JP2006330490A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルに応力が加えられてもＴＦＴ基板と対向基板とのずれを防止できて、常に良好な表示品質を維持することができる液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ＴＦＴ基板１１０には、ゲートバスライン、データバスライン及び画素電極等を形成し、更にポリイミド等により配向膜１１８を形成する。また、対向基板１２０には、ブラックマトリクス及びコモン電極１２３等を形成し、更にゲートバスライン及びデータバスラインが交差する領域に対向する位置に柱状のスペーサ１２５を形成する。そして、コモン電極１２３及びスペーサ１２５の表面を覆う配向膜１２６を形成する。但し、配向膜１１８，１２６は半硬化の状態としておく。その後、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とを重ね合わせ、加圧しながら高温で熱処理して、スペーサ１２５の頂部の配向膜１２６とＴＦＴ基板１１０側の配向膜１１８とを接合する。
【選択図】図６

Description

本発明は、２枚の基板間に液晶を封入して構成された液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、薄くて軽量であるとともに消費電力が小さいという特徴があり、近年種々の電子機器の表示部に使用されるようになった。一般的な液晶表示装置は、相互に対向して配置された２枚の基板の間に液晶を封入した構造を有している。一方の基板にはＴＦＴ(Thin Film Transistor ：薄膜トランジスタ）及び画素電極等が形成され、他方の基板にはカラーフィルタ及びコモン（共通）電極等が形成されている。以下、ＴＦＴ及び画素電極等が形成された基板をＴＦＴ基板と呼び、ＴＦＴ基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。また、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を封入してなる構造物を液晶パネルと呼ぶ。

図１は液晶表示装置の一例を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線における模式的断面図である。なお、図１では１画素分の領域を示しているが、実際には多数の画素が水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）にマトリクス状に配列されている。

図２に示すように、液晶パネル１は、ＴＦＴ基板１０と、対向基板２０と、それらの間に封入された液晶からなる液晶層３０とにより構成されている。ここでは、液晶層３０は誘電率異方性が負の液晶により構成され、電圧を印加していないときに液晶分子が基板面に垂直に配向するものとする。

液晶パネル１の裏面側（図２では下側）には第１の偏光板３１ａが配置され、前面側（観察者側：図２では上側）には第２の偏光板３１ｂが配置されている。また、液晶パネル１の裏面側には、バックライト（図示せず）が配置されている。ここでは、第１の偏光板３１ａと第２の偏光板３１ｂとが、吸収軸を相互に直交させて配置されているものとする。この場合、電圧を印加していないときには黒表示となる。

ＴＦＴ基板１０のベースとなるガラス基板１０ａの上には、図１に示すように、水平方向に伸びる複数のゲートバスライン１１と、垂直方向に伸びる複数のデータバスライン１５とが形成されている。これらのゲートバスライン１１及びデータバスライン１５により区画される矩形の領域がそれぞれ画素領域である。ゲートバスライン１１は第１の絶縁膜１２に覆われており、データバスライン１５は第１の絶縁膜１２の上に形成されている。

また、ＴＦＴ基板１０には、各画素領域毎に、ＴＦＴ１６と、画素電極１８とが形成されている。この例ではＴＦＴ１６はゲートバスライン１１の一部をゲート電極としており、ドレイン電極１６ａはデータバスライン１５に接続されている。データバスライン１５及びＴＦＴ１６の上には第２の絶縁膜１７が形成されており、画素電極１８は第２の絶縁膜１７の上に形成されている。

画素電極１８はＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）等の透明導電体からなり、第２の絶縁膜１７に形成されたコンタクトホール１７ａを介してＴＦＴ１６のソース電極１６ｂに電気的に接続されている。また、画素電極１８の上には、ポリイミド等からなる垂直配向膜１９が形成されている。

