JP2005321455A - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置用基板、並びに電子機器 - Google Patents

電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置用基板、並びに電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 シール材の形成領域におけるセルギャップを精度よく均一化させた電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器を提供する。
【解決手段】 シール材を介して対向配置された第1の基板及び第2の基板と、当該第1の基板及び第2の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置において、第1の基板及び第2の基板の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、当該ガラス基板におけるシール材の形成領域に、ガラス基板の一部で形成された突起部を備えることを特徴とする。
【選択図】 図2

Description

本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置用基板、並びに電気光学装置を含む電子機器に関する。特に、シール材の形成領域における基板間のギャップを精度よく制御することができる電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置用基板、並びにそのような電気光学装置を含む電子機器に関する。
従来、電気光学装置の一態様である液晶表示装置は、対向配置される一対の基板をシール材を介して貼り合わせるとともに、当該一対の基板間に液晶材料を封入して構成されている。かかる液晶表示装置においては、一対の基板間の厚さであるセルギャップの均一化を図り、画像を表示させた際の表示ムラを防止するために、シリカ粒子等の球状スペーサや、樹脂レジストを用いて形成したフォトスペーサを配置している。
この場合に、基板全体のセルギャップを均一化するためには、表示領域だけでなく、その外側領域であるシール部分においてもセルギャップを均一に確保する必要がある。そのため、図17に示すように、基板の周辺領域において、一対の基板を貼り合わせるためのシール材中に、スペーサ及び導電性粒子を含ませて構成した液晶表示素子が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−118425号公報 (図2)
しかしながら、特許文献1に記載された液晶表示素子に用いられる球状スペーサは、シール材中にスペーサを混合、分散させた状態で塗布した後、圧着させるために、当該球状スペーサの配置位置を制御することは困難であった。また、基板を貼り合わせる際に基板にかける圧力によっては、スペーサ粒子を変形させてしまい、セルギャップの厚さを所望の厚さに調整することが困難な場合があった。
したがって、シール材の形成領域のセルギャップがバラつくことによって、やはり基板全体のセルギャップにバラつきが生じ、表示される画像にムラが生じる場合があった。特に、近年は画像表示の高精細化とともに、電気光学装置等の薄型化が進んでおり、かかるセルギャップのバラつきが画像の表示特性に与える影響は顕著であった。
そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、液晶表示装置等の電気光学装置において、一対の基板間のシール材の形成領域に、ガラス基板の一部で形成された突起部を備えることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、電気光学装置において、基板上のシール材の形成領域におけるスペーサとして、強度に優れ、高さが均一化された突起部を備えることにより、セルギャップのバラつきを防止して、優れた画像表示を実現できる電気光学装置を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、このような電気光学装置の効率的な製造方法を提供するとともに、このような電気光学装置に使用される電気光学装置用基板、及びそのような電気光学装置を含む電子機器を効率的に提供することである。
本発明によれば、シール材を介して対向配置された第1の基板及び第2の基板と、当該第1の基板及び第2の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置であって、第1の基板及び第2の基板の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、当該ガラス基板におけるシール材の形成領域に、ガラス基板の一部で形成された突起部を備えた電気光学装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、シール材の形成領域に、ガラス基板の一部で形成された突起部を形成することにより、強度に優れ、配置の精度を向上させるとともに、高さの均一化を図ることができる。したがって、当該突起部を、例えば、セルギャップを調整するためのスペーサや、上下の基板間の導通部、さらに、第1の基板と第2の基板とを貼り合わせる際のシール流れ防止部材として好適に使用することができる。
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、突起部は、第1の基板と第2の基板との間のギャップを調整するためのスペーサであることが好ましい。
このように構成することにより、シール材中に混合したスペーサ粒子と比較して、高さや配置位置が正確に制御されたスペーサとすることができるため、セルギャップの均一化が容易になる。
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、第1の基板に形成された電極及び第2の基板に形成された電気配線を電気的に接続するために、第1の基板は第1の基板間導通用端子を備えるとともに、第2の基板は第2の基板間導通用端子を備え、突起部は、第1の基板間導通用端子と、第2の基板間導通用端子と、を電気的に接続するための導通部を兼ねることが好ましい。
このように構成することにより、高さや配置位置が正確に制御された導通部とすることができるため、上下の基板の基板間導通用端子の電気的導通を、確実に確保することができる。
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、突起部は、シール材の流れ防止部材を兼ねることが好ましい。
このように構成することにより、一対の基板を貼り合わせる際に、シール材が表示領域あるいは基板の外側へ流れ出ることを有効に防止することができ、電気光学装置の歩留まりを著しく向上させることができる。
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、突起部が規則的に配置してあることが好ましい。
