JPH10288788A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペーサが透明基板上の特定の領域に選択的
に効率よく配置されていることにより、高品位の表示が
可能な液晶表示素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 電極が形成された２枚の透明基板の一方
にスペーサを散布し、その上に他方の透明基板を対向配
置し、その間隙に液晶を注入する液晶表示素子の製造方
法であって、上記スペーサの散布は、散布する透明基板
の一部を帯電させるか、又は、散布する透明基板に形成
された電極の少なくとも一部に電圧を印加するととも
に、上記透明基板に、少なくとも上記透明基板面と平行
な振動成分を含む振動を加えた状態で行う液晶表示素子
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、ノート型コンピュータ
の表示部、液晶テレビ、液晶プロジェクタ等に広く用い
られている。液晶表示素子は、一般に、カラーフィル
タ、透明電極、配向膜等が形成された２枚の透明基板間
に液晶を挟持させてなる。この２枚の透明基板の間隔を
一定に保つために、通常、球状のスペーサを透明基板間
に介在させる。従来の液晶表示素子の製造方法において
は、スペーサを透明基板の一方に一様に散布し、他方の
透明基板をこれに対向させる形で貼り合わせる。

【０００３】しかし、このような方法では、スペーサは
透明基板全面に散布されるので、液晶表示素子の表示画
素領域にも多数のスペーサが残存する。直視型の液晶表
示素子では、個々のスペーサが視認されることはほとん
どないが、スペーサ部から漏れる光が表示の「白抜け」
を起こし、全体のコントラストを低下させることが問題
視されている。また、液晶プロジェクタ等の投射型の液
晶表示素子では、表示画素内のスペーサが拡大されてス
クリーンに投影され、表示面上に「黒点」として現れる
ので、画質への影響はより深刻である。

【０００４】このような問題を解決するためには、表示
部分にスペーサが存在しないようにすることが有効であ
って、そのための方法がいくつか提案されている。例え
ば、特開平３−２９３３２８号公報には、透明電極を帯
電させるとともに、スペーサをこれと同符号に帯電させ
た状態で、スペーサの散布を行うことにより、表示領域
にスペーサが配置されないようにする方法が開示されて
いる。

【０００５】しかしながら、この方法では、透明基板の
表示領域及びスペーサを同極性に帯電させ、電気的反発
力だけでスペーサの配置位置を制御しているので、電気
的反発力が充分に強くないと、表示用電極上にもスペー
サが落下してしまう。一方、スペーサや電極の帯電量を
上げて反発力を強くすると、散布時にスペーサが透明基
板全体から電気的反発力を受けるため、透明基板上に落
下する微粒子の総数が少なくなり、スペーサの散布量を
増やさなけれはならないという問題があった。

【０００６】特開平４−４２１２６号公報には、アクテ
ィブマトリクス型の透明基板上において、透明基板上の
行選択線と列選択線とを交互に正に帯電させながら、負
に帯電させたスペーサを散布することにより、電気的引
力を利用して表示画素外の行選択線及び列選択線上にス
ペーサを集める方法が開示されている。

【０００７】しかしながら、アクティブマトリクス型の
液晶表示素子においては、透明基板側の帯電量を上げる
と素子の静電破壊の原因となるので、配置効率を高める
ことが難しい。一方、単純マトリクス型の液晶表示素子
においては、通常、表示画素外には電極が設けられてい
ないので、この方法を用いることができないという問題
があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、スペーサが透明基板上の特定の領域に選択的に効率
よく配置されていることにより、高品位の表示が可能な
液晶表示素子の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電極が形成さ
れた２枚の透明基板の一方にスペーサを散布し、その上
に他方の透明基板を対向配置し、その間隙に液晶を注入
する液晶表示素子の製造方法であって、上記スペーサの
散布は、散布する透明基板の一部を帯電させるか、又
は、散布する透明基板に形成された電極の少なくとも一
部に電圧を印加するとともに、上記透明基板に、少なく
とも上記透明基板面と平行な振動成分を含む振動を加え
た状態で行う液晶表示素子の製造方法である。以下に本
発明を詳述する。

