JPH1124103A

JPH1124103A - 液晶表示素子とその製造方法および製造装置

Info

Publication number: JPH1124103A
Application number: JP17591797A
Authority: JP
Inventors: Kenkichi Suzuki; 堅吉鈴木; Masaaki Matsuda; 正昭松田; Toshio Ogino; 利男荻野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】スペーサによる画素の点欠陥を無くす。【解決手段】一方または双方に画素形成電極を有する一
対の基板を所定の間隙で対向させ、前記間隙に液晶組成
物層を挟持してなる液晶表示素子の前記一対の基板の間
の前記画素形成電極ＩＴＯにより構成される画素部分を
除く所定部分に規則的に配列させたスペーサＳＰＣを配
置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一方または双方に
画素形成電極を有する一対の基板を所定の間隙で対向さ
せ、前記間隙に液晶組成物層を挟持してなる液晶表示素
子とその製造方法および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静止画や動画を含めた各種の画像を表示
するデバイスとして液晶表示装置が広く用いられてい
る。

【０００３】液晶表示装置は、基本的には少なくとも一
方が透明なガラス等からなる二枚の基板の間に液晶を封
入し、当該基板の周縁を液晶シール剤で接着固定して当
該液晶を挟持した液晶表示素子と、この液晶表示素子に
駆動回路、偏光板、その他、各種の光学シート等を一体
化した液晶表示素子にバックライトを組み込んでフレー
ムで一体化して構成される。

【０００４】この種の液晶表示素子としては、二枚の基
板のそれぞれにストライプ状の透明電極を配置し、二枚
の基板を液晶組成物を介して所定の間隙で対向させたと
きに各ストライプ状電極が互いに交叉してマトリクスを
構成し、各交叉部分に画素を形成する単純マトリクス型
と、上記基板の一方に形成する電極を各画素毎に分離
し、各画素に薄膜トランジスタ等のスイッチ機能を持つ
素子を付加したアクティブ・マトリクス型の二つに大別
される。

【０００５】図７は本発明が適用される液晶表示素子を
用いた液晶モジュールの全体構成例を説明する展開斜視
図であって、アクティブ・マトリクス型液晶表示素子を
用いたものの一例である。

【０００６】ＳＨＤは金属板からなるシールドケース
（メタルフレームとも言う）、ＷＤは表示窓、ＩＮＳ１
〜３は絶縁シート、ＰＣＢ１〜３は回路基板（ＰＣＢ１
はドレイン側回路基板：映像信号線駆動用回路基板、Ｐ
ＣＢ２はゲート側回路基板、ＰＣＢ３はインターフェー
ス回路基板）、ＪＮ１〜３は回路基板ＰＣＢ１〜３同士
を電気的に接続するジョイナ、ＴＣＰ１，ＴＣＰ２はテ
ープキャリアパッケージ、ＰＮＬは液晶表示パネル、Ｇ
Ｃはゴムクッション、ＩＬＳは遮光スペーサ、ＰＲＳは
プリズムシート、ＳＰＳは拡散シート、ＧＬＢは導光
板、ＲＦＳは反射シート、ＭＣＡは一体化成形により形
成された下側ケース（モールドフレーム）、ＭＯはＭＣ
Ａの開口、ＬＰは蛍光管、ＬＰＣはランプケーブル、Ｇ
Ｂは蛍光管ＬＰを支持するゴムブッシュ、ＢＡＴは両面
粘着テープ、ＢＬは蛍光管や導光板等からなるバックラ
イトを示し、図示の配置関係で拡散板部材を積み重ねて
液晶表示モジュールＭＤＬが組立てられる。

【０００７】液晶表示モジュールＭＤＬは、下側ケース
ＭＣＡとシールドケースＳＨＤの２種の収納・保持部材
を有し、絶縁シートＩＮＳ１〜３、回路基板ＰＣＢ１〜
３、液晶表示パネルＰＮＬを収納固定した金属製のシー
ルドケースＳＨＤと、蛍光管ＬＰ、導光板ＧＬＢ、プリ
ズムシートＰＲＳ等からなるバックライトＢＬを収納し
た下側ケースＭＣＡとを合体させてなる。

【０００８】映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１には液
晶表示パネルＰＮＬの各画素を駆動するための集積回路
チップが搭載され、またインターフェース回路基板ＰＣ
Ｂ３には外部ホストからの映像信号の受入れ、タイミン
グ信号等の制御信号を受け入れる集積回路チップ、およ
びタイミングを加工してクロック信号を生成するタイミ
ングコンバータＴＣＯＮ等が搭載される。

