JP2004109972A - 液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便に基板間隔を基板面内で均一化することが可能で、スペーサーの配設により低温時において液晶層に真空領域が発生し難い液晶装置を提供する。
【解決手段】液晶装置は、液晶５０を挟持する一対の基板１０，２０間にスペーサー２５が配置されてなり、これら液晶５０及びスペーサー２５が、基板面内の領域において閉ざされた枠状のシール材内部に配置され、そのシール材内部におけるスペーサー２５の密度が１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とされるとともに、スペーサー２５が配設された領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、スペーサー２５の平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄに設定されている。
【選択図】 図１
【解決手段】液晶装置は、液晶５０を挟持する一対の基板１０，２０間にスペーサー２５が配置されてなり、これら液晶５０及びスペーサー２５が、基板面内の領域において閉ざされた枠状のシール材内部に配置され、そのシール材内部におけるスペーサー２５の密度が１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とされるとともに、スペーサー２５が配設された領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、スペーサー２５の平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄに設定されている。
【選択図】 図１
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、及びこの液晶装置を備える電子機器に係り、特に、液晶層厚を均一に保つためのスペーサーを基板間に備えた液晶装置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、下側基板と上側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するために、一対の基板間に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以下のような方法により製造されている。すなわち、下側基板及び上側基板のそれぞれに電極及び配向膜等を積層形成した後、例えば下側基板上において、その基板周縁部に液晶注入口を形成した形で未硬化のシール材を印刷し、同じ基板若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、未硬化のシール材を介して下側基板と一方の上側基板とを貼着することにより液晶セルを得る。そして、該液晶セルの未硬化のシール材を硬化し、さらに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することにより液晶層を形成した後、注入口を封止材により封止する。最後に、下側基板及び上側基板の外側に位相差板及び偏光板等の光学素子を形成して上記構成を備える液晶装置が製造される。
【０００４】
上記のように液晶層にスペーサーを介して構成した液晶装置においては、使用するスペーサーの粒径や面内均一性が、該液晶装置の特性に大きな影響を及ぼすこととなる。そこで、例えば特許文献１では、使用するスペーサーの粒径を、液晶層の厚さに対して、０．２μｍ〜０．６μｍ又は４％〜１２％小さいものを用いることにより、基板間の液晶層の厚さの均一性を維持しつつ、再位置合わせの際の基板の移動を確実に行うことが出来る旨が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１０６１０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した液晶装置の製造方法では、基板貼合せ後において液晶を注入しているが、この液晶注入工程は手間の掛かる工程であり、より簡便な製造方法が望まれている。また、基板間隔を均一に保つためにスペーサーを一対の基板間に配設するわけであるが、基板表面はＴＦＴ素子等が形成されたりして完全に平坦ではないために、スペーサーを配設したにも拘らず基板間隔にバラツキが生じる場合がある。
【０００７】
また、上記特許文献１では、液晶層厚のムラが該液晶層厚５μｍに対して±０．１μｍであり、つまり液晶層厚ムラが±２％に達している。ここで、このような液晶装置を、例えばＳＴＮタイプの液晶装置やアクティブ素子を用いた液晶装置等に適用した場合、コントラストが低下して、表示特性を低下させてしまう場合がある。
【０００８】
さらに、液晶装置におけるスペーサーの散布量に関しては、多すぎると低温状態にて保存した場合に液晶層に真空領域が生じる場合があり、また、少なすぎると基板間隔にバラツキが生じる場合もある。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、簡便に基板間隔を基板面内で一層均一化することが可能であるとともに、好適なスペーサーの配設により低温時あるいは高温時において不具合の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。
【００１０】
【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、液晶層を挟持する一対の基板間にスペーサーが配置されてなる液晶装置であって、前記液晶層及びスペーサーが、前記基板面内に形成された枠状のシール材で囲まれた領域に配置され、該領域における前記スペーサーの密度が１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とされるとともに、前記スペーサーが配設された領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、前記スペーサーとして、その平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄのものが用いられていることを特徴とする。
【００１１】
このような液晶装置によると、シール材が基板面内の領域において閉ざされた枠状に構成されているため、当該液晶装置の製造時において、基板貼合せ前に液晶をいずれかの基板上に滴下して他方の基板と貼り合わせる工程を採用することができる。この場合、基板貼合せ後において液晶を注入する工程を経なくても良いため、製造工程が簡便となる。一方、このようなシール材を用いた液晶装置において、平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄのスペーサーを用い、シール材内部におけるスペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２としたため、基板間隔が一層均一となり、例えば基板間隔のバラツキを±１％程度とすることができ、さらには低温保存時に真空領域（気泡）が生じる等の不具合も解消される。
【００１２】
すなわち、本発明者が鋭意検討したところ、スペーサーの密度が１００個／ｍｍ２未満で、スペーサーの平均粒径Ｄが０．９６ｄ未満の場合に特に基板間隔にバラツキが生じやすくなることが判明し、また、スペーサーの密度が３００個／ｍｍ２を超え、スペーサーの平均粒径Ｄが１．０２ｄを超えると特に低温保存時の真空領域が生じやすいことが判明したのである。なお、この低温（例えば−３０℃）にて保存した場合の真空領域発生は、液晶中に微量に含まれるガスが低温下に集まってできたものであり、室温に戻した後にも消えない場合がある。
【００１３】
ここで、上記のように本発明においてスペーサーの密度を比較的少ない１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とできた理由は、シール材の構成によるものと推察される。つまり、本発明の場合、閉ざされた枠状で開口部（液晶注入口）を有しないシール材を適用したため、上述の通り基板上に液晶を滴下し、さらにスペーサーをも散布した状態で基板を貼り合わせるものとすることができる。この場合、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相対的に減らすことが可能となったものと推察される。
【００１４】
