JPH0943612A

JPH0943612A - 液晶表示素子及びその製造方法及びそれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0943612A
Application number: JP19006495A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Funahata; 一行舟幡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】均一な液晶厚みを有する液晶表示素子及びその
製造方法を提供する。【構成】透明電極11を備えた基板10に感光性樹脂からな
る配向制御膜12を積層し一方の電極基板を形成する工程
と、該配向制御膜12上にフォトマスク14と紫外線15によ
って選択的に未硬化部30を形成する工程と、該未硬化部
30を含む配向制御膜12上にスペーサ材13を分散する工程
と、紫外線15によって未硬化部30を硬化して未硬化部上
に分散した該スペーサ材13のみを固着する工程と、配向
制御膜12上から固着されないスペーサ材13を除去する工
程と、スペーサ材13を除去した一方の電極基板を固着残
存しているスペーサ材13を介して他方の電極基板(22,2
1,20)に重ねる工程とを含み液晶表示素子を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に係り、
特に、ＯＡ機器や情報端末機器に好敵な液晶表示素子及
びその製造方法及びそれを用いた液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のツイステッド・ネマチック型液晶
表示素子では、液晶厚みを規定するスペーサ材の分散・
固定法として、１）特開平４−１３６９１６号公報のよ
うに、ブラックマトリクス部にのみスペーサ材を分散、
固定した構造のもの、２）特開平４−６０５１７号公報
のように、スペーサ材をブラック・マトリクス部に対応
する領域にのみスペーサ材を分散、固定した構造のも
の、３）特開平４−２４３２３０号公報のように、表面
に接着材層を形成したスペーサ材を配向膜上に分散固定
した構造の液晶表示素子および製造方法等が提案されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したスペ−サ材の
分散・固定方法は、配向制御膜の下にスペーサ材を配置
するか、または接着材層を介して配向制御膜の上にスペ
ーサ材を配置する方式であり、１）スペーサ材の大きさ
だけで液晶厚みが規定できない，２）スペーサ材の分散
密度が正確に規定できない，３）スペーサ材を所期の位
置に分散、固定するのが難しい，４）スペーサ材の利用
効率が低い，５）フォトリソ工程及びスペーサ材の分散
・固定時に配向制御膜表面を汚染し易いなどの欠点を有
していた。

【０００４】したがって、本発明の目的は、均一な液晶
厚みを有する液晶表示素子及びその製造方法を提供する
とともに、その液晶表示素子を用いて均質な画像表示が
可能な液晶表示装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、複数の透
明電極上に液晶の分子配列を制御する配向制御膜を具備
する一対の電極基板が、該両電極基板の間隙を規定する
ためのスペーサ材を介して対峙し、前記両電極基板の間
隙に充填された液晶が前記各透明電極上に形成された前
記各配向制御膜間でねじれた螺旋構造を有する液晶表示
素子において、少なくとも一方の前記配向制御膜は、光
または熱硬化材からなり、該光または熱硬化材に光また
は熱を照射し、前記配向制御膜に前記スペーサ材を該光
または熱硬化材でもって直接固着したことによって達成
される。

【０００６】または、前記スペーサ材は、光または熱硬
化材で被覆されたものからなり、該光または熱硬化材に
光または熱を照射し、前記配向制御膜に前記スペーサ材
を該光または熱硬化材でもって直接固着したものでも達
成される。

【０００７】さらに、上記目的を達成する液晶表示素子
の製造方法は、一対の電極基板をスペーサ材を介して対
峙させ、液晶が充填される該両電極基板間に規定間隙を
確保する液晶表示素子の製造方法において、前記スペー
サ材を固着するための固着材として光または熱硬化材を
用い、選択された所定個所にのみ光または熱を照射して
該光または熱硬化材を硬化し、該選択された所定個所に
のみ前記スペーサ材を固着し、前記規定間隙を確保する
ものである。

【０００８】あるいは、透明電極を備えた基板に感光性
樹脂薄膜を積層し一方の電極基板を形成する工程と、該
感光性樹脂薄膜上に光または熱を照射して選択的に未硬
化部を形成する工程と、該未硬化部を含む前記感光性薄
膜上にスペーサ材を分散する工程と、光または熱を照射
して前記未硬化部を硬化し前記未硬化部上に分散した該
スペーサ材のみを固着する工程と、前記感光性薄膜上か
ら固着されない前記スペーサ材を除去する工程と、前記
スペーサ材を除去した前記一方の電極基板を、固着残存
している前記スペーサ材を介して他方の電極基板に重ね
る工程とを含み液晶表示素子を製造するものであっても
良い。

【０００９】

【作用】本発明によれば、スペーサ材を固着するための
固着材として、光または熱硬化材を用い、選択された所
定個所にのみ光または熱を照射し、上記の光または熱硬
化材を硬化し、該選択された所定個所にのみスペーサ材
を固着するので、所定の分散位置および分散密度で、ス
ペーサ材を均一に固着させられる。

