(57)【要約】【課題】光漏れの発生を抑制し、均一なセルギャップを実現することのできる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１は、対向して設けられる第１および第２基板３，５と、第１および第２基板３，５を対向する面同志において貼着するシール部材６と、第１および第２基板３，５とシール部材６とによって形成される空間に液晶組成物を封入して形成される液晶層７と、第１基板３と第２基板５とが予め定められる間隔Ｌ１を有することができるように保持する保持部材９とを含んで構成される。保持部材９は、第１および第２基板３，５の間隔Ｌ１を精度よく確実に保持するとともに、基板に平行な平面における断面積が１μｍ２未満になるように小さく形成されるので、保持部材周辺からの光漏れの抑制された高品位な液晶表示装置１が実現される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に複数の画素電極の形成される第１基板と、
透明電極が形成される第２基板であって、前記第１基板と予め定められる間隔を有するように前記第１基板と対向して設けられる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とを、対向する面同志において貼着するシール部材と、
前記第１および第２基板とシール部材とによって形成される空間に液晶組成物を封入して形成される液晶層と、
前記第１基板と前記第２基板とが予め定められる間隔を有することができるように保持する保持部材とを備え、
前記第１および第２基板と平行な平面における前記保持部材の断面積が、１μｍ２未満であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１基板および前記第２基板のうち少なくともいずれか一方には孔の形成される絶縁膜が設けられ、
前記保持部材は、
前記絶縁膜に形成される孔に前記保持部材の一部が嵌合するように設けられることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記保持部材は円柱状の形状を有し、前記保持部材の直径ｄ１は、
前記絶縁膜に形成される孔の直径ｄ２以上（ｄ１≧ｄ２）であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
マトリクス状に複数の画素電極の形成される第１基板と、透明電極が形成される第２基板であって、前記第１基板と予め定められる間隔を有するように前記第１基板と対向して設けられる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを、対向する面同志において貼着するシール部材と、前記第１および第２基板とシール部材とによって形成される空間に液晶を封入して形成される液晶層と、前記第１基板と前記第２基板との予め定められる間隔を保持する保持部材であって、前記第１および第２基板と平行な平面における前記保持部材の断面積が１μｍ２未満である保持部材とを備える液晶表示装置の製造方法において、
前記第１基板および前記第２基板のうち少なくともいずれか一方に孔の形成される絶縁膜を設ける工程と、
前記絶縁膜に前記保持部材を設ける前に、前記絶縁膜の表面に紫外線（ＵＶ）を照射するＵＶ処理、前記絶縁膜の表面にシランカップリング剤を塗布するシランカップリング剤処理および前記絶縁膜の表面にプラズマ化した酸素ガスを供給するプラズマ処理からなる群より選択される少なくともいずれか１で、前記保持部材の密着性が向上するように前記絶縁膜の表面を処理する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ディスプレイとして用いられる液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
陰極線管に比較して薄型で消費電力が低く高精細カラー表示の可能な液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ（パソコン）および各種の携帯電子端末装置の表示装置に多用されている。一般的に液晶表示装置は、透明ガラス基板等から成る２枚の絶縁性基板を貼り合わせて形成される間隙に、液晶組成物から成る液晶層を挟持し、前記絶縁性基板同志の周縁部を貼合わせるシール部材によって液晶層を封止するように構成される。
【０００３】
２枚の絶縁性基板によって形成される間隙（以後、セルギャップと呼ぶ）、すなわち液晶層の厚みにむらがあると表示むらが発生するので、セルギャップを、液晶層全体にわたって精度良く均一に保つ必要がある。２〜５μｍ程度と狭いセルギャップを均一に保つ先行技術の一つに、たとえば直径がほぼ均一のプラスチックビーズを混合した溶剤を前記絶縁性基板上に噴霧することによって、プラスチックビーズを分散させ、このプラスチックビーズをセルギャップ保持のためのいわゆるスペーサとして用いるものがある。