このように本発明の構成により、製造時において液晶注入口工程及び封止工程が省略され、さらにスペーサーの密度を減らすことが可能となるため、スペーサーの密度を上記のように設定し、且つ用いるスペーサーの平均粒径を上記のように設定することで、基板間隔が基板面内で均一で、さらに液晶中に気泡等も生じ難い液晶装置を提供することが可能となる。ここで、本発明に言うスペーサーが配設された領域の液晶層の層厚ｄとは、基板間隔を制御するのに有効な部分の層厚のことで、例えば半透過反射型の液晶装置等において、液晶層の層厚を反射領域と透過領域との間で意図的に分布をもたせたものについては、当該スペーサーを配設した場合に、基板間隔を有効に制御できる領域についての液晶層の層厚のことを言うものとする。
【００１５】
なお、もし仮に、従来のように注入口のあるシール材を用いて、基板貼合せ前の液晶注入を行った場合には、基板貼合せ時に液晶が外部に漏出する等の不具合が生じるため、注入口を有するシール材を形成した場合には貼合せ前の液晶注入は事実上不可能である。一方、本発明の注入口のないシール材を用いて、基板貼合せ後に液晶注入を行えないことは言うまでもなく、したがって、本発明の構成により確実に基板貼合せ前の液晶注入が可能となり、スペーサー密度を減らすことが可能になるのである。
【００１６】
また、上記スペーサーの密度として１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２であることが好ましい。この場合、高温時において基板間隔にムラが生じる等の不具合が発生し難くなる。つまり、液晶装置が高温（例えば７０℃以上）になった場合、スペーサーの熱膨張に対して液晶の熱膨張の方が非常に大きく、その結果、スペーサーの密度が小さい場合は、液晶層厚を均一に保つスペーサー本来の機能が十分に発現できなくなる場合があるが、上述のようにスペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２よりも大きくした場合には、このような高温時の不具合が生じ難くなったのである。なお、この高温時における不具合は、液晶装置を室温に戻せば回復するため、必ずしも不良とは言いがたいもので、上記スペーサー密度はあくまでも好ましい範囲である。
【００１７】
次に、本発明の液晶装置において、シール材は詳しくは基板の外縁に露出することなく枠状に形成されているものとすることができる。また、シール材は詳しくは基板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ものとすることもできる。
【００１８】
さらに、本発明の液晶装置において、スペーサーは、その表面が固着層若しくは接着層に覆われ、該固着層若しくは接着層にて基板に固定されているものとすることができる。この場合のスペーサーの基板に対する固定が一層確実なものとなり、基板間においてスペーサーが浮遊する等の不具合が生じ難くなる。
【００１９】
次に、本発明の液晶装置の製造方法は、液晶層を挟持する一対の基板間にスペーサーが配置されてなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちいずれかの基板上に、該基板面内の領域において閉ざされた枠状のシール材を形成する工程と、前記一対の基板のうちいずれかの基板上にスペーサーを配設する工程と、前記一対の基板のうちのいずれかの基板上に液晶を滴下する工程と、これら一対の基板を貼り合わせる工程とを含み、前記スペーサーの散布密度を、前記シール材の内部領域において１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とするとともに、該スペーサーを配設する領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、該スペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄとしたことを特徴とする。
【００２０】
このような方法により上述した本発明の液晶装置が製造でき、特に本発明においては液晶を基板上に滴下した後に基板を貼り合わせるものとしたために、基板貼合せ後の比較的面倒な液晶注入工程及び封止工程を省略することができる。また、いずれかの基板上に液晶及びスペーサーを配設した後に、各基板を貼り合わせるものとしたために、上述の通りスペーサーの散布密度を低減することができ、具体的には１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とし、さらにそのスペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄとしたため、基板間隔にバラツキが少なく、また低温保存時の真空領域の発生が少ない液晶装置を提供することが可能となった。なお、この場合も高温時において基板間隔にムラが生じてしまう不具合を解消するために、スペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とすることが好ましい。
【００２１】
また、前記基板の貼合せを真空中にて行うものとし、該基板の貼り合わせ後、大気解放し前記シール材を硬化させる工程とを含むものとすることができる。
【００２２】
次に、本発明の電子機器は上記のような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。このように本発明の液晶装置を備えることにより、不良発生が少なく信頼性の高い電子機器を提供することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の液晶装置の一実施の形態としての液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図３は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図４は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、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】
図１及び図２において、本実施の形態の液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、いわゆる液晶注入口を備えず、封止材にて封止された痕跡がない構成となっている。このような液晶表示装置１００では、製造時の基板貼合せ工程前に、いずれかの基板上に液晶を滴下しておき、その後、基板貼合せを行うものとし、さらにその後にシール材を硬化させるものとしている。
【００２５】
次に、シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。
【００２６】
なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置１００においては、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
【００２７】
また、液晶表示装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【００２８】
このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図３に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。
【００２９】
画素電極９は、ＴＦＴ３０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ＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。
【００３０】
図４は液晶表示装置１００の部分拡大断面図であって、ガラス基板１０’を主体として構成されるＴＦＴアレイ基板１０上には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を主体とする透明電極にて構成された画素電極９がマトリクス状に形成されており（図３参照）、これら各画素電極９に対して画素スイッチング用のＴＦＴ３０（図３参照）がそれぞれ電気的に接続されている。また、画素電極９が形成された領域の縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが形成され、ＴＦＴ３０がデータ線６ａおよび走査線３ａに対して接続されている。すなわち、データ線６ａは、コンタクトホール８を介してＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ａに電気的に接続され、画素電極９は、コンタクトホール１５及びドレイン電極６ｂを介してＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域に電気的に接続されている。なお、画素電極９の表層にはポリイミドを主体として構成される膜に対してラビング処理を行った配向膜１２が形成されている。
