JPH1138422A

JPH1138422A - 液晶表示素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1138422A
Application number: JP19759597A
Authority: JP
Inventors: Masami Kido; 政美城戸
Original assignee: UK Government; Sharp Corp
Current assignee: UK Government; Sharp Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-12
Also published as: GB9814965D0; GB2327768A; GB2327768B

Abstract

(57)【要約】【課題】製造工程において配向制御層が汚染や損傷を
被ることを防止するとともに基板の接着強度を向上させ
ることによって、表示品位および耐衝撃性に優れた液晶
表示素子を提供する。【解決手段】基板１上にストライプ状の電極２…、絶
縁層３および配向制御層４を形成した後、配向制御層４
上に無機材料からなる無機被膜５を形成し、無機被膜５
における電極２・２間の領域をストライプ状に紫外線露
光する。次いで、無機被膜５上にスペーサビーズを含む
接着剤の層を形成し、無機被膜５の未露光部分とともに
接着剤を水などの溶剤によって剥離して、接着剤からな
る間隔保持体６…を形成する。そして、電極基板１０と
電極基板２０とをスペーサビーズを含む間隔保持体６…
によって接着する。この結果、電極基板１０・２０は、
スペーサビーズによって一定の間隔に保持され、かつ強
固に接着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフラットパネルディ
スプレイ等に用いられる液晶表示素子およびその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示素子は、透明電極が形
成された一対の基板と、その一対の基板間に液晶が封入
されてなる液晶層と、上記の透明電極に選択的に印加さ
れた電圧によって変位する液晶の光軸を光学的に検出す
るための手段、例えば偏光子を備えている。上記の液晶
表示素子においては、液晶を封入するための空隙、すな
わち、セルギャップは、通常、ガラスファイバ、ガラス
ビーズ、樹脂ビーズ等からなるスペーサを基板上に散布
することによって一定に保持されるように制御される。

【０００３】しかしながら、上記のようにスペーサを用
いてセルギャップを制御する方法では、両基板がスペー
サに接着されていないことから、セルギャップの厳密な
制御や、基板に加わる外圧に対するセルギャップの保持
が困難である。一方、セルギャップの厳密な制御および
保持は、現在の液晶表示素子に求められている大型化を
達成するために必要であり、特に、従来のネマティック
液晶よりも卓越した特性を有するという点で期待される
強誘電性液晶を用いた表示素子においては必須な条件と
されている。

【０００４】そこで、セルギャップを厳密に制御し、か
つ保持するように、ビーズ状のスペーサと同時に接着剤
粒子を散布する方法（例えば、特開昭６２−１７４７２
６号公報参照）が開発されている。しかしながら、上記
の方法では、実用的な接着強度を得るために、高密度に
スペーサを散布する必要があるだけでなく、画素におい
て散布されるスペーサのために表示品位の低下を引き起
こすことが問題になる。

【０００５】これに対し、上記の問題を解決すべく、感
光性樹脂製のスペーサ材をフォトリソグラフィー等の手
法によって任意の形状に形成するという方法が見い出さ
れた（例えば、特開平１−２５７８２４号公報）。この
方法によれば、画素間に設けられたスペーサによって両
基板が一定間隔で強固に接着される。

【０００６】しかしながら、上記のように、液晶表示素
子において樹脂製のスペーサ材を配向制御層上に形成す
る際には、次のような問題が生じる。

【０００７】(i) スペーサ材を配向制御層上に塗布する
際に用いられる溶剤、スペーサ材としての樹脂そのも
の、フォトリソグラフィーの処理時に用いられる現像剤
等が配向制御層を汚染する。このため、ラビング処理に
よって配向制御層に付与された液晶に対する配向規制力
が低下する。したがって、このような問題の発生を防ぐ
ためには、スペーサを形成した後にラビング処理を施せ
ばよい。ところが、この場合には次の問題が生じる。

【０００８】(ii)樹脂製のスペーサにもラビング処理が
施されるために、スペーサの表面に配向規制力が付与さ
れる。この結果、スペーサ近傍の液晶に配向むらの原因
となる配向異常や液晶分子のスイッチング不良といった
不都合を招来する。

【０００９】上記のような問題を解決するには、例え
ば、以下のような方法の適用が考えられる。

【００１０】(i) の問題に対しては、特開平６−５９２
２８号公報（文献Ａ）に開示されているように、まず、
配向制御層上に現像剤等から配向制御層を保護する保護
膜を形成し、その後、保護膜上に有機材料からなる柱状
のスペーサを形成する方法が有効である。また、(ii)の
問題に対しては、特開平６−１７５１３３号公報（文献
Ｂ）に開示されているように、有効画素内に配向異常が
発生しないように、スペーサの配置および配向制御層の
配向処理を工夫する方法が有効である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、文献Ａに記
載された方法は、製造工程が複雑になるという問題点を
有している。具体的には、基板上に配向制御層を形成し
た後、保護膜を形成し、続いてスペーサ材料の塗布、露
光および現像によってスペーサを形成した後に不要な保
護膜を除去するという複雑な工程を必要とする。

