(57)【要約】【課題】  セルギャップのバラつきによる表示ムラの発生が少ない電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器を提供する。【解決手段】  対向配置される第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置において、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、セルギャップを調整するためのスペーサとして、ガラス基板の一部で突起部を形成してあることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置において、
前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、
セルギャップを調整するためのスペーサとして、前記ガラス基板の一部で突起部を形成してあることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記電気光学物質を駆動させるために、前記第１の基板は第１の電極を備えるとともに、前記第２の基板は第２の電極を備え、
前記突起部は、基板面に対して垂直方向に見た場合に、前記第１の電極及び第２の電極の非存在領域に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記第２の基板は、スイッチング素子をさらに備えるとともに、前記突起部は、基板面に対して垂直方向に見た場合に、前記スイッチング素子の非形成領域に形成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記突起部の形状が、柱状又は壁状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記突起部が規則的に配置してあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記突起部以外に、スペーサ粒子又は樹脂レジストを用いて形成された柱状スペーサをさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項７】
対向配置される第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置の製造方法において、
前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方の基体として、ガラス基板を準備する工程と、
前記ガラス基板をエッチング処理することにより、セルギャップを調整するためのスペーサとしての突起部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項８】
電気光学物質を駆動させることにより画像を表示させる電気光学装置に使用される電気光学装置用基板であって、基体をガラス基板とするとともに、セルギャップを調整するためのスペーサとして、前記ガラス基板の一部で形成された突起部を備えることを特徴とする電気光学装置用基板。
【請求項９】
請求項１〜６に記載されたいずれかの電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置用基板、並びに電気光学装置を含む電子機器に関する。特に、スペーサの強度や、高さ及び配置の精度を高めて、基板全体のセルギャップを均一に確保することができる電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置用基板、そのような電気光学装置を含む電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気光学装置の一態様である液晶表示装置は、対向配置される一対の基板と、当該一対の基板間に封入された液晶材料と、を含んで構成されている。かかる液晶表示装置においては、一対の基板間の厚さであるセルギャップの均一化を図り、画像を表示させた際の表示ムラを防止するために、スペーサが使用されている。
かかるスペーサとしては、シリカ粒子等の球状スペーサが知られているが、球状ゆえに基板上を移動しやすく、セルギャップにバラつきが生じる場合があった。また、球状スペーサが移動した結果、複数の球状スペーサが凝集して、表示画像のコントラストに影響を与えるという問題もあった。
【０００３】
そこで、かかる問題を解決するために、ネガ型又はポジ型のレジスト材料を用いて形成する柱状スペーサ（フォトスペーサと称する場合がある。）を使用した液晶表示装置が知られている。より具体的には、図１６に示すように、一対の基板のいずれか一方の基板にフォトレジスト膜を塗布した後、当該フォトレジスト膜をエッチング液で所望の形状にパターニングして形成した柱状スペーサを備えた液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、正確で均一なスペースが基板間で維持されることを目的として構成された液晶表示装置が開示されている。より具体的には、図１７に示すように、液晶表示装置を製造するための基板素子を使用した表示装置であって、基板素子は重合体シートであって、物理的及び化学的に基板と一体になったスペース素子を含む液晶表示装置である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−５９２２８号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献２】特開平５−２６４９８２号公報（特許請求の範囲、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された液晶表示装置においては、柱状スペーサを形成するレジスト材料を基板上に塗布する際に、レジスト材料の粘度が比較的低いために、基板上において全体的に均一な厚さとなるように塗布することは困難であった。例えば、スピンコータを用いて塗布する際に、スピンコータの回転数やレジスト材料の温度等をバランスよく調整して、基板全体において均一な厚さとなるように塗布することは困難であった。また、スペーサ自体の強度が十分でない場合ため、製造段階においてスペーサが破損する場合があるという問題も見られた。したがって、それぞれのスペーサの高さが不均一となってセルギャップにバラつきが生じ、表示される画像にムラが生じる場合があった。特に、近年は画像表示の高精細化が進んでおり、かかるセルギャップのバラつきが画像の表示特性に与える影響は大きいものとなっていた。
一方、特許文献２に記載された液晶表示装置においては、基板素子として熱可塑性重合体物質を使用するものであり、スペース素子の高さのバラつきが生じるとともに、その強度も十分なものではなかった。したがって、やはりセルギャップにバラつきが生じ、表示される画像にムラが生じる場合があった。
【０００６】
そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、液晶表示装置等の電気光学装置において、一対の基板間のセルギャップを調整するためのスペーサを、ガラス基板の一部で一体的に形成された突起部から構成することにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、電気光学装置において、基板上におけるそれぞれのスペーサの高さの均一化を図るとともに、スペーサ自体の強度を高めることにより、セルギャップのバラつきを防止して、優れた画像表示を実現できる電気光学装置を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、このような電気光学装置の効率的な製造方法を提供するとともに、このような電気光学装置に使用される電気光学装置用基板、及びそのような電気光学装置を含む電子機器を効率的に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、対向配置される第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置であって、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、セルギャップを調整するためのスペーサとして、ガラス基板の一部で突起部を形成してある電気光学装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、第１の基板あるいは第２の基板の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、当該ガラス基板の表面をエッチング処理するなどして、ガラス基板の一部で突起部を一体的に形成することにより、強度に優れ、配置の精度を向上させるとともに、高さの均一化を図ることができるスペーサとすることができる。したがって、セルギャップのバラつきを防止して、優れた画像表示を実現できる電気光学装置を提供することができる。
【０００８】
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、電気光学物質を駆動させるために、第１の基板は第１の電極を備えるとともに、第２の基板は第２の電極を備え、突起部は、基板面に対して垂直方向に見た場合に、第１の電極及び第２の電極の非存在領域に形成してあることが好ましい。
このように構成することにより、画素面積を小さくすることなく、セルギャップの均一化を図れるために、さらに優れた画像表示を実現することができる。
【０００９】
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、第２の基板は、スイッチング素子をさらに備えるとともに、突起部は、基板面に対して垂直方向に見た場合に、スイッチング素子の非形成領域に形成してあることが好ましい。
このように構成することにより、スイッチング素子の形成を阻害することがないとともに、突起部によってスイッチング素子を破壊することがなくなる。
【００１０】
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、突起部の形状が、柱状又は壁状であることが好ましい。
このように構成することにより、突起部が柱状であれば、基板上の他の部材の非形成領域にかかる突起部を形成することが容易になる。また、突起部が、図９（ａ）〜（ｄ）に示すような壁状であれば、例えば、第２の電極と電気配線との間に配置させて、寄生容量の影響を防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、突起部が規則的に配置してあることが好ましい。
このように構成することにより、例えば、画素電極を含む第２の電極や、スイッチング素子の配置に影響を及ぼさない位置に配置することができるとともに、セルギャップをさらに有効に均一化することができる。
【００１２】
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、スペーサ粒子又は樹脂レジストを用いて形成された柱状スペーサをさらに含むことが好ましい。
このように構成することにより、例えば、セルギャップのバラつきが生じやすい、表示領域の中心部分のスペーサを所定の突起部とするとともに、比較的セルギャップが安定しているシール材の近傍のスペーサをスペーサ粒子等とすることができる。
【００１３】
また、本発明の別の態様は、対向配置される第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置の製造方法であって、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方の基体として、ガラス基板を準備する工程と、ガラス基板をエッチング処理することにより、セルギャップを調整するためのスペーサとしての突起部を形成する工程と、を含む電気光学装置の製造方法である。
すなわち、ガラス基板の表面に所定の突起部を形成するとともに、当該ガラス基板を基体として含む第１の基板又は第２の基板を用いて電気光学装置を製造することにより、セルギャップのバラつきを防止することができ、優れた画像表示を実現できる電気光学装置を効率的に製造することができる。
【００１４】
また、本発明のさらに別の態様は、電気光学物質を駆動させることにより画像を表示させる電気光学装置に使用される電気光学装置用基板であって、基体をガラス基板とするとともに、セルギャップを調整するためのスペーサとして、ガラス基板の一部で形成された突起部を備えた電気光学装置用基板である。
すなわち、基体としてのガラス基板の一部で一体的に形成された突起部を備えることにより、電気光学装置に組み込まれた際に、セルギャップの均一化を容易に図ることができる電気光学装置用基板を提供することができる。
【００１５】
また、本発明のさらに別の態様は、上述したいずれかの電気光学装置を備えた電子機器である。
すなわち、セルギャップの均一化を図った電気光学装置を備えることにより、画像表示に優れた電子機器を効率的に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置用基板、並びに電気光学装置を含む電子機器に関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
【００１７】
［第１実施形態］
第１実施形態は、対向配置される第１の基板３０及び第２の基板６０と、当該第１の基板３０及び第２の基板６０の間に狭持された電気光学物質２１と、を含む電気光学装置である。そして、第１の基板３０及び第２の基板６０の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、セルギャップを調整するためのスペーサとして、ガラス基板の一部で突起部１５を形成してあることを特徴としている。
