JP2004109855A

JP2004109855A - Liquid crystal device, manufacturing method of the same, and electronic equipment

Info

Publication number: JP2004109855A
Application number: JP2002275455A
Authority: JP
Inventors: Takehito Washisawa; 鷲澤　岳人; Yoichi Momose; 百瀬　洋一
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal device wherein an interval between substrates can be made uniform in a substrate face and the reduction of display characteristics such as the reduction of contrast is hardly caused. <P>SOLUTION: In the liquid crystal device, a liquid crystal and spacers are encapsulated between a pair of substrates, the spacers are arranged at fixed points in the state of a single body or an aggregate in the substrate face by using a droplet discharging device, the disposition density of the spacers is 50 to 300 pieces/mm<SP>2</SP>and 0.2 to 3 pieces of spacers exist on average per one droplet by the liquid droplet discharging device. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法、およびこの液晶装置を備えた電子機器に関し、特に、一対の基板間にスペーサーを配設する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶装置として、下基板と上基板とがそれぞれの基板の周縁部においてシール材を介して貼着され、これら一対の基板間に液晶層が封入された構成のものがある。この場合、基板間隔を基板面内において均一に保持するために、一対の基板間に樹脂ボール、ガラスボール、もしくは樹脂で形成された柱状体等からなるスペーサーを配置する技術が知られている。
【０００３】
このような液晶装置は、通常、以下のような工程を経て製造される。まず、下基板、上基板のそれぞれに電極や配向膜等を積層形成した後、例えば下基板の周縁部に液晶注入口となる開口部を形成した形で未硬化のシール材を印刷し、同じ基板もしくはもう一方の基板の表面上にスペーサーを散布してから、シール材を介して下基板と上基板とを貼着することによって空の液晶セルを作製する。そして、未硬化のシール材を硬化し、さらに、真空注入法を用いてシール材に予め形成しておいた液晶注入口から液晶セル内に液晶を注入し、その後、注入口を封止材によって封止する。最後に、下基板および上基板の外面に位相差板や偏光板等の光学フィルムを貼り合わせて液晶装置が製造される。
【０００４】
上記の製造工程のうち、スペーサーの散布工程については、例えばスペーサーを所定の溶媒中に分散させたスペーサー分散溶液を噴霧しながら基板上に均一に散布するという方法が従来から採用されていた。これに対して、インクジェット法を用いて液晶セル内の特定の領域にスペーサーを配置する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。また、スペーサーは基板間隔を均一に保持する役目を果たす一方、画素領域に配置された場合には光抜けの原因や液晶の配向不良の原因となるなど、表示にとって悪影響を及ぼすことになる。そのため、液晶セル内の非画素領域にのみ選択的にスペーサーを配置した液晶表示装置（例えば、特許文献２）や製造方法（例えば、特許文献３）、インクジェット法を用いて非画素領域にスペーサーを配置する方法（例えば、特許文献４）などが提案されている。さらに、インクジェット方式を用いた具体的なスペーサー定点配置装置も提案されている（例えば、特許文献５）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８８２３５号公報
【特許文献２】
特開昭５４−１０７７５４号公報
【特許文献３】
特開平２−３０８２２４号公報
【特許文献４】
特開平９−１０５９４６号公報
【特許文献５】
特開２００２−７２２１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、スペーサーを表示に直接寄与しない非画素領域に配置するという手法は、従来から知られている。また、スペーサーは基板間隔を均一に保持するという観点から液晶セル内に所定の個数以上を配置することが必要となるが、その一方、表示への悪影響を考慮すると必要最低限の個数とすることが好ましい。このような観点から従来の技術を見ると、上記の公報に記載された技術は、いずれもスペーサーの最適な配置個数（配置密度）に関しては全く検討されていなかった。したがって、基板面内でのセル厚（基板間隔）ムラに起因する表示ムラやスペーサーの存在による光抜け、配向不良等に起因するコントラスト低下を抑制し、表示品位をより向上させるべく、最適なスペーサーの配置個数（配置密度）の目安が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、基板間隔を基板面内で均一化するとともに、スペーサーによる光抜け、配向不良等による表示特性の低下が生じ難い液晶装置と、その液晶装置の製造方法、さらにはこの液晶装置を備える電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、一対の基板がシール材を介して対向配置され、前記一対の基板と前記シール材とにより囲まれた空間に液晶およびスペーサーが封入されてなる液晶装置であって、前記スペーサーが、基板面内で単体もしくは凝集体もしくはこれら単体と凝集体とが混在した状態で、一方向に延びる互いに平行な複数の第１仮想線と前記一方向とは異なる方向に延びる互いに平行な複数の第２仮想線との交点上の全てもしくは一部に配置されており、前記スペーサーの配置密度が５０〜３００個／ｍｍ^２であり、かつ、前記全ての交点における平均で０．２〜３個のスペーサーが存在していることを特徴とする。
【０００９】
本発明者らは、［発明が解決しようとする課題］の項に記載した「最適なスペーサーの配置個数（配置密度）」について鋭意検討した結果、以下のような結果を得た。すなわち、スペーサーの配置密度を５０〜３００個／ｍｍ^２とし、かつ、前記第１仮想線と第２仮想線との全ての交点における平均で０．２〜３個のスペーサーが存在する配置とすれば、スペーサーによる表示品位の低下を充分に抑制し、表示品位を向上することができる。
【００１０】
なお、本発明の液晶装置において、「スペーサーが、基板面内で単体もしくは凝集体もしくはこれらが混在した状態で、一方向に延びる互いに平行な複数の第１仮想線と前記一方向とは異なる方向に延びる互いに平行な複数の第２仮想線との交点上の全てもしくは一部に配置されている」のは、後述する本発明の液晶装置の製造方法によるものである。すなわち、本発明の液晶装置の製造方法では、スペーサーを所定の溶媒中に分散させたスペーサー分散溶液を、液滴吐出装置を用いて基板上に滴下しており、溶液１滴毎にランダムな個数のスペーサーが含まれている。そして、滴下後、溶媒を蒸発させることによって基板上にスペーサーが残存する。このとき、液滴吐出装置を用いているので、スペーサーは、基板上に不規則に配置されることはなく、液滴吐出ノズルの整列方向に相当する一方向に延びる互いに平行な複数の第１仮想線と、液滴吐出ノズルの走査方向に相当する前記一方向とは異なる方向に延びる互いに平行な複数の第２仮想線との交点上に孤立して配置されることになる。また、「交点上の全てもしくは一部」としたのは、本発明の場合、液滴中に含まれるスペーサーの個数がランダムであると同時に比較的少なく、場合によっては、液滴が滴下されたものの、その中にスペーサーが含まれず、最終的にスペーサーが存在しない点もあるからである。
【００１１】
上記の数値範囲の根拠については［実施例］の項で詳述するが、スペーサーの配置密度が５０個／ｍｍ^２よりも小さくなると、スペーサーによって基板間隔が充分に保持されず、セル厚ムラが顕著になって表示品位が著しく低下する。また、スペーサーの配置密度が３００個／ｍｍ^２よりも大きくなると、低温時に液晶中に気泡が発生する。これは真空気泡と呼ばれる不良となる。その原因はスペーサーに比べて液晶は熱膨張率が大きいため、低温状態では液晶層中に真空状態となる箇所が局所的に発生するが、スペーサーが多すぎると、基板が内側に凹むように追従できず、真空状態の箇所が残ってしまうからである。
【００１２】
また、第１，第２仮想線の全ての交点における平均が０．２個より少ないと、１点中にスペーサーが存在しない点が多くなり過ぎてスペーサーの配置にバラツキが生じ、セル厚ムラが顕著になることで表示品位が著しく低下する。また、３個より多いと、スペーサーが凝集体の形で存在するものが多くなり過ぎ、セル厚ムラの原因になるとともに光抜けが多く生じるようになり、表示品位が著しく低下する。
【００１３】
前記スペーサーは、非画素領域に配置することが望ましい。
スペーサーが表示領域内に存在していると、液晶の配向不良や光抜け等を引き起こし、表示品位を大きく低下させるため、表示に直接寄与しない非画素領域に配置することによって表示品位を飛躍的に向上させることができる。
【００１４】
上述したように、スペーサーを非画素領域に配置することで表示品位が向上するが、その非画素領域に対応して遮光層を設けることによって、より確実に光抜け等の表示不良を防止することができる。
【００１５】
また、スペーサーが着色されたものであってもよい。
例えば当該液晶装置を表示装置として用いた場合、黒表示（暗表示）を行う際に、配設されたスペーサーから光が抜け、その部分が白表示（明表示）となってしまう場合があるが、上記のようにスペーサーに対して着色を施すことで、特に黒に着色したスペーサーを用いることで黒表示（暗表示）を確実に行うことが可能となる。
【００１６】
また、スペーサーの表面に、液晶の配向を規制する処理を施してもよい。
すなわち、スペーサーの表面付近においては液晶の配向乱れが生じ、コントラストの低下が生じる場合があるが、このようにスペーサーの表面に配向規制手段を具備させることで、スペーサー表面付近においても液晶を配向させることが可能となる。その結果、光抜けの発生を防止し、ひいてはコントラスト低下等の不具合の生じ難い液晶装置を提供することができる。なお、配向規制手段としては、例えばシランカップリング剤等を用いて、スペーサー表面に長鎖のアルキル基を付与したもの等を例示することができる。
【００１７】
さらに、スペーサーの表面に、スペーサー自身が基板上に固着されるための固着層を設けてもよい。固着層の材料の一例としては、熱硬化型樹脂を用いることができる。
このように熱硬化型樹脂をスペーサーの表面に形成し、例えば基板間の所定位置にスペーサーを配設した後に熱処理を施すことにより、基板に対しスペーサーを安定して固着させることが可能となり、例えばスペーサーが浮遊して所定位置からズレてしまう等の不具合の発生を防止することが可能となる。
なお、上記の「スペーサーを着色する構成」、「スペーサー表面に液晶の配向規制処理を施す構成」、「スペーサー表面に固着層を設ける構成」の３つの構成のうち、１個のスペーサーがいずれか１つの構成を有していてもよいし、いずれか２つの構成を有していてもよいし、３つの構成を全て兼ね備えていてもよい。
【００１８】
本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板がシール材を介して対向配置され、前記一対の基板と前記シール材とにより囲まれた空間に液晶およびスペーサーが封入されてなる液晶装置の製造方法であって、前記スペーサーを所定の溶媒中に分散させたスペーサー分散溶液を、液滴吐出装置を用いて前記一対の基板のうちのいずれか一方の基板上の所定の位置に滴下する工程と、前記基板上に滴下された液滴中の前記溶媒を蒸発させることにより、前記スペーサーが、基板面内で単体もしくは凝集体もしくはこれら単体と凝集体とが混在した状態で、一方向に延びる互いに平行な複数の第１仮想線と前記一方向とは異なる方向に延びる互いに平行な複数の第２仮想線との交点上の全てもしくは一部に配置され、前記スペーサーの配置密度が５０〜３００個／ｍｍ^２であり、かつ、前記全ての交点における平均で０．２〜３個のスペーサーが存在するように前記スペーサーを配置する工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
すなわち、本発明の液晶装置の製造方法は、スペーサーを所定の溶媒中に分散させたスペーサー分散溶液を、液滴吐出装置を用いて基板上の所定の位置に滴下した後、液滴中の溶媒を蒸発させることで基板上の定点位置にスペーサーを配置するというものである。この際、スペーサーの配置密度や液滴１点あたりに含まれる平均個数を上記のように限定することによって、表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。上述したように、前記第１仮想線が延びる方向は、前記液滴吐出装置の複数の液滴吐出ノズルの整列方向に相当し、前記第２仮想線が延びる方向は、液滴吐出装置の複数の液滴吐出ノズルの走査方向に相当する。
【００２０】
スペーサー分散溶液を基板上に滴下する工程においては、基板上に滴下された際の液滴の直径よりも大きな寸法間隔で液滴を滴下することが望ましい。
液滴吐出法によってスペーサーを定点に配置できる原理は、基板上の所定の位置にスペーサーを含む液滴が滴下された後、溶媒を蒸発させるが、この時、液滴の周縁部から徐々に溶媒が蒸発して液滴の中心部が小さくなっていくのに伴ってスペーサーも中心部に集まることによって液滴の中心部近傍にスペーサーが配置されることによる。よって、基板上に滴下された液滴は個々に独立して存在していることが重要であり、そのため、基板上に滴下された際の液滴の直径よりも大きな寸法間隔で液滴を滴下することが望ましいのである。仮に複数の液滴がつながってしまうと、スペーサーの位置は不確定になり、必ずしも各液滴の中心に位置しなくなってしまうからである。
【００２１】
また、一対の基板のうちのいずれか一方の基板上に、該基板面内の領域において閉じた枠状のシール材を形成する工程と、前記シール材が形成された基板上の前記シール材によって囲まれた領域内に前記液晶を滴下する工程と、前記シール材が形成された基板と他方の基板とを貼り合わせる工程と、を有するものであってもよい。
この製造方法は、基板貼り合わせ後に真空注入法等を用いて液晶を注入するものではなく、基板貼り合わせ前にいずれかの基板上に液晶を滴下した後、他方の基板と貼り合わせるというものである。この方法を採用した場合、基板貼合せの際の圧力をスペーサーのみならず液晶もが受けることとなり、従来の注入口を設けた構成の液晶装置に比してスペーサーの数を減らすことが可能となる。すなわち、液晶が貼合せ圧力の一部を受ける役割を担うため、スペーサーの数を減らしたとしても貼合せ圧力に耐え得ることができ、均一な基板間隔を確保することができるようになる。
【００２２】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶装置を例えば表示装置として備えることを特徴とする。本発明の液晶装置を備えることにより、表示品位に優れた表示部を有する電子機器を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
［液晶装置］
以下に示す本実施の形態の液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子を用いたアクティブマトリクスタイプの透過型液晶装置である。図１は本実施形態の透過型液晶装置のマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。図２はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す要部平面図である。図３は図２のＡ−Ａ’線断面図で、図４は本実施形態の透過型液晶装置全体の平面構造について示す全体平面図である。なお、図３においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２４】
本実施の形態の液晶装置において、図１に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９と当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０とがそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。
【００２５】
また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００２６】
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。
【００２７】
次に、図２に基づいて、本実施形態の液晶装置の要部の平面構造について説明する。図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ　Ｏｘｉｄｅ，　以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。本実施の形態において、各画素電極９および各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。
【００２８】
データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
【００２９】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００３０】
次に、図３に基づいて、本実施の形態の液晶装置の断面構造について説明する。図３は上述した通り、図２のＡ−Ａ’線断面図であり、ＴＦＴ素子３０が形成された領域の構成について示す断面図である。本実施の形態の液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。
【００３１】
液晶層５０は、強誘電性液晶であるスメクティック液晶にて構成され、電圧変化に対する液晶駆動の応答性が速いものとされている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａとその液晶層５０側表面に形成されたＴＦＴ素子３０、画素電極９、配向膜４０を主体として構成されており、対向基板２０はガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａとその液晶層５０側表面に形成された共通電極２１と配向膜６０とを主体として構成されている。そして、各基板１０，２０は、スペーサー１５を介して所定の基板間隔が保持されている。図３においては、データ線６ａの上方に単体で存在しているスペーサー１５を図示しているが、本実施の形態ではこのようにスペーサー１５が非画素領域に配置されている。なお、「非画素領域」とは、データ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等の配線やＴＦＴ素子３０が形成され、実質的に表示が行われない領域のことである。