【００１２】また、文献Ａに記載された方法は、配向制
御層の劣化を完全に防止することができないという問題
点を有している。すなわち、この方法では、配向制御層
上に形成された保護膜の不要な部分を、過酸化水素水、
アンモニア等を含むエッチング溶液により剥離するの
で、配向制御層が上記のエッチング溶液に曝されること
によって劣化する。

【００１３】一方、文献Ｂに記載された方法には、スペ
ーサの形状および配置位置ならびに配向制御層のラビン
グ方向がかなり限定されるという問題がある。このた
め、上記の方法を採用した場合、液晶表示素子の設計の
自由度が大幅に制限されてしまう。例えば、ピンポイン
トで基板を固定する柱状スペーサではなく、より強固に
基板を固定することができる壁状スペーサを用いる際に
は、配向異常領域がスペーサの両端に生じる。したがっ
て、これを隠すためにはかなりの有効画素が使用できな
くなり、この結果、画素の開口率が著しく低下してしま
う。

【００１４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、セルギャップを厳密に制御し、かつ保持す
るとともに、配向むらやスイッチング不良のない高品位
な表示が可能な液晶表示素子を提供し、さらには、この
ような液晶表示素子を簡素な工程により製造する方法を
提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の液晶表示素子は、上記の課題を解決するために、液晶
材料からなる液晶層と、該液晶層に電圧を印加する電極
および該電極上で上記液晶層の配向を制御する配向制御
層を対向する表面にそれぞれ有する一対の基板と、該両
基板間の間隔を保持するスペーサとを備えた液晶表示素
子において、以下の手段を講じていることを特徴として
いる。

【００１６】すなわち、上記の液晶表示素子は、一方の
上記基板上の隣接する上記電極間の電極間領域における
上記配向制御層上に形成される感光性の無機材料からな
る無機被膜と、該無機被膜上に形成され、上記スペーサ
を含み、かつ上記両基板を貼り合わせる接着性の間隔保
持体とを備えている。

【００１７】上記の液晶表示素子では、間隔保持体のス
ペーサによって両基板間の間隔が一定に保持されるとと
もに、両基板が接着性の間隔保持体によって全面にわた
り強固に貼り合わされる。また、感光性の無機被膜を介
して間隔保持体が形成される構造では、間隔保持体の形
成に先立って、光照射によって無機被膜のパターニング
が自在となるので、無機被膜のパターニングに合わせて
間隔保持体を所望のパターンに形成することができる。

【００１８】無機被膜を用いずに配向制御層上に直接接
着剤を塗布して間隔保持体を形成する場合、接着剤を電
極間領域に高精度に塗布する必要があるが、既存のスク
リーン印刷によっても十分な精度で接着剤を塗布するこ
とは難しい。また、間隔保持体の形成後に配向制御層に
ラビング処理を施すような場合でも、前述の樹脂製のス
ペーサ材と異なり、間隔保持体にはラビング処理による
配向規制力が付与されないので、間隔保持体付近の液晶
分子の配向が乱されることはない。さらに、無機被膜
は、接着層の形成（接着剤の塗布）から配向制御層を保
護するための保護膜としても機能している。しかも、感
光性の無機材料は、配向制御層を侵すような溶剤を用い
ずに容易に不要部分を除去することができるので、配向
制御層の配向機能の低下が極力抑えられる。

【００１９】また、上記のように、両基板間の間隔が一
定に保持され、かつ両基板が強固に貼り合わされた液晶
表示素子においては、請求項２に記載のように、上記液
晶材料が強誘電性液晶材料であることによって、強誘電
性液晶の特性が損なわれることはなくなる。それゆえ、
強誘電性液晶材料を用いた大型の液晶表示素子を容易に
実現することができる。

【００２０】請求項１の液晶表示素子は、請求項３に記
載のように、上記配向制御層上に上記無機被膜を形成す
る第１工程と、上記無機被膜における上記電極間領域を
露光する第２工程と、上記無機被膜上に上記スペーサを
含む接着層を形成する第３工程と、上記無機被膜の未露
光部分をその上の上記接着層とともに除去することによ
って上記間隔保持体を形成する第４工程と、上記間隔保
持体によって上記両基板を貼り合わせる第５工程とを含
む製造方法により製造される。

【００２１】上記の製造方法では、第１工程で形成され
た無機被膜を第２工程で露光することによって、第３工
程で無機被膜上に形成された接着層の不要部分が第４工
程にて無機被膜の未露光部分とともに除去される。この
ようにして、一般に幅の狭い電極間領域に間隔保持体を
高精度に形成することができる。また、接着層を無機被
膜とともに除去するので、処理の工程数を削減すること
ができる。さらに、感光性の無機被膜を予め露光するこ
とによって、配向制御層を劣化させることの少ない溶剤
によって無機被膜を除去することができる。