【０００９】上記タイミングコンバータで生成されたク
ロック信号はインターフェース回路基板ＰＣＢ３および
映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１に敷設されたクロッ
ク信号ラインＣＬＬを介して映像信号線駆動用回路基板
ＰＣＢ１に搭載された集積回路チップに供給される。

【００１０】インターフェース回路基板ＰＣＢ３および
映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１は多層配線基板であ
り、上記クロック信号ラインＣＬＬはインターフェース
回路基板ＰＣＢ３および映像信号線駆動用回路基板ＰＣ
Ｂ１の内層配線として形成される。

【００１１】なお、液晶表示パネルＰＮＬはＴＦＴおよ
び各種の配線／電極を形成したＴＦＴ基板と、カラーフ
ィルタを形成したフィルタ基板の２枚の基板を貼り合わ
せ、その間隙に液晶を封止してなり、ＴＦＴを駆動する
ためのドレイン側回路基板ＰＣＢ１、ゲート側回路基板
ＰＣＢ２およびインターフェース回路基板ＰＣＢ３がテ
ープキャリアパッケージＴＣＰ１，ＴＣＰ２で接続さ
れ、各回路基板間はジョイナＪＮ１，２，３で接続され
ている。

【００１２】上記のアクティブ・マトリクス型液晶表示
素子に限らず、前記した単純マトリクス型液晶表示素子
の何れの型式の液晶表示素子においても、二枚の基板を
一定の間隙で貼り合わせ、この間隙（一般に、セルギャ
ップと言う）に液晶組成物の層を挟持させるのが基本で
ある。

【００１３】この間隙が有効表示領域でばらつくと、表
示のむらが生じ、品質の良い製品を得ることが出来なく
なる。

【００１４】図８はアクティブ・マトリクス型液晶表示
素子の１画素付近の構成例を説明する要部平面図であ
る。

【００１５】同図に示すように、各画素は隣接する２本
の走査信号線（ゲート信号線または水平信号線）ＧＬ
（ゲートライン）と、隣接する２本の映像信号線（ドレ
イン信号線または垂直信号線）ＤＬ（データライン）と
の交差領域内（４本の信号線で囲まれた領域内）に配置
されている。

【００１６】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ（ＴＦＴ
１，ＴＦＴ２）、透明な画素電極ＩＴＯ１および保持容
量素子Ｃadd （付加容量）を含む。走査信号線ＧＬは図
では左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されてい
る。また、映像信号線ＤＬは上下方向に延在し、左右方
向に複数本配置されている。

【００１７】なお、ＳＤ１はソース電極、ＳＤ２はドレ
イン電極、ＢＭはブラックマトリクス、ＦＩＬはカラー
フィルタである。

【００１８】そして、カラーフィルタＦＩＬを形成した
一方の基板とＴＦＴを形成した他方の基板の間の間隔す
なわちセルギャップを設定するために、両基板の間にス
ペーサＳＰＣ（ここでは、球形のビーズ）が分散されて
いる。

【００１９】すなわち、従来から、この間隙を一定に保
持する手段として微小な球形形状等のスペーサを両基板
の間に分散させ、貼り合わせた二枚の基板の周縁を有機
接着剤（シール材）で封止固定する際の加圧／加熱工程
で上記スペーサによって許容される間隙を設定するよう
にしている。

【００２０】上記のスペーサは、通常、プラスチック材
料または無機絶縁体材料で形成した所謂ビーズを用い、
これを水またはアルコール等の分散媒に分散し、これを
噴霧手段で基板の表面に分布させている。図示したよう
に、スペーサＳＰＣは画素電極ＩＴＯ１上にも配置され
ている。

【００２１】なお、この種の液晶表示素子を開示したも
のとしては、例えば特公昭５１−１３６６６号公報、特
開昭６３−３０９９２１号公報を挙げることができる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のビーズ分散
方法を用いた基板へのスペーサの配置方法では、噴霧し
たビーズが基板上で凝集したり、分布にむらが出るとい
う難点があった。特に、画素電極ＩＴＯ１上に多数のビ
ーズ（スペーサＳＰＣ）が配置されると、当該スペーサ
が透明な材質である場合は、偏光板の配置によっては黒
レベルでの光抜け、白レベルでの黒点の発生を招き、ま
たスペーサＳＰＣが不透明な材質である場合は、各白レ
ベルでの黒点となる。