【００１０】そして、一つの例は、配向制御膜を光また
は熱硬化材から構成し、配向制御膜に選択的に光または
熱を照射し、該照射した部分に分散されたスペーサ材の
みを配向制御膜に直接固着するものである。他の例は、
スペーサ材を光または熱硬化材で被覆し、所定個所に在
るスペーサ材のみに選択的に光または熱を照射し、該照
射したスペーサ材のみを被固着体に直接固着するもので
ある。

【００１１】換言すれば、スペ−サ材を分散・固定する
ための固着の役目を、感光性樹脂からなる配向制御膜ま
たは感光性樹脂で被覆されたスペ−サ材自体に持たせる
方法であり、また、フォトマスクなどを採用し、分散・
固定のために正確に規定できる光または熱による照射を
行うので、スペ−サ材の分散位置および分散密度が正確
に規定される方法である。上記方法によって、スペ−サ
材を均一に分散・固定でき、液晶厚さを所定寸法に規定
することができる。

【００１２】従って、液晶表示素子全面に亘り均一な液
晶厚さが容易に得られると共に、表示不良の発生要因が
ないので、高コントラストで均質な画像が得られる液晶
表示装置が達成できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施するに好適な液晶表示装
置について、図面を用いて詳細に説明する。

【００１４】本実施例では表示規模６４０×４８０ドッ
ト（画素ピッチ：０.３０ｍｍ×０.３０ｍｍ，画素サイ
ズ：０.２８ｍｍ×０.２８ｍｍ，画面対角サイズ：９.
４インチ）のＶＧＡ対応ノートブックタイプ・パーソナ
ルコンピュータ（以下、ノートＰＣと称する）用スーパ
ー・ツイステッド・ネマチック（以下、ＳＴＮと称す
る）液晶表示素子を主に説明する。本発明によるスペー
サ材の表面に接着材及びそれに類する層を形成せずに、
均一な液晶厚みが得られる液晶表示素子の製作法につい
て説明する。

【００１５】図１は、本発明による一実施例の液晶表示
装置の製作工程を示す図である。

【００１６】図に示すように、（ａ）フォトリソグラフ
ィ法により４８０ラインの透明電極１１（ＩＴＯ（In₂O
₃-SnO₂）：シート抵抗：Ｔｙｐ．８Ω／□，厚さ：３０
００Å）が形成された基板１０(ソーダライムガラス，
厚さ：０．７ｍｍ)の上に、スピンコート法や印刷法等
によって、配向制御膜１２（感光性ポリイミド系樹脂，
厚さ：０．１μｍ）を積層し一方の電極基板を形成す
る。（ｂ）,（ｃ）電極間の間隙(２５μｍ)または遮光
部(３０μｍ)に対応する部分の配向制御膜１２に、フォ
トマスク１４，紫外線１５を用いて５μｍ幅で格子状
（１００μｍピッチ×３００μｍピッチ）の未硬化部３
０を形成する。（ｄ）未硬化部３０を形成した配向制御
膜１２上に所定均一寸法を有するスペーサ材１３(積水
化学製：ポリマビーズ，粒子径：６±0.2μｍ）を散布
(分散)する。

【００１７】(ｅ)紫外線１５または紫外線１５及び熱線
１５ａの併用により配向制御膜１２の未硬化部３０を硬
化し、未硬化部３０上に分散した該スペーサ材１３のみ
を固着する。(ｆ)配向制御膜１２上から固着されないス
ペーサ材１３を除去する。（ｇ）スペーサ材１３が固着
された配向制御膜１２を、セルロース及びナイロン系の
ラビング布を装着したロール１９を用いてラビングし配
向処理する。（ｈ）上記一方の電極基板と、フォトリソ
グラフィ法により１９２０ラインの透明電極２１(ＩＴ
Ｏ(In₂O₃-SnO₂)シート抵抗：Ｔｙｐ．８Ω／□，厚さ：
３０００Å）が形成された基板２０（ソーダライムガラ
ス，厚さ：０．７ｍｍ）上に配向制御膜２２（非感光性
ポリイミド系樹脂，厚さ：０．１μｍ）を膜付け，硬
化，ラビングして形成した他方の電極基板とを、両方の
配向制御膜同志が対峙するようにして重ねる。重ねるこ
とによって、対向している両電極基板の配向制御膜間に
スペーサ材で規定された均一なる電極基板間隙が形成さ
れる。すなわち、均一なる液晶厚さが確保される。

【００１８】その後、対向している両電極基板の周辺を
エポキシ系接着剤を用いてシーリングした後、減圧法に
より液晶材料を前述の電極基板間隙に注入・封止する。
そして、液晶駆動用ＬＳＩを搭載したテープ・キャリア
・パッケージ（以下、ＴＣＰと称する）などの駆動回
路，制御回路及び電源回路等接続し、冷陰極蛍光管（管
径：３ｍｍ，１灯），導光体（材質：アクリル系樹脂，
形状：くさび形），プリズムシート等から成るバックラ
イトを組合せ、樹脂ケースと金属フレームを用いてモジ
ュール化して液晶表示装置を製作するものである。