【００２２】上記の請求項３の製造方法では、請求項４
に記載のように、上記第１工程の前に上記配向制御層に
ラビング処理を施す一方、上記第３工程において上記接
着層の形成に熱硬化性または熱可塑性の接着材料を用い
ることが好ましい。このようにすれば、後の工程、例え
ば通常シール剤による両基板の貼り合わせ工程に必要な
加熱処理によって、上記の熱硬化性または熱可塑性の接
着材料が接着性を発揮するので、第５工程の処理を両基
板のシール剤による貼り合わせ工程と同時に行うことが
可能になる。

【００２３】上記の請求項３の製造方法では、請求項５
に記載のように、上記第４工程と上記第５工程との間に
上記配向制御層にラビング処理を施すとともに、該ラビ
ング処理の前に上記間隔保持体の下の無機被膜を焼成す
る一方、上記第３工程において上記接着層の形成に熱可
塑性の接着材料を用いることが好ましい。

【００２４】このようにすれば、配向制御層へのラビン
グ処理が第４工程と第５工程との間に行われることか
ら、配向制御層の配向規制力が第３工程の処理によって
損なわれることが全くなくなる。このとき、配向制御層
の上に形成された間隔保持体にもラビング処理が施され
ることになるので、無機被膜および接着層は十分な硬度
を備えていないとラビング処理によって剥離されてしま
う。無機被膜および接着層が剥離されると間隔保持体の
形成が不可能になるだけでなく、剥離された無機被膜お
よび接着層が基板を汚染するという不都合がある。

【００２５】それゆえ、本製造方法では、無機被膜を焼
成することによって無機被膜の硬度を高めている。ま
た、接着層を形成するために熱硬化性の接着剤を用いる
と、その接着剤は無機被膜の焼成時に硬化した後に接着
力を失うので、第５工程で両基板を接合するために再度
接着剤を塗布する必要がある。そこで、本製造方法で
は、熱硬化性の接着剤を用いずに熱可塑性の接着剤を用
いることによって、無機被膜の焼成後の冷却時には硬化
し、請求項４の製造方法と同様に第５工程と同時に行う
ことが可能な貼り合わせ工程における加熱処理で軟化し
て接着性を発揮する接着層を設けることができる。

【００２６】上記の請求項３の製造方法では、請求項６
に記載のように、上記第３工程において上記スペーサが
添加された接着材料を塗布することによって上記接着層
を形成することが好ましい。このようにすれば、接着材
料内にスペーサが分散した状態で塗布されるので、スペ
ーサの散布を接着剤の塗布と別に行う方法に比べて処理
工程が少なくなる。また、塗布された接着材料の所望の
箇所にスペーサを散布することができる。それゆえ、間
隔保持体をなす接着層に的確にスペーサを分布させるこ
とができる。

【００２７】上記の請求項３ないし６の製造方法におい
ては、請求項７に記載のように、水、弱酸、弱アルカ
リ、低級アルコールおよび低級アルコールと水との混合
物からなる群より選ばれる一種の溶剤によって上記無機
被膜の未露光部分を除去することが好ましい。このよう
にすれば、配向制御層の劣化を最小限に押さえることが
できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の一形態について図１な
いし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００２９】本実施の形態に係る液晶セル（液晶表示素
子）は、図１に示すように、一対の電極基板１０・２０
を備え、これら一対の電極基板１０・２０の間には、強
誘電性液晶材料が封入されることによって液晶層３０が
形成されている。

【００３０】上記の電極基板１０は、基板１、電極２
…、絶縁層３および配向制御層４を有しており、上記の
電極基板２０は、基板１１、電極１２…、絶縁層１３お
よび配向制御層１４を有している。

【００３１】基板１・１１は、ガラス、プラスチック等
の透明な絶縁性材料からなっている。また、基板１の表
面には、透明かつ導電性を有する電極２…が互いに並行
なストライプ状に形成されている。基板１１の表面に
も、電極２…と同様な電極１２…がストライプ状に形成
されている。電極２…および電極１２…は、互いに直交
するように配されており、それぞれの交差する領域が表
示の最小単位である画素を形成している。電極２…およ
び電極１２…を形成する材料としては、酸化インジウ
ム、酸化錫またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）がよく
用いられる。

【００３２】電極２…上には、透明な絶縁層３と、液晶
層３０の配向を制御する配向制御層４とがこの順に積層
されている。これによって、電極２…と隣接する電極２
・２の間に現れる基板１の表面とが、絶縁層３および配
向制御層４によって覆われる。一方、電極１２…上に
は、透明な絶縁層１３と、液晶層３０の配向を制御する
配向制御層１４とがこの順に積層されている。これによ
って、電極１２…と隣接する電極１２・１２の間に現れ
る基板１１の表面とが、絶縁層１３および配向制御層１
４によって覆われる。