このように構成することにより、上下導通の妨げにならない位置に形成することもでき、一方で、スペーサを導通部として、上下導通を確実に確保することもできる。
また、本発明の電気光学装置を構成するにあたり、シール材の形成領域には、突起部以外に、スペーサ粒子をさらに備えることが好ましい。
このように構成することにより、シール材の形成領域におけるセルギャップをさらに有効に均一化させることができる。
また、本発明の別の態様は、シール材を介して対向配置される第1の基板及び第2の基板と、当該第1の基板及び第2の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置の製造方法であって、第1の基板又は第2の基板の少なくとも一方の基体として、ガラス基板を準備する工程と、ガラス基板をエッチング処理することにより、シール材の塗布領域に相当する箇所に突起部を形成する工程と、を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法である。
すなわち、ガラス基板の表面のシール材の形成領域に相当する位置に、所定の突起部を形成するとともに、当該ガラス基板を基体として含む第1の基板又は第2の基板を用いて電気光学装置を製造することにより、シール材の形成領域においてもセルギャップを均一に確保して、基板全体としてセルギャップの均一化を図ることができるために、優れた画像表示を実現できる電気光学装置を効率的に製造することができる。
また、本発明の電気光学装置の製造方法を実施するにあたり、突起部を金属材料により被覆する工程をさらに含むことが好ましい。
このように実施することにより、シール材の形成領域に形成する所定の突起部を、スペーサとしてだけでなく、上下基板の基板間導通用端子の導通部としても使用することができ、それらの導通を確実に確保できる電気光学装置を効率的に製造することができる。
また、本発明のさらに別の態様は、電気光学物質を駆動させることにより画像を表示させる電気光学装置に使用される電気光学装置用基板であって、基体をガラス基板とするとともに、当該ガラス基板におけるセルギャップを調整するためのスペーサとして、前記ガラス基板の一部で形成された突起部を備えた電気光学装置用基板である。
すなわち、シール材の形成領域に、基体としてのガラス基板の一部で形成された突起部を備えることにより、電気光学装置に組み込まれた際に、基板全体としてセルギャップの均一化を容易に図れる電気光学装置用基板を提供することができる。
また、本発明のさらに別の態様は、上述したいずれかの電気光学装置を備えた電子機器である。
すなわち、表示領域だけでなく、シール材の形成領域においてもセルギャップを均一に確保して、基板全体としてセルギャップの均一化を図った電気光学装置を備えることにより、画像表示に優れた電子機器を効率的に提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電気光学装置用基板、並びに電気光学装置を含む電子機器に関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
[第1実施形態]
第1実施形態は、シール材23を介して対向配置された第1の基板30及び第2の基板60と、当該第1の基板30及び第2の基板60の間に狭持された電気光学物質21と、を含む電気光学装置である。そして、第1の基板30及び第2の基板60の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、当該ガラス基板におけるシール材23の形成領域に、ガラス基板の一部で形成された突起部28を備えることを特徴としている。
以下、図1〜図11を適宜参照しながら、本発明の第1実施形態の電気光学装置について、第1の基板(カラーフィルタ基板と称する場合がある。)30、及び第2の基板(素子基板と称する場合がある。)60を含み、第2の基板60として第2のガラス基板61を用いるとともに、その一部で所定の突起部28を形成した液晶表示装置を例に採って説明する。
1.電気光学装置の基本構造
まず、図1及び図2を参照して、本発明の第1実施形態の電気光学装置の基本構造、すなわち、セル構造や配線等について具体的に説明する。ここで、図1は液晶表示装置に使用される液晶パネル20の概略斜視図であり、図2は当該液晶パネル20の概略断面図である。
図1及び図2に示される液晶パネル20は、二端子型非線形素子としてのスイッチング素子69を用いたアクティブマトリクス型構造を有する液晶パネル20であって、図示しないものの、バックライトやフロントライト等の照明装置やケース体などを必要に応じて適宜取付けることにより電気光学装置となる。
なお、液晶パネル20は、アクティブマトリクス型構造の液晶パネルに限られず、パッシブマトリクス型構造の液晶パネルであっても構わない。
また、図1及び図2に示すように、液晶パネル20は、透明な第1のガラス基板31を基体とする第1の基板30と、透明な第2のガラス基板61を基体とする第2の基板60とが、対向配置されるとともに接着剤等のシール材23を介して貼り合わせられている。また、第1の基板30と、第2の基板60とが形成する空間であって、シール材23の内側部分に対して、開口部23aを介して液晶材料21を注入した後、封止材25にて封止されてなるセル構造を備えている。すなわち、第1の基板30と第2の基板60との間に液晶材料21が充填されている。
ここで、表示領域における第1の基板30及び第2の基板60の間には、それらの基板間の厚さであるセルギャップを調整するためのスペーサが配置されていることが好ましい。
この理由は、セルギャップの均一化を図り、画像の表示特性を向上させるためである。すなわち、第1の基板30と第2の基板60とを貼り合せた際に、セルギャップにバラつきが生じると、光が透過する液晶層の厚さ(長さ)が異なるために、表示される画像にムラが生じる場合がある。したがって、かかるスペーサを配置することにより、セルギャップを容易に均一化させることができ、そのような表示ムラの発生を防止できるためである。
かかるスペーサとしては、シリカ粒子やガラス球等のスペーサ粒子や、樹脂レジストから形成されるフォトスペーサ等が挙げられるが、スペーサ自体の高さが均一であり、強度に優れていることから、後述する、シール材23の形成領域に形成される突起部28と同様に、ガラス基板の一部で形成された突起部15をスペーサとすることが好ましい。
また、第2のガラス基板61の内面、すなわち、第1のガラス基板31に対向する表面上に、第2の電極(画素電極と称する場合がある。)63をマトリクス状に形成し、第1のガラス基板31の内面、すなわち、第2のガラス基板61に対向する表面上には、第1の電極(走査電極と称する場合がある。)33が形成されている。また、第2の電極63は、スイッチング素子69を介して電気配線(データ線と称する場合がある。)65に対して電気的に接続されるとともに、もう一方の第1の電極33は、導電性粒子を含むシール材23を介して第2の基板60上の引回し配線66に対して電気的に接続されている。このように構成された第2の電極63と第1の電極33との交差領域がマトリクス状に配列された多数の画素(以下、画素領域と称する場合がある。)を構成し、これら多数の画素の配列が、全体として液晶表示領域Aを構成することになる。