【００１９】換言すれば、上記の液晶表示素子の製造方
法は、一方の面に複数の透明電極が形成されたガラスの
基板の透明電極上に感光性樹脂から成る配向制御膜を所
定の厚さに膜付けする工程と、該配向制御膜にスペーサ
材を分散および固着するための未硬化部を選択的に形成
する工程と、未硬化部が形成された配向制御膜上にスペ
ーサ材を分散する工程と、スペーサ材が分散された感光
性樹脂から成る配向制御膜の未硬化部を硬化しスペーサ
材を固着する工程と、配向制御膜上の固着されていない
スペーサ材を除去する工程と、スペーサ材が分散・固着
された配向制御膜に配向処理を施す工程と、一方の面に
複数の透明電極上に感光性または非感光性樹脂から成る
配向制御膜が形成された後、配向処理が施されたもう一
方の電極基板の透明電極面とを対峙させ、かつそれぞれ
の電極が一義的に対応するように重ね合わせ、所定の両
電極基板間の間隙(液晶厚さ)を形成するように接着する
工程と、両電極基板間間隙に液晶を注入および封止する
工程とから構成されるものである。

【００２０】簡潔に表現すれば、本発明による液晶表示
素子は、複数の透明電極上に配向制御膜が形成された一
対の電極基板の、少なくとも、一方の電極基板の配向制
御膜上に、接着材層及びそれに類する層を介在させずに
スペーサ材を分散・固着した後、他方の電極基板の電極
面とを対峙させて、両電極基板の周辺をシーリング材で
接着することにより、液晶を封入するための所定間隙
（所定液晶厚み）を形成したものである。すなわち、ス
ペーサ材の新規な分散及び固定方法により課題を解決す
るものである。

【００２１】尚、上記実施例では、他方の電極基板の配
向制御膜２２として、非感光性ポリイミド系樹脂を使用
したが、感光性ポリイミド系樹脂を使用しても同等の効
果は得られる。

【００２２】また上記工程には、１）不要なスペーサ材
の回収および再利用が可能となる、２）パターニング，
染色および印刷等の工程がないので、配向制御膜の表面
を汚染することがない、３）スペーサ材表面に接着材等
を形成せずに配向制御膜上に固定するため、スペーサ材
の欠落部や移動軌跡等が表示不良にならない、などの利
点があり、生産コストの低減、すなわち、液晶表示装置
の低価格化に結び付く効果がある。

【００２３】次に、本発明のポイントであるスペーサ材
を固着する配向制御膜の未硬化部の形成について、図２
から図５を用いて詳細に説明する。

【００２４】図２は、配向制御膜に形成する未硬化部の
一実施例を示す図である。配向制御膜に格子状(または
線状)のパターンの未硬化部を形成した場合を示す。図
に示すように、配向制御膜の未硬化部３０を、青，緑，
赤のフィルタ３２，３３，３４の間に配置される遮光膜
３１に対応する部分に、そして、該遮光膜３１と同等の
寸法(幅と長さ)あるいは小さい寸法(狭い幅)で形成すれ
ば、スペーサ材が均一に分散することが判明した。これ
によって、均一な液晶厚さの液晶表示素子が得られ、均
一表示とコントラストの向上が図れた。尚、上記フィル
タは例えば顔料分散型または染料型からなり、遮光膜は
例えば顔料分散型またはクロムからなる。

【００２５】さらに、配向制御膜の未硬化部３０の上記
幅または長さ寸法等を、所定均一寸法を有するスペーサ
材１３の粒径と同等かそれ以下に形成することにより、
硬化させて未硬化部３０に固着させるスペーサ材１３の
個数が規制されるので(例えば、必ず１個しか固着され
ないので)、前述の電極基板間隙が一定に確保され、均
一な液晶厚さの液晶表示素子が得られた。これによっ
て、表示面内全域において均一表示と高コントラスト化
を達成した液晶表示装置が得られた。

【００２６】また、未硬化部３０を縦あるいは横方向の
みのストライプ状のパターンに配置した場合も、格子状
に配置したものとほぼ同等の液晶厚みの均一性が得られ
た。さらに、スペーサ材の凝集がなく、かつ所期のスペ
ーサ材分散密度が容易に得られる方法について図３で説
明する。

【００２７】図３は、配向制御膜に形成する未硬化部の
他の実施例を示す図である。

【００２８】図に示すように、スペーサ材を分散・固着
する配向制御膜の未硬化部３０の大きさ(面積)を、１個
のスペーサ材が固着するに必要十分なる面積、例えばス
ペーサ材の投影面積以下とすると共に、遮光膜領域に対
応する部分にのみ、点状に未硬化部３０を形成するもの
である。これにより、スペーサ材の分散密度(換言すれ
ば、未硬化部に固着規制されるスペーサ材の個数)を、
更に、高精度で制御できるようにしたものである。

【００２９】そして、スペーサ材を点状に分散・固着す
るための未硬化部３０を遮光膜３１上にのみ形成するこ
とにより、スペーサ材からの光漏れの影響を受けない液
晶厚みの均一な液晶表示素子とその液晶表示素子を用い
た高コントラストで均一画質の液晶表示装置が達成でき
た。