一方、対向基板２０のベースとなるガラス基板２０ａの上（図２では下側）には、ブラックマトリクス（遮光膜）２１と、カラーフィルタ２２と、コモン電極２３とが形成されている。ブラックマトリクス２１はＣｒ（クロム）等の金属又は黒色樹脂により形成されており、ＴＦＴ基板１０側のゲートバスライン１１、データバスライン１５及びＴＦＴ１６に対向する位置に配置されている。カラーフィルタ２２には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３種類があり、画素毎にいずれか１色のカラーフィルタが配置されている。コモン電極２３はＩＴＯ等の透明導電体からなり、カラーフィルタ２２の上（図２では下側）に形成されている。このコモン電極２３の表面は、ポリイミド等からなる垂直配向膜２４に覆われている。

ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間にはセルギャップ（ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間隔）を一定に維持するために例えば直径が均一のビーズ状のスペーサ（図示せず）が散布され、表示領域（画素がマトリクス状に配列した領域）の外側に塗布されたシール材（図示せず）によりＴＦＴ基板１０と対向基板２０とが接合されている。

このように構成された液晶表示装置において、画素電極１８とコモン電極２３との間に電圧を印加していないときには、液晶分子は基板面に垂直な方向に配向する。この場合、バックライトから出射された光は第１の偏光板３１ａを通って液晶層３０に進入し、第２の偏光板３１ｂで遮断される。すなわち、この場合は黒表示（暗表示）となる。

一方、画素電極１８とコモン電極２３との間に所定の電圧を印加すると、液晶分子は基板面に平行に配向し、バックライトから出射された光が第１の偏光板３１ａ及び第２の偏光板３１ｂを透過するようになる。すなわち、この場合は白表示（明表示）となる。各画素毎に印加電圧を制御することにより、所望の画像を表示することができる。
特開２００３−３１７９３４号公報

本願発明者等は、上述した従来の表示装置には、以下に示す問題点があると考える。

画素領域内の液晶分子は、画素電極に印加される電圧のみにより駆動されることが好ましい。しかし、実際にはゲートバスライン１１及びデータバスライン１５に流れる信号により電界が発生し、この電界によりゲートバスライン１１及びデータバスライン１５の近傍の液晶分子が駆動される。以下、ゲートバスライン１１及びデータバスライン１５に流れる信号により液晶分子が駆動される領域を異常駆動領域と呼ぶ。

仮にブラックマトリクス２１の幅がゲートバスライン１１及びデータバスライン１５の幅と同じであるとすると、黒表示であるにもかかわらず異常駆動領域を光が透過したり、ホールド残像が発生する等の現象により画質が著しく劣化する。このため、通常、ブラックマトリクス２１の幅は、ゲートバスライン１１及びデータバスライン１５の幅よりも異常駆動領域の幅とプロセスマージンとを合わせた分だけ広く設定されている。しかしながら、図３に示すように、指で押すなどして液晶パネル１に強い応力が加わると、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０とがずれて異常駆動領域Ａがブラックマトリクス２１からはみ出し、表示品質の劣化を招く。

このような不具合を防止するために、例えばＴＦＴ基板と対向基板とを表示領域内に点在させた熱硬化性樹脂により接合することが考えられる。例えば、予めビーズ状スペーサに熱硬化性樹脂をコーティングしておくと、シール材を熱で硬化させるときにスペーサにコーティングした樹脂でＴＦＴ基板と対向基板とを接合することができる。この場合、熱硬化性樹脂をＴＦＴ基板又は対向基板に塗布する工程が不要になり、工程数の増加が回避される。しかし、ＴＦＴ基板と対向基板とを十分な強度で接合するためには多量の熱硬化性樹脂が必要であり、熱硬化性樹脂が付着した部分は光を通さなくなるので、開口率が低下して画面が暗くなるという問題が発生する。

以上から、本発明の目的は、液晶パネルに応力が加えられてもＴＦＴ基板と対向基板とのずれを防止できて、常に良好な表示品質を維持することができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。