なお、図1中、それぞれの画素領域に対応する第2の電極63やスイッチング素子69については、一部のみ図示してあるが、その他の画素領域についても同様に存在する。
また、第2のガラス基板61は、第1のガラス基板31の外形よりも外側に張り出してなる基板張出部60Tを有し、この基板張出部60T上には、電気配線65、引回し配線66及び、独立して形成された複数の配線からなる外部接続用端子67が形成されている。
そして、これら電気配線65、引回し配線66及び外部接続用端子67に対して導電接続されるように、液晶駆動回路等を内蔵した半導体素子(IC)91が実装されている。さらに、基板張出部60Tの端部には、外部接続用端子67に導電接続されるように、回路基板93が実装されている。
2.第1の基板
液晶パネル20を構成する第1の基板30は、一例として、図2に示すように、基本的に、第1のガラス基板31と、反射層35と、着色層37と、遮光層39と、第1の電極33と、から構成されている。そして、第1のガラス基板31の所定位置に、鮮明な画像表示が認識できるように、位相差板(1/4波長板)47及び偏光板49が配置されている。
ここで、反射層35は、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、クロム合金、銀、銀合金などからなる金属薄膜から構成することができる。そして、図2に示すように、画素毎に、反射領域と透過領域を形成するための反射部35r及び開口部35aを備えた半透過反射層35である。
また、カラーフィルタを構成する着色層37は、通常、透明樹脂中に顔料や染料等の着色材を分散させて所定の色調を呈するものとされている。着色層37の色調の一例としては原色系フィルタとしてR(赤)、G(緑)、B(青)の3色の組合せからなるものがあるが、これに限定されるものではなく、Y(イエロー)、M(マゼンダ)、C(シアン)等の補色系や、その他の種々の色調で形成することができる。
かかる着色層37は、通常、基板表面上に顔料や染料等の着色材を含む感光性樹脂からなる着色レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法(エッチング法)によって不要部分を欠落させることによって、所定のカラーパターンを有する着色層37を形成することができる。そして、複数の色調の着色層37を形成する場合には上記工程を繰り返すことになる。
また、着色層37の配列パターンとしては、ストライプ配列を採用することが多いが、このストライプ配列の他に、斜めモザイク配列や、デルタ配列等の種々のパターン形状を採用することができる。
また、画素毎に形成された着色層37の間の画素間領域に、遮光部(ブラックマトリクスと称する場合がある。)39が形成されている。すなわち、隣接する画素間において色材が混色することを防止して、コントラストに優れた画像表示を得ることができるためである。
このような遮光部39としては、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の3色の着色材を共に樹脂その他の基材中に分散させたものや、黒色の顔料や染料等の着色材を樹脂その他の基材中に分散させたものなどを用いることができる。ただし、カーボン等の黒色材料を使用しなくとも、着色層37と同時に形成することができるとともに、優れた遮蔽効果を得ることができることから、加色法を利用して、R(赤)層、G(緑)層、B(青)層の三層構造とすることも好ましい。さらに、遮光性を高めるためには、クロム(Cr)やモリブテン(Mo)等の金属膜を遮光部39として使用することも好ましい。このように、着色層37と遮光層39とによってカラーフィルタが形成されることになる。
また、着色層37や遮光層39の上に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの透明樹脂からなる表面保護層41を設けて、被覆している。
さらに、表面保護層41の上には、ITO(インジウムスズ酸化物)等の透明導電体からなる第1の電極33が形成されている。かかる第1の電極33は、複数の透明電極が並列したストライプ状に構成されている。また、第1の電極33は、その端部に、第2の基板60上の電気配線65と電気的に接続するための第1の基板間導通用端子34を備えている。
そして、この第1の電極33の上には、ポリイミド樹脂等からなる第1の配向膜45が形成されている。
3.第2の基板
第1の基板30と対向する第2の基板60は、図2に示すように、第2のガラス基板61と、電気配線65と、スイッチング素子(図示せず)と、第2の電極(図示せず)と、から構成されている。
また、電気配線65や第2の電極(図示せず)等の上には、第1の基板30における第1の配向膜45と同様のポリイミド樹脂等からなる第2の配向膜4が形成されている。さらに、第2のガラス基板61の外面においても、位相差板(1/4波長板)77及び偏光板79が配置されている。
なお、第1実施形態の電気光学装置の例では、着色層37を第1のガラス基板31上に設けてあるが、第2のガラス基板61上に設けることもできる。
ここで、図3(a)〜(c)を参照して、第2の基板60の構成、及び第2の基板60上の電気配線65、第2の電極63等と、第1の基板30上の第1の電極33と、の配置関係について説明する。なお、図3(a)は第1の基板30の平面図であり、図3(b)は第2の基板60の平面図であり、図3(c)は第1の基板30及び第2の基板60を重ね合わせた状態での平面図である。
この図3(b)に示すように、第2の基板60には、電気配線65として、複数の配線が並列したストライプ状に構成されている。また、この電気配線65には、スイッチング素子69を介して、複数の画素電極をなす第2の電極63が電気的に接続されている。さらに、ドライバIC91等が実装される領域の両側には、導電性粒子を含むシール材(図示せず。)を介して第1の基板30上の第1の電極33と電気的に接続される引回し配線(電気配線)66が設けられている。かかる引回し配線66は、その端部に、第1の基板30における第1の基板間導通用端子34と電気的に接続するための第2の基板間導通用端子64を備えている。
そして、図3(c)に示すように、第1の基板30と、第2の基板60とを対向配置した場合に、第1の電極33と電気配線65とが交差するとともに、第2の基板60上の第2の電極63が第1の基板30上の第1の電極33と重なっている。このように配置することにより、第1の基板30上の第1の電極33と、第2の基板60上の第2の電極63との交差領域が画素として構成することができる。したがって、所望の画素に対して電圧を印加することにより、当該画素領域の液晶材料21に電界を発生させ、表示領域A全体として文字、図形等の画像を表示させることができる。
