(57)【要約】【課題】表示品位を低下させることがない液晶セルを提供する。【解決手段】液晶セルを酸性溶液で満たされた溶液槽２２に垂直に配置し、特定箇所１８より上部領域にあるスペーサ１６の配置密度を下部領域にあるスペーサ１６の配置密度の１／３としたものである。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスペーサによって所定の間隔を介して互いに対向配置された第１の基板及び第２の基板をシール材で貼り合せ、前記シール材によって囲まれた前記第１の基板及び前記第２の基板間に液晶を封入するようにした液晶セルにおいて、
前記スペーサの配置密度について、前記液晶セルの一辺に沿った周辺領域における前記配置密度が、前記液晶セルの他の領域の前記配置密度より小さい、
液晶セル。
【請求項２】
前記液晶セルの一辺に沿った周辺領域における前記配置密度が、前記液晶セルの他の領域の前記配置密度φの０．２〜０．５φである、
請求項１記載の液晶セル。
【請求項３】
前記スペーサの高さが１〜７μｍである、
請求項１記載の液晶セル。
【請求項４】
請求項１記載の液晶セルの製造方法において、
前記液晶セルを酸性溶液で満たされた溶液槽に前記液晶セルの基板平面方向が前記酸性溶液に対して略直交する方向に浸漬配置して、前記第１の基板及び前記第２の基板の外表面を溶解して、これら基板の厚みを薄くする、
液晶セルの製造方法。
【請求項５】
前記液晶セルの前記周辺領域にある前記スペーサの高さを、前記他の領域より低くして前記溶液槽に投入する、
請求項４記載の液晶セルの製造方法。
【請求項６】
前記液晶セルの前記周辺領域にある前記スペーサと、このスペーサと対向する基板との隙間を０．１μｍ以上にして、前記溶液槽に投入する、
請求項４または５記載の液晶セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いられる液晶セル及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置における液晶セルはアレイ基板と対向基板とを対向して配置し、その間隙に液晶を封入することにより形成されている。アレイ基板と対向基板の間隙であるセルギャップは、アレイ基板上に形成されたスペーサにより制御されている。このスペーサは、遮光性を持つレジストをアレイ基板上に塗布しＰＥＰ（Ｐｈｏｔｏ  Ｅｎｇｒａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）により形成されている。
【０００３】
アレイ基板と対向基板のセルギャップは、変形したスペーサの高さによって決まる。すなわち、複数のスペーサを形成したアレイ基板と対向基板をシール材にて貼り付け、両基板の面全体に均一に圧力をかけて封着して、スペーサを変形させる。そして、この変形したスペーサによってセルギャップが決まる。
【０００４】
一方、上記のようにアレイ基板と対向基板を貼り合わせて、外気、液体の浸入を防ぐための密閉作業を施した後、両基板を溶液槽に垂直方向に投入して酸性溶液により両基板の外側部分を溶解して研磨している。これにより、両基板の厚さを減少して、薄型化と軽量化が実現できる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１３８３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のように両基板を研磨する場合において、液晶セルの特定箇所に筋状のむらが生じることがある。このような筋状のむらは表示品位を低下させるという問題点がある。
【０００６】
従来技術における問題点を図１〜図３に基づいて説明する。
【０００７】
従来の液晶セル１００において、アレイ基板１０２と対向基板１０４の厚みを薄くするために、両基板１０２，１０４を貼り合わせた後に、図１に示すように溶液槽１０６に垂直方向に投入し、酸性溶液で溶解させ、両基板１０２，１０４の厚さを薄くして研磨している。
【０００８】
例えば、溶液槽１０６における溶液の高さを１２５０ｍｍとし、セル１００を底から２２０ｍｍの位置で固定し、研磨を行うとする。アレイ基板１０２と対向基板１０４のセルギャップは、アレイ基板上にＰＥＰで形成されたスペーサ１０８によって制御されている。このスペーサ１０８の配置密度は、従来、液晶セル１００の表示領域及び非表示領域を含む全ての領域において均一に配され、セルギャップが常に均一になるように配慮していた。しかし、上記の溶液槽１０６に液晶セル１００を垂直方向に投入し研磨を行うと、研磨後の液晶セル１００において、図２に示すように特定箇所に筋状のむら１１０が発生するという問題点があった。そして、この筋状のむら１１０が液晶表示装置の表示品位を低下させることとなった。
【０００９】