上記した課題は、相互に対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板の間に封入された液晶とにより構成される液晶表示装置において、前記第１の基板の前記液晶側の面上を覆う第１の配向膜と、前記第２の基板の前記液晶側の面上に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を一定に維持する柱状のスペーサと、前記スペーサの表面を覆うとともに前記第２の基板の前記液晶側の面上を覆う第２の配向膜とを有し、前記第１の配向膜と前記スペーサの頂部の前記第２の配向膜とが分子間力結合又は化学結合して接合されていることを特徴とする液晶表示装置により解決する。

本発明においては、第２の基板に設けられた柱状のスペーサの頂部を覆う配向膜（第２の配向膜）と、第１の基板側の配向膜（第１の配向膜）とを分子間力結合又は化学結合させて接合する。例えば、第１の基板及び第２の基板にそれぞれ配向膜となる樹脂を塗布した後、低温でプリベークして半硬化の状態にしておく。そして、スペーサの頂部を第１の基板に当接させて第１の基板と第２の基板とを重ね合わせ、加圧しながら高温で熱処理して第１の配向膜と第２の配向膜とを接合する。これにより、液晶パネルに応力が加えられてもＴＦＴ基板と対向基板とのずれを防止できて、常に良好な表示品質を維持することができる。

配向膜同士を接合する替わりに、スペーサの頂部に接着剤を塗布して接着剤により第１の基板と第２の基板とを接合してもよい。この場合、スペーサを、ゲートバスラインとデータバスラインとが交差する領域に配置することが好ましい。また、配向制御用突起を有する液晶表示装置の場合は、スペーサの頂部に接着剤を塗布する替わりに、配向制御用突起の一部に接着剤を塗布してもよい。

また、スペーサを構成する樹脂と配向膜とを分子間力結合又は化学結合させて第１の基板と第２の基板とを接合してもよい。例えば、第２の基板上に配向膜（第２の配向膜）を形成し、その上に樹脂により柱状のスペーサを形成し、半硬化の状態にしておく。一方、第１の基板上に配向膜（第１の配向膜）を形成し、プリベークして半硬化の状態にしておく。そして、スペーサの頂部を第１の基板に当接させて第１の基板と第２の基板とを重ね合わせ、加圧しながら高温で熱処理してスペーサと第１の配向膜とを接合する。これにより、液晶パネルに応力が加えられてもＴＦＴ基板と対向基板とのずれを防止できて、常に良好な表示品質を維持することができる。

なお、特開２００３−３１７９３４号公報には、有機ＥＬ（Electro Luminescent ）素子が形成された基板と、吸湿剤が設けられた基板とをスペーサの先端に塗布した接着剤で接合した有機ＥＬ表示装置が記載されている。しかし、この有機ＥＬ表示装置ではスペーサが低融点ガラスからなり、しかも湿度による有機ＥＬ素子の劣化を防止するために有機ＥＬ素子を囲むようにスペーサを形成する必要があり、この構造を液晶表示装置に適用することはできない。

以下、本発明について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を示す平面図、図５は同じくその液晶表示装置の模式的断面図である。なお、本実施形態は、本発明をＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment ）型液晶表示装置に適用した例を示している。また、図４では３画素分の領域を示しているが、実際には多数の画素が水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）にマトリクス状に配列している。

図５に示すように、液晶パネル１００は、ＴＦＴ基板１１０と、対向基板１２０と、それらの間に封入された誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層１３０とにより構成されている。液晶パネル１００の裏面側（図５では下側）には第１の偏光板１３１ａが配置され、前面側（図５では上側）には第２の偏光板１３１ｂが配置されている。これらの偏光板１３１ａ，１３１ｂは、偏光軸が相互に直交するように配置されている。また、液晶パネル１００の裏面側には、バックライト（図示せず）が配置されている。

ＴＦＴ基板１１０には、図４に示すように、水平方向に伸びる複数のゲートバスライン１１１ａと、垂直方向に伸びる複数のデータバスライン１１３とが形成されている。これらのゲートバスライン１１１ａ及びデータバスライン１１３により区画される矩形の領域がそれぞれ画素領域である。また、ＴＦＴ基板１１０には、ゲートバスライン１１１ａに平行に配置されて画素領域の中央を横断する補助容量バスライン１１１ｂが形成されている。

