(57)【要約】【課題】本発明の課題は、確実に一対の基板の隙間を保持できるスペーサを容易に製造することのできる液晶表示素子の製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明の液晶表示素子の製造方法は、一定隙間をもって配される一対の基板１を有する液晶表示素子を製造する方法であって、少なくとも一方の基板１の表面と、この基板１の表面に対向する面に凹部３が複数形成されたスタンパ４との間に、例えば紫外線硬化型の液状の樹脂材料２を配し、前記凹部３によって前記樹脂材料２に突起７を複数形成する手順、及び、この突起７が形成された樹脂材料２を例えば紫外線により硬化させる手順を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2005092155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子を製造する方法であって、
少なくとも一方の基板の表面と、この基板の表面に対向する面に凹部が複数形成されたスタンパとの間に、液状の樹脂材料を配し、前記凹部によって前記樹脂材料に突起を複数形成する手順、
及び、この突起が形成された樹脂材料を硬化させる手順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】
一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子を製造する方法であって、
少なくとも一方の基板の表面に液状の樹脂材料を塗布する手順、
この表面に前記樹脂材料を塗布した基板表面から、接触面に凹部が複数形成されたスタンパを押しつけて、基板表面の樹脂材料に突起を複数形成する手順、
及び、この突起が形成された樹脂材料を硬化させる手順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】
請求項１または２記載の液晶表示素子の製造方法であって、
前記突起を形成する手順において、表示画素以外の部位の突起の存在密度が表示画素部位の突起の存在密度よりも高くなるように、突起を形成していることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の液晶表示素子の製造方法であって、
前記硬化された樹脂材料表面に、透明電極を所定のパターンに形成し、その表面に配向処理を行い、一対の基板を貼り合せることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の液晶表示素子の製造方法であって、
前記透明電極を、樹脂材料の突起部分には形成せず、突起間の谷間部位に形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の液晶表示素子の製造方法であって、
前記突起の形状が柱状であり、該突起の高さは突起の幅の１／５倍から１倍に形成されていることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の液晶表示素子の製造方法であって、
前記突起を、前記一対の基板の双方に形成し、
前記突起を形成する手順において、凹部の底部に凹凸加工がなされたスタンパを用いて、突起の表面が、他方の基板の突起の表面と互いに係合するように形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の液晶表示素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項９】
一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子であって、
少なくとも一方の基板には、他方の基板に対向する面に、表面コート材が設けられ、この表面コート材は、他方の基板に向けて突出した複数の突起を有しており、
該突起は、他方の基板に当接して一対の基板の間隔を保持していることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１０】
請求項９記載の液晶表示素子であって、
前記突起は、表示画素以外の部位の突起の存在密度が表示画素部位の突起の存在密度よりも高くなるように設けられていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の液晶表示素子であって、
前記表面コート材には、他方の基板に対向する面に、透明電極が設けられていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１２】
請求項１１記載の液晶表示素子であって、
前記透明電極は、表面コート材の突起部分には形成されず、突起間の谷間部位に形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１３】
請求項９乃至１２の何れかに記載の液晶表示素子であって、
前記突起の形状が柱状であり、該突起の高さは突起の幅の１／５倍から１倍に形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１４】
請求項９乃至１３の何れかに記載の液晶表示素子であって、
前記突起は、前記一対の基板の双方に形成されており、
前記突起は、表面が、他方の基板の突起の表面と互いに係合するように凹凸状に形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１５】
一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子に用いられる液晶表示素子用基板を製造する方法であって、
基板の表面と、この基板の表面に対向する面に凹部が複数形成されたスタンパとの間に、液状の樹脂材料を配し、前記凹部によって前記樹脂材料に突起を複数形成する手順、
及び、この突起が形成された樹脂材料を硬化させる手順を備えることを特徴とする液晶表示素子用基板の製造方法。
【請求項１６】
一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子に用いられる液晶表示素子用基板を製造する方法であって、