【００１０】本発明においては、スペーサを特定の領域
に集めるために、電気的な引力又は反発力を利用する。
本発明においては、上記散布する透明基板のうち、スペ
ーサを配置すべき領域をあらかじめスペーサと逆極性に
帯電させておくか、又は、スペーサを排除すべき領域を
スペーサと同極性に帯電させておく。また、散布時に、
スペーサを配置すべき領域に形成された電極にスペーサ
と逆極性の電圧を印加するか、あるいは、スペーサを排
除すべき領域に形成された電極にスペーサと同極性の電
圧を印加してもよい。

【００１１】更に、上記スペーサは、透明基板面と平行
な方向に振動している透明基板上に散布されるので、透
明基板に固着することなく、ある程度自由に透明基板上
を移動する。透明基板はその一部が帯電しているか又は
電極に電圧が印加されているので、電気的な引力又は斥
力によって、特定の領域にスペーサを集めることができ
る。

【００１２】本発明２は、電極を有する２枚の透明基板
間に液晶を挟持し、上記２枚の透明基板間のギャップを
スペーサにより保持する構造を有する液晶表示素子の製
造方法であって、上記スペーサを上記透明基板上に散布
した後、上記透明基板に形成された電極の少なくとも一
部に電圧を印加するとともに、上記透明基板に、上記透
明基板面と平行な振動成分を含む振動を加えることによ
り、上記スペーサを上記透明基板上の特定の領域に集め
る液晶表示素子の製造方法である。

【００１３】本発明２においても、スペーサを特定の領
域に集めるために、電気的な引力又は反発力を利用す
る。本発明２においては、上記スペーサの散布後に、ス
ペーサを配置すべき領域に形成された電極にスペーサと
逆極性の電圧を印加するか、あるいは、スペーサを排除
すべき領域に形成された電極にスペーサと同極性の電圧
を印加する。更に、上記スペーサは、一旦透明基板上に
均一に散布された後、透明基板に加えられた振動によっ
て透明基板上をある程度自由に移動する。透明基板上の
電極には電圧が印加されているので、静電的な引力又は
斥力によって、特定の領域にスペーサを集めることがで
きる。

【００１４】上記振動は、少なくとも上記透明基板面と
平行な振動成分を含んでいれば特に限定されないが、ス
ペーサの透明基板上での移動を容易にするために、以下
のものであることが好ましい。上記振動の周波数は、高
周波の振動が好ましく、特に、周波数１ｋＨｚ以上の振
動等が好ましい。周波数１ｋＨｚ未満であると、スペー
サの移動が充分に起こらない可能性がある。より好まし
くは、周波数２５ｋＨｚ以上の超音波振動である。

【００１５】上記振動の強さすなわち振幅は、振動の周
波数、透明基板のサイズ、スペーサの粒径等を考慮して
ある程度任意に決めることができるが、一般的には、振
幅５μｍ〜１ｍｍの振動が好ましい。振幅が５μｍ未満
であると、上記透明基板上に落下した微粒子を移動させ
るのに充分な力が働かない可能性があり、１ｍｍを超え
ると、スペーサに加わる力が大きすぎて、スペーサが所
定の場所に到達しても、その位置でとどまることができ
ずに移動を続け、結果的に特定の領域への配置効率が低
くなってしまう可能性がある。上記振動は、少なくとも
上記透明基板面と平行な振動成分を含んでいる必要があ
るが、それ以外の方向の振動が同時に加わってもかまわ
ない。

【００１６】本発明において、透明基板への振動印加の
継続時間は、通常、散布装置内に散布されたスペーサが
透明基板上に落下するのに要する時間と同程度でよい
が、スペーサの配置選択性が不充分である場合には、こ
の時間を多少延長することによって対処することができ
る。本発明２においては、スペーサの移動のしやすさは
諸々の条件によって変わるので、最適な振動継続時間を
実験的に決めればよい。いずれの場合でも、振動印加の
継続時間は、通常、数秒から長くても一分以内である。
必要以上に長時間振動を加えることはあまり意味がな
い。

【００１７】上記振動を加える方法としては、例えば、
超音波発振器、ピエゾ発振子等を用いることができる。
これらのうち、超音波発振器は、装置が安価であり、必
要に応じて充分強い振動が得られる利点があるが、通
常、周波数が固定される。一方、ピエゾ発振子は、高価
であり、装置の設計や出力の大きさに制約があるが、素
子に加える電気信号により周波数や出力を変化させるこ
とが可能である。

