(57)【要約】【課題】液晶にかかるストレスを緩和することにより、配向欠陥の発生を抑制することができる液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子を提供する。【解決手段】対向基板５１に、粒径４．０μｍのエポキシビーズ８１と粒径１．８μｍのシリカビーズ８２とを散布する（図５（ｂ））。そして、アレイ基板１と対向基板５１とを対向させて外側から加圧しながら（図５（ｃ））、１３５℃で１．５時間加熱することにより、エポキシビーズ８１を軟化させてシリカビーズ８２の高さにする。ここで、エポキシビーズ８１は、セルギャップを小さくしながらも（セルギャップＧ１→セルギャップＧ２）、弾性体として内部に歪を蓄積して硬化する（図５（ｄ））。そして、冷却した後、加圧状態から開放することにより、エポキシビーズ８１内部に蓄積した歪が開放され、エポキシビーズ８１の高さがシリカビーズ８２の高さより高くなる（図５（ｅ））。【選択図】        図５
2004246046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶物質を介して対向配置した第１基板と第２基板との間に、加熱によって軟化した後に硬化して前記第１基板及び前記第２基板に対し接着力を発現する第１ギャップ保持材と、前記加熱によっては軟化しない第２ギャップ保持材とが配置された液晶表示素子の製造方法において、
前記第１基板に、前記第２ギャップ保持材を配置するステップと、前記第１基板又は前記第２基板に、前記第２ギャップ保持材より高さが高い前記第１ギャップ保持材を配置するステップと、前記第１基板と前記第２基板とを対向させて外側から加圧するステップと、前記加圧を維持しながら、前記第１ギャップ保持材を軟化させ、軟化した第１ギャップ保持材の硬化率が３０％となるのに要する時間が４分以下となるように加熱して、前記第１ギャップ保持材の高さを縮小した状態で前記第１ギャップ保持材を前記第１基板及び前記第２基板に接着するステップと、前記加圧を開放して、前記第２ギャップ保持材が前記第１基板若しくは前記第２基板のいずれか一方に接触している状態、又はいずれにも接触していない状態にするステップとを備えることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
液晶物質を介して対向配置した第１基板と第２基板との間に、加熱によって軟化した後に硬化して前記第１基板及び前記第２基板に対し接着力を発現する第１ギャップ保持材と、前記加熱によっては軟化しない第２ギャップ保持材とが配置された液晶表示素子の製造方法において、
前記第１基板に、前記第２ギャップ保持材を配置するステップと、前記第１基板又は前記第２基板に、前記第２ギャップ保持材より高さが高い前記第１ギャップ保持材を配置するステップと、前記第１基板と前記第２基板とを対向させて外側から加圧するステップと、前記加圧を維持しながら、前記第１ギャップ保持材を軟化させ、軟化した第１ギャップ保持材の硬化率速度が８％／分以上となるように加熱して、前記第１ギャップ保持材の高さを縮小した状態で前記第１ギャップ保持材を前記第１基板及び前記第２基板に接着するステップと、前記加圧を開放して、前記第２ギャップ保持材が前記第１基板若しくは前記第２基板のいずれか一方に接触している状態、又はいずれにも接触していない状態にするステップとを備えることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１ギャップ保持材は、球状の熱硬化性樹脂であり、前記第１基板又は前記第２基板に散布して配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又はこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１ギャップ保持材は、感光性を有する感光性樹脂であり、前記第１基板又は前記第２基板の所定の位置に配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
前記感光性樹脂は、アクリル系樹脂、ノボラック系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、又はこれらの内の２種類以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
