(57)【要約】【課題】対向する一対の基板を、一方の基板に設けたスペーサーをかいして重ね合わせる場合に、スペーサーに接着剤を塗布してスペーサーと他の基板を接着させる場合に、この塗布した接着剤が重ね合わせ時加圧により、スペーサーの周囲に押し出されてしまい、表示領域等を浸食することにより表示不良が発生する。【解決手段】  スペーサー２６を設けた基板と反対側に、スペーサー２６の周囲に押し出される接着剤を止めておくための堰３０を設け、押し出された接着剤が表示領域を浸食しないようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に該一対の基板の両方と接してスペーサーを設けた光変調素子用パネルであって、前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板上には、前記スペーサーの周囲に堰を配置した光変調素子用パネル。
【請求項２】
前記スペーサーは有機高分子材料であることを特徴とする請求項１に記載の光変調素子用パネル。
【請求項３】
前記堰と前記スペーサーの間には、樹脂が配置されている請求項１に記載の光変調素子用パネル。
【請求項４】
前記スペーサーは柱状で複数設けられ、前記堰は各々の前記スペーサーに対応して設けられている請求項１に記載の光変調素子用パネル。
【請求項５】
前記スペーサーは帯状で複数設けられ、前記堰は各々の前記スペーサーに対応して設けられている請求項１に記載の光変調素子用パネル。
【請求項６】
前記一対の基板間には液晶層が挟持されることを特徴とする請求項１に記載の光変調素子用パネル。
【請求項７】
前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板が可撓性を備えることを特徴とする請求項１に記載の光変調素子用パネル。
【請求項８】
一対の基板のうち、一方の基板上に有機高分子材料よりなるスペーサーを配置する工程と、
一方の基板のうち、他方の基板上に堰を配置する工程と、
前記スペーサー上に、未硬化の樹脂を配設する工程と、
一方の基板上の前記スペーサーと前記樹脂とが、他方の基板上における堰の内側に配置されるように、両基板を配置する工程と、
前記、前記樹脂膜を硬化させる工程とを有することを特徴とする光変調素子用パネルの製造方法。
【請求項９】
前記樹脂は前記有機高分子材料に溶媒を加えたものであることを特徴とする請求項８に記載の光変調素子用パネルの製造方法。
【請求項１０】
前記有機高分子材料は感光性樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の光変調素子用パネルの製造方法。
【請求項１１】
前記感光性樹脂はアクリル系感光性樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載の光変調素子用パネルの製造方法。
【請求項１２】
前記一対の基板間には液晶層が挟持されることを特徴とする請求項８に記載の光変調素子用パネルの製造方法。
【請求項１３】
前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板が可撓性を備えることを特徴とする請求項８に記載の光変調素子用パネルの製造方法。
【請求項１４】
前記樹脂膜の配設する工程では、転写用基板台に樹脂膜を塗布し、前記スペーサー上に前記転写用基台上の樹脂膜を転写することにより行われることを特徴とする請求項８に記載の光変調素子用パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも２枚の基板を用いるパネルとその製造方法に関する。特に、表示装置などの光変調素子に用いるパネルとその製造方法に関し、中でも、強誘電性液晶を用いる場合及び湾曲可能でフレキシブルな基板を用いる場合の表示装置用パネル、あるいは光変調素子用パネルとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクスを利用した表示装置や光変調装置が近年多くの分野で用いられている。表示装置については最近特に薄型化が図られ、冷陰極管（ＣＲＴ）を用いた表示装置からプラズマ表示パネル（ＰＤＰ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの薄型表示装置（ＦＰＤ）への移行が進みつつある。また、入射光を所望の状態へと変調する光変調装置に関しては、表示装置以外にも、例えばプリンターヘッドや光記録ディスク用収差補正素子、光スイッチなど様々な電子機器や通信機器の構成要素としての利用が広っている。中でも液晶性物質を用いた光変調素子の普及には目覚ましいものがあり、様々な分野での応用が見られる。一方でまだ一般に普及はしていないが、液晶性物質に強誘電性液晶を用いた強誘電性液晶デバイスや基板に例えばプラスチック等の湾曲可能でフレキシブルな材料を用いて作られる表示装置や光変調素子が近年大きな注目を集めている。