基板の表面に液状の樹脂材料を塗布する手順、
この表面に前記樹脂材料を塗布した基板表面から、接触面に凹部が複数形成されたスタンパを押しつけて、基板表面の樹脂材料に突起を複数形成する手順、
及び、この突起が形成された樹脂材料を硬化させる手順を備えることを特徴とする液晶表示素子用基板の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６記載の液晶表示素子用基板の製造方法であって、
前記突起を形成する手順において、表示画素以外の部位の突起の存在密度が表示画素部位の突起の存在密度よりも高くなるように、突起を形成していることを特徴とする液晶表示素子用基板の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５または１７記載の液晶表示素子用基板の製造方法であって、
前記硬化された樹脂材料表面に、透明電極を所定のパターンに形成し、その表面に配向処理を行うことを特徴とする液晶表示素子用基板の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の液晶表示素子用基板の製造方法であって、
前記透明電極を、樹脂材料の突起部分には形成せず、突起間の谷間部位に形成することを特徴とする液晶表示素子用基板の製造方法。
【請求項２０】
請求項１５乃至１９の何れかに記載の液晶表示素子用基板の製造方法であって、
前記突起の形状が柱状であり、該突起の高さは突起の幅の１／５倍から１倍に形成されていることを特徴とする液晶表示素子用基板の製造方法。
【請求項２１】
請求項１５乃至２０の何れかに記載の液晶表示素子用基板の製造方法であって、
前記突起を形成する手順において、凹部の底部に凹凸加工がなされたスタンパを用いて、突起の表面が、他方の基板の突起の表面に係合するように形成することを特徴とする液晶表示素子用基板の製造方法。
【請求項２２】
請求項１５乃至２１の何れかに記載の液晶表示素子用基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする液晶表示素子用基板。
【請求項２３】
一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子に用いられる液晶表示素子用基板であって、
前記基板には、表面に、表面コート材が設けられ、この表面コート材は、他方の基板に当接して一対の基板の間隔を保持すべく、表面側に向けて突出している複数の突起を有することを特徴とする液晶表示素子用基板。
【請求項２４】
請求項２３記載の液晶表示素子用基板であって、
前記突起は、表示画素以外の部位の突起の存在密度が表示画素部位の突起の存在密度よりも高くなるように設けられていることを特徴とする液晶表示素子用基板。
【請求項２５】
請求項２３または２４記載の液晶表示素子用基板であって、
前記表面コート材には、表面側に、透明電極が設けられていることを特徴とする液晶表示素子用基板。
【請求項２６】
請求項２５記載の液晶表示素子用基板であって、
前記透明電極は、表面コート材の突起部分には形成されず、突起間の谷間部位に形成されていることを特徴とする液晶表示素子用基板。
【請求項２７】
請求項２３乃至２６の何れかに記載の液晶表示素子用基板であって、
前記突起の形状が柱状であり、該突起の高さは突起の幅の１／５倍から１倍に形成されていることを特徴とする液晶表示素子用基板。
【請求項２８】
請求項２３乃至２７の何れかに記載の液晶表示素子用基板であって、
前記突起は、その表面が、他方の基板の突起の表面と係合するように凹凸状に形成されていることを特徴とする液晶表示素子用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の基板が一定隙間をもって配される液晶表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶表示素子は一対の電極基板の外周部内側をシールと呼ばれる接着樹脂を介して貼り合せることで形成される。この一対の電極基板の間には球状または繊維状のスペーサが散布されて互いの隙間を保持しているが、これらのスペーサは散布密度均一化制御が困難である。特に、基板としてフレキシブルなプラスチック基板を用いる場合、基板間隔を一定に保つ為にはこれらのスペーサを大量に散布する必要があるが、散布密度のバラツキがセル厚のバラツキを生じたり、スペーサ周囲の配向乱れの粗密が表示のムラとなってしまうという問題があった。
【０００３】
前述のスペーサ散布密度の均一化、つまりスペーサ存在確率を均一化する手法として、散布ではなく、基板上にスペーサを固定形成する方法が提案されている。その方法としては、たとえば、レジストからなるスペーサを任意の位置に露光、パターニングして配置するフォトリソ法や、特許文献１所載の方法等がある。この特許文献１には、プラスチック基板の勘合精度の困難さによる歩留低下を避けるため、プラスチック液晶表示素子を形成する基板にエンボス法で凹凸の「うね」を画素の隙間に設ける手法が開示されている。
【特許文献１】特開平５-２６４９８２号公報
【０００４】
前述のフォトリソ法は、２枚の基板間を挟持するスペーサを形成するために、レジスト材料を用いて、露光・現像を用いて特定形状にパターニングするものであり、図１４（イ）に示す断面概略図のように、基板１の表面にレジストからなるスペーサ２２が設けられることになる。ここで、スペーサ２２と基板１の間に図１４（ロ）または図１４（ハ）に示すように、透明電極１２を設けてもよい。また、図１４（ロ）に示すように、透明電極１２およびスペーサ２２の表面に配向膜１８を設けたり、図１４（ハ）に示すように、スペーサ２２と透明電極１２との間に配向膜１８を設けてもよい。
【０００５】
このフォトリソ法は従来の湿式もしくは乾式のスペーサ粒子散布法における散布密度均一化制御を克服できるが、フォトリソ工程が余分に必要となること、スペーサとなるレジスト材料が配向膜印刷時の溶剤や液晶材料などに溶解しないこと等の制約がある。また、プラスチック液晶表示素子用の基板材料は配向膜印刷時の溶剤や液晶材料に溶解しない材料が選択され、このような材料は密着性が悪く、レジスト材料からなるスペーサが製品化後の機械的衝撃等により剥がれるなどの問題がある。