【０００４】
シール部材中のプラスチックビーズの含有量を多くするほど、より確実にセルギャップを均一に保持することができるけれども、プラスチックビーズはシール部材中でランダムに分散し、その分散を制御することは困難であるので、局所的に分布の濃淡が発生する。たとえば液晶表示装置をプロジェクタに用いるとき、プロジェクタの光源として用いられる高輝度ランプからの光が、濃く分布しているプラスチックビーズの周囲で大きく漏れるので、コントラストが低下するという問題がある。このような問題を解決するには、画素領域以外の位置にプラスチックビーズを分散させなければならないけれども、前述のようにプラスチックビーズの分散位置制御は困難であるので、事実上解決することは困難である。
【０００５】
このことから、プラスチックビーズに代えて感光性素材を用いた柱状スペーサを設けることによって、セルギャップを均一に保つことが試みられている。感光性素材を用いた柱状スペーサは、所望の位置に形成することができるけれども、形成された柱状スペーサの断面積が大きいときには、やはり光漏れが発生しコントラストが低下する。したがって、柱状スペーサの断面積を小さくする必要があるけれども、柱状スペーサの断面積を小さくすると、柱状スペーサの絶縁性基板に対する密着性が低下し、剥がれてしまうという問題がある。
【０００６】
柱状スペーサであっても断面積が大きい場合に光漏れが発生する理由は、以下のようである。液晶層を構成する液晶分子とラビング処理された配向膜を形成する高分子膜との相互作用の強さを表すアンカリングエネルギは、柱状スペーサの断面積が大きいほど大きくなる。柱状スペーサの断面積が大きくなるのに伴ってアンカリングエネルギが増大するとき、配向膜表面に並ぶ液晶分子は、柱状スペーサの周辺に沿って並ぶので、偏光板軸に直交しない方向に配列される液晶分子が生じる。この偏光板軸に直交しない方向に配列される液晶分子は、液晶パネルに電圧を印加した際にも黒くならないので、遮光することができず光漏れが発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光漏れの発生を抑制し、均一なセルギャップを実現することのできる液晶表示装置およびその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マトリクス状に複数の画素電極の形成される第１基板と、
透明電極が形成される第２基板であって、前記第１基板と予め定められる間隔を有するように前記第１基板と対向して設けられる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とを、対向する面同志において貼着するシール部材と、
前記第１および第２基板とシール部材とによって形成される空間に液晶組成物を封入して形成される液晶層と、
前記第１基板と前記第２基板とが予め定められる間隔を有することができるように保持する保持部材とを備え、
前記第１および第２基板と平行な平面における前記保持部材の断面積が、１μｍ２未満であることを特徴とする液晶表示装置である。
【０００９】
本発明に従えば、第１基板と第２基板とによって形成される間隔、すなわち液晶層の厚みを、一定に保つように設けられる保持部材の断面積は、１μｍ２未満になるように設定される。このように保持部材の断面積を１μｍ２未満になるように小さくすることによって、保持部材周辺からの光漏れの発生を抑制し、コントラストの低下を防止することができる。
【００１０】
また本発明は、前記第１基板および前記第２基板のうち少なくともいずれか一方には孔の形成される絶縁膜が設けられ、
前記保持部材は、前記絶縁膜に形成される孔に前記保持部材の一部が嵌合するように設けられることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、第１基板および第２基板のうち少なくともいずれか一方には絶縁膜が設けられ、その絶縁膜には孔が形成され、保持部材は、その一部が絶縁膜に形成される孔に嵌合するように設けられる。このことによって、保持部材の断面積が小さい場合であっても、保持部材の絶縁膜に対する密着性が向上し、保持部材が絶縁膜から剥がれることを防止できる。
【００１２】
また本発明は、前記保持部材は円柱状の形状を有し、前記保持部材の直径ｄ１は、前記絶縁膜に形成される孔の直径ｄ２以上（ｄ１≧ｄ２）であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、円柱状の保持部材の直径ｄ１が、絶縁膜に形成される孔の直径ｄ２以上であるので、保持部材を孔に嵌合するように設けるとき、孔による保持部材に対する拘束作用が働くので、保持部材の絶縁膜に対する密着性を一層向上することができる。
【００１４】
