JP2004012910A

JP2004012910A - 液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004012910A
Application number: JP2002167473A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kashiwakawa; 柏川　貴弘; Katsuji Ko; 胡　勝治; Keiji Watabe; 渡部　慶二
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】ビーズ等を混合したスペーサを用いることなしに、有効表示領域のギャップが均一且つ一定の液晶表示装置、及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも一方が透明である一対の基板１、２であって、各基板の片面には電極と配向膜とが形成されていて、それらを形成した面が向き合うように対向させた基板１、２と、対向するこれらの基板１、２間に配置されたスペーサ３と、該基板間に封入された液晶５とを含み、且つ、対向する該基板１、２の周辺部を封止してなる液晶表示装置１０であって、前記スペーサ３が、ポジ型とネガ型の両方のパターニングが可能な感光性材料により形成されていて、該スペーサ３の一部は両方の基板に接着し、残りは片方の基板のみに接着している液晶表示装置とする。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置とその製造方法に関する。より詳しく言えば、本発明は、少なくとも一方が透明である一対の基板の間に、一般に液晶として知られる光スイッチ機能を有する媒体を挟持した液晶表示装置であって、有効表示領域における基板間のギャップが均一且つ一定に保たれることにより、コントラストや応答速度等の均一性が向上し良好な表示品質を示す液晶表示装置と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくとも一方が透明である一対の基板間に、光スイッチ機能を有する媒体である液晶を充填した液晶表示装置は、一般に薄くて軽量で低消費電力である等の点から、電卓、家庭電化製品あるいはＯＡ機器等の表示装置、空間光変調装置（Ｓｐａｃｉａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）等として広く用いられている。
【０００３】
液晶表示装置では、基板間のギャップが均一且つ一定であることが、良好な表示を行うのに不可欠である。ギャップの維持のためには、基板間に配置される、一般にスペーサと呼ばれる部材が使用されている。スペーサには、大別して粒子（ビーズ）状のものと柱状のものがあり、それらの配置・固定化方法が種々開発されてきた。
【０００４】
一つの方法として、球状の粒子（ビーズ）を基板上に散布し、基板間のギャップを均一に制御する方法が提案されている。ところが、この方法では、ビーズの配置を制御することが困難であり、ビーズは表示に不可欠な画素部分にも散布されることになって、それにより液晶分子の配向欠陥を招来し、表示品位を低下させる問題があった。
【０００５】
これを防止するため、ビーズの散布に代えて、フォトリソグラフィー法により画素部分以外に柱状のスペーサを選択的に形成する技術が提案されている。この場合、画素部分にスペーサがないため、配向欠陥、表示品位低下を防止することができる。ところが、スペーサは通常、一方の基板とは接着しているものの他方の基板とは接着性がないため、外圧を受ける（例えば指先で押される等）と基板間隔が変動し、それに従い基板上の電極間隔が変動して、干渉縞の発生、色調のばらつき、駆動電圧特性のばらつき等の問題が発生していた。更に極端な場合は、外力によって基板どうしが接触し、配向膜が損傷を受けて液晶分子の配向が乱れ、表示品質が低下する等の問題が発生していた。
【０００６】
そこで、スペーサに両基板との接着性を持たせる検討が行われているが、基板を重ね合わせる前の樹脂スペーサの熱硬化が進行していない条件で、基板を重ね合わせ、加熱し、樹脂スペーサを硬化させた場合、基板との接着性は保持できるものの、基板を重ね合わせた時の圧力により、硬化前のスペーサが変形し、精密なギャップ制御ができない問題があった。
【０００７】
そこで、特開２０００−１５５３２１号公報では、スペーサに圧力や熱で変形しないビーズを含有させ、強度と接着性を両立するようにしている。ところが、この手法では、ビーズをスペーサ形成用の樹脂に分散させているため、下記に示す問題が発生する。
（１）確率的にビーズを含有しないスペーサが存在するため、ギャップ均一性が劣る。
（２）この問題を避けるため、ビーズ含有量を増やすと、ビーズがフィラーとして作用して悪影響を及ぼし、スペーサの製造時にスペーサ材料を均一にスピンコートできず、塗布厚さにムラができ、その結果スペーサ高さが不均一になる。
（３）均一粒径をもつビーズは高価であり、しかも、スペーサ以外の部分はパターニングにより除去するため、ほとんどのビーズは捨てることになり、製造コストを上昇させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、液晶表示装置用スペーサのこれまでの配置・固定化技術は、外圧に対し強く（耐衝撃性が高い）、表示特性の良好な液晶表示装置を実現するのに十分ではなかった。