【００３３】なお、電極基板１０・２０は、それぞれ絶
縁層３・１３を含んでいなくてもよい。しかしながら、
表面安定化強誘電液晶素子のように液晶層３０が０．１
μｍ〜３μｍ程度に薄く形成される液晶表示素子では、
電極基板１０・２０間の絶縁性を確保するために電極基
板１０・２０が絶縁層３・１３を含んでいることが好ま
しい。

【００３４】絶縁層３・１３の材料としては、ポリアミ
ド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネー
ト、アクリル樹脂等の樹脂や、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｓｉ０₂、
Ａ１₂０₃、Ｔａ₂０₃等の無機材料が挙げられる。一
方、配向制御層４・１４の材料としては、ナイロン、ポ
リアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニル
アルコール等の樹脂が挙げられる。また、配向制御層４
・１４は、上記の材料からなる被膜の表面を例えば布で
ラビングすること（一軸配向処理）によって得られる。

【００３５】基板１０における基板１上の隣接する電極
２・２間の領域には、配向制御層４上に無機被膜５…を
介して、間隔保持体６…が例えば壁状に設けられてい
る。無機被膜５は、無機材料からなっており、間隔保持
体６の形状に応じた任意の形状、例えばストライプ状に
形成されている。また、間隔保持体６は、基板１０・２
０間の間隔を規定するためのスペーサと、熱可塑性また
は熱硬化性の接着剤とからなっている。これによって、
基板１０・２０間の間隔（セルギャップ）が一定に保持
され、かつ基板１０・２０同士が強固に接着される。

【００３６】上記スペーサとしては、例えば、シリカガ
ラスからなるファイバーもしくはビーズまたは樹脂から
なるビーズが好適に用いられる。

【００３７】これらの基板１０・２０は、配向制御層４
・１４を内側にして、かつ電極２…と電極１２…とが互
いに直交するように配置され、間隔保持体６によって均
一な間隔が保たれた状態で貼り合わされている。また、
基板１０・２０の間隙の周縁部は、図示しないシール剤
によって貼り合わされて接着固定されている。そして、
基板１０・２０の間隙には、液晶層３０を形成するよう
に強誘電性液晶材料が充填されている。強誘電性液晶
は、高速応答性、メモリ性等の優れた特性を備えること
から、大容量かつ高精細の表示に適している。

【００３８】さらに、本液晶セルは、液晶層３０におけ
る液晶分子の光軸の変化を光学的に識別する図示しない
偏光子を電極基板１０・２０の外側面にそれぞれ備えて
いる。

【００３９】上記のように構成される本液晶セルは、図
示しない駆動回路によって電極２…および電極１２…に
選択的に電圧が印加されると、液晶層３０における液晶
分子の配向状態が切り替わる。この切り替わりが上記の
偏光子で識別されることによって、明と暗の表示状態が
得られる。

【００４０】ここで、図２（ａ）ないし（ｃ）および図
３（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本液晶セルの製
造方法について説明する。

【００４１】まず、図２（ａ）に示すように、基板１の
上に電極材料（例えばＩＴ０）を成膜後、ストライプ状
にパターニングすることによって電極２…を形成し、さ
らに絶縁層３と配向制御層４とを順次形成する。絶縁層
３は、前記の材料を電極２…が形成された基板１上に蒸
着あるいは塗布することによって形成される。また、配
向制御層４にはラビング処理を施しておく。次に、図２
（ｂ）に示すように、無機材料を塗布して無機被膜５を
成膜し、フォトマスク４０を用いて、隣接する電極２・
２間の無機被膜５をストライプ状に紫外線にて露光す
る。

【００４２】さらに、図３（ａ）に示すようなスペーサ
ビーズ２１…（スペーサ）を含む接着剤２２（熱硬化性
接着剤または熱可塑性接着剤）を無機被膜５上に塗布し
た後に、水、弱酸、弱アルカリ、低級アルコールまたは
低級アルコールと水との混合溶媒によって無機被膜５の
未露光部分を上記の接着剤２２とともに剥離する。この
結果、図２（ｃ）に示すように無機被膜５…および間隔
保持体６…が形成される。そして、紫外線の露光のみで
は無機材料の重合が不十分であるので、無機被膜５…の
硬度を高めるように、残されたストライプ状の無機被膜
５…を焼成する。

【００４３】なお、弱酸としては、リン酸、塩酸、酢酸
等が好適であり、弱アルカリとしては、水酸化ナトリウ
ムが好適である。また、低級アルコールとしては、エタ
ノール、メタノール、イソプロピルアルコール等が好適
である。

【００４４】熱硬化性接着剤としては、無機被膜５のプ
ロセス温度（後述の実施例では８０℃）で硬化せず、無
機被膜５のパターニング工程に耐え、かつ無機被膜５…
の焼成温度（後述の実施例では１８０℃）付近で硬化
し、またその温度で耐熱性を有する接着剤が適してい
る。このような熱硬化性接着剤として、具体的には多官
能樹脂の耐熱性エポキシ接着剤が好適である。一方、熱
可塑性接着剤としては、無機被膜５のプロセス温度で硬
化せず、無機被膜５のパターニング工程に耐え、かつ無
機被膜５…の焼成温度付近で接着性および耐熱性を有す
る接着剤が適している。