【００３２】
ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面には画素電極９が設けられ、各画素電極９に隣接する位置に、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が設けられている。画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００３３】
上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。
【００３４】
さらに、データ線６ａ上および第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。すなわち、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４および第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。
【００３５】
本実施の形態では、ゲート絶縁膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。
【００３６】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’および低濃度ソース、ドレイン領域１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００３７】
また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。さらに、図２に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。
【００３８】
さらに、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側最表面、すなわち、画素電極９および第３層間絶縁膜７上には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御する配向膜４０が形成されている。したがって、このようなＴＦＴ素子３０を具備する領域においては、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側最表面、すなわち液晶層５０の挟持面には複数の凹凸ないし段差が形成された構成となっている。
【００３９】
他方、対向基板２０には、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面であって、データ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外の領域に、入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止するための第２遮光膜２３が設けられている。さらに、第２遮光膜２３が形成された基板本体２０Ａの液晶層５０側には、その略全面にわたって、ＩＴＯ等からなる共通電極２１が形成され、その液晶層５０側には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御する配向膜６０が形成されている。
【００４０】
なお、図４は、本実施の形態の液晶装置１００の全体構成について概略を示す平面模式図であって、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の間には、閉環状のシール材９３により封止する形にて液晶層５０が形成されている。すなわち、本実施の形態の液晶装置１００において、シール材９３は、液晶を注入するための注入口を具備しておらず、基板１０，２０の面内領域において閉ざされた枠形状であって、基板１０，２０の外縁に露出することなく、基板１０，２０の外縁に向けた開口を具備しない閉口枠形状に形成されている。
【００４１】
本実施の形態においては、上述した通り、液晶層５０を挟持する一対の基板１０，２０間の非画素領域にはスペーサー１５が配置され、図４に示すシール材９３の内側の領域において、スペーサーの配置密度は５０〜３００個／ｍｍ^２であり、かつ、後述する第１仮想線と第２仮想線との全ての交点における平均（液滴１点あたりの平均）で０．２〜３個のスペーサーが存在している。
【００４２】
図５、図６は基板面内におけるスペーサー１５の配置を示す図であって、図５（ａ）、（ｂ）は液滴１点あたりの平均で０．２個のスペーサーが存在しているイメージ、図６（ａ）、（ｂ）は１点あたりの平均で３個のスペーサーが存在しているイメージをそれぞれ示している。図５（ａ）、図６（ａ）は滴下直後、図５（ｂ）、図６（ｂ）は溶媒を蒸発させた後の状態であり、ハッチングを付した符号１７の円は基板上に滴下した液滴を示し、符号１５の円はスペーサーを示している。
【００４３】
これらの図に示すように、スペーサー１５は、後述する液滴吐出装置を用いて配置されるので、全く不規則に配置されることはなく、画素領域１９の外側にあたる非画素領域１８において、少なくとも一方向に延びる互いに平行な複数の第１仮想線Ｋ１と、第１仮想線Ｋ１と直交する方向に延びる互いに平行な複数の第２仮想線Ｋ２との交点の近傍に孤立して配置されることになる。なお、第１仮想線Ｋ１は、液滴吐出装置の複数の液滴吐出ノズルの整列方向を示す仮想線であり、第２仮想線Ｋ２は、複数の液滴吐出ノズルの走査方向を示す仮想線である。本実施の形態では、第１仮想線Ｋ１と第２仮想線Ｋ２とが直交するものとするが、これら仮想線は必ずしも直交しない位置関係にあっても良い。つまり、液滴吐出装置の液滴吐出ノズルの整列方向と走査方向とが直角以外の角度をなしていても良い。
【００４４】
図５（ａ）、（ｂ）から明らかなように、液滴１点あたりの平均で０．２個のスペーサーが存在しているということは、言い換えると、任意の液滴１０点に対して１個のスペーサーが含まれている液滴が２点あり、残りの８点の液滴にはスペーサーが含まれていないということである。また、図６（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、１点毎の液滴１７に含まれるスペーサー１５の数は制御できず、例えば平均３個といっても全ての液滴に３個ずつのスペーサー１５が含まれるわけではない。そして、液滴１点中のスペーサー１５は、単体もしくは凝集体もしくはこれら単体と凝集体が混在した状態で存在している。
【００４５】
本実施の形態の液晶装置においては、スペーサー１５の配置が最適化され、その配置密度が５０〜３００個／ｍｍ^２とされ、かつ、液滴１点あたりの平均で０．２〜３個のスペーサー１５が存在する配置とされているので、スペーサー１５による光抜け、コントラスト低下などの不具合が充分に抑制され、表示品位を向上させることができる。
【００４６】
例えば、スペーサー１５の配置密度が５０個／ｍｍ^２よりも小さくなると、基板間隔がスペーサー１５によって充分に保持されず、セル厚ムラが顕著になることで表示品位が著しく低下する。逆に、スペーサー１５の配置密度が３００個／ｍｍ^２よりも大きくなると、低温時に真空気泡と呼ばれる不良が発生する。また、液滴１点あたりの平均個数が０．２個より少ないと、１点中にスペーサー１５が存在しない点が多くなり過ぎてスペーサー１５の配置にバラツキが生じ、セル厚ムラが顕著になることで表示品位が著しく低下する。逆に、１点あたりの平均個数が３個より多いと、例えば図７に示すように、スペーサー１５が凝集体の形で存在するものが多くなりすぎ、巨大なスペーサー凝集体１５Ａが非画素領域１８からはみ出して画素領域１９に位置する場合がある。その結果、セル厚ムラの原因になるばかりでなく、光抜けや配向不良の度合がひどくなり、表示品位が著しく低下する。
【００４７】
なお、本実施の形態では白黒表示を前提とした構成としているが、カラー表示を行うべく、カラーフィルタ層を形成することもできる。すなわち、上基板（対向基板）２０の内面に、着色層と遮光層（ブラックマトリクス）とを備えたカラーフィルタ層を設け、カラーフィルタ層を保護する保護層を順次形成し、さらに保護層上に共通電極２１を形成することができる。表示領域においては、各々異なる色、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層を備えており、したがって、各色の表示領域により画素が構成され、画素毎にカラー表示が可能となる。また、本実施の形態ではアクティブマトリクスタイプの液晶装置を例示したが、例えば単純マトリクスタイプの液晶装置にも本発明に係る構成を採用することも可能である。
【００４８】
次に、本実施の形態の液晶装置に用いるスペーサー１５の構成について説明する。スペーサー１５は、例えば二酸化珪素やポリスチレン等からなる球状部材にて構成することができる。スペーサー１５の直径は、液晶装置に封入される液晶層５０の厚み（セル厚、すなわち基板間隔）に合わせて設定され、例えば２〜１０μｍの範囲内から選択される。
【００４９】
スペーサー１５としては、図８に示すように、表面に熱硬化性樹脂層１５０が付与された構成のものを採用することができる。この場合、熱硬化性樹脂の硬化によりスペーサー１５が下基板（ＴＦＴアレイ基板）１０と上基板（対向基板）２０に対して確実に固着されるようになる。例えば、当該液晶装置の製造工程において、液晶を滴下した基板（例えばＴＦＴアレイ基板１０）とは異なる基板（対向基板２０）上にスペーサー１５を散布した後に熱処理を行い、熱硬化性樹脂を硬化させることにより、対向基板２０に対してスペーサー１５を固着させることができる。
【００５０】
また、スペーサー１５の表面には、例えば図９のように、長鎖のアルキル基を付与した表面処理層１５１を設けることができる。長鎖のアルキル基を付与した表面処理層１５１を設ける手段としては、例えばシランカップリング剤を用いて表面処理を行うことが挙げられる。図１１（ａ）に示すように、表面処理層１５１の設けられていないスペーサー１５を用いた場合、スペーサー１５表面付近において液晶分子の配向が乱れ、その部分において光漏れが生じる場合がある。一方、図１１（ｂ）に示すように、表面処理層１５１の設けられたスペーサー１５ａを用いた場合には、スペーサー１５ａ表面付近において液晶分子を所定の方向に配向（本実施の形態の場合は垂直配向）することが可能となり、その部分において光漏れが生じ難いものとなる。
【００５１】
さらに、スペーサーには着色を施すことが可能で、図１０に示したスペーサー１５ｂは、黒色に着色されたスペーサーの一例を示している。例えば図１２（ａ）に示すように、無着色スペーサー１５を用いると、黒表示（暗表示）時にスペーサーに対応して白色の点表示が発生することとなり、場合によってはコントラスト低下の一因となる場合がある。これに対して、図１２（ｂ）に示すように、図１０に示したような着色スペーサー１５ｂを用いることで、黒表示（暗表示）時にスペーサーに対応する白色の点表示が発生しないものとなる。なお、白表示（明表示）時にスペーサーに対応する黒色の点表示が発生することとなるが、黒表示（暗表示）時の白色の点表示発生に比してコントラスト低下に対する影響は小さいものとなる。
【００５２】
［液晶装置の製造方法］
次に、本実施の形態に示した液晶装置の製造方法について、その一例を図３、図１３〜図１７を参照しつつ説明する。
まず、図１３のステップＳ１に示すように、ガラス等からなる下側の基板本体１０Ａ上に遮光膜１１ａ、第１層間絶縁膜１２、半導体層１ａ、チャネル領域１ａ’、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ、高濃度ドレイン領域１ｅ、蓄積容量電極１ｆ、走査線３ａ、容量線３ｂ、第２層間絶縁膜４、データ線６ａ、第３層間絶縁膜７、コンタクトホール８、画素電極９、配向膜４０を形成し、下基板（ＴＦＴアレイ基板）１０を作成する。また、上側の基板本体２０Ａ上にも遮光膜２３、対向電極２１、配向膜６０を形成し、上基板（対向基板）２０を作成する。
【００５３】
次に、図１３のステップＳ２において、下基板（ＴＦＴアレイ基板）１０上に、当該液晶装置のセル厚に見合った所定量の液晶を滴下する。続いて、図１３のステップＳ３において、上基板２０上にシール材９３を印刷し、さらにステップＳ４において、同じく上基板２０上に液滴吐出装置を用いてスペーサー１５を配置する。この場合、シール材９３は、図４に示したように液晶注入口を有しない閉口枠形状に形成する。また、上述したように、スペーサー１５の配置密度が５０〜３００個／ｍｍ^２、液滴１点あたりの平均で０．２〜３個のスペーサー１５が存在するように、液滴吐出装置に仕込むスペーサー分散溶液のスペーサー濃度を調製する。
【００５４】
また、上基板２０上に滴下された際に基板上に広がる液滴１７の直径よりも大きな寸法間隔で液滴１７を滴下するように、液滴吐出装置の条件を設定することが必要である。インクジェット（液滴吐出）法によってスペーサー１５を定点に配置できるのは、基板上の所定の位置にスペーサー１５を含む液滴１７が滴下された後、溶媒を蒸発させるが、この時、液滴１７の周縁部から徐々に溶媒が蒸発して液滴１７の中心部が小さくなっていくのに伴ってスペーサー１５も中心部に集まることによって液滴１７の中心部近傍にスペーサー１５が配置されるからである。よって、基板上に滴下された液滴１７は個々に独立して存在していることが重要であり、そのため、基板上に滴下された際の液滴１７の直径よりも大きな寸法間隔で液滴１７を滴下することが望ましい。仮に液滴１７の直径よりも小さな寸法間隔で液滴１７を滴下し、例えば図１５（ａ）に示すように、隣り合う液滴１７同士がつながってしまうと、スペーサー１５の位置は必ずしも各液滴１７の中心に位置しなくなり、図１５（ｂ）に示すように、画素領域１９に配置されるものも生じてしまうからである。
【００５５】
ここで用いる液滴吐出装置のヘッド２６の構造の一例を図１６および図１７に示す。これらの図は一つのノズルのみを示しているが、実際には複数のノズルを備えている。当該液滴吐出ヘッド２６は、図１６に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート３１と振動板３２とを備え、両者は仕切部材（リザーバプレート）３３を介して接合されている。ノズルプレート３１と振動板３２との間には、仕切部材３３によって複数の空間３４と液溜まり３５とが形成されている。各空間３４と液溜まり３５の内部はスペーサー分散溶液で満たされており、各空間３４と液溜まり３５とは供給口３６を介して連通している。さらに、ノズルプレート３１には、空間３４からスペーサー分散溶液を噴射するためのノズル孔３７が設けられている。一方、振動板３２には液溜まり３５にスペーサー分散溶液を供給するための孔３８が形成されている。
【００５６】
また、図１７に示すように、振動板３２の空間３４に対向する面と反対側の面上には圧電素子３９が接合されている。この圧電素子３９は一対の電極４１の間に位置し、通電すると圧電素子３９が外側に突出するように撓曲し、同時に圧電素子３９が接合されている振動板３２も一体となって外側に撓曲する。これによって空間３４の容積が増大する。したがって、空間３４内に増大した容積分に相当するスペーサー分散溶液が液溜まり３５から供給口３６を介して流入する。次に、圧電素子３９への通電を解除すると、圧電素子３９と振動板３２はともに元の形状に戻る。これにより、空間３４も元の容積に戻るため、空間３４内部のスペーサー分散溶液の圧力が上昇し、ノズル孔３７から基板に向けてスペーサー分散溶液の液滴２７が吐出される。
【００５７】
そして、図１３のステップＳ５において、これら下基板１０と上基板２０とを貼り合わせ、さらに下基板１０および上基板２０の外側に図示しない位相差板、偏光板等の光学フィルムを貼り合わせて、図３に示したセル構造を備える液晶装置が製造される。
【００５８】
一方、製造方法の異なる例として、図１４に示すような工程によって上記実施の形態の液晶装置を得ることもできる。まず、図１４のステップＳ１１に示すように、上述した図１３のステップＳ１と同様、ガラス等からなる下側の基板本体１０Ａ上に配向膜４０等を形成し、下基板（ＴＦＴアレイ基板）１０を作成する。また、上側の基板本体２０Ａ上にも配向膜６０等を形成し、上基板（対向基板）２０を作成する。
【００５９】
次に、図１４のステップＳ１２において、下基板（ＴＦＴアレイ基板）１０上に上記同様、液晶注入口を有しない閉口枠形状のシール材９３を印刷し、さらに、図１４のステップＳ１３において、閉口枠形状のシール材９３の内側に所定量の液晶を滴下する。続いて、図１４のステップＳ１４において、上側基板２０上に液滴吐出装置を用いてスペーサー１５を配置する。この場合も、スペーサー１５の配置密度が５０〜３００個／ｍｍ^２、液滴１点あたりの平均で０．２〜３個のスペーサー１５が存在するように、液滴吐出装置に仕込むスペーサー分散溶液のスペーサー濃度を調製する。
【００６０】
そして、図１４のステップＳ１５において、これら下基板１０と上基板２０とを貼り合わせ、さらに下基板１０および上基板２０の外側に図示しない位相差板や偏光板等の光学フィルムを貼り合わせ、図３に示したセル構造を備える液晶装置が製造される。
【００６１】
［電子機器］
次に、上記実施形態で示した液晶装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図１８（ａ）は携帯電話の一例を示した斜視図である。図１８（ａ）において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記実施の形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
図１８（ｂ）はワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１８（ｂ）において、符号６００は情報処理装置、符号６０１はキーボードなどの入力部、符号６０３は情報処理本体、符号６０２は上記実施の形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
図１８（ｃ）は腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１８（ｃ）において、符号７００は時計本体を示し、符号７０１は上記実施の形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
【００６２】
このように、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、上記実施形態の液晶装置のいずれかを備えたものであるので、表示品位に優れた表示部を有する電子機器となる。
【００６３】
【実施例】
次に、本発明者らは、本発明の液晶装置の特性評価を行った。以下、その結果について報告する。
［実施例１］
上記実施の形態で説明した液滴吐出装置を用いたスペーサー配置方法を用いて、基板間隔が５μｍで、スペーサーの配置密度を変えた液晶セルを実際に作製し、「基板間隔の均一性」と「低温気泡の発生の有無」を評価した。スペーサーは、液滴１点あたりの平均スペーサー個数が２個になるように調整し、配置密度は１０，５０，１００，１５０，３００，４００個／ｍｍ^２と６種類に変えた。評価結果を下の［表１］に示す。表１において、「基板間隔の均一性」は、目視検査にてセル厚ムラに起因する表示ムラが認められないものを「○」、表示ムラが認められたものを「×」とした。また、「低温気泡の発生の有無」は、目視検査にて気泡の発生が認められないものを「○」、気泡の発生が認められたものを「×」とした。
【００６４】
【表１】