【００２３】特に、精細度が上がり、画素サイズが小さ
くなると、これらは完全な点欠陥となる。一般に、欠陥
に至らなくても、画質が劣化する。

【００２４】また、液晶表示素子のセルギャップ出し
や、液晶組成物の封入工程でスペーサ（ビーズ）の移動
が起こり、配向膜を傷つけて液晶分子の配向を乱す場合
がある。さらに、ビーズ分散法では、分散媒が配向膜を
覆って蒸発する過程があり、配向膜のラビング処理後に
洗浄する工程が採用されている例があるとは言うもの
の、分散媒の蒸発に伴う汚染が配向膜のラビング状態に
悪影響を与え、液晶の配向性を劣化させるという問題が
あった。

【００２５】上記の問題を解消するには、画素電極以外
の部分にスペーサ（ビーズ）を正確に配置することが必
要である。その手段として考えられる一つの方法は、ス
ペーサを、当該スペーサ１個が通過できるシリンジで基
板面上に注入することであるが、５〜６μｍ程度の径の
ビーズを分散媒である前記液体に分散した場合、微粒子
特有の凝集効果や表面張力等の物理的な性質から、上記
のようなシリンジによる注入配置は困難であり、実用に
は至っていない。

【００２６】また、現行の噴霧方法のプロセス時間は非
常に短く、実用化のためにはＡ４サイズに対して１秒程
度のスピードで分散を行う必要があり、大型の液晶表示
素子の製造に適用するには困難がある。

【００２７】本発明の第１の目的は、上記従来技術の諸
問題を解消し、ビーズ等のスペーサによる画素の点欠陥
を無くして高品質の画像表示を可能とした液晶表示素子
を提供することにある。

【００２８】また、本発明の第２の目的は、ビース等の
スペーサを１個単位で基板上の指定された位置に配置さ
せることを可能にした液晶表示素子の製造方法を提供す
ることにある。

【００２９】さらに、本発明の第３の目的は、上記製造
方法を実現する液晶表示素子の製造装置を提供すること
にある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明は、一方または双方に画素形成電極を
有する一対の基板を所定の間隙で対向させ、前記間隙に
液晶組成物層を挟持してなる液晶表示素子の前記一対の
基板の間の前記画素形成電極により構成される画素部分
を除く所定部分に規則的に配列させたスペーサを配置し
たことを特徴とする。

【００３１】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明による液晶表示素子は、液晶表示素子を構成する
基板の前面に対向させて前記基板側表面にスペーサ粒子
を配置したアブレーション薄層を設置し、前記アブレー
ション薄層の背面から特定波長のレーザ光を照射するこ
とにより前記アブレーション薄層のレーザ光照射部分の
アブレート推力によって前記スペーサ粒子を前記基板の
選択された部分の表面に付着させることを特徴とする。

【００３２】さらに、上記第３の目的を達成するため
に、本発明による液晶表示素子の製造装置は、特定波長
のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光の照
射面と反対側の面に成膜したアブレーション薄層および
前記アブレーション薄層上にスペーサ粒子を配置した前
記レーザ光に対して透明な補助基板と、液晶表示素子の
画素部分を除く所定部分に対応した部分に開口を有し、
前記補助基板の前記スペーサ粒子の配置側と液晶表示素
子を構成する基板の間に設置したマスクと、前記レーザ
光源を前記液晶表示素子の面と平行な方向に移動させる
レーザ光源移動装置とを備え、前記レーザ光源からのレ
ーザ光を前記補助基板に照射することにより、前記補助
基板の前記液晶表示素子側に配置したアブレーション薄
層をアブレートし、このアブレートによる当該アブレー
ション薄層のアブレーション推力で前記スペーサ粒子を
前記マスクの開口を通して当該液晶表示素子の画素部分
を除く所定部分に対応した部分に付着させることを特徴
とする。

【００３３】そして、さらに、上記第３の目的を達成す
るために、本発明による液晶表示素子の製造装置は、特
定波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ
光の照射面と反対側の面に成膜したアブレーション薄層
および前記アブレーション薄層上にスペーサ粒子を配置
した前記レーザ光に対して透明な補助基板と、液晶表示
素子の画素部分を除く所定部分に対応した部分に開口を
有し、前記補助基板の前記スペーサ粒子の配置側と液晶
表示素子を構成する基板の間に設置したマスクと、前記
レーザ光源を前記液晶表示素子の面と平行な方向に移動
させるレーザ光源移動装置と、前記マスクを前記液晶表
示素子の面と平行な方向に移動させるマスク移動装置と
を備え、前記レーザ光源からのレーザ光を前記補助基板
に照射することにより、前記補助基板の前記液晶表示素
子側に配置したアブレーション薄層をアブレートし、こ
のアブレートによる当該アブレーション薄層のアブレー
ション推力で前記スペーサ粒子を前記マスクの開口を通
して当該液晶表示素子の画素部分を除く所定部分に対応
した部分に付着させることを特徴とする。

