JPH09230355A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶セルの上、下透明基板間の狭い間隙を所望
値に保持するためのスペーサを、一方または両方の基板
の配向膜面に散布して良好な分散状態を得た後、スペー
サが配向膜上の当初位置から離れて、好ましくない分散
状態になるのを防止する製造方法を提供することを課題
とする。 【解決手段】スペーサをドライ分散法またはアルコール
分散法により散布して良好な分散状態を得た後、又は
前、又は前後に、配向膜の表面に密着散布されている各
スペーサ個々の表面およびそれらスペーサ周囲近傍の配
向膜の表面が少なくとも部分的に薄い水の膜によって被
覆されるように濡らす加湿処理を行い、一旦水で覆った
後は、直ちに加熱して水を蒸発させ水膜中でのスペーサ
の移動を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の液
晶を封入する液晶セルを形成する工程で、ガラスの上、
下透明基板の間の、液晶層を挾持すべき狭い間隙を、所
望の所定値に保持するために用いるスペーサ（通常は、
直径が、液晶層の厚さより僅かに大きいか、又は、ほぼ
等しい寸法の、プラスチック製の球状体）を、一方また
は両方の透明基板の配向膜面上に散布、分散させてから
後の取扱中に、スペーサが透明基板の配向膜上の当初の
良好な分散状態における位置から離れて、好ましくな
い、例えば、ある個所では密集して多数のスペーサが集
合し他の個所には粗になるか又は殆ど存在しないなど
の、分散状態になってしまうのを防止する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５に通常のカラーＳＴＮ液晶表示素子
の断面構造を示す。図中、４はガラス板よりなる透明基
板、６はＩＴＯなどの透明導電膜よりなる表示用電極、
７は導電性異物によって生じる上、下表示用電極間のシ
ョートを防止するための絶縁膜、８はカラーフィルタ、
９はカラーフィルタを形成することにより生じた表面凹
凸を埋めて平坦化するためとカラーフィルタ材料成分が
液晶中に溶出して汚染することを防止するための平坦化
保護膜、１０は細長い液晶分子の配列方向を制御するた
めに、表面に多数の平行溝状凹部が形成されている配向
膜、１１はプラスチックビーズよりなるスペーサ、１２
は対をなす上下透明基板を周縁部で接着して液晶セルを
形成させるシールである。この図では、上下透明基板４
のガラスの厚さよりも、スペーサであるプラスチックビ
ーズの直径が大きく描かれているが、基板のガラス板の
厚さは、例えば０．７ｍｍであるのに対し、上下基板の
配向膜１０の間の実際の間隙は、例えば０．００６ｍｍ
（６μｍ）しかない。ガラス板は、常識的には、硬く
て、曲げれば割れると考えられているが、実際には、μ
ｍ単位で計れば、かなり大きく撓むことができるから、
スペーサを用いて上下透明基板間の間隙を保持させよう
とするのである。カラーＳＴＮ方式以外の液晶表示素子
でも、通常、上下透明基板間の狭い間隙を保持するため
に、上記のようなスペーサ散布方式を用いている。

【０００３】従来は、水または水にアルコールを添加し
た液体の中に、スペーサ用のプラスチックビーズ（プラ
スチック製の球状体）またはガラスビーズ（ガラス製の
球状体）を混入したものを、透明基板の配向膜面にスプ
レーし、その後、加熱して水分を蒸発させていた（以
後、水分散と略称する）。

【０００４】プラスチックビーズを用いたスペーサの内
部では、スペーサ物質に排除されて液晶が存在していな
いから、電圧印加の有無に関わらず光の透過状態が変化
しない。つまり、スペーサが存在している個所では、そ
の周囲の、上下基板間が全て液晶によって満たされてい
る個所とは異なった特異の表示状態が見られる。しか
し、スペーサが、液晶セルの中で、一つずつ離れて、ほ
ぼ均等に分散していれば、スペーサの存在は目立たず、
見苦しくもないが、スペーサの分散状態が悪く、例え
ば、多数のスペーサが集中（凝集）して存在するやや広
い個所があると、其処では表示状態が不変、特異である
ため、表示欠陥（コントラストむら）として目立ってし
まう。また、スペーサがほぼ均等に分散している場合は
上、下基板間の間隔は一定に保持されるが、スペーサの
分散状態が悪い部分があると其処では上、下基板間の間
隔がわずかに変動し、上、下基板間の不均一による表示
欠陥むらが発生してしまう。従来の水分散法には、スペ
ーサの分散性が悪く、大量生産を行う場合に、良好な分
散状態を安定して得ることができないという問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
水分散法では、良好な分散結果を安定して得ることがで
きないという問題を解決するために、スペーサの分散法
について種々の改良が試みられた。その結果、混合用の
液体を用いずスペーサを粉末状態のまま乾燥気体中で分
散させるドライ分散や液体として蒸発し易いアルコール
に混合したアルコール分散によれば、スペーサの良好な
分散状態が、安定して得られることが判った。