【００３０】さらにまた、効果的なスペーサ材の分散・
固着法として未硬化部３０をラビング等の配向処理方向
と同一方向に形成するとともに、その配向処理方向と同
一方向にスペーサ材を分散・固着する本発明による実施
例について説明する。

【００３１】図４は、配向制御膜に形成する未硬化部
の、もう一つ別の実施例を示す図である。図５は、図４
の実施例におけるスペーサ材の分散方向とラビングロー
ラの移動方向の関係を示す図である。図に示すように、
配向制御膜の未硬化部３０を、ラビング布を装着したロ
ール１９の移動方向３５と同一方向に配列し、その部分
にスペーサ材１３を固着することによって、ラビング等
の配向処理によるスペーサ材１３近傍での液晶の配向不
良が生じないという、別の効果が得られた。

【００３２】なお、本実施例では、スペーサ材を画素部
以外の領域にのみ固定配置するとともに、その分散密度
を５０００〜２５０００個／ｃｍ² の範囲にした。そし
て、液晶表示素子面内において、より均一な液晶厚さを
得るためには、スペーサ材の分散密度を１００００〜２
００００個／ｃｍ² の範囲にするのが望ましいことが判
明した。ただし、スペーサ材の好ましい分散密度は、ス
ペーサ材の弾性率，液晶表示素子の大きさ，ガラス基板
の厚さ，素子構成等で異なり、上記の数値に限定される
ものではない。

【００３３】次に、本発明をＳＴＮカラー液晶表示装置
に応用した例について説明する。

【００３４】図６は、本発明による一実施例のカラー液
晶表示装置を示す断面図である。

【００３５】図にはカラー液晶表示素子及びバックライ
ト部が示されている。そして、液晶表示素子の部分を断
面した図である。図７は、図６のカラー液晶表示装置の
バックライト部の断面図である。カラー液晶表示装置全
体の断面構造を示している。

【００３６】図において、液晶表示素子５０は、上側の
基板２０及び下側の基板１０（ソーダライムガラス，厚
さ：０.７ｍｍ)、液晶４５(メルク製：ネマチック混合
液晶△ｎｄ：８００〜９００ｎｍ）、位相差板４２，４
３(日東電工製：一軸延伸ポリカーボネートフィルム，
△ｎｄ：３５０〜４００ｎｍ）、上下の偏光板４０，４
１（日東電工製：Ｇ１２２０ＤＵ，透過率：４０％）で
構成した。

【００３７】上側の基板２０には、透明電極２１(ＩＴ
Ｏ（In₂O₃-SnO₂)：スパッタ法，シート抵抗Ｔｙｐ．８
Ω／□，厚さ：２０００Å)、絶縁膜４４(SiO₂：スパッ
タ法膜厚０.１μｍ)、配向制御膜２２(感光性ポリイミ
ド系樹脂，厚さ：０.１μｍ)の上にスペーサ材１３(積
水化学製：ポリマビーズ，粒子径：６.０±0.2μｍ)を
形成した。

【００３８】一方、下側の基板１０には、遮光膜３１
(顔料分散型，膜厚：０.７〜１.５μｍ)、３色のフィル
タ３２，３３，３４(顔料分散型，膜厚：１.０〜１.８
μｍ)平坦化膜４６（エポキシ系樹脂，膜厚：１.０〜
２.０μｍ)、透明電極１１(ＩＴＯ(In₂O₃-SnO₂)：スパ
ッタ法，シート抵抗：Ｔyp.８Ω／□，厚さ：３０００
Å)配向制御膜１２(非感光性ポリイミド系樹脂，厚さ：
０.５〜０.１μｍ）を形成した。なお、同図には示して
いないが透明電極１１，２１の下には、イオン性物質の
液晶への混入を防止するために下地膜（SiO₂膜，膜厚：
１０００Å）を形成した。

【００３９】また同図に示すように、本発明の特徴であ
る、上下電極基板を重ねて所期の液晶厚さを形成するた
めのスペーサ材１３は、遮光膜３１または電極間間隙３
１ａ(非開口部)に対応する配向制御膜に分散・固着させ
た。

【００４０】更に、上記構成のカラー液晶表示素子５０
の一方の電極基板側には冷陰極型蛍光管５３、導光体５
４(材質：アクリル，厚さ：２ｍｍ)、拡散シート５５
(材質ポリエステル，厚さ：０.１２５ｍｍ)、プリズム
シート５６、反射シート５７，５８(材質：ポリエステ
ル，厚さ：０.１２５ｍｍ)、反射フィルム５９(材質：
ポリエステル(銀薄膜付き)，厚さ：０.１２５ｍｍ)、接
着テープ６０から成るバックライトを配置した。また、
カラー液晶表示素子５０には液晶４５を駆動するための
液晶駆動用ＬＳＩが搭載されたＴＣＰ５１や電源回路，
駆動制御回路等が搭載されたプリント板５２が接続され
ている。なお、図７には示していないが、カラー液晶表
示素子５０やバックライト等は樹脂ケースと金属フレー
ム等の筐体に内蔵してカラー液晶表示装置を形成した。