以下、図１〜図１０を適宜参照しながら、本発明の第１実施形態の電気光学装置について、第１の基板（カラーフィルタ基板と称する場合がある。）３０、及び第２の基板（素子基板と称する場合がある。）６０を含み、第２の基板６０としてガラス基板を用いるとともに、その一部で突起部を形成した液晶表示装置を例に採って説明する。
【００１８】
１．電気光学装置の基本構造
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態の電気光学装置の基本構造、すなわち、セル構造や配線等について具体的に説明する。ここで、図１は液晶表示装置に使用される液晶パネル２０の概略斜視図であり、図２は当該液晶パネル２０の概略断面図である。
図１及び図２に示される液晶パネル２０は、二端子型非線形素子としてのスイッチング素子６９を用いたアクティブマトリクス型構造を有する液晶パネル２０であって、図示しないものの、バックライトやフロントライト等の照明装置やケース体などを必要に応じて適宜取付けることにより電気光学装置となる。
なお、液晶パネル２０は、アクティブマトリクス型構造の液晶パネルに限られず、パッシブマトリクス型構造の液晶パネルであっても構わない。
【００１９】
また、図１及び図２に示すように、液晶パネル２０は、透明な第１のガラス基板３１を基体とする第１の基板３０と、透明な第２のガラス基板６１を基体とする第２の基板６０とが、対向配置されるとともに接着剤等のシール材２３を介して貼り合わせられている。また、第１の基板３０と、第２の基板６０とが形成する空間であって、シール材２３の内側部分に対して、開口部２３ａを介して液晶材料２１を注入した後、封止材２５にて封止されてなるセル構造を備えている。すなわち、第１の基板３０と第２の基板６０との間に液晶材料２１が充填されている。
【００２０】
また、第２のガラス基板６１の内面、すなわち、第１のガラス基板３１に対向する表面上に、第２の電極（画素電極と称する場合がある。）６３をマトリクス状に形成し、第１のガラス基板３１の内面、すなわち、第２のガラス基板６１に対向する表面上には、第１の電極（走査電極と称する場合がある。）３３が形成されている。また、第２の電極６３は、スイッチング素子６９を介して電気配線（データ線と称する場合がある。）６５に対して電気的に接続されるとともに、もう一方の第１の電極３３は、導電性粒子を含むシール材２３を介して第２の基板６０上の引回し配線６６に対して電気的に接続されている。このように構成された第２の電極６３と第１の電極３３との交差領域がマトリクス状に配列された多数の画素（以下、画素領域と称する場合がある。）を構成し、これら多数の画素の配列が、全体として液晶表示領域Ａを構成することになる。
なお、図１中、それぞれの画素領域に対応する第２の電極６３やスイッチング素子６９については、一部のみ図示してあるが、その他の画素領域についても同様に存在する。
【００２１】
また、第２のガラス基板６１は、第１のガラス基板３１の外形よりも外側に張り出してなる基板張出部６０Ｔを有し、この基板張出部６０Ｔ上には、電気配線６５、引回し配線６６及び、独立して形成された複数の配線からなる外部接続用端子６７が形成されている。
そして、これら電気配線６５、引回し配線６６及び外部接続用端子６７に対して電気的に接続されるように、液晶駆動回路等を内蔵した半導体素子（ＩＣ）９１が実装されている。さらに、基板張出部６０Ｔの端部には、外部接続用端子６７に導電接続されるように、回路基板９３が実装されている。
【００２２】
２．第１の基板
液晶パネル２０を構成する第１の基板３０は、一例として、図２に示すように、基本的に、第１のガラス基板３１と、反射層３５と、着色層３７と、遮光層３９と、第１の電極３３と、から構成されている。そして、第１のガラス基板３１の所定位置に、鮮明な画像表示が認識できるように、位相差板（１／４波長板）４７及び偏光板４９が配置されている。
【００２３】
ここで、反射層３５は、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、クロム合金、銀、銀合金などからなる金属薄膜から構成することができる。そして、図２に示すように、画素毎に、反射領域と透過領域を形成するための反射部３５ｒ及び開口部３５ａを備えた半透過反射層３５である。
【００２４】
また、カラーフィルタを構成する着色層３７は、通常、透明樹脂中に顔料や染料等の着色材を分散させて所定の色調を呈するものとされている。着色層３７の色調の一例としては原色系フィルタとしてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の組合せからなるものがあるが、これに限定されるものではなく、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）等の補色系や、その他の種々の色調で形成することができる。
かかる着色層３７は、通常、基板表面上に顔料や染料等の着色材を含む感光性樹脂からなる着色レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法（エッチング法）によって不要部分を欠落させることによって、所定のカラーパターンを有する着色層３７を形成することができる。そして、複数の色調の着色層３７を形成する場合には上記工程を繰り返すことになる。
また、着色層３７の配列パターンとしては、ストライプ配列を採用することが多いが、このストライプ配列の他に、斜めモザイク配列や、デルタ配列等の種々のパターン形状を採用することができる。
【００２５】
また、画素毎に形成された着色層３７の間の画素間領域に、遮光部（ブラックマトリクスと称する場合がある。）３９が形成されている。すなわち、隣接する画素間において色材が混色することを防止して、コントラストに優れた画像表示を得ることができるためである。
このような遮光部３９としては、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色材を共に樹脂その他の基材中に分散させたものや、黒色の顔料や染料等の着色材を樹脂その他の基材中に分散させたものなどを用いることができる。ただし、カーボン等の黒色材料を使用しなくとも、着色層３７と同時に形成することができるとともに、優れた遮蔽効果を得ることができることから、加色法を利用して、Ｒ（赤）層、Ｇ（緑）層、Ｂ（青）層の三層構造とすることも好ましい。さらに、遮光性を高めるためには、クロム（Ｃｒ）やモリブテン（Ｍｏ）等の金属膜を遮光部３９として使用することも好ましい。
【００２６】
また、着色層３７や遮光層３９の上を、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの透明樹脂からなる表面保護層４１により、被覆している。このように、着色層３７と遮光層３９と表面保護層４１とによってカラーフィルタが形成されることになる。
【００２７】
