(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明基板と、
前記一対の透明基板を所定の間隔に保持するスペーサ粒子と、
前記一対の透明基板同士の間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
前記一対の透明基板のうち少なくとも一方の透明基板の遮光領域には、前記スペーサ粒子を配置する領域である配置領域が設けられ、
前記配置領域内には、その配置領域の表面よりも凹ませた形態の位置決め凹部が形成され、
前記位置決め凹部には、核粒子が前記配置領域の表面への移動を規制された状態で収容され、
前記配置領域の表面には、前記スペーサ粒子が前記核粒子に隣接する形態で配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記配置領域と前記位置決め凹部が、駆動素子に接続された電極線上に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記配置領域と前記位置決め凹部が、複数の画素間を区画するように配置された黒色遮光膜上に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記一対の透明基板のうちの一方の透明基板上には、格子状の黒色領域によって区画された複数の着色部を配設した形態のカラーフィルターが形成され、
他方の前記透明基板には、前記着色部を平面視において横切るように配置された電極線が設けられ、
前記配置領域と前記位置決め凹部が、前記電極線に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第３項のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記一対の透明基板のうちの一方の透明基板上には、補助容量の補助容量電極線が設けられ、
前記配置領域と前記位置決め凹部が、前記補助容量電極線に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第４項のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記位置決め凹部内に収容されている前記核粒子が前記位置決め凹部の開口縁に当接することで、前記位置決め凹部内における前記核粒子の収容位置が一ヶ所に定められていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第５項のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
一対の透明基板のうち少なくとも一方の透明基板の遮光領域内に設定した配置領域内に、その配置領域の表面よりも凹ませた形態の位置決め凹部を形成し、
前記一方の透明基板における前記位置決め凹部を含む領域に対し、インクとともに複数の粒子を塗布し、
前記インクが蒸発するのに伴い、前記複数の粒子のうちいずれかの前記粒子を前記位置決め凹部内に収容して核粒子とするとともに、前記配置領域の表面上に残留する前記粒子を前記核粒子に引き寄せてスペーサ粒子とし、
前記一対の透明基板を、前記スペーサ粒子を挟むことにより所定の間隔を空けて重ね合わせ、
前記重ね合わせた一対の透明基板の隙間に液晶を滴下または封入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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特にスペーサ粒子によって透明基板同士の間隔を保持する液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成されたガラス製の透明基板と、ＲＧＢを備えるカラーフィルターが形成されたガラス製の透明基板との間に液晶を挟持してなるものである。このような液晶パネルにおいて、液晶層の厚みいわゆるセルギャップは、液晶パネルの表示むら等を防ぐためにもその値が均一であることが要求される。そして、このセルギャップを均一にする手段として、例えば特許文献１に記載のもののように、球状のスペーサ粒子を透明基板の間に配してその間隔を透明基板の全面に亘って均一に保持する構成のものが製造されている。
【特許文献１】特開２００５−１０４１２公報
【発明の開示】
【０００３】
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、このような球状のスペーサ粒子が、液晶表示装置の表示領域に混入してしまうと、表示領域の液晶分子の配列が乱れて表示品質に支障をきたす怖れがある。このため、できる限り画像表示に関与しない遮光領域内におさまるように配設することが望まれるが、球状のスペーサ粒子を遮光領域等の所望の箇所に配設することは困難であった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、スペーサ粒子を所望の箇所に配置した液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００４】