この理由について、発明者が実験及び検討をした結果、液晶セル１００に加わる溶液槽１０６の液圧の相違によって発生することがわかった。例えば、図１及び図２の溶液槽１０６において、溶液槽１０６の底部から溶液表層までの高さを１２５０ｍｍとした場合に、その液圧は、液晶セル１００の下部では１００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、中央部分では６０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、上部では３０ｋｇｆ／ｃｍ２である。そして、この液圧の変化によって、特定箇所にセルギャップの差が生じる。図３は、図２における筋状のむら１１０が発生する箇所において上下方向にそのセルギャップの差を測定したもので、両者の間には約０．１μｍのギャップ差が生じていることが判明した。このセルギャップは上記のように液圧の相違によって生じるものである。
【００１０】
すなわち、液晶セル１００を溶液槽１０６に垂直方向に投入しているため、溶液槽１０６の底部から上に行くに従って液晶セル１００にかかる圧力が減少していく。この圧力分布の変化により溶液の表層に近い部分に、密閉されていた両基板１０２，１０４内に残留していた気体が蓄積され、液晶セル１００の特定箇所に圧力がかかり、この特定箇所を境界にして液晶セル１００の上部側の方のギャップ長が大きくなるようにセルギャップに差が生じて、筋状のむら１１０が発生する。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、表示品位を低下させることがない液晶セル及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数のスペーサによって所定の間隔を介して互いに対向配置された第１の基板及び第２の基板をシール材で貼り合せ、前記シール材によって囲まれた前記第１の基板及び前記第２の基板間に液晶を封入するようにした液晶セルにおいて、前記スペーサの配置密度について、前記液晶セルの一辺に沿った周辺領域における前記配置密度が、前記液晶セルの他の領域の前記配置密度より小さい、液晶セルである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明であると、筋状のむらが発生しないで液晶表示装置の表示品位を低下させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態の液晶セル１０について、図４から図６に基づいて説明する。
【００１５】
（１）液晶セル１０及びこの液晶セル１０の製造方法
本実施形態の液晶セル１０は、従来と同様にアレイ基板１２と対向基板１４とを対向して配置し、そのセルギャップをスペーサ１６によって制御している。この場合にスペーサ１６の配置密度（個／ｍｍ２）を領域によって異なるようにしている。即ち、後から説明する溶液槽２２に垂直方向に投入した場合において、特定箇所１８より下方にあるスペーサ１６の配置密度をφ（個／ｍｍ２）とし、特定箇所１８より上方にあるスペーサ１６の配置密度をφ／３（個／ｍｍ２）としている。
【００１６】
ここでいう「特定箇所」とは、液晶セル１０を溶液槽２２に投入した際に、密閉されていたアレイ基板１２と対向基板１４内に残留していた気体が液晶セル１０の一辺側に集積されて形成される気体溜りの底部近傍と概ね一致する箇所を指すものとする。この「特定箇所」は、実際には実験等によって決定され、また、溶液槽２２の溶液の液圧や液晶セル１０の大きさ、セルギャップ等に基づいても決定される。
【００１７】
このスペーサ１６は遮光部材形成時に遮光部材と同一材料をもってＰＥＰで形成されるため、スペーサ１６は遮光性であり、スペーサ１６の高さとしてはギャップ長及び基板１２，１４の押圧時の変形を考慮して１〜７μｍの範囲に設定すると好適である。
【００１８】
上記のように配置密度の異なるスペーサ１６をアレイ基板１２に形成した後、アレイ基板１２と対向基板１４とをシール材２０によってその周囲を封着して液晶セル１０を形成する。
【００１９】
上記の液晶セル１０を、液晶セル１０の基板１２，１４の平面方向が、図５に示すように溶液槽２２の酸性溶液面と略垂直方向となるように溶液槽２２中に投入する。この場合に、スペーサ１６の配置密度がφの部分が下部領域（後記上部領域以外の他の領域）に、φ／３の部分が上部領域（液晶セル１０の上部に位置する一辺側に沿った領域）になるように垂直方向に投入する。
【００２０】
溶液槽２２にある酸性溶液によって、アレイ基板１２と対向基板１４の外側部分が溶解し研磨される。その状態を示したものが図６である。
【００２１】
このように上部領域のスペーサ１６の配置密度を小さくすることにより、酸性溶液の液圧が小さくても、スペーサ１６の高さ方向の変形の度合いが大きくなり、下部領域における配置密度が高いスペーサ１６の高さ方向の変形度合いとほぼ等しくなり、特定箇所１８を境にしてセルギャップに差が生じることがない。そのため上記のような筋状のむら１１０が発生することはなく表示品位を低下させることがない。
【００２２】