また、表面保護層４１の上には、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電体からなる第１の電極３３が形成されている。かかる第１の電極３３は、複数の透明電極が並列したストライプ状に構成されている。そして、この第１の電極３３の上には、ポリイミド樹脂等からなる第１の配向膜４５が形成されている。
【００２８】
３．第２の基板
第１の基板３０と対向する第２の基板６０は、図２に示すように、第２のガラス基板６１と、電気配線６５と、スイッチング素子６９と、第２の電極６３と、から構成されている。
また、電気配線６５や第２の電極６３等の上には、第１の基板３０における第１の配向膜４５と同様のポリイミド樹脂等からなる第２の配向膜７５が形成されている。さらに、第２のガラス基板６１の外面においても、位相差板（１／４波長板）７７及び偏光板７９が配置されている。
なお、第１実施形態の電気光学装置の例では、着色層３７を第１のガラス基板３１上に設けてあるが、第２のガラス基板６１上に設けることもできる。
【００２９】
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、第２の基板６０の構成、及び第２の基板６０上の電気配線６５、第２の電極６３等と、第１の基板３０上の第１の電極３３と、の配置関係について説明する。なお、図３（ａ）は第１の基板３０の平面図であり、図３（ｂ）は第２の基板６０の平面図であり、図３（ｃ）は第１の基板３０及び第２の基板６０を重ね合わせた状態での平面図である。
この図３（ｂ）に示すように、第２の基板６０には、電気配線６５として、複数の配線が並列したストライプ状に構成されている。また、この電気配線６５には、スイッチング素子６９を介して、複数の画素電極をなす第２の電極６３が電気的に接続されている。さらに、ドライバＩＣ９１等が実装される領域の両側には、導電性粒子１０７を含むシール材２３を介して第１の基板３０上の第１の電極３３と電気的に接続される引回し配線６６が設けられている。
そして、図３（ｃ）に示すように、第１の基板３０と、第２の基板６０とを対向配置した場合に、第１の電極３３と電気配線６５とが交差するとともに、第２の基板６０上の第２の電極６３が第１の基板３０上の第１の電極３３と重なっている。このように配置することにより、第１の基板３０上の第１の電極３３と、第２の基板６０上の第２の電極６３との交差領域が画素として構成することができる。したがって、所望の画素に対して電圧を印加することにより、当該画素領域の液晶材料２１に電界を発生させ、表示領域Ａ全体として文字、図形等の画像を表示させることができる。
なお、後述するように、スペーサとしてのガラス基板の突起部１５は、第２の電極６３の非存在領域である画素間領域に配置されているために、画素領域の面積を低下させるおそれが少ないことが理解できる。
【００３０】
また、かかる電気配線６５及び引回し配線６６は、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）や、クロム（Ｃｒ）等から構成することができる。また、第２の電極６３は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電体から構成することができる。そして、かかる第２の電極６３は、スイッチング素子６９を介して電気配線６５に接続される。
【００３１】
このスイッチング素子６９としては、図４（ａ）〜（ｂ）に例示するように、ニ端子型非線形素子であるＴＦＤ（Thin Film Diode）素子６９ａ、６９ｂとすることができる。ここで、図４（ａ）は、第２の基板６０における一画素領域の拡大平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＥＥ´断面を矢印方向に見た断面図である。
かかるＴＦＤ素子６９ａ、６９ｂは、正負方向のダイオードスイッチング特性を示し、しきい値以上の電圧が、第１金属膜７１及び第２金属膜７３、７４の両端子間に印加されると導通状態となるアクティブ素子である。
【００３２】
また、ＴＦＤ素子６９ａ、６９ｂは、素子第１電極（第１金属膜）７１、絶縁膜７２、及び素子第２電極（第２金属膜）７３、７４からなるサンドイッチ構成を有している。すなわち、第１のＴＦＤ素子６９ｂは、図４（ｂ）に示すように、第１金属膜７１と、絶縁膜７２と、電気配線６５から分岐した部分に相当する第２金属膜７４と、がこの順に積層されて構成されている。一方、第２のＴＦＤ素子６９ａは、同様に、第１金属膜７１と、絶縁膜７２と、第２の電極６３に電気接続された第２金属膜７３と、がこの順に積層されて構成されている。
さらに、第１のＴＦＤ素子６９ｂ及び第２のＴＦＤ素子６９ａにおいて、それぞれ別個の第２金属膜７３、７４が設けてあるが、絶縁膜７２及び第１金属膜７１は、それぞれ共通している。
ここで、第１金属膜７１や第２金属膜７３、７４としては、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）や、クロム（Ｃｒ）等が挙げられる。また、絶縁膜７２としては、このような金属材料を陽極酸化させて構成してあることが好ましい。例えば、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等が具体的に挙げられる。
【００３３】
なお、図５に、ドライバＩＣ及びＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス配線の具体的な回路図の一例を示す。すなわち、Ｙ方向に延在する複数の電気配線６５と、Ｘ方向に延在する複数の第１の電極３３とから構成されており、各交差部分において画素領域１１０が構成されている。また、各画素領域１１０において、液晶表示要素１１１と、ＴＦＤ素子とが直列接続されている。
また、ＴＦＤ素子以外にも、図６にその回路図の一例を示すように、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子２６９のような三端子型非線形素子を使用することもできる。
【００３４】
４．突起部（スペーサ）
また、図２に示すように、第２の基板６０において、第１の基板３０と第２の基板６０との間のセルギャップを調整するためのスペーサとして、第２のガラス基板６１の一部で突起部１５を一体的に形成してあることを特徴としている。すなわち、第２のガラス基板６１の一部で一体的に形成された突起部１５をスペーサとして備えることにより、スペーサの高さの均一化を図り、セルギャップのバラつきを容易に防止するためである。
より具体的には、例えば、スペーサ粒子を散布する方法では、スペーサ粒子の粒径や長さを均一に制御することが困難であり、セルギャップにバラつきが生じる場合がある。また、樹脂レジストを用いて柱状スペーサを形成する方法では、樹脂レジストを塗布する際に、厚さが均一になるように制御することが困難であり、形成される柱状スペーサの高さが不均一になりやすく、やはりセルギャップにバラつきが生じる場合がある。したがって、本来的に厚さが均一な第２のガラス基板６１をエッチング処理等して形成した突起部１５であれば、その高さは均一化されているために、セルギャップのバラつきを容易に防止することができ、表示される画像の表示ムラを少なくすることができる。