【００３４】上記各発明の構成において、使用するレー
ザは１００ｎｓ以下のパルス幅をもつパルスレーザを補
助基板を構成するスペーサを配置したアブレーション薄
層に、当該スペーサの大きさ程度またはそれ以下の大き
さに集光してアブレーション薄層をアブレートし、この
アブレーション推力によってスペーサを飛ばし、補助基
板に対向させて置いた液晶基板の画素部分を除いた所定
の部分に付着させる。上記アブレーション推力を発生さ
せる薄層材料としては、光分解、光化学反応により、あ
るいは加熱により、Ｎ₂，Ｏ₂，Ｈ₂等の気体を発生す
る各種のポリマーが好適で、スペーサ材料としては、有
機ポリマー材、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃等の無機材を用
い、石英板の一方の面にポリマーの薄層を塗布し、その
上に上記のスペーサ材で形成したビーズを付着させて補
助基板とする。

【００３５】なお、このスペーサは適宜の溶媒または接
着材等の分散させたものをアブレーション薄層上に散布
あるいは塗布して用いることで当該スペーサの液晶基板
への接着性を向上できる。

【００３６】レーザ光は、幅が２０μｍ以下に集光した
線状ビームとし、この線状ビームの長さを液晶基板の表
示面の一辺を完全にカバーする長さとして、液晶基板と
補助基板を一軸方向に相対移動させてスペーサを配置す
べき位置間隔に同期させてレーザ光源を発振させる。

【００３７】このレーザ光でアブレーション薄層をアブ
レートし、その推力でスペーサを飛ばし、液晶基板の所
定の位置に付着させる。

【００３８】また、補助基板と液晶基板の間に当該液晶
基板上のスペーサ配置部分以外を遮蔽する開口を持つマ
スクを配置し、飛散させたスペーサが画素部分等のスペ
ーサ付着を避ける部分に付着するのを抑制する。

【００３９】なお、補助基板に塗布するアブレーション
薄層の下層にレーザ光を吸収して熱に変化させる金属等
の下地層を設けてもよい。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を参照して詳細の説明する。

【００４１】図１は本発明による液晶表示素子の１実施
例を説明するアクティブ・マトリクス型液晶表示素子の
１画素付近の構成例を説明する要部平面図である。

【００４２】同図に示した画素は、前記図７での説明と
同様に、隣接する２本の走査信号線（ゲート信号線また
は水平信号線）ＧＬ（ゲートライン）と、隣接する２本
の映像信号線（ドレイン信号線または垂直信号線）ＤＬ
（データライン）との交差領域内（４本の信号線で囲ま
れた領域内）に配置されている。

【００４３】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ（ＴＦＴ
１，ＴＦＴ２）、透明な画素電極ＩＴＯ１および保持容
量素子Ｃａｄｄ（付加容量）を含む。走査信号線ＧＬは
図では左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されて
いる。また、映像信号線ＤＬは上下方向に延在し、左右
方向に複数本配置されている。

【００４４】ＳＤ１はソース電極、ＳＤ２はドレイン電
極、ＢＭはブラックマトリクス、ＦＩＬはカラーフィル
タである。

【００４５】そして、カラーフィルタＦＩＬを形成した
一方の基板とＴＦＴを形成した他方の基板の間の間隔す
なわちセルギャップを設定するために、両基板の間の画
素電極ＩＴＯを避けた部分のデータラインＤＬ上にスペ
ーサ（球形ビーズ）ＳＰＣが分散されている。

【００４６】したがって、この液晶表示素子では、デー
タラインＤＬ上に配置されたスペーサＳＰＣで二枚の基
板の間の間隙が規定され、所定のセルギャップが保持さ
れていると共に、画素部分を構成する画素データＩＴＯ
上にはスペーサは存在しない。

【００４７】このため、前記図８で説明したような画素
の点欠陥等の画質劣化が起こらず、高品質の液晶表示素
子を得ることができる。

【００４８】図２はアブレーションを利用したスペーサ
の配置方法の原理図である。図（ａ）に示したように、
ＡＸＰはレーザ光ＬＳＬの波長に対して透明な基板（補
助基板）で、この補助基板ＡＸＰの液晶基板ＳＵＢ側の
面にアブレーション薄膜ＡＢＬが塗布されると共に、こ
のアブレーション薄層ＡＢＬ上にスペーサ材ＳＰＣが密
に配置されている。

