(57)【要約】【課題】耐荷重性を確保しつつ低温泡を低減した液晶セルを提供する。【解決手段】互いに対向配置する基板16，17に、弾性層26，44を形成する。基板16，17間の間隙を保持する複数のスペーサ19を、接着層47，48により基板16，17間の所定位置で固定する。スペーサ19に加わる荷重を弾性層26，44に均一に分散し、かつ、加わる荷重をスペーサ19と弾性層26，44とで確実に受ける。低温環境下において液晶層18が収縮した際にも弾性層26，44が液晶層18の収縮に追従して収縮する。この結果、耐荷重性を確保しつつ低温泡を低減できる。【選択図】図１
2009186814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された一対の基板と、
これら基板間に介在された液晶層と、
弾性を有し、前記基板の少なくともいずれか一方に設けられた弾性層と、
前記基板間に位置してこれら基板間の間隙を保持する複数の間隙保持部材と、
これら間隙保持部材を前記基板間の所定位置で固定する接着層と
を具備したことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記弾性層および前記接着層は、前記一対の基板の両方にそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記弾性層および前記接着層は、遮光部上に沿って形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板間に位置してこれら基板間の間隙を保持する複数の間隙保持部材を備えた液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子である液晶セルは、一対の基板の間に所定の配向が施された液晶層が配置されて構成されており、基板間隔、すなわち液晶層の厚みを均一に維持することが画質の良否を決定する。
【０００３】
この液晶層の厚さを一定にするために、従来、一対の基板間に、間隙保持部材であるスペーサを用いた構成がある。そして、このスペーサとしては、従来、シリカなどの無機粒子や有機粒子により球状に形成された、いわゆるボールスペーサが用いられたものが知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００４】
しかしながら、ボールスペーサは、画素上に存在して画質を低下させることがあるなどの問題点を有している。そこで、ボールスペーサに代えて、スペーサ用樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィによって形成したフォトスペーサを用いる構成が知られている(例えば、特許文献２参照。)。
【０００５】
しかしながら、フォトスペーサは塑性変形量が大きく、液晶セルの組立工程で基板同士を圧着した際に、フォトスペーサの高さにばらつきが生じて画質を低下させたり、耐荷重性が低下したりするなどの問題点を有している。
【０００６】
この点、フォトスペーサの硬さを増すことが考えられるものの、この場合には、例えば気温が低い環境下において、液晶セルの液晶層が収縮した際などに、フォトスペーサがこの液晶層の収縮に追従できず、液晶層の内部に低温泡を生じることがある。したがって、低温泡と耐荷重性とは、互いにトレードオフの関係になる。
【特許文献１】特開平１１−６４８６２号公報
【特許文献２】特開昭６２−９０６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、画質を確保しつつ、充分な耐荷重性や低温泡の低減に対応した液晶セルが望まれている。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、耐荷重性を確保しつつ低温泡を低減した液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、対向配置された一対の基板と、これら基板間に介在された液晶層と、弾性を有し、前記基板の少なくともいずれか一方に設けられた弾性層と、前記基板間に位置してこれら基板間の間隙を保持する複数の間隙保持部材と、これら間隙保持部材を前記基板間の所定位置で固定する接着層とを具備したものである。
【００１０】