また、スペーサが、第２のガラス基板６１の一部で一体的に形成された突起部１５であれば、スペーサ粒子や樹脂レジストからなる柱状スペーサと比較して、スペーサ自体の強度が高いために、製造段階における破損を防止することができる。したがって、スペーサの高さのバラつきの発生をさらに有効に防止することができ、セルギャップの均一化を図ることが容易になる。
さらに、第２のガラス基板６１の一部で一体的に形成された突起部であれば、その配置位置をパターンマスク等を用いて、精度よく制御することができる。したがって、第２の基板６０上に形成された、第２の電極６３や、スイッチング素子６９等の他の部材の配置の妨げにならないような位置に、スペーサを配置することが容易になる。
なお、本実施形態においては、第２のガラス基板６１にスペーサとしての突起部１５を形成しているが、対向する第１の基板３０における第１のガラス基板３１に形成することもでき、さらに、第１の基板３０及び第２の基板６０の双方に形成することもできる。
【００３５】
次いで、図７〜図１０を参照して、かかる突起部１５の形状や配置等について、具体的に説明する。ここで、図７は第２の基板６０上における柱状の突起部１５の配置を説明するための概略平面図であり、図８（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ柱状の突起部１５の例を示す図であり、図９（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ壁状の突起部１５の例を示す図であり、図１０は第２の基板６０上における壁状の突起部１５の配置を説明するための概略平面図である。
【００３６】
かかる突起部１５は、図７に示すように、基板面に対して垂直方向に見た場合に、第２の電極６３の非存在領域である画素間領域に形成してあることが好ましい。
この理由は、かかる突起部１５は、スペーサとして、対向する第１の基板３０と接するために、当該突起部１５の形成箇所においては、第１の基板３０と第２の基板６０との間に液晶材料２１が存在せず非表示部分となるためである。したがって、突起部１５を第２の電極６３の非存在領域に形成することにより、画素面積を低下させることなく、セルギャップのバラつきを確実に防止することができる。
【００３７】
また、かかる突起部１５は、図７に示すように、基板面に垂直方向に見た場合に、スイッチング素子６９の非形成領域に形成してあることが好ましい。
この理由は、かかる突起部１５は、スペーサとして対向する第１の基板３０と接するために、突起部１５と重なる位置にスイッチング素子６９が形成してある場合には、当該スイッチング素子６９が破壊されてしまう場合があるためである。
したがって、かかる突起部１５をスイッチング素子６９の非形成領域に形成してあることが好ましく、さらに、スイッチング素子６９の形成自体を容易にできることから、スイッチング素子６９と突起部１５との直線距離を５μｍ以上とすることが好ましい。
【００３８】
一方、かかる突起部１５は、基板面に垂直方向に見た場合に、遮光層３９と重なることが好ましい。
この理由は、上述のとおり、基本的にかかる突起部１５の形成箇所においては非表示部分となるが、仮に、当該突起部１５に起因して光り抜け等が生じた場合であっても、視認させないようにできるためである。
【００３９】
また、かかる突起部１５は、第２の基板６０上において、規則的に配置されていることが好ましい。
この理由は、例えば、それぞれの第２の電極６３及びスイッチング素子６９の配置を考慮して、それらに影響を及ぼさない位置に配置されるとともに、セルギャップをさらに有効に均一化することができるためである。
そして、第２のガラス基板６１の一部で形成された突起部１５であれば、パターンマスクを用いてエッチング処理等することにより、スペーサ粒子やレジスト材料から形成された柱状スペーサと比較して、スペーサの配置位置を正確に制御することができる。
【００４０】
また、かかる突起部１５の形状は特に制限されるものではないが、例えば、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような柱状とすることが好ましい。すなわち、円柱状や四角柱状の突起部１５ａ、１５ｂとしたり、あるいは断面が台形状である実質的に円錘状や四角錘状の突起部１５ｃ、１５ｄとしたりすることが好ましい。
この理由は、かかる柱状の突起部１５であれば、例えば、第２の基板６０上において、第２の電極６３や、電気配線６５、あるいはスイッチング素子６９等の他の部材の配置を阻害することなく、それらの間隙を利用して、容易に配置させることができるためである。
ただし、突起部１５の平面形状の最大長さａと、突起部の高さｂとの関係を、図８（ａ）に示すように、ａ＞ｂを満たすようにすることが好ましい。この理由は、当該突起部１５が第２のガラス基板６１上に形成された後、衝撃により折れたり、破損したりすることを有効に防止することができるためである。より具体的には、突起部１５の平面形状の外縁を円相当として、その直径ａを５〜１０μｍの範囲内の値とするとともに、高さｂを３〜８μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００４１】
一方、かかる突起部１５の形状を、基板面に対して水平方向に所定の長さを有する形状とすることも好ましい。すなわち、図９（ａ）〜（ｄ）に示すような壁状とすることも好ましい。この理由は、かかる壁状の突起部１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈであれば、例えば、図１０に示すように、第２の電極６３と電気配線６５との間に配置して、寄生容量の影響を小さくすることができるためである。
ただし、かかる突起部の水平方向の長さが過度に長くなると、製造時において、液晶材料２１を注入する際に、液晶材料２１の移動を妨げる場合があることから、隣接する第２の電極６３の辺の長さの３０％程度の長さとすることが好ましい。
【００４２】
また、かかる突起部１５の高さに関し、当該突起部１５の形成箇所において、第１の基板３０及び第２の基板６０上に存在する保護層４１等の他の部材の厚さを考慮して形成されていることが好ましい。
この理由は、かかる他の部材の厚さを考慮して突起部１５の高さを制御し、所望のセルギャップを確保することにより、透過する光のリタデーションと相俟って、コントラスト等の表示特性に優れた画像を表示させることができるためである。
【００４３】