液晶物質を介して対向配置した第１基板と第２基板との間に、加熱によって軟化した後に硬化して前記第１基板及び前記第２基板に対し接着力を発現する第１ギャップ保持材と、前記加熱によっては軟化しない第２ギャップ保持材とが配置された液晶表示素子において、
前記第１基板及び前記第２基板に接着した前記第１ギャップ保持材と、前記第１基板若しくは前記第２基板のいずれか一方に接触している状態、又はいずれにも接触していない状態の前記第２ギャップ保持材とを備えることを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子に関し、より具体的には液晶にかかるストレスを緩和することにより、配向欠陥の発生を抑制することができる液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、電極を設けた２つの基板を、その電極が対向するように配置させて生じる空隙内に液晶物質を封入し、その電極間に電圧を印加することにより、印加された電圧によって決定される液晶物質の光透過率を制御する構成をしている。
【０００３】
基板間の対向距離（以下、セルギャップ）は、液晶表示素子の光透過率を決定するパラメータであるため、セルギャップを設計値にするとともに、面内のセルギャップを均一にするための種々の技術が考案されている。例えば、一方の基板に、球状のシリカビーズ、樹脂製ビーズ等の球状スペーサ、又は柱状スペーサ等を適宜配置した後に、２つの基板を加圧しながら基板の周辺をシール材で接着することにより、セルギャップを確保する製造方法が実用化されている。
【０００４】
しかしながら、前述したスペーサが両基板に対して接着性を有しない場合、セルギャップが縮小する方向に作用する押し変形のような外力に対しては、セルギャップを保持することが可能であるが、セルギャップが拡大する方向に作用する曲げ変形のような外力に対しては、効力を発揮することができない。
【０００５】
そこで、加熱によって軟化した後、硬化して両基板に接着力を発現する第１スペーサと、加熱によっては軟化しない第２スペーサとを基板間に適宜配置した後に、２つの基板を加圧しながら、第１ギャップ保持材の軟化温度で加熱して第２ギャップ保持材の高さになるまで第１ギャップ保持材を軟化させ、更に前記軟化温度より高温で加熱して、第１ギャップ保持材を硬化させて両基板に接着することにより、第１ギャップ保持材と第２ギャップ保持材とがセルギャップが縮小する方向に作用する外力に対してセルギャップを保持させ、かつ、第１ギャップ保持材のセルギャップが拡大する方向に作用する外力に対してセルギャップを保持させることができる技術が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１１０５２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した技術により面内のセルギャップを均一に保持することができるため、セルギャップの面内ばらつきに起因する表示ムラの発生を抑制することができるが、第１スペーサが硬化して両基板に接着した後も、両基板を介して第２スペーサに圧力が加わり、第２スペーサが両方の基板に接触している状態になるため、セルギャップを保持するために配置したスペーサ自体が、液晶物質の配向を乱す起点となり、配向欠陥が発生して画質及びコントラスト特性、並びに透過率等の表示品質が低下するという問題があった。
【０００８】
また、自発分極特性を有する強誘電性液晶（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ：ＦＬＣ）又は反強誘電性液晶（Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ：ＡＦＬＣ）は、一般に普及しているＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶に比べて、印加電圧に対する応答速度が数十〜数百μｓと高速であるため、マルチメディア等の動画表示用途に好適であるが、ＦＬＣ又はＡＦＬＣは層構造を有するため、外力に対して容易に配向状態が破壊され、層構造が回復しないという問題があった。
【０００９】