【００４９】同図（ｂ）は同（ａ）の要部拡大図であっ
て、１００ｎｓ以下のパルス幅のパルスレーザからのレ
ーザ光ＬＳＬが補助基板ＡＸＰに入射して、その出射面
に塗布されたアブレーション薄層ＡＢＬに集光する。こ
のレーザ光の集光により当該集光された部分のアブレー
ション薄層がアブレートされて気化し、これが推進材Ｓ
ＬＥとなって当該部分に配置されたいたスペーサ材ＳＰ
Ｃを飛ばす。飛ばされたスペーサ材ＳＰＣは、同図
（ａ）に示した液晶基板ＳＵＢ上に付着する。

【００５０】レーザ光ＬＳＬは集光レンズＬＣＬでアブ
レーション薄層ＡＢＬの位置でスペーサＳＰＣの径と同
等またはそれ以下に集光される。

【００５１】このアブレーション薄層のアブレーション
は、レーザ光を直接アブレーション薄層ＡＢＬに照射す
る場合は、当該アブレーション薄層を構成するポリマー
の光分解、あるいは光化学反応を利用し、図示しない
が、アブレーション薄層ＡＢＬの下層に光を熱に変換す
る金属薄膜等を成膜して集光されたレーザ光を熱に変換
してポリマーの加熱分解反応を利用する。

【００５２】上記のアブレーション現象は、アブレーシ
ョン薄層がエキシマレーザ光のエネルギーで瞬時に分解
して気体となる、一種の爆発現象であり、光化学的分解
と熱分解とが知られている。

【００５３】良く知られた例には、エキシマレーザ光に
よる非熱的高速分解であり、マイクロマシニング加工に
利用されているが、紫外線に限らず、熱分解現象を含め
れば赤外線領域から紫外線領域までの広い範囲での波長
領域で観察される。要は、高エネルギー密度のパルス光
を用いることが基本で、これによる物質の分解が爆発的
に生じ、分解された粒子が高速で飛散する現象を利用す
るものである。

【００５４】この放出速度は超音速のオーダーであるの
で、通常、ショックウエーブフロントが形成され、続い
て粒子が茸雲状（ｐｌｕｍｅ）に成長しながら放出され
る。この現象におけるそれぞれの様相、速度は、入射エ
ネルギー密度、照射される物質に依存するが、ｐｌｕｍ
ｅが数ｍｍ上昇する時間は大体１００μｓ以下であり、
この時点では粒子の速度は数１０ｍ／ｓに減速してい
る。すなわち、これは一種の爆発現象であり、これを推
力として応用するものである。

【００５５】なお、一例として、エキシマレーザ光の波
長を２４８ｎｍ、エネルギーを１Ｊ／ｃｍ²とし、これ
をポリイミド薄層に照射したとき、約０．５μｍの厚み
がアブレートされた。レーザ光のビーム径を１０μｍφ
としたとき、約４０μｍ²の体積の物質が放出される。
放出される粒子の速度は時間と共に大きく変わるが、平
均して初期の超音速の１／２程度とする。前記図２にお
けるスペーサとして５μｍ径のポリスチレンの球形ビー
ズを用いた場合、衝突の運動量から考えて、当該ビーズ
が少なくとも音速程度の速度で数ｍｍ飛ぶ。したがっ
て、対向してエネルギー基板を配置しておくと、これに
ビーズが付着することになる。この付着力を増すにはビ
ーズに薄い接着材層を付加しておけばよい。

【００５６】このようなアブレーション現象を利用した
物質の移動（ＬＡＢ：ＬａｓｅｒＡｂｌａｔｉｏｎＴ
ｒａｎｓｆｅｒ）は、例えば、Ｔ．Ｓａｍｅｓｈｉｍ
ａ，ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ
９６−９８（１９９６）ｐｐ３５２に紹介されてい
る。この文献では、ａ−ＳｉをＸｅＣｌエキシマレーザ
で照射し、発生する水素ガスＨ₂を推進材としてａ−Ｓ
ｉ上に形成したＡｌ膜をこのＡｌ膜に対向させて配置し
たガラス基板に付着させている。