また、かかる電気配線65及び引回し配線66は、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)や、クロム(Cr)等から構成することができる。また、第2の電極63は、ITO(インジウムスズ酸化物)等の透明導電体から構成することができる。そして、かかる第2の電極63は、スイッチング素子69を介して電気配線65に接続される。
このスイッチング素子69としては、図4(a)〜(b)に例示するように、二端子型非線形素子であるTFD(Thin Film Diode)素子69a、69bとすることができる。ここで、図4(a)は、第2の基板60における一画素領域の拡大平面図であり、図4(b)は、図4(a)中のEE´断面を矢印方向に見た断面図である。
かかるTFD素子69a、69bは、正負方向のダイオードスイッチング特性を示し、しきい値以上の電圧が、第1金属膜71及び第2金属膜73、74の両端子間に印加されると導通状態となるアクティブ素子である。また、かかるスイッチング素子69は、バックトゥバック構造を持つため、極性に関して正負対称な電圧−電流特性を持ち、例えば、電気光学装置においてライン毎に印加電圧の極性を反転させる交流駆動回路に適している。
また、TFD素子69a、69bは、素子第1電極(第1金属膜)71、絶縁膜72、及び素子第2電極(第2金属膜)73、74からなるサンドイッチ構成を有している。すなわち、第1のTFD素子69bは、図4(b)に示すように、第1金属膜71と、絶縁膜72と、電気配線65から分岐した部分に相当する第2金属膜74と、がこの順に積層されて構成されている。一方、第2のTFD素子69aは、同様に、第1金属膜71と、絶縁膜72と、第2の電極63に電気接続された第2金属膜73と、がこの順に積層されて構成されている。
さらに、第1のTFD素子69b及び第2のTFD素子69aにおいて、それぞれ別個の第2金属膜73、74が設けてあるが、絶縁膜72及び第1金属膜71は、それぞれ共通している。
ここで、第1金属膜71や第2金属膜73、74、としては、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)や、クロム(Cr)等が挙げられる。また、絶縁膜72としては、このような金属材料を陽極酸化させて構成してあることが好ましい。例えば、酸化タンタル(Ta25)、酸化アルミニウム(Al23)等が具体的に挙げられる。
なお、図5に、ドライバIC及びTFD素子を用いたアクティブマトリクス配線の具体的な回路図の一例を示す。すなわち、Y方向に延在する複数の電気配線65と、X方向に延在する複数の第1の電極33とから構成されており、各交差部分において画素領域110が構成されている。また、各画素領域110において、液晶表示要素111と、TFD素子69とが直列接続されている。
また、TFD素子以外にも、図6にその回路図の一例を示すように、TFT(薄膜トランジスタ)素子のような三端子型非線形素子269を使用することもできる。
4.突起部
(1)基本的構成
本発明の電気光学装置は、図2に示すように、第2の基板60において、第1の基板30と第2の基板60を貼り合わせているシール材23の形成領域に、第2のガラス基板61の一部で突起部28を形成してあることを特徴としている。このように、ガラス基板の一部で一体的に形成された突起部28をシール材23の形成領域に備えることにより、以下に述べるような用途に好適に使用することができる。
なお、本実施形態においては、第2のガラス基板61にスペーサとしての突起部28を形成してあるが、対向する第1の基板30における第1のガラス基板31に形成することもでき、さらに、第1の基板30及び第2の基板60の双方に形成することもできる。
(2)スペーサ
すなわち、突起部28は、主として、第1の基板30と第2の基板60との間のセルギャップを調整するためのスペーサであることが好ましい。
この理由は、表示領域と同様に、シール材23の形成領域においてもかかるスペーサを備えることにより、基板全体としてセルギャップを精度よく均一化させることができるためである。
より具体的には、通常、シール材23を介して第1の基板30及び第2の基板60を貼り合わせた際に、セルギャップのバラつきを防止するために、表示領域にスペーサが配置される。このとき、シール材23の形成領域においてもセルギャップが確保されていないと、図7(a)に示すように、基板全体としてセルギャップにバラつきが生じてしまう場合がある。したがって、シール材23の形成領域にもスペーサとしての突起部28を配置することにより、図7(b)に示すように、基板全体として、セルギャップの均一化を図ることが容易になる。
また、かかる突起部28が、ガラス基板の一部で形成された突起部28であることにより、スペーサの高さを精度よく均一化して、セルギャップのバラつきを容易に防止することができるためである。
より具体的には、例えば、スペーサ粒子をシール材23中に混合する方法では、スペーサ粒子自体の粒径や長さを均一に制御することが困難であるのに対し、ガラス基板の一部で形成された突起部28であれば、本来的に均一な厚さのガラス基板をエッチング処理等して形成するために、高さを容易に均一化させることができる。したがって、基板全体としてセルギャップのバラつきを容易に防止することができ、表示される画像の表示ムラを少なくすることができる。
また、かかる突起部28がガラス基板の一部で形成された突起部28であることにより、形成する際に、マスクパターンを用いたエッチング処理等によって形成することができるために、スペーサの配置の精度を高くすることができるためである。
より具体的には、シール材23中に混合されたスペーサ粒子では、スペーサの配置位置を制御することが困難であるのに対し、ガラス基板の一部で形成された突起部28であれば、第2実施形態で説明するように、精度よく所望の位置に配置することができる。したがって、シール材23の形成領域において効果的にセルギャップの均一化を図ることができる。
さらに、スペーサが、ガラス基板の一部で形成された突起部28であれば、スペーサ粒子や樹脂レジストからなる柱状スペーサと比較して、スペーサ自体の強度も高いために、製造段階における破損を防止することができる。したがって、スペーサの高さのバラつきの発生をさらに有効に防止することができ、セルギャップの均一化を容易に図ることができる。
(3)導通部
また、かかる突起部28は、第1の基板30上の第1の基板間導通用端子34と、第2の基板60上の第2の基板間導通用端子64と、を電気的に接続させるための導通部を兼ねることが好ましい。すなわち、図8に示すように、第2のガラス基板61の一部で形成された突起部28を、金属材料等の導電性材料29によって被覆するとともに、引回し配線66と電気的に接続させることにより、当該突起部28が、第2の基板間導通用端子64とすることができる。