（課題を解決するための手段）
上記の目的を達成するための手段として、本発明の液晶表示装置は、一対の透明基板と、前記一対の透明基板を所定の間隔に保持するスペーサ粒子と、前記一対の透明基板同士の間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置であって、前記一対の透明基板のうち少なくとも一方の透明基板の遮光領域には、前記スペーサ粒子を配置する領域である配置領域が設けられ、前記配置領域内には、その配置領域の表面よりも凹ませた形態の位置決め凹部が形成され、前記位置決め凹部には、核粒子が前記配置領域の表面への移動を規制された状態で収容され、前記配置領域の表面には、前記スペーサ粒子が前記核粒子に隣接する形態で配置されている構成としたところに特徴を有する。
【０００５】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対の透明基板のうち少なくとも一方の透明基板の遮光領域内に設定した配置領域内に、その配置領域の表面よりも凹ませた形態の位置決め凹部を形成し、前記一方の透明基板における前記位置決め凹部を含む領域に対し、インクとともに複数の粒子を塗布し、前記インクが蒸発するのに伴い、前記複数の粒子のうちいずれかの前記粒子を前記位置決め凹部内に収容して核粒子とするとともに、前記配置領域の表面上に残留する前記粒子を前記核粒子に引き寄せてスペーサ粒子とし、前記一対の透明基板を、前記スペーサ粒子を挟むことにより所定の間隔を空けて重ね合わせ、前記重ね合わせた一対の透明基板の隙間に液晶を滴下または封入するところに特徴を有する。
【０００６】
本発明によると、スペーサ粒子又は核粒子となる複数の粒子をインクとともにインクジェット噴出装置などによって位置決め凹部を含む領域に塗布すると、インクが蒸発してその液滴が小さくなるのに伴い、複数の粒子が配置領域の表面上を移動しつつ互いに接近するとともに、いずれかの粒子が位置決め凹部内に収容されて核粒子となる。位置決め凹部内の核粒子は位置決め凹部の外（配置領域の表面）へ移動できないので、インクの液滴が小さくなるのに伴い、配置領域に残留している他の粒子は、インクの蒸発に伴って核粒子に引き寄せられ、配置領域の表面上において核粒子に隣接した状態で配置されてスペーサ粒子となる。このように本発明によれば、移動規制した核粒子にスペーサ粒子を隣接して配置しているので、スペーサ粒子が所定の配置領域の外に配置されることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は実施形態１のＴＦＴ基板（透明基板）の拡大平面図である。
【図２】図２は図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図３は図２における配置領域の部分拡大図である。
【図４】図４は配置領域の斜視図である。
【図５】図５は実施形態２の部分拡大断面図である。
【図６】図６は実施形態３のＴＦＴ基板（透明基板）の拡大平面図である。
【符号の説明】
【０００８】
１０...ＴＦＴ基板（透明基板）
１４...駆動素子
２０...ＣＦ基板（透明基板）
２３...黒色遮光膜
３０...遮光領域
３１...配置領域
３２...位置決め凹部
３４...核粒子
３５...スペーサ粒子
３６...液晶
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の液晶表示装置は、一対のガラス製の透明基板、即ちＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０を平行に重ね合わせ、両基板１０，２０の間にスペーサ粒子３５を介在させることによって両基板１０，２０の間隔（セルギャップ）を全面に亘って一定に保つようにするとともに、両基板１０，２０の隙間に液晶３６を滴下又は封入により充填した構造になる。【００１０】
ＴＦＴ基板１０におけるＣＦ基板２０との対向面には、図１に示すように、複数のソース電極線１１が一定間隔で縦方向に配索されているとともに、複数のゲート電極線１２が一定間隔で横方向に配索されており、このソース電極線１１とゲート電極線１２とによって構成された多数（図１には１箇所のみ記載）の方形の格子枠の中には、夫々、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明な薄板状をなす略方形の表示電極１３が配置されている。また、各格子枠の角隅部には、夫々、ソース電極線１１とゲート電極線１２とに接続されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）からなる駆動素子１４が設けられている。尚、図２に示すように、ＴＦＴ基板１０の表面（ＣＦ基板２０との対向面）とゲート電極線１２の表面には絶縁膜１５が形成されており、表示電極１３はこの絶縁膜１５の表面に形成されている。さらに、表示電極１３の表面には配向膜１６が形成されている。【００１１】
