JPH035564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は液晶セル用基板の作成方法に係わり、
特に絶縁性薄膜形成工程の合理化された液晶セル
用基板の作成方法に関する。液晶がその電気光学
効果を利用することによつて表示デバイスとなし
得ることはよく知られており、通常は第１図のよ
うな基本構成の液晶セルが用いられる。即ち液晶
セルは、互いに約10μｍの間隙を保ち、ほぼ半行
に配置された一対のガラス基板１，１′とその間
に充填された液晶層４と、液晶の流出を防止し、
かつ液晶層４の厚みを一定に保持するために液晶
層４の周囲に設けられた封止部３とからなつてい
る。そしてガラス基板１，１′の液晶層４に接す
る表面上には、液晶層４に電気的信号を加えるた
めの透明導電膜２，２′が表示したいパターンに
応じて設けられており、それは封止部３の外側ま
で延在してリード端子部を形成している。しか
し、種々の理由により、透明導電膜２，２′と液
晶層４とが直接接触する構造では実用的液晶セル
とはなり難い。一つは電圧印加時に透明導電膜表
面で好ましくない電気化学反応が起り、液晶セル
の劣化を早める。もう一つはTN型液晶など多く
の場合、界面力によつて液晶セル内の液晶の配列
状態を制御する必要があり、ラビング、斜め蒸着
等の表面処理を行なわなければならない。しか
し、ガラス基板面及び透明導電膜面が混在する第
１図の様な表面では、表面の凹凸、あるいは材質
の違いのため均一な表面処理が難しく、液晶セル
の外観不良を招く。（これを配向不良という。）こ
れらの難点を解決するため、実用的な液晶セルは
第２図ａ，ｂに示される構造をとつている。即
ち、ガラス基板１，１′の透明導電膜２，２′のあ
る面上を絶縁性薄膜６，６′で被覆して用いてい
る。ここで用いられる絶縁性薄膜６，６′として
は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化セリウムなど
の酸化物及びフツ化マグネシウムなどのフツ化物
を含む無機絶縁膜があり、一般的には酸化ケイ素
が用いられている。この絶縁性薄膜６，６′は基
板全面にではなく、液晶層４と接触する部分にだ
け形成されるのが望ましく、透明導電膜２，２′
間の内部接続部５及び外部端子部２ａ，２a′には
絶縁性薄膜６，６′が付着していては不都合であ
り、また、封止部３の強度を高めるためには封止
部３に相当する部分も絶縁性薄膜６，６′が付い
ていない方が好ましい。しかしながら現実的には
液晶層４と接触する部分にだけ絶縁性薄膜６，
６′を形成することは難しく、往々にして液晶セ
ル内の封止部３近辺に絶縁性薄膜６，６′の未形
成部が生じ、そこに配向不良が見られることがあ
る。 本発明ではこれらを防止し、かつ確かな封止部
３の強度を得るために、第３図の様に絶縁性薄膜
６′が封止部３の巾の1/3〜1/2の領域まで喰い込
んで形成される様に考慮してある。実際に絶縁性
薄膜を形成する場合、あらかじめ絶縁性薄膜を付
けたくない部分をマスクし、残りの部分に絶縁性
薄膜を形成する方法が工程も他の方法に比較して
短かく一般的に用いられているが、絶縁性薄膜が
マスクの上にも形成されることになるので、これ
をいかに除去するか、またマスクと絶縁性薄膜と
の化学的反応を起さない様に考えてマスクの材料
を選定することが必要である。 この様な考えに基づいて従来いくつかの方法が
試みられている。その一つはマスクとして半田な
どの低融点合金を用いる方法である。マスクの形
成法としては真空蒸着あるいはペースト状のハン
ダをスクリーン印刷することで行なわれている
が、スクリーン印刷は絶縁性薄膜と化学的に安定
化を計るためにはペースト状から加熱により安定
したハンダにすることが必要であり、通常200〜
300℃で処理されるが、この時基板がガラスであ
る為に、ハンダはガラス基板上で球状化してしま
い、マスクとしての用をなさなくなつてしまう。
又、前者の真空蒸着法による場合、化学的には安
定で、この上に絶縁性薄膜を形成することが出来
るが、このハンダのマスクを除去する時は電気炉
中で、250℃ほどに加熱して行なわれるが、ハン
ダはスタリーン印刷の場合と同様、球状化しよう