この理由は、かかる突起部28を導電性の部材とすることにより、セルギャップを確保するとともに、それぞれの基板間導通用端子34、64を確実に電気的に接続させることができるためである。そして、第1の基板30と、第2の基板60とを貼り合わせることにより、第1の基板間導通用端子34と、第2の基板間導通用端子64と、を確実に接触させることができるため、かかる突起部28を導通部として機能させることができる。
したがって、このように構成された突起部28を形成することにより、基板同士を貼り合わせるためのシール材23に、スペーサ粒子や導電性粒子を混合させる必要がなくなる。
なお、図8(a)は、突起部28を導通部として機能させる場合の第2の基板60の部分平面図であり、図8(b)は、突起部28を導通部として機能させる場合の液晶パネル20の部分断面図である。
(4)シール流れ防止部
また、かかる突起部28は、電気光学装置の製造時において、シール材23の流れ防止部材を兼ねることが好ましい。
この理由は、製造段階において、第1の基板30及び第2の基板60を貼り合わせる際に、シール材23が所望の箇所以外に流れ出ることを、有効に防止することができるためである。より具体的には、例えば、第2の基板60上にシール材23を塗布した後、プリベーク工程や、本圧着工程を実施するが、かかる工程においては、シール材23が加熱され、粘度が低下することによって、シール材23が所望の位置以外の場所に流れ出てしまう場合がある。かかる場合に、表示領域側へ流れ出ることにより、液晶材料21を駆動させることを阻害したり、あるいは基板の外側方向へ流れ出ることにより、液晶パネル20の外側にシール材23が付着してしまう。したがって、かかる突起部28を、所定間隔で規則的に配置することにより、シール材の流出を堰き止める機能を果たし、このような不具合を有効に防止することができる。
(5)規則的配置
また、かかる突起部28は、図3(c)等に示すように、規則的に配置されていることが好ましい。この理由は、シール材23の形成領域におけるスペーサを、均等なピッチ間隔で配置することにより、セルギャップをさらに効果的に均一化させることができるためである。
そして、ガラス基板の一部で形成する突起部28であれば、形成する際に、マスクパターンを用いることにより、配置位置を正確に制御することができるために、容易に規則的に配置させることができる。
また、かかる突起部28を規則的に配置させる際に、突起部28を導通部としても機能させる場合には、第1の基板30における第1の基板間導通用端子34の位置に合わせて、規則的に配置させることが好ましい。
この理由は、このように配置されていることにより、第1の基板間導通用端子34及び第2の基板間導通用端子64を確実に電気的に接続させることができるとともに、セルギャップを有効に均一化させることができるためである。
(6)形状
また、かかる突起部28の形状は特に制限されるものではないが、例えば、図9(a)〜(d)に示すような柱状とすることが好ましい。すなわち、円柱状や四角柱状の突起部28a、28bとしたり、あるいは断面が台形状の円錘状や四角錘状の突起部28c、28dとしたりすることが好ましい。
この理由は、かかる柱状の突起部28であれば、例えば、突起部28を導通部としても機能させる場合に、隣接する引回し配線66における第2の基板間導通用端子64間や、第1の電極33における第1の基板間導通用端子34間で、それぞれショート等が発生してしまうことを防止することができるためである。また、平面的に比較的小さい突起部28であれば、配置の自由度が高くなるためである。
ただし、突起部28の平面形状の最大長さaと、突起部28の高さbとの関係を、a>bを満たすようにすることが好ましい。この理由は、当該突起部28が第2のガラス基板61上に形成された後、衝撃により折れたり、破損したりすることを有効に防止することができるためである。より具体的には、突起部28の平面形状の外縁を円相当として、その直径を3〜12μmの範囲内の値とするとともに、高さを2.5〜11μmの範囲内とすることが好ましい。
一方、かかる突起部28の形状を、基板面に対して水平方向に所定の長さを有する形状とすることも好ましい。すなわち、図10(a)〜(d)に示すような壁状とすることも好ましい。この理由は、かかる壁状の突起部28e、28f、28g、28hであれば、より効果的にシール材の流れ防止部材としての機能を発揮できるためである。また、第1の基板間導通用端子34と第2の基板間導通用端子64との導通部として、より確実にそれらを電気的に接続させることができるためである。
ただし、突起部28が壁状である場合には、隣接する第2の基板間導通用端子64等の間でショートを発生させてしまう場合があることから、図11に示すように、複数の第2の基板間導通用端子64が並列する列方向に対して垂直方向に、壁状の突起部28を配置することが好ましい。
また、かかる突起部28の高さに関し、表示領域において存在する第1の電極33及び第2の電極63や保護層41等の厚さ、あるいは、シール材23の形成領域において存在する電気配線65や第1の電極33の厚さ、さらには、それらの厚さの差を考慮して形成されていることが好ましい。
この理由は、図2等に示すように、表示領域A及びシール材23の形成領域においては、それぞれ基板上に存在する部材が異なっているが、液晶パネル20を透過する光のリタデーションに影響する、表示領域におけるセルギャップを適正な値に制御するためである。したがって、コントラスト等の表示特性に優れた画像を表示させることができる。
また、かかる突起部28の平面形状に関し、直径又は短辺の長さを3〜12μmの範囲内の値とすることが好ましい。この理由は、かかる直径又は短辺の長さが3μm未満の値となると、スペーサとしての強度が低下する場合があるためである。一方、かかる直径又は短辺の長さが12μmを超えると、配置位置が制限されたり、隣接する第2の基板間導通用端子64等の間でショートが発生したりする場合があるためである。
したがって、突起部28の平面形状における、直径又は短辺の長さを3.5〜11.5μmの範囲内の値とすることがより好ましく、4〜11μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(7)スペーサ粒子等
また、シール材23の形成領域には、第2のガラス基板61の一部で形成された突起部28以外にも、通常用いられるスペーサ粒子105をさらに含むことも好ましい。すなわち、シール材23として、スペーサ粒子105が混合されたシール材23を用いることも好ましい。
この理由は、シール材23の形成領域において、第1の基板間導通用端子34と、第2の基板間導通用端子64とを電気的に接続させる箇所においては、導電性材料29により被覆された、ガラス基板の一部で形成された突起部28とするとともに、それ以外の箇所においても、スペーサ粒子105を配置することにより、セルギャップのバラつきを効率的に防止することができるためである。