【００３１】
一方、対向基板２０においては、対向基板側のガラス基板２０’上であって、ＴＦＴアレイ基板１０上の画素電極９の縦横の境界領域と対向する領域に、ブラックマトリクスまたはブラックストライプと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側にはＩＴＯ膜からなる対向電極２１が形成されている。また、対向電極２１の上層側には、ポリイミド膜からなる配向膜２２が形成されている。そして、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、スペーサー２５を介して液晶５０がシール材５２（図１参照）により基板内に封入されている。
【００３２】
ここで、スペーサー２５が配設された領域の液晶層の層厚をｄとした場合、スペーサー２５の平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄとなるように設定している。また、スペーサー２５の密度は１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とされ、該スペーサー２５の表面には、接着性の高い樹脂からなる固着層（接着層）２７が形成され、該固着層２７がＴＦＴアレイ基板１０の表面に接着することにより当該スペーサー２５がＴＦＴアレイ基板１０に固定されている。
【００３３】
本実施の形態の液晶表示装置１００においては、シール材５２（図１参照）が基板面内の領域において閉ざされた枠状に構成されているため、当該液晶表示装置の製造時において、基板貼合せ前に液晶をいずれかの基板上に滴下して他方の基板と貼り合わせることができる。この場合、基板貼合せ後において液晶を注入する工程を経なくても良いため、製造工程が簡便となる。一方、このようなシール材を用いた液晶装置において、平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄのスペーサーを用い、シール材内部におけるスペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２としたため、基板間隔が一層均一となり、例えば基板間隔のバラツキを±１％程度とすることができ、さらには低温保存時に真空領域（気泡）が生じる等の不具合も解消される。なお、スペーサーの密度は１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とするのが好ましく、この場合、高温時におけるスペーサーと液晶との熱膨張差に起因して、基板間隔が不均一となる不具合を解消することが可能となる。
【００３４】
次に、液晶表示装置１００の製造方法について説明する。特に、製造工程におけるシール材の形成から、液晶滴下、基板貼合せに至る工程について説明する。
まず、図４に示すように、ガラス基板１０’上にＴＦＴ３０を形成し、さらに画素電極９及び配向膜１２等を形成してＴＦＴアレイ基板１０を得る一方、ガラス基板２０’上に遮光膜２３、対向電極２１、配向膜２２等を形成して対向基板２０を得る。その後、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の少なくとも一方の基板（例えばＴＦＴアレイ基板１０）上に接着剤を、基板面内において閉ざされた枠状に、いわゆる液晶注入口を有しない形にて形成する。この場合、ディスペンサーを用いた描画法により所定形状に形成するものとしている。
【００３５】
次に、その閉口枠状接着剤の内側にスペーサー２５を散布し、さらに液晶５０を滴下する。この場合、スペーサー２５の散布密度は、接着剤の内部領域において１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２（好ましくは１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２）とするとともに、スペーサー２５の平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄ（ｄ：液晶層の層厚）とした。
【００３６】
その後、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを真空中にて貼り合わせ、該基板１０，２０の貼り合わせ後、大気解放し接着剤を硬化させ、図１に示したような液晶表示装置１００に係る液晶パネルが製造される。この場合、接着剤は、光照射により硬化する光硬化性成分（光硬化性基）と、加熱により硬化する熱硬化性成分（熱硬化性基）とを有し、光照射により仮硬化させた後、加熱することにより本硬化を行うものとしている。光照射時においては、光照射量を１０００ｍＪ／ｃｍ２〜６０００ｍＪ／ｃｍ２（例えば５０００ｍＪ／ｃｍ２）とする一方、加熱時においては、加熱温度を６０℃〜１６０℃（例えば１００℃）、加熱時間を２０分〜３００分（例えば１２０分）とした。
【００３７】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置１００は、液晶を滴下した後に基板貼合せを行う方法により製造することができ、この場合、基板貼合せの際の圧力をスペーサー２５のみならず、液晶５０もが受けることとなり、従来の液晶注入口を設けた場合の製造方法、つまり基板を貼り合わせた後に液晶を注入する方法に比して、スペーサー２５の数（散布密度）を相対的に減らすことが可能となる。したがって、上述したようにスペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２と比較的少なくすることが可能となった。さらに、このようなスペーサーの密度のもと、スペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄ（ｄ：液晶層の層厚）としたため、基板間隔を一層均一化することができ、また当該液晶装置を低温下に設置した場合にも液晶中に気泡等も生じ難い液晶装置を提供することが可能となった。また、スペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とした場合には、高温下に設置した場合にも、コントラスト低下等の不具合が生じ難い液晶装置を提供することが可能となる。その結果、表示特性に優れ、不良発生も少なく信頼性の高い液晶表示装置を提供することが可能となった。
【００３８】
［電子機器］
次に、上記実施形態で示した液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図５は携帯電話の一例を示した斜視図である。図５において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
【００３９】
図６は腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図６において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
【００４０】
図７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７において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理本体、符号１２０６は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
【００４１】
このように、図５〜図７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、表示品質に優れた、信頼性の高い電子機器となる。
【００４２】
［実施例］
次に、本発明に係る液晶装置の特性を確認するために以下の実施例を行った。
（実施例１）
まず、実施例１の液晶表示装置は、平均粒径Ｄ＝３μｍの樹脂製のスペーサー２５を用いた場合のものである。具体的には、３７０ｍｍ×４７０ｍｍのガラス基板（下側基板）上に、上記接着剤をディスペンサーにて閉口枠形状に描画後、上記スペーサーを表１に示すように密度８０〜３５０個／ｍｍ２で散布し、１００℃で１０分加熱することにより基板表面に該スペーサーを固着させ、さらにディスペンサーを用いて液晶（スーパーツイステッドネマチックタイプ）を滴下した。
【００４３】
その後、液晶を滴下した基板と他方の基板（上側基板）とを貼り合わせ、大気解放後基板表面に対して、ＵＶ照射器として出力１００ｍＷ／ｃｍ２（３６５ｎｍ）の高圧水銀灯を用いＵＶ照射を行った。次に、オーブン内で加熱を行い、接着剤を完全に硬化させた。このような硬化処理後、パネルを切り出し、図１に示すような構成の液晶表示装置を得た。なお、液晶の滴下量を変化させることで、その液晶層厚ｄが表１のように種々異なるものを用意した。