【０００９】
更に、これまでのスペーサは、基板上にスペーサを均一且つ高密度に配置させた状態で配向膜材料溶液を塗布することが困難であったり、配向膜のラビング処理の際にスペーサが剥がれ落ちてしまったりといったように、液晶表示装置の表示品質を維持したままスペーサを基板上に固定するのにも十分でなかった。
【００１０】
本発明は、前記の問題の解決し、スペーサ材料へのビーズ等の混合なしに樹脂だけでスペーサを形成し、スペーサの強度を保ったままそのスペーサにより基板どうしを強固に接着して、外圧に対する強度と表示特性の向上を実現可能な液晶表示装置とその製造方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも一方が透明である一対の基板であって、各基板の片面には電極と配向膜とが形成されていて、それらを形成した面が向き合うように対向させた基板と、対向するこれらの基板間に配置されたスペーサと、該基板間に封入された液晶とを含み、且つ、対向する該基板の周辺部を封止してなる液晶表示装置であって、前記スペーサが、ポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料により形成されていて、該スペーサの一部は両方の基板に接着し、残りは片方の基板のみに接着していることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、第一の基板上に、ポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料の膜を形成し、この膜をネガ露光してネガ型パターニング像を形成し、続いてこの膜をポジ露光してポジ型パターニング像を形成し、現像によりネガ型パターニング像から硬化したスペーサを、そしてポジ型パターニング像から未硬化のスペーサをそれぞれ形成し、そして第一の基板と第二の基板とを重ね合わせた後に、該未硬化のスペーサを加熱により第二の基板に接着させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法により製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも一方が透明である一対の基板を有し、これらの基板間には液晶が封入されている。双方の基板の対向面には、電極が形成され、各電極の上に液晶分子の配向を規制する配向膜が設けられている。電極は、透明基板上のものが透明であればよいが、両方の基板上の電極を透明電極として形成してもよい。以下の説明では、両方の基板上に透明電極が存在するものとする。
【００１４】
本発明の液晶表示装置においては、液晶を封入するため対向する基板間のギャップを一定に保つスペーサとして、ポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料により形成された結果として、両方の基板に接着したスペーサと片方の基板のみに接着したスペーサの両タイプのスペーサが存在している。
【００１５】
液晶表示装置を作製する際、スペーサは、一方の基板上に設けられ、その基板と反対側の先端をもう一方の基板に接した状態にして硬化する際に接着性を発現して、もう一方の基板に接着する。本発明では、ポジ型とネガ型の両方のパターニングが可能な感光性材料の膜にポジ型パターニング像とネガ型パターニング像を形成し、前者から未硬化のスペーサを、後者から硬化したスペーサをそれぞれ形成することにより、片方の基板上に、他方の基板に対し接着性を示すスペーサ（未硬化スペーサ）と接着性を示さないスペーサ（既に硬化したスペーサ）の両方を設けることができる。その結果、両方の基板を重ね合わせてから加圧・加熱によりスペーサを介して基板を結合する際、既に硬化しているスペーサは圧力により変形しない強度を保持しているため、基板間のギャップを一定に維持することができる。こうして基板間のギャップを一定に維持する一方で、未硬化のスペーサを硬化させることにより、重ね合わせた基板どうしをしっかりと結合することができる。これにより、スペーサを介して結合した基板間のギャップが外圧により部分的に狭まり、液晶表示装置の表示領域に干渉縞が発生し、あるいは表示の色調がばらつく、駆動電圧特性がばらつくといった障害を防止することができる。
【００１６】
このようにポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料によりスペーサが形成される結果として、本発明の液晶表示装置においては、両方の基板に接着したスペーサと、片方の基板のみに接着したスペーサの、両タイプのスペーサが存在することになる。
【００１７】