【０００６】しかし、透明基板の配向膜面へのスペーサ
のドライ分散やアルコール分散は、特定の壁面で周囲の
雰囲気から遮断された分散室（チャンバ）内で実行しな
ければならず、チャンバ内では良好な分散状態が得られ
るが、分散作業用チャンバの外に基板を取り出すと、機
械的な振動や静電気および基板重ね合わせ後の取り扱い
作業などによって、スペーサが移動し易く、分散直後に
得られた良好な分散状態を、その後ながく保持すること
が困難で、液晶表示素子の製造工程で活用することは困
難であるという問題が生じていた。

【０００７】本発明は、従来の水分散法のように良好な
分散結果が安定して得られないという問題点がなく、ま
た、良好な分散状態だけは得られても、分散装置のチャ
ンバの外では、スペーサが基板から極めて簡単に離れて
移動してしまうという現象が生じないようにするための
プロセスとして安定性のある透明基板配向膜面へのスペ
ーサ分散方法による液晶表示素子の製造方法を提供する
ことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、液晶セルの上下透明基板間の間隙
寸法を確保するためのスペーサを、一方または両方の基
板の配向膜面上に分散させる工程で、スペーサ分散作業
の後、または前、または前後に、配向膜の表面に密着し
て散布されている各スペーサそれぞれの表面およびスペ
ーサ周囲近傍の配向膜の表面が、少なくとも部分的に、
薄い水の膜によって被覆されているように濡らす加湿処
理を施すことにした。但し、その水の膜が、基板の配向
膜面の上に一面に連続して広がっている必要はなく、各
スペーサは、それぞれ、其の周りの配向膜面の一部と共
に、水に覆われていれば良い。また、スペーサは水の膜
の中でも移動し易いから、一旦、水で覆った後は、直ち
に加熱して水を蒸発させる必要がある。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、ガラス透明基板に対する
本発明の実施の形態の基本を説明する図である。最初に
平坦な透明ガラス基板の上に所謂ＩＴＯ（Indium Tin O
xide)膜により透明電極を形成させる（カラー表示を行
わせる場合には、一方の透明基板上に先ずカラーフィル
タと平坦化の保護膜を形成させてから）。次に、ガラス
基板上のＩＴＯ膜透明電極側には導電性異物が混入して
ガラス基板側の電極とカラーフィルタ形成基板上のＩＴ
Ｏ膜透明電極側が短絡することを防止するために一面に
絶縁膜を形成させる。この絶縁膜はカラーフィルタ側の
透明電極側にも形成しても良いが、絶縁膜は比較的高温
で形成するプロセスを用いるのでカラーフィルタ材料の
耐熱性がそこなわれる恐れがあるため、一般にはガラス
基板上のＩＴＯ電極側にのみ形成している。絶縁膜およ
びカラーフィルタ保護膜上の透明電極の上に比較的やわ
らかな有機物よりなる配向膜を形成させ、次いで、その
膜面に、バフかけなどによりラビングを行って、特定方
向に伸びる多数の微細な隣接した平行溝状凹部を形成さ
せ、細長い液晶分子に対する配向機能を持たせる。次に
基板の周縁に、相手基板と接着して液晶セルを形成する
ための接着材を、印刷技法などにより必要個所のみに塗
布して、シール形成を行う。次いで、ドライ分散または
アルコール分散など、良好な分散状態が安定して常に得
られる分散法により、配向膜面上にスペーサとして用い
るプラスチックビーズを分散させる。次にビーズ分散後
のガラス基板とカラーフィルタ基板を形成された電極お
よびカラーフィルタの位置を精度良く目合わせし、この
基板を重ね合わせる。次いで重ね合わせた基板を外部圧
力と温度により上、下基板間を所望の寸法に形成し、固
定する。従来は、これらの分散工程で使用するチャンバ
から、その上にスペーサを分散させた透明基板を外部に
取り出すと、折角良好な分散状態になっていたスペーサ
が基板から離れて移動してしまって、不具合になる場合
が多かった。本発明は、透明基板をチャンバの外に取り
出した後でも、良好な分散状態を保持させるようにする
ために考え出されたのである。

