JPS61173221A - 液晶表示装置作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は液晶表示パネルまたはアクティブ・マトリック
ス方式による液晶表示パネルに関するものであって、マ
イクロコンピュータ、ワードプロセッサまたはテレビ等
の表示部の薄型化を図る液晶表示装置の作成方法に関す
る。

「従来の技術」 従来の液晶表示装置に関しては、２つの透明基板の内側
にそれぞれ透明導電膜、配向膜が設けられ、この間に液
晶を充填して、２つの電極間に印加される電圧の有無に
より「オン」　「オフ」を制御していた。そしてこの表
示により、文字、グラフまたは絵を表示するものである
。

しかしこの２つの透明電極間は、約１０μもの厚い間隔
を有し、最近はこの間隔も５μにまでなった。しかしか
かる広い間隔はＴＮ（ツウイフテソク・ネマチック）型
液晶においては必要であるが、カイラル・スメクチソク
スＣ相を用いる強誘電性液晶（以下ＦＬＣという）を用
いるならば、２μ以下一般には１±０．５　μが求めら
れている。

また、従来より公知のＴＮ液晶もこの１０μの間隔に表
面張力を用いて充填する場合、この間隙を制御するスペ
ーサが考えだされた。即ちスペーサは一般に有機樹脂の
球形を有する粒子であって、例えばミクロパールＳＰ　
−２１０（平均粒径１０．０±０．５　ｌｚ）を用いて
いる。このミクロバールはジビニルベンゼン系架橋重合
体であり、透明な真球微粒子である。

即ち、第１図に従来の液晶表示装置の縦断面図を示して
いる。図面において、液晶表示用の２つの透明基板（１
）、（１’）の周辺部には、液晶が外部にもれないよう
樹脂とスペーサ（７）とを混合したシール材（６）が溜
めてあり、２つの基板間の距離を周辺部において一定に
保っている。しかし表示部（１０）即ち液晶（５）が充
填された領域において、外部より透明基板の機械的なス
トレスまたは基板の平坦性の厚さにより２つの透明電極
がショートまたは近接しやすい。その結果、液晶が透光
性でなくなったり、一部が黒化して不良が発生してしま
いやすかった。このため、液晶部に対しても他のスペー
サ（４）を散在させてそれぞれの電極がショートしない
よう一定の距離に保たせていた。

このスペーサは単に配向膜間に散在させたのみであり、
それぞれと点接触となり、この接触部は局部荷重が大き
く加わってしまった。そしてこの接触部にもしアクティ
ブ素子があると、この素子を破壊してしまうこともあり
得る。

「発明が解決しようとする問題点Ｊ さらにこのＴＮ液晶を用いて実際に液晶表示装置を作ら
んとすると、２つの基板をシール材で周辺の一部を除き
シールしてしまった後、この中を真空に保ち、毛細管現
象を利用して液晶を充填している。しかしその間隔が２
μまたはそれ以下を必要とするＦＬＣの如き液晶では、
それ自体の粘度が大きいため、毛細管現象を利用して充
填する場合スペーサが動いてしまったり、またスペーサ
それ自体が小さいため、ますます互いに凝集しやすくな
り、均一に散在させることが不可能であった。

またスペーサと配向膜とは何等接着させていないため、
封止後、表示装置の温度が上がると、液晶それ自体の熱
膨張により基板がふくらみやすくなり、２つの電極間距
離を一定に保てなくなる。

このため表示のコントラストは中央部と周辺部で異なっ
てしまう現象が見られてしまった。特に表示装置が２０
ｃｍ　Ｘ　３０ｃｍと大きなパネル状になった時に不良
が発生しやすかった。さらにスペーサが散在する位置が
ばらばらであるため、アクティブ素子が連結したディス
プレイにおいて、この素子に局部的に応力を加えてしま
うことも起き、素子の不良を誘発してしまいやすい。

ｒ問題を解決するための手段ｊ このため本発明は、従来より公知の単体でできているス
ペーサを用いるのではなく、一方の基板側上側に透明電
極及び配向処理または配向膜が形成された表面上に所定
の高さに塗布法等によりポリイミド系樹脂で覆い、これ
にマスク合わせおよびエソチング工程にて選択的に所定
の位置に゛貝柱”状にスペーサを形成したものである。