図４が、スペーサの配置密度とセルギャップの関係を示したグラフであり、スペーサの配置密度を１．５倍にするとセルギャップは略０．１μｍ増加し、３倍にするとセルギャップは略０．２μｍ増加する。これは、配置密度を増加させれば、セルギャップの変形が少なくなることを意味している。そのため、上記のようにセルギャップの変形が、小さい液圧で大きくしようとするため、逆にスペーサ１６の配置密度を小さくして、液圧が大きくスペーサ１６の変形が大きい部分とバランスを取っている。
【００２３】
換言すれば、液圧が大きくセルギャップが狭められる方向に大きな液圧を受ける下部領域部分においては、液圧によるセルギャップの変動が小さくなるようにスペーサ１６の配置密度を大きくして変形を少なくし、相対的に液圧が小さくなる上部領域ではスペーサ１６の配置密度を小さくして変形を大きくすることで、液晶セル１０全体としてのセルギャップの均一化を図り、特定箇所１８での筋状のむら１１０の発生を抑制しているものである。
【００２４】
なお、上記の実施形態においては、この特定箇所１８を境界にして、その上方の配置密度をφ／３としているが、この配置密度は、溶液槽２２の深さや、液晶セル１０の大きさによって決定される。しかし、その配置密度は下部領域の配置密度をφとした場合、上部領域の配置密度はセルギャップの構成上から０．２φ〜０．５φに設定するのが好適である。
【００２５】
このようにしてアレイ基板１２と対向基板１４の外表面を酸性溶液研磨して薄型化した後に、液晶セル１０を溶液槽２２から取り出して水洗洗浄や乾燥等の処理を施す。しかる後にアレイ基板１２と対向基板１４との間隙内に液晶部材を注入して液晶セル１０が構成される。
【００２６】
なお、この工程に代えて、予めアレイ基板１２と対向基板１４との間隙部分に液晶部材を密閉配置した後に、酸性溶液研磨を施すようにしても差し支えない。
【００２７】
（２）効果
以上のように、本実施形態の液晶セル１０であると、溶液槽２２の底部付近から特定箇所１８近傍まではスペーサ１６の配置密度を上げて、スペーサ１６の変形度合いを抑える。一方、特定箇所１８付近から溶液表層まではスペーサ１６の密度を下げてスペーサ１６の変形の度合いを助長し、液晶セル１０全体で研磨後のスペーサ１６の高さを均一化することによりセルギャップの均一性を向上させ、液晶表示装置の光学特性及び表示品位のばらつきを抑えることができる。
【００２８】
（変更例）
上記実施形態では、１枚のガラス基板から１枚のアレイ基板１２及び対向基板１４が形成される場合について説明した。しかし、これに限らず図７に示すように１枚の大形基板２４から複数のアレイ基板１２や対向基板１４を取る場合においても適用できる。すなわち、大型基板２４の研磨後のセルギャップのばらつきを均一にできれば、大形基板２４を各液晶セルに割り振った際、即ち多面取りをした場合であっても、各液晶セルにおける表示領域の光学特性及び表示品位にばらつきを生じることがない。
【００２９】
（変更例２）
上記実施形態ではスペーサ１６の配置密度のみを変更したが、これに加えて変形度合いをより助長させるため、上部領域でのスペーサ１６の高さを下部領域のスペーサ１６の高さより低くしてもよい。
【００３０】
また、上部領域のスペーサ１６と対向する対向基板１４との隙間を、上記図３において示すセルギャップ差に相当する０．１μｍ以上に設定することで、上部領域の変形の度合いを助長させてもよい。
【００３１】
更に、スペーサ１６はアレイ基板１２側に設けた場合について説明しているが、このスペーサ１６を対向基板１４側に設けた場合でも同様な効果を得ることができる。
【００３２】
また、スペーサ１６を遮光部材の形成時に同一材料によって形成した場合を例にとって説明しているが、カラーフィルタの作成時にカラーフィルタと同一材料を使用して同一工程でスペーサ１６を形成するようにすることも可能であり、これらの場合にはスペーサ１６を形成する工程を別途用意する必要がなく、製造プロセスを簡略化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の液晶セルを溶液槽に投入した状態の側面図である。
【図２】同じく溶液槽に液晶セルを投入した正面図である。
【図３】従来の液晶セルにおけるセルギャップの分布状態を示すグラフである。
【図４】スペーサの配置密度とセルギャップの関係を示すグラフである。
【図５】本実施形態の液晶セルを溶液槽に投入し研磨前の状態を示した側面図である。
【図６】同じく研磨後の状態を示した図である。
【図７】多面取りの大形ガラス基板の正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  液晶セル
１２  アレイ基板
１４  対向基板
１６  スペーサ
１８  特定箇所
２０  シール材
２２  溶液槽
【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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