ＦＬＣ及びＡＦＬＣであるカイラルスメクティック（Ｓｃ＊）相は粘度が高いため、等方（Ｉｓｏ）相又はコレステリック（Ｃｈ）相まで昇温して低粘度化した液晶物質を空パネルに注入し、冷却により温度を降下させてカイラルスメクティック（Ｓｃ＊）相を発現させて利用するのが一般的である。しかしながら、この相転移の際に体積収縮が生じてしまうため、セルギャップが一定値に規制されていると、液晶物質と第１ギャップ保持材及び第２ギャップ保持材との線膨張率の差により、液晶物質にストレスが印加されて配向欠陥が発生し、ストレスが大きい場合には、体積収縮の歪みを解消すべく液晶層に真空発泡（以下、ボイド）が発生するという問題があった。ボイドが発生した部分は、液晶物質による光透過率の制御が不可能となるため、その部分が画素欠陥（全黒表示又は全白表示）になるという問題があった。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、加熱によって軟化した後、硬化して接着力を発現する第１ギャップ保持材を両基板に接着することにより、面内のセルギャップを均一に保持して表示ムラの発生を抑制するとともに、加熱によっては軟化しない第２ギャップ保持材を一方の基板に接触している状態、又は、いずれの基板にも接触していない状態にすることにより、液晶にかかるストレスを緩和して配向欠陥及び画素欠陥の発生を抑制することができる液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、液晶物質を介して対向配置した第１基板と第２基板との間に、加熱によって軟化した後に硬化して前記第１基板及び前記第２基板に対し接着力を発現する第１ギャップ保持材と、前記加熱によっては軟化しない第２ギャップ保持材とが配置された液晶表示素子の製造方法において、前記第１基板に、前記第２ギャップ保持材を配置するステップと、前記第１基板又は前記第２基板に、前記第２ギャップ保持材より高さが高い前記第１ギャップ保持材を配置するステップと、前記第１基板と前記第２基板とを対向させて外側から加圧するステップと、前記加圧を維持しながら、前記第１ギャップ保持材を軟化させ、軟化した第１ギャップ保持材の硬化率が３０％となるのに要する時間が４分以下となるように加熱して、又は、軟化した第１ギャップ保持材の硬化率速度が８％／分以上となるように加熱して、前記第１ギャップ保持材の高さを縮小した状態で前記第１ギャップ保持材を前記第１基板及び前記第２基板に接着するステップと、前記加圧を開放して、前記第２ギャップ保持材が前記第１基板若しくは前記第２基板のいずれか一方に接触している状態、又はいずれにも接触していない状態にするステップとを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような液晶表示素子の製造方法にあっては、第１ギャップ保持材を第１基板及び第２基板に接着することにより、面内のセルギャップを均一に保持して表示ムラの発生を抑制できる。加えて、第２ギャップ保持材を第１基板若しくは第２基板に接触している状態、又は、いずれにも接触していない状態にすることにより、液晶にかかるストレスを緩和して配向欠陥及び画素欠陥の発生を抑制できる。
【００１３】
また、液晶物質が自発分極特性を有する場合には、第２ギャップ保持材が少なくとも一方の基板には接触していないため、相転移の際に生じる体積収縮を両基板の反りで吸収してボイドの発生を抑制できる。
【００１４】
また、第１ギャップ保持材として、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又はこれらを組み合わせた球状の熱硬化性樹脂を用いる場合には、一方の基板に熱硬化性樹脂を散布して配置することができる。
【００１５】
また、第１ギャップ保持材として、アクリル系樹脂、ノボラック系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、又はこれらの内の２種類以上を組み合わせた感光性を有する感光性樹脂を用いる場合には、一方の基板の所定の位置に感光性樹脂を配置することができる。
【００１６】
本発明に係る液晶表示素子は、液晶物質を介して対向配置した第１基板と第２基板との間に、加熱によって軟化した後に硬化して前記第１基板及び前記第２基板に対し接着力を発現する第１ギャップ保持材と、前記加熱によっては軟化しない第２ギャップ保持材とが配置された液晶表示素子において、前記第１基板及び前記第２基板に接着した前記第１ギャップ保持材と、前記第１基板若しくは前記第２基板のいずれか一方に接触している状態、又はいずれにも接触していない状態の前記第２ギャップ保持材とを備えることを特徴とする。
【００１７】