そして、基板の少なくともいずれか一方に弾性層を形成し、基板間の間隙を保持する間隙保持部材を所定位置で接着層により基板間に固定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スペーサに加わる荷重を弾性層に均一に分散し、かつ、加わる荷重をスペーサと弾性層とで確実に受けるとともに、液晶層が収縮した際などにも弾性層が液晶層の収縮に追従して収縮し、耐荷重性を確保しつつ低温泡を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態の液晶表示素子の構成を図１ないし図４を参照して説明する。
【００１３】
図４において、11は表示装置としての液晶表示装置である液晶パネルで、この液晶パネル11は、例えば略矩形平板状の液晶表示素子、すなわちＬＣＤ(Liquid Crystal Display)セルである液晶セル12と、この液晶セル12の背面側に例えば白色の面状光を照射する面状光源装置であるバックライト13とを備えた透過型のものである。
【００１４】
液晶セル12は、例えばカラー表示が可能なアクティブマトリクス型のもので、基板としてのアレイ基板16と、基板としての対向基板17とが互いに対向配置されているとともに、これら基板16，17間に光変調層である液晶層18が介在され、かつ、基板16，17間の距離が、複数の間隙保持部材であるスペーサ19によって保持され、基板16，17のそれぞれに図示しない偏光板を取り付けて構成され、基板16，17が互いに接着部としてのシール部20にて貼り合わされて接着固定されている。
【００１５】
アレイ基板16は、図１ないし図３に示すように、透光性および絶縁性を有する透明基板すなわちガラス基板21の液晶層18側の主面上に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)22が形成され、その上部に赤(Ｒ)、緑(Ｇ)および青(Ｂ)に対応する着色部23r，23g，23bを有するカラーフィルタ層である着色層23が例えばストライプ状にそれぞれ形成されている。さらに、これら着色部23r，23g，23bの上部には、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料により形成された透明電極である画素電極24(図２)がそれぞれ形成されており、これら画素電極24は、各着色部23r，23g，23bに形成された図示しないコンタクトホールより薄膜トランジスタ22と電気的に接続されている。また、画素電極24を含む着色部23r，23g，23b上には、平坦化膜などを介して図示しない配向膜が形成され、この配向膜上には弾性層26が形成されて、このような構成により画素27をマトリクス状に有する画面表示用の表示領域28が四角形状に形成されている。さらに、表示領域28の外周であるシール部20の内縁近傍には、非表示領域29を構成する遮光層である図示しないブラックマトリクス(ＢＭ)層が四角形枠状に形成されている。
【００１６】
薄膜トランジスタ22は、ゲート電極が走査線31と接続され、ソース電極が信号線32と接続されているとともに、ドレイン電極に画素電極24が接続されており、走査線駆動回路であるゲートドライバ36からの信号が走査線31を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、信号線駆動回路であるソースドライバ37から信号線32を介して入力された信号に対応して画素電極24に電圧を印加することで、画素27をそれぞれ独立して点灯／消灯させるものである。
【００１７】
走査線31および信号線32は、例えば金属などの所定の導電材料により形成される遮光部であり、各画素27の間に形成されている。
【００１８】
弾性層26は、例えば特開２００７−２０６３２８号公報などに記載されているようなフォトスペーサ用樹脂組成物などの材料により所定の厚みの層状に形成されており、所定の位置、例えばバックライトからの光が遮光される遮光部である走査線31に対応する位置である走査線31上にて、この走査線31に沿って連続するように形成されている。その他には、遮光部である図示しない補助容量線上に沿って形成してもよい。また、弾性層26は、走査線31上あるいは補助容量線上に沿って連続するように形成する代わりに、断続的に、すなわち島状に形成してもよい。また、この弾性層26は、アレイ基板16側の配向膜にラビングを実施した後に形成される。
【００１９】
対向基板17は、透光性および絶縁性を有する透明基板すなわちガラス基板41の一主面上に、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料により形成された共通電極(透明電極)である図示しない対向電極が形成され、この対向電極を覆って図示しない配向膜が形成され、かつ、この配向膜上にアレイ基板16側の弾性層26と同様の弾性層44が形成されている。
【００２０】