また本発明は、マトリクス状に複数の画素電極の形成される第１基板と、透明電極が形成される第２基板であって、前記第１基板と予め定められる間隔を有するように前記第１基板と対向して設けられる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを、対向する面同志において貼着するシール部材と、前記第１および第２基板とシール部材とによって形成される空間に液晶を封入して形成される液晶層と、前記第１基板と前記第２基板との予め定められる間隔を保持する保持部材であって、前記第１および第２基板と平行な平面における前記保持部材の断面積が１μｍ２未満である保持部材とを備える液晶表示装置の製造方法において、
前記第１基板および前記第２基板のうち少なくともいずれか一方に孔の形成される絶縁膜を設ける工程と、
前記絶縁膜に前記保持部材を設ける前に、前記絶縁膜の表面に紫外線（ＵＶ）を照射するＵＶ処理、前記絶縁膜の表面にシランカップリング剤を塗布するシランカップリング剤処理および前記絶縁膜の表面にプラズマ化した酸素ガスを供給するプラズマ処理からなる群より選択される少なくともいずれか１で、前記保持部材の密着性が向上するように前記絶縁膜の表面を処理する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００１５】
本発明に従えば、保持部材が設けられる絶縁膜には、保持部材が設けられる前に、ＵＶ処理、シランカップリング剤処理およびプラズマ処理からなる群より選択される少なくともいずれか１で、処理が施されるので、保持部材の絶縁膜に対する密着性の向上を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である液晶表示装置１の構成を簡略化して示す断面図であり、図２は図１に示す液晶表示装置１の部分平面図である。液晶表示装置１は、マトリクス状に複数の画素電極２の形成される第１基板３と、透明電極４が形成される第２基板５であって、第１基板３と予め定められる間隔Ｌ１を有するように第１基板３と対向して設けられる第２基板５と、第１基板３と第２基板５とを、対向する面同志において貼着するシール部材６と、第１および第２基板３，５とシール部材６とによって形成される空間に液晶組成物を封入して形成される液晶層７と、第１基板３の第２基板５に対向する表面に設けられる絶縁膜８と、絶縁膜８よりもさらに第２基板５寄りに絶縁膜８の表面に設けられるもう一つの絶縁膜１３であって予め定められる位置に孔の形成されるもう一つの絶縁膜１３と、第１基板３と第２基板５とが予め定められる間隔Ｌ１を有することができるように絶縁膜８に形成される孔にその一部が嵌合するように設けられる保持部材９とを含む。
【００１７】
第１基板３は、たとえばガラスなどの透明部材から成る基板である。第１基板３に設けられる絶縁膜８上に成膜およびパターニングを繰返して複数の走査線１０と信号線１１とを交差するように形成し、その交差部にはスイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１２を配設し、走査線１０と信号線１１とによって囲まれる領域であってもう一つの絶縁膜１３上には前述の画素電極２を配設して、アレイ基板が構成される。アレイ基板のＴＦＴ１２が配設される位置に、前述の保持部材９が設けられる。
【００１８】
図３〜図９は、絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順の概要を示す図である。図３〜図９を参照して絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順について説明する。図３は、第１基板３上に絶縁膜８が設けられている状態を示す。図４は、前述の走査線１０と信号線１１との交差部にＴＦＴ１２が配設された状態を示す。図５では、ＴＦＴ１２を覆うようにもう一つの絶縁膜１３が、絶縁膜８上に設けられる。図６では、フォトリソグラフィ処理およびドライエッチング処理によって、ＴＦＴ１２と画素電極２との導通を得るための導通孔１８が、もう一つの絶縁膜１３に形成される。図７では、導通孔１８を介してＴＦＴ１２に対して導通をとることができるように、画素電極２が、もう一つの絶縁膜１３上に設けられる。
【００１９】
図８では、もう一つの絶縁膜１３上に保持部材９を設けるべく予め定められる位置に、フォトリソグラフィ処理およびドライエッチング処理によって、孔１４が形成される。孔１４の形状は、円柱状であり、その内径ｄ２が保持部材９の外径ｄ１以下（ｄ１≧ｄ２）になるように形成されることが望ましい。
【００２０】
孔１４を形成した後、感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ処理によって孔１４の部分に存する樹脂以外の樹脂を除去して保持部材９を形成する。図９に形成された保持部材９を示す。もう一つの絶縁膜１３に形成された孔１４に設けられる保持部材９は、直径がｄ１の円柱状の形状を有し、第１および第２基板３，５と平行な平面における断面積Ａ１（＝π・ｄ１２／４）が、１μｍ２未満になるように形成される。