【００４５】なお、無機被膜５…を形成する上記の工程
では、スペーサビーズ２１…を含む接着剤２２を用いる
が、その代わりに、図３（ｂ）に示すように、スペーサ
ビーズ２１…を含まない接着剤２３（熱可塑性接着剤）
を無機被膜５上に塗布した上にスペーサビーズ２１…を
散布してもよい。このようにすれば、電極基板１０・２
０をシール剤を介して貼り合わせる際の加熱によって熱
可塑性の接着剤２３が軟化するので、スペーサビーズ２
１…が接着剤２３内に入り込む。したがって、このとき
の接着剤２３は、すでにスペーサビーズ２１…を含んで
いる接着剤２２が塗布された状態（図３（ａ）参照）と
同様な状態になる。

【００４６】一方、基板１１上に電極２…と同形状にＩ
ＴＯをパターニングすることによって電極１２…を形成
し、絶縁層１３と配向制御層１４とを形成することによ
って電極基板２０を作製する。そして、電極２…と電極
１２…とが互いに直交し、かつ配向制御層４・１４のラ
ビング方向が互いに平行になるように両電極基板１０・
２０を対向させて加熱下においてシール剤によって貼り
合わせる。

【００４７】このとき、間隔保持体６…を形成する接着
剤２２または接着剤２３が加熱下において発揮する接着
力によって、電極基板１０・２０が互いに接着される。
接着剤２２または接着剤２３の硬化後は、スペーサビー
ズ２１…によって電極基板１０・２０の間隔が規定され
るとともに、接着剤２２または接着剤２３によって電極
基板１０・２０が強固に貼り合わされる。最後に、電極
基板１０・２０の間の空隙に強誘電性液晶材料を注入
し、注入口を封止剤によって封止して液晶セルが完成す
る。

【００４８】なお、無機被膜５を焼成する工程は、電極
基板１０・２０を貼り合わせる工程と同時に行ってもよ
い。このようにすれば、液晶セルの製造工程を削減する
ことができる。また、上記の製造方法においては、無機
被膜５の形成前に配向制御層４にラビング処理を施して
いるが、それ以降にラビング処理を行ってもよい。これ
については、後述の実施例２において詳細に説明する。

【００４９】

【実施例】続いて、実施例および比較例により、本実施
の形態に係る液晶セルの製造方法をさらに詳細に説明す
る。

【００５０】なお、以下に述べる各材料や各工程におけ
る膜厚や加熱時間、加熱温度等の製造条件はあくまでも
一つの例であり、本発明はこれらにより何ら限定される
ものではない。

【００５１】〔実施例１〕本実施例の液晶セルの製造方
法では、まず、ガラスからなる基板１上にスパッタ法に
てＩＴＯを０．１μｍの厚さに成膜した後、これをスト
ライプ状にパターニングすることによって電極２…を形
成する。次いで、基板１および電極２…上に、日産化学
工業製の絶縁膜材料であるＮＨＣＡ−２０１４（品
番）を０．１μｍの厚さに形成することによって、絶縁
層３を基板１および電極２…を覆うように形成する。

【００５２】さらに、絶縁層３上に日本合成ゴム製の配
向膜材料であるＡＬ−５４１７（品番）を７０μｍの厚
さに形成することによって、配向制御層４を絶縁層３を
覆うように形成し、配向制御層４にラビング配向処理を
施す。

【００５３】次に、配向制御層４上に日産化学工業製の
無機コート剤であるＨＭ−５００１（品番）を０．１μ
ｍの厚さに塗布し、それを８０℃で５分間乾燥すること
によって、無機被膜５を配向制御層４を覆うように形成
する。上記の無機コート剤は、その主成分を複数の無機
酸化物の前駆体としており、水に対する可溶性を有して
いる。また、その無機コート剤は、紫外線の照射および
焼成によって上記の前駆体が酸化重合する結果、水に対
し不溶性を有するようになる。

【００５４】その後、フォトマスク４０を介して無機被
膜５にストライプ状に紫外線を照射することによって、
隣接する電極２・２間の無機被膜５を露光する。

【００５５】それから、無機被膜５に対する接着性の良
好なテクノアルファ社製の熱可塑性接着剤ＳＴＡＹＳＴ
ＩＫ３８３（品番）に予めスペーサビーズ２１…として
宇部日東化成製のシリカビーズ（１．５μｍ径）を添加
しておき、その熱可塑性接着剤を無機被膜５上に塗布し
て８０℃で１０分間乾燥する。この結果、シリカビーズ
は、周りを熱可塑性接着剤によって取り巻かれたような
状態で無機被膜５上に固定される。