さらに同時に周辺部のシール材をも同じ材料で形成させ
てしまうものである。このため、特にこの塗布されるポ
リイミド樹脂として感光性ポリイミド樹脂を用い、マス
ク工程におけるレジストコート、除去の工程を省略した
。「作用」 かくすることにより、スペーサとして作用する樹脂はそ
の高さを周辺部のシール材と表示部のスペーサと同一材
料で成就し、またその高さのばらつきも同じ塗布膜を選
択的に残存せしめたもののため、±０．２μ以下を得る
ことができた。加えてこのシール材、スペーサをして対
抗する他の透光性基板の内側面と互いに密着させている
。このため、２つの基板は初期において、基板自体のう
ねり的な凹凸による多少の非平坦性を有しても、シール
材とスペー、すの大きさく高さ）により一定にさせるこ
とができる。即ち、ポリイミド樹脂により“貝柱”状に
シール部とスペーサ部を構成させた後、セミハードの透
光性を有する他の基板をその上側に真空中で配設し、加
熱して密着させる。

すると互いに密着したシール部とスペーサ部により、こ
の後真空をといてもそれぞれの基板が実質的に互いに密
着しているため、もとの非平坦の状態に戻らず、電極間
の間隙が一定になって、最終状態において、パネルの一
部が広すぎる等の支障が発生しない。またスペーサによ
り互いの基板を密着させたため、表示パネルそれ自体の
機械的強度も１枚のみの強度ではなく、合わせガラスに
近い強い実質的に２枚の強度に等しい強固さを有せしめ
ることが可能となった。

以下に実施例に従って本発明を記す。

実施例１ 第２図に本発明の液晶表示装置の製造工程を示す縦断面
図を示す。

第２図（Ａ）において、２つの透光性基板、例えばガラ
ス基板（１）　、　（１’）、一方は固いガラス基板（
１）。

他方は間隙を真空引きをした際、曲がり得る程度のセミ
ハードなガラス板または透光性有機樹脂基板（１゛）を
用いた。

この固い基板の一方の面に所定の液晶用電極を透光性導
電膜（２）、例えばＩＴＯまたはＳｎＯ□により形成し
た。この上面にポリイミド樹脂（３）を薄く形成し、公
知のラビング処理により配向処理を行った。他方の第２
図（Ｃ）にしか図示されていないが、セミハードな基板
（１′）に対しても同様の透光性導電膜（２”）、配向
処理（３゛）を行った。

次に第２図（Ａ）に示す如く、一方の側の上面にスピナ
ー、ロールコータ、スプレー法またはスクリーン印刷法
により、紫外線硬化型ポリイミド溶液（１５）を塗布す
る。

このポリイミド溶液は全芳香族ポリイミド前駆体溶液（
１５）であり、その−例として東し株式会社より販売さ
れているフォトニースを用いた。

この塗布の厚さはポストベークにより４０〜５０％の体
積減少があるため、このことを考慮し例えば２．５μと
した。

次にこのポリイミド前駆体溶液（１５）を第２図（八）
に示す如く、塗布の後、プリベータを８０°Ｃ１６０分
間行った。

さらにこのプリベータの後、第２図（Ａ）に示す如く、
ガラスマスク（１６）を用いた。このマスクは一定の間
隙、例えば４００μおきに２０μ口程度の透光用窓（１
７）　、　（１７’）を有する。この窓の位置は図示の
如く電極（２）上であっても、また電極間の間隙部（２
２）であってもよい。その後、紫外光（２０）をこのマ
スクを通して―光（１０ｍＷ／ｃｍ”の光を約３０秒）
した。マスクは図面の如く、上側からも、また基板の下
側から行ってもよい。アクティブ素子に直列に連結され
た１つの液晶の電極が４００μ口、電極間隔２０μであ
った場合、アクティブ素子のない領域であって、各電極
上または電極間隙上に１つの割合でスペーサ（１４）と
しての“貝柱”を作ることができた。同時に基板の周辺
部には巾３ｍｍで液晶充填部を除き、他部の内部を取り
囲むようにシール材（６）としての貝柱を設けた。即ち
、スペーサ間を実質的に所定の間隔としてスペーサを散
在して配設させることが可能となる。さらにこのマスク
方式で“貝柱”を作ることにより、アクティブ方式の液
晶パネルであった場合、配線、非線型素子またスイッチ
ング素子の存在する領域を意図的に避けることができる
。即ちスペーサによりその後の使用に際し、機械応力等
によりリードが断線したり、また素子が不動作になる可
能性を避けることができる。

かかる後、現像を超音波現像法で２５°Ｃ１２５分、所
定のＤＶ−１４０を用いて行った。さらにイソバロノー
ルにて超長波リンスを２５℃、１５秒間行った。

かくして、第２図（Ｂ）に示した如く、透光性基板（１
）上の透光性導電膜（２）とその上のポリイミド配向膜
（３）上に密着して外周辺部にポリイミド樹脂（６）及
びスペーサ（１４）を紫外光露光のマスク（１６）のパ
ターンに従って所定の位置に配設することができた。

