(57)【要約】【課題】液晶表示装置を構成するパネルに形成されるフォトスペーサを改善して、表示品位の低下を防ぐ。【解決手段】液晶表示装置は、各々少なくとも電極が形成された一対の基板１，７と、一対の基板１，７を互いに接合して両者の間に間隙を形成するシール剤８と、該間隙に充填封入された液晶と、両基板１，７の間に介在して該間隙を一定の寸法に規制するフォトスペーサ１６とを有する。このフォトスペーサ１６は、感光性及び接着性の樹脂材料からなり、一対の基板１，７のいずれか片方に該樹脂材料を所定の厚みで塗工した後、感光性を利用した写真蝕刻を適用して形成されたものであり、且つ両基板１，７を接合する際、接着性を引き出すために加熱加圧処理を行って両基板１，７を接着し、以って該間隙の寸法を一定に固定するものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々少なくとも電極が形成された一対の基板と、該一対の基板を互いに接合して両者の間に間隙を形成するシール剤と、該間隙に充填封入された液晶と、両基板の間に介在して該間隙を一定の寸法に規制するフォトスペーサとを有するフラットパネル形状の液晶表示装置であって、
前記フォトスペーサは、感光性及び接着性の樹脂材料からなり、一対の基板のいずれか片方に該樹脂材料を所定の厚みで塗工した後、感光性を利用した写真蝕刻を適用して形成されたものであり、且つ
両基板を接合する際、接着性を引き出すために加熱加圧処理を行って両基板を接着し、以って該間隙の寸法を一定に固定するものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
各々少なくとも電極が形成された一対の基板を用意する工程と、
該一対の基板の少なくとも片方にシール剤を供給する工程と、
該シール剤を介して該一対の基板を互いに接合し両者の間に間隙を形成する工程と、
該間隙に液晶を充填封入する工程とを行う液晶表示装置の製造方法において、
該一対の基板のいずれか片方に感光性及び接着性を有する樹脂材料を所定の厚みで塗工した後、感光性を利用した写真蝕刻を適用して該樹脂材料をフォトスペーサに加工する工程と、
両基板を接合する際、加熱加圧処理を行って該樹脂材料の接着性を引き出し、両基板を該フォトスペーサで接着して該間隙の寸法を一定に固定する工程を含む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】
本発明は液晶表示装置及びその製造方法に関する。より詳しくは、一対の電極基板を接合して組み立てられる液晶パネルの基板間隙（ギャップ）を制御する為に用いられるスペーサの改善技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の液晶表示装置は、各々少なくとも電極が形成された一対の基板と、該一対の基板を互いに接合して両者の間に間隙（ギャップ）を形成するシール剤と、該間隙に充填封入された液晶と、両基板の間に介在して該間隙を一定の寸法に規制するスペーサとを有するフラットパネルである。スペーサとしては、従来から微細な粒状のものが用いられ、一方の基板の表面に散布されていた。最近粒状の散布スペーサに代え、フォトスペーサが用いられている。フォトスペーサは例えばフォトレジストなど感光性の樹脂材料からなり、一対の基板の何れか片方に樹脂材料を所定の厚みで塗工した後、感光性を利用した写真蝕刻（フォトエッチング）を適用して形成される。
【特許文献１】特開２００２−２６８０７０号公報
【特許文献２】特開２００２−３７２７１７号公報
【特許文献３】特開２００１−１８８２３５号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフォトスペーサは互いに接合した両基板の間に介在して、ギャップを一定に保持する機能を有する。フォトスペーサはあらかじめ一方の基板に形成されており、パネルに組み立てる際他方の基板と当接して、ギャップ間隙を規制する。しかしながら、フォトスペーサは他方の基板表面に当接しただけで、必ずしも接着などで強固に固定されていない。従って、パネル形成後において外圧によりパネルに応力が加わった場合、パネル内部に歪が生じて、液晶のドメイン発生など表示品位の低下を招いていた。又、外圧により一対の基板間隙が局部的に大きくなり、真空気泡が発生する場合もある。