ゲートバスライン１１１ａ及び補助容量バスライン１１１ｂはＴＦＴ基板１１０のベースとなるガラス基板１１０ａの上に形成されている。これらのゲートバスライン１１１ａ及び補助容量バスライン１１１ｂの上には第１の絶縁膜１１２が形成されており、データバスライン１１３は第１の絶縁膜１１２の上に形成されている。

更に、ＴＦＴ基板１１０には、各画素領域毎に、ＴＦＴ１１４と、補助容量電極１１５と、画素電極１１７とが形成されている。本実施形態では、ＴＦＴ１１４はゲートバスライン１１１ａの一部をゲート電極としており、ドレイン電極１１４ａはデータバスライン１１３に接続されている。

補助容量電極１１５は第１の絶縁膜１１２を挟んで補助容量バスライン１１１ｂに対向する位置に配置されている。補助容量電極１１５と、補助容量バスライン１１１ｂと、それらの間の第１の絶縁膜１１２とにより、補助容量を構成している。この補助容量を画素電極１１７と並列に接続することにより、ＴＦＴ１１４がオフの間に画素電極１１７の電圧が降下することを抑制している。

データバスライン１１３、ＴＦＴ１１４及び補助容量電極１１５の上には第２の絶縁膜１１６が形成されており、この第２の絶縁膜１１６の上に画素電極１１７が形成されている。この画素電極１１７はＩＴＯ等の透明導電体により形成されており、第２の絶縁膜１１６に形成されたコンタクトホール１１６ａ，１１６ｂを介してＴＦＴ１１４のソース電極１１４ｂ及び補助容量電極１１５に電気的に接続されている。

また、本実施形態においては、画素電極１１７に、配向制御用構造物として複数のスリット１１７ａが設けられている。これらのスリット１１７ａは、図４に示すように、ゲートバスライン１１１ａ及び補助容量バスライン１１１ｂの上で屈曲するジグザグ状の線に沿って設けられている。この画素電極１１７の上には、ポリイミド等からなる垂直配向膜１１８が形成されている。

一方、対向基板１２０は、ベースとなるガラス基板１２０ａと、ブラックマトリクス（遮光膜）１２１と、カラーフィルタ１２２と、コモン電極１２３とにより構成されている。ブラックマトリクス１２１は、ＴＦＴ基板１２０側のゲートバスライン１１１ａ、データバスライン１１３及びＴＦＴ１１４に対向する位置に配置されている。ブラックマトリクス１２１の幅は、ゲートバスライン１１１ａ及びデータバスライン１１３の幅よりも異常駆動領域の幅とプロセスマージンとを合わせた分だけ広く設定されている。

カラーフィルタ１２２には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３種類があり、各画素の画素電極１１７と対向する位置に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のいずれか一色のカラーフィルタ１２２が配置されている。本実施形態では、水平方向に隣接する赤色画素、緑色画素及び青色画素の３つにより１つのピクセルを構成し、種々の色の表示を可能としている。

カラーフィルタ１２２の表面は、ＩＴＯ等の透明導電体からなるコモン電極１２３により覆われている。そして、図５に示すように、コモン電極１２３上（図５では下側）には配向制御用構造物として土手状の突起１２４が形成されている。この突起１２４は例えばフォトレジスト等の誘電体材料により形成され、図４に示すように、画素電極１１７のスリット１１７ａの列の間に配置されている。

また、対向基板１２０には、ゲートバスライン１１１ａとデータバスライン１１３とが交差する部分に対応する位置に柱状のスペーサ１２５が配置されており、この柱状のスペーサ１２５によりセルギャップ（液晶層１３０の厚さ）を一定に維持するようになっている。これらのスペーサ１２５は例えばフォトレジストにより形成されている。これらのコモン電極１２３、突起１２４及びスペーサ１２５の表面は、ポリイミドからなる垂直配向膜１２６に覆われている。