【０００６】
また、前記特許文献１所載のものについて詳述すると、まず、図１５（イ）に示すように、サブマスター機器２４に重合体樹脂２３を注入し、そして同図（ロ）に示すように、樹脂の表面平滑並びに硬化後剥離ライナーとしてポリエステルまたはポリカーボネートフィルム２４で重合体樹脂２３を覆い、重合体樹脂２３を紫外線で硬化する。そして、同図（ハ）に示すように、硬化した重合体樹脂２３から剥離ライナー２４を剥離している。なお、ここで、特許文献１には、ポリエステル並びにポリカーボネートフィルム２４の機能は明確ではないが、「剥離ライナー」と記載していることから判断すると、フィルムは液晶基板には用いられないことは明らかである。このことは、フィルムを液晶用途に用いるためには複屈折が無いか、もしくはＳＴＮ液晶表示素子の場合には所定の複屈折フィルムが位相差補償板として使用できるが、それらのことが特許文献１には全く記載されていないことから明らかである。
【０００７】
また、図１６（イ）に示すように、プラスチック液晶表示素子を形成する基板１（ポリカーボネートやポリエーテルサルフォンなど）表面に１７０℃まで加熱したサブマスター（型）を押しつけて直接エンボスする方法も存在する。この場合、プラスチック基板に直接エンボス加工する方法は加工精度の問題のみならず、偏光を利用する液晶ではリターデーションに伴う色ムラの問題が存在する。これについて以下詳細に述べる。
【０００８】
（加工精度）
所望の形状を得るためには、プラスチック基板の表面を十分に融解させ、低粘度にする必要がある。しかしながら、液晶表示素子を形成する基板は薄く、表面だけをＴｇ以上、融点近くまで上昇させることは極めて困難であり、結果として基板そのものが変形してしまうことになる。その不具合を避けるためには、粘度の高い状態で押圧変形させることが必要となり、この場合には、エンボスの転写精度が低くなるという問題が発生する。特に、液晶用高分子基板は後工程における配向膜の処理やシール材料の密着性を高めるため、耐熱高分子が用いられており、耐熱高分子の表面だけをＴｇ以上、融点近くまで上昇させることは極めて困難である。
【０００９】
（色ムラ）
上述の耐熱高分子が融点以下の粘度の高い状態で押圧変形させられると、ポリカーボネートやポリエーテルスルフォンのように内部応力によるリターデーションを生じ易い（光学弾性率が大きい）材料からなる基板ではエンボス形成部の変形跡がリターデーションとして点在し、光抜け、色ムラの原因となり表示素子の品位を低下させる。
【００１０】
さらに、上記した各方法にあっては、それぞれ次の問題が残る。
【００１１】
（１）．エンボス形状が透明電極のパターニング工程で基板構成材料が薬剤（レジスト溶剤、現像液、エッチャント、剥離液）で侵されて変形するおそれがある。また、基板そのものをエンボス加工すると、配向膜を塗布するときの配向膜の溶剤によってエンボス部が膨潤変形したり、後工程で注入する液晶がエンボス部に含浸膨潤してエンボス部が目的となるスペーサ機能を損なうという問題がある。
【００１２】
（２）．液晶を駆動する画素電極の間に「うね」を設けるが、エンボスで形成したうねとの隙間に精度良く画素電極をパターニングすることは困難であり、「うね」が画素にあると通常矩形である画素の形状が変形したり、画素内「うね」部の光抜け、または遮光という問題を生じ、表示品位が損なわれてしまう。特に、片側基板の突起で対向基板を支えることは結果的に「うね」がある特定方向に整列していることを示し、「うね」に垂直な方向で基板が撓むことを抑制できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本願発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、本願発明は、確実に一対の基板の隙間を保持できるスペーサを容易に製造することのできる液晶表示素子及びその製造方法、ならびに、液晶表示素子用基板及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決すべく本願発明はなされたものであり、本願発明に係る液晶表示素子の製造方法は、一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子を製造する方法であって、少なくとも一方の基板の表面と、この基板の表面に対向する面に凹部が複数形成されたスタンパとの間に、液状の樹脂材料を配し、前記凹部によって前記樹脂材料に突起を複数形成する手順、及び、この突起が形成された樹脂材料を硬化させる手順を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記構成からなる本願発明に係る液晶表示素子の製造方法にあっては、樹脂材料の突起により他方の基板との隙間部分を保持することが可能となり、つまり、従来のようなスペーサ散布工程等が必要でなく、基板の表面に設けられた樹脂材料の突起によってスペーサの機能を持たせることができる。このように、液晶表示素子用プラスチック基板表面を覆う樹脂材料によって突起を形成することで製造プロセスにおける薬剤や液晶材料による突起の変形を防ぎ、スペーサ機能を損なうことはなく、また、本願発明の製造方法によれば、従来のような加工精度と色ムラの問題の発生を防止することができる。また、従来の散布方式に比べて突起を容易に画素内に均一に分布させることができ、液晶表示素子を形成する基板間を均一に保持する作用が高く、プラスチック液晶表示素子の様に基板の撓みによるセル厚不均一に基づく中間調表示時のザラツキ感を低減することができる。
【００１６】
また、本願発明に係る液晶表示素子用基板の製造方法は、一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子に用いられる液晶表示素子用基板を製造する方法であって、基板の表面と、この基板の表面に対向する面に凹部が複数形成されたスタンパとの間に、液状の樹脂材料を配し、前記凹部によって前記樹脂材料に突起を複数形成する手順、及び、この突起が形成された樹脂材料を硬化させる手順を備えることを特徴とするものであり、上記本願発明に係る液晶表示素子用基板と同様の利点を有するものである。