このようなスペーサ粒子105としては、ガラス粒子、アルミナ、シリカ(シリカ粒子)、樹脂ファイバー等を好適に使用することができる。また、柱状スペーサを形成するためのレジスト材料としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の熱硬化性あるいは光硬化性のレジスト材料を使用することができる。また、光硬化性のレジスト材料を使用する場合には、ネガ型又はポジ型のいずれであっても構わない。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態は、シール材23を介して対向配置される第1の基板30及び第2の基板60と、当該第1の基板30及び第2の基板60の間に狭持された電気光学物質21と、を含む電気光学装置の製造方法である。
そして、第1の基板30及び第2の基板60の少なくとも一方の基体として、ガラス基板を準備する工程と、ガラス基板をエッチング処理することにより、シール材23の塗布領域に相当する箇所に突起部28を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
第2実施形態においては、第1実施形態の電気光学装置の製造方法の一例を、図12〜図15を適宜参照しながら説明する。
なお、図12は第1の基板30の製造工程を示す図であり、図13〜15は第2の基板60の製造工程を示す図である。
1.第1の基板製造工程
まず、図12(a)に示すように、第1のガラス基板31上の画像表示領域に相当する箇所に、反射層35及び着色層37、遮光層39を順次形成する。
ここで、反射部35r及び開口部35aを備えた半透過反射層35は、蒸着法やスパッタリング法にて金属材料等を基板上に被着させた後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより形成される。
また、着色層37は、顔料や染料等の着色材を分散させた透明樹脂等からなる感光性樹脂を、第1のガラス基板31上に塗布し、これにパターン露光、現像処理を順次施すことによって形成することができる。なお、複数の色の着色層37を配列形成する場合には、色毎に上記工程を繰り返すことになる。
さらに、遮光部39についても、顔料や染料等の着色材を分散させた透明樹脂等からなる感光性樹脂を塗布し、これにパターン露光、現像処理を順次施すことによって形成する。
次いで、図12(b)に示すように、第1の基板30上に全面的に透光保護層41Xを形成する。この透光保護層41Xは、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、フッ素樹脂などで構成することができる。これらの樹脂は流動性を有する未硬化状態で基板上に塗布され、乾燥、光硬化、熱硬化などの適宜の手段で硬化される。塗布方法としては、スピンコート法や印刷法などを用いることができる。
次いで、上記透光保護層41Xに、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを施し、図12(c)に示すように、画像表示領域に限定された保護層41を形成する。この工程によって、透光保護層41Xから画像表示領域以外の領域、すなわち、後にシール材(図示せず。)が印刷される領域及びその外側領域となる領域上の透光性素材が欠落される。
次いで、図12(d)に示すように、表面保護層41上に、全面的にITO(インジウムスズ酸化物)等の透明導電体材料からなる透明導電層Xを形成する。この透明導電層Xは、一例として、スパッタリング法により成膜することができる。そして、透明導電層Xに対して、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを施し、図12(e)に示すように第1の電極33を形成する。
2.第2の基板製造工程
まず、図13(a)に示すように、第2の基板60の基体としての第2のガラス基板61を準備する。かかる第2のガラス基板61を構成する原料は特に制限されるものではなく、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス等を使用することができる。
次いで、図13(b)〜(d)に示すように、第2のガラス基板61に対して、後述するシール材23の塗布領域に相当する箇所における、突起部28を形成する部分にのみマスクを施したマスクパターン121を形成する。このとき、同時に、表示領域に相当する箇所においても、スペーサとしての突起部15を形成する箇所に対してマスクを施すことも好ましい。この理由は、基板上の表示領域及びシール材23の形成領域の全体に、効率的に、所定のスペーサとしての突起部25、28を形成することができるためである。
ただし、表示領域とシール材の形成領域とで、形成する突起部の高さを異ならせる場合には、複数回に分けて実施することが必要となる。
かかるマスクパターン121の形成方法としては、図13(b)に示すように、スピンコート法や又はスプレー噴射によりレジスト材料123を塗布した後、図13(c)に示すように、露光及び現像して、図13(d)に示すように、所望のマスクパターン121を形成することが好ましい。この理由は、このように実施することにより、より効率的にマスクパターン121を形成することができるためである。
また、かかる形成方法以外にも、刷毛や筆を用いてレジストを被マスク部位に塗ることも好ましい。この理由は、このように実施することにより、レジスト塗布に用いる設備を安価なものとすることができるためである。
さらに、ノズルから液状のレジスト材料を吐出させて、所望のマスクパターンが形成されるようにレジストを塗布する、いわゆるインクジェット法を用いることも好ましい。この理由は、このように実施することにより、レジストを細密パターンで塗布することができるためである。
なお、レジスト材料123はネガ型のレジスト材料又はポジ型のレジスト材料のいずれであっても使用することができる。
また、レジスト材料を塗布する方法以外にも、例えば、ドライエッチング法に使用するエッチング液に対して耐性を有する耐薬品性材料を用いてマスクパターン121を形成することも好ましい。すなわち、ワックスや、油性材料により被覆したり、対薬品性のテープを貼付したり、さらには、パテや粘土状の材料を積層することによりマスキングすることも好ましい。この理由は、このように実施することにより、製造装置を簡素化することができるためである。
次いで、図13(e)に示すように、マスクパターン121が形成された第2のガラス基板61における、マスクが施された部分以外の第2のガラス基板61の表面をエッチング処理することにより、第2のガラス基板61の一部でスペーサとしての突起部28を形成する。
かかるエッチング方法としては、ドライエッチング法又はウェットエッチング法のいずれであっても好適に実施することができる。
