向膜を塗布する工程
   と、前記配向膜を硬化する工程と、前記スペーサを形成
   する材料を塗布する工程と、フォトリソグラフィにより
   前記スペーサを所定の形状に露光する工程と、エッチン
   グにより前記スペーサを所定の形状に加工する工程とか
   らなることを特徴とした液晶表示装置の製造方法。