【００１７】
上記製造方法にあっては、例えば、スタンパの凹部の形成された面に樹脂材料を塗布し、この樹脂材料が塗布された面に基板を接触させて、その後に、樹脂材料を硬化する方法も採用可能であるが、本願発明に係る液晶表示素子の製造方法は、少なくとも一方の基板の表面に液状の樹脂材料を塗布する手順、この表面に前記樹脂材料を塗布した基板表面から、接触面に凹部が複数形成されたスタンパを押しつけて、基板表面の樹脂材料に突起を複数形成する手順、及び、この突起が形成された樹脂材料を硬化させる手順を備えていることが好ましい。また、同様に、本願発明に係る液晶表示素子用基板の製造方法は、基板の表面に液状の樹脂材料を塗布する手順、この表面に前記樹脂材料を塗布した基板表面から、接触面に凹部が複数形成されたスタンパを押しつけて、基板表面の樹脂材料に突起を複数形成する手順、及び、この突起が形成された樹脂材料を硬化させる手順を備えていることが好ましい。
【００１８】
なお、上記「基板」としては、たとえばプラスチック基板を採用することができ、また、塗布される液状樹脂材料としては、たとえば、液晶表示素子用の複屈折がない（リターデーション値が１０ｎｍ以下の）液状の紫外線硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂が好適に用いられる。また、突起が形成された樹脂材料を硬化させる方法としては、基板側から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂を硬化させる方法や、金属製のスタンパを加熱して、熱硬化型の樹脂を熱硬化する方法等が考えられる。
【００１９】
さらに、上記本願発明に係る製造方法にあっては、突起を形成する手順において、表示画素以外の部位の突起の存在密度が表示画素部位の突起の存在密度よりも高くなるように、突起を形成することが好ましい。
【００２０】
これにより、一対の基板を貼り合わせた際にシール近傍の基板間隔が表示画素部よりも小さくなることを防ぐことができる。特に、セル厚変化に鋭敏なＳＴＮ液晶表示素子の場合にあっては、シール近傍となる表示画素周囲と表示画素部のセル厚差がムラとなって見えると好ましくないため、本願発明のように、シール近傍のスペーサ密度を選択的に向上することによりＳＴＮ液晶表示素子の品位を向上することができる。また、スペーサ機能を持つ突起が表示画素部にも分布しているため、液晶表示素子のある特定方向への撓みを防ぎ、特に画素内での基板の僅かなたわみによるセル厚変動を抑制できる。
【００２１】
なお、本願発明に係る製造方法にあっては、前記突起部は、端子部に形成しないことが好ましく、これにより、従来の散布方式において必要であった端子の洗浄における粒子除去の工程が不要となる。
【００２２】
より具体的には、前記突起部の密度は、点灯表示エリア（表示画素が集合した部位：ドットマトリクス表示部）で２５０個／ｍｍ２、表示エリア（表示画素周囲とシール部に挟まれたエリア：額縁）３８０個／ｍｍ２、シールエリア（シール材料によって上下基板が接合されている領域）５００個／ｍｍ２、端子部０個／ｍｍ２とすることが望ましい。点灯表示エリアでは、スペーサの直径が１２μｍで２５０個／ｍｍ２以上の密度になると、画素内でスペーサが目立ってしまい、２００個／ｍｍ２以下になると画素内での基板の撓みによるセル厚変動を生じ、中間調表示時の画素がざらつく。一方、点灯表示エリア周囲の表示エリアでは、３８０個／ｍｍ２以上であれば、配線部の上に突起が形成され、断線のキッカケとなるため、前記点灯表示エリアよりも低い存在密度とすることが好ましい。一方、一対の基板をシールするシールエリアは、シール材料をホットプレスで固着して上下基板を貼りあわせるため、十分な量のスペーサ（突起）が必要となり、このシールエリア内の突起が均一に配置されることにより、上下基板を導通させるためにシール材料内に混合された導電粒子が連続した団子状で連なることを阻害することができる。つまり、たとえば一方の基板に端子を設け、他方の基板への導通をシール内に混合した導電性粒子を用いる場合には、上下一対の基板は導電性粒子により導通されることになるが、この導電性粒子の混入率が小さいと接点の数が減るため上下基板の導通が悪くなり、一方、導電性粒子を大量に入れると導電性粒子間で導通することが生じ、また、適量の導電性粒子を混合したとしても、確率的に導電性粒子が複数個連なることは免れないが、上述のようにシールエリア内に突起が設けられていると複数個の連続団子を形成することを困難ならしめることができる。このため、シール内導電粒子配合濃度を高くすることが可能となり、結果としてファインピッチ液晶での対応が容易になる。
【００２３】
また、本願発明に係る製造方法にあっては、硬化された樹脂材料表面に、透明電極を所定のパターンに形成し、その表面に配向処理を行う構成を採用することが好ましく、これにより、上記スペーサとしての機能を有する突起が突出した基板に、透明電極を所定のパターンに形成して、一対の基板の間に介在される液晶を駆動することができる。さらに、該構成を採用する場合には、透明電極を、樹脂材料の突起部分には形成せず、突起間の谷間部位に形成する構成を採用することが好ましく、これにより、透明電極が所望の機能を発揮することができる。特に、本願発明にあっては、このような配向処理後に、従来のスペーサ散布のものと異なり、基板表面を洗浄することが可能となり、このため基板の貼り合せ直前に洗浄することができ歩留が向上する。また、透明電極の形成は、上記突起の形成の後であるため、突起の基板側に透明電極が存在せず、従来技術のようなスペーサが透明電極から剥離することを考慮する必要がない。
【００２４】