と作用する。この時、ハンダのマスクの上には絶
縁性薄膜があるので実際には球状化しないが、こ
の薄膜が多孔質なものであるので、この孔に向つ
て球状化しようと集束する。そして、マスクの材
料であるハンダは、この孔を通して外部に蒸発し
て最終的には無くなる。この為、ハンダのマスク
を除去するのに２〜３時間もかかり、また、ハン
ダから発生する有毒ガスの処理もたいへんであ
る。さらに重大な欠点は、ハンダのマスクがなく
なつたガラス基板上には、その上に形成されてい
る絶縁性薄膜がハンダの蒸発とともに垂れ下が
り、ついにはガラス基板と密着してしまう。この
あとで、絶縁性薄膜を500℃で焼成する時には完
全にガラス基板と接着してしまい、そのあとで除
去しようとしてもほとんど除去出来なくなつてお
り、マスクの材料としては不適当である。その他
の方法としては解重合性の高分子を用いる方法が
ある。これはスクリーン印刷などによりマスク形
成を行なうが、この方法も安全なものではなく、
絶縁性薄膜を形成したあとマスク上の絶縁性薄膜
が全ては除去できず、機械的な剥離処理が必要と
なる。また、この高分子のマスクは溶剤にトルエ
ンを使用しているので揮撥然が強く、スクリーン
印刷の作業時間が短かく、すぐ目づまりを生じ、
実用上使用に耐えない。この様に従来知られてい
る方法ではマスク上の絶縁性薄膜が除去しきれな
いとか、除去出来るにしても機械的な除去方法を
必要とし、工程数が増えたり、除去のための作業
時間が増すために実際にはあまり行なわれていな
い。従来例でもそうであるし、一般的にも考えら
れていることであるが、高分子によるマスク形成
の場合、前記のような問題点の生じるのは下記の
理由による。その膜厚は酸化ケイ素などの絶縁性
薄膜の膜厚（普通、800〜2000Åが最適値であ
る。）と同程度の薄いマスク厚とし、第７図に示
す様な高分子のマスクを剥離したあとの状態で突
起の高さＢを出来るだけ小さく、理想としては絶
縁性薄膜の膜厚Ａと同じになる様にしたいと考え
ているので、一般にマスクの膜厚は4000Å〜1μ
ｍ、厚くても5μｍくらいで行なわれている。こ
の様に高分子のマスクを絶縁性薄膜と同程度の膜
厚にすることはスピンナー法、真空蒸着法等によ
り可能であるが、これに高分子のマスクをした状
態は第４図に示してあるが、前記した様に、高分
子のマスク７が、加熱により分解したり、消滅し
たりしてもその上部に形成されている絶縁性薄膜
６は少しも破壊されることなく、逆にガラス基板
１に近すぎるために高分子等のマスク７が分解、
消滅するとともにガラス基板１と、絶縁性薄膜６
が密着し、ついには接着状態となり、当初の目的
からすると何の用もなさないマスクとなつてしま
う。これはスクリーン印刷法によるものでもほぼ
同様であり、第５図に示す様に一般的に高分子等
のマスク７の膜厚は１〜5μｍで絶縁性薄膜６の
５〜50倍となつている。これは前記した第７図の
突起の高さＢがあまり高くならない様に考えたか
らであるが、この方法でも絶縁性薄膜６を高分子
等のマスク７の分解、消滅だけの力では破壊する
ことは難しく、後処理として機械的な方法で絶縁
性薄膜６を除去してやらなければならず、これで
も部分的には除去しきれないものも出てきてしま
う。そして、除去、剥離したあとで第７図の突起
の高さＢを測定したところ4000〜10000Åであつ
た。 本発明の目的はこれら従来の欠点をなくし、高
分子等によるマスク上の絶縁性薄膜が簡単に除去
でき、かつ、前記突起の高さＢが絶縁性薄膜の膜
厚Ａと同程度になるような実用的に価値のある方
法を提供することにある。 以下、図により詳しく説明する。第６図、第８
図ａ，ｂ，ｃが本発明のものであり、第６図の高
分子等のマスク７を膜厚で形成したものの上に絶
縁性薄膜６を形成させた状態、第８図は本発明の
製造工程を示し、第３図には封止部近辺の絶縁性
薄膜６′の形成のための高分子等のマスク形成の
範囲を示す。 第８図により説明すると、本発明は最初に図ａ
に示すように少なくともその一部に透明導電膜２
が設けられているガラス板の表面、及び前記透明
導電膜２の一部に、図ｂに示すように少なくとも
一層以上の絶縁性薄膜６を形成するに際し、前記
絶縁性薄膜６の形成を望まない部分をあらかじめ