すなわち、この弾性層44は、例えば特開２００７−２０６３２８号公報などに記載されているようなフォトスペーサ用樹脂組成物などの材料により所定の厚みの層状に形成されており、少なくとも弾性層26と対向する所定の位置に形成されている。本実施の形態では、弾性層44は、アレイ基板16側の走査線31上に対応する位置にて、この走査線31に沿って連続するように形成されている。また、この弾性層44は、対向基板17側の配向膜にラビングを実施した後に形成される。
【００２１】
なお、弾性層26，44は、いずれか一方のみでもよい。
【００２２】
また、液晶層18は、所定の液晶材料により形成された光変調層であり、アレイ基板16側の配向膜と、対向基板17側の配向膜との間に介在されている。
【００２３】
そして、スペーサ19は、例えば球体状に形成されたシリカなどの無機粒子、あるいは有機粒子などの、いわゆるボールスペーサであり、接着層47，48を介して弾性層26，44間に固定されている。したがって、このスペーサ19は、弾性層26，44よりも硬質に形成されている。
【００２４】
接着層47，48は、例えばアクリル系樹脂からなる高分子接着剤中に光感光剤を添加した材料により、所定の位置、例えば走査線31と信号線32との交差位置近傍、すなわちバックライトからの光が遮光される遮光部である各画素27の間の位置にて、アレイ基板16側と対向基板17側とのそれぞれに平面視四角形状の島状にパターニングされている。また、これら接着層47，48は、各基板16，17の配向膜にラビングを実施した後に形成される。
【００２５】
なお、接着層47，48は、いずれか一方のみでもよい。
【００２６】
次に、上記一実施の形態の液晶セル12の製造方法を説明する。
【００２７】
まず、アレイ基板16については、ガラス基板21上に走査線31、信号線32、薄膜トランジスタ22、着色層23および画素電極24などをそれぞれパターン形成した後、これらの上に配向膜を形成する。
【００２８】
次いで、配向膜をラビングして、このラビングした配向膜上に弾性層26を成膜してパターニングする。
【００２９】
さらに、この弾性層26上に接着層47を成膜してパターニングした後、スペーサ19を各接着層47に配置する。このとき、スペーサ19は、例えばガラス基板21上に多数を散布して接着層47に付着しなかったものを除去する方法、あるいはインクジェット装置などにより接着層47を形成した箇所にのみ打つ方法などにより配置する。
【００３０】
一方、対向基板17については、ガラス基板41上に対向電極および配向膜などをそれぞれパターン形成した後、これらの上に配向膜を形成する。
【００３１】
次いで、配向膜をラビングして、このラビングした配向膜上に弾性層44を成膜してパターニングする。
【００３２】
また、この弾性層44上に接着層48を成膜してパターニングする。
【００３３】
なお、スペーサ19は、上記各方法により対向基板17側に配置してもよい。
【００３４】
そして、上記アレイ基板16あるいは対向基板17にシール部20を構成する光硬化樹脂などのシール部材を、液晶注入口を構成するために一部を除いて塗布し、アレイ基板16と対向基板17とを位置合わせして貼り合わせ、シール部材を硬化させてシール部20とし、アレイ基板16と対向基板17とを接着する。
【００３５】
この後、液晶注入口から液晶層18を構成する液晶材料を注入した後、この液晶注入口をシール部材などにより閉塞して液晶セル12を完成する。
【００３６】
なお、液晶層18は、液晶滴下工法、すなわちシール部材を塗布したアレイ基板16あるいは対向基板17上に予め液晶材料を滴下した状態で基板16，17を貼り合わせることで形成してもよい。
【００３７】
上述したように、上記一実施の形態では、基板16，17の少なくともいずれか一方に弾性層26，44を形成し、基板16，17間の間隙を保持するスペーサ19を所定位置で接着層47，48の少なくともいずれか一方により基板16，17間に固定する構成とした。
【００３８】
このため、スペーサ19に加わる荷重が弾性層26，44に均一に分散し、さらに接着層47，48でスペーサ19を固定することでスペーサ19と基板16，17との滑りがなくなり、加わる荷重を、より多くのスペーサ19と弾性層26，44とで受けることができるとともに、低温環境下において液晶層18が収縮した際などにも弾性層26，44が液晶層18の収縮に追従して収縮するなど、フォトスペーサのよい部分を残しながらスペーサ19を所定の位置に配置でき、耐荷重性を確保しつつ低温泡を低減した、すなわち耐荷重性と低温泡の低減とを両立した液晶セル12を得ることができる。
【００３９】