スペーサの形成に用いる、ポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料は、感光性のベース樹脂のほかに、露光により酸を発生する物質を含む。図１（ａ）に示したように、基板５１上にこの材料から形成した感光性膜５２を所定パターンのマスク（図示せず）と放射線５３により最初に露光すると、露光部分５５において酸発生物質から酸が発生する。発生した酸は、熱処理（リバーサルベーク）によりベース樹脂を硬化させ、これによりネガ型パターニング像５６（図１（ｂ））が形成される。続いて、図１（ｃ）に示したように、別のパターンのマスク（図示せず）と放射線５３により再び露光すると、露光部分５７（ネガ型パターニング像５６が位置する部分を除く）で発生する酸のために、この部分５７はアルカリ可溶性となり、未露光部分にポジ型パターニング像５８が形成される。こうして同一の感光性膜にポジ型とネガ型の両方のパターニング像５８、５６ができ、これをアルカリ現像液で現像（通常のポジ現像と同じ）すれば、図１（ｄ）に示したように、ネガ型パターニング像５６から硬化したスペーサ６１が、そしてポジ型パターニング像５８から未硬化のスペーサ６２が得られる。
【００１８】
このようにポジ型とネガ型の両方パターニングが可能な感光性材料としては、例えば、ヘキスト社からイメージリバーサルレジスト（商品名）として入手できるフォトレジスト材料を使用することができる。スペーサの形成に感光性材料を用いることによって、フォトリソグラフィー法によりスペーサを所定パターンに従って容易に形成することができるのはもちろん、液晶表示装置の画素部分を除いて基板間の一定のギャップの保持に有効な位置にのみスペーサを配置することができる。また、パターニングに先立ち形成する感光性樹脂層の膜厚を調整することにより、対向基板間の距離を制御するのが容易である。
【００１９】
本発明の液晶表示装置においては、両方の基板に接着するスペーサ（一方の基板上に形成した未硬化スペーサ）の数は、液晶表示装置のスペーサ全体の１０〜９０％であるのが好ましい。接着性を示す未硬化スペーサが１０％を下回ると、加熱による対向基板の結合後に両方の基板に接着したスペーサが相対的に少なくなり、そのため外圧により基板ギャップが変動しやすくなって、干渉縞の発生等の問題が発生する原因となる。接着性を示す未硬化スペーサが９０％を超えると、強度の高い硬化スペーサが少なくなるため、基板を重ね合わせ加圧、加熱した際、多数を占める相対的に強度が低い未硬化スペーサがつぶれ、適正な基板ギャップが得られなくなって、液晶表示装置の表示品位が低くなる。
【００２０】
本発明においては、両方の基板に接着するスペーサの液晶表示装置のスペーサ全体に占める割合だけでなく、１平方センチメートルの領域中のスペーサ総数に対するその数の割合として表される、両方の基板に接着するスペーサの単位面積当たりの密度も、液晶表示装置の良好な表示特性を実現するのに重要である。これは、表示領域全体で、両基板に接着したスペーサと片方の基板のみに接着したスペーサの混合割合が適正であっても、それらの分布に偏りがある場合、全体として表示品位が適正な液晶表示装置を得ることができないためである。両基板に接着するスペーサのこの密度は、１０〜９０％であるのが好ましい。両方の基板に接着するスペーサの密度が１平方センチメートル当たり１０％を下回ると、その局所領域における両方の基板に接着したスペーサが相対的に少なくなり、外圧により基板ギャップが変動しやすくなって、その領域において干渉縞の発生等の問題が生じかねない。９０％を上回ると、強度の高い硬化スペーサが少なくなるため、基板を重ね合わせ加圧、加熱した際、その局所領域で強度が不足し、適正な基板ギャップが得られなくなって、液晶表示装置の表示品位が低下しかねない。
【００２１】
本発明の液晶表示装置では、スペーサが、基板との接触面を底面にした、円柱あるいは多角柱の形状であるときに、良好な表示特性が得られる。これは、そのような形状の構造体は基板と平行な断面形状が同一であるため、基板の上下からの圧力に対し偏ったひずみを受けることがなく、それゆえギャップ制御が容易になり、且つギャップのばらつきが少なくなるためである。
【００２２】
本発明の液晶表示装置では、両方の基板に接着するスペーサが、それらを片方の基板上に形成した段階で、他方の基板との接触面（スペーサを形成した基板と反対側の端面）において外周部が硬化状態、中央部が未硬化状態であるときに、良好な表示特性を得ることができる。これは、スペーサの外壁を硬化させておくことにより、内側の未硬化部分のダレを防止でき、重ね合わせた対向基板との所定の接触面積を保つことができ、それにより所定の接着性を確保できるからである。
【００２３】
更に、両方の基板に接着するスペーサは、それらを片方の基板上に形成した段階で、他方の基板との接触面（スペーサを形成した基板と反対側の端面）において硬化部分と未硬化部分が同心状に交互に配置されている場合に、特に良好な表示特性を実現することができる。スペーサが基板に接着した部分の基板ギャップを微視的に見ると、基板ギャップはスペーサの硬化部分で広く（この部分は、基板を重ね合わせる前にスペーサが形成されていた方の基板にのみ接着しているので）、未硬化部分で狭く（この部分は、基板を重ね合わせてからのスペーサ材料の硬化により両方の基板に接着しているので）なっている。硬化部分と未硬化部分を同心状に配置することにより、それらを互いにより近接して交互に配置することで、基板ギャップの均一性を向上させることができるようになる。好ましくは、各硬化部分と未硬化部分は環状（一番内側の部分は円形）に形成され、同心円状に配置される。そのような同心円状のスペーサの例は、実施例４で説明する３重円断面のスペーサである。この場合、外側の環状部分と中央部分が硬化部分、中間部分が未硬化部分となり、この未硬化部分が他方の基板に接着する部分となる。