【００６５】
表１から明らかなように、スペーサーの配置密度が１０個／ｍｍ^２のものはセル厚ムラに起因する表示ムラが発生し、スペーサーの配置密度が４００個／ｍｍ^２のものは低温気泡が発生し、ともに不良となった。これに対し、スペーサーの配置密度を５０〜３００個／ｍｍ^２とすれば、セル厚ムラによる表示ムラが発生せず、低温気泡の発生のない、表示品位に優れた液晶セルが得られることがわかった。なお、本発明者らは、液滴吐出装置を用いない従来のスペーサー散布方法においても、スペーサーの配置密度を５０〜３００個／ｍｍ^２とすると表示不良の発生を抑えられることを既に確認しており、本実験結果はその結果とも一致している。
【００６６】
［実施例２］
次に、実施例１と同様の液晶セルを用いて、スペーサーの配置密度を５０〜３００個／ｍｍ^２の範囲に限定した上で液滴１点あたりの平均スペーサー個数を変えた液晶セルを実際に作製し、「セル厚ムラに起因する表示品位の低下の有無」と「スペーサー凝集体による光抜けやセル厚ムラに起因する表示品位の低下の有無」を評価した。液滴１点あたりの平均スペーサー個数は、０．０８，０．２，０．５，１，３，４，５個と７種類に変えた。評価結果を下の［表２］に示す。表２において、「セル厚ムラに起因する表示品位の低下の有無」は、目視検査にてスペーサーが少なすぎることによるセル厚ムラに起因すると考えられる表示ムラが認められないものを「○」、表示ムラが認められたものを「×」とした。また、「スペーサー凝集体による光抜けやセル厚ムラに起因する表示品位の低下の有無」は、目視検査にてスペーサー凝集体による光抜けやセル厚ムラに起因する表示品位の低下が認められないものを「○」、認められたものを「×」とした。なお、スペーサーが少なすぎる場合には、基板間隔を均一に保つことができないので、目視検査でセル厚ムラを確認することができる。逆に、スペーサーが多すぎる場合には、１０個程度のスペーサー凝集体がセル内に存在するので、目視検査で白い点として確認することができる。
【００６７】
【表２】