【００４１】本発明を実施するに好適な別の実施例を説
明する。

【００４２】図８は、本発明による他の実施例の液晶表
示装置の製作工程を示す図である。図に示すように、
(ａ)ガラスの基板１０に形成された複数の透明電極１１
上に非感光性ポリイミド系樹脂から成る配向制御膜１２
をスピンコート法または印刷法により１０００Åの厚さ
に塗布及び硬化し、一方の電極基板を形成する。(ｂ)そ
の電極基板上に、半硬化状態の感光性ポリイミド系樹脂
または非感光性ポリイミド系樹脂によって当該表面が被
覆されたスペーサ材１３を分散する。(ｃ)分散されたス
ペーサ材１３表面に形成された半硬化状態樹脂をフォト
マスク１４を用いて、光を所定個所に規制して(例え
ば、電極間間隙31aを狙って)照射し、必要な部分にのみ
スペーサ材１３を配向制御膜材１２に固着する。なお、
紫外線１５または熱線１５ａまたは光と熱の併用しても
可である。(ｄ)固着されない不要なスペーサ材１３を除
去する。 (ｅ)スペーサ材１３が分散・固着された配向
制御膜１２を、セルロースまたはナイロン系のラビング
布が装着されたロール１９により配向処理する。(ｆ)上
記一方の電極基板を、ガラスの基板２０上に複数の透明
電極２１と配向制御膜２２とが形成された他方の電極基
板と対峙させて重ねる。

【００４３】その後、両電極基板周辺をエポキ系樹脂か
ら成る接着材を用いて、シーリングし、電極間々隙に減
圧法によりネマチック混合液晶を充填し、感光性エポキ
シ系封止剤で液晶注入口を封止する。そして、偏光板ま
たは位相差板付きの偏光板を両面に装着し、駆動回路及
び制御回路を接続して液晶表示素子を形成し、液晶表示
素子，バックライト等を樹脂ケース及び金属フレーム等
の筐体内に装着して液晶表示装置を製作する工程であ
る。

【００４４】なお、本実施例においても、スペーサ材を
画素部以外の領域にのみ固定配置するとともに、その分
散密度を５０００〜２５０００個／ｃｍ² の範囲とし
た。さらに、表示素子面内において、より均一な液晶厚
さを得るためにはスペーサ材の分散密度を１００００〜
２００００個／ｃｍ² の範囲に設定することが望まし
い。ただし、スペーサ部材の好ましい分散密度は、スペ
ーサ材の弾性率，液晶表示素子の大きさ，ガラス基板の
厚さ，素子構成等で異なり、上記の数値に限定されるも
のではない。

【００４５】また、スペーサ材の分散は、いずれか片方
の電極基板にのみ分散しても、両方の電極基板に分散し
ても均一な液晶厚みを有する液晶表示素子は得られる。
ただし、片方の電極基板にのみスペーサ材を分散する場
合は、両方の電極基板に分散する２倍の分散密度にしな
ければならない。

【００４６】さらに、本実施例では配向制御膜として、
スペーサ材を分散・固着する一方の電極基板には感光性
ポリイミド系樹脂を用い、他方の電極基板には非感光性
ポリイミド系樹脂を用いたが、両方の電極基板に感光性
ポリイミド系樹脂を使用した場合でも同等の効果が得ら
れることを確認している。

【００４７】上述したように、配向制御膜上に所期の液
晶厚さが得られるような分散密度でスペ−サ材を容易に
分散・固着できるため、均一な液晶厚みの液晶表示素子
が得られる。従って、均一な配向規制力を有する配向制
御膜が形成でき、表示不良のない鮮明な画像が得られる
液晶表示素子および液晶表示装置が達成できる。

【００４８】さらに、ラビング等の配向処理方向と同一
方向にスペーサ材を分散・固着することで、スペーサ材
周辺で液晶の分子配向に乱れのないラビング処理も可能
になり、より均一な画質が得られる液晶表示素子および
液晶表示装置が達成できる。

【００４９】なお、本実施例のポイントであるスペーサ
材表面に形成した半硬化状態(ベタつかない程度)の固着
材は、一度軟化してから硬化するタイプのものであれ
ば、光または熱硬化または光と熱の併用による硬化のい
ずれのタイプでもよい。そして、スペーサ材(シリカビ
ーズ等無機材，ポリマビーズ等の有機材)の耐熱性はも
とより、配向制御膜の耐熱性を考慮して固着材を選定す
ればより効果的である。なお、本実施例の固着材として
の光または熱硬化材について、ポリイミド系樹脂につい
てのみ説明したが、ポリアミド系樹脂，ポリイミドアミ
ド系樹脂，エポキシ系樹脂，アクリル系樹脂，ポリウレ
タン系樹脂，ポリエステル系樹脂，ポリエーテル系樹脂
等でも同様の効果が得られることが判明している。