このような液晶表示素子にあっては、第１ギャップ保持材が第１基板及び第２基板に接着しているため、面内のセルギャップを均一に保持して表示ムラの発生を抑制できる。加えて、第２ギャップ保持材が第１基板若しくは第２基板に接触している状態、又は、いずれにも接触していない状態になっているため、液晶にかかるストレスを緩和して配向欠陥及び画素欠陥の発生を抑制できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明に係る液晶表示素子に用いるアレイ基板１の模式的平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における構造断面図である。図中１０は、可視光領域における透過率が優れたガラス又は石英等からなる基板であり、基板１０上に、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の能動層となるアモルファスシリコン等からなる半導体層１１がマトリックス状に形成されている。そして、ＴＦＴのゲート端子であり、同一行のＴＦＴのゲート端子を直線状に接続したポリシリコン等からなるゲート線１２が酸化膜又は窒化膜等のゲート絶縁膜１６を介して形成されている。更に、第１コンタクトホール１９ａにより同一列のＴＦＴのソース端子と接続したアルミニウム等からなるソース線１３がＮＳＧ又はＢＰＳＧ等の層間絶縁膜１７を介して形成されている。半導体層１１とゲート線１２とのオーバラップ領域がＴＦＴとして機能し、半導体層１１の幅がゲート幅、ゲート線１２の幅がゲート長となり、この２つのパラメータ及び拡散条件等によりスイッチング特性が決定される。
【００２０】
半導体層１１、ゲート線１２、及びソース線１３が形成された基板１０上には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）製の透過率に優れた画素電極１４が、透過率に優れたアクリル樹脂等の平坦化膜１８を介して、マトリックス状に形成されており、第２コンタクトホール１９ｂによりＴＦＴのドレイン端子と接続されている。なお、後述する配向膜の配向規制力を一様にするためには、配向膜の下地は平坦であるほうが好ましいため、半導体層１１、ゲート線１２、及びソース線１３等のパターンに起因する段差（凹凸）を平坦化すべく平坦化膜１８を形成する。
【００２１】
図３は本発明に係る液晶表示素子に用いる対向基板５１の模式的平面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線における構造断面図である。図中６０は、可視光領域における透過率が優れたガラス又は石英等からなる基板であり、基板６０上に、Ｃｒ（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ）又はＷＳｉ（Ｗｏｌｆｒａｍ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ）  Ｓｉｌｉｃｉｄｅ）等の遮光特性に優れた遮光膜６１が、前述したアレイ基板と対向した場合に画素電極１４を除いた領域とマッチングするように形成されている。そして、基板６０上には、遮光膜６１の上面を含んで全域にわたって、例えばＩＴＯ製の透過率に優れた対向電極（共通電極ともいう）６２が形成されている。なお、遮光膜６１の欠損領域は、光が出射される領域である画素開口部６６となる。もちろん、遮光膜６１は、必要に応じて形成されるものであって必ずしも必要ではない。
【００２２】
図５は本発明の実施の形態１に係る液晶表示素子の製造方法を示す説明図であり、同図（ａ）は配向膜形成工程を、同図（ｂ）はギャップ保持材・シール材形成工程を、同図（ｃ）はアライメント工程を、同図（ｄ）は加熱・接着工程を、同図（ｅ）は冷却工程を、同図（ｆ）は液晶注入工程を、それぞれ示す。
【００２３】
図中１は図１及び２に示した構造を有するアレイ基板であり、図中５１は図３及び４に示した構造を有する対向基板である。まず、アレイ基板１，対向基板５１上に、ポリアミック酸溶液等の配向膜溶液をスピンコータにより塗布し、２００℃で３０分間焼成を行い、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜２１，７１を夫々形成する（図５（ａ））。
【００２４】
そして、対向基板５１上の配向膜７１の側鎖方向を規制すべくレーヨン製の布によりラビング処理した後、第１ギャップ保持材として機能する未硬化状態の球状（粒径４．０μｍ）のエポキシビーズ８１と、第２ギャップ保持材として機能する球状（粒径１．８μｍ）のシリカビーズ８２とを、エポキシビーズ８１及びシリカビーズ８２が凝集しないように、静電散布法又はドライ散布法等により、エポキシビーズ８１が約８０個／ｍｍ２  、シリカビーズ８２が約１５０個／ｍｍ２  の散布密度となるように散布条件を夫々調整して均一に散布する。一方、アレイ基板１上の配向膜２１の側鎖方向を規制すべくレーヨン製の布によりラビング処理した後、アレイ基板１の周辺部に未硬化状態の熱硬化性エポキシ系樹脂等のシール材３１をディスペンサにより環状に塗布し、塗布したシール材３１を８０℃で乾燥して仮硬化（半硬化）させる（図５（ｂ））。なお、シール材３１には、図示しない液晶注入口が設けられている。