【００６８】
表２から明らかなように、液滴１点あたりの平均スペーサー個数が０．０８個の場合、配置密度５０〜３００個／ｍｍ^２の条件を満足していても、液滴吐出装置で液滴を滴下した全点のうち、スペーサーが全く配置されない点が９割を超え、このような点が多すぎるので、結果的にスペーサーの配置に偏りが生じ、セル厚ムラが生じてしまう。また、液滴１点あたりの平均スペーサー個数が３個より多くなると、巨大なスペーサー凝集体が多くなる傾向にあり、明らかにスペーサー凝集体に起因すると思われる光抜けやセル厚ムラに起因する表示品位の低下が生じる。
【００６９】
これら実施例１，２の結果から、スペーサーが少なすぎることによる表示不良、スペーサーが多すぎることによる表示不良ともに抑制でき、良好な表示品位を維持するためには、スペーサーの配置密度を５０〜３００個／ｍｍ^２、液滴１点あたり平均のスペーサーの個数を０．２〜３個とすれば良いことが確認された。
【００７０】
また、表３は、液滴吐出装置でスペーサー分散溶液を滴下する際の滴下間隔（表の縦軸、言い換えると、１点の液滴が存在する基板上の面積）と液滴１点あたり平均のスペーサーの個数（表の横軸）によって決定されるスペーサーの配置密度（欄内）である。表３の縦軸の、例えば「４０×４０」と示したのは、液滴吐出装置におけるＸ軸走査方向の滴下間隔が４０μｍ、Ｙ軸走査方向の滴下間隔が４０μｍであるという意味である。表３中に太線で囲んだ範囲の「滴下間隔」と「液滴１点あたり平均のスペーサーの個数」の組み合わせに設定すれば、本発明の液晶装置におけるスペーサーの配置を実現することができる。
【００７１】
【表３】