【００２４】
一対の対向基板の結合前の段階において硬化部分と未硬化部分とを有するスペーサを使用する場合、スペーサの形成されていない方の基板との接触面（スペーサを形成した基板と反対側の端面）において、未硬化部分の割合が硬化部分と未硬化部分を合わせた全体の１０％以上であるときに、良好な表示特性が得られる。未硬化部分が１０％未満であると、加熱によりその部分を硬化させた際、基板との接着性が弱くなり、そのため外圧により基板ギャップが変動し、干渉縞の発生等の問題が発生する。
【００２５】
一対の対向基板の結合前に硬化部分と未硬化部分とを有し、未硬化部分でもって、対向基板結合後に両方の基板に接着するスペーサは、先に説明したスペーサの形成過程において、最初の露光によりネガ型パターンニング像を形成する際に、両方の基板に接着するスペーサの硬化部分も露光できるマスクを使用することにより、容易に形成することができる。
【００２６】
本発明の液晶表示装置では、スペーサの硬化温度が配向膜のラビング効果を損なわない温度であるのが好ましい。これは、スペーサの硬化温度が配向膜のラビング効果を損なう温度である場合、スペーサを硬化させる際に、配向膜のラビング効果を消失させ良好な表示特性が得られなくなるためである。一般に、配向膜のラビング効果は１５０℃を超えると失われるので、両方の基板に接着するスペーサの硬化温度は１５０℃以下であるのが好ましい。
【００２７】
本発明の液晶表示装置において使用する液晶は特に限定されず、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、電傾効果を示すスメクティックＡ相液晶等の公知の液晶を使用することができる。
【００２８】
本発明の液晶表示装置は、第一の基板上に、ポジ型とネガ型の両方のパターニングが可能な感光性材料から感光性膜を形成し、この膜をネガ露光してネガ型パターニング像を形成し、続いてこの膜をポジ露光してポジ型パターニング像を形成し、現像によりネガ型パターニング像から硬化したスペーサを、そしてポジ型パターニング像から未硬化のスペーサをそれぞれ形成し、そして第一の基板と第二の基板とを重ね合わせた後に、該未硬化のスペーサを加熱により第二の基板に接着させることを含む方法により製造することができる。
【００２９】
基板間ギャップへの液晶の充填方法としては、予め対向させた基板間に真空を利用して液晶を充填封入する真空法、あるいは一方の基板上に液晶を滴下してから他方の基板を重ねる滴下法が代表的であり、本発明の液晶表示装置はそのどちらにより製造することも可能である。例えば、滴下法による場合、一方の基板にスペーサを形成し、一対の基板のいずれか一方の基板上に液晶を滴下した後、２枚の基板を重ね合わせ、基板周辺封止部材とともに加熱することにより、スペーサを両方の基板に接着することができる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
図２に、下記の例で製造した液晶表示装置を模式的に示す。この液晶表示装置１０には、対向したガラス基板１、２と、これらの基板間に位置し、基板間のギャップを保持しているスペーサ３と、基板１、２の周辺部を封止している接着シール材４と、基板間のギャップに封入された液晶５が含まれている。基板１、２の対向面にはそれぞれ、透明電極が形成されており（一方は個別電極として、他方は共通電極として形成される）、その上にラビング処理を施した配向膜が位置しているが、簡単にするため図２にそれらは図示していない。
【００３２】
また、ここでは、液晶表示装置の電極間のギャップを均一かつ一定に保って封止する工程を概説し、使用する材料等については後の例で具体的に説明する。
【００３３】
透明電極と配向膜を形成したガラス基板１の上に、ポジ型とネガ型の両方のパターニングが可能なフォトレジスト材料をスピンコートした。このレジスト膜を１００℃で１分間プリベーキングをしてから、ネガフォトマスクを用いて紫外線露光装置により露光を行い、レジスト膜中に直径１０μｍの円柱が２００μｍ間隔で縦横に並ぶネガ型パターニング像５６（図１（ｂ））を形成した。
【００３４】
次に、ポジフォトマスクを用いて紫外線露光装置により露光を行い、レジスト膜中に直径１０μｍの円柱が２００μｍ間隔で縦横に並び、先に形成したネガ型パターニング像５６（図１（ｂ））と一緒に１００μｍ間隔の碁盤目状のパターニング像を構成するポジ型パターニング像５８（図１（ｃ））を形成した。
【００３５】
続いて、パターニング像の現像を行い、純水で洗浄後、乾燥させて、硬化したものと未硬化のものが１００μｍ間隔で縦横に交互に並んだ一群のスペーサを形成した。
【００３６】
こうして形成したスペーサ３（図２）を備えたガラス基板１（図２）の周辺部に、液晶注入口となる部分を残して接着シール材４（図２）を配置し、ガラス基板１の上にもう一方のガラス基板２（図２）を載置した組立体を作った。この組立体を熱処理装置（図示せず）内に装填し、スペーサ３及び接着シール材４の各樹脂の硬化温度（１１０℃〜１５０℃）で加熱加圧した。この処理により、未硬化スペーサが圧力を受けたまま硬化してガラス基板２へ接着して、ガラス基板１とガラス基板２とを強固に結合させた。同時に、接着シール材４によってガラス基板１とガラス基板２の周辺がシールされた。
【００３７】