一方、ＣＦ基板２０におけるＴＦＴ基板１０との対向面には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の三原色の多数の着色部２２を縦横に整列して配設してなるカラーフィルター２１が設けられていると共に、隣接する着色部２２同士の間及び着色部２２の配設領域の周囲（ＣＦ基板２０の外周縁）に光の漏れを防止するために線状に配置された黒色遮光膜２３（ブラック・マトリックス）が形成されている。また、カラーフィルター２１と黒色遮光膜２３の表面（ＴＦＴ基板１０との対向面）にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明な薄板状をなす共通電極２４が形成され、共通電極２４の表面には配向膜２５が形成されている。【００１２】
ＣＦ基板２０のうち黒色遮光膜２３が形成されている格子状の領域は、ＴＦＴ基板１０におけるソース電極線１１とゲート電極線１２の格子状の配線領域と対応しており、この黒色遮光膜２３による格子状の領域は、液晶表示装置の画像表示に関与しない遮光領域３０となっている。そして、ＴＦＴ基板１０における遮光領域３０内には、スペーサ粒子３５を配置するための配置領域３１と位置決め凹部３２が設けられている。配置領域３１は、ゲート電極線１２上における絶縁膜１５の表面に載置されるように設けられている。配置領域３１は、全体としてゲート電極線１２の長さ方向と同方向に長い長方形をなしており、一定の厚さを有している。この配置領域３１は、表示電極１３を形成する工程で表示電極１３と同時にフォト・リソグラフィ法によって形成される。尚、配置領域３１の表面の高さは、配向膜１６の表面とほぼ同じ高さとなっている。【００１３】
また、配置領域３１内には、その長辺方向及び短辺方向における中央位置を凹ませた形態の位置決め凹部３２が形成されている。位置決め凹部３２は、エッチングにより形成され、その平面形状は正方形をなし、深さ寸法（配置領域３１の表面から位置決め凹部３２の底面までの段差寸法）は、スペーサ粒子３５の直径よりも小さい寸法（例えば、スペーサ粒子３５の直径の約１／８〜１／５）とされている。【００１４】
配置領域３１、位置決め凹部３２、配向膜１６が形成された後、配置領域３１にはスペーサ粒子３５と核粒子３４が配置される。スペーサ粒子３５と核粒子３４は、配置される前には区別のつかない球形の粒子であって、合成樹脂からなり、その表面は粘着材（図示せず）でコーティングされている。このスペーサ粒子３５と核粒子３４は、インク（図示せず）内に含有された状態で図示しないインクジェット塗布装置により配置領域３１に向けて塗着される。このとき、インクの液滴は、位置決め凹部３２を含む範囲内に塗着させる。【００１５】
塗着されたインクは、表面張力によって単一の液滴の状態を保ったまま次第に蒸発して乾燥が進むので、インクの液滴の径は次第に小さくなる。インクの液滴径が縮小するのに伴い、インク内に含有されている複数の粒子が、配置領域３１の表面上を移動しつつ互いに接近するとともに、いずれか１つの粒子が位置決め凹部３２内に落ち込む（図３及び図４参照）。この位置決め凹部３２に収容された粒子は、上側部分を配置領域３１の表面よりも上方へ突出させた核粒子３４となる。核粒子３４は、位置決め凹部３２の底面３２ａに当接するとともに、位置決め凹部３２の開口縁３２ｂの４辺に当接し、配置領域３１の表面と平行な方向（ＴＦＴ基板１０と平行な方向）への移動を規制される。そして、核粒子３４が位置決め凹部３２に収容された後は、インクの液滴が小さくなるのに伴い、配置領域３１の表面上に残留している他の粒子が核粒子３４に接近し、やがて核粒子３４に当接（または隣接）してスペーサ粒子３５となる。インクが完全に蒸発すると、核粒子３４はその表面の粘着剤により位置決め凹部３２内に固定されると共に、スペーサ粒子３５も、その表面の粘着剤により配置領域３１の表面に固定される。【００１６】
尚、配置領域３１に向けて塗着されたインクの一部が配置領域３１の外へはみ出しても、１つの粒子が位置決め凹部３２に収容されて移動規制された核粒子３４となるので、配置領域３１の外に位置している粒子は、インクの液滴の縮小に伴って核粒子３４に引き寄せられるので、最終的には配置領域３１内に固定されることになる。【００１７】
このようにしてスペーサ粒子３５が配置された後は、スペーサ粒子３５を挟むようにしてＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０とを重ね合わせる。すると、両基板１０，２０の隙間（セルギャップ）は、スペーサ粒子３５により両基板１０，２０の全領域に亘って一定に保たれ、ひいては、両基板１０，２０が高い精度で平行に保たれる。この後は、両基板１０，２０の隙間に液晶３６を滴下又は封入する等の工程が行われることにより、液晶表示装置の製造が進む。【００１８】