【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液滴吐出装置を用いて液晶セル内の所定の位置にスペーサーを配置する技術において、スペーサーの配置密度と液滴１点あたりに存在するスペーサー個数を最適化したことにより、セル厚ムラやスペーサーによる光抜け等に起因する表示不良を効果的に抑制することができ、表示品位の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の液晶装置におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。
【図２】同、液晶装置におけるＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。
【図３】同、液晶装置において、その非画素領域における構造を示す断面図である。
【図４】同、液晶装置において、全体構成の概略を示す全体平面模式図である。
【図５】同、液晶装置のスペーサー配置工程において、液滴１点あたりの平均で０．２個のスペーサーが存在している状態の一例を示す平面図であって、図５（ａ）は滴下直後、図５（ｂ）は溶媒を蒸発させた後の状態を示している。
【図６】同、液晶装置のスペーサー配置工程において、液滴１点あたりの平均で３個のスペーサーが存在している状態の一例を示す平面図であって、図６（ａ）は滴下直後、図６（ｂ）は溶媒を蒸発させた後の状態を示している。
【図７】同、液晶装置のスペーサー配置工程において、スペーサー凝集体が形成された状態を示す平面図である。
【図８】同、スペーサーの構成を示す模式図である。
【図９】同、スペーサーに表面処理層を設けた場合の構成を示す模式図である。
【図１０】スペーサーに着色を施した場合の構成を示す模式図である。
【図１１】図９のスペーサーを用いた場合の効果について示す説明図である。
【図１２】図１０のスペーサーを用いた場合の効果について示す説明図である。
【図１３】同、液晶装置の製造方法の一例を示す工程説明図（フローチャート）である。
【図１４】同、製造方法の一変形例を示す工程説明図（フローチャート）である。
【図１５】同、スペーサー配置工程において、液滴の直径よりも小さな寸法間隔で液滴を滴下した状態を示す模式図である。
【図１６】同、スペーサー配置工程で用いる液滴吐出装置のヘッドの構成を示す斜視図である。
【図１７】同、断面図である。
【図１８】本発明に係る電子機器の幾つかの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　下側基板（ＴＦＴアレイ基板）
１５　スペーサー
２０　上側基板（対向基板）
５０　液晶層
９３　シール材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal device, a method for manufacturing a liquid crystal device, and an electronic apparatus including the liquid crystal device, and more particularly to a technique for disposing a spacer between a pair of substrates.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional liquid crystal device, there is a liquid crystal device in which a lower substrate and an upper substrate are adhered to each other at a peripheral portion of each substrate via a sealing material, and a liquid crystal layer is sealed between the pair of substrates. In this case, a technique is known in which a spacer made of a resin ball, a glass ball, or a columnar body made of resin or the like is arranged between a pair of substrates in order to maintain a uniform substrate spacing in the substrate plane.
[0003]
Such a liquid crystal device is usually manufactured through the following steps. First, after forming an electrode and an alignment film on the lower substrate and the upper substrate respectively, an uncured sealing material is printed in a form in which an opening serving as a liquid crystal injection port is formed on a peripheral portion of the lower substrate, for example. An empty liquid crystal cell is manufactured by dispersing spacers on the surface of the substrate or the other substrate, and then attaching the lower substrate and the upper substrate via a sealing material. Then, the uncured sealing material is cured, and liquid crystal is injected into the liquid crystal cell from a liquid crystal injection port formed in advance in the sealing material using a vacuum injection method. Seal. Finally, an optical film such as a retardation plate or a polarizing plate is attached to the outer surfaces of the lower substrate and the upper substrate to manufacture a liquid crystal device.
[0004]
Among the above-mentioned manufacturing processes, in the step of dispersing the spacer, for example, a method of uniformly dispersing the spacer on a substrate while spraying a spacer dispersion solution in which the spacer is dispersed in a predetermined solvent has been conventionally adopted. On the other hand, a technique has been proposed in which a spacer is arranged in a specific region in a liquid crystal cell using an inkjet method (for example, Patent Document 1). In addition, while the spacer serves to maintain the substrate interval uniformly, when it is arranged in the pixel region, it adversely affects the display, such as causing light leakage or poor alignment of liquid crystal. Therefore, a spacer is selectively provided only in a non-pixel region in a liquid crystal cell (for example, Patent Document 2), a manufacturing method (for example, Patent Document 3), and a spacer is formed in a non-pixel region using an inkjet method. An arrangement method (for example, Patent Document 4) has been proposed. Further, a specific spacer fixed point arrangement device using an ink jet system has been proposed (for example, Patent Document 5).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-188235 A
[Patent Document 2]
JP-A-54-107754
[Patent Document 3]
JP-A-2-308224
[Patent Document 4]
JP-A-9-105946
[Patent Document 5]
JP-A-2002-72218
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, a method of arranging a spacer in a non-pixel region that does not directly contribute to display is conventionally known. In addition, it is necessary to arrange at least a predetermined number of spacers in the liquid crystal cell from the viewpoint of maintaining uniform substrate spacing. On the other hand, the number of spacers should be the minimum necessary in consideration of the adverse effect on display. Is preferred. In view of the prior art from such a point of view, none of the techniques described in the above publications has been studied with respect to the optimal number of spacers (arrangement density). Therefore, optimal spacers are used to suppress display unevenness due to uneven cell thickness (substrate spacing) in the substrate surface, light leakage due to the presence of spacers, and contrast reduction due to poor alignment, and to further improve display quality. The standard of the number of arrangements (arrangement density) was required.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and, while making the substrate spacing uniform in the substrate surface, light leakage due to spacers, a liquid crystal device that is less likely to cause a decrease in display characteristics due to poor alignment, and the like, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a liquid crystal device, and an electronic device including the liquid crystal device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the liquid crystal device of the present invention, a pair of substrates are arranged to face each other with a sealant interposed therebetween, and a liquid crystal and a spacer are sealed in a space surrounded by the pair of substrates and the sealant. The liquid crystal device, wherein the spacer is a single or aggregated body or a mixture of the single body and the aggregated body in a substrate surface, and a plurality of parallel first virtual lines extending in one direction and the one virtual direction. Are arranged at all or a part of the intersection with the plurality of second virtual lines extending in different directions, and the arrangement density of the spacers is 50 to 300 pieces / mm. ² And an average of 0.2 to 3 spacers at all the intersections.
[0009]
The present inventors have conducted intensive studies on the “optimal number of spacers arranged (arrangement density)” described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, and as a result, obtained the following results. That is, the arrangement density of the spacers is 50 to 300 pieces / mm. ² And, if the arrangement is such that 0.2 to 3 spacers are present on average at all the intersections of the first virtual line and the second virtual line, a reduction in display quality due to the spacers is sufficiently suppressed, The display quality can be improved.
[0010]
Note that, in the liquid crystal device of the present invention, in the liquid crystal device, "a plurality of first imaginary lines extending in one direction and being different from the one direction may be formed in a state where the spacer is a single substance, an aggregate, or a mixture thereof in the substrate surface. Are disposed at all or a part of the intersection with the plurality of second virtual lines extending in parallel to each other "according to the method of manufacturing a liquid crystal device of the present invention described later. That is, in the method of manufacturing a liquid crystal device of the present invention, a spacer dispersion solution in which spacers are dispersed in a predetermined solvent is dropped on a substrate using a droplet discharge device, and a random number of droplets is dropped for each droplet of the solution. Spacers are included. After the dropping, the spacer is left on the substrate by evaporating the solvent. At this time, since the droplet discharge device is used, the spacers are not arranged irregularly on the substrate, and a plurality of first parallel spacers extending in one direction corresponding to the alignment direction of the droplet discharge nozzles. The virtual line and the plurality of second virtual lines parallel to each other extending in a direction different from the one direction corresponding to the scanning direction of the droplet discharge nozzle are arranged in isolation. In addition, in the case of the present invention, the number of spacers contained in the droplet is relatively small at the same time as being random, and in some cases, the droplet is dropped. However, this is because the spacer is not contained therein and the spacer is not present in some cases.
[0011]
The reason for the above numerical range will be described in detail in the section of [Example]. ² If the distance is smaller than the above, the spacers do not sufficiently maintain the distance between the substrates, the cell thickness unevenness becomes remarkable, and the display quality remarkably deteriorates. Also, the arrangement density of the spacers is 300 pieces / mm. ² If it is larger than this, bubbles will be generated in the liquid crystal at low temperatures. This results in a defect called a vacuum bubble. The cause is that the liquid crystal has a higher coefficient of thermal expansion than the spacers, so in a low-temperature state, a vacuum state occurs locally in the liquid crystal layer, but if there are too many spacers, the substrate will follow inwardly This is because it cannot be performed, and a portion in a vacuum state remains.
[0012]
If the average at all the intersections of the first and second imaginary lines is less than 0.2, there are too many points where no spacer exists in one point, and the arrangement of the spacers varies, resulting in uneven cell thickness. When it becomes remarkable, the display quality is significantly reduced. On the other hand, if the number is more than three, the number of spacers existing in the form of aggregates becomes too large, which causes unevenness in cell thickness and causes a large amount of light leakage, resulting in remarkable deterioration in display quality.
[0013]
Preferably, the spacer is disposed in a non-pixel region.
If the spacer is present in the display area, it causes poor alignment of the liquid crystal and light leakage, etc., and greatly reduces the display quality.Therefore, the display quality is dramatically improved by arranging the spacer in the non-pixel area that does not directly contribute to the display. Can be improved.
[0014]
As described above, the display quality is improved by disposing the spacer in the non-pixel region. However, by providing the light-shielding layer corresponding to the non-pixel region, it is possible to more reliably prevent display defects such as light leakage. Can be.
[0015]
Further, the spacer may be colored.
For example, when the liquid crystal device is used as a display device, when black display (dark display) is performed, light may escape from the provided spacers, and that portion may be displayed in white (bright display). By coloring the spacers as described above, it is possible to reliably perform black display (dark display) particularly by using the spacer colored black.
[0016]
Further, the surface of the spacer may be subjected to a treatment for regulating the alignment of the liquid crystal.
That is, the alignment of the liquid crystal is disturbed near the surface of the spacer, and the contrast may be reduced. In this way, by providing the spacer with the alignment controlling means, the liquid crystal is also aligned near the surface of the spacer. It becomes possible. As a result, it is possible to provide a liquid crystal device in which light leakage is prevented, and in which problems such as a decrease in contrast are unlikely to occur. In addition, as the alignment regulating means, for example, a method in which a long-chain alkyl group is provided on the spacer surface using a silane coupling agent or the like can be exemplified.
[0017]
Further, a fixing layer for fixing the spacer itself on the substrate may be provided on the surface of the spacer. As an example of the material of the fixing layer, a thermosetting resin can be used.
By forming the thermosetting resin on the surface of the spacer in this way, for example, by arranging the spacer at a predetermined position between the substrates and then performing heat treatment, the spacer can be stably fixed to the substrate, for example, It is possible to prevent problems such as the spacer floating and shifting from a predetermined position.
In addition, one of the three configurations of “the configuration for coloring the spacer”, “the configuration for performing the liquid crystal alignment regulation process on the spacer surface”, and “the configuration for providing the fixing layer on the spacer surface” is one of the three configurations. It may have one configuration, may have any two configurations, or may have all three configurations.
[0018]
The method of manufacturing a liquid crystal device according to the present invention is directed to a method of manufacturing a liquid crystal device in which a pair of substrates are arranged to face each other with a sealant therebetween, and a liquid crystal and a spacer are sealed in a space surrounded by the pair of substrates and the sealant. A method, wherein a step of dropping a spacer dispersion solution obtained by dispersing the spacer in a predetermined solvent at a predetermined position on one of the pair of substrates using a droplet discharge device. By evaporating the solvent in the droplets dropped on the substrate, the spacers extend in one direction in a state where the spacer is a single substance or an aggregate or a mixture of the simple substance and the aggregate within the substrate surface. Arranged at all or a part of the intersection of the plurality of parallel first imaginary lines and the plurality of parallel second imaginary lines extending in a direction different from the one direction, and the arrangement density of the spacers is 5 300 pieces / mm ² And arranging the spacers so that an average of 0.2 to 3 spacers are present at all the intersections.
[0019]
That is, in the method of manufacturing a liquid crystal device of the present invention, after a spacer dispersion solution in which a spacer is dispersed in a predetermined solvent is dropped at a predetermined position on a substrate using a droplet discharge device, the solvent in the droplet is removed. Is evaporated to dispose a spacer at a fixed position on the substrate. At this time, a liquid crystal display device with high display quality can be obtained by limiting the arrangement density of the spacers and the average number per one droplet as described above. As described above, the direction in which the first virtual line extends corresponds to the alignment direction of the plurality of droplet discharge nozzles of the droplet discharge device, and the direction in which the second virtual line extends corresponds to the plurality of droplet discharge devices in the droplet discharge device. Corresponds to the scanning direction of the droplet discharge nozzle.
[0020]
In the step of dropping the spacer-dispersed solution on the substrate, it is desirable to drop the droplets at intervals larger than the diameter of the droplet when dropped on the substrate.
The principle that the spacer can be arranged at a fixed point by the droplet discharge method is that the solvent containing the spacer is dropped at a predetermined position on the substrate and then the solvent is evaporated. This is because the spacers are arranged near the center of the droplet by evaporating and the center of the droplet is also reduced as the center of the droplet becomes smaller. Therefore, it is important that the droplets dropped on the substrate exist independently of each other, and therefore, the droplets are dropped at a size interval larger than the diameter of the droplet when dropped on the substrate. It is desirable to do so. This is because if a plurality of droplets are connected, the position of the spacer becomes uncertain and is not necessarily located at the center of each droplet.
[0021]
A step of forming a closed frame-shaped sealing material in a region within the surface of the substrate on one of the pair of substrates, and the sealing material on the substrate on which the sealing material is formed; The method may include a step of dropping the liquid crystal in an enclosed region and a step of bonding the substrate on which the sealant is formed and another substrate.
This manufacturing method does not inject liquid crystal using a vacuum injection method or the like after bonding the substrates, but instead drops the liquid crystal on one of the substrates before bonding the substrates and then bonds the other substrate. is there. When this method is adopted, not only the spacers but also the liquid crystal receive the pressure at the time of laminating the substrates, and it is possible to reduce the number of spacers as compared with a conventional liquid crystal device having an inlet. Become. That is, since the liquid crystal plays a role of receiving a part of the bonding pressure, the liquid crystal can withstand the bonding pressure even if the number of spacers is reduced, and a uniform substrate interval can be secured.
[0022]
An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal device according to the present invention as, for example, a display device. By including the liquid crystal device of the present invention, an electronic device having a display portion with excellent display quality can be provided.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Liquid crystal device]
The liquid crystal device of the present embodiment described below is an active matrix type transmissive liquid crystal device using a thin film transistor (TFT) as a switching element. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of switching elements, signal lines, and the like in a plurality of pixels arranged in a matrix of the transmission type liquid crystal device of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of a main part showing a structure of a plurality of adjacent pixel groups on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like are formed. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2, and FIG. 4 is an overall plan view showing a planar structure of the entire transmission type liquid crystal device of the present embodiment. Note that FIG. 3 illustrates a case where the upper side in the drawing is the light incident side and the lower side in the drawing is the viewing side (observer side). Further, in each drawing, the scale of each layer or each member is made different in order to make each layer or each member a recognizable size in the drawing.
[0024]
In the liquid crystal device of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of pixels arranged in a matrix have a pixel electrode 9 and a TFT element as a switching element for controlling energization of the pixel electrode 9. And a data line 6a to which an image signal is supplied is electrically connected to the source of the TFT element 30. The image signals S1, S2,..., Sn to be written to the data lines 6a are supplied line-sequentially in this order or supplied to a plurality of adjacent data lines 6a for each group.
[0025]
Further, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT element 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the plurality of scanning lines 3a in a pulsed line-sequential manner at a predetermined timing. You. The pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT element 30. When the TFT element 30 serving as a switching element is turned on for a certain period, image signals S1, S2,. , Sn at a predetermined timing.
[0026]
The image signals S1, S2,..., Sn of a predetermined level written in the liquid crystal through the pixel electrodes 9 are held for a certain period between the common electrodes described later. The liquid crystal modulates light by changing the orientation and order of the molecular assembly depending on the applied voltage level, thereby enabling gray scale display. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the common electrode.
[0027]
Next, a planar structure of a main part of the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a rectangular pixel electrode 9 (indicated by a dotted line 9A) made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) is formed on a TFT array substrate. ) Are provided in a matrix, and the data line 6a, the scanning line 3a, and the capacitor line 3b are provided along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrode 9, respectively. In the present embodiment, each pixel electrode 9 and a region where the data line 6a, the scanning line 3a, the capacitor line 3b, and the like provided so as to surround the pixel electrode 9 are formed as pixels, and are arranged in a matrix. The structure is such that display can be performed for each pixel.
[0028]
The data line 6a is electrically connected to a source region, which will be described later, through a contact hole 5 in the semiconductor layer 1a made of, for example, a polysilicon film constituting the TFT element 30, and the pixel electrode 9 is connected to the semiconductor layer 1a. Of these, it is electrically connected to a drain region described later via a contact hole 8. In addition, the scanning line 3a is arranged so as to face a channel region (a hatched region rising to the left in the figure) of the semiconductor layer 1a, and the scanning line 3a faces the channel region as a gate electrode. Function.
[0029]
The capacitance line 3b extends from a main line portion extending substantially linearly along the scanning line 3a (that is, a first region formed along the scanning line 3a in a plan view) and a portion intersecting the data line 6a. And a projection (ie, a second region extending along the data line 6a when viewed in a plan view) protruding forward (upward in the figure) along the data line 6a. In FIG. 2, a plurality of first light-shielding films 11a are provided in a region indicated by oblique lines rising to the right.
[0030]
Next, a cross-sectional structure of the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2 as described above, and is a cross-sectional view showing a configuration of a region where the TFT element 30 is formed. In the liquid crystal device according to the present embodiment, a liquid crystal layer 50 is sandwiched between a TFT array substrate 10 and an opposing substrate 20 disposed opposite to the TFT array substrate.
[0031]
The liquid crystal layer 50 is made of a smectic liquid crystal which is a ferroelectric liquid crystal, and has a fast response of driving the liquid crystal to a voltage change. The TFT array substrate 10 mainly includes a substrate body 10A made of a light-transmitting material such as quartz and a TFT element 30, a pixel electrode 9, and an alignment film 40 formed on the surface of the liquid crystal layer 50 side thereof. Reference numeral 20 mainly includes a substrate body 20A made of a light-transmitting material such as glass or quartz, a common electrode 21 formed on the surface of the liquid crystal layer 50 side, and an alignment film 60. The