その後、液晶注入口を通してガラス基板１とガラス基板２の間に液晶５を注入し、液晶注入口を最終的に封止した。
【００３８】
（実施例１）
上述の液晶表示装置の製造方法に従って、実施例１の液晶表示装置を次のように製造した。
【００３９】
ＩＴＯの透明電極を設けた２００×１００×１．１ｍｍの一対のガラス基板上に、３ｗｔ％のポリイミド溶液をスピンコータにより２０００ｒｐｍの回転数で塗布し、２００℃で３０分焼成して配向膜を形成した。
【００４０】
一方のガラス基板の配向膜上に、イメージリバーサルレジスト材料（ＡＺ５２００、ヘキスト製）を膜厚が２μｍになるようにスピンコートした。形成したレジスト膜のプリベーキングをホットプレート上にて１００℃で１分間行った。次いで、基板上に直径が１０μｍの円柱状スペーサが２００μｍ間隔で縦横に並んで形成されるように、ネガフォトマスクを用い紫外線露光装置によりレジスト膜を３０秒間露光し、そして１００℃で３０分熱処理して、ネガ型パターニング像を形成した。こうして形成したパターニング像の間に、やはり直径１０μｍの円柱状スペーサが等間隔で形成されるように、ポジフォトマスクを用い紫外線露光装置によりレジスト膜を１２０秒間露光して、ポジ型パターニング像を形成した。両方のパターニング像を現像し、純水で洗浄後、乾燥させて、１００μｍ間隔で縦横に交互に並んだ硬化スペーサと未硬化スペーサを形成した。
【００４１】
続いて、両方のガラス基板上の配向膜をラビング処理した。
【００４２】
次に、一方のガラス基板の周辺部に１５０℃、１時間で硬化するエポキシ樹脂を液晶注入口を除いて印刷法によって付着させた。一対のガラス基板を、透明電極が向かい合うように重ね合わせ、真空袋に入れて、１５０℃、１時間で周辺部のシール材であるエポキシ樹脂を硬化させるとともに、未硬化スペーサを硬化させ他方の基板に接着させて、ガラス基板どうしを結合させた。次に、液晶注入口を通して強誘電性液晶を注入し（真空法）、液晶注入口を封止して強誘電性液晶表示装置を得た。
【００４３】
この液晶表示装置をクロスニコル下に置き、先端径が０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化はみられなかった。これにより、この液晶表示装置は液晶層厚を小さくする外力に対して、耐ストレス性を備えることが示された。
【００４４】
液晶表示装置の中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたところ、画面全体にわたって表示色の変化は観察されず、液晶層厚は全面にわたって変化しなかった。
【００４５】
（実施例２）
未硬化スペーサの割合を１０％にした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００４６】
（実施例３）
未硬化スペーサの割合を９０％にした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００４７】
（実施例４）
最初の露光時のマスクを改造して、未硬化スペーサの断面形状が、硬化部分である内側の円形部分（直径２μｍ）、未硬化部分の中間の環状部分（外径６μｍ、幅２μｍ）、硬化部分である外側の環状部分（外径１０μｍ、幅２μｍ）から構成される３重円になるように露光した以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００４８】
（実施例５）
最初の露光時のマスクを改造して、未硬化スペーサが外側の硬化部分と内側の未硬化部分を持ち、硬化部分の断面積がスペーサの全断面積の１０％になるようにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００４９】
（実施例６）
最初の露光時のマスクを改造して、未硬化スペーサが外側の硬化部分と内側の未硬化部分を持ち、硬化部分の断面積がスペーサ全断面積の９０％になるようにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５０】
（実施例７）
露光マスクを改造して、スペーサを四角柱にし、且つ、未硬化スペーサが外側の硬化部分と内側の未硬化部分を持ち、硬化部分の断面積がスペーサ全断面積の１０％になるようにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５１】
（実施例８）
露光マスクを改造して、スペーサを四角柱にし、且つ、未硬化スペーサが外側の硬化部分と内側の未硬化部分を持ち、硬化部分の断面積がスペーサ全断面積の９０％になるようにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５２】
（実施例９）
強誘電性液晶をツイステッドネマティック型液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
得られた液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５３】
（実施例１０）
強誘電性液晶をスーパーツイステッドネマティック型液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５４】
（実施例１１）