次に第２図（Ｃ）に示す如く、透光性電極（２゛）、配
向膜（３゛）が内側に設けられたセミハードな対向透光
性基板（１゛）を合わせプレスと同時に間隙の真空引き
も行った。この状態でポストベークを２００〜３００℃
にて行った。すると貝柱の（６）　、　（１４）が対向
するガラスのポリイミド配向膜に密着し２枚のガラスを
はりあわせることができた。

このポストヘーク後でその高さを２μまたはそれ以下こ
の場合には１．２　μ±０．２μにするようにしＦＬＣ
に対し好ましい間隔とした。

この場合、対抗するガラスをセミハードな固さとすると
、ガラス自体が持っている歪みにそって他方のガラスを
合わせ、かつ、そのスペーサでお互いを固着してしまう
ため、ガラス基板自体が歪み（滑らかな凹凸）を有して
いても、それと無関係に電極間隙を一定としてその対向
するガラス同志を実質的に互いに張り合わせ得る。

本発明の実施例においては、この後このスペーサで保持
された間隙内に強誘電性液晶り５）を公知の方法で充填
した。

「効果」 本発明は以上に示す如く、２つの相対向する電極の間隙
を一定にするため、１つのポリイミド樹脂膜を選択的に
残存させて高さを一定とした。さらにスペーサ及びシー
ル材として同じ上下のポリイミド系の配向膜と互いに密
着せしめたものである。その結果、２つの配向膜間の間
隔は所定の厚さ±０．５　μの範囲で一定にできた。特
にアクティブマトリックス構造を有し、そのドツト数を
４００Ｘ　１９２０も有する２０ｃｍ　Ｘ　３０ｃｍも
の大面積の液晶パネルにおいて、中央部が必要以上に膨
れたり、また互いに２つの電極間が近接したりすること
を防ぐことができた。

このため、従来では大面積の基板を用いて液晶を作らん
とすると、それぞれの基板をきわめて精密に研磨しなけ
ればならず、シール材とスペーサとはまったく異なった
材料により作られていた。

加えてスペーサは上下の基板内面と密着していなかった
。またスペーサの位置の推定ができなかった。しかし本
発明においては、かかるガラス基板の価格の２〜５倍も
の高価な研磨処理工程がない、シール材によりシールす
る工程と、スペーサを散在させる工程を１つに簡略化で
きるという他の特長を有する。

加えてスペーサが約４００μ間に１〜数個（実施例では
１ケ）設けられているため、いわゆる合わせガラスと同
様にきわめて強固な基板として液晶パネルを取り扱うこ
とができるようになった。

スペーサの形状を基板表面と点接触ではなく面接触とし
得、またその面積も自由に制御できる。

本発明において、ガラス基板の周辺部のシール材部にお
いて、ガラス基板上に配向膜を残存させても、また除去
させてもよい。

本発明において、紫外線硬化型ポリイミド溶液を用いた
。しかしこのポリイミドは通常の樹脂を用い、さらにこ
の上にフォトレジストをコートしこのレジストを用いた
選択エッチ法によりスペーサ、シール材を形成してもよ
い。しかし作成工程が複雑になる欠点を有する。

本発明において、“貝柱”とその上下の配向膜とは同一
主成分材料を用いた。これはすべてをポリイミド系とす
ることにより、密着性を向上させるためである。しかし
この密着性が保証されるなら他の材料を用いてもよい。

第２図（Ｃ）を形成する工程において、基板（１゛）の
内側に透光性電極（２゛）と基板（１゛）との間または
透光性導電膜（２゛）上にアクティブ素子を設け、この
素子と“貝柱”とがずれる位置となるよう゛′貝柱”を
設けることは有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来より公知の液晶表示装置の縦断面図を示す
。 第２図は本発明の液晶表示装置の作成工程を示す縦断面
図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の透光性基板上に第１の透明電極が設けられた
   表面上にスペーサを構成する材料を被膜状に形成する工
   程と、該被膜にマスク合わせをし、エッチング工程を経
   て前記材料を選択的に除去することにより、残存した前
   記材料をスペーサとして作用せしめる工程と、該工程の
   前または後工程において配向処理または配向膜を形成す
   る工程と、第２の透光性基板上の第２の透明電極および
   配向膜とを有し前記第２の透明電極を前記スペーサ側に
   配設する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置
   作成方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、スペーサを構成す
   る材料は感光性ポリイミド樹脂が用いられたことを特徴
   とする液晶表示装置作成方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、スペーサを構成す
   る材料は第１及び第２の透光性基板の周辺部に同時にシ
   ール材として形成することを特徴とする液晶表示装置作
   成方法。