【００５６】その後、基板１を純水中に浸漬した状態で
基板１に超音波を付与することによって、無機被膜５の
未露光部分を、その上に形成されたシリカビーズおよび
熱可塑性接着剤もろとも剥離する。ここで、超音波の付
与は必須の工程ではないが、焼成前の無機被膜５の重合
が不完全であることから、超音波を用いて無機被膜５を
短時間に剥離することが望ましい。このようにして、無
機被膜５…および間隔保持体６…を形成する。その後、
１８０℃で１時間加熱することによって無機被膜５…を
完全に焼成する。

【００５７】そして、無機被膜５…および間隔保持体６
…を含む電極基板１０と電極基板２０とを対向させた状
態で、熱可塑性ボンド（シール剤）を電極基板１０・２
０の周縁部に塗布した後、電極基板１０・２０を２ｋｇ
／ｃｍ²の力で圧着しながら１８０℃に加熱することに
よって、電極基板１０・２０を貼り合わせる。さらに、
電極基板１０・２０の空隙にメルク社製の強誘電性液晶
材料であるＳＣＥ−８を注入して充填させた後、注入口
を封止すれば液晶セルが完成する。

【００５８】このようにして作製された液晶セルでは、
ほぼスペーサビーズ２１…の高さの１．５μｍのセルギ
ャップが確保され、かつ間隔保持体６…の剥がれが生じ
ないという結果が得られた。また、上記の液晶セルに５
ｋｇ／ｃｍ²までの圧力を加えても液晶材料（ＳＣＥ−
８）の配向性の変化や間隔保持体６…の剥がれは見られ
ない。このように、本実施例の液晶セルにおける電極基
板１０・２０の接着強度は実用に十分耐えうる程度であ
る。

【００５９】〔実施例２〕本実施例の液晶セルの製造方
法においては、配向制御層４のラビング処理を無機コー
ト剤（ＨＭ−５００１）の塗布前に行わずに無機被膜５
…の焼成後に行う点が異なるだけであって、他の処理は
実施例１の製造方法と同様である。

【００６０】このようにして作製された液晶セルにおい
て、液晶材料（ＳＣＥ−８）の配向性は、間隔保持体６
…によって乱れることもなく良好に維持されている。ま
た、実施例１の液晶セルと同様の圧力試験を行っても、
電極基板１０・２０の接着強度は実用に十分耐えうる程
度であることが確認された。

【００６１】なお、この製造方法では、無機被膜５…お
よび間隔保持体６…は十分な硬度を有していないとラビ
ング処理によって剥がれるおそれがあるので、ラビング
処理を無機被膜５…の焼成後に行っている。このため、
上記の製造方法に、間隔保持体６…を形成するために熱
可塑性接着剤の代わりに熱硬化性接着剤を用いると、熱
硬化性接着剤が無機被膜５…の焼成による加熱後は接着
力がなくなる。それゆえ、電極基板１０・２０を貼り合
わせるために、再度、接着剤の塗布が必要になる。この
ような処理は実用化が困難であるため、上記の製造方法
に熱硬化性接着剤を用いることは適していない。

【００６２】〔比較例１〕本比較例の製造方法では、実
施例１および２で作製した電極基板１０と無機被膜５…
および間隔保持体６…を含まないこと以外は同じ構造の
電極基板を作製する。また、その電極基板の配向制御層
にラビング処理を施しておき、さらに配向制御層の上に
宇部日東化成製シリカビーズ（１．５μｍ径）を散布す
る。このような電極基板と電極基板２０と同じ構造の電
極基板とをコニシ製の２液混合型ボンドをシール剤とし
て用いて貼り合わせた後に、前記のＳＣＥ−８を両電極
基板の間に充填する。

【００６３】このようにして作製された液晶セルにおけ
る液晶材料（ＳＣＥ−８）の配向性は極めて良好である
が、０．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力を液晶セルに加えると液
晶材料の配向の破壊が確認された。

【００６４】〔比較例２〕本比較例の製造方法では、実
施例１で作製した電極基板１０と無機被膜５…および間
隔保持体６…を含まないこと以外は同じ構造の電極基板
を用い、その配向制御層にラビング処理を施しておき、
さらに配向制御層の上に新日鉄化学製の感光性樹脂Ｖ−
２５９ＰＡ（品番）を１．５μｍの厚さに塗布し、さら
に乾燥させる。次いで、感光性樹脂の被膜に対しマスク
露光および現像によるパターニングと焼成とを施すこと
によってストライプ状のスペーサを形成する。そして、
このスペーサを有する電極基板と電極基板２０と同じ構
造の電極基板とを貼り合わせた後に、ＳＣＥ−８を両電
極基板の間に充填する。

【００６５】このようにして作製された液晶セルにおい
て、実施例１および２ならびに比較例１に比べて液晶材
料（ＳＣＥ−８）の配向性の悪化が認められた。この原
因は、ラビング処理された配向制御層の上に感光性樹脂
を塗布し、さらにそれを剥離したことによって配向制御
層の配向規制力が低下したことにあると考えられる。