【００２５】
そして、エポキシビーズ８１、シリカビーズ８２、及びシール材３１を介して、アレイ基板１の各画素電極１４と対向基板５１の各画素開口部６６とが対向するように、アレイ基板１と対向基板５１とをアライメントし、真空包装機により真空パックし、アレイ基板１及び対向基板５１の外側から大気圧（略１００ｋＰａ）が加圧された加圧状態にする（図５（ｃ））。この時点では、エポキシビーズ８１は軟化していないため、セルギャップＧ１はエポキシビーズ８１の粒径である４．０μｍである。
【００２６】
そして、加圧状態を維持しながら、エポキシビース８１を１３５℃で１．５時間加熱する。まず、エポキシビーズ８１は、軟化温度（１０５℃）に達した時点で軟化を始め、大気圧方向の径が、シリカビーズ８２の粒径（１．８μｍ）とほぼ等しくなるまで変形（縮小）し、セルギャップＧ２が１．８μｍになる。そして、シリカビーズ８２の粒径で規定されたセルギャップＧ２（１．８μｍ）になった場合には、シリカビーズ８２がストッパーとして作用するため、それ以上変形することはない。そして、エポキシビーズ８１は、硬化開始温度に達した時点で硬化を始め、アレイ基板１及び対向基板５１への接着性を発現するとともに、塑性的な性質から弾性的な性質へ変化する。ここで、１３５℃で加熱した場合、エポキシビーズ８１が軟化温度に達した後、エポキシビーズ８１がゲル化（硬化率：略３０％）するのに要する時間が４分以下となり、換言すれば、エポキシビーズ８１の硬化率速度が平均８％／分以上となり、エポキシビーズ８１は、セルギャップを小さくしながら（セルギャップＧ１→セルギャップＧ２）も、その形状が樽型のようになり、弾性体として内部に歪を蓄積して硬化する（図５（ｄ））。なお、シール材３１も、この加熱・接着工程にて硬化してアレイ基板１及び対向基板５１に接着する。
【００２７】
そして、図５（ｄ）の状態から冷却し、加圧状態から開放することにより、エポキシビーズ８１内部に蓄積した歪が開放され、エポキシビーズ８１の高さ（大気圧方向の径）がシリカビーズ８２の高さ（粒径）より高く（大きく）なり、セルギャップＧ３が図５（ｄ）におけるセルギャップＧ２より大きくなる（Ｇ３＞Ｇ２）。つまり、エポキシビーズ８１をアレイ基板１及び対向基板５１に接着させ、シリカビーズ８２をアレイ基板１若しくは対向基板５１に接触している状態、又は、いずれにも接触していない状態にすることができる（図５（ｅ））。
【００２８】
そして、Ｃｈ相まで昇温して低粘度化したＦＬＣである液晶物質４０を、シール材３１の一部に設けた液晶注入口から、真空注入法により注入した後、室温まで冷却してＳｃ＊相を発現させ、液晶注入口をＵＶ硬化性樹脂により封口処理する。更に、相互の偏光軸方向が直交した（クロスニコル状態の）２枚の偏光板３６，８６を、偏光板３６（又は８６）の偏光軸と液晶分子長軸との方向を一致させた状態で、アレイ基板１，対向基板５１の表面に夫々貼付けて液晶表示素子とする（図５（ｆ））。ここで、液晶注入口から注入した液晶物質４０は、ナフタレン系液晶を主成分とした単安定（片安定）性を有する強誘電性液晶材料組成物であり、Ｃｈ相→Ｓｃ＊相への相転移時にＤＣ電界を印加することにより、自発分極の方向を揃えて一様な配向状態にさせる。以上のような製造方法により、一対の画素電極１４と画素開口部６６とで一つの画素（一つの液晶セル）が構成され、全体としてマトリクス状に画素が配列された液晶表示素子を製造することができる。
【００２９】
次に、第１ギャップ保持材に用いたエポキシビーズ８１の特性について説明する。図６は、第１ギャップ保持材に用いたエポキシビーズ８１を加熱した場合の硬化率の時間変化を示すグラフである。エポキシビーズ８１の軟化温度は１０５℃であり、横軸は軟化温度に達した後の時間の経過を示し、縦軸は硬化率を示している。なお、エポキシビーズ８１は軟化温度に達した時に軟化し、その後にゲル化（硬化率：略３０％）を経て硬化する。
【００３０】
図中、曲線８１ａは１２０℃で加熱した場合の硬化率の変化を示し、曲線８１ｂは１３５℃で加熱した場合の硬化率の変化を示し、曲線８１ｃは１５０℃で加熱した場合の硬化率の変化を示す。１２０℃で加熱した場合は軟化温度に達したのち略４分でゲル化し、１３５℃で加熱した場合は軟化温度に達したのち略２分でゲル化し、１５０℃で加熱した場合は軟化温度に達したのち略１分でゲル化する。