また、本願発明に係る製造方法にあっては、突起の形状が柱状で、該突起の高さは突起の幅の１／５倍から１倍に形成されていることが好ましい。これにより、画素内に柱状突起を形成しても、点欠陥として認知できない大きさであり、液晶表示素子の表示品位を向上させることができる。なお、液晶表示素子は一般にそのセル厚がほぼ決まっており、例えばＳＴＮ液晶表示素子の場合には一般に６μｍのセル厚を用いることが多い。この場合には、突起の高さが６μｍとなるので、突起の幅が６μｍであれば縦断面が矩形となり好ましい。一方、スペーサの幅が高さよりも小さい場合には、スペーサとしての突起そのものの強度が小さくなり、パネル表面の部分的加圧等によって突起が折損することが生じるので好ましくない。また、突起の幅がセル厚の５倍を超える、つまり突起の高さの５倍を超えると十分な強度を有するものの、画素内に占める面積が大きくなり、液晶表示素子としての機能を満たさなくなる。このため、上述のように突起は高さが突起の幅の１／５倍から１倍程度になるように設けることが好ましい。なお、このような高さに形成するに際しては、使用するスタンパに突起の高さに相当する凹部を形成することにより可能である。また、突起の形状が略円柱状である場合には、前記幅とは直径を意味する。また、一対の基板の双方に突起が形成され、この突起同士が互いに当接する場合には、その当接しあう突起の高さ（合計値）が、前記のように、突起の幅の１／５倍から１倍に形成されていることが好ましい。なお、突起の高さとは、基板の谷間部分に形成された他の部材（例えば透明電極や配向膜）から突出した部位の長さを意味する。また、柱状突起が、その幅が一定でないような場合にあっては、前記幅（直径）はその最大幅を意味する。なお、突起と底部（谷間部位）との境目が滑らかに設けられているような場合には、前記最大幅は、底部（谷間部位）よりも０．０１μｍ以上高くなった位置での幅を意味する。
【００２５】
また、本願発明に係る製造方法にあっては、前記突起を形成する手順において、凹部の底部に凹凸加工がなされたスタンパを用いて、突起の表面が、他方の基板の突起の表面に係合するように形成することが好ましく、より詳述すると、前記突起を、前記一対の基板の双方に形成して、突起の表面が、他方の基板の突起の表面と互いに係合するように形成することが好ましい。
【００２６】
これにより、この突起の表面により、一対の基板の貼り合わせの際のズレの発生を防止できるとともに、貼り合せた一対の基板の接着強度を向上することができる。特に、シールエリアにも突起を設けることにより、たとえば、金属をコートした異方導電性粒子をシールエリアのシール材料に分散させて上下基板の導通を図る際に、異方導電性粒子が団子状に連なることによる線間のリークを防ぐことができる。さらに、上記のようなシールエリア以外に設けられた突起の係合によって、貼りあわせる基板同士を接着するための部材が必ずしも必要としないという利点を有する。つまり、従来用いられている接着機能を持つスペーサは一般にホットメルトタイプと呼ばれている低融点で熱可塑型の樹脂が一般的に用いられているものの、この熱可塑型の樹脂が液晶材料へ溶解するという問題を有していた。また、液晶材料がこの熱可塑型の樹脂に含浸してしまい接着機能を低下させるという問題をも有していた。さらに、前記接着機能を持つスペーサとして熱または光反応型のスペーサを用いると、未反応物が液晶材料に溶解することがあり、液晶の機能低下原因となっていた。これに対して，上記構成を採用することにより、上下基板の接合強度を上記突起によって機械的に係合することにより補完することができる。
【００２７】
また、本願発明に係る液晶表示素子は、一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子であって、少なくとも一方の基板には、他方の基板に対向する面に、表面コート材が設けられ、この表面コート材は、他方の基板に向けて突出した複数の突起を有しており、該突起は、他方の基板に当接して一対の基板の間隔を保持していることを特徴とする。
【００２８】
上記構成からなる本願発明に係る液晶表示素子にあっては、表面コート材の突起によって他方の基板との隙間部分を保持することができ、つまり、従来のようなスペーサ散布等の工程を行わずとも突起がスペーサとしての機能を発揮することができる。このため、液晶表示素子用プラスチック基板表面を覆う樹脂材料によって突起を形成することで製造プロセスにおける薬剤や液晶材料による突起の変形を防ぎ、スペーサ機能を損なうことはなく、また、本願発明によれば、従来のような加工精度と色ムラの問題の発生を防止することもできる。また、従来の散布方式のスペーサに比べて突起を容易に画素内に均一に分布させることができ、液晶表示素子を形成する基板間を均一に保持する作用が高く、プラスチック液晶表示素子の様に基板の撓みによるセル厚不均一に基づく中間調表示時のザラツキ感を低減することができる。
【００２９】
また、本願発明に係る液晶表示素子用基板は、一定隙間をもって配される一対の基板を有する液晶表示素子に用いられる液晶表示素子用基板であって、前記基板には、表面に、表面コート材が設けられ、この表面コート材は、他方の基板に当接して一対の基板の間隔を保持すべく、表面側に向けて突出している複数の突起を有することを特徴とするものであり、上記本願発明に係る液晶表示素子に用いることができ、既述の利点を有するものである。
【００３０】
なお、上記本願発明に係る液晶表示素子及びその基板（以下、単に「本願発明の液晶表示素子」ということがある）にあっては、本願発明の製造方法と同様、基板としてたとえばプラスチック基板を用いることかでき、また、樹脂材料としては、たとえば、液晶表示素子用の複屈折がない（リターデーション値が１０ｎｍ以下の）液状の紫外線硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂が好適に用いられる。また、上記のような表面コート材の突起の形成方法としては、たとえば突起に対応した凹部を有するスタンパを用いることによって可能であり、具体的には、該スタンパと基板とを一定隙間をもって配して、この間に液状の樹脂材料を介在せしめて、この樹脂材料を硬化することによって凹部によって突起を形成することができる。より具体的には、例えば、スタンパに液状の樹脂材料を塗布し、この樹脂材料と基板とを接触させて、この基板に接触している樹脂材料を紫外線硬化や熱硬化させる手法や、基板表面に樹脂材料を塗布し、この樹脂材料とスタンパとを接触させて、この樹脂材料を紫外線硬化や熱硬化させる手法を採用することができる。