【００６６】〔比較例３〕本比較例の製造方法では、感
光性樹脂の塗布前にラビング処理を行わず、代わりに感
光性樹脂をストライプ状にパターニングした後にラビン
グ処理を行った以外はすべて比較例２と同様な処理を行
う。このようにし作製された液晶セルにおいて、スペー
サ（感光性樹脂）の周囲の液晶層に電界に反応しない領
域が生じた結果、表示特性の著しい悪化が確認された。
この原因は、樹脂製のスペーサに施されたラビングの影
響が液晶層に及んでいると考えられる。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に係る
液晶表示素子は、液晶材料からなる液晶層と、該液晶層
に電圧を印加する電極および該電極上で上記液晶層の配
向を制御する配向制御層を対向する表面にそれぞれ有す
る一対の基板と、一方の該基板上の隣接する上記電極間
の電極間領域における上記配向制御層上に形成される感
光性の無機材料からなる無機被膜と、該無機被膜上に形
成され、上記スペーサを含み、かつ上記両基板を貼り合
わせる接着性の間隔保持体とを備えている構成である。

【００６８】これによって、間隔保持体のスペーサによ
って両基板間の間隔が一定に保持されるとともに、両基
板が接着性の間隔保持体によって全面にわたり強固に貼
り合わされる。また、間隔保持体の形成に先立って光照
射によって無機被膜のパターニングが自在となるので、
間隔保持体を無機被膜とともに所望のパターンに形成す
ることができる。さらに、間隔保持体の形成後における
配向制御層へのラビング処理によっても、間隔保持体に
配向規制力が付与されることはないので、間隔保持体付
近の液晶分子の配向が乱れることはない。加えて、無機
被膜は、接着剤から配向制御層を保護するための保護膜
としても機能している。しかも、感光性の無機材料は、
配向制御層を侵すような溶液を用いずに容易に不要部分
を除去することができるので、配向制御層の配向機能が
極力抑えられる。したがって、セルギャップを厳密に制
御し、かつ保持するとともに、配向むらやスイッチング
不良のない高品位な表示を可能にすることができるとい
う効果を奏する。

【００６９】本発明の請求項２に係る液晶表示素子は、
請求項１に係る液晶表示素子において、上記液晶材料が
強誘電性液晶材料であるので、ネマティック液晶よりも
優れた特性を有する強誘電性液晶に特に好適な大型の表
示素子の実用化を容易に図ることができるという効果を
奏する。

【００７０】本発明の請求項３に係る液晶表示素子の製
造方法は、請求項１の液晶表示素子を製造する方法であ
って、上記配向制御層上に上記無機被膜を形成する第１
工程と、上記無機被膜における上記電極間領域を露光す
る第２工程と、上記無機被膜上に上記スペーサを含む接
着層を形成する第３工程と、上記無機被膜の未露光部分
をその上の上記接着層とともに除去することによって上
記間隔保持体を形成する第４工程と、上記間隔保持体に
よって上記両基板を貼り合わせる第５工程とを含んでい
る。

【００７１】これによって、一般に幅の狭い電極間領域
に間隔保持体を高精度に形成することができる。また、
接着層を無機被膜とともに除去するので、処理の工程数
を削減することができる。さらに、感光性の無機被膜へ
の露光によって、配向制御層を劣化させることの少ない
溶剤によって無機被膜を除去することができる。したが
って、セルギャップを厳密に制御し、かつ保持するとと
もに、配向むらやスイッチング不良のない高品位な表示
を可能にする液晶表示素子を容易に製造することができ
るという効果を奏する。

【００７２】本発明の請求項４に係る液晶表示素子の製
造方法は、請求項３の製造方法において、上記第１工程
の前に上記配向制御層にラビング処理を施す一方、上記
第３工程において上記接着層の形成に熱硬化性または熱
可塑性の接着材料を用いるので、後の工程、例えば通常
シール剤による両基板の貼り合わせ工程に必要な加熱処
理によって、上記の熱硬化性または熱可塑性の接着材料
が接着性を発揮するので、第５工程の処理を両基板のシ
ール剤による貼り合わせ工程と同時に行うことが可能に
なる。したがって、接着のために必要な処理を他の処理
と併せて行うことによって、製造工程を簡素化すること
ができるという効果を奏する。