すなわち、例えば、ウェットエッチング法によりエッチング処理をする際に使用するエッチング処理液としては、フッ酸液、フッ化硫酸液、ケイフッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化水素酸が挙げられる。また、それらを含む水溶液、例えば、フッ化水素酸と硝酸の混合水溶液、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液、フッ化水素酸と硝酸の混合水溶液、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液、フッ化水素酸と水素ニフッ化アンモニウムと硝酸の水溶液等を使用することもできる。さらには、苛性ソーダ(NaOH)や、水酸化カリウム(KOH)などの強アルカリ性の薬液を使用することもできる。
一方、ドライエッチング法によりエッチング処理をする際には、O2、CF4、SF6等のフッ素や酸素が混合されたエッチングガスを使用することができる。
次いで、図13(f)に示すように、第2のガラス基板61上からマスクパターン121を除去する。すなわち、フォトレジストを使用した場合には、所定の薬液を用いてレジストを溶かすことにより剥離することができる。また、ワックスや油性材料により被覆した場合にも、同様に、薬液によりワックス等を溶かして除去することができる。また、耐薬品性テープやパテなどを使用した場合には、単にそれらを剥離することができる。
次いで、図14(a)〜図15(b)に示すように、第2の基板60の第2のガラス基板61上に、第1の金属膜71´を形成する。この第1の金属膜71´は、例えば、タンタルから構成されており、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いて形成することができる。また、この第1の金属膜71´の厚さはTFD素子69の用途等に対応して、適宜変更することができるが、通常、20〜500nmの範囲内の値である。
また、図14(a)に示すように、第1の金属膜71´の形成前に、第2のガラス基板61に対する第1の金属膜71´の密着力を著しく向上させることができるとともに、第2のガラス基板61から第1の金属膜71´への不純物の拡散を効率的に抑制することができることから、第2の基板60の第2のガラス基板61上に、酸化タンタル(Ta25)等からなる絶縁膜81を形成することも好ましい。
次いで、図15(c)に示すように、第1の金属膜71´の表面を陽極酸化法によって酸化させることにより、酸化膜72を形成する。より具体的には、第1の金属膜71´が形成された第2のガラス基板61を、クエン酸溶液等の電解液中に浸漬した後、かかる電解液と、第1の金属膜71´との間に所定電圧を印加して、第1の金属膜71´の表面を酸化させることができる。
さらに、酸化膜72が形成された第1の金属膜71´を、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、その一部を素子第1電極71とする。
なお、酸化膜72の厚さはTFD素子69の用途等に対応して、適宜変更することができるが、通常、10〜50nmの範囲内の値である。
次いで、再び、スパッタリング法等により、第1金属膜71を含む基板上に、全面的に金属膜を形成し、それをフォトリソグラフィ法によって、パターニングすることにより、図15(d)に示すように、第2金属膜73、74及び電気配線(図示せず。)を形成する。
次いで、スパッタリング法等により、ITO(インジウムスズ酸化物等)等の透明導電体材料からなる透明導電層を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、図15(e)に示すように、第2の電極63を形成する。
かかる第1金属膜71や、第2金属膜73、74、さらには、第2の電極63の形成工程において、同時に、第2のガラス基板61の一部で形成した突起部28に対して、それらの材料を被覆することも好ましい。
この理由は、このように実施することにより、第1の基板間導通用端子と第2の基板間導通用端子64とを電気的に接続させるための導通部としても機能する突起部28を備えた電気光学装置を、効率的に製造することができるためである。
なお、図示しないが、上記の第2のガラス基板61の一部で形成された突起部28以外に、樹脂レジストを用いて柱状スペーサを形成する場合には、第2の電極63等の形成後に実施することが好ましい。この理由は、柱状スペーサ形成後の工程数を少なくして、柱状スペーサが破損することを防止することができるためである。具体的には、フォトリソグラフィ法によりレジスト材料を塗布するとともに、露光、現像することにより、かかる柱状スペーサを形成することができる。あるいは、スクリーン印刷法により印刷されたレジスト材料に対して露光、現像することにより、柱状スペーサを形成することもできる。
3.後工程
次いで、図示しないが、第2の基板60上において、エポキシ樹脂等を主成分とするシール材23を、スクリーン印刷やディスペンサにより、表示領域を囲むようにパターニングして形成する。その後、第1の基板30と、シール材23が積層された第2の基板60とを重ね合わせて接合させた後、加熱しながら加圧保持して、第1の基板30と第2の基板60とを貼合せることにより、セル構造を形成する。そして、第1の基板30及び第2の基板60が形成する空間であって、シール材23の内側部分に対して、液晶材料21を注入した後、封止材25等にて封止する。
次いで、第1の基板30および第2の基板60のそれぞれの外面に、所定の偏光板49、79を配置する。
なお、本実施形態においては、第2の基板60上にシール材23を塗布しているが、第1の基板30上に印刷しても構わない。
[第3実施形態]
本発明に係る第3実施形態として、第1実施形態の電気光学装置を備えた電子機器について具体的に説明する。
図16は、本実施形態の電子機器の全体構成を示す概略構成図である。この電子機器は、液晶パネル20と、これを制御するための制御手段200とを有している。また、図16中では、液晶パネル20を、パネル構造体20Aと、半導体素子(IC)等で構成される駆動回路20Bと、に概念的に分けて描いてある。また、制御手段200は、表示情報出力源201と、表示処理回路202と、電源回路203と、タイミングジェネレータ204とを有している。
また、表示情報出力源201は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等からなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスク等からなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ204によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等の形で表示情報を表示処理回路202に供給するように構成されている。
また、表示処理回路202は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号CLKと共に駆動回路20Bへ供給する。さらに、駆動回路20Bは、第1の電極駆動回路、第2の電極駆動回路及び検査回路を含んでいる。また、電源回路203は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する機能を有している。