【００１８】本発明においては、上記スペーサの散布時
に、上記スペーサをおおむね同一極性に帯電させること
が好ましい。上記おおむねとは、大部分のスペーサが同
一極性に帯電されていれば、一部同一極性に帯電されて
いないものを含んでいてもよいことを意味する。上記一
部とは、例えば、０．０１〜１０％をいう。上記スペー
サを同一極性に帯電させる方法としては特に限定され
ず、例えば、スペーサ同士又は他の材料との摩擦帯電を
利用する方法、コロナ放電による方法、帯電させたフィ
ルターを通す方法、イオン化空気を吹き付ける方法等が
挙げられる。

【００１９】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００２０】実施例１ ガラス基板（サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ）上にスト
ライプ状の透明電極（電極幅９０μｍ、電極間隔１５μ
ｍ）を形成し、その上に液晶配向処理を行った単純マト
リクス基板を、図１に示すスペーサ散布装置中の可動式
基板設置台５上に設置し、超音波発振器６（発振周波数
２５ｋＨｚ）によって基板に振動を加えるとともに、直
流電源装置８から、負極性の直流電圧を基板４上の透明
電極に印加した。この状態で、送気管２を通して圧縮空
気とともにスペーサ（積水フアインケミカル社製、ミク
ロパール、平均粒径６μｍ）を散布槽内に送り込み、基
板上に散布した。その際、スペーサは帯電装置３によっ
て負極性に帯電されるようにした。

【００２１】透明電極に印加する電圧を順次変化させ
て、散布密度の変化を調べた結果、透明電極に５０Ｖの
電圧を印加することにより、ほぼ９５％以上のスペーサ
を透明電極外に集めることができた。スペーサ配置後の
基板の状態を図２に示した。このようにしてスペーサを
表示領域外に形成した基板を、もう一枚の基板と対向さ
せて貼り合わせ、間隙に液晶材料を注入した後、注入口
を封止することによって液晶表示素子を作製した。得ら
れた液晶表示素子は、コントラストが高く、良好な表示
品位を示した。

【００２２】実施例２ 実施例１と同様にして透明電極を形成した単純マトリク
ス基板４を基板設置台５上に設置し、振動・電圧ともに
印加しない状態でスペーサの散布を行った。スペーサが
おおむね基板上に落下した後、超音波発振器６を作動さ
せて基板に振動を加えるとともに、直流電源装置８か
ら、負極性の直流電圧を基板４上の透明電極に印加し
た。電圧を変化させて数度実験を繰り返した結果、透明
電極に２００Ｖの電圧を印加することにより、ほぼ９５
％以上のスペーサを透明電極外に集めることができた。
この基板を用いて、実施例１と同様にして液晶表示素子
を作製した。得られた液晶表示素子は、コントラストが
高く、良好な表示品位を示した。

【００２３】実施例３ ガラス基板（サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ）上に薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）素子とゲートバスライン、ドレ
インバスライン及び透明画素電極（画素サイズ９０μｍ
×３００μｍ）を形成し、その上に液晶配向処理を行っ
たアクティブマトリクス基板を、実施例１と同様に、図
１の基板設置台５上に設置し、超音波発振器６によって
基板に振動を加えるとともに、直流電源装置８から、正
極性の直流電圧を基板４のゲートバスラインに印加し
た。ゲートバスラインに印加する電圧を順次変化させ
て、負極性に帯電させたスペーサを基板上に散布する実
験を数度実施し、散布密度の変化を調べた結果、ゲート
バスラインに２０Ｖの電圧を印加することにより、ほぼ
９０％以上のスペーサを透明画素電極外に集めることが
できた。スペーサ配置後の基板の状態を図３に示した。
この基板を用いて、実施例１と同様にして液晶表示素子
を作製した。得られた液晶表示素子は、コントラストが
高く、良好な表示品位を示した。