【００２１】
このように保持部材９の断面積Ａ１を小さくすることによって、保持部材９の周辺からの光漏れが抑制される。また保持部材９は、その基端部がもう一つの絶縁膜１３に形成される孔１４に嵌合するように設けられるので、保持部材９の断面積Ａ１が小さい場合であっても、保持部材９のもう一つの絶縁膜１３に対する密着性が向上し、保持部材９がもう一つの絶縁膜１３から剥がれることを防止できる。
【００２２】
なお、感光性樹脂を塗布する前に、もう一つの絶縁膜１３の表面に対してＵＶ処理，シランカップリング剤処理およびプラズマ処理のうちから選択される少なくともいずれか１による処理が施されてもよい。
【００２３】
ＵＶ処理では、ＵＶ光をもう一つの絶縁膜１３の表面に０．２５〜５Ｊ、望ましくは２Ｊ照射する。ＵＶ光を照射することによって、もう一つの絶縁膜１３の表面の有機物が分解するので濡れ性が向上する。シランカップリング剤処理では、シランカップリング剤をもう一つの絶縁膜１３の表面に塗布する。シランカップリング剤は、１分子中に有機官能基と加水分解基とを有し、無機物と有機樹脂とを結びつけることができるので、濡れ性が向上する。プラズマ処理では、プラズマ化した酸素ガスをもう一つの絶縁膜１３の表面に供給することによって、プラズマ励起された酸素ガスと絶縁膜表面の有機物とを反応させて有機物を気化させることができるので、濡れ性が向上する。前述の処理のうち少なくともいずれか１つをもう一つの絶縁膜１３の表面に施すことによって、もう一つの絶縁膜１３表面の濡れ性が向上するので、もう一つの絶縁膜１３と保持部材９との密着性を向上させることができる。
【００２４】
もう一つの絶縁膜１３に保持部材９を設けた後、もう一つの絶縁膜１３，画素電極２および保持部材９を覆うように配向膜１５を設け、配向膜１５に対してラビング処理を行う。
【００２５】
第２基板５は、第１基板３と同様ガラスなどの透明部材から成る基板である。第２基板５には、前述のアレイ基板に設けられる保持部材９に対向する位置に配置されて遮光層１６が設けられ、さらに遮光層１６を覆うように透明電極４が設けられる。透明電極４の外層には配向膜１７が設けられ、配向膜１７に対してラビング処理が行われる。
【００２６】
前述のように電極等の設けられた第１および第２基板３，５を準備し、第１基板３の画素電極２および配向膜１５等の設けられた側の周縁部にシール部材６を印刷法またはディスペンスによって形成する。次いで第１基板３と第２基板５とを、配向膜１５，１７がそれぞれ設けられた側を対向させるように配置し、適度の加圧下においてシール部材６を硬化させて貼合わせる。このとき、シール部材６と前述の保持部材９とによって、第１基板３と第２基板５との間に所望の間隔Ｌ１が保持される。第１基板３，第２基板５およびシール部材６とによって形成される空間に、図示しない液晶注入口から液晶を注入し、その後液晶注入口を封止することによって、前述の図１に示す液晶表示装置１を得ることができる。このようにして得られる液晶表示装置１は、フロントプロジェクションまたはリアプロジェクションのいずれに使用されてもよい。
【００２７】
図１０は、本発明の実施の第２形態である液晶表示装置２０の構成を簡略化して示す断面図である。本実施の形態の液晶表示装置２０は、実施の第１形態の液晶表示装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。液晶表示装置２０において注目すべきは、保持部材２２および保持部材２２の設けられる絶縁膜２１が、第２基板５の側に設けられることである。
【００２８】
図１１は、絶縁膜２１に保持部材２２を設ける手順の概要を示す図である。図１１を参照して絶縁膜２１に保持部材２２を設ける手順について説明する。図１１（ａ）は、第２基板５上の予め定められる位置にまず遮光層１６が設けられ、次いで第２基板５の遮光層１６が設けられる側の全面に絶縁膜２１が設けられている状態を示す。
【００２９】
図１１（ｂ）では、絶縁膜２１上に保持部材２２を設けるべく予め定められる位置であって前述の遮光層１６の設けられた位置に、フォトリソグラフィ処理およびドライエッチング処理によって、孔２３が形成される。実施の第１形態と同様に、孔２３の形状は円柱状になるように形成される。図１１（ｃ）では、孔２３を形成した後、絶縁膜２１の孔２３が形成される側の全面に透明電極２４を設ける。このとき、透明電極２４は、絶縁膜２１に形成される孔２３を充填することなく、絶縁膜２１に形成される孔２３の形状に沿って設けられる。このことによって、絶縁膜２１に形成される孔２３の位置には、新たに透明電極２４によって界面の構成される孔２５が形成される。
【００３０】
図１１（ｄ）では、透明電極２４上に感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ処理によって孔２５の部分に存する樹脂以外の樹脂を除去して保持部材２２を形成する。この保持部材２２は、実施の第１形態の保持部材９と同様に、断面積Ａ１（＝π・ｄ１２／４）が、１μｍ２未満になるように形成される。絶縁膜２１に保持部材２２を設けた後、透明電極２４および保持部材２２を覆うように配向膜１７を設け、配向膜１７に対してラビング処理を行う。