【００４４】
そして、得られた各液晶表示装置について、セルギャップ不良発生率（表１）、低温時真空領域発生率（表２）、高温時セルギャップ不良発生率（表３）を測定した。
【００４５】
セルギャップ不良発生率は、パネル面内のセルギャップの最大値と最小値とを測定し、最大値が狙いセルギャップの１０１％を超えるもの、若しくは最小値が狙いセルギャップの９９％未満のものを不良として、作製したパネル４００枚のうちの不良発生率（％）を測定した。結果を表１に示す。なお、狙いセルギャップとは、液晶の滴下量から算出される理論値のセルギャップのこと言う。
【００４６】
また、低温時真空領域発生率は、作製したパネル２００枚を−３０℃に１０時間放置後、液晶の収縮に基づく真空領域が発生した割合（％）について測定した。結果を表２に示す。
また、高温時セルギャップ不良発生率は、７０℃におけるセルギャップの不良発生率（％）である。結果を表３に示す。
【００４７】
さらに、これらセルギャップ不良発生率、低温時真空領域発生率及び高温時セルギャップ不良発生率について好ましい条件を検討した。結果を表４に示す。表４において、空欄はセルギャップ不良及び低温時真空領域のいずれかが発生したこと、○はセルギャップ不良及び低温時真空領域は発生しないが高温時セルギャップ不良が発生したこと、◎はセルギャップ不良、低温時真空領域及び高温時セルギャップ不良のいずれも発生しなかったことを示すものである。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
表１に示すように、スペーサーの平均粒径Ｄが、０．９６ｄ未満の場合、セルギャップについて不良発生率が高いことが分かる。また、スペーサーの密度に関しては、密度が小さい程、特に１００個／ｍｍ２未満の場合にセルギャップの不良発生率が高いことが分かる。
【００５３】
一方、表２に示すように、スペーサーの平均粒径Ｄがｄを超える場合、真空領域の発生率が高いが、スペーサーの密度を３００個／ｍｍ２未満とすることで、該発生率を低減できることが分かる。逆に、スペーサーの密度を３５０個／ｍｍ２とした場合には、スペーサーの平均粒径Ｄによらず、高い確率で真空領域が発生することが分かる。また、表３に示すように、スペーサーの密度が１５０個／ｍｍ２未満の場合に、高温時の不良発生率が高いことが分かる。
【００５４】
以上の結果から、表４に示すように、閉口枠状のシール材を用いた液晶装置において、スペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とするとともに、スペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄとすることで、表示不良が生じ難く、信頼性の高い液晶装置を提供可能であることが分かる。さらに、スペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とすることで、高温時の不良発生を抑制することも可能となることが分かる。なお、本実施例において、パネル切り離し後のパターンのズレは全て１μｍ以下であった。
【００５５】
（実施例２）
使用するスペーサーの平均粒径を６μｍとして、上記実施例１と同様の液晶装置を作製し、これについてセルギャップ不良発生率（表５）、低温時真空領域発生率（表６）、及び高温時セルギャップ不良発生率（表７）を測定した。また、実施例１と同様に、これらセルギャップ不良発生率、低温時真空領域発生率、及び高温時セルギャップ不良発生率について好ましい条件を検討し、結果を表８に示した。
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】
【表７】
【００５９】
【表８】
【００６０】
この結果から、スペーサーの平均粒径Ｄの固有の値によらず、液晶層の層厚ｄとの関連において、平均粒径Ｄを設定し、スペーサー密度を好ましい条件とすることで、セルギャップ不良発生、低温時真空領域発生、さらには高温時セルギャップ不良発生を防止ないし抑制することができることが分かる。なお、液晶装置としてＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたアクティブ素子タイプのものに、本発明のスペーサーを用いた場合にも同様の効果が得られた。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶装置によれば、シール材が基板面内の領域において閉ざされた枠状（閉口枠形状）に構成されているため、当該液晶装置の製造時において、基板貼合せ前に液晶をいずれかの基板上に滴下して他方の基板と貼り合わせることができる。この場合、基板貼合せ後において液晶を注入する工程を経なくても良いため、製造工程が簡便となる。
【００６２】
また、このような閉口枠形状のシール材を用いた液晶装置において、平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄ（ｄ：スペーサーを配設する液晶層の層厚）のスペーサーを用い、シール材内部におけるスペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２としたため、基板間隔が一層均一となり、例えば基板間隔のバラツキを±１％程度とすることができ、さらには低温保存時に真空領域（気泡）が生じる等の不具合も解消された。さらにスペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とした場合には、高温時における基板間隔のバラツキ発生を防止ないし抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の液晶表示装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。
【図３】同、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。
【図４】同、液晶表示装置の部分拡大断面図である。
【図５】本発明の電気光学装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。
【図６】同、電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図７】同、電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【符図号の説明】
１０ 下側基板（ＴＦＴアレイ基板）
２０ 上側基板（対向基板）
２５ スペーサー
２７ 固着層
５０ 液晶層
５２ シール材
１００ 液晶表示装置（液晶装置）
【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、及びこの液晶装置を備える電子機器に係り、特に、液晶層厚を均一に保つためのスペーサーを基板間に備えた液晶装置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、下側基板と上側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するために、一対の基板間に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以下のような方法により製造されている。すなわち、下側基板及び上側基板のそれぞれに電極及び配向膜等を積層形成した後、例えば下側基板上において、その基板周縁部に液晶注入口を形成した形で未硬化のシール材を印刷し、同じ基板若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、未硬化のシール材を介して下側基板と一方の上側基板とを貼着することにより液晶セルを得る。そして、該液晶セルの未硬化のシール材を硬化し、さらに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することにより液晶層を形成した後、注入口を封止材により封止する。最後に、下側基板及び上側基板の外側に位相差板及び偏光板等の光学素子を形成して上記構成を備える液晶装置が製造される。
【０００４】
上記のように液晶層にスペーサーを介して構成した液晶装置においては、使用するスペーサーの粒径や面内均一性が、該液晶装置の特性に大きな影響を及ぼすこととなる。そこで、例えば特許文献１では、使用するスペーサーの粒径を、液晶層の厚さに対して、０．２μｍ〜０．６μｍ又は４％〜１２％小さいものを用いることにより、基板間の液晶層の厚さの均一性を維持しつつ、再位置合わせの際の基板の移動を確実に行うことが出来る旨が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１０６１０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した液晶装置の製造方法では、基板貼合せ後において液晶を注入しているが、この液晶注入工程は手間の掛かる工程であり、より簡便な製造方法が望まれている。また、基板間隔を均一に保つためにスペーサーを一対の基板間に配設するわけであるが、基板表面はＴＦＴ素子等が形成されたりして完全に平坦ではないために、スペーサーを配設したにも拘らず基板間隔にバラツキが生じる場合がある。