しかも、両基板16，17にそれぞれ弾性層および接着層を形成、すなわち、アレイ基板16に弾性層26および接着層47を形成するとともに、対向基板17に弾性層44および接着層48を形成することで、スペーサ19に加わる荷重の分散領域が増加し、低温泡と耐荷重性とのそれぞれのマージンを、より拡げることができる。
【００４０】
そして、耐荷重性を向上したことにより液晶層18の厚みが均一となるとともに、スペーサ19が画素27の位置などに光り抜けがない画質が良好な液晶セル12を得ることができる。
【００４１】
また、スペーサをボールスペーサとすることで、製造負荷が小さい。
【００４２】
なお、上記一実施の形態において、弾性層26，44は、各基板16，17の配向膜よりも下層に形成してもよい。すなわち、接着層47，48のみを各配向膜のラビング後に形成するようにしてもよい。
【００４３】
また、液晶セル12としては、着色層23を対向基板17側に設けるものでも対応できる。
【００４４】
さらに、スペーサ19としては、上記ボールスペーサだけでなく、フォトスペーサを用いることも可能である。
【００４５】
そして、上記一実施の形態に対応する実施例１および実施例２と、従来例に対応する比較例とについて、それぞれ低温泡と耐荷重性とに関する実験を行った。その結果を図５および図６に示す。
【００４６】
まず、実施例１は、弾性層26，44および接着層47，48をそれぞれいずれか一方のみとしたものである。
【００４７】
また、実施例２は、弾性層26，44および接着層47，48を全て設けたものである。
【００４８】
一方、比較例は、弾性層26，44および接着層47，48をそれぞれ形成することなく、スペーサ19に代えて、例えば弾性層26，44と同様の材質により形成したフォトスペーサを用いるものである。
【００４９】
低温泡に関する実験は、規定の温度で実施例１、実施例２および比較例をそれぞれ４時間以上保存した後、直径１ｃｍの金属球を３０ｃｍの高さから落としたときに泡が発生するかどうかを判定したものである。
【００５０】
耐荷重性に関する実験は、直径１ｃｍの円形のゴムを規定の荷重で１０秒間押し当て、このゴムを外した後にむらが１分以内で消えるかどうかを判定したものである。
【００５１】
低温泡と耐荷重性とのそれぞれのマージンは、液晶セルの使用環境などにもよるが、低温泡について少なくとも−２０℃、耐荷重性について２０Ｎ／ｃｍ2の両立が要求され、より好ましくは低温泡について−３０℃、耐荷重性について３０Ｎ／ｃｍ2の両立が望まれる。
【００５２】
図５の表に示すように、低温泡については、比較例が−１０℃を満たさないのに対して、実施例１が−２０℃、実施例２が−３０℃をそれぞれ満たしている。また、図６の表に示すように、耐荷重性については、比較例が３０Ｎ／ｃｍ2を満たさないのに対して、実施例１が３０Ｎ／ｃｍ2、実施例２が４０Ｎ／ｃｍ2をそれぞれ満たしている。したがって、上記の弾性層26，44のいずれか一方、および、接着層47，48のいずれか一方を設けることで、フォトスペーサのみの場合と比較して、低温泡と耐荷重性とのマージンが拡がり、さらには、弾性層26，44および接着層47，48を全て設けることで、低温泡と耐荷重性とのマージンがさらに拡がることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態の液晶表示素子の要部を示す説明断面図である。
【図２】同上液晶表示素子の要部を示す平面図である。
【図３】同上液晶表示素子を示す回路図である。
【図４】同上液晶表示素子を備えた液晶表示装置を示す説明図である。
【図５】同上液晶表示素子に対応する実施例１および実施例２と従来例に対応する比較例とについての低温泡実験の結果を示す表である。
【図６】同上液晶表示素子に対応する実施例１および実施例２と従来例に対応する比較例とについての耐荷重実験の結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５４】
12    液晶表示素子である液晶セル
16    基板としてのアレイ基板
17    基板としての対向基板
18    液晶層
19    間隙保持部材であるスペーサ
26，44    弾性層
31    遮光部である走査線
47，48    接着層
【図１】
2009186814.tif 000003
【図２】
2009186814.tif 000004
【図３】
2009186814.tif 000005
【図４】
2009186814.tif 000006
【図５】
2009186814.tif 000007
【図６】
2009186814.tif 000008