高分子等のマスク７によりマスクを形成する。 マスク７として使用したのは次に示す東京応化
工業(株)製の有機高分子化合物（OLI−S2）であ
る。即ち、主剤としてエポキシ樹脂 を用い、これに反応促進材として２−ヒドロキシ
プロピルメタクリレート単重合体 CH₂＝Ｃ（CH₃）COOCH₂CH（OH）CH₃や、
２−ヒドロキシエチルメタクリレート単重合体

【式】を混合している。 この反応促進剤は、後述する如くエポキシ樹脂
で構成されたマスク７を仮焼成したときに、マス
ク７が完全には硬化せずに半硬化の状態を保つよ
うに作用する。これによりマスク７は後述する溶
液によつて膨潤・剥離しやすくなる。 更にマスク７には後述するスクリーン印刷に適
するよう希釈剤としてメチルカルビトール、ブチ
ルカルビトール、エチルカルビトールアセテー
ト、エチレングリコールモノブチルエーテル、エ
チレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト、テレビネオールを入れてゲル状にしている。
このマスク７は前記絶縁性薄膜６の形成を望まな
い部分に形成されるが、特に、第３図に示す様に
封止部３では液晶層側から封止部３の巾の1/3〜
１／２の領域までに至る如く絶縁性薄膜６′が形成さ
れるようにマスク７が形成されている。こうする
ことにより、今まで見られた封止部３の内周囲の
配向不良がなくなり、封止部３のシーリング強度
も充分得られることが確かめられた。この様に形
成されるマスク７は前述した様に、従来例では比
較的薄い膜厚（4000Å〜5μｍ）で行なわれてい
たが、本発明ではこれら今までの常識を破つて第
６図に示す様に極端に厚い膜のマスク７を形成し
た。 これが本発明の大きな特徴であるが、この膜厚
は10〜100μｍが選ばれ、この上に形成される絶
縁性薄膜６の膜厚（800〜2000Å）に対し、50〜
1000倍の値となる。この範囲中でも特に、50〜
100μｍのマスク７の膜厚が良い結果をもたらし
ている。この様に膜厚を厚くすると、第７図の突
起の高さＢが心配になるが、実際には逆であり、
第６図の様に絶縁性薄膜６のうち、ガラス基板１
の上の絶縁性薄膜６ｃ、マスク７の上の絶縁性薄
膜６ａは正規の膜厚を示すが、マスク７の側面の
絶縁性薄膜６ｂは極端に薄く（200〜500Å）なつ
ており、この時点で絶縁性薄膜６ｂは破壊されや
すい状態になつている。マスク７の膜厚を厚くす
るために、従来のスクリーン印刷の様に感光性乳
剤でマスク７用のパターンを形成するのではな
く、感光性のフイルムを用いてマスク７用のパタ
ーンを形成した。 一般にスクリーンのメツシユを粗くすることに
より厚い膜の形成が可能となり、これでも良い
が、メツシユが粗くなるとともにスクリーン印刷
されたマスク７の転写性に正確さが失なわれる。
また、メツシユが粗くなることにより、マスク７
の粘度が小さいとスクリーン印刷する前ににじみ
出てしまい用をなさないこともある。スクリーン
印刷されたマスク７はこのあと、140〜180℃で15
〜30分加熱、硬化させる。これはマスク７の上に
形成される絶縁性薄膜６と化学的に反応を起さな
いためである。 従来例のハンダのマスクや、解重合性高分子の
マスクなどでは、絶縁性薄膜が酸化ケイ素より構
成されている場合には相性が悪く、マスクの両側
に化学反応が起つた不完全な絶縁性薄膜が形成さ
れる。加熱、硬化されたマスク７が付いたガラス
基板１上には、次に酸化ケイ素などの絶縁性薄膜
６を第６図や第８図で示す様に形成させる。 本発明の実施例では、ガラス基板１を絶縁性薄
膜６の液中に浸漬するデイツピング方式が採用さ
れたが、他の方法によつてももちろんさしつかえ
ない。形成された絶縁性薄膜６は一般的に考えら
れていた様な第６図の破線で示す形態はとらず、
むしろ逆にマスク側面６ｂが著しく薄くなり、破
壊しやすい形態となつた。 この絶縁性薄膜６に対しては、次いで140〜180
℃で15〜30分間仮焼成が行なわれる。これは絶縁
性薄膜６を準安定状態にするとともに、絶縁性薄
膜６の下にあるマスク７が高温により燃焼し炭化
したりせず化学的性質を保つている様にするため
である。というのは後工程での溶剤処理によりマ