強誘電性液晶をネマティックコレステリック相転移型液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５５】
（実施例１２）
強誘電性液晶を反強誘電性液晶に換えた以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５６】
（実施例１３）
強誘電性液晶をツイストグレインバウンダリ液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５７】
（実施例１４）
強誘電性液晶をスメクティックＡ相液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５８】
（実施例１５）
液晶注入方法として、真空注入法に代えて滴下法を採用し、スペーサを形成した基板上に強誘電性液晶を滴下した後、この基板にもう一方の基板を重ね合わせて加熱することにより、周辺封止部材とスペーサを介して両基板を接着させた以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。減圧下での液晶注入時間が不要になるため、実施例１に比べ、製造時間を短縮できた。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価したところ、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５９】
（比較例１）
レジスト膜の全てのスペーサに対応する直径１０μｍの円全体を一度に１分間露光し、ベーク後に現像してスペーサを形成した以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
得られた液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。全てのスペーサが硬化していてスペーサと片方の基板とが接着していないため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００６０】
（比較例２）
レジスト膜の全てのスペーサに対応する直径１０μｍの円全体を一度に１０秒間露光し、ベーク後に現像してスペーサを形成した以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価したところ、いずれのスペーサも未硬化状態にあるため強度が低く、基板を重ね合わせて加熱、加圧する際にスペーサがつぶれ、２μｍのギャップ形成ができなかった。このため、この装置では良好な液晶表示が実現できなかった。
【００６１】
（比較例３）
露光マスクを改造して、未硬化スペーサの数をスペーサの全数の８％になるようにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。スペーサと片方の基板との十分な接着性が得られないため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００６２】
（比較例４）
露光マスクを改造して、未硬化スペーサの数をスペーサ全数の９５％になるようにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価したところ、基板間のギャップの保持に必要な強固なスペーサ（基板どうしの結合前に硬化していたスペーサ）が不足するため、基板を重ね合わせて加熱、加圧する際に未硬化スペーサがつぶれ、２μｍのギャップ形成ができなかった。このため、この装置では良好な液晶表示が実現できなかった。
【００６３】
（比較例５）
露光マスクを改造して、未硬化スペーサの硬化部分である外側部分の断面積をスペーサ全断面積の９５％にした以外は、実施例５と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。未硬化スペーサと片方の基板との接着性が不十分なため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００６４】
（比較例６）
露光マスクを改造して、未硬化スペーサの硬化部分である外側部分の断面積をスペーサ全断面積の９５％にした以外は、実施例７と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。未硬化スペーサと片方の基板との接着性が不十分なため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００６５】
（比較例７）
スペーサ材料として、１９０℃、１時間で硬化するイメージリバーサルレジスト材料（ＡＺ−５２００、ヘキスト製）を用い、未硬化スペーサを１９０℃、１時間で硬化させて片方の基板に接着させた以外は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。
このスペーサ硬化温度は、配向膜のラビング硬化を喪失させる温度（１８０℃）より高かったため、配向膜に熱によるダメージが見られ、液晶表示装置の表示品位が低下した。
【００６６】
本発明は、以上説明したとおりであるが、その特徴を種々の態様ととも付記すれば、次のとおりである。