【０００７】
また、上記特許文献１では、液晶層厚のムラが該液晶層厚５μｍに対して±０．１μｍであり、つまり液晶層厚ムラが±２％に達している。ここで、このような液晶装置を、例えばＳＴＮタイプの液晶装置やアクティブ素子を用いた液晶装置等に適用した場合、コントラストが低下して、表示特性を低下させてしまう場合がある。
【０００８】
さらに、液晶装置におけるスペーサーの散布量に関しては、多すぎると低温状態にて保存した場合に液晶層に真空領域が生じる場合があり、また、少なすぎると基板間隔にバラツキが生じる場合もある。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、簡便に基板間隔を基板面内で一層均一化することが可能であるとともに、好適なスペーサーの配設により低温時あるいは高温時において不具合の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。
【００１０】
【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、液晶層を挟持する一対の基板間にスペーサーが配置されてなる液晶装置であって、前記液晶層及びスペーサーが、前記基板面内に形成された枠状のシール材で囲まれた領域に配置され、該領域における前記スペーサーの密度が１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とされるとともに、前記スペーサーが配設された領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、前記スペーサーとして、その平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄのものが用いられていることを特徴とする。
【００１１】
このような液晶装置によると、シール材が基板面内の領域において閉ざされた枠状に構成されているため、当該液晶装置の製造時において、基板貼合せ前に液晶をいずれかの基板上に滴下して他方の基板と貼り合わせる工程を採用することができる。この場合、基板貼合せ後において液晶を注入する工程を経なくても良いため、製造工程が簡便となる。一方、このようなシール材を用いた液晶装置において、平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄのスペーサーを用い、シール材内部におけるスペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２としたため、基板間隔が一層均一となり、例えば基板間隔のバラツキを±１％程度とすることができ、さらには低温保存時に真空領域（気泡）が生じる等の不具合も解消される。
【００１２】
すなわち、本発明者が鋭意検討したところ、スペーサーの密度が１００個／ｍｍ２未満で、スペーサーの平均粒径Ｄが０．９６ｄ未満の場合に特に基板間隔にバラツキが生じやすくなることが判明し、また、スペーサーの密度が３００個／ｍｍ２を超え、スペーサーの平均粒径Ｄが１．０２ｄを超えると特に低温保存時の真空領域が生じやすいことが判明したのである。なお、この低温（例えば−３０℃）にて保存した場合の真空領域発生は、液晶中に微量に含まれるガスが低温下に集まってできたものであり、室温に戻した後にも消えない場合がある。
【００１３】
ここで、上記のように本発明においてスペーサーの密度を比較的少ない１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とできた理由は、シール材の構成によるものと推察される。つまり、本発明の場合、閉ざされた枠状で開口部（液晶注入口）を有しないシール材を適用したため、上述の通り基板上に液晶を滴下し、さらにスペーサーをも散布した状態で基板を貼り合わせるものとすることができる。この場合、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相対的に減らすことが可能となったものと推察される。
【００１４】
このように本発明の構成により、製造時において液晶注入口工程及び封止工程が省略され、さらにスペーサーの密度を減らすことが可能となるため、スペーサーの密度を上記のように設定し、且つ用いるスペーサーの平均粒径を上記のように設定することで、基板間隔が基板面内で均一で、さらに液晶中に気泡等も生じ難い液晶装置を提供することが可能となる。ここで、本発明に言うスペーサーが配設された領域の液晶層の層厚ｄとは、基板間隔を制御するのに有効な部分の層厚のことで、例えば半透過反射型の液晶装置等において、液晶層の層厚を反射領域と透過領域との間で意図的に分布をもたせたものについては、当該スペーサーを配設した場合に、基板間隔を有効に制御できる領域についての液晶層の層厚のことを言うものとする。
【００１５】
なお、もし仮に、従来のように注入口のあるシール材を用いて、基板貼合せ前の液晶注入を行った場合には、基板貼合せ時に液晶が外部に漏出する等の不具合が生じるため、注入口を有するシール材を形成した場合には貼合せ前の液晶注入は事実上不可能である。一方、本発明の注入口のないシール材を用いて、基板貼合せ後に液晶注入を行えないことは言うまでもなく、したがって、本発明の構成により確実に基板貼合せ前の液晶注入が可能となり、スペーサー密度を減らすことが可能になるのである。
【００１６】
また、上記スペーサーの密度として１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２であることが好ましい。この場合、高温時において基板間隔にムラが生じる等の不具合が発生し難くなる。つまり、液晶装置が高温（例えば７０℃以上）になった場合、スペーサーの熱膨張に対して液晶の熱膨張の方が非常に大きく、その結果、スペーサーの密度が小さい場合は、液晶層厚を均一に保つスペーサー本来の機能が十分に発現できなくなる場合があるが、上述のようにスペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２よりも大きくした場合には、このような高温時の不具合が生じ難くなったのである。なお、この高温時における不具合は、液晶装置を室温に戻せば回復するため、必ずしも不良とは言いがたいもので、上記スペーサー密度はあくまでも好ましい範囲である。
【００１７】
次に、本発明の液晶装置において、シール材は詳しくは基板の外縁に露出することなく枠状に形成されているものとすることができる。また、シール材は詳しくは基板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ものとすることもできる。
【００１８】
さらに、本発明の液晶装置において、スペーサーは、その表面が固着層若しくは接着層に覆われ、該固着層若しくは接着層にて基板に固定されているものとすることができる。この場合のスペーサーの基板に対する固定が一層確実なものとなり、基板間においてスペーサーが浮遊する等の不具合が生じ難くなる。
【００１９】
次に、本発明の液晶装置の製造方法は、液晶層を挟持する一対の基板間にスペーサーが配置されてなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちいずれかの基板上に、該基板面内の領域において閉ざされた枠状のシール材を形成する工程と、前記一対の基板のうちいずれかの基板上にスペーサーを配設する工程と、前記一対の基板のうちのいずれかの基板上に液晶を滴下する工程と、これら一対の基板を貼り合わせる工程とを含み、前記スペーサーの散布密度を、前記シール材の内部領域において１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とするとともに、該スペーサーを配設する領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、該スペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄとしたことを特徴とする。
【００２０】