スク７は溶解するが、絶縁性薄膜６は溶解しない
という条件が必要だからである。従つて仮焼成条
件については、温度が低すぎたり、時間が短かす
ぎたりすると絶縁性薄膜６が溶けていまい、逆に
温度が高すぎたり、時間が長すぎたりするとマス
ク７が必要以上に固化したり、場合によつては燃
焼してしまつたりして溶解しにくくなつたり、溶
解しなかつたりすることになるために、注意を要
する。この仮焼成のあとは、塩化メチレンあるい
はトリクレン溶液中に浸漬する。浸漬時間の制約
はないが、普通は５〜30分で作業を終了させてい
る。この時、第６図で示す薄い絶縁性薄膜６ｂの
様な所からマスク７に塩化メチレンあるいはトリ
クレンの溶剤が浸透し、マスク７を膨潤する。こ
の膨潤効果については、トリクレンの方が塩化メ
チレンより大きい。ここでマスク７を膨潤させた
あと、トリクロロエタン溶液中に浸漬し、超音波
洗浄を行なう。超音波の振動衝撃波で膨潤したマ
スク７は、基板１から剥離される。この剥離の
時、マスク７の上にある絶縁性薄膜６はマスク７
とともに剥離・除去されてしまう。この工程につ
いても、第４図や第５図で示す様なマスク７の形
成方法では著しい困難が伴なうことは云うまでも
ない。今まで述べてきた膨潤及び剥離における溶
剤は、全て塩素系（Cl系）のものであるが、これ
はマスク７を膨潤及び剥離を目的とするのは勿論
であるが、同時に絶縁性薄膜６自体を溶解しない
という条件も満たすものである。一例としてあげ
れば、仮焼成の絶縁性薄膜６は水中あるいは薄い
アルカリ洗剤中に浸漬しておくことによつて溶
解・剥離してしまう弱さを有しているのである。
完全にマスク７と該マスク７の上の絶縁性薄膜６
とを剥離・除去したあとの基板１は、連続焼成炉
などにより本焼成される。焼成温度は最高温部と
して450〜520℃で15〜30分間処理される。焼成後
はアルカリ、塩酸、中性洗剤等の一般的洗浄を行
なう。この様にして得られた絶縁性薄膜６付きの
ガラス基板１は、第７図の様になつている。 ここで従来例で記述した突起の高さＢは絶縁性
薄膜の膜厚Ａを1000Åとした時に1000〜3000Åと
ほとんど絶縁性薄膜の膜厚Ａに近い値を示し、封
止部３がこの上を通つても、その封止部３の厚さ
が10μｍであることからほとんど無視出来るもの
であつた。この突起の高さＢが従来例より低いの
は、やはりマスク７の厚さ（いいかえれば、マス
クの容量）による絶縁性薄膜６の形成のしかたの
違いによるものといえる。 この様に本発明による一実施例として説明して
きたが、この方法において、別の実施例では第９
図の様にガラス基板１上に酸化ケイ素などの絶縁
性薄膜８を施しておく方法がある。この第一層目
の絶縁性薄膜８はガラス基板１全面に付けられて
いて、この上に透明導電膜が設けられ、さらに前
記したマスク７が形成され、第二相目の絶縁性薄
膜６が形成される。ここでガラス基板１上の第一
層目の絶縁性薄膜８とマスク７形成後の第二層目
の絶縁性薄膜６は同材質でもよく、一般的には生
産工程上から同材質のことが多い。マスク７と第
一層目の絶縁性薄膜８との密着力はマスク７とガ
ラス基板１の密着力より弱く、その為にマスク７
が剥離しやすく、本発明のガラス基板の作成方法
に大きな効果をもたらしている。 しかしながら、第一層目の絶縁性薄膜８と第二
層目の絶縁性薄膜６、及び第一層目の絶縁性薄膜
８と第一層目の絶縁性薄膜８上にある透明導電膜
２の密着力も前記ガラス基板１と絶縁性薄膜６の
密着力に比較して若干弱くなつていて、従来例で
は２〜５％NaOH水溶液などを使用して前記マ
スク７を剥離除去しようとすると、第一層目の絶
縁性薄膜８上にある透明導電膜２上の第二層目の
絶縁性薄膜６が剥離されてしまうことがみられ
た。マスク７の剥離除去の溶剤としては、マスク
７を確実に剥離でき、かつ絶縁性薄膜６の剥離を
生じさせないのが理想である。前記した様に本発
明ではマスク７の膨潤及び剥離除去のための溶剤
としてトリクレン、塩化メチレン、トリクロロエ
タンなどの塩素系の溶剤を用いた。実施例として
は前記した様に、マスク７の膨潤にトリクレンあ
るいは塩化メチレンを用い、剥離・除去はトリク
ロロエタンを用いて超音波洗浄した。剥離時間は
３〜５分、長くても10分ほどであつた。この結