上述のように本実施形態によれば、スペーサ粒子３５を、移動規制した核粒子３４に引き寄せるようにしたので、スペーサ粒子３５が所定の配置領域３１の外に配置されることが防止される。  
また、位置決め凹部３２内に収容されている核粒子３４が位置決め凹部３２の開口縁３２ｂに当接することにより、位置決め凹部３２内における核粒子３４の収容位置が一ヶ所に定められ、核粒子３４が位置決め凹部３２の内部での移動を規制された状態で嵌め込まれているので、スペーサ粒子３５の位置決め精度が高くなる。【００１９】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５を参照して説明する。  
本実施形態２は、スペーサ粒子３５を、ＴＦＴ基板１０に代えてＣＦ基板２０に配置したものである。尚、図５においては、ＴＦＴ基板１０がＣＦ基板２０の上側に重ね合わされるようになっている。配置領域４０は、遮光領域３０内のうち黒色遮光膜２３と対応する領域に確保されており、エッチングにより、共通電極２４と配向膜２５のうち配置領域３０内の一部（黒色遮光膜２３と対応する部分）を切欠することにより、核粒子３４を収容するための位置決め凹部４１が形成されている。スペーサ粒子３５は、配向膜２５の表面に固着される。尚、他の同様の構成については同様の符号を付して、重複する説明は割愛する。【００２０】
＜実施形態３＞
図６は本発明の実施形態３を示している。  
上述したようにＣＦ基板２０には、格子状の黒色遮光膜２３（ブラック・マトリックス）によって複数の着色部２２を区画することによってカラーフィルター２１が構成されているが、ＴＦＴ基板２０には、補助容量（蓄積容量又は付加容量）の補助容量電極線５０が着色部２２を横切るような配置で設けられており、この補助容量電極線５０と対応する領域も、遮光領域３０となっている。そして、この遮光領域３０内のうち補助容量電極線５０上には、上記実施形態１と同じ位置決め凹部３２を有する配置領域３１が形成されており、この位置決め凹部３２内に核粒子３４が固定して配置されるとともに、配置領域３の表面にスペーサ粒子３５が配置される。尚、他の同様の構成については、実施形態１と同じ構成なので、同様の符号を付して、重複する説明は割愛する。また、本実施形態では、補助容量電極線５０が着色部２２を横切るように配置して配置領域３１と位置決め凹部３２を着色部２２と対応するように配置したが、これに替えて、着色部２２を横切らない形態の補助容量電極線５０を配置し、配置領域３１と位置決め凹部３２を着色部２２と対応しないように（着色部２２から外れるように）配置してもよい。【００２１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。  
（１）上記実施形態ではフォト・リソグラフィ法とエッチングによって位置決め凹部を形成したが、これに限らず例えば、レーザー処理によって位置決め凹部を形成してもよい。  
（２）上記実施形態では配置領域をゲート電極線、黒色遮光膜上、補助容量電極線上に配置したが、これに限らず、ソース電極線上に配置してもよい。  
（３）上記実施形態ではスペーサ粒子をＴＦＴ基板とＣＦ基板のいずれか一方に配置したが、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との双方にスペーサ粒子を配置してもよい。この場合、ＴＦＴ基板上に配設したスペーサ粒子とＣＦ基板上に配設したスペーサ粒子とが重なりあって干渉しないように配置する。  
（４）上記実施形態では、位置決め凹部が正方形であったが、これに限らず、例えば長方形、円形、楕円形、長円形などであってもよい。  
（５）上記実施形態では核粒子が位置決め凹部の開口縁に当接することで位置決め凹部内における核粒子の収容位置が一ヶ所に定められるようにしたが、位置決め凹部内の一定の範囲内のいずれかの位置に核粒子が配置されるようにしてもよい。  
（６）上記実施形態では１つの位置決め凹部に１つの核粒子が収容されるようにしたが、１つの位置決め凹部に複数の核粒子が収容されてもよい。  
（７）上記実施形態では駆動素子がＴＦＴである場合について説明したが、本発明は、駆動素子がＭＩＭ（Metal Insulator Metal） 等、ＴＦＴ以外のものである場合にも適用できる。  
（８）上記実施形態では１つの配置領域における位置決め凹部の数を１つとしたが、１つの配置領域に複数の位置決め凹部を設けてもよい。
【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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