【００３１】
さらに、上記本願発明の液晶表示素子にあっては、前記突起は、表示画素以外の部位の突起の存在密度が表示画素部位の突起の存在密度よりも高くなるように設けられている構成を採用することが好ましい。
【００３２】
これにより、貼り合せた一対の基板のシール近傍の基板間隔が表示画素部よりも小さくなることを防ぐことができる。特に、セル厚変化に鋭敏なＳＴＮ液晶表示素子の場合にあっては、シール近傍となる表示画素周囲と表示画素部のセル厚差がムラとなって見えると好ましくないため、本願発明のように、シール近傍のスペーサ密度を選択的に向上することによりＳＴＮ液晶表示素子の品位を向上することができる。また、スペーサ機能を持つ突起が表示画素部にも分布しているため、液晶表示素子のある特定方向への撓みを防ぎ、特に画素内での基板の僅かなたわみによるセル厚変動を抑制できる。
【００３３】
なお、本願発明の液晶表示素子は、端子部には前記突起が存在しないことが好ましく、これにより、従来の散布方式において必要であった端子の洗浄における粒子除去の工程が不要となる。なお、突起部の密度は、既述の本願発明に係る製造方法と同様に構成することが好ましい。
【００３４】
また、本願発明の液晶表示素子にあっては、前記表面コート材には、他方の基板に対向する面に、透明電極が設けられている構成を採用することが好ましい。さらに、該構成を採用する場合には、前記透明電極は、表面コート材の突起部分には形成されず、突起間の谷間部位に形成されている構成を採用することが好ましい。
【００３５】
また、本願発明の液晶表示素子にあっては、前記突起の形状が柱状であり、該突起の高さは突起の幅の１／５倍から１倍に形成されていることが好ましい。これにより、画素内に柱状突起を形成しても、点欠陥として認知できない大きさであり、液晶表示素子の表示品位を向上させることができる。なお、詳細については、既述の製造方法と同様であるため、その説明を省略する。
【００３６】
また、本願発明の液晶表示素子にあっては、前記突起が、一対の基板の双方に形成され、突起は、表面が、他方の基板の突起の表面と互いに係合するように凹凸状に形成されていることが好ましい。これにより、この突起の表面により、一対の基板の貼り合わせの際のズレの発生を防止できるのみならず、貼り合せた一対の基板の接着強度を向上することができる。なお、詳細については、既述の製造方法と同様であるため、その説明を省略する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、基板表面を覆うコーティング材料によって突起を形成して、突起が画素内に均一に分布することができ、このため、液晶表示素子を形成する基板間を均一に保持することができる。さらに、貼り合わせシール部近傍で突起密度を画素内よりも高くすることにより貼り合わせシール部近傍の基板間隔が小さくなることを防ぐことができ、これにより液晶表示素子の品位を向上することができる。また、突起が互いに噛合う構造にすることにより、液晶表示素子の剛性を向上させることができる。さらにパネル外周部のシール部において凹凸形状を設けることにより、貼り合せのズレを防ぐだけではなく、接着強度の向上を図ることができる。しかも、液晶表示素子のシール部にも突起を設けることにより、たとえば金属をコートした異方導電性粒子をシール材料に分散させて上下基板の導通を図る時、異方導電性粒子が連なることによる線間のリークを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本願発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００３９】
本願発明の実施例１について、以下、図面を参酌しつつ説明するが、まず、実施例１の液晶表示装置用基板の製造方法について説明する。
なお、図１乃至図３は、実施例１の製造手順を表わす説明図であり、図１（イ）は、液状表面コート材料を塗布した状態を示し、同図（ロ）は（イ）の状態の基板に型を押圧する手順を示す。図２は、同実施例において、型を押圧した後に紫外線照射を行っている状態を説明する説明図である。図３は、同実施例において、樹脂硬化後において型を離脱した状態の説明図である。図４は、液晶表示素子における各エリアを説明するための説明図である。図５乃至８は、実施例１の製造手順を表わす説明図であり、図５は、透明基板を全面に形成した状態であり、図６及び図７は、形成した透明基板に対してパターニングを行う状態を示し、図８は、オーバーエッチングした状態を示し、（ロ）は拡大図である。図９及び図１０は、同実施例の液晶表示素子の概略的断面図であり、図９は要部拡大図であり、図１０は全体構造を説明するための説明図である。
【００４０】
（製造方法）
実施例１は、貼り合わされる一対のプラスチック基板１のうち一方の基板１の表面（他方の基板に対向する面）に液状の紫外線硬化型樹脂材料を塗布する手順と、この表面に前記樹脂材料を塗布した基板１の表面から、接触面に凹部３が複数形成されたスタンパ４を押しつけて、基板１の表面の樹脂材料２に突起７を複数形成する手順と、この突起７が形成された樹脂材料２を紫外線硬化させる手順とを備えているものである。
【００４１】
先に前記スタンパ４の製造方法について概説すると、たとえば石英ガラスをエッチングすることにより、深さ６．２μｍ、直径１２μｍである円柱状の凹部３を形成することにより前記スタンパ４が製造できる。なお、この凹部３は、基板１の表面に突起７を形成するためのものであり、凹部３は、形成される柱状突起７が、それぞれ、点灯エリア２５０個／ｍｍ２、表示エリア３８０個／ｍｍ２、シール部５００個／ｍｍ２、端子部０個／ｍｍ２となるような密度で各エリアにおいて均等に配されている。より具体的に前記スタンパ４の製造方法について説明すると、前記石英ガラスの上にニッケルを電鋳法にて約１００μｍ形成し、石英ガラスから引き剥がしたものをマスタ（型）とすることができる。
【００４２】