【０００３】
これら表示装置及び光変調素子の多くでは、主要層に透明電極や絶縁膜等々の各種の機能を有する層を設けた基板を用いる。中でも２枚の基板を対向させて所定の距離だけ離して配置した構造のパネルが広く用いられている。例えば液晶装置においては対向する２枚の基板の間に液晶性物質を、プラズマ表示パネルではアルゴンとネオン等のガスを挟持させる構成となっている。いずれの場合でも、挟持される物質が流動性を持つためにこれらを密閉する構造が必要なことや、これら物質に電圧を印加するための電極が必要なこと等の理由から、この様な２枚の基板を用いたパネルの構造が適切なものとなっている。また、必要に応じて３枚以上の基板を用いる場合もある。例えば液晶装置には３枚以上の基板を用い、各基板間に液晶性物質を挟持させることによって複数の液晶の層を設けるものがある。
【０００４】
この様なパネルでは通常両基板間の距離を所定の範囲内の大きさとすることが重要である。例えば液晶装置の場合には、用いる液晶や駆動モードによっても適した基板間距離が異なるため、良い性能を得るためには最適な基板間距離を選択することが重要となっている。例えば表面安定化強誘電性液晶の駆動モード（ＳＳＦＬＣ駆動モード）を使った液晶装置では、数μｍ、特に１．７μｍ程度の基板間距離が用いられる。また、パネル内の例えば表示や光変調に用いる領域において、全ての点で基板間の距離が一定であることも重要である。例えば超ねじれネマティックモードの液晶装置では０．０５ミクロン程度の少しの違いでも色の違いが生じることが知られている。
【０００５】
この様な理由から、基板間距離の制御の問題はパネル製造上の１つの重要な要素となっている。基板間の距離は一般的には例えば数μｍから数十μｍ程度と非常に短く、さらに面内での均一性が要求される。
【０００６】
この様な要求を満たす基板間距離の制御の方法として、スペーサーを使う製造技術が広く用いられている。スペーサーはいわば基板と基板とが接触することを妨げる障害物であり、スペーサーを基板と基板との間に挟んだ上で両基板を外側から押し付けることによって基板間の距離の制御を実現している。通常スペーサーは基板同士がある一定の距離よりも近づかない様にするために用いられるが、逆に一定の距離よりも離れることを妨げる機能
を持たない。このため、基板間の距離を一定の範囲に保つためには、スペーサーとは別に両基板が離れることを防ぐ役割を果たすものを設けることが必要である。
【０００７】
そのための方法として、例えばスペーサーの他に接着剤を使う方法が多く取られている。中でも液晶装置の場合には、パネルの外周部に接着剤を設け、それをそのまま液晶材料を密閉するためのシールとして用いる方法が広く用いられている。この方法では、通常基板に塗布された接着剤の高さの方がスペーサーの高さよりも高くなり、両基板を重ね合わせた後、外側から圧力を受け手接着剤が押し潰されることにより、接着剤の高さをスペーサーの高さに合わせる方法が取られる。しかし、この方法の場合には、塗布した接着剤の高さを数μｍの様に非常に薄く塗布することが難しいため、接着剤の高さがスペーサーの高さに比べてかなり高くなってしまうことや、用いる接着剤の粘性が高いこと等の理由によって、スペーサーの高さにまで両基板を近づけることが困難な場合がある。
【０００８】
スペーサーとして最も一般的なものの１つとしてはボールスペーサーがある。ボールスペーサーはプラスチックやシリカを材質とした細かな球状のスペーサーで、希望する基板間距離に合った直径のものを選択して用いる。
【０００９】
ボールスペーサーを用いてパネルを作る際には、例えば次の様な工程が採られる。一方の基板にボールスペーサーを散布した後、その基板に熱硬化型や紫外線硬化型の接着剤を塗布し、他方の対向する基板を重ね合わせた後、両基板に外側から圧力をかけて基板間の距離が大体スペーサーの径と一致する様にする。その状態で接着剤を硬化させ、所望の（すなわちスペーサーの直径程度の）基板間距離を持つパネルが完成する。
【００１０】