【００３１】
以上のようにして製造した液晶表示素子（１３５℃加熱）の表示品質を評価した。液晶表示素子の背面よりバックライトの光が入射できるようにバックライトを配置して、画素電極１４と対向電極６２との間に０Ｖの電圧を印加して黒画面を表示させた場合と、５Ｖの電圧を印加して白画面を表示させた場合との輝度を輝度計により夫々測定し、測定した輝度の比で規定されるコントラスト特性を求めると３９５であった。なお、１２０℃で加熱した液晶表示素子及び１５０℃で加熱した液晶表示素子に対しても同様の評価を行ったが、ともに、ほぼ同等のコントラスト特性を得た。
【００３２】
次に、本発明に係る液晶表示素子の効果を確認するため、図７に示すように、軟化温度（１０５℃）を超えた後に、エポキシビーズ８１を十分に軟化させるべく、３０分間、１１０℃にて温度を維持させる領域を有する温度プロファイルにてエポキシビーズ８１を硬化させた液晶表示素子を製造し、これを比較用液晶表示素子とした。図８は比較用液晶表示素子の製造方法を示す説明図であり、同図（ａ）は配向膜形成工程を、同図（ｂ）はギャップ保持材・シール材形成工程を、同図（ｃ）はアライメント工程を、同図（ｄ）は加熱・接着工程を、同図（ｅ）は冷却工程を、同図（ｆ）は液晶注入工程を、それぞれ示す。なお、図５に示した製造方法と比べて加熱・接着工程が相違する。
【００３３】
つまり、図７に示した温度プロファイルでエポキシビーズ８１を硬化させた場合には、エポキシビーズ８１は、シリカビーズ８２の粒径（１．８μｍ）と等しくなるまで変形（縮小）してセルギャップＧ７が１．８μｍになるが、軟化温度から硬化開始温度に達するまでに要する時間が大きくなるため、その形状が鼓型のようになり、内部に歪を蓄積することなく硬化が完了する（図８（ｄ））。そして、図８（ｄ）の状態から冷却し、加圧状態から開放したとしても、エポキシビーズ８１が反発することがないため、エポキシビーズ８１の高さ（大気圧が加圧された方向成分の粒径）とシリカビーズ８２の高さ（粒径）とが等しい状態を維持するため、セルギャップＧ８は図８（ｄ）におけるセルギャップＧ７を維持する（Ｇ８＝Ｇ７）。つまり、エポキシビーズ８１がアレイ基板１及び対向基板５１に接着し、シリカビーズ８２がアレイ基板１及び対向基板５１に接触している状態になる（図８（ｅ））。
【００３４】
このような比較用表示素子に対しても同様にコントラスト特性を求めると２６３であった。従って、本発明に係る液晶表示素子、すなわち、エポキシビーズ８１がゲル化するのに要する時間を４分以下にした液晶表示素子、換言すれば、エポキシビーズ８１の硬化率速度を平均８％／分以上にした液晶表示素子は、比較用表示素子に比べてコントラスト特性を＋５０％向上することができる。これは、シリカビーズ８２が、アレイ基板１若しくは対向基板５１のいずれか一方に接触している状態、又はいずれにも接触していない状態となり、液晶物質にかかるストレスを緩和して配向欠陥の発生を抑制できたためと推定される。
【００３５】
（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２に係る液晶表示素子の製造方法を示す説明図であり、同図（ａ）は配向膜形成工程を、同図（ｂ）はギャップ保持材・シール材形成工程を、同図（ｃ）はアライメント工程を、同図（ｄ）は加熱・接着工程を、同図（ｅ）は冷却工程を、同図（ｆ）は液晶注入工程を、それぞれ示す。
【００３６】
図中１は図１及び２に示した構造を有するアレイ基板であり、図中５１は図３及び４に示した構造を有する対向基板である。まず、アレイ基板１，対向基板５１上に、ポリアミック酸溶液等の配向膜溶液をスピンコータにより塗布し、２００℃で３０分間焼成を行い、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜２１，７１を夫々形成する（図９（ａ））。
【００３７】
そして、対向基板５１上の配向膜７１の側鎖方向を規制すべくレーヨン製の布によりラビング処理した後、第２ギャップ保持材として機能する硬化状態の柱状（高さ１．７μｍ）のアクリル系ネガ型レジスト８４と、第１ギャップ保持材として機能する未硬化状態の柱状（高さ２．２μｍ）のノボラック系ポジ型レジスト８３とを、それ自体公知の塗布、乾燥、露光、及び現像工程により形成する。一方、アレイ基板１上の配向膜２１の側鎖方向を規制すべくレーヨン製の布によりラビング処理した後、アレイ基板１の周辺部に未硬化状態の熱硬化性エポキシ系樹脂等のシール材３１をディスペンサにより環状に塗布し、塗布したシール材３１を８０℃で乾燥して仮硬化（半硬化）させる（図９（ｂ））。なお、シール材３１には、図示しない液晶注入口が設けられている。