このような方法により上述した本発明の液晶装置が製造でき、特に本発明においては液晶を基板上に滴下した後に基板を貼り合わせるものとしたために、基板貼合せ後の比較的面倒な液晶注入工程及び封止工程を省略することができる。また、いずれかの基板上に液晶及びスペーサーを配設した後に、各基板を貼り合わせるものとしたために、上述の通りスペーサーの散布密度を低減することができ、具体的には１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とし、さらにそのスペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄとしたため、基板間隔にバラツキが少なく、また低温保存時の真空領域の発生が少ない液晶装置を提供することが可能となった。なお、この場合も高温時において基板間隔にムラが生じてしまう不具合を解消するために、スペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とすることが好ましい。
【００２１】
また、前記基板の貼合せを真空中にて行うものとし、該基板の貼り合わせ後、大気解放し前記シール材を硬化させる工程とを含むものとすることができる。
【００２２】
次に、本発明の電子機器は上記のような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。このように本発明の液晶装置を備えることにより、不良発生が少なく信頼性の高い電子機器を提供することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の液晶装置の一実施の形態としての液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図３は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図４は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、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】
図１及び図２において、本実施の形態の液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、いわゆる液晶注入口を備えず、封止材にて封止された痕跡がない構成となっている。このような液晶表示装置１００では、製造時の基板貼合せ工程前に、いずれかの基板上に液晶を滴下しておき、その後、基板貼合せを行うものとし、さらにその後にシール材を硬化させるものとしている。
【００２５】
次に、シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。
【００２６】
なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置１００においては、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
【００２７】
また、液晶表示装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【００２８】
このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図３に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。
【００２９】
画素電極９は、ＴＦＴ３０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ＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。
【００３０】
図４は液晶表示装置１００の部分拡大断面図であって、ガラス基板１０’を主体として構成されるＴＦＴアレイ基板１０上には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を主体とする透明電極にて構成された画素電極９がマトリクス状に形成されており（図３参照）、これら各画素電極９に対して画素スイッチング用のＴＦＴ３０（図３参照）がそれぞれ電気的に接続されている。また、画素電極９が形成された領域の縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが形成され、ＴＦＴ３０がデータ線６ａおよび走査線３ａに対して接続されている。すなわち、データ線６ａは、コンタクトホール８を介してＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ａに電気的に接続され、画素電極９は、コンタクトホール１５及びドレイン電極６ｂを介してＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域に電気的に接続されている。なお、画素電極９の表層にはポリイミドを主体として構成される膜に対してラビング処理を行った配向膜１２が形成されている。
【００３１】
一方、対向基板２０においては、対向基板側のガラス基板２０’上であって、ＴＦＴアレイ基板１０上の画素電極９の縦横の境界領域と対向する領域に、ブラックマトリクスまたはブラックストライプと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側にはＩＴＯ膜からなる対向電極２１が形成されている。また、対向電極２１の上層側には、ポリイミド膜からなる配向膜２２が形成されている。そして、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、スペーサー２５を介して液晶５０がシール材５２（図１参照）により基板内に封入されている。
【００３２】
ここで、スペーサー２５が配設された領域の液晶層の層厚をｄとした場合、スペーサー２５の平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄとなるように設定している。また、スペーサー２５の密度は１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とされ、該スペーサー２５の表面には、接着性の高い樹脂からなる固着層（接着層）２７が形成され、該固着層２７がＴＦＴアレイ基板１０の表面に接着することにより当該スペーサー２５がＴＦＴアレイ基板１０に固定されている。
【００３３】
本実施の形態の液晶表示装置１００においては、シール材５２（図１参照）が基板面内の領域において閉ざされた枠状に構成されているため、当該液晶表示装置の製造時において、基板貼合せ前に液晶をいずれかの基板上に滴下して他方の基板と貼り合わせることができる。この場合、基板貼合せ後において液晶を注入する工程を経なくても良いため、製造工程が簡便となる。一方、このようなシール材を用いた液晶装置において、平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄのスペーサーを用い、シール材内部におけるスペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２としたため、基板間隔が一層均一となり、例えば基板間隔のバラツキを±１％程度とすることができ、さらには低温保存時に真空領域（気泡）が生じる等の不具合も解消される。なお、スペーサーの密度は１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とするのが好ましく、この場合、高温時におけるスペーサーと液晶との熱膨張差に起因して、基板間隔が不均一となる不具合を解消することが可能となる。
【００３４】
次に、液晶表示装置１００の製造方法について説明する。特に、製造工程におけるシール材の形成から、液晶滴下、基板貼合せに至る工程について説明する。
まず、図４に示すように、ガラス基板１０’上にＴＦＴ３０を形成し、さらに画素電極９及び配向膜１２等を形成してＴＦＴアレイ基板１０を得る一方、ガラス基板２０’上に遮光膜２３、対向電極２１、配向膜２２等を形成して対向基板２０を得る。その後、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の少なくとも一方の基板（例えばＴＦＴアレイ基板１０）上に接着剤を、基板面内において閉ざされた枠状に、いわゆる液晶注入口を有しない形にて形成する。この場合、ディスペンサーを用いた描画法により所定形状に形成するものとしている。
【００３５】
次に、その閉口枠状接着剤の内側にスペーサー２５を散布し、さらに液晶５０を滴下する。この場合、スペーサー２５の散布密度は、接着剤の内部領域において１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２（好ましくは１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２）とするとともに、スペーサー２５の平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄ（ｄ：液晶層の層厚）とした。