また、ボールスペーサーの代わりにレジストスペーサー（フォトスペーサー等とも呼ばれる）が用いられる場合もある。レジストスペーサーはフォトレジストをスペーサーとして利用するもので、フォトレジストを希望の基板間距離に合わせた高さとなる様に一方の基板に塗布した後、露光や現像等のフォトリソグラフィーの工法を用いてスペーサーとしての形状を形成する。その後は、やはりボールスペーサーの場合と同じように熱硬化型や紫外線硬化型の接着剤を用いることによりパネルを完成させることができる。同じフォトリソグラフィーの工法を用いて作るスペーサーとして、フォトレジスト以外にも各種の有機（例えばポリイミド）、無機（例えばガラス）の材料を用いる方法が提案されている。この場合には露光や現像だけでなく、エッチングや剥離等工程が追加で必要となる場合もある。
【００１１】
外部から一切の外力が加わらない静的な状態では、前記のスペーサー技術で基板間の距離を保つことができるが、通常の使用環境ではそのような静的な環境が得られることは難しい。パネルに対して外力が加わった場合にパネルの機械的強度が十分でないと、基板間の距離に変化が生じる。基板面全体に面的に力が加わった場合には、パネル内の全域で基板間距離が一定量だけ変化することも考えられるが、通常はパネル内の一部で局所的に基板間距離の変化が起こることが多い。例えば基板を指で押した場合などは、基板が変形してその押した部分の基板間距離が短くなる。
【００１２】
例えば表示装置の場合には一方の基板が露出しており指などで押されることも多い。また、タッチパネルの様に表示装置と入力装置とが一体となって使用される場合には特にその機会は多くなる。また、湾曲可能でフレキシブルな素材の可撓性基板を用いるフレキシブルディスプレイでは、曲げられることがその特徴となっているから、外力が加わることを前提としていると言ってよい。光変調装置が機器類の構成部品として用いられる場合においても、例えば搬送時や携行時、使用時等に振動や衝撃等の外力が加わることが想定される。
【００１３】
また、製造工程においても例えば偏向板を基板に貼り付ける場合や実装の際等にパネルに対して力が加わるため、製品によっては製造工程における配慮が必要とされている。
この様なパネルに対し外力が加わる状況は非常に多い。
【００１４】
この様な外力が加わった際にその力に対するパネルの強度が十分でないと、パネルの一部で基板間の距離に変化が生じる。この様な基板間距離の変化は装置を利用する上で様々な障害となる。例えば、表示装置においては表示が乱れる。また光変調装置ではそのことによって光の状態が変わることとなるため装置の機能が阻害されてしまう。また、例えば強誘電性液晶やコレステリック液晶を用いた液晶装置においては、基板間の距離が大きく変化すると液晶の配向が壊れ、基板間の距離が元に戻っても配向が回復しなくなる。コレステリック液晶の場合には電圧の印加によって配向が回復することが知られているが、強誘電性液晶の場合には加熱して一旦等方性液体にした後再度液晶相に戻すと言うことが必要とされる。
【００１５】
この様な外力に対するパネルの機械的強度を高める方法としては、これまでにも様々な技術が提案されてきた。これは、ボールスペーサーやレジストスペーサーを用いるだけでは希望の強度が得られないためである。
【００１６】
例えば、一方の基板上に仮硬化の状態のレジストスペーサーを形成し、それを他方の基板に接触させつつ本硬化させることによってレジストスペーサーを介して両基板の位置関係を固定する方法や、液晶とモノマーとを混合して紫外線を当てることによりモノマーを重合させてポリマー化させることにより、基板間に形成されたポリマーにより両基板を接着させる方法、また他にも通常は液状である接着剤を粉末化し、それをボールスペーサーと一緒に散布する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１７】
この様な技術の中でもで最近最も有望視されている技術としては、フォトリソ工程で作成したスペーサーの上に接着剤の層を設け、このスペーサーと対向する基板とを接着させる方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）。
【００１８】
【特許文献１】特開昭６２−１７４７２６号公報（第６−８頁、第１図及び第２図）
【特許文献２】特開平１１−２８２２号公報（第１２頁、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
フォトリソ工程で作成したスペーサーの上に接着剤の層を設けることにより、対向基板を接着させる方法は基板間の距離を正確に保つことができ、かつ２枚の基板を接着させることにより、外力が加わった場合でも基板間距離が変化することがほとんどなくなる。しかし、パネルを作成する工程で２枚の基板が加圧された場合に、スペーサー上に設けた接着層が、加圧されるため、図７に示したように、余分な接着層２９が、一対の基板間２０，２１に配置されたスペーサー２６の周囲、表示領域の方まで押し出されてしまい、この押し出された接着層２９が表示に悪影響を及ぼしてしまう問題がしばしば発生してしまうことが課題であった。