実施例１においては、プラスチック基板１として、たとえば、複屈折値が５ｎｍで、厚みが０.２ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ４００ｍｍのシート状のポリエーテルスルフォン基板を用いることかできる。そして、この基板１の表面に液状の紫外線硬化型樹脂２（例えばアクリル系ハードコート液（商品名株式会社三菱化学ユピマー製））を、バーコート法を用いて約１０μｍで塗付し、図２に示す様に塗付したハードコート液２の表面に既述の凹部３を持つスタンパ４を押しつけて、凹部３に前記樹脂２を入り込ませる。そして、紫外線光源５から紫外線６をプラスチック基板１側から照射して紫外線硬化型樹脂２を硬化させる。その後、型４をハードコート２から分離することによって、図３に示すように表面に樹脂２が覆われるとともに表面から柱状突起７が突出したプラスチック基板を得ることができる。
【００４３】
なお、本説明において、プラスチック基板は説明のためシート状基板を前提として説明したが、ロール状のフィルム基板を用いて樹脂２を連続塗布し、スタンパ４を逐次押し当てて樹脂２を紫外線硬化して、柱状突起７を有する基板を形成することも可能である。また、この場合、型となるスタンパ４は、凹部３を有する薄い金属を円筒状部材（ドラム状部材）に巻きつけたものを用いることも可能である。また、前記樹脂２をスタンパに塗布する方法を採用することも可能である。なお、紫外線硬化による方法のみならず、熱硬化型樹脂を用いて、加熱により硬化させることも可能である。
【００４４】
また、上記スタンパ４の凹部３によって形成された突起７は、液晶表示素子の各エリアにおいて均一に所望の密度で分布されている。具体的には、図４に示すように、液晶表示素子は点灯表示エリア８、この点灯表示エリア８の周囲の表示エリア９、この表示エリア９の周囲のシール部１０、このシール部１０の外側に設けられ駆動用端子が接続される端子部１１に区分けできるが、本実施例では柱状突起７の密度をそれぞれ、点灯エリア２５０個／ｍｍ２、表示エリア３８０個／ｍｍ２、シール部５００個／ｍｍ２、端子部０個／ｍｍ２としている。
【００４５】
ここで点灯表示エリアの２５０個／ｍｍ２は、２２０μｍピッチで開口率８３%の画素（画素サイズ２００μｍ角）に１０個の柱状突起が存在することになる。
【００４６】
なお、本実施例では柱状突起の密度として２５０個／ｍｍ２を選択したが、一画素あたりに５個の柱状突起がある場合が下限となり、５個以下の時は画素内で基板の撓みが発生し、ムラを生じ好ましくなかった。
【００４７】
また、図５に示すように、前記柱状突起７が複数形成されたハードコート材料２の表面にＩＴＯからなる透明電極材料１２をスパッタリングで成膜した。なお、図示においては、柱状突起７の頂上にＩＴＯ１２が存在するが、柱状突起７の側面にはＩＴＯ１２は殆ど形成されない。
【００４８】
そして、図６に示すように、透明電極であるＩＴＯ１２の表面にポジレジスト１３を厚み２μｍ以下で塗布して、マスク１４を介して紫外線１５で露光する。レジスト１３の塗布は、柱状突起７がレジスト１３から貫いた状態となるように塗布し、この場合には、柱状突起７の側面にはレジスト１３が塗布されない。
【００４９】
さらに、図７に示すように、前記基板１に塗布されたレジスト１３を現像する。図示例においては、部分的１６にレジストが除去されている。この状態でウェットエッチングすることにより、前記除去されていない部分１６の透明電極１２をエッチングすることができる。
【００５０】
また、図８に示すように、オーバーエッチングすることによって、柱状突起７の頂上のＩＴＯ１２が除去されて、レジスト１３を剥離する。ここでオーバーエッチ量１７は柱状突起の直径の１／２以上であればよく、本実施例では柱状突起の直径が１２μｍであるので、６μｍ以上のオーバーエッチであれば良い。但し、オーバーエッチ量１７が過剰になると画素と画素の隙間、すなわち線間が大きくなり、開口率の低下となるので、柱状突起の直径の１／２に１μｍを加えた程度とすることが好ましい。
【００５１】
次に、上記のようにパターン化された透明電極１２が形成された基板１の表面（突起７間の谷間部分）に、配向膜１８を塗付して、ラビング法で配向処理を行い、液晶表示素子用基板を得ることができる。そして、このように製造された液晶表示素子用基板を、他の対向基板に貼り合せる（図９参照）。この対向基板にも、プラスチック基板１に、既述のような樹脂２が表面にコーティングされ、その表面に透明電極１２及び配向膜１８が形成されているものであるが、該対向電極には、前述のような柱状突起は設けられていない。なお、図示上、突起７の表面部位に配向膜を図示していないが、突起７の表面に配向膜が存在しても差し支えない。
【００５２】
また、貼り合せに際して、予め基板のシール部１０にはエポキシ系シール材１９によって一対の基板をシールするように設けられている（図１０参照）。ここで、本実施例のシール部１０には柱状突起７があるため、金属をコートした異方導電性粒子をシール材料に分散させて上下基板の導通を図る場合であっても、異方導電性粒子が連なることによる線間のリークを防ぐことができる。
【００５３】
（液晶表示素子）
上記の製造方法によって製造された液晶表示素子は、一定隙間をもって配される一対の基板１のうち、一方の基板１は、他方の基板に対向する面が樹脂材料からなる表面コート材２が覆われており、この表面コート材２には、他方の基板に向けて突出した複数の略円柱状の突起７を有している。そして、該柱状突起７は、基板１の表面に形成された部材（配向膜１８および透明電極１２）よりも他方の基板側に突出しており、この柱状突起７の突出面が他方の基板１の配向膜１８に当接することにより、一対の基板１の間隔が保持されている。また、この突起７は、表示画素以外の部位の存在密度が表示画素部位の存在密度よりも高く設けられている。
【００５４】
また、基板１には、パターニングされた透明電極１２が配向膜１８の下層に形成されており、この透明電極１２は、突起７の形成部分には形成されておらず（つまりは、突起７の下層に透明電極１２は存在せず）、突起７の間の谷間部分に形成されている。
【実施例２】
【００５５】
次に、本願発明に係る実施例２について、図面を参酌しつつ以下説明する。