【００５０】上記のように本発明による固着法であれ
ば、一般的な接着材層またはそれに類する層を介在させ
ずに(接着材を用いずに)、スペーサ材を直接配向制御膜
上に固着することができるので、従来のように接着材で
配向制御膜の表面を汚染するようなことが回避される。

【００５１】ところで、本発明において、使用するスペ
ーサ材の粒径の偏差や弾性係数等を勘案して、配向制御
膜上に個々のスペーサ材を分散・固着する形状及びピッ
チ等を決定すれば、素子面内の液晶厚みをより高精度に
制御できる利点がある。

【００５２】次に、表面に半硬化状態の固着材を有する
スペーサ材を分散・固着する別の実施例について説明す
る。

【００５３】図９は、本発明による別の実施例の液晶表
示装置の製作工程を示す図である。図に示すように、
(ａ)複数の透明電極１１が形成された基板１０上に配向
制御膜１２をスピンコート法または印刷法により形成
し、(ｂ)表面に半硬化状態の固着材を有するスペーサ材
１３を電極間の間隙である非開口部に対応する配向制御
膜１２上に、パルス状の空気圧１８でスペーサ材１３を
押し出して分散するスペーサ分散装置１７を用いて分散
・配置し、(ｃ)フォトマスク１４を用いて、紫外線１５
または熱線１５ａを照射しスペーサ材１３を規定の位置
に固着し、(ｄ)固着されない不要なスペーサ材１３を除
去し、(ｅ)スペーサ材１３が分散・固着された配向制御
膜１２をラビングのロール１９により配向処理し、(ｆ)
複数の透明電極２１上に配向制御膜２２が形成された基
板２０を対峙させる。

【００５４】その後、電極基板周辺を接着材でシーリン
グし、両電極基板の間隙に液晶を減圧法により注入，感
光性接着剤で封止し、偏光板あるいは位相差板付き偏光
板等を貼付し、駆動回路及び制御回路の接続し、液晶表
示素子及びバックライトを筐体内に組込んで液晶表示装
置を製作する工程とした。このスペーサ材分散方法にて
も前述と同様の利点があるさらに、液晶を注入しないポ
リマ分散型液晶表示装置（以下、ＰＤＬＣと称するも
の）に好適な実施例について説明する。

【００５５】図１０は、本発明によるもう一つ別の実施
例の液晶表示装置の製作工程を示す図である。図に示す
ように、(ａ)及び(ｂ)表面に半硬化状態の固着材を有す
るスペーサ材１３を複数の透明電極１１が形成された基
板１０上に、パルス状の空気圧１８でスペーサ材１３を
押し出すスペーサ分散装置１７を用いて分散・配置す
る。(ｃ)ポリビニールアルコール母材に液晶を分散した
ポリマ分散型液晶７０をスピンコート法または印刷法に
より形成する。(ｄ)複数の透明電極２１が形成された基
板２０を対峙させて加圧し、基板周辺を接着材でシーリ
ングする。(ｅ)フォトマスク１４を用いて、紫外線１５
または熱線１５ａをスペーサ材１３に照射して透明電極
１１，２１に固着する。

【００５６】その後、駆動回路及び制御回路の接続し、
液晶表示素子及びバックライトを筐体内に組込んで液晶
表示装置を製作する工程である。

【００５７】配向制御膜のない本実施例においても、非
開口部（白黒またはモノクロ表示素子）または遮光膜
（ブラックス・スライプ，ブラック・マトリクス）に対
応する透明電極に、スペーサ材を均一に分散・固着でき
るので、前述の実施例と同様にコントラスト等の表示品
質向上の点で効果があることは明らかである。特に、本
実施例の利点は、一般的な液晶表示素子のように負圧状
態のままで液晶を封止することなく、簡易な製作工程
で、それと同等の均一な液晶厚みが得られることであ
る。

【００５８】また、本実施例では単純マトリクス型のＳ
ＴＮ液晶表示装置について説明したが、本発明はそれに
限定されるものでなく、アクティブ・マトリクス型のＴ
ＦＴ液晶表示装置，強誘電性液晶表示装置，ポリマ分散
型液晶表示装置等全ての液晶表示装置に対して適応可能
である。特に段差の大きな構造を有するアクティブ・マ
トリクス型のＴＦＴ液晶表示装置では、画素部以外の部
分で、かつ同一高さの部分にのみ個々のスペーサ材を所
期の分散密度になるように分散・固着できるため、均一
な液晶厚みの表示素子が容易に得られるとともに、表示
不良のない均質な画像の表示装置を達成するのに有効で
ある。

【００５９】また、金属配線等を有する液晶表示素子で
は、ガラスの基板側から光照射することにより、フォト
マスクを使用せずに金属配線上の配向制御膜部にスペー
サ材を固着するための未硬化部を形成するすることがで
き、低コスト化に対して有効である。なお、開口部また
は非開口部のいずれにスペーサ材を固着するかは、ポジ
型またはネガ型いずれかの感光性材料を選択することで
決定できる。