【００２０】
本発明は、この様なスペーサー上に接着層を設けることにより、スペーサーを挟んでいる基板をスペーサーで接着させたパネルに於いて、スペーサー上の接着層がスペーサー以外の領域に広がることを防止するパネル構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は一対の基板の両方と接してスペーサーを設けた光変調素子用パネルであって、少なくとも一方の基板上には、スペーサーの周囲に堰を配置したことを特徴としている。
また、このスペーサーが、有機高分子材料であることを特徴としている。さらに、この堰とスペーサーの間に樹脂が配置されていることを特徴としている。あるいは、スペーサーが複数基板上に形成されていて、この全てのスペーサーに対応して堰が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明は一対に基板間に液晶が挟持されていることを特徴としている。さらに、一対の基板のうち、少なくとも一方の基板が、可撓性を備えているフレキシブル基板であることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の製造方法は、一方の基板上に堰を配置する工程と、他方の基板にスペーサーを配置する工程と、このスペーサー上に接着層となる樹脂を設ける工程と、堰の内側にスペーサーが配置されるように両基板を配置する工程と、接着層となる樹脂を硬化させる工程とを有することを特徴としている。
【００２４】
また、接着層となる樹脂が、スペーサーと同一の有機高分子材料に溶媒を加えたものであることを特徴としている。
【００２５】
本発明はスペーサーの材料である高分子材料が感光性樹脂であることが好ましく、感光性樹脂がアクリル系感光性樹脂であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明を用いることにより、スペーサーを挟んだ２枚の基板が、スペーサー上に設けた接着層により強固に接着されており外力を受けた場合でも、基板間の距離が変化することがないために良好な表示を行うことができる。特に、外力に弱いプラスチック基板などの可撓性を有する基板である場合には有効である。またスペーサー上に設けた接着層の余剰分はスペーサーとその周りに設けた堰との間に収まり、表示領域等にはみ出すことがないために、表示不良の発生原因となることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
対向する２枚の基板から構成された光変調素子用パネルであり、２枚の基板の片方には対向する基板の距離を一定に保つためのスペーサーがフォトリソ工程によって設けられており、このスペーサーの上側には接着層が設けられており、もう一方の基板と接着されている。一方の基板にはスペーサーを囲むように堰がフォトリソ工程で設けられおり、前記接着層の余剰分がこの堰とスペーサーとの間に収まっている。
【実施例１】
【００２８】
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。光変調素子用パネルの一例として、液晶ディスプレイを用いた。図１は液晶ディスプレイパネルの上面から見たときの図面である。複数の帯状に形成された透明電極２２，２３のそれぞれ対向する位置に配置されたマトリクスの画素と画素との間に、堰３０およびスペーサー２６が形成されている。堰３０はスペーサー２６の周囲に形成されている。本実施例では、それぞれの基板（図示せず）上に形成された透明電極２２，２３の太さが２８０ミクロンで、電極間のスペースは２０ミクロンとした。そのために、２０ミクロン×２０ミクロンの領域に堰３０とスペーサー２６を形成した。スペーサー２６は一辺が約８ミクロンの正方形とし、堰３０の太さは約８ミクロンでスペーサーを囲むように四角状の壁とした。そのために、堰とスペーサーとの間は約４ミクロンの隙間ができている。スペーサー２６とこの堰３０の間の空間には、スペーサー２６と基板（図示せず）とを接着するための接着層の余剰分が収められている。
【００２９】
図２は図１のＡ−Ａ’断面図である。対向する一対のガラス基板２０，２１上には透明