これにより、表示品位の低下を招く恐れがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は液晶表示装置を構成するパネルに形成されるフォトスペーサを改善して、表示品位の低下を防ぐことを目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、各々少なくとも電極が形成された一対の基板と、該一対の基板を互いに接合して両者の間に間隙を形成するシール剤と、該間隙に充填封入された液晶と、両基板の間に介在して該間隙を一定の寸法に規制するフォトスペーサとを有するフラットパネル形状の液晶表示装置であって、前記フォトスペーサは、感光性及び接着性の樹脂材料からなり、一対の基板のいずれか片方に該樹脂材料を所定の厚みで塗工した後、感光性を利用した写真蝕刻を適用して形成されたものであり、且つ両基板を接合する際、接着性を引き出すために加熱加圧処理を行って両基板を接着し、以って該間隙の寸法を一定に固定するものであることを特徴とする。
【０００５】
又本発明は、各々少なくとも電極が形成された一対の基板を用意する工程と、該一対の基板の少なくとも片方にシール剤を供給する工程と、該シール剤を介して該一対の基板を互いに接合し両者の間に間隙を形成する工程と、該間隙に液晶を充填封入する工程とを行う液晶表示装置の製造方法において、該一対の基板のいずれか片方に感光性及び接着性を有する樹脂材料を所定の厚みで塗工した後、感光性を利用した写真蝕刻を適用して該樹脂材料をフォトスペーサに加工する工程と、両基板を接合する際、加熱加圧処理を行って該樹脂材料の接着性を引き出し、両基板を該フォトスペーサで接着して該間隙の寸法を一定に固定する工程を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、フォトスペーサに接着性を持たせ、両基板を互いに接着してギャップを一定に固定している。これにより、パネルに外圧が加わっても間隙寸法が変化しなくなり、表示品位をそのまま維持できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る液晶表示装置の製造方法を示す工程図である。まず（Ａ）に示す様に、ＴＦＴ基板１を用意する。ＴＦＴ基板１にはあらかじめ画素電極やこれを駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や周辺の駆動回路が一体的に形成されている。尚本実施形態では大判のＴＦＴ基板１から最終的に複数個のパネルを取り出す為、ＴＦＴ基板１はパネルサイズに合わせて区画２毎に分かれている。ＴＦＴ基板１は半導体プロセス工程であらかじめＴＦＴや画素電極を形成した後、更に配向処理が施されている。この配向処理は、例えばポリイミドなどの配向膜を形成した後ラビング処理を施すことにより行われる。又、ＴＦＴ基板１の互いに対向する二隅には、あらかじめアライメントマーク５が形成されている。この様なＴＦＴ基板１に対し、ディスペンサ３を用いて導電性を有するコモン剤４を塗布する。このコモン剤４は、別の基板に形成された対向電極との間で導通を取る為にあらかじめ塗布されるものである。
【０００８】
続いて（Ｂ）に示す様に、ＴＦＴ基板１の周辺部に粒状のスペーサ６を散布する。以下本明細書ではこの散布された粒状のスペーサを散布スペーサと呼んで、後述するフォトスペーサと区別する。基板１の周辺部は膜厚むらやエッジリンスの関係から、フォトスペーサを形成することは困難である。そこで、フォトスペーサに代えてＴＦＴ基板１の周辺部に散布スペーサ６を配している。仮に散布スペーサ６がないと、後のホットプレス工程でＴＦＴ基板１と別の基板を貼り合わせる際、基板周辺から空気を十分抜くことができず、パネルギャップの均一性が取れない。粒状スペーサ６の散布方法は、通常の乾式散布や湿式散布を採用できる。乾式散布はスペーサ材料を管に通して静電気を利用して振りまくものである。又、湿式散布は溶剤にスペーサ材料を混ぜて振りまく方法である。しかしながら、通常の乾式散布方法や湿式散布方法よりも、インクジェット方式でＴＦＴ基板１の周辺部にのみ選択的に粒状スペーサ６を散布することが好ましい。インクジェット方式は、粒状スペーサ６を選択的にＴＦＴ基板１の周辺部にのみ供給することが可能である。
【０００９】
