JPH0315824A - 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

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JPH0315824A
JPH0315824A JP15152189A JP15152189A JPH0315824A JP H0315824 A JPH0315824 A JP H0315824A JP 15152189 A JP15152189 A JP 15152189A JP 15152189 A JP15152189 A JP 15152189A JP H0315824 A JPH0315824 A JP H0315824A
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修 滝川
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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】 〔発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、戚晶表示素子およびその製造方法に関する。
(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。
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を形或する。次のこの基板11上
に、第3図(b)に示すようにスベ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にスベ
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。
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・マトリクス型の演晶表示
素子では、配線厚みが1μm程度あり、この配線領域上
に均一にスベーサを散布することは非常に難しかった。
また、スベ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。
(発明が鉾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。
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。
本発明はまた、簡単な工程で高精度のギャップ$I1御
ができる演晶表示素子の製造方法を提供することを目的
とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、液晶を封入する相対向する基板の一方にギャ
ップ制御用の複数の柱を立てる構造の液晶表示素子にお
いて、柱を、弾性係数の大きいMlの材料と弾性係数の
小さい第2の材料の積層構造により構成したことを特徴
とする。
本発明は、上述のようなギャップ制御用の柱を形成する
に当たって、基板上に全面に第1の材料膜と第2の材料
膜の積層膜を全面に形成した後、これらの積層膜をPE
P工程を経て選択エッチングすることを特徴とする。
本発明はまた、上述のようなギャップ制御用の柱を形成
するに当たって、基板上に全面に第1の材料膜として無
機材料膜を全面堆積し、この上に第2の材料膜として感
光性樹脂膜を堆積してこれを選択的に露光して現像し、
残された樹脂膜をマスクとして下の無機材料膜を選択エ
ッチングすることにより、感光性樹NHをそのまま残し
た積層構造の柱を形成することを特徴とする。
(作用) 本発明によれば、一方の基板に分散配置する柱の高さを
正確に$II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横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。
(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、全面にバシベーション膜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CVDgによって第
1の材料膜としてシリコン酸化1114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IiI5
を全面にスビンナーにより塗布する。
酸化H4は例えば3μmとし、ポリイミドfi5は例え
ばlμmとする。次いで第1図(b)に示すように、P
EP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B5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20μmX20μm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を設置して、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。
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III4
をエッチングして第2図(+1.)に示すように酸化I
I4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。
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111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。
【図面の簡単な説明】
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H(第2の材料膜)、5′・・・感光性
ポリイミド膜(第2の材料11!I) 6・・・柱、7
・・・シール材、8・・・基板、9・・・透明電極、1
0・・・液晶。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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、前記柱を、弾性係数の大き
    い第1の材料と弾性係数の小さい第2の材料の積層構造
    により構成したことを特徴とする液晶表示素子。
  2. (2)第1の材料が無機材料であり、第2の材料が有機
    材料である請求項1記載の液晶表示素子。
  3. (3)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。
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