果、マスク７は確実に剥離されるが、第一層目の
絶縁性薄膜８上にある透明導電膜２上の第二層目
の絶縁性薄膜６は少しも剥離されることなく、完
壁な絶縁層を維持しており、第８図ａ，ｂ，ｃに
示すガラス基板１上に絶縁性薄膜６を施す方法の
場合と同じ結果が得られた。 以上、本発明について詳しく述べてきたが、エ
ポキシ樹脂を主剤とし、２−ヒドロキシプロピル
メタクリレート単重合体や、２−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート単重合体の反応促進剤を混合す
るとともに、メチルカルビトール等の希釈剤でゲ
ル状にした水酸基を有する有機化合物の高分子マ
スクを使用して、マスクの膜厚を従来のものより
大巾に厚くし、かつ極端に膜厚を厚くしたことに
より、その上に形成された絶縁性薄膜のマスク上
への付着を薄く、浸透されやすい状態とした。そ
して、絶縁性薄膜を仮焼成し、塩化メチレン等に
浸漬してマスクを膨潤し、さらにトリクロロエタ
ン溶液中にて超音波洗浄によつてマスクとマスク
上の絶縁性薄膜を剥離・除去し、かつマスクを施
こさなかつた部分の絶縁性薄膜は剥離されること
なく、絶縁層を保持しているのが特徴である。ま
た、この様にして出来たガラス基板上の絶縁性薄
膜の剥離面は、その端部の突起の高さが小さく実
用的な面で大きな効果のあることが特徴である。 こうして作られたガラス基板１は、このあと斜
め蒸着法、ラビング法などにより配向処理され、
二板のガラスとして重ね合せられ、液晶が注入さ
れ、封口され液晶セルとなるが、その時には前記
した封止部に喰い込んで絶縁性薄膜が形成されて
いるので封止部内周囲での配向性がそこなわれる
こともなく、良好な配向が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶セルの基本的構成を示す断面図、
第２図ａおよびｂは実用的な液晶セルの構成を示
す平面図と断面図、第３図は本発明の一実施例を
示す液晶セルの平面図、第４図、第５図は従来の
マスクの断面図、第６図は本発明の実施例に係る
マスクの断面図、第７図は第６図のマスクを剥離
した状態を説明する断面図、第８図ａ，ｂ，ｃは
本発明のマスク形成工程を示す工程図、第９図は
本発明のマスクの他の実施例を示す断面図であ
る。 １，１′……ガラス基板、２，２′……透明導電
膜、３……封止部、４……液晶層、６，６′，８
……絶縁性薄膜、７……マスク、Ａ……絶縁性薄
膜の膜厚、Ｂ……突起の高さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ その一部に透明導電膜が設けられているガラ
   ス基板の表面及び前記透明導電膜上の一部に、少
   なくとも一層以上の絶縁性薄膜を形成して成る液
   晶セル用基板の作成方法において、前記絶縁性薄
   膜の形成を望まない部分には予め該絶縁性薄膜の
   膜厚の50〜1000倍の厚さを有するマスクを形成
   し、その後から前記ガラス基板全面に前記絶縁性
   薄膜を形成し、さらに該絶縁性薄膜を仮焼成し、
   次いで、前記マスクと該マスク上の前記絶縁性薄
   膜を剥離・除去した後、残された絶縁性薄膜を本
   焼成することを特徴とする液晶セル用基板の作成
   方法。 ２ その一部に透明導電膜が設けられているガラ
   ス基板の表面及び前記導電膜上の一部に、少なく
   とも一層以上の絶縁性薄膜を形成して成る液晶セ
   ル用基板の作成方法において、前記ガラス基板上
   にあらかじめ酸化ケイ素等による第一層目の絶縁
   性薄膜を形成し、該第一層目の絶縁性薄膜上に前
   記透明導電膜を形成すると共に、第二層目の絶縁
   性薄膜の形成を望まない部分には予め該第二層目
   の絶縁性薄膜の膜厚の50〜1000倍の厚さを有する
   マスクを形成し、その後から前記ガラス基板全面
   に前記第二層目の絶縁性薄膜を形成し、さらに該
   第二層目の絶縁性薄膜を仮焼成し、次いで前記マ
   スクと該マスク上の前記第二層目の絶縁性薄膜を
   剥離・除去した後、残された第二層目の絶縁性薄
   膜を本焼成することを特徴とする液晶セル用基板
   の作成方法。