続いて（Ｃ）に示す様に、ＴＦＴ基板１と貼り合わせるべき別の基板として、同じく大判のＣＦ基板７を用意する。ＣＦ基板７は少なくともカラーフィルタ（ＣＦ）や対向電極が形成されており、ＴＦＴ基板１と同じく区画１２でパネル毎に分かれている。ＣＦ基板７の表面もあらかじめ配向処理が施されている。又、ＣＦ基板７の対向する二隅にもアライメントマーク１５が形成されている。加えて、ＣＦ基板７の各区画１２の内部にはフォトスペーサ１６が形成されている。このフォトスペーサは感光性及び接着性（熱硬化性）の樹脂材料からなり、例えばアクリル樹脂が好適である。このアクリル樹脂材料をＣＦ基板７の表面に所定の厚みで塗工した後、感光性を利用した写真蝕刻（フォトエッチング）を適用して形成されたものである。樹脂材料の塗工厚みは目標とする基板間隙の寸法と適合する様に設定される。例えば感光性及び接着性を有する樹脂材料としてネガタイプのフォトレジストを用いることができる。このフォトレジストを所定の厚みで塗工した後、マスクを介して選択的に紫外線を照射することで、照射部が硬化する。この状態で現像定着処理を施すことにより、ＣＦ基板７の表面に貝柱状で離散的に配されたフォトスペーサ１６を設けることができる。尚、本実施形態ではフォトスペーサ１６をＣＦ基板７側に形成したが、これに代えてＴＦＴ基板１側に形成することもできる。又、フォトスペーサ１６に代えて通常の粒状スペーサを用いることも考えられる。しかしながら、粒状スペーサはフォトスペーサに比べ精度が悪い。この結果、粒状スペーサを用いると粒子径のばらつきの影響でギャップの均一性によい結果が得られない。そこで本実施形態では、パネルを構成する部分には精度のよいフォトスペーサ１６を形成し、パネルを構成せず且つフォトスペーサが形成できない基板の周辺部に散布スペーサ６を配している。この様に、二種類のスペーサを領域分割的に使い分けることで、最終的にギャップ精度の優れたパネルを作成することができる。
【００１０】
工程（Ｃ）では、上述の様にあらかじめフォトスペーサ１６やアライメントマーク１５が形成されたＣＦ基板７に対し、ディスペンサ９を用いてシール剤８を各区画１２に沿って塗布する。
【００１１】
引続き図２の工程図を参照して、本発明に係る液晶表示装置の製造方法を説明する。（Ｄ）に示す様に、あらかじめフォトスペーサ１６が形成されたＣＦ基板７と、同じくあらかじめ散布スペーサ６が配されたＴＦＴ基板１を互いに重ね合わせる。その際、ＴＦＴ基板１の周辺部にあらかじめ紫外線硬化型の仮止め剤１０を塗工しておく。ＣＦ基板７側に形成されたアライメントマーク１５とＴＦＴ基板１側に形成されたアライメントマーク５を互いに合わせることで、両者の位置決めを行う。具体的には、アライメント用のステージを用いて、Ｘ軸，Ｙ軸及び回転角θにつき調整を行って、ＣＦ基板７とＴＦＴ基板１を互いに合わせ込む。その際、カメラを用いてアライメントマーク５，１５を認識し、画像処理によって自動的にステージを駆動し、ＣＦ基板７とＴＦＴ基板１を合わせ込む様にしてもよい。両者の位置決めが終了した後、紫外線を照射して仮止め剤１０を硬化させる。
【００１２】
最後に（Ｅ）に示す様に、仮止めされたＴＦＴ基板１及びＣＦ基板７にプレスで加圧し、あらかじめ設定した基板間隙を作り出す。この設定ギャップは液晶材料の電気光学特性などにより決まっており、通常１〜１０μｍの間にある。プレスでギャップ形成後オーブンに投入してベーキングを行う。これにより、シール剤８が硬化し、ＣＦ基板７とＴＦＴ基板１は互いに接合する。その際、フォトスペーサ１６もベーキングで加熱処理を受ける為、樹脂材料の接着性が引き出され、ＣＦ基板７とＴＦＴ基板１を互いに接着する。これにより、間隙寸法が一定に固定される。以上により、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の主要工程が完了する。尚、プレスによる加圧工程とオーブンによる加熱工程を両方合わせて同時に行うホットプレス工程としてもよい。
【００１３】
図３は、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の全体構成を概括するフローチャートである。まずステップＳ１で半導体プロセスによりＴＦＴ基板を作成する。更に、ＴＦＴ基板を配向処理する。続いてステップＳ２でコモン剤を塗布する。更にステップＳ３で大型のＴＦＴ基板の周辺部に粒状スペーサを散布する。一方ステップＳ４でＣＦ基板を作成する。このＣＦ基板はカラーフィルタや対向電極が形成されている。加えてフォトエッチングプロセスでフォトスペーサも形成する。更にＴＦＴ基板と同様配向処理を施しておく。ステップＳ５でＣＦ基板の各区画毎にシール剤をディスペンサで塗布する。ステップＳ６でＴＦＴ基板とＣＦ基板を互いにアライメントする。ステップＳ７で両基板の間隙寸法を出す為にプレスする。更にステップＳ８でベーキングを行い、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板を互いに接合する。その際、接着性を備えたフォトスペーサも両基板を互いに接着する為、ギャップを物理的に固定することができる。その後ステップＳ９で互いに接合されたＴＦＴ基板及びＣＦ基板を区画毎に切断し、個々のパネルにする。最後にステップＳ１０で個々のパネルのシール剤によって囲まれた内部空間に液晶を注入封止する。以上で偏平形状の液晶パネルが完成する。液晶はフォトスペーサによって一定に保持されたギャップに真空注入され、所望の電気光学特性を発揮することが可能になる。