【００３８】
そして、ノボラック系ポジ型レジスト８３、アクリル系ネガ型レジスト８４、及びシール材３１を介して、アレイ基板１の各画素電極１４と対向基板５１の各画素開口部６６とが対向するように、アレイ基板１と対向基板５１とをアライメントし、真空包装機により真空パックし、アレイ基板１及び対向基板５１の外側から大気圧（略１００ｋＰａ）が加圧された加圧状態にする（図９（ｃ））。この時点では、ノボラック系ポジ型レジスト８３は軟化していないため、セルギャップＧ４はノボラック系ポジ型レジスト８３の高さである２．２μｍである。
【００３９】
そして、加圧状態を維持しながら、ノボラック系ポジ型レジスト８３を１３５℃で１．５時間加熱する。まず、ノボラック系ポジ型レジスト８３は、軟化温度に達した時点で軟化を始め、アクリル系ネガ型レジスト８４の高さ（１．７μｍ）と等しくなるまで変形（縮小）し、セルギャップＧ５が１．７μｍになる。そして、アクリル系ネガ型レジスト８４の高さで規定されたセルギャップＧ５（１．７μｍ）になった場合には、アクリル系ネガ型レジスト８４がストッパーとして作用するため、それ以上変形することはない。そして、ノボラック系ポジ型レジスト８３は、硬化開始温度に達した時点で硬化を始め、アレイ基板１及び対向基板５１への接着性を発現するとともに、塑性的な性質から弾性的な性質へ変化する。ここで、１３５℃で加熱した場合、ノボラック系ポジ型レジスト８３が軟化温度に達した後、ノボラック系ポジ型レジスト８３がゲル化（硬化率：略３０％）するのに要する時間が４分以下となり、換言すれば、ノボラック系ポジ型レジスト８３の硬化率速度が平均８％／分以上となり、ノボラック系ポジ型レジスト８３は、セルギャップを小さくしながら（セルギャップＧ４→セルギャップＧ５）も、その形状が樽型のようになり、弾性体として内部に歪を蓄積して硬化する（図９（ｄ））。なお、シール材３１も、この加熱・接着工程にて硬化してアレイ基板１及び対向基板５１に接着する。
【００４０】
そして、図９（ｄ）の状態から冷却し、加圧状態から開放することにより、ノボラック系ポジ型レジスト８３内部に蓄積した歪が開放されて、ノボラック系ポジ型レジスト８３の高さがアクリル系ネガ型レジスト８４の高さより高くなり、セルギャップＧ６が図９（ｄ）におけるセルギャップＧ５より大きくなる（Ｇ６＞Ｇ５）。つまり、ノボラック系ポジ型レジスト８３をアレイ基板１及び対向基板５１に接着し、アクリル系ネガ型レジスト８４をアレイ基板１若しくは対向基板５１に接触している状態、又は、いずれにも接触していない状態にすることができる（図９（ｅ））。
【００４１】
そして、Ｃｈ相まで昇温して低粘度化した液晶物質４０を、シール材３１の一部に設けた液晶注入口から、真空注入法により注入した後、室温まで冷却してＳｃ＊相を発現させ、液晶注入口をＵＶ硬化性樹脂により封口処理する。更に、相互の偏光軸方向が直交した（クロスニコル状態の）２枚の偏光板３６，８６を、偏光板３６（又は８６）の偏光軸と液晶分子長軸との方向を一致させた状態で、アレイ基板１，対向基板５１の表面に夫々貼付けて液晶表示素子とする（図９（ｆ））。
【００４２】
なお、ノボラック系ポジ型レジスト８３及びアクリル系ネガ型レジスト８４は、それ自体公知の塗布、乾燥、露光、及び現像工程により、フォトマスクを用いて所望の位置に形成することが可能である。従って、これら第１ギャップ保持材及び第２ギャップ保持材であるノボラック系ポジ型レジスト８３及びアクリル系ネガ型レジスト８４を、図１０に示すように、画素開口部６６以外の位置に形成するようにすれば、これら第１ギャップ保持材及び第２ギャップ保持材による透過光の光吸収をなくすことができる。
【００４３】
なお、実施の形態１では、第１ギャップ保持材として、球状のエポキシビーズである形態について説明したが、これに限定されるものではなく、アクリル樹脂、又はエポキシ樹脂とアクリル樹脂とを組み合わせたものであってもよい。また、第２ギャップ保持材として、球状のシリカビーズである形態について説明したが、これに限定されるものではなく、珪酸ガラス、ポリスチレン系架橋重合体樹脂、ジビニルベンゼン系架橋重合体樹脂、アミノ樹脂、又はこれらの内の２種類以上を組み合わせたものであってもよい。
【００４４】