【００１０】配向膜もスペーサ（プラスチックビーズ）
も、いずれも有機物であって、その表面が、ガラスなど
のように、水に濡れ易いとは考えられないが、実際に
は、従来の水分散法を用いた場合、配向膜の表面とそこ
に密着して存在するスペーサとが、少なくとも部分的
に、其処の近傍では連続した水の膜で被覆されており、
その状態のまま、水の膜を蒸発させると、物理的または
化学的な理由は明かではないが、スペーサは配向膜面に
良く付着し、例えば液晶注入工程のように透明基板面
（従って配向膜面）が鉛直状態になった場合でも、スペ
ーサが配向膜面から地球重力の作用により剥落離脱する
ような現象は生じない。本発明はこのような発明者の知
見に基づいてなされたもので、ドライ分散またはアルコ
ール分散によって、透明基板の配向膜面上に、スペーサ
を個々に適当に離れた状態（良好な分散状態）に散布し
た後、その状態を崩すことなく、配向膜とスペーサ表面
とを薄い水の膜で被覆させ、その直後に加熱などにより
前記水の膜を蒸発させて、スペーサを透明基板の配向膜
面に実用上充分な力で付着させるようにしたのである。
スペーサは、それを被覆している水の膜の中でも移動す
る傾向があるから、スペーサと其の周囲近傍の配向膜を
少なくとも部分的に被覆する両者に共通な水の膜が形成
された後は、極力早く、配向膜とそれに密着したスペー
サの表面とを被覆する水を加熱して蒸発させなければな
らない。なお、水の膜で被覆するためには、あらかじ
め、それらの周囲の相対湿度を７０％以上に高めておく
必要があるが、それだけでは水の膜は形成されず、必ず
（気相の水蒸気ではなく）粒状または小さい粒の集合体
である霧状になった（液相の）水で、基板配向膜面とス
ペーサ表面を濡らすことが必要である。即ち、液相の水
の膜で被覆する加湿処理を追加設置したことが本発明の
特徴である。

【００１１】なお従来ドライ分散時に、スペーサのプラ
スチックビーズ同士の間や、基板とスペーサの間に、静
電気（電荷）の発生によると見られる異常な動作が観察
されることもあったが、加湿処理を行うことにより、か
かる異常動作も認められなくなった。

【００１２】

【実施例】

実施例１：図２は本発明の第１実施例図である。図中で
は、先ずドライ分散法またはアルコール分散法を用い
て、これら分散法に特有なチャンバ１内で分散作業を行
っている状態を示している。４ａは既に配向膜を形成さ
せてある透明基板である。図示のように、チャンバ１の
下部には、スペーサの分散作業を実施するのに必要な特
定周期ごとに水平方向に動く搬送装置５が装備してあっ
て、スペーサ用プラスチックビーズの分散工程が終了す
ると、分散作業を終えた基板４ａを、次の加湿処理用の
チャンバ２の下部に移送するようになっている。

【００１３】実施例２：図３は本発明の第２実施例図で
ある。図中、１は実施例１の場合と同様な、その中で配
向膜形成済みの透明基板４ａに、スペーサ用プラスチッ
クビーズのドライ分散またはアルコール分散を行うチャ
ンバで、３は器壁に超音波加湿機を備えた加湿処理用の
チャンバである。超音波加湿機は保守が容易で、運転経
費も経済的である。この実施例でも、第１実施例の場合
と同様に、チャンバ１の中で得られた良好な分散状態を
崩さないように、下方の搬送装置５で静に、加湿処理用
チャンバ３内に移動させている。