また、かかる突起部１５の平面形状に関し、直径又は短辺の長さを５〜１０μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる直径又は短辺の長さが５μｍ未満の値となると、スペーサとしての強度が低下する場合があるためである。一方、かかる直径又は短辺の長さが１０μｍを超えると、既存の電気光学装置等における第２の電極６３、電気配線６５、スイッチング素子６９等の間隙に形成することが困難となり、画素領域の面積を低下させてしまう場合があるためである。
したがって、突起部１５の平面形状における、直径又は短辺の長さを５．５〜９．５μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、６〜９μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００４４】
また、ガラス基板の一部で形成された突起部１５以外にも、通常用いられるスペーサ粒子や樹脂レジストからなる柱状スペーサをさらに含むことも好ましい。
この理由は、基板上の領域ごとに、スペーサの種類を適宜使い分けることにより、セルギャップのバラつきを効率的に防止することができるためである。すなわち、少なくともセルギャップにバラつきが生じやすい表示領域の中心部分においては、強度が高いとともに、高さの均一化が図られた、ガラス基板の一部で形成された突起部１５を配置するとともに、他の周辺領域においては、それ以外のスペーサを配置することにより、全体としてセルギャップの均一化を確実に図ることができる。
このようなスペーサ粒子としては、ガラス粒子、アルミナ、シリカ（シリカ粒子）、樹脂ファイバー等を好適に使用することができる。また、柱状スペーサを形成するためのレジスト材料としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の熱硬化性あるいは光硬化性のレジスト材料を使用することができる。また、光硬化性のレジスト材料を使用する場合には、ネガ型又はポジ型のいずれであっても構わない。
【００４５】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、対向配置される第１の基板３０及び第２の基板６０と、当該第１の基板３０及び第２の基板６０の間に狭持された電気光学物質２１と、を含む電気光学装置の製造方法である。そして、第１の基板３０又は第２の基板６０の少なくとも一方の基体として、ガラス基板を準備する工程と、ガラス基板をエッチング処理することにより、セルギャップを調整するためのスペーサとしての突起部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
第２実施形態においては、第１実施形態の電気光学装置の製造方法の一例を、図１１〜図１４を適宜参照しながら説明する。
なお、図１１は第１の基板３０の製造工程を示す図であり、図１２〜図１４は第２の基板６０の製造工程を示す図である。
【００４６】
１．第１の基板製造工程
まず、図１１（ａ）に示すように、第１のガラス基板３１上の画像表示領域Ａに相当する箇所に、反射層３５及び着色層３７、遮光層３９を順次形成する。
ここで、反射部３５ｒ及び開口部３５ａを備えた半透過反射層３５は、蒸着法やスパッタリング法にて金属材料等を基板上に被着させた後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより形成される。
また、着色層３７は、顔料や染料等の着色材を分散させた透明樹脂等からなる感光性樹脂を、第１のガラス基板３１上に塗布し、これにパターン露光、現像処理を順次施すことによって形成することができる。なお、複数の色の着色層３７を配列形成する場合には、色毎に上記工程を繰り返すことになる。
さらに、遮光部３９についても、顔料や染料等の着色材を分散させた透明樹脂等からなる感光性樹脂を塗布し、これにパターン露光、現像処理を順次施すことによって形成する。
【００４７】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、第１の基板３０上に全面的に透光保護層４１Ｘを形成する。この透光保護層４１Ｘは、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、フッ素樹脂などで構成することができる。これらの樹脂は流動性を有する未硬化状態で基板上に塗布され、乾燥、光硬化、熱硬化などの適宜の手段で硬化される。塗布方法としては、スピンコート法や印刷法などを用いることができる。
次いで、上記透光保護層４１Ｘに、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを施し、図１１（ｃ）に示すように、画像表示領域Ａに限定された保護層４１を形成する。この工程によって、透光保護層４１Ｘから画像表示領域以外の領域、すなわち、後にシール材が印刷される領域及びその外側領域となる領域上の透光性素材が欠落される。
【００４８】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、表面保護層４１上に、全面的にＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電体材料からなる透明導電層３３Ｘを形成する。この透明導電層３３Ｘは、一例として、スパッタリング法により成膜することができる。そして、透明導電層３３Ｘに対して、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを施し、図１１（ｅ）に示すように第１の電極３３を形成する。
【００４９】
２．第２の基板製造工程
まず、図１２（ａ）に示すように、第２の基板６０の基体としての第２のガラス基板６１を準備する。かかるガラス基板を構成する原料は特に制限されるものではなく、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス等を使用することができる。
【００５０】
次いで、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第２のガラス基板６１に対して、突起部１５を形成する部分にのみマスクを施したマスクパターン１２１を形成する。
かかるマスクパターン１２１の形成方法としては、図１２（ｂ）に示すように、スピンコート法や又はスプレー噴射によりレジスト材料１２３を塗布した後、図１２（ｃ）に示すように、露光及び現像して、図１２（ｄ）に示すように、所望のマスクパターン１２１を形成することが好ましい。この理由は、このように実施することにより、より効率的にマスクパターン１２１を形成することができるためである。
また、かかる形成方法以外にも、刷毛や筆を用いてレジストを被マスク部位に塗ることも好ましい。この理由は、このように実施することにより、レジスト塗布に用いる設備を安価なものとすることができるためである。
さらに、ノズルから液状のレジスト材料を吐出させて、所望のマスクパターンが形成されるようにレジストを塗布する、いわゆるインクジェット法を用いることも好ましい。この理由は、このように実施することにより、レジストを細密パターンで塗布することができるためである。