【００６０】アクティブ・マトリクス型のＴＦＴ液晶表
示装置における実施例を説明する。図１１は、本発明に
よるさらに別の実施例の液晶表示装置の製作工程を示す
図である。同図に示すＴＦＴ構造は、９〜１０インチサ
イズのＶＧＡ対応液晶表示装置に用いられている一般的
なものである。一方の電極基板は、ガラスの基板１０
上にゲート電極８０，蓄積容量電極８１，絶縁膜４４，
アモルファス・シリコン・チャネル層８２，ドレイン電
極８３，ソース電極８４，画素部の透明電極１１から形
成される。この電極基板上に、配向制御膜１２を形成し
た後、フォトマスクを用いて高さが一番高いゲート電極
８０上の配向制御膜１２に未硬化部を形成し、その部分
にスペーサ材１３を分散・固着する。そしてカラーフィ
ルタを形成した他方の電極基板と接着剤を介して組合せ
たものである。

【００６１】図に示すように、個々のスペーサ材１３を
ゲート電極８０上の配向制御膜１２にのみ分散・固着す
ることで、均一な液晶厚みの液晶表示素子が達成でき
た。また、金属配線上に個々のスペーサ材１３を固着す
ることでスペーサ材１３からの漏れ光のないコントラス
トの高い均質な画像が得られる液晶表示装置が達成でき
た。ただし、配向制御膜１２上に形成した未硬化部３０
の形状，サイズ，ピッチ等は、前述のＳＴＮ液晶表示装
置と同一条件とした。

【００６２】また、ゲート電極８０及び蓄積容量電極８
１上の非開口部にスペーサ材１３を分散・固着するに
は、ゲート電極８０，ドレイン電極８３，ソース電極８
４及び蓄積容量電極８１にフォトマスクの役目をさせ
て、ガラスの基板１０側から光照射する方法でも達成で
きる。この方法には、フォトマスクを使用しなくても、
確実に非開口部にスペーサ材１３を分散・固着すること
ができる利点がある。

【００６３】尚、対向する両電極基板において、ゲート
電極８０に対応する配向制御膜１２上に、スペーサ材１
３を分散・固着しても同様の効果が得られることは前述
した通りである。

【００６４】さらに、液晶表示素子の内部に偏光膜や反
射膜などを内蔵する反射型液晶表示装置では、それらが
熱によるダメージを受け易いので、光または光と熱の併
用で配向制御膜を硬化し、しかもスペーサ材を固着でき
る本発明は、特に有効な方法である。

【００６５】本発明は既存の製造設備でスペーサ材を精
度よく分散・固着でき、かつ低コスト化に対しても有効
な方法である。また、本実施例ではカラー液晶表示装置
についてのみ具体的に説明したが、白黒液晶表示素子で
も同様の製造工程で、均一な液晶厚みや所期のスペーサ
材の分散密度が容易に得られので、白黒液晶表示装置に
ついてもコントラスト等の表示品質向上が図れる効果が
得られる。

【００６６】上述したように、本発明の液晶表示装置は
コントラストが高く、しかも均一な画像表示が達成で
き、ノートＰＣ，ノートブックタイプワードプロセッサ
（ノートＷＰ），テレビジョン受像機及びパーソナル・
デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）等に搭載されるディ
スプレイとして有効である。特に、均一な画像表示が得
にくい大画面ディスプレイ用ではその効果が顕著であ
る。

【００６７】なお、本発明のポイントは接着材等を介在
させずに任意の位置及び分散密度に個々のスペーサ材を
液晶表面に接する部分（配向制御膜上）に直接分散・固
着する新規な方法を提案したものであり、液晶表示素子
のギャップ形成のみに限定されるものではない。

【００６８】

【発明の効果】本発明におけるスペーサ材の分散・固着
方法によれば、個々のスペーサ材を接着材等を介在させ
ずに非開口部に対応する配向制御膜上にのみ均一に分散
・固着できるため、１）スペーサ材の大きさだけで液晶
厚みが規定できる、２）スペーサ材の分散密度が正確に
規定できる、３）個々のスペーサ材を任意の位置及び形
状に固着できる、４）パターニング工程及び接着材等が
不要なので配向制御膜を汚染しない等の効果があり、液
晶厚みが均一な液晶表示素子及び表示不良のない高品質
な画像が得られる液晶表示装置が達成できる。

【００６９】さらにまた、５）少量のスペーサ材（回収
及び再利用が容易）で所期の分散密度が達成できる、
６）光照射等により短時間で配向制御膜の硬化およびス
ペーサ材の固着ができるため低コスト化にも有効であ
る。

【００７０】従って、本発明によれば携帯性に優れた普
及型（低価格）のノートＰＣ，ノートＷＰ，テレビジョ
ン受像機及びＰＤＡ等に搭載されるディスプレイに好適
な液晶表示装置が達成できる。特に、均質な画像が得に
くい大画面ディスプレイではその効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の液晶表示装置の製作工
程を示す図である。