【００１４】実施例３：図４は本発明の第３実施例図で
ある。本実施例では、上記、第１、第２実施例の場合と
は異なって、透明基板に対する加湿処理を、スペーサの
分散工程に先だって行っている。すなわち、チャンバ２
の中で、まず加湿処理を行ってから、下方の搬送装置５
で、水平に、スペーサ分散工程用のチャンバ１内に移送
している。第１、第２実施例では、搬送装置で水平に静
に移送することになってはいるが、スペーサのドライ分
散またはアルコール分散を行った後、一旦、分散用のチ
ャンバ１の外に出して、加湿処理用のチャンバ２へ移送
している。その間の、時間や場所で、折角得られた良好
な分散状態が全く乱されないかという点に、多少の疑問
が残る。その点では、この実施例のようにすれば問題は
ない。しかし、一方では、透明基板４ａの上に、加湿処
理によって既に形成されている水の膜が、分散工程で分
散されてその上に落ちてきたスペーサであるプラスチッ
クビーズを、確実に包込むかどうかに疑点がある。な
お、分散時に生ずることがある静電気帯電の対策として
は、この第３実施例のようにすれば、確実な効果が得ら
れる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ラスチックビーズよりなるスペーサを透明基板の配向膜
面上に、ドライ分散法またはアルコール分散法で分散さ
せて得た良好な分散状態が、スペーサが配向膜面上で容
易に移動してしまって不具合な分散状態になるのを、比
較的簡単な手段で、スペーサの配向膜面に対する付着力
を増大させることにより、防止できるようになり、スペ
ーサを良好な分散状態に保持することが可能になる。ま
た、従来時々生じていた基板の静電気帯電によって発生
するスペーサの移動現象などの不都合な現象も起きなく
なり、液晶表示素子の品質が向上し、液晶表示素子の製
造歩留向上による経済的効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス透明基板に対する本発明の実施の形態の
基本工程を示す図である。

【図２】本発明の第１実施例図である。

【図３】本発明の第２実施例図である。

【図４】本発明の第３実施例図である。

【図５】液晶表示素子の一般的な構造例として、通常の
カラーＳＴＮ液晶表示素子の断面構造を示す図である。

【符号の説明】

１…その中でドライ分散法またはアルコール分散法によ
る分散作業を行うために用いる特殊なチャンバ ２…その中で本発明に係るスペーサと其の周囲近傍の配
向膜面の一部を水の膜で被覆するための加湿処理を行う
ために用いる特殊なチャンバ ３…器壁に超音波加湿機を備えた加湿処理用のチャンバ ４…ガラス板よりなる透明基板 ４ａ…既に配向膜が形成されている透明基板 ５…搬送装置 ６…透明導電膜よりなる表示用電極 ７…絶縁性の膜 ８…カラーフィルタ ９…カラーフィルタの凹凸平坦化と液晶汚染防止保護膜 １０…表面に多数の平行溝状凹部が形成されている配向
膜 １１…プラスチックビーズよりなるスペーサ １２…対をなす上下透明基板を周縁部で接着して液晶セ
ルを形成させるシール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ液晶に接する側に、透明電極膜と
   配向膜とを積層させた上、下透明基板を、液晶層を封入
   すべき狭い所定値の間隙を隔てて対向させて配置した液
   晶セルの作成時に、前記間隙の寸法を確保するためのス
   ペーサを、一方または両方の基板の配向膜面上に分散配
   置する工程で、スペーサ分散作業の後、または前、また
   は前後に、配向膜の表面に密着して散布されているスペ
   ーサそれぞれの表面およびスペーサ周囲近傍の配向膜の
   表面が、少なくとも部分的に、薄い水の膜によって被覆
   されるように濡らす加湿処理を施すことを特徴とする液
   晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】加湿処理工程での、加湿処理対象基板表面
   上の雰囲気を、相対湿度７０％以上に保持することを特
   徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】加湿処理工程では、少なくとも水を含有す
   る液体を、霧状または粒状にして、噴霧することを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】加湿処理後、加熱して、個々のスペーサと
   それぞれ其の付近の配向膜面を被覆する水を蒸発させ、
   水の膜の中でスペーサが移動するのを防止したことを特
   徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。