なお、レジスト材料１２３はネガ型のレジスト材料又はポジ型のレジスト材料のいずれであっても使用することができる。
【００５１】
また、レジスト材料を塗布する方法以外にも、例えば、ドライエッチング法に使用するエッチング液に対して耐性を有する耐薬品性材料を用いてマスクパターン１２１を形成することも好ましい。すなわち、ワックスや、油性のコーティングを行ったり、対薬品性のテープを貼付したり、さらには、パテや粘土状の材料を積層することによりマスキングすることも好ましい。この理由は、このように実施することにより、製造装置を簡素化することができるためである。
【００５２】
次いで、図１２（ｅ）に示すように、マスクパターン１２１が形成された第２のガラス基板６１における、マスクが施された部分以外の第２のガラス基板６１の表面をエッチング処理することにより、第２のガラス基板６１の一部でスペーサとしての突起部１５を一体的に形成する。
かかるエッチング方法としては、ドライエッチング法又はウェットエッチング法のいずれであっても好適に実施することができる。
【００５３】
すなわち、例えば、ウェットエッチング法によりエッチング処理をする際に使用するエッチング処理液としては、フッ酸液、フッ化硫酸液、ケイフッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化水素酸が挙げられる。また、それらを含む水溶液、例えば、フッ化水素酸と硝酸の混合水溶液、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液、フッ化水素酸と硝酸の混合水溶液、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液、フッ化水素酸と水素ニフッ化アンモニウムと硝酸の水溶液等を使用することもできる。さらには、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強アルカリ性の薬液を使用することもできる。
一方、ドライエッチング法によりエッチング処理をする際には、Ｏ2、ＣＦ4、ＳＦ6等のフッ素や酸素が混合されたエッチングガスを使用することができる。
【００５４】
次いで、図１２（ｆ）に示すように、第２のガラス基板６１上からマスクパターン１２１を除去する。すなわち、フォトレジストを使用した場合には、所定の薬液を用いてレジストを溶かすことにより剥離することができる。また、ワックスや油性コーティングなどの場合にも、同様に、薬液によりコーティングを溶かして除去することができる。また、耐薬品性テープやパテなどを使用した場合には、単にそれらを剥離することができる。
【００５５】
次いで、図１３（ａ）〜図１４（ｂ）に示すように、第２の基板６０のガラス基板６１上に、第１金属膜７１´を形成する。この第１金属膜７１´は、例えば、タンタルから構成されており、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いて形成することができる。また、この第１金属膜７１´の厚さはＴＦＤ素子６９の用途等に対応して、適宜変更することができるが、通常、２０〜５００ｎｍの範囲内の値である。
また、図１３（ａ）に示すように、第１金属膜７１´の形成前に、第２のガラス基板６１に対する第１金属膜７１´の密着力を著しく向上させることができるとともに、第２のガラス基板６１から第１金属膜７１´への不純物の拡散を効率的に抑制することができることから、第２の基板６０のガラス基板６１上に、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）等からなる絶縁膜８１を形成することも好ましい。
【００５６】
次いで、図１４（ｃ）に示すように、第１金属膜７１´の表面を陽極酸化法によって酸化させることにより、酸化膜７２を形成する。より具体的には、第１金属膜７１´が形成されたガラス基板６１を、クエン酸溶液等の電解液中に浸漬した後、かかる電解液と、第１金属膜７１´との間に所定電圧を印加して、第１金属膜７１´の表面を酸化させることができる。
さらに、酸化膜７２が形成された第１金属膜７１´を、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、その一部を素子第１電極７１とする。
なお、酸化膜７２の厚さはＴＦＤ素子６９の用途等に対応して、適宜変更することができるが、通常、１０〜５０ｎｍの範囲内の値である。
【００５７】
次いで、図示しないが、再び、スパッタリング法等により、素子第１電極７１を含む基板上に、全面的に金属膜を形成し、それをフォトリソグラフィ法によって、パターニングすることにより、図１４（ｄ）に示すように、第２の金属膜７３、７４及び電気配線（図示せず。）を形成する。
【００５８】
次いで、図示しないが、スパッタリング法等により、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物等）等の透明導電体材料からなる透明導電層を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、図１４（ｅ）に示すように、第２の電極６３を形成する。
【００５９】
このようにして形成される素子第１電極７１及び素子第２電極７３、７５や、電気配線６５、第２の電極６３等は、第２のガラス基板６１の一部で形成されている突起部１５上に重なることのないように形成することが好ましい。
この理由は、かかる素子電極７１等が突起部１５と重なるように形成されると、対向する第１の基板３０と貼り合わせた際に、第１の基板３０上の導電性材料と電気的に接続されてしまう場合があるためである。また、形成する際に、突起部１５における段差によって、断線が生じる場合があるためである。
【００６０】
なお、図示しないが、上記のガラス基板の一部で一体的に形成された突起部１５以外に、樹脂レジストを用いて柱状スペーサを形成する場合には、第２の電極６３等の形成後に実施することが好ましい。この理由は、柱状スペーサ形成後の工程数を少なくして、柱状スペーサが破損することを防止することができるためである。具体的には、フォトリソグラフィ法によりレジスト材料を塗布するとともに、露光、現像することにより、かかる柱状スペーサを形成することができる。あるいは、スクリーン印刷法により印刷されたレジスト材料に対して露光、現像することにより、柱状スペーサを形成することもできる。
【００６１】
３．後工程
次いで、図示しないが、第２の基板６０上において、エポキシ樹脂等を主成分とするシール材２３を、スクリーン印刷やディスペンサにより、表示領域Ａを囲むようにパターニングして形成する。その後、第１の基板３０と、シール材２３が積層された第２の基板６０とを重ね合わせて接合させた後、加熱しながら加圧保持して、第１の基板３０と第２の基板６０とを貼合せることにより、セル構造を形成する。そして、第１の基板３０及び第２の基板６０が形成する空間であって、シール材２３の内側部分に対して、液晶材料２１を注入した後、封止材２５等にて封止する。