substrates

10 and 20 are kept at a predetermined substrate interval via the spacer 15. FIG. 3 shows the spacer 15 existing alone above the data line 6a, but in the present embodiment, the spacer 15 is thus arranged in the non-pixel region. The “non-pixel region” is a region in which wiring such as the data line 6a, the scanning line 3a, and the capacitor line 3b and the TFT element 30 are formed and display is not substantially performed.
[0032]
In the TFT array substrate 10, a pixel electrode 9 is provided on the surface of the substrate body 10A on the liquid crystal layer 50 side, and a pixel switching TFT element 30 for controlling switching of each pixel electrode 9 is provided at a position adjacent to each pixel electrode 9. Have been. The pixel switching TFT element 30 has an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and includes a scanning line 3a, a channel region 1a 'of the semiconductor layer 1a in which a channel is formed by an electric field from the scanning line 3a, and a scanning line 3a. A gate insulating film 2 that insulates the semiconductor layer 1a from the semiconductor layer 1a, a data line 6a, a low-concentration source region 1b and a low-concentration drain region 1c of the semiconductor layer 1a, and a high-concentration source region 1d and a high-concentration drain region 1e of the semiconductor layer 1a. ing.
[0033]
A second interlayer insulation in which a contact hole 5 leading to a high-concentration source region 1d and a contact hole 8 leading to a high-concentration drain region 1e are formed on the substrate main body 10A including the scanning lines 3a and the gate insulating film 2. A film 4 is formed. That is, the data line 6a is electrically connected to the high-concentration source region 1d through the contact hole 5 penetrating the second interlayer insulating film 4.
[0034]
Further, on the data line 6a and the second interlayer insulating film 4, a third interlayer insulating film 7 having a contact hole 8 opened to the high-concentration drain region 1e is formed. That is, the high-concentration drain region 1e is electrically connected to the pixel electrode 9 via the contact hole 8 penetrating the second interlayer insulating film 4 and the third interlayer insulating film 7.
[0035]
In the present embodiment, the gate insulating film 2 is extended from a position facing the scanning line 3a to be used as a dielectric film, and the semiconductor film 1a is extended to be a first storage capacitor electrode 1f and further opposed to these. A storage capacitor 70 is formed by using a part of the capacitor line 3b as a second storage capacitor electrode.
[0036]
On the surface of the substrate body 10A of the TFT array substrate 10 on the side of the liquid crystal layer 50, a region where each pixel switching TFT element 30 is formed is transmitted through the TFT array substrate 10 and the lower surface of the TFT array substrate 10 shown in FIG. The return light reflected at the interface between the array substrate 10 and air and returning to the liquid crystal layer 50 side is prevented from entering at least the channel region 1a 'and the low-concentration source / drain regions 1b and 1c of the semiconductor layer 1a. Light-shielding film 11a is provided.
[0037]
Further, between the first light shielding film 11a and the pixel switching TFT element 30, a first interlayer insulating for electrically insulating the semiconductor layer 1a constituting the pixel switching TFT element 30 from the first light shielding film 11a. A film 12 is formed. Further, as shown in FIG. 2, in addition to providing the first light-shielding film 11 a on the TFT array substrate 10, the first light-shielding film 11 a is electrically connected to the previous or subsequent capacitance line 3 b via the contact hole 13. It is configured to be connected to.
[0038]
Further, on the outermost surface of the TFT array substrate 10 on the side of the liquid crystal layer 50, that is, on the pixel electrode 9 and the third interlayer insulating film 7, an alignment film 40 for controlling the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 50 when no voltage is applied. Is formed. Therefore, in a region including such a TFT element 30, a plurality of irregularities or steps are formed on the outermost surface of the TFT array substrate 10 on the liquid crystal layer 50 side, that is, on the sandwiching surface of the liquid crystal layer 50. .
[0039]
On the other hand, the opposing substrate 20 has an area on the liquid crystal layer 50 side surface of the substrate main body 20A which faces the data line 6a, the scanning line 3a, and the formation area of the pixel switching TFT element 30, that is, the opening area of each pixel portion. A second light-shielding film 23 for preventing the incident light from entering the channel region 1a ', the low-concentration source region 1b, and the low-concentration drain region 1c of the semiconductor layer 1a of the pixel switching TFT element 30 is provided in the other regions. Is provided. Further, on the liquid crystal layer 50 side of the substrate main body 20A on which the second light-shielding film 23 is formed, a common electrode 21 made of ITO or the like is formed over substantially the entire surface thereof. An alignment film 60 for controlling the alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 50 is formed.
[0040]
FIG. 4 is a schematic plan view schematically showing the entire configuration of the liquid crystal device 100 according to the present embodiment, and the space between the TFT array substrate 10 and the opposing substrate 20 is sealed with a closed annular sealing material 93. The liquid crystal layer 50 is formed in the form shown in FIG. That is, in the liquid crystal device 100 of the present embodiment, the sealing material 93 does not have an injection port for injecting liquid crystal, and has a closed frame shape in an in-plane region of the

substrates

10 and 20. It is formed in a closed frame shape having no opening toward the outer edges of the

substrates

10 and 20 without being exposed to the outer edges of the

substrates

10 and 20.
[0041]
In the present embodiment, as described above, the spacer 15 is disposed in the non-pixel region between the pair of