【００５７】図３は本発明による液晶表示素子の製造方
法とその装置の基本構成を説明する模式図である。

【００５８】図において、液晶基板ＳＵＢ上には画素形
成用の各種電極類の上層に配向膜が成膜されているもの
とする。この前面に接近させてマスクＭＳＫが配置され
ている。このマスクＭＳＫには，液晶基板ＳＵＢ上のス
ペーサ配置部分の幅の略々一致し、当該液晶基板ＳＵＢ
の表示領域の幅を完全にカバーするスリットＳＬＴが形
成されている。

【００５９】補助基板ＡＸＰは、例えば石英板からな
り、レーザ光ＬＳＬの波長に対して透明であり、その液
晶基板側の全面にはトリアゼンポリマーの薄層をアブレ
ーション薄層ＡＢＬとして塗布し、その表面に有機ポリ
マーまたはＳｉＯ₂あるいはＡｌ₂Ｏ₃等のスペーサビ
ーズを付着してある。

【００６０】レーザ光ＬＳＬは集光レンズＬＣＬで集光
され、補助基板ＡＸＰに塗布されたアブレーション薄層
ＡＢＬを照射し、これをアブレートする。このアブレー
トによって発生した推進材がスペーサ材を液晶基板ＳＵ
Ｂ方向に飛ばす。マスクＮＳＫは到来したスペーサ材が
液晶基板ＳＵＢの所定部分以外に付着するのを防止す
る。

【００６１】前記した本発明原理により、一個一個のス
ペーサ（ビーズ）を飛ばすことが可能となったが、実用
化のためにはこれらのスペーサを狙った場所に正確に付
着させなければならない。また、スペーサを配置するた
めの工程は短いことが要求されることから、照明する面
積を大きくとることであるが、スペーサの径を考えると
１０μｍ程度の幅でエネルギー基板の表示領域の一辺を
カバーする長さのスリット状とするのが有効である。

【００６２】補助基板ＡＸＰ上に十分な密度でスペーサ
材を分布させておいても、アブレートで飛ばされるスペ
ーサの液晶基板ＳＵＢ上での付着分布が必ずしも一様と
はならない。レーザ光ＬＳＬの照射中心にスペーサの中
心が一致していればスペーサは真っ直ぐに飛ぶが、中心
から外れると斜め方向に飛んでしまい、正確な位置に付
着させることができない。このため、補助基板ＡＸＰと
液晶基板ＳＵＢの間にスリットＳＬＫを形成したマスク
ＭＳＫを置いて、付着許容の範囲に入るビーズのみを通
過させるようにする。また、このマスクＭＳＫは、推力
を発生させる材料による液晶基板ＳＵＢ面の汚染を防止
する作用も有する。

【００６３】図４は本発明による液晶表示素子の製造装
置の構成例を説明する模式図であって、ＸＴＢはＸテー
ブル、ＬＳＳはレーザ光源、ＬＣＬは集光レーザ、ＣＴ
Ｌは制御部である。

【００６４】この構成例では、図３に示した液晶基板Ｓ
ＵＢを一方向移動テーブルであるＸテーブルＸＴＢに吸
着して保持すると共に補助基板ＡＸＰを液晶基板ＳＵＢ
に対してＸテーブルＸＴＢに固定しておく。

【００６５】一方、液晶基板ＳＵＢと補助基板ＡＸＰの
間に一個のスリットＳＬＴを有するマスクＭＳＫを独立
に設置しておく。レーザ光源ＬＳＳは固定されており、
このレーザ光源ＬＳＳに対してＸテーブルＸＴＢを一方
向に移動させる。

【００６６】液晶基板ＳＵＢと補助基板ＡＸＰはＸテー
ブルＸＴＢにより間歇的に移動してマスクＭＳＫのスリ
ットＳＬＴが液晶基板ＳＵＢ上のスペーサ配置位置に一
致したところで停止される。

【００６７】この停止に同期して制御部ＣＴＬはレーザ
光源ＬＳＳを駆動してレーザ光を発射させる。この動作
を間歇的に順次実行することで液晶基板ＳＵＢの必要箇
所にスペーサを付着させる。

【００６８】この構成において、アブレーション薄層Ａ
ＢＬとしてトリアゼンポリマーを用い、２７０ｍｍ×２
００ｍｍの石英板からなる補助基板ＡＸＰに上記トリア
ゼンポリマーを１μｍ厚でスピンコート法で塗布し、さ
らにその上に平均粒径５μｍのＳｉＯ₂ビーズをアルコ
ール溶液に分散し、これを同じくスピン塗布法で密に付
着させた。