本実施形態においては、図６の模式図に示すように、スペーサ１２５の頂部の配向膜１２６を構成する分子とＴＦＴ基板１１０側の配向膜１１８を構成する分子とが架橋して接合され、指等により応力が加えられてもＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とがずれないようにしている。

このように構成された本実施形態の液晶表示装置において、画素電極１１７とコモン電極１２３との間に電圧が印加されていないときには、液晶分子は基板面に垂直な方向に配向する。但し、突起１２４の近傍の液晶分子は、突起１２４の面に垂直な方向に配向する。この場合、バックライトから出射された光は第１の偏光板１３１ａを通って液晶層１３０に進入し、第２の偏光板１３１ｂで遮断される。すなわち、この場合は黒表示（暗表示）となる。

ゲートバスライン１１１ａに供給される走査信号がアクティブになると、ＴＦＴ１１４がオンになってデータバスライン１１３に供給される表示信号が画素電極１１７に伝達される。これにより、図７に示すように、液晶分子１３０ａは表示信号の電圧に応じた角度で傾斜し、バックライトから出射された光が第１の偏光板１３１ａ及び第２の偏光板１３１ｂを透過するようになる。このとき、スリット１１７ａ及び突起１２４の両側では液晶分子１３０ａが反対方向に傾斜し、いわゆる配向分割（マルチドメイン）が達成されて、良好な視野角特性が得られる。

以下、本実施形態の液晶表示装置の製造方法について、図４，図５を参照して説明する。

まず、ＴＦＴ基板１１０の製造方法について説明する。ＴＦＴ基板１１０のベースとなるガラス基板１１０ａの一方の面（図４では上側の面）上に、スパッタ法により、例えばＡｌ（アルミニウム）−Ｔｉ（チタン）の積層構造を有する第１の金属膜を形成する。そして、この第１の金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、ゲートバスライン１１１ａ及び補助容量バスライン１１１ｂを形成する。

次に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により、ガラス基板１１０ａの上側全面に例えばＳｉＯ₂ からなる第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）１１２を形成する。そして、この第１の絶縁膜１１２の所定の領域上に、ＴＦＴ１１４の活性層となる半導体膜（アモルファスシリコン又はポリシリコン膜：図示せず）を形成する。その後、ガラス基板１１０ａの上側全面に例えばＳｉＮ膜を形成し、このＳｉＮ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、半導体膜のチャネルとなる領域の上にチャネル保護膜（図示せず）を形成する。

次に、ガラス基板１１０ａの上側全面に不純物が高濃度に導入された半導体からなるオーミックコンタクト層を形成し、その上に例えばＴｉ−Ａｌ−Ｔｉの積層構造を有する第２の金属膜を形成する。そして、これらのオーミックコンタクト層と第２の金属膜とをフォトリソグラフィ法によりパターニングして、データバスライン１１３と、ドレイン電極１１４ａと、ソース電極１１４ｂと、補助容量電極１１５とを形成する。

次に、ガラス基板１１０ａの上側全面に例えばＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ又は樹脂等からなる第２の絶縁膜１１６を形成する。そして、フォトリソグラフィ法により第２の絶縁膜１１６に、ソース電極１１４ｂに通じるコンタクトホール１１６ａと、補助容量電極１１５に通じるコンタクトホール１１６ｂとを形成する。

次に、スパッタ法により、ガラス基板１１０ａの上側全面にＩＴＯ膜を形成する。その後、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、スリット１１７ａを有する画素電極１１７を形成する。この画素電極１１７は、コンタクトホール１１６ａを介してソース電極１１４ｂに電気的に接続されるとともに、コンタクトホール１１６ｂを介して補助容量電極１１５に電気的に接続される。

次いで、ガラス基板１１０ａの上側全面に例えばポリイミドを例えば０．１μｍの厚さに塗布した後、約６０℃の温度でプリベークする。これにより、ＴＦＴ基板１１０が完成する。

次に、対向基板１２０の製造方法について説明する。まず、対向基板１２０のベースとなるガラス基板１２０ａの上（図４では下側）に、Ｃｒ等の金属又は黒色樹脂によりブラックマトリクス１２１を形成する。