そして、本実施形態の電子機器であれば、シール材の形成領域に、第2のガラス基板の一部で突起部を形成してスペーサとした電気光学装置を使用している。そのために、スペーサの高さが均一化されて、基板全体としてセルギャップのバラつきが発生しにくいために、表示ムラの発生がなく、優れた画像表示を実現できる電子機器とすることができる。
本発明の電気光学装置及び電子機器によれば、セルギャップのバラつきによる表示ムラを防止することができる。したがって、液晶表示装置等の電気光学装置や電子機器、例えば、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等をはじめとして、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電気泳動装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた電子機器、電子放出素子を備えた装置(FED:Field Emission DisplayやSCEED:Surface-Conduction Electron-Emitter Display)などに適用することができる。
また、本発明の電気光学装置及び電子機器は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態の液晶パネルは所謂COGタイプの構造を有しているが、半導体素子(ICチップ)を直接実装する構造ではない液晶パネル、例えば液晶パネルにフレキシブル配線基板やTAB基板を接続するように構成されたものであっても構わない。
電気光学装置に使用される液晶パネルの概略斜視図である。 電気光学装置に使用される液晶パネルの概略断面図である。 (a)〜(c)は、それぞれ第1の基板の構成を示す平面図、第2の基板の構成を示す平面図、第1の基板及び第2の基板を重ね合わせた状態での平面図である。 (a)及び(b)はスイッチング素子としてのTFD(Thin Film Diode)素子を説明するために供する平面図及び断面図である。 TFD素子を用いたアクティブマトリクス型構造を有する液晶パネルの回路図である。 TFT(Thin Film Transistor)素子を用いたアクティブマトリクス型構造を有する液晶パネルの回路図である。 第2の基板上における柱状スペーサの配置を説明するための概略平面図である。 (a)は、シール材の形成領域にスペーサを設けていない状態の液晶パネルの断面図であり、(b)は、シール材の形成領域にスペーサを設けてある状態の液晶パネルの断面図である。 (a)〜(d)は、それぞれ柱状の突起部の例を示す図である。 (a)〜(d)は、それぞれ壁状の突起部の例を示す図である。 第2の基板上における壁状の突起部の配置を説明するための概略平面図である。 (a)〜(e)は、第1の基板の製造工程を説明するために供する図である。 (a)〜(f)は、第2の基板の製造工程を説明するために供する図である(その1)。 (a)〜(d)は、第2の基板の製造工程を説明するために供する図である(その2)。 (a)〜(e)は、第2の基板の製造工程を説明するために供する図である(その3)。 本発明に係る電子機器の実施形態の概略構成を示すブロック図である。 従来の液晶表示装置の構成を説明する図である。
符号の説明
15:突起部、20:液晶パネル、21:電気光学物質(液晶材料)、23:シール材、23a:開口部、28:突起部、30:第1の基板(カラーフィルタ基板)、31:第1のガラス基板、33:第1の電極(走査電極)、60:第2の基板(素子基板)、61:第2のガラス基板、63:第2の電極(走査電極)、65:電気配線(データ線)、68:電気配線(引回し配線)、69:スイッチング素子(TFD素子)、105:スペーサ粒子、121:パターンマスク、123:レジスト材料

Claims (10)

  1. シール材を介して対向配置された第1の基板及び第2の基板と、当該第1の基板及び第2の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置において、
    前記第1の基板及び第2の基板の少なくとも一方をガラス基板とするとともに、当該ガラス基板における前記シール材の形成領域に、前記ガラス基板の一部で形成された突起部を備えることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記突起部は、前記第1の基板と第2の基板との間のギャップを調整するためのスペーサであることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記第1の基板に形成された電極及び前記第2の基板に形成された電気配線を電気的に接続するために、前記第1の基板は第1の基板間導通用端子を備えるとともに、前記第2の基板は第2の基板間導通用端子を備え、
    前記突起部は、前記第1の基板間導通用端子と、前記第2の基板間導通用端子と、を電気的に接続するための導通部を兼ねることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置。
  4. 前記突起部は、前記シール材の流れ防止部材を兼ねることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  5. 前記突起部が規則的に配置してあることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  6. 前記シール材の形成領域には、前記突起部以外に、スペーサ粒子をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  7. シール材を介して対向配置される第1の基板及び第2の基板と、当該第1の基板及び第2の基板の間に狭持された電気光学物質と、を含む電気光学装置の製造方法において、
    前記第1の基板及び第2の基板の少なくとも一方の基体として、ガラスを準備する工程と、
    前記ガラス基板をエッチング処理することにより、前記シール材の塗布領域に相当する箇所に突起部を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  8. 前記突起部を金属材料により被覆する工程をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の電気光学装置の製造方法。
  9. 電気光学物質を駆動させることにより画像を表示させる電気光学装置に使用される電気光学装置用基板であって、基体をガラス基板とするとともに、当該ガラス基板におけるセルギャップを調整するためのスペーサとして、前記ガラス基板の一部で形成された突起部を備えることを特徴とする電気光学装置用基板。
  10. 請求項1〜6に記載されたいずれかの電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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