【００６９】液晶基板ＳＵＢとして、対角２６．４ｍｍ
（公称１０．４インチ）、１９２０ドット×４８０ドッ
ト、画素ピッチ１１０μｍ×３３０μｍのＴＦＴ基板を
用いた。

【００７０】そして、補助基板ＡＸＰのスペーサ付着面
と液晶基板ＳＵＢ面の距離を４ｍｍとした。

【００７１】スリットＳＬＴの幅は２０μｍであり、レ
ーザ光源ＬＳＳはＸｅＣｌエキシマレーザで波長３０８
ｎｍ、繰り返し周波数５００Ｈｚのレーザ光を発射し、
集光レンズはホモジナイザー光学系で幅１００μｍ、長
さ２００ｍｍの「ｔｏｐｈａｔ」の一様な光強度分布と
し、これをさらに長さ２００ｍｍのシリンドリカルレン
ズに通して幅１０μｍに集光する。

【００７２】レーザ光ＬＳＬの補助基板ＡＸＰでの入射
エネルギー強度は１Ｊ／ｃｍ²で、アブレーション薄層
である１μｍ厚のトリアゼンポリマー薄層が完全にアブ
レートされ、このときの推力でビーズはレーザ光の照射
後約５０μｓで液晶基板ＳＵＢに到達して付着する。

【００７３】ＸテーブルＸＴＢの移動速度は画素ピッチ
１１０μｍを１／５００＝２ｍｓとした。レーザ光源Ｌ
ＳＳの発振はＸテーブルＸＴＢの移動に同期させるが、
ビームが液晶基板ＳＵＢに到達するに要する時間だけ負
の遅延をかけて発振させる。このようにして、図１に示
した全てのデータラインＤＬ上に選択的にスペーサＳＰ
Ｃ（ビーズ）を付着させることができる。

【００７４】図５は本発明による液晶表示素子の製造装
置の他の構成例を説明する模式図であって、ＳＳＢは液
晶基板保持機構、ＬＳＭはレーザ光源移動機構、ＬＣＬ
は集光レンズ、ＬＳＳはレーザ光源、ＣＴＬは制御部、
ＭＫＭはマスク移動機構である。

【００７５】この構成例は、固定された液晶基板ＳＵＢ
と補助基板ＡＸＰに対してマスクＭＳＫとレーザ光源Ｌ
ＳＳを同期させて一方向に移動させる点を除いて前記図
４と同様である。

【００７６】マスクＭＳＫはマスク移動機構ＭＫＭで一
方向に移動可能に設置すると共に、レーザ光源ＬＳＳを
レーザ光源移動機構ＬＳＭで上記マスクＭＳＫと同期し
て一方向に移動される。レーザ光源ＬＳＳとマスクＭＳ
Ｋの同期移動は制御部ＣＴＬトマスク移動機構ＭＫＭお
よびレーザ光源移動機構ＬＳＭで制御される。

【００７７】レーザ光源ＬＳＳとマスクＭＳＫは液晶基
板のスペーサ配置位置に順次停止し、この停止に同期し
てレーザ光源ＬＳＳを制御してレーザ光を発振させる。

【００７８】この構成によっても、図１に示した全ての
データラインＤＬ上に選択的にスペーサＳＰＣ（ビー
ズ）を付着させることができる。

【００７９】図６は本発明による液晶表示素子の製造装
置のさらに他の構成例を説明する模式図である。

【００８０】この構成では、液晶基板ＳＵＢのスペーサ
配置位置に一対一で形成したスリット（開口パターン）
を持つマスクＭＳＫを液晶基板ＳＵＢと補助基板ＡＸＰ
の間に固定した。

【００８１】レーザ光源ＬＳＳはレーザ光源移動機構Ｌ
ＳＭで一方向に移動され、この移動に対応し、マスクＭ
ＳＫのスリットＳＬＴと液晶基板ＳＵＢのスペーサ配置
部分およびレーザ光の中心とが一致した時点でレーザ光
源ＬＳＳを駆動し、スペーサを液晶基板ＳＵＢの所定部
分に付着させる。

【００８２】この構成によっても同様に、図１に示した
全てのデータラインＤＬ上に選択的にスペーサＳＰＣ
（ビーズ）を付着させることができる。

【００８３】上記した各実施例の製造装置には、液晶基
板とマスクおよびレーザ光源の相対位置を検出して制御
部に与えるセンサが配置されている。

【００８４】なお、本発明は上記の実施例で説明した構
成に限るものではなく、特許請求の範囲に記載した思想
の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもな
い。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶基板の所要部分にのみスペーサを付着させることが
でき、セルギャップ出しが正確になると共に、画質向上
が図られ、高品質の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】