【００２４】比較例１ 実施例１と同様に形成した単純マトリクス基板を、図１
の基板設置台５上に設置し、超音波発振器６は作動させ
ず、負極性の直流電圧のみを直流電源装置８から基板４
上の透明電極に印加した状態で、負極性に帯電させたス
ペーサを基板４上に散布した。透明電極に印加する電圧
を順次変化させて、散布密度の変化を調べた結果、透明
電極に５０Ｖの電圧を印加した状態でも、透明電極外に
配置されるスペーサの割合は約２０％にすぎず、大部分
のスペーサが透明電極上に残った。この基板の状態を図
４に示した。透明電極に印加する電圧を２００Ｖまで高
めると、ほぼ９０％のスペーサが透明電極外に配置され
たが、基板全体でスペーサの配置密度が大幅に減少して
しまい、所定の配置密度を得ることができなかった。図
４に示す基板を用いて、実施例１と同様にして液晶表示
素子を作製した。得られた液晶表示素子は、コントラス
トが不充分で、表示ムラが見られた。詳細に調査した結
果、この原因は、表示画素内に存在するスペーサ及びそ
の周辺の液晶配向乱れによる光漏れであることが明らか
になった。

【００２５】比較例２ 実施例３と同様に形成したアクティブマトリクス基板
を、図１の基板設置台５上に設置し、超音波発振器６は
作動させず、正極性の直流電圧のみを直流電源装置８か
ら基板４のゲートバスラインに印加した状態で、負極性
に帯電させたスペーサを基板４上に散布した。ゲートバ
スラインに印加する電圧を順次変化させて、散布密度の
変化を調べた結果、２０Ｖの電圧を印加した状態でも、
透明画素電極外に配置されるスペーサの割合は約３０％
にすぎず、かなりのスペーサが画素電極上に残った。こ
の基板を用いて、実施例１と同様にして液晶表示素子を
作製した。得られた液晶表示素子は、コントラストが不
充分で、表示ムラが見られた。詳細に調査した結果、こ
の原因は、表示画素内に存在するスペーサ及びその周辺
の液晶配向乱れによる光漏れであることが明らかになっ
た。

【００２６】ゲートバスラインに印加する電圧を５０Ｖ
まで高めると、ほぼ７０％のスペーサが画素電極外に配
置されたが、この状態の基板を用いて液晶表示素子を作
製したところ、得られた液晶表示素子の一部の画素に、
点灯しない等の欠陥が発生した。この原因は、高電圧印
加により一部の薄膜トランジスタ素子が破壊されたため
であることが明らかになった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子の製造方法は、上
述の通りであるので、透明基板上の所定の領域だけにス
ペーサを配置することが可能である。スペーサを配置す
る領域を、液晶表示素子の表示領域外に設定することに
より、光漏れ等がなく、高品位の表示が可能な液晶表示
素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の製造方法を説明するた
めの概念図である。

【図２】実施例１におけるスペーサ配置後の透明基板の
状態を示す図である。

【図３】実施例３におけるスペーサ配置後の透明基板の
状態を示す図である。

【図４】比較例１におけるスペーサ配置後の透明基板の
状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 散布槽 ２ 送気管 ３ 微粒子帯電装置 ４ 透明電極付き基板 ５ 基板保持台 ６ 超音波発振器 ７ 電線 ８ 直流電源装置 ２１ 透明電極 ２２ スペーサ ３１ 透明画素電極 ３２ ゲートバスライン ３３ ドレインバスライン ３４ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ） ３５ スペーサ ４１ 透明電極 ４２ スペーサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極が形成された２枚の透明基板の一方
   にスペーサを散布し、その上に他方の透明基板を対向配
   置し、その間隙に液晶を注入する液晶表示素子の製造方
   法であって、前記スペーサの散布は、散布する透明基板
   の一部を帯電させるか、又は、散布する透明基板に形成
   された電極の少なくとも一部に電圧を印加するととも
   に、前記透明基板に、少なくとも前記透明基板面と平行
   な振動成分を含む振動を加えた状態で行うことを特徴と
   する液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】 電極が形成された２枚の透明基板の一方
   にスペーサを散布し、その上に他方の透明基板を対向配
   置し、その間隙に液晶を注入する液晶表示素子の製造方
   法であって、前記スペーサを前記透明基板上に散布した
   後、前記透明基板に形成された電極の少なくとも一部に
   電圧を印加するとともに、前記透明基板に、少なくとも
   前記透明基板面と平行な振動成分を含む振動を加えるこ
   とにより、前記スペーサを前記透明基板上の特定の領域
   に集めることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】 スペーサの散布時に、前記スペーサをお
   おむね同一極性に帯電させることを特徴とする講求項１
   又は２記載の液晶表示素子の製造方法。