substrates

10 and 20 that sandwich the liquid crystal layer 50. In the region inside the sealing material 93 shown in FIG. Arrangement density of 50 to 300 pieces / mm ² In addition, there are 0.2 to 3 spacers at an average (an average per one droplet) at all intersections of a first virtual line and a second virtual line described later.
[0042]
FIGS. 5 and 6 are views showing the arrangement of the spacers 15 in the substrate surface. FIGS. 5A and 5B show an average of 0.2 spacers per one droplet. FIGS. 6A and 6B show images in which three spacers are present on average per one point. FIGS. 5 (a) and 6 (a) show the state immediately after the dropping, and FIGS. 5 (b) and 6 (b) show the state after the solvent has been evaporated. The dropped droplets are shown, and the circle denoted by reference numeral 15 indicates a spacer.
[0043]
As shown in these figures, since the spacers 15 are arranged using a droplet discharge device described later, they are not arranged at all irregularly, and at least in the non-pixel region 18 outside the pixel region 19. A plurality of first imaginary lines K1 extending in one direction and a plurality of second imaginary lines K2 extending in a direction orthogonal to the first imaginary line K1 are arranged in isolation and near an intersection. become. Note that the first virtual line K1 is a virtual line indicating the direction in which the plurality of droplet discharge nozzles of the droplet discharge device are aligned, and the second virtual line K2 is a virtual line indicating the scanning direction of the plurality of droplet discharge nozzles. It is. In the present embodiment, the first imaginary line K1 and the second imaginary line K2 are orthogonal to each other, but these imaginary lines may not necessarily be orthogonal to each other. That is, the alignment direction of the droplet discharge nozzles of the droplet discharge device and the scanning direction may form an angle other than a right angle.
[0044]
As apparent from FIGS. 5 (a) and 5 (b), the fact that 0.2 spacers exist on average per one droplet means that, in other words, for any 10 droplets, This means that there are two droplets containing one spacer, and no spacer is contained in the remaining eight droplets. Further, as is clear from FIGS. 6A and 6B, the number of the spacers 15 included in the droplet 17 at each point cannot be controlled. Not every three spacers 15 are included. The spacer 15 in one droplet exists as a simple substance, an aggregate, or a mixture of the simple substance and the aggregate.
[0045]
In the liquid crystal device according to the present embodiment, the arrangement of the spacers 15 is optimized, and the arrangement density is 50 to 300 pixels / mm. ² In addition, since the arrangement is such that 0.2 to 3 spacers 15 are present on average per one droplet, defects such as light leakage and contrast reduction due to the spacers 15 are sufficiently suppressed, and display is performed. The quality can be improved.
[0046]
For example, the arrangement density of the spacers 15 is 50 pieces / mm. ² If the distance is smaller than the above, the distance between the substrates is not sufficiently held by the spacers 15, and the cell thickness unevenness becomes remarkable, so that the display quality is remarkably deteriorated. On the contrary, the arrangement density of the spacers 15 is 300 pieces / mm. ² If it is larger than that, a defect called a vacuum bubble occurs at a low temperature. If the average number of droplets per point is less than 0.2, the number of points where the spacers 15 do not exist in one point becomes too large, and the arrangement of the spacers 15 varies, and the cell thickness unevenness becomes remarkable. This significantly reduces the display quality. Conversely, if the average number per point is more than three, for example, as shown in FIG. 7, too many spacers 15 are present in the form of aggregates, and the huge spacer aggregates 15A 18 and may be located in the pixel area 19. As a result, not only causes of cell thickness unevenness, but also the degree of light leakage and poor alignment becomes severe, and the display quality remarkably deteriorates.
[0047]
Note that in this embodiment mode, the configuration is based on the assumption of monochrome display, but a color filter layer may be formed to perform color display. That is, a color filter layer provided with a coloring layer and a light-shielding layer (black matrix) is provided on the inner surface of the upper substrate (counter substrate) 20, a protective layer for protecting the color filter layer is sequentially formed, and further on the protective layer. The common electrode 21 can be formed. The display area includes colored layers of different colors, for example, red (R), green (G), and blue (B). Therefore, pixels are constituted by the display areas of each color, and color display is performed for each pixel. It becomes possible. In this embodiment, the active matrix type liquid crystal device is described as an example. However, for example, the configuration according to the present invention can be employed in a simple matrix type liquid crystal device.
[0048]
Next, the configuration of the spacer 15 used in the liquid crystal device of the present embodiment will be described. The spacer 15 can be formed of a spherical member made of, for example, silicon dioxide or polystyrene. The diameter of the spacer 15 is set in accordance with the thickness of the liquid crystal layer 50 sealed in the liquid crystal device (cell thickness, that is, the distance between substrates), and is selected, for example, from the range of 2 to 10 μm.
[0049]
As shown in FIG. 8, the spacer 15 may have a configuration in which a thermosetting resin layer 150 is provided on the surface. In this case, the spacer 15 is securely fixed to the lower substrate (TFT array substrate) 10 and the upper substrate (opposite substrate) 20 by the curing of the thermosetting resin. For example, in the manufacturing process of the liquid crystal device, the spacers 15 are sprayed on a substrate (opposite substrate 20) different from the substrate on which the liquid crystal is dropped (for example, the TFT array substrate 10), and then heat treatment is performed to cure the thermosetting resin. Thereby, the spacer 15 can be fixed to the counter substrate 20.
[0050]
Further, on the surface of the spacer 15, for example, as shown in FIG. 9, a surface treatment layer 151 provided with a long-chain alkyl group can be provided. As means for providing the surface treatment layer 151 to which a long-chain alkyl group is provided, for example, surface treatment using a silane coupling agent may be mentioned. As shown in FIG. 11A, when the spacer 15 without the surface treatment layer 151 is used, the alignment of the liquid crystal molecules is disturbed near the surface of the spacer 15, and light leakage may occur at that portion. On the other hand, as shown in FIG. 11B, when the spacer 15a provided with the surface treatment layer 151 is used, the liquid crystal molecules are aligned in a predetermined direction near the surface of the spacer 15a (in the case of the present embodiment, (Vertical alignment), and light leakage hardly occurs in that portion.
[0051]
Further, the spacer can be colored. The spacer 15b shown in FIG. 10 is an example of a spacer colored in black. For example, as shown in FIG. 12A, when the non-colored spacer 15 is used, a white dot is displayed corresponding to the spacer at the time of black display (dark display). May be. On the other hand, as shown in FIG. 12 (b), by using the colored spacer 15b as shown in FIG. 10, a white dot display corresponding to the spacer does not occur at the time of black display (dark display). Become. It should be noted that black dots corresponding to the spacers are generated during white display (bright display), but the influence on contrast reduction is smaller than that of white dots displayed during black display (dark display). Become.
[0052]
[Manufacturing method of liquid crystal device]
Next, an example of a method for manufacturing the liquid crystal device described in this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 13 to 17.
First, as shown in step S1 of FIG. 13, a light-shielding film 11a, a first interlayer insulating film 12, a semiconductor layer 1a, a channel region 1a ', a low-concentration source region 1b, are formed on a lower substrate body 10A made of glass or the like. Low-concentration drain region 1c, high-concentration source region 1d, high-concentration drain region 1e, storage capacitor electrode 1f, scanning line 3a, capacitor line 3b, second interlayer insulating film 4, data line 6a, third interlayer insulating film 7, contact A hole 8, a pixel electrode 9, and an alignment film 40 are formed, and a lower substrate (TFT array substrate) 10 is formed. Further, the light-shielding film 23, the counter electrode 21, and the alignment film 60 are also formed on the upper substrate body 20A, and the upper substrate (counter substrate) 20 is formed.
[0053]
Next, in step S2 in FIG. 13, a predetermined amount of liquid crystal corresponding to the cell thickness of the liquid crystal device is dropped on the lower substrate (TFT array substrate) 10. Subsequently, in step S3 of FIG. 13, the sealing material 93 is printed on the upper substrate 20, and in step S4, the spacers 15 are similarly disposed on the upper substrate 20 using a droplet discharge device. In this case, the sealing material 93 is formed in a closed frame shape having no liquid crystal injection port as shown in FIG. Further, as described above, the arrangement density of the spacers 15 is 50 to 300 pieces / mm. ² The spacer concentration of the spacer dispersion solution to be charged into the droplet discharge device is adjusted so that 0.2 to 3 spacers 15 are present on average per one droplet.
[0054]
In addition, it is necessary to set the conditions of the droplet discharge device so that the droplets 17 are dropped at a dimension interval larger than the diameter of the droplet 17 that spreads on the substrate when dropped on the upper substrate 20. . The spacer 15 can be arranged at a fixed point by the ink-jet (droplet ejection) method because the solvent is evaporated after the droplet 17 including the spacer 15 is dropped at a predetermined position on the substrate. As the solvent gradually evaporates from the periphery of the droplet 17 and the center of the droplet 17 becomes smaller, the spacer 15 also gathers at the center, so that the spacer 15 is disposed near the center of the droplet 17. It is. Therefore, it is important that the droplets 17 dropped on the substrate exist independently of each other. For this reason, the droplets 17 are arranged at intervals larger than the diameter of the droplet 17 dropped on the substrate. It is desirable that 17 be dropped. If the droplets 17 are dropped at intervals smaller than the diameter of the droplets 17 and the adjacent droplets 17 are connected to each other as shown in FIG. This is because the liquid crystal is not located at the center of the droplet 17 and some liquid crystal is arranged in the pixel region 19 as shown in FIG.
[0055]
An example of the structure of the head 26 of the droplet discharge device used here is shown in FIGS. These figures show only one nozzle, but actually have a plurality of nozzles. As shown in FIG. 16, the droplet discharge head 26 includes, for example, a nozzle plate 31 and a vibration plate 32 made of stainless steel, and both are joined via a partition member (reservoir plate) 33. A plurality of spaces 34 and a pool 35 are formed between the nozzle plate 31 and the vibration plate 32 by a partition member 33. Each space 34 and the inside of the liquid pool 35 are filled with a spacer dispersion solution, and each space 34 and the liquid pool 35 are communicated via a supply port 36. Further, the nozzle plate 31 is provided with a nozzle hole 37 for spraying the spacer dispersion solution from the space 34. On the other hand, a hole 38 for supplying a spacer dispersion solution to the liquid reservoir 35 is formed in the vibration plate 32.
[0056]
As shown in FIG. 17, a piezoelectric element 39 is bonded to a surface of the vibration plate 32 opposite to a surface facing the space 34. The piezoelectric element 39 is located between the pair of electrodes 41, and when energized, the piezoelectric element 39 bends so as to protrude outward, and at the same time, the diaphragm 32 to which the piezoelectric element 39 is joined is also integrally outward. Bend. This increases the volume of the space 34. Therefore, the spacer dispersion solution corresponding to the increased volume flows into the space 34 from the liquid reservoir 35 through the supply port 36. Next, when the energization of the piezoelectric element 39 is released, both the piezoelectric element 39 and the diaphragm 32 return to their original shapes. As a result, the space 34 also returns to its original volume, so that the pressure of the spacer dispersion solution inside the space 34 increases, and the droplets 27 of the spacer dispersion solution are discharged from the nozzle holes 37 toward the substrate.
[0057]
Then, in step S5 of FIG. 13, the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are bonded together, and an optical film such as a retardation plate or a polarizing plate (not shown) is bonded to the outside of the lower substrate 10 and the upper substrate 20. A liquid crystal device having the cell structure shown in FIG. 3 is manufactured.
[0058]
On the other hand, as a different example of the manufacturing method, the liquid crystal device of the above embodiment can be obtained by the steps shown in FIG. First, as shown in step S11 of FIG. 14, similarly to step S1 of FIG. 13, the alignment film 40 and the like are formed on the lower substrate main body 10A made of glass or the like, and the lower substrate (TFT array substrate) 10 Create Further, the alignment film 60 and the like are also formed on the upper substrate body 20A to form the upper substrate (opposite substrate) 20.
[0059]
Next, in step S12 of FIG. 14, a sealing material 93 in the form of a closed frame having no liquid crystal injection port is printed on the lower substrate (TFT array substrate) 10 as described above. Further, in step S13 of FIG. A predetermined amount of liquid crystal is dropped inside the frame-shaped sealing material 93. Subsequently, in step S14 of FIG. 14, the spacer 15 is disposed on the upper substrate 20 by using a droplet discharge device. Also in this case, the arrangement density of the spacers 15 is 50 to 300 pieces / mm. ² The spacer concentration of the spacer dispersion solution to be charged into the droplet discharge device is adjusted so that 0.2 to 3 spacers 15 are present on average per one droplet.
[0060]
Then, in step S15 in FIG. 14, the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are bonded together, and an optical film such as a retardation plate or a polarizing plate (not shown) is bonded to the outside of the lower substrate 10 and the upper substrate 20. A liquid crystal device having the cell structure shown in FIG.
[0061]
[Electronics]
Next, a specific example of an electronic apparatus including the liquid crystal device described in the above embodiment will be described.
FIG. 18A is a perspective view illustrating an example of a mobile phone. In FIG. 18A, reference numeral 500 indicates a mobile phone main body, and reference numeral 501 indicates a liquid crystal display unit including the liquid crystal device of the above embodiment.
FIG. 18B is a perspective view showing an example of a portable information processing device such as a word processor or a personal computer. In FIG. 18B, reference numeral 600 denotes an information processing device, reference numeral 601 denotes an input unit such as a keyboard, reference numeral 603 denotes an information processing main body, and reference numeral 602 denotes a liquid crystal display unit including the liquid crystal device of the above embodiment. .
FIG. 18C is a perspective view illustrating an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 18C, reference numeral 700 denotes a watch main body, and reference numeral 701 denotes a liquid crystal display unit including the liquid crystal device of the above embodiment.
[0062]
As described above, each of the electronic devices illustrated in FIGS. 18A to 18C includes any one of the liquid crystal devices according to the above-described embodiments, and thus includes an electronic device having a display unit with excellent display quality. Become.
[0063]
【Example】
Next, the present inventors evaluated characteristics of the liquid crystal device of the present invention. The results are reported below.
[Example 1]
Using the spacer arrangement method using the droplet discharge apparatus described in the above embodiment, a liquid crystal cell having a substrate interval of 5 μm and a different arrangement density of the spacers was actually manufactured, and “uniformity of the substrate interval” "Presence or absence of low-temperature bubbles" was evaluated. The spacers were adjusted so that the average number of spacers per droplet was two, and the arrangement density was 10, 50, 100, 150, 300, 400 / mm. ² And changed it to 6 types. The evaluation results are shown in [Table 1] below. In Table 1, the “uniformity of the substrate spacing” was evaluated as “○” when no display unevenness due to cell thickness unevenness was observed by visual inspection, and as “x” when display unevenness was observed. In addition, “whether or not low-temperature air bubbles were generated” was evaluated as “」 ”when no air bubbles were observed by visual inspection, and as“ x ”when air bubbles were observed.
[0064]
[Table 1]