【００３６】
その後、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを真空中にて貼り合わせ、該基板１０，２０の貼り合わせ後、大気解放し接着剤を硬化させ、図１に示したような液晶表示装置１００に係る液晶パネルが製造される。この場合、接着剤は、光照射により硬化する光硬化性成分（光硬化性基）と、加熱により硬化する熱硬化性成分（熱硬化性基）とを有し、光照射により仮硬化させた後、加熱することにより本硬化を行うものとしている。光照射時においては、光照射量を１０００ｍＪ／ｃｍ２〜６０００ｍＪ／ｃｍ２（例えば５０００ｍＪ／ｃｍ２）とする一方、加熱時においては、加熱温度を６０℃〜１６０℃（例えば１００℃）、加熱時間を２０分〜３００分（例えば１２０分）とした。
【００３７】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置１００は、液晶を滴下した後に基板貼合せを行う方法により製造することができ、この場合、基板貼合せの際の圧力をスペーサー２５のみならず、液晶５０もが受けることとなり、従来の液晶注入口を設けた場合の製造方法、つまり基板を貼り合わせた後に液晶を注入する方法に比して、スペーサー２５の数（散布密度）を相対的に減らすことが可能となる。したがって、上述したようにスペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２と比較的少なくすることが可能となった。さらに、このようなスペーサーの密度のもと、スペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄ（ｄ：液晶層の層厚）としたため、基板間隔を一層均一化することができ、また当該液晶装置を低温下に設置した場合にも液晶中に気泡等も生じ難い液晶装置を提供することが可能となった。また、スペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とした場合には、高温下に設置した場合にも、コントラスト低下等の不具合が生じ難い液晶装置を提供することが可能となる。その結果、表示特性に優れ、不良発生も少なく信頼性の高い液晶表示装置を提供することが可能となった。
【００３８】
［電子機器］
次に、上記実施形態で示した液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図５は携帯電話の一例を示した斜視図である。図５において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
【００３９】
図６は腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図６において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
【００４０】
図７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７において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理本体、符号１２０６は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
【００４１】
このように、図５〜図７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、表示品質に優れた、信頼性の高い電子機器となる。
【００４２】
［実施例］
次に、本発明に係る液晶装置の特性を確認するために以下の実施例を行った。
（実施例１）
まず、実施例１の液晶表示装置は、平均粒径Ｄ＝３μｍの樹脂製のスペーサー２５を用いた場合のものである。具体的には、３７０ｍｍ×４７０ｍｍのガラス基板（下側基板）上に、上記接着剤をディスペンサーにて閉口枠形状に描画後、上記スペーサーを表１に示すように密度８０〜３５０個／ｍｍ２で散布し、１００℃で１０分加熱することにより基板表面に該スペーサーを固着させ、さらにディスペンサーを用いて液晶（スーパーツイステッドネマチックタイプ）を滴下した。
【００４３】
その後、液晶を滴下した基板と他方の基板（上側基板）とを貼り合わせ、大気解放後基板表面に対して、ＵＶ照射器として出力１００ｍＷ／ｃｍ２（３６５ｎｍ）の高圧水銀灯を用いＵＶ照射を行った。次に、オーブン内で加熱を行い、接着剤を完全に硬化させた。このような硬化処理後、パネルを切り出し、図１に示すような構成の液晶表示装置を得た。なお、液晶の滴下量を変化させることで、その液晶層厚ｄが表１のように種々異なるものを用意した。
【００４４】
そして、得られた各液晶表示装置について、セルギャップ不良発生率（表１）、低温時真空領域発生率（表２）、高温時セルギャップ不良発生率（表３）を測定した。
【００４５】
セルギャップ不良発生率は、パネル面内のセルギャップの最大値と最小値とを測定し、最大値が狙いセルギャップの１０１％を超えるもの、若しくは最小値が狙いセルギャップの９９％未満のものを不良として、作製したパネル４００枚のうちの不良発生率（％）を測定した。結果を表１に示す。なお、狙いセルギャップとは、液晶の滴下量から算出される理論値のセルギャップのこと言う。
【００４６】
また、低温時真空領域発生率は、作製したパネル２００枚を−３０℃に１０時間放置後、液晶の収縮に基づく真空領域が発生した割合（％）について測定した。結果を表２に示す。
また、高温時セルギャップ不良発生率は、７０℃におけるセルギャップの不良発生率（％）である。結果を表３に示す。
【００４７】
さらに、これらセルギャップ不良発生率、低温時真空領域発生率及び高温時セルギャップ不良発生率について好ましい条件を検討した。結果を表４に示す。表４において、空欄はセルギャップ不良及び低温時真空領域のいずれかが発生したこと、○はセルギャップ不良及び低温時真空領域は発生しないが高温時セルギャップ不良が発生したこと、◎はセルギャップ不良、低温時真空領域及び高温時セルギャップ不良のいずれも発生しなかったことを示すものである。
【００４８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
表１に示すように、スペーサーの平均粒径Ｄが、０．９６ｄ未満の場合、セルギャップについて不良発生率が高いことが分かる。また、スペーサーの密度に関しては、密度が小さい程、特に１００個／ｍｍ２未満の場合にセルギャップの不良発生率が高いことが分かる。
【００５３】
一方、表２に示すように、スペーサーの平均粒径Ｄがｄを超える場合、真空領域の発生率が高いが、スペーサーの密度を３００個／ｍｍ２未満とすることで、該発生率を低減できることが分かる。逆に、スペーサーの密度を３５０個／ｍｍ２とした場合には、スペーサーの平均粒径Ｄによらず、高い確率で真空領域が発生することが分かる。また、表３に示すように、スペーサーの密度が１５０個／ｍｍ２未満の場合に、高温時の不良発生率が高いことが分かる。
【００５４】
以上の結果から、表４に示すように、閉口枠状のシール材を用いた液晶装置において、スペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とするとともに、スペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄとすることで、表示不良が生じ難く、信頼性の高い液晶装置を提供可能であることが分かる。さらに、スペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とすることで、高温時の不良発生を抑制することも可能となることが分かる。なお、本実施例において、パネル切り離し後のパターンのズレは全て１μｍ以下であった。
【００５５】
（実施例２）
使用するスペーサーの平均粒径を６μｍとして、上記実施例１と同様の液晶装置を作製し、これについてセルギャップ不良発生率（表５）、低温時真空領域発生率（表６）、及び高温時セルギャップ不良発生率（表７）を測定した。また、実施例１と同様に、これらセルギャップ不良発生率、低温時真空領域発生率、及び高温時セルギャップ不良発生率について好ましい条件を検討し、結果を表８に示した。
【００５６】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