また、実施の形態２では、第１ギャップ保持材として、ノボラック系樹脂である形態について説明したが、これに限定されるものではなく、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、又はノボラック系樹脂を含めたこれらの内の２種類以上を組み合わせたものであってもよい。また、第２ギャップ保持材として、アクリル系樹脂である形態について説明したが、これに限定されるものではなく、ノボラック系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、又はアクリル系樹脂を含めたこれらの内の２種類以上を組み合わせたものであってもよい。
【００４５】
また、各実施の形態において、シール材として熱硬化性エポキシ系樹脂を用いる形態について説明したが、光硬化性樹脂等であってもよく、その場合には、第１ギャップ保持材を両基板に接着した後に、紫外線等を照射することにより、シール材の硬化を行う。
【００４６】
また、各実施の形態において、ＴＦＴの能動層としてポリシリコンが形成されていてもよく、ポリシリコンとすれば、キャリアの電界効果移動度を向上させ、スイッチング特性を向上させることができる。もちろん、スイッチング素子としてＴＦＴに限定されるものではなく、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）等のスイッチング素子であってもよい。もちろん、スイッチング素子を用いない、所謂パッシブ型の液晶表示素子であってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、第１ギャップ保持材にて面内のセルギャップを均一に保持して表示ムラの発生を抑制するとともに、第２ギャップ保持材を一方の基板に接触している状態、又は、いずれの基板にも接触していない状態にすることにより、液晶にかかるストレスを緩和して配向欠陥及び画素欠陥の発生を抑制して、画質及びコントラスト特性、並びに透過率等の表示品質の低下を防止することができる。
【００４８】
また本発明によれば、セルギャップが縮小する方向に作用する押し変形のような外力に対しては、第１ギャップ保持材のみならず第２ギャップ保持材も反発するように作用するため液晶表示素子の強度が増大する等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示素子に用いるアレイ基板の模式的平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における構造断面図である。
【図３】本発明に係る液晶表示素子に用いる対向基板の模式的平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における構造断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る液晶表示素子の製造方法を示す説明図である。
【図６】第１ギャップ保持材に用いたエポキシビーズを加熱した場合の硬化率の時間変化を示すグラフである。
【図７】比較用液晶表示素子を製造する温度プロファイルである。
【図８】比較用液晶表示素子の製造方法を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る液晶表示素子の製造方法を示す説明図である。
【図１０】第１ギャップ保持材及び第２ギャップ保持材を配置する位置の一例を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
１  アレイ基板
１４  画素電極
２１  配向膜
３１  シール材
３６  偏光板
４０  液晶物質
５１  対向基板
６２  対向電極
６６  画素開口部
７１  配向膜
８１  エポキシビーズ
８２  シリカビーズ
８３  ノボラック系ポジ型レジスト
８４  アクリル系ネガ型レジスト
８６  偏光板
【図１】
2004246046.tif 000003
【図２】
2004246046.tif 000004
【図３】
2004246046.tif 000005
【図４】
2004246046.tif 000006
【図５】
2004246046.tif 000007
【図６】
2004246046.tif 000008
【図７】
2004246046.tif 000009
【図８】
2004246046.tif 000010
【図９】
2004246046.tif 000011
【図１０】
2004246046.tif 000012