電極２２，２３がマトリックス上に設けられている。透明電極２２，２３の表面には液晶を配列させるための配向膜２４，２５が形成されており、一対の基板２０，２１はスペーサー２６を挟んで液晶層２７が設けられており、対向する基板は表示領域の外側に設けられているシール剤（図示せず）とスペーサー２６の表面に設けられた樹脂である接着層（図示せず）で接着されている。またスペーサー２６が設けられた基板２１に対向する基板２０上にはスペーサー２６をはめ込むように堰３０が設けられており、スペーサーとこの堰の間の空間（図示せず）にはスペーサー２６と基板２０とを接着するために設けられた接着層の余剰分が収められている。
【００３０】
以下、製造方法を説明する。本実施例で設けたスペーサー２６及び堰３０は、有機高分子材料のアクリル系の感光性樹脂を設けて形成した。使用した材料はチッソ社製（PMA-170P-028）を用いた。片側の基板に感光性樹脂をスピンナーを用いて膜厚が約１．７ミクロンとなるように基板全体に塗布した。その後約８５℃で３分間ホットプレート上でプリベイクした後、マスクを介して露光を行い、その後現像液（チッソ社製DEVELOPER CFP-D-102）を用いて現像を行った。この現像工程によりＵＶ照射がされなかった領域の感光性樹脂は洗い流され、ＵＶ照射されたスペーサーとなる部分だけの樹脂が残った。その後純水を用いて現像液を純水で良く洗い流した後に、２２０℃４０分間焼成を行い、形成されたスペーサーを完全に硬化させた。
【００３１】
もう片方の基板にはスペーサーと同様な材料とフォトリソ工程を用いてスペーサーの周りを囲む堰を形成した。ただし、感光性樹脂を基板にスピンナーで形成したときの樹脂の膜厚は約０．１ミクロンとし、堰の高さを約０．１ミクロンとした。
【００３２】
スペーサー及び堰を形成したそれぞれの基板上には蒸着法によりＳｉＯを膜厚が約６００オングストロームとなるように積層させ配向膜とした。
【００３３】
配向膜を形成した後で、スペーサー上に未硬化の樹脂である接着層を以下の工程を用いて配設した。まずスペーサーと同じ材料の未硬化の感光性樹脂に溶媒を加えて希釈し、粘度を下げ、これをスピンナーを用いて膜厚が約１０００オングストロームの樹脂膜とになるように転写用基台である転写用基板上に配置した。図３（ａ）のように、この感光性樹脂膜２９が塗布された転写用基板上に、スペーサー２６が形成された基板２１をスペーサー２６が配置された側より重ねることにより、図３（ｂ）のように、スペーサー２６上に約１０００オングストローム程度の感光性樹脂２９が転写された。この転写された感光性樹脂２９を本発明では接着層２９として用いた。
【００３４】
堰を形成した基板上にはディスペンサーを用いて表示エリアの外側にシール剤を塗布しその後、図４に示すようにスペーサー２６上に接着層２９を形成した基板２１と、堰３０を形成した基板２０とをスペーサーと堰とが内側に配置するように両基板を対向して配置し、両基板の外側から外圧を加えながら加熱し、シール剤及びスペーサー上の接着層を硬化させて、液晶ディスプレイパネルを完成させた。
【００３５】
図５に示したように互いの基板を張り合わせて両基板の外側から外圧を加えたときに、スペーサー上に形成された接着層２９は、その多くが、スペーサー２６とその周りに形成された堰３０との空間に押し出され、スペーサー２６と堰３０との間の空間で硬化したために、表示領域に接着剤がはみ出すことはなく、表示に影響を及ぼすといった問題は生じなかった。
【００３６】
今回の実施例では各画素の四隅にスペーサーと堰を形成させたが、図６に示したように電極２２間にスペーサー２６をライン状に形成し、その外側に土手状に堰３０を形成させても同様に良好な結果が得られた。また、本実施例では一対の基板として、ガラス基板を
用いたが、可撓性を有するプラスチック基板であっても、良好な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例で用いた液晶パネルの平面図である。
【図２】本発明の実施例で用いた液晶パネルの断面図である。
【図３】本発明の実施例で製造方法を示した図である。
【図４】本発明の実施例で基板を重ね合わせを行う工程の説明図である。
【図５】本発明の実施例で基板を重ね合わせた後のスペーサーと接着層の状態を表した図面である。
【図６】本発明の別のスペーサーと堰の構造を示した平面図である。
【図７】スペーサー上に接着層を設けた場合の従来技術の問題点を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
２０、２１  ガラス基板
２２、２３  透明電極
２４、２５  配向膜
２６  スペーサー
２７  液晶層
２８  シール剤
２９  接着層
３０  堰
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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