この結果から、スペーサーの平均粒径Ｄの固有の値によらず、液晶層の層厚ｄとの関連において、平均粒径Ｄを設定し、スペーサー密度を好ましい条件とすることで、セルギャップ不良発生、低温時真空領域発生、さらには高温時セルギャップ不良発生を防止ないし抑制することができることが分かる。なお、液晶装置としてＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたアクティブ素子タイプのものに、本発明のスペーサーを用いた場合にも同様の効果が得られた。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶装置によれば、シール材が基板面内の領域において閉ざされた枠状（閉口枠形状）に構成されているため、当該液晶装置の製造時において、基板貼合せ前に液晶をいずれかの基板上に滴下して他方の基板と貼り合わせることができる。この場合、基板貼合せ後において液晶を注入する工程を経なくても良いため、製造工程が簡便となる。
【００６２】
また、このような閉口枠形状のシール材を用いた液晶装置において、平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄ（ｄ：スペーサーを配設する液晶層の層厚）のスペーサーを用い、シール材内部におけるスペーサーの密度を１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２としたため、基板間隔が一層均一となり、例えば基板間隔のバラツキを±１％程度とすることができ、さらには低温保存時に真空領域（気泡）が生じる等の不具合も解消された。さらにスペーサーの密度を１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とした場合には、高温時における基板間隔のバラツキ発生を防止ないし抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の液晶表示装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。
【図３】同、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。
【図４】同、液晶表示装置の部分拡大断面図である。
【図５】本発明の電気光学装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。
【図６】同、電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図７】同、電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【符図号の説明】
１０ 下側基板（ＴＦＴアレイ基板）
２０ 上側基板（対向基板）
２５ スペーサー
２７ 固着層
５０ 液晶層
５２ シール材
１００ 液晶表示装置（液晶装置）
Claims (9)
- 液晶層を挟持する一対の基板間にスペーサーが配置されてなる液晶装置であって、前記液晶層及びスペーサーが、前記基板面内に形成された枠状のシール材で囲まれた領域に配置され、該領域における前記スペーサーの密度が１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とされるとともに、前記スペーサーが配設された領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、前記スペーサーとして、その平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄのものが用いられていることを特徴とする液晶装置。
- 液晶層を挟持する一対の基板間にスペーサーが配置されてなる液晶装置であって、前記液晶層及びスペーサーが、前記基板面内に形成された枠状のシール材で囲まれた領域に配置され、該領域における前記スペーサーの密度が１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とされるとともに、前記スペーサーが配設された領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、前記スペーサーとして、その平均粒径Ｄが０．９６ｄ〜１．０２ｄのものが用いられていることを特徴とする液晶装置。
- 前記シール材が、前記基板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ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
- 前記スペーサーは、その表面が固着層若しくは接着層に覆われ、該固着層若しくは接着層にて前記基板に固定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶装置。
- 液晶層を挟持する一対の基板間にスペーサーが配置されてなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうちいずれかの基板上に、該基板面内の領域において閉ざされた枠状のシール材を形成する工程と、
前記一対の基板のうちいずれかの基板上にスペーサーを配設する工程と、
前記一対の基板のうちのいずれかの基板上に液晶を滴下する工程と、
これら一対の基板を貼り合わせる工程とを含み、
前記スペーサーの散布密度を、前記シール材の内部領域において１００個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とするとともに、該スペーサーを配設する領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、該スペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄとしたことを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 液晶層を挟持する一対の基板間にスペーサーが配置されてなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうちいずれかの基板上に、該基板面内の領域において閉ざされた枠状のシール材を形成する工程と、
前記一対の基板のうちいずれかの基板上にスペーサーを配設する工程と、
前記一対の基板のうちのいずれかの基板上に液晶を滴下する工程と、
これら一対の基板を貼り合わせる工程とを含み、
前記スペーサーの散布密度を、前記シール材の内部領域において１５０個／ｍｍ２〜３００個／ｍｍ２とするとともに、該スペーサーを配設する領域の液晶層の層厚をｄとした場合に、該スペーサーの平均粒径Ｄを０．９６ｄ〜１．０２ｄとしたことを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 前記基板の貼合せを真空中にて行うものとし、該基板の貼り合わせ後、大気解放し前記シール材を硬化させる工程とを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の液晶装置の製造方法。
- 前記スペーサーは、その表面が固着層若しくは接着層に覆われたものを用いていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の液晶装置の製造方法。
- 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003114363A JP2004109972A (ja) | 2002-07-22 | 2003-04-18 | 液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器 |
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2002212765 | 2002-07-22 | ||
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|---|---|
| JP (1) | JP2004109972A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012161109A1 (ja) * | 2011-05-25 | 2012-11-29 | シャープ株式会社 | 液晶素子及び表示装置 |
| WO2013183568A1 (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | シャープ株式会社 | 液晶素子及び表示装置 |
-
2003
- 2003-04-18 JP JP2003114363A patent/JP2004109972A/ja active Pending
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