【００３１】
一方、第１基板３には、保持部材が設けられないことを除き実施の第１形態と同様にして、複数の走査線と信号線，ＴＦＴ１２および画素電極２が配設されてアレイ基板を構成する。アレイ基板には、配向膜１５が設けられてラビング処理される。さらに実施の第１形態と同様に、第１基板３の周縁部にシール部材６を形成し、第１および第２基板３，５の配向膜１５，１７がそれぞれ設けられた側を対向させるように配置し、シール部材６を硬化させて貼合わせる。第１基板３，第２基板５およびシール部材６とによって形成される空間に、液晶を封入して、前述の図１０に示す液晶表示装置２０を得ることができる。
【００３２】
以上に述べたように、本発明の実施の形態では、保持部材９，２２は、円柱状に形成されるけれども、これに限定されることなく、たとえば角柱状など他の形状に形成されてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、第１基板と第２基板とによって形成される間隔、すなわち液晶層の厚みを、一定に保つように設けられる保持部材の断面積は、１μｍ２未満になるように設定される。このように保持部材の断面積を１μｍ２未満になるように小さくすることによって、保持部材周辺からの光漏れの発生を抑制し、コントラストの低下を防止することができる。
【００３４】
また本発明によれば、第１基板および第２基板のうち少なくともいずれか一方には絶縁膜が設けられ、その絶縁膜には孔が形成され、保持部材は、その一部が絶縁膜に形成される孔に嵌合するように設けられる。このことによって、保持部材の断面積が小さい場合であっても、保持部材の絶縁膜に対する密着性が向上し、保持部材が絶縁膜から剥がれることを防止できる。
【００３５】
また本発明によれば、円柱状の保持部材の直径ｄ１が、絶縁膜に形成される孔の直径ｄ２以上であるので、保持部材を孔に嵌合するように設けるとき、孔による保持部材に対する拘束作用が働くので、保持部材の絶縁膜に対する密着性を一層向上することができる。
【００３６】
また本発明によれば、保持部材が設けられる絶縁膜には、保持部材が設けられる前に、ＵＶ処理、シランカップリング剤処理およびプラズマ処理からなる群より選択される少なくともいずれか１で、処理が施されるので、保持部材の絶縁膜に対する密着性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である液晶表示装置１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置１の部分平面図である。
【図３】絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順の概要を示す図である。
【図４】絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順の概要を示す図である。
【図５】絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順の概要を示す図である。
【図６】絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順の概要を示す図である。
【図７】絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順の概要を示す図である。
【図８】絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順の概要を示す図である。
【図９】絶縁膜１３に保持部材９を設ける手順の概要を示す図である。
【図１０】本発明の実施の第２形態である液晶表示装置２０の構成を簡略化して示す断面図である。
【図１１】絶縁膜２１に保持部材２２を設ける手順の概要を示す図である。
【符号の説明】
１，２０　液晶表示装置
２　画素電極
３　第１基板
４，２４　透明電極
５　第２基板
６　シール部材
７　液晶層
８，１３，２１　絶縁膜
９，２２　保持部材
１４，２５　孔
【図１】
2004061736.tif 000003
【図２】
2004061736.tif 000004
【図３】
2004061736.tif 000005
【図４】
2004061736.tif 000006
【図５】
2004061736.tif 000007
【図６】
2004061736.tif 000008
【図７】
2004061736.tif 000009
【図８】
2004061736.tif 000010
【図９】
2004061736.tif 000011
【図１０】
2004061736.tif 000012
【図１１】
2004061736.tif 000013