【図１】本発明による液晶表示素子の１実施例を説明す
るアクティブ・マトリクス型液晶表示素子の１画素付近
の構成例を説明する要部平面図である。

【図２】アブレーションを利用したスペーサの配置方法
の原理図である。

【図３】本発明による液晶表示素子の製造方法とその装
置の基本構成を説明する模式図である。

【図４】本発明による液晶表示素子の製造装置の構成例
を説明する模式図である。

【図５】本発明による液晶表示素子の製造装置の他の構
成例を説明する模式図である。

【図６】本発明による液晶表示素子の製造装置のさらに
他の構成例を説明する模式図である。

【図７】本発明が適用される液晶表示素子を用いた液晶
モジュールの全体構成例を説明する展開斜視図である。

【図８】アクティブ・マトリクス型液晶表示素子の１画
素付近の構成例を説明する要部平面図である。

【符号の説明】

ＧＬゲートラインＤＬデータラインＴＦＴ薄膜トランジスタＩＴＯ画素電極Ｃａｄｄ保持容量素子ＳＤ１ソース電極ＳＤ２ドレイン電極ＢＭブラックマトリクスＦＩＬカラーフィルタＳＰＣスペーサＡＸＰ補助基板ＡＢＬアブレーション薄層ＬＳＬレーザ光ＬＣＬ集光レンズＳＵＢ液晶基板ＭＳＫマスクＳＬＴスリットＬＳＳレーザ光源ＬＳＥ推進材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方または双方に画素形成電極を有する一
対の基板を所定の間隙で対向させ、前記間隙に液晶組成
物層を挟持してなる液晶表示素子において、前記一対の基板の間の前記画素形成電極により構成され
る画素部分を除く所定部分に規則的に配列させたスペー
サを有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】液晶表示素子を構成する基板の前面に対向
させて前記基板側表面にスペーサ粒子を配置したアブレ
ーション薄層を設置し、前記アブレーション薄層の背面
から特定波長のレーザ光を照射することにより前記アブ
レーション薄層のレーザ光照射部分のアブレート推力に
よって前記スペーサ粒子を前記基板の選択された部分の
表面に付着させることを特徴とする液晶表示素子の製造
方法。
【請求項３】特定波長のレーザ光を出射するレーザ光源
と、前記レーザ光の照射面と反対側の面に成膜したアブレー
ション薄層および前記アブレーション薄層上にスペーサ
粒子を配置した前記レーザ光に対して透明な補助基板
と、液晶表示素子の画素部分を除く所定部分に対応した部分
に開口を有し、前記補助基板の前記スペーサ粒子の配置
側と液晶表示素子を構成する基板の間に設置したマスク
と、前記レーザ光源を前記液晶表示素子の面と平行な方向に
移動させるレーザ光源移動装置とを備え、前記レーザ光源からのレーザ光を前記補助基板に照射す
ることにより、前記補助基板の前記液晶表示素子側に配
置したアブレーション薄層をアブレートし、このアブレ
ートによる当該アブレーション薄層のアブレーション推
力で前記スペーサ粒子を前記マスクの開口を通して当該
液晶表示素子の画素部分を除く所定部分に対応した部分
に付着させることを特徴とする液晶表示素子の製造装
置。
【請求項４】特定波長のレーザ光を出射するレーザ光源
と、前記レーザ光の照射面と反対側の面に成膜したアブレー
ション薄層および前記アブレーション薄層上にスペーサ
粒子を配置した前記レーザ光に対して透明な補助基板
と、液晶表示素子の画素部分を除く所定部分に対応した部分
に開口を有し、前記補助基板の前記スペーサ粒子の配置
側と液晶表示素子を構成する基板の間に設置したマスク
と、前記レーザ光源を前記液晶表示素子の面と平行な方向に
移動させるレーザ光源移動装置と、前記マスクを前記液晶表示素子の面と平行な方向に移動
させるマスク移動装置とを備え、前記レーザ光源からのレーザ光を前記補助基板に照射す
ることにより、前記補助基板の前記液晶表示素子側に配
置したアブレーション薄層をアブレートし、このアブレ
ートによる当該アブレーション薄層のアブレーション推
力で前記スペーサ粒子を前記マスクの開口を通して当該
液晶表示素子の画素部分を除く所定部分に対応した部分
に付着させることを特徴とする液晶表示素子の製造装
置。