（付記１）少なくとも一方が透明である一対の基板であって、各基板の片面には電極と配向膜とが形成されていて、それらを形成した面が向き合うように対向させた基板と、対向するこれらの基板間に配置されたスペーサと、該基板間に封入された液晶とを含み、且つ、対向する該基板の周辺部を封止してなる液晶表示装置であって、前記スペーサが、ポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料により形成されていて、該スペーサの一部は両方の基板に接着し、残りは片方の基板のみに接着していることを特徴とする液晶表示装置。
（付記２）前記両方の基板に接着したスペーサの数がスペーサの全数の１０〜９０％であることを特徴とする、付記１記載の液晶表示装置。
（付記３）１平方センチメートルの領域内における前記両方の基板に接着したスペーサの数が当該領域内のスペーサ全数の１０〜９０％であることを特徴とする、付記１又は２記載の液晶表示装置。
（付記４）前記スペーサが、基板との接触面を底面とする円柱あるいは多角柱であることを特徴とする、付記１から３までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記５）前記両方の基板に接着したスペーサの基板への接着端面の一方において、当該接着端面のうちの一部分が当該基板に接着していることを特徴とする、付記１から４までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記６）前記両方の基板に接着したスペーサの基板への接着端面の一方において当該接着端面の前記基板に接着している部分が、当該接着端面の内側部分に位置していることを特徴とする、付記５記載の液晶表示装置。
（付記７）前記両方の基板に接着したスペーサの基板への接着端面の一方において当該接着端面の前記基板に接着している部分が、当該基板への複数の非接着部分とともに同心状に配列されていることを特徴とする、付記５又は６記載の液晶表示装置。
（付記８）前記両方の基板に接着したスペーサの基板への接着端面の一方において当該接着端面の前記基板に接着している部分が、その端面の面積のうちの少なくとも１０％であることを特徴とする、付記５から７までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記９）前記スペーサが前記配向膜のラビング効果を損なわない硬化温度を有することを特徴とする、付記１から８までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記１０）前記液晶が、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、又はスメクティックＡ相液晶であることを特徴とする、付記１から９までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記１１）付記１記載の液晶表示装置を製造する方法であって、第一の基板上に、ポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料の膜を形成し、この膜をネガ露光してネガ型パターニング像を形成し、続いてこの膜をポジ露光してポジ型パターニング像を形成し、現像によりネガ型パターニング像から硬化したスペーサを、そしてポジ型パターニング像から未硬化のスペーサをそれぞれ形成し、そして第一の基板と第二の基板とを重ね合わせた後に、該未硬化のスペーサを加熱により第二の基板に接着させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
（付記１２）前記両方の基板に接着したスペーサの数がスペーサの全数の１０〜９０％であることを特徴とする、付記１１記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１３）１平方センチメートルの領域内における前記両方の基板に接着したスペーサの数が当該領域内のスペーサ全数の１０〜９０％であることを特徴とする、付記１１又は１２記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１４）前記両方の基板に接着したスペーサを、片方の基板への接着端面において当該接着端面のうちの一部分が当該片方の基板に接着するように形成することを特徴とする、付記１１から１３までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１５）前記両方の基板に接着したスペーサを、片方の基板への接着端面において当該接着端面の当該片方の基板に接着する部分が当該接着端面の内側部分に位置するように形成することを特徴とする、付記１４記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１６）前記両方の基板に接着したスペーサを、片方の基板への接着端面において当該接着端面の前記基板に接着している部分が当該片方の基板への複数の非接着部分とともに同心状に配列されるように形成することを特徴とする、付記１４又は１５記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１７）前記両方の基板に接着したスペーサを、片方の基板への接着端面において当該接着端面の前記基板に接着している部分がその端面の面積のうちの少なくとも１０％となるように