なお、図１１は、実施例２の製造工程の手順を示し、基板に表面コーティング材（液状樹脂材料）が形成された状態を示す。図１２及び図１３は、同実施例２の液晶表示素子を説明するための概略的断面図である。なお、実施例１と同様の構成及び機能を有する部分については、その説明を省略する。
【００５６】
実施例２のものは、実施例１と異なり、一対の基板にそれぞれ柱状突起が形成されており、この突起の表面形状（突出面の形状）が、他方の基板の突起の表面と互いに噛合う形状に設けられている。
【００５７】
ここで、基板の製造プロセスの概略は実施例１と同様である。しかし、実施例１と異なり、突起の形成に際して用いられるスタンパは、その凹部の底部に複数の溝状が形成されており、これにより、突起の表面には複数の凹凸２１が設けられている。ここで、この凹凸２１は、既述のように他方の基板の突起の凹凸２１と噛み合うように設けられている。なお、本実施例では一つの突起７の表面に複数の凹凸２１を形成したが、一方の基板の突起に一つの凹みを形成し、他方の基板の突起に一つの凸部を形成して、この凹みと凸部とが互いに係合する（嵌り合う）ようにすることも可能である。
【００５８】
また、一方の柱状突起７の高さは、最終的な液晶表示素子のセル厚の約１／２にそれぞれ設けられている。本実施例では、突起の平均高さを３.１μｍとし、柱状突起７の表面の最深部は１μｍで、最高部が４.１μｍとなるように設けられている。なお、この柱状突起の存在比率は実施例１のものと同様な存在比率にすることができる。なお、配向膜１８は、突起７の谷間部分のみならず、突起７の表面にも設けられている。
【実施例３】
【００５９】
また、本願発明に係る実施例３について、図面を参酌しつつ以下説明する。
なお、図１３は、実施例３の液晶表示素子の全体構成を説明するための概略的断面図である。なお、他の実施例と同様の構成及び機能を有する部分については、その説明を省略する。
【００６０】
本実施例のものにあっては、図１３に示すように、液晶表示素子のシール部１０において、表面コーティング材２によって、互いに噛合うような突部７ａが形成されている。このような基板１の形成法は、実施例１と同じであり、シール部１０の突部７ａは、前述の柱状突起ではなく、液晶表示素子の縁部に沿って連続して設けられた条体により構成されており、この表面は条体に沿った波状に設けられている。本実施例では、このシール部１０の形状により、上下基板接合面積が増え、接合強度が増加している。なお、このシール部１０の突部７ａには、シール材としてエポキシシール材１９が塗布されている。
【００６１】
なお、上記各実施例は既述の構成を採用したが、本願発明はこれに限定するものではなく、本願発明の意図する範囲内において適宜設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１の製造手順を表わす説明図であり、（イ）は、液状表面コート材料を塗布した状態を示し、（ロ）は（イ）の状態の基板に型を押圧する手順を示す。
【図２】同実施例において、型を押圧した後に紫外線照射を行っている状態を説明する説明図である。
【図３】同実施例において、樹脂硬化後において型を離脱した状態の説明図である。
【図４】同実施例において、液晶表示素子における各エリアを説明するための説明図である。
【図５】同実施例において、透明基板を全面に形成した状態を示す説明図である。
【図６】同実施例において、形成した透明基板に対してパターニングを行う状態を示す説明図である。
【図７】同実施例において、形成した透明基板に対してパターニングを行う状態を示す説明図である。
【図８】同実施例において、オーバーエッチングした状態を示す説明図であり、（ロ）は（イ）の概略的拡大図である。
【図９】同実施例における液晶表示素子の概略的要部拡大断面図である。
【図１０】同実施例における液晶表示素子の全体構成を説明するための概略的拡大断面図である。
【図１１】実施例２の製造工程の手順を示し、基板に表面コーティング材が形成された状態を示す。
【図１２】同実施例２の液晶表示素子を説明するための概略的断面図である。
【図１３】実施例３の液晶表示素子を説明するための概略的断面図である。
【図１４】従来技術であるフォトリソ法を説明するための基板断面図である。
【図１５】従来技術であるエンボス法を説明するための基板断面図である。
【図１６】従来技術であるエンボス法を説明するための基板断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    基板
２    ハードコート
３    型の凹み
４    型（スタンパ）
５    紫外線照射光源
６    紫外光
７    柱状突起
７ａ  突部
８    点灯表示エリア
９    表示エリア
１０  シール部
１１  端子部
１２  透明電極
１３  ポジレジスト
１４  マスク
１５  紫外線
１６  レジスト除去部
１７  オーバーエッチ量
１８  配向膜
１９  シール
２１  柱状突起頂上の凹凸
２２  フォトリソリブスペーサ
２３  重合体樹脂
２４  サブマスター機器
２５  ライナー
【図１】
2005092155.tif 000003
【図２】
2005092155.tif 000004
【図３】
2005092155.tif 000005
【図４】
2005092155.tif 000006
【図５】
2005092155.tif 000007
【図６】
2005092155.tif 000008
【図７】
2005092155.tif 000009
【図８】
2005092155.tif 000010
【図９】
2005092155.tif 000011
【図１０】
2005092155.tif 000012
【図１１】
2005092155.tif 000013
【図１２】
2005092155.tif 000014
【図１３】
2005092155.tif 000015
【図１４】
2005092155.tif 000016
【図１５】
2005092155.tif 000017
【図１６】
2005092155.tif 000018