次いで、第１の基板３０および第２の基板６０のそれぞれの外面に、所定の偏光板４９、７９を配置する。
なお、本実施形態においては、第２の基板６０上にシール材２３を塗布しているが、第１の基板３０上に印刷しても構わない。
【００６２】
［第３実施形態］
本発明に係る第３実施形態として、第１実施形態の電気光学装置を備えた電子機器について具体的に説明する。
【００６３】
図１５は、本実施形態の電子機器の全体構成を示す概略構成図である。この電子機器は、液晶パネル２０と、これを制御するための制御手段２００とを有している。また、図１５中では、液晶パネル２０を、パネル構造体２０Ａと、半導体素子（ＩＣ）９１等で構成される駆動回路２０Ｂと、に概念的に分けて描いてある。また、制御手段２００は、表示情報出力源２０１と、表示処理回路２０２と、電源回路２０３と、タイミングジェネレータ２０４とを有している。
また、表示情報出力源２０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスク等からなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ２０４によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等の形で表示情報を表示処理回路２０２に供給するように構成されている。
【００６４】
また、表示処理回路２０２は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路２０Ｂへ供給する。さらに、駆動回路２０Ｂは、第１の電極駆動回路、第２の電極駆動回路及び検査回路を含んでいる。また、電源回路２０３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する機能を有している。
そして、本実施形態の電子機器であれば、第２のガラス基板６１の一部で突起部を一体的に形成してスペーサとした電気光学装置を使用している。そのために、スペーサの高さが均一化されて、セルギャップのバラつきが発生しにくいために、表示ムラの発生がなく、優れた画像表示を実現できる電子機器とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、セルギャップのバラつきによる表示ムラを防止することができ、液晶表示装置等の電気光学装置や電子機器、例えば、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等をはじめとして、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電気泳動装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた電子機器、電子放出素子を備えた装置（ＦＥＤ:Field Emission DisplayやＳＣＥＥＤ：Surface-Conduction Electron-Emitter Display）などに適用することができる。
【００６６】
また、本発明の電気光学装置及び電子機器は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態の液晶パネルは所謂ＣＯＧタイプの構造を有しているが、半導体素子（ＩＣチップ）を直接実装する構造ではない液晶パネル、例えば液晶パネルにフレキシブル配線基板やＴＡＢ基板を接続するように構成されたものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】電気光学装置に使用される液晶パネルの概略斜視図である。
【図２】電気光学装置に使用される液晶パネルの概略断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ第１の基板の構成を示す平面図、第２の基板の構成を示す平面図、第１の基板及び第２の基板を重ね合わせた状態での平面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はスイッチング素子としてのＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を説明するために供する平面図及び断面図である。
【図５】ＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス型構造を有する液晶パネルの回路図である。
【図６】ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス型構造を有する液晶パネルの回路図である。
【図７】第２の基板上における柱状の突起部の配置を説明するための概略平面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ柱状の突起部の例を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ壁状の突起部の例を示す図である。
【図１０】第２の基板上における壁状の突起部の配置を説明するための概略平面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、第１の基板の製造工程を説明するために供する図である。
【図１２】（ａ）〜（ｆ）は、第２の基板の製造工程を説明するために供する図である（その１）。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、第２の基板の製造工程を説明するために供する図である（その２）。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は、第２の基板の製造工程を説明するために供する図である（その３）。
【図１５】本発明に係る電子機器の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１６】従来の液晶表示装置の構成を説明する図である（その１）。
【図１７】従来の液晶表示装置の構成を説明する図である（その２）。
【符号の説明】
【００６８】
１５：突起部、２０：液晶パネル、２１：電気光学物質（液晶材料）、２３：シール材、２３ａ：開口部、３０：第１の基板（カラーフィルタ基板）、３１：第１のガラス基板、３３：第１の電極（走査電極）、６０：第２の基板（素子基板）、６１：第２のガラス基板、６３：第２の電極（走査電極）、６５：電気配線（データ線）、６８：電気配線（引回し配線）、６９：スイッチング素子（ＴＦＤ素子）、１２１：パターンマスク、１２３：レジスト材料
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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