【図２】配向制御膜に形成する未硬化部の一実施例を示
す図である。

【図３】配向制御膜に形成する未硬化部の他の実施例を
示す図である。

【図４】配向制御膜に形成する未硬化部のもう一つ別の
実施例を示す図である。

【図５】図４の実施例におけるスペーサ材の分散方向と
ラビングローラの移動方向の関係を示す図である。

【図６】本発明による一実施例のカラー液晶表示装置を
示す断面図である。

【図７】図６のカラー液晶表示装置のバックライト部の
断面図である。

【図８】本発明による他の実施例の液晶表示装置の製作
工程を示す図である。

【図９】本発明による別の実施例の液晶表示装置の製作
工程を示す図である。

【図１０】本発明によるもう一つ別の実施例の液晶表示
装置の製作工程を示す図である。

【図１１】本発明によるさらに別の実施例の液晶表示装
置の製作工程を示す図である。

【符号の説明】

１０，２０…基板、１１，２１…透明電極、１２，２２
…配向制御膜、１３…スペーサ材、１４…フォトマス
ク、１５…紫外線、１５ａ…熱線、１７…スペーサ分散
装置、１８…空気圧、１９…ロール、３０…未硬化部、
３１…遮光膜、３１ａ…電極間間隙、３２…青色フィル
タ、３３…緑色フィルタ、３４…赤色フィルタ、３５…
移動方向、４０，４１…偏光板、４２，４３…位相差
板、４４…絶縁膜、４５…液晶、４６…平滑化膜、５０
…カラー液晶表示素子、５１…ＴＰＣ(テープキャリア
パッケージ)、５２…プリント板、５３…冷陰極型蛍光
管５４…導光体、５５…拡散シート、５６…プリズムシ
ート、５７，５８…反射シート、５９…反射フィルム、
６０…接着テープ、７０…ポリマ分散型液晶、８０…ゲ
ート電極、８１…蓄積容量電極、８２…アモルファス・
シリコン・チャネル層、８３…ドレイン電極、８４…ソ
ース電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の透明電極上に液晶の分子配列を制御
する配向制御膜を具備する一対の電極基板が、該両電極
基板の間隙を規定するためのスペーサ材を介して対峙
し、前記両電極基板の間隙に充填された液晶が前記各透
明電極上に形成された前記各配向制御膜間でねじれた螺
旋構造を有する液晶表示素子において、少なくとも一方の前記配向制御膜は、光または熱硬化材
からなり、該光または熱硬化材に光または熱を照射し、
前記配向制御膜に前記スペーサ材を該光または熱硬化材
でもって直接固着したことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】複数の透明電極上に液晶の分子配列を制御
する配向制御膜を具備する一対の電極基板が、該両電極
基板の間隙を規定するためのスペーサ材を介して対峙
し、前記両電極基板の間隙に充填された液晶が前記各透
明電極上に形成された前記各配向制御膜間でねじれた螺
旋構造を有する液晶表示素子において、前記スペーサ材は、光または熱硬化材で被覆されたもの
からなり、該光または熱硬化材に光または熱を照射し、
前記配向制御膜に前記スペーサ材を該光または熱硬化材
でもって直接固着したことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】一対の電極基板をスペーサ材を介して対峙
させ、液晶が充填される該両電極基板間に規定間隙を確
保する液晶表示素子の製造方法において、前記スペーサ材を固着するための固着材として光または
熱硬化材を用い、選択された所定個所にのみ光または熱
を照射して該光または熱硬化材を硬化し、該選択された
所定個所にのみ前記スペーサ材を固着し、前記規定間隙
を確保することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】透明電極を備えた基板に感光性樹脂薄膜を
積層し一方の電極基板を形成する工程と、該感光性樹脂
薄膜上に光または熱を照射して選択的に未硬化部を形成
する工程と、該未硬化部を含む前記感光性薄膜上にスペ
ーサ材を分散する工程と、光または熱を照射して前記未
硬化部を硬化し前記未硬化部上に分散した該スペーサ材
のみを固着する工程と、前記感光性薄膜上から固着され
ない前記スペーサ材を除去する工程と、前記スペーサ材
を除去した前記一方の電極基板を、固着残存している前
記スペーサ材を介して他方の電極基板に重ねる工程とを
含み液晶表示素子を製造することを特徴とする液晶表示
素子の製造方法。
【請求項５】請求項４において、前記未硬化部は、少な
くとも一方の前記電極基板のラビング等の配向処理方向
と同一方向になるように形成されたことを特徴とする液
晶表示素子の製造方法。
【請求項６】請求項４において、前記未硬化部は、前記
感光性樹脂薄膜上に線状、格子状または点状に形成され
たことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】請求項４において、前記未硬化部は、非開
口部またはブラック・ストライプやブラック・マトリク
ス等の遮光膜に対応する部分の前記感光性樹脂薄膜上に
形成されたことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】請求項７において、前記未硬化部は、前記
非開口部またはブラック・ストライプやブラック・マト
リクス等の遮光膜の寸法と同等以下に形成されたことを
特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】請求項１または請求項２記載の液晶厚さが
均一である液晶表示素子、あるいは請求項３または請求
項４記載の液晶表示素子の製造方法を用いて液晶厚さが
均一に製作された液晶表示素子を用いたことを特徴とす
る液晶表示装置。