【００７３】本発明の請求項５に係る液晶表示素子の製
造方法は、請求項３の製造方法において、上記第４工程
と上記第５工程との間に上記配向制御層にラビング処理
を施すとともに、該ラビング処理の前に上記間隔保持体
の下の無機被膜を焼成する一方、上記第３工程において
上記接着層の形成に熱可塑性の接着材料を用いるので、
配向制御層の配向規制力が第３工程の処理によって損な
われることが全くなくなる。また、無機被膜を焼成する
ことによって無機被膜の硬度が高まるので、ラビング処
理によって無機被膜が剥離されることはない。さらに、
熱硬化性の接着剤を用いずに熱可塑性の接着剤を用いる
ことによって、無機被膜の焼成後の冷却時には硬化し、
請求項４の製造方法と同様に第５工程と同時に行うこと
が可能な貼り合わせ工程における加熱処理で軟化するこ
とによって接着性を発揮する接着層を設けることができ
る。したがって、請求項４の製造方法が奏する効果に加
え、配向制御層の配向規制力をほぼ完全に維持できると
いう効果を奏する。

【００７４】本発明の請求項６に係る液晶表示素子の製
造方法は、請求項３の製造方法の上記第３工程において
上記スペーサが添加された接着材料を塗布することによ
って上記接着層を形成するので、スペーサの散布を接着
剤の塗布と別に行う方法に比べて処理工程が少なくな
る。また、間隔保持体をなす接着層に的確にスペーサを
分布させることができる。したがって、請求項３の製造
方法が奏する効果に加え、より簡素化された工程で液晶
表示素子を製造することができるとともに、間隔保持体
による両基板間の間隔保持機能をより確実にすることが
できるという効果を奏する。

【００７５】本発明の請求項７に係る液晶表示素子の製
造方法は、請求項３ないし６のいずれかの製造方法にお
いて、水、弱酸、弱アルカリ、低級アルコールおよび低
級アルコールと水との混合物からなる群より選ばれる一
種の溶剤によって上記無機被膜の未露光部分を除去する
ので、配向制御層の劣化を最小限に押さえることができ
る。したがって、無機被膜の除去の前または後に施され
るラビング処理によって配向制御層に付与される配向規
制力の低下を抑えることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶セルの概略構
成を示す断面図である。

【図２】上記液晶セルを構成する一方の電極基板の作製
の各段階を示す断面図である。

【図３】上記液晶セルにおける無機被膜の上に塗布され
る接着剤の状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１・１１基板２・１２電極４・１４配向制御層５無機被膜６間隔保持体２１スペーサビーズ（スペーサ）２２・２３接着剤３０液晶層

フロントページの続き (71)出願人 390040604 イギリス国ＴＨＥＳＥＣＲＥＴＡＲＹＯＦＳＴＡＴＥＦＯＲＤＥＦＥＮＣＥＩＮＨＥＲＢＲＩＴＡＮＮＩＣＭＡＪＥＳＴＹ’ＳＧＯＶＥＲＮＭＥＮＴＯＦＴＨＥＵＮＥＴＥＤＫＩＮＧＤＯＭＯＦＧＲＥＡＴＢＲＩＴＡＩＮＡＮＤＮＯＲＴＨＥＲＮＩＲＥＬＡＮＤイギリス国ハンプシャージーユー14 ０エルエックスファーンボローアイヴェリーロード（番地なし）ディフェンスエヴァリュエイションアンドリサーチエージェンシー (72)発明者城戸政美大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶材料からなる液晶層と、該液晶層に電
圧を印加する電極および該電極上で上記液晶層の配向を
制御する配向制御層を対向する表面にそれぞれ有する一
対の基板と、該両基板間の間隔を保持するスペーサとを
備えた液晶表示素子において、一方の上記基板上の隣接する上記電極間の電極間領域に
おける上記配向制御層上に形成される感光性の無機材料
からなる無機被膜と、上記無機被膜上に形成され、上記スペーサを含み、かつ
上記両基板を貼り合わせる接着性の間隔保持体とを備え
ていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】上記液晶材料が強誘電性液晶材料であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】上記配向制御層上に上記無機被膜を形成す
る第１工程と、上記無機被膜における上記電極間領域を露光する第２工
程と、上記無機被膜上に上記スペーサを含む接着層を形成する
第３工程と、上記無機被膜の未露光部分をその上の上記接着層ととも
に除去することによって上記間隔保持体を形成する第４
工程と、上記間隔保持体によって上記両基板を貼り合わせる第５
工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示素子の製造方法。
【請求項４】上記第１工程の前に上記配向制御層にラビ
ング処理を施す一方、上記第３工程において上記接着層
の形成に熱硬化性または熱可塑性の接着材料を用いるこ
とを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】上記第４工程と上記第５工程との間に上記
配向制御層にラビング処理を施すとともに、該ラビング
処理の前に上記間隔保持体の下の無機被膜を焼成する一
方、上記第３工程において上記接着層の形成に熱可塑性
の接着材料を用いることを特徴とする請求項３に記載の
製造方法。
【請求項６】上記第３工程において上記スペーサが添加
された接着材料を塗布することによって上記接着層を形
成することを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項７】水、弱酸、弱アルカリ、低級アルコールお
よび低級アルコールと水との混合物からなる群より選ば
れる一種の溶剤によって上記無機被膜の未露光部分を除
去することを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに
記載の製造方法。