[0065]
As is clear from Table 1, the arrangement density of the spacers was 10 pieces / mm. ² Display irregularities caused by cell thickness irregularities occur, and the arrangement density of the spacers is 400 pieces / mm. ² In each of them, low-temperature bubbles were generated, and both were defective. On the other hand, the arrangement density of the spacers is set to 50 to 300 pieces / mm. ² Then, it was found that a liquid crystal cell excellent in display quality, free of display unevenness due to cell thickness unevenness and free of low-temperature bubbles, was obtained. In addition, the present inventors have set the arrangement density of the spacers to 50 to 300 pieces / mm in the conventional spacer spraying method without using the droplet discharge device. ² Then, it has already been confirmed that the occurrence of display defects can be suppressed, and the results of this experiment agree with those results.
[0066]
[Example 2]
Next, using the same liquid crystal cell as in Example 1, the arrangement density of the spacers was set to 50 to 300 cells / mm. ² The liquid crystal cell was actually manufactured by limiting the average number of spacers per droplet after limiting to the range described above, and “whether or not display quality is reduced due to uneven cell thickness” and “light leakage due to spacer aggregates” Of display quality deterioration due to cell thickness unevenness "was evaluated. The average number of spacers per one droplet was changed to seven types of 0.08, 0.2, 0.5, 1, 3, 4, and 5. The evaluation results are shown in [Table 2] below. In Table 2, "presence / absence of deterioration in display quality due to cell thickness unevenness" indicates that the display unevenness considered to be caused by cell thickness unevenness due to too little spacer is not observed by visual inspection, "O", Those with display unevenness were rated "x". In addition, "the presence or absence of display quality deterioration due to light leakage or cell thickness unevenness due to spacer aggregates" indicates that display quality due to light emission or cell thickness unevenness due to spacer aggregates is not observed by visual inspection. The sample was rated as “○”, and the sample rated as “×”. If the number of spacers is too small, the distance between the substrates cannot be kept uniform, so that the cell thickness unevenness can be confirmed by visual inspection. Conversely, when there are too many spacers, about 10 spacer aggregates are present in the cell, and can be confirmed as white dots by visual inspection.
[0067]
[Table 2]

[0068]
As is clear from Table 2, when the average number of spacers per droplet is 0.08, the arrangement density is 50 to 300 / mm. ² Even if the condition of (1) is satisfied, among all the points where the droplets are dropped by the droplet discharge device, more than 90% of the points where the spacers are not arranged at all, and there are too many such points. The arrangement is biased, resulting in uneven cell thickness. When the average number of spacers per droplet is more than three, the number of huge spacer aggregates tends to increase, and display caused by light leakage and cell thickness unevenness apparently caused by the spacer aggregates. Degradation occurs.
[0069]
From the results of Examples 1 and 2, it is possible to suppress both display defects caused by too few spacers and display defects caused by too many spacers, and to maintain good display quality, the arrangement density of the spacers must be 50 to 300. Pieces / mm ² It was confirmed that the average number of spacers per droplet was preferably set to 0.2 to 3.
[0070]
Table 3 shows the drop intervals (vertical axis of the table, in other words, the area on the substrate where one droplet is present) when the spacer dispersion solution is dropped by the droplet discharge device, and the average per droplet. Is the spacer arrangement density (in the column) determined by the number of spacers (horizontal axis in the table). For example, “40 × 40” on the vertical axis in Table 3 means that the drop interval in the X-axis scanning direction in the droplet discharge device is 40 μm, and the drop interval in the Y-axis scanning direction is 40 μm. By setting the combination of the “dropping interval” and the “average number of spacers per droplet” in the range surrounded by the thick line in Table 3, the arrangement of the spacers in the liquid crystal device of the present invention can be realized.
[0071]
[Table 3]

[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the technique of disposing a spacer at a predetermined position in a liquid crystal cell using a droplet discharge device, the arrangement density of the spacer and the number of spacers existing per one droplet are determined. By the optimization, display defects due to cell thickness unevenness and light leakage due to spacers can be effectively suppressed, and display quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a switching element, a signal line, and the like in a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a structure of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate in the liquid crystal device.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure in a non-pixel region of the liquid crystal device.
FIG. 4 is an overall plan view schematically showing an overall configuration of the liquid crystal device.
FIG. 5 is a plan view showing an example of a state where an average of 0.2 spacers per one droplet is present in a spacer arranging step of the liquid crystal device, and FIG. Immediately after the dropping, FIG. 5B shows a state after the solvent is evaporated.
FIG. 6 is a plan view showing an example of a state where an average of three spacers per one droplet are present in a spacer arranging step of the liquid crystal device, and FIG. FIG. 6B shows a state after the solvent is evaporated.
FIG. 7 is a plan view showing a state where a spacer aggregate is formed in a spacer arranging step of the liquid crystal device.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a spacer.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration when a surface treatment layer is provided on a spacer.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration in which a spacer is colored.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an effect when the spacer of FIG. 9 is used.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an effect when the spacer of FIG. 10 is used.
FIG. 13 is a process explanatory view (flow chart) showing an example of a method for manufacturing a liquid crystal device.
FIG. 14 is a process explanatory view (flowchart) showing a modification of the manufacturing method.
FIG. 15 is a schematic diagram showing a state in which droplets are dropped at a dimensional interval smaller than the diameter of the droplet in the spacer disposing step.
FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of a head of a droplet discharge device used in a spacer arranging step.
FIG. 17 is a sectional view of the same.
FIG. 18 is a perspective view showing some examples of an electronic device according to the invention.
[Explanation of symbols]
10. Lower substrate (TFT array substrate)
15 Spacer
20 Upper substrate (counter substrate)
50 liquid crystal layer
93 Sealing material

Claims

A liquid crystal device in which a pair of substrates are disposed to face each other with a sealant therebetween, and a liquid crystal and a spacer are sealed in a space surrounded by the pair of substrates and the sealant,
In the state where the spacer is a simple substance or an aggregate or a mixture of the simple substance and the aggregate in the substrate surface, a plurality of first imaginary lines extending in one direction and extending in a direction different from the one direction are parallel to each other. Are arranged at all or a part of the intersections with the plurality of second imaginary lines, the arrangement density of the spacers is 50 to 300 pieces / mm ² , and the average at all the intersections is 0.2 A liquid crystal device comprising: ~ 3 spacers.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the spacer is arranged in a non-pixel region.

3. The liquid crystal device according to claim 2, wherein a light shielding layer is provided corresponding to the non-pixel region where the spacer is arranged.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the spacer is colored.

The liquid crystal device according to any one of claims 1 to 4, wherein a process for regulating the alignment of the liquid crystal is performed on a surface of the spacer.

The liquid crystal device according to any one of claims 1 to 5, wherein a fixing layer for fixing the spacer itself on a substrate is provided on a surface of the spacer.

A method for manufacturing a liquid crystal device in which a pair of substrates are disposed to face each other with a sealant therebetween, and a liquid crystal and a spacer are sealed in a space surrounded by the pair of substrates and the sealant,
A step of dropping a spacer dispersion solution obtained by dispersing the spacer in a predetermined solvent at a predetermined position on one of the pair of substrates using a droplet discharge device,
By evaporating the solvent in the droplets dropped on the substrate, the spacers extend in one direction in a state in which a single substance or an aggregate or a mixture of the simple substance and the aggregate are mixed in the plane of the substrate. Are arranged at all or some of the intersections between a plurality of first virtual lines and a plurality of parallel second virtual lines extending in a direction different from the one direction, and the arrangement density of the spacers is 50 to 300 / a mm ^2, and a method of manufacturing the liquid crystal device and having a placing said spacers to average 0.2 to 3 amino spacers in all intersections the present.

The direction in which the first virtual line extends is the direction in which the plurality of droplet discharge nozzles of the droplet discharge device are aligned. The direction in which the second virtual line extends is the direction in which the plurality of droplet discharge nozzles of the droplet discharge device. The method for manufacturing a liquid crystal device according to claim 7, wherein the scanning direction is:

9. The liquid crystal device according to claim 7, wherein, in the step of dropping the spacer dispersion solution on the substrate, droplets are dropped at a dimension interval larger than the diameter of the droplet dropped on the substrate. 10. Production method.

A step of forming a closed frame-shaped sealing material in an area within the substrate surface on any one of the pair of substrates,
Dropping the liquid crystal in a region surrounded by the sealant on the substrate on which the sealant is formed,
The method of manufacturing a liquid crystal device according to claim 7, further comprising: bonding the substrate on which the sealing material is formed and the other substrate.

An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 1.