【００１４】
図４は、互いに接合したＣＦ基板及びＴＦＴ基板の断面構造を示す模式的な部分断面図である。図示する様に、ＣＦ基板７とＴＦＴ基板１はシール剤８によって互いに接合している。両基板７，１の間にはフォトスペーサ１６も介在しており、ギャップを一定に維持している。本実施形態ではフォトスペーサ１６はあらかじめＣＦ基板７側に形成されており、加圧加熱プロセスでＴＦＴ基板１側に接着する様になっている。但し本発明はこれに限られるものではなく、ＴＦＴ基板１側にフォトスペーサ１６を形成し、加圧加熱処理でＣＦ基板７側と接着する様にしてもよい。フォトスペーサ１６は感光性及び熱硬化性を有する樹脂材料をＣＦ基板７に塗工して形成する。樹脂材料を塗工した後マスクを介して露光処理することで、感光部分が硬化する。この状態で現像定着処理を施すと未感光で且つ未硬化の部分が除去され、硬化した部分のみが貝柱状に残りフォトスペーサ１６となる。一方、基板７，１の周辺部には散布スペーサ６が介在している。本発明はフォトスペーサ１６が形成できない周辺部に対し、これに代えて散布スペーサ６を配するものである。散布スペーサ６を配することで、ＣＦ基板７とＴＦＴ基板１のギャップが維持され、プロセス中に生じる空気の流動を円滑化できる。
【００１５】
尚ＣＦ基板７側にはあらかじめ赤緑青毎に着色されたカラーフィルタ２５が形成されている。又赤緑青に着色された各画素領域を区分する様に黒色のブラックマスク２６も形成されている。カラーフィルタ２５及びブラックマスク２６の上には保護膜を介して対向電極２７が形成されている。前述したフォトスペーサ１６はこの対向電極２７上にフォトエッチングを用いて形成されている。対向電極２７の上には更に配向膜２８も形成されている。一方、ＴＦＴ基板１側にはＴＦＴと画素電極２０が集積的に形成されている。画素電極２０は配向膜２１によって被覆されている。
【００１６】
図５は、本発明に従って製造された液晶表示装置の一実施例を示す顕微鏡拡大写真である。図示する様に、液晶表示装置はブラックマスク２６で仕切られた微細な画素の集合からなる。個々の画素は画素電極２０を含んでいる。画素電極２０は透明部２０１と反射部２０２とに分かれている。反射部２０２は微細な凹凸を有している。本実施例の液晶表示装置は、反射型と透過型を合体したハイブリッド構成となっている。昼間など外光が豊富に存在する環境下では、反射部２０２による反射光を利用して画像を映し出す。夜間など外光の乏しい環境下では、パネルの背部に置かれたバックライトからの光を透明部２０１を通すことで画像を映し出す。この様な反射型と透過型を組み合わせたハイブリッド構成の液晶パネルは、例えばＰＤＡのディスプレイに用いることができる。ここで、フォトスペーサ１６は円柱形状を有しており、３画素に１個当りの密度で、フォトリソグラフィにより形成されている。但し、本発明はこれに限られるものではなく、一対の基板間のギャップを一定に維持できる密度であれば問題ない。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、上下基板のギャップ形成後、パネル内部に配されたフォトスペーサの接着力を利用して、上下基板を固定し、間隙寸法を一定に保持する。この結果、外圧が加わってもパネルのギャップは変化しない為、表示品位を一定に保持することが可能になり、液晶表示装置に本発明を利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の製造工程図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の製造工程図である。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る液晶表示装置の中間状態を示す模式的な部分断面図である。
【図５】本発明に係る液晶表示装置の拡大顕微鏡写真図である。
【符号の説明】
１・・・ＴＦＴ基板、２・・・区画、５・・・アライメントマーク、６・・・散布スペーサ、７・・・ＣＦ基板、８・・・シール剤、１２・・・区画、１５・・・アライメントマーク、１６・・・フォトスペーサ、２０・・・画素電極、２６・・・ブラックマスク
【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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