形成することを特徴とする、付記１４から１６までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１８）前記両方の基板に接着し、片方の基板への接着端面において当該接着端面のうちの一部分が当該片方の基板に接着するように形成される前記スペーサを、前記ネガ露光の際のフォトマスクとして、当該両方の基板に接着するスペーサの当該接着端面において当該片方の基板に接着しない部分も露光できるフォトマスクを使用することにより形成することを特徴とする、付記１４から１７までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１９）前記スペーサを前記配向膜のラビング効果を損なわない温度で硬化させることを特徴とする、付記１１から１８までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２０）前記液晶が、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、又はスメクティックＡ相液晶であることを特徴とする、付記１１から１９までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置においては、ビーズ等の混合なしに強度を持つスペーサと、一対の基板を重ね合わせて結合させる際に片方の基板に対し接着性を発現するスペーサとを用いることによって、液晶表示装置の有効表示領域のギャップを均一かつ一定に保ち、且つ双方の基板どうしの結合を確保することができる。このため、本発明の液晶表示装置は、有効表示領域内でのコントラストや応答速度の均一性が改善され、表示品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置におけるスペーサを形成する工程を説明する図である。
【図２】実施例で製作した液晶表示装置を説明する図である。
【符号の説明】
１、２…ガラス基板
３…スペーサ
４…接着シール材
５…液晶
１０…液晶表示装置
５２…感光性膜
５３…放射線
５５、５７…露光部分
５６…ネガ型パターニング像
５８…ポジ型パターニング像
６１…硬化スペーサ
６２…未硬化スペーサ

Claims

少なくとも一方が透明である一対の基板であって、各基板の片面には電極と配向膜とが形成されていて、それらを形成した面が向き合うように対向させた基板と、対向するこれらの基板間に配置されたスペーサと、該基板間に封入された液晶とを含み、且つ、対向する該基板の周辺部を封止してなる液晶表示装置であって、前記スペーサが、ポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料により形成されていて、該スペーサの一部は両方の基板に接着し、残りは片方の基板のみに接着していることを特徴とする液晶表示装置。
前記両方の基板に接着したスペーサの数がスペーサの全数の１０〜９０％であることを特徴とする、請求項１記載の液晶表示装置。
１平方センチメートルの領域内における前記両方の基板に接着したスペーサの数が当該領域内のスペーサ全数の１０〜９０％であることを特徴とする、請求項１又は２記載の液晶表示装置。
前記スペーサが、基板との接触面を底面とする円柱あるいは多角柱であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
前記両方の基板に接着したスペーサの基板への接着端面の一方において、当該接着端面のうちの一部分が当該基板に接着していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
前記両方の基板に接着したスペーサの基板への接着端面の一方において当該接着端面の前記基板に接着している部分が、当該接着端面の内側部分に位置していることを特徴とする、請求項５記載の液晶表示装置。
前記両方の基板に接着したスペーサの基板への接着端面の一方において当該接着端面の前記基板に接着している部分が、その端面の面積のうちの少なくとも１０％であることを特徴とする、請求項５又は６記載の液晶表示装置。
前記スペーサが前記配向膜のラビング効果を損なわない硬化温度を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
前記液晶が、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、又はスメクティックＡ相液晶であることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
請求項１から９までのいずれか一つに記載の液晶表示装置を製造する方法であって、第一の基板上に、ポジ型のパターニングとネガ型のパターニングの両方が可能な感光性材料の膜を形成し、この膜をネガ露光してネガ型パターニング像を形成し、続いてこの膜をポジ露光してポジ型パターニング像を形成し、現像によりネガ型パターニング像から硬化したスペーサを、そしてポジ型パターニング像から未硬化のスペーサをそれぞれ形成し、そして第一の基板と第二の基板とを重ね合わせた後に、該未硬化のスペーサを加熱により第二の基板に接着させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。