次に、赤色感光性樹脂、緑色感光性樹脂及び青色感光性樹脂を使用して、ガラス基板１２０ａの上にカラーフィルタ１２２を形成する。各画素領域には、赤色、緑色及び青色のいずれか１色のカラーフィルタ１２２を配置する。

次に、スパッタ法により、カラーフィルタ１２２の上にＩＴＯからなるコモン電極１２３を形成する。その後、コモン電極１２３の上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する。そして、このフォトレジスト膜を所定の露光マスクを介して露光し、その後現像処理を施して、高さが約２μｍの土手状の突起１２４と、高さが約３．５μｍのスペーサ１２５とを形成する。この場合に、スペーサ１２５のサイズを突起１２４の幅よりも大きくすることにより、スペーサ１２５の高さを突起１２４の高さよりも高くすることができる。また、突起１２４とスペーサ１２５とを個別に形成してもよい。更に、スペーサ１２５の下方に予め樹脂膜等を形成することにより、スペーサ１２５と突起１２４の高さを異なるものとしてもよい。

次いで、ガラス基板１２０ａの上側全面に例えばポリイミドを０．１μｍの厚さ塗布した後、約６０℃の温度でプリベークする。これにより、対向基板１２０が完成する。

次に、図８に示すように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０のうちのいずれか一方の基板（図８では、対向基板１２０）の表示領域の周囲にシール材１５０を塗布する。このとき、後工程で液晶を液晶を注入するための液晶注入口となる部分にはシール材１５０を塗布しないようにする。

次に、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とを配向膜１１８，１２６が形成された面を内側にして重ね合わせて空パネルとする。そして、この空パネルを真空チャンバ内に入れ、加圧しながら２２０℃の温度で加熱する。これにより、シール材１５０が硬化するとともに、スペーサ１２５の先端部では配向膜１１８，１２６を構成する分子が熱で架橋し、化学結合及び分子間力による物理結合で配向膜同士が強く接合される。

次に、図９に示すように、液晶１３０を入れた容器１５１を用意する。そして、真空チャンバ内で空パネル１００ａの液晶注入口１５０ａを液晶１３０中に入れ、チャンバ内の圧力を大気圧に戻す。そうすると、パネル１００ａの内側と外側との圧力差により液晶がパネル１００ａ内に進入する。パネル１００ａ内に液晶が十分に充填された後、２枚の平板によりパネル１００ａを挟んで余分な液晶を排出し、液晶注入口１５０ａを樹脂で封止する。このようにして液晶パネル１００が完成する。

次いで、液晶パネル１００の裏面側及び前面側に偏光板１３１ａ，１３１ｂを接合し、駆動回路を接続した後、裏面側にバックライトを取り付ける。このようにして、本実施形態に係る液晶表示装置が完成する。

従来は、ＴＦＴ基板又は対向基板の表面に配向膜となるポリイミドを塗布した後に高温で熱処理して配向膜を十分に硬化させていた。これに対し、本実施形態では上述の如く、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に配向膜となるポリイミドを塗布した後、低温（６０℃）でプリベークしておく。そして、シール材１５０でＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とを貼合わせるときに、高温（２２０℃）で熱処理してＴＦＴ基板１１０側のポリイミド（配向膜）と対向基板１２０側のポリイミド（配向膜）とを架橋させて接合する。従って、液晶パネル１００に指等により応力が加えられても、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とがずれることはなく、常に良好な表示品質を維持することができる。

また、本実施形態においては、フォトレジストを使用して形成した柱状のスペーサ１２５がゲートバスライン１１１ａとデータバスライン１１３とが交差する部分に配置されている。この柱状のスペーサ１２５が配置された領域は元々ブラックマトリクス１２１により遮光されているので、柱状スペーサ１２５による開口率の低下が回避される。

更に、本実施形態の方法によれば、接着剤を塗布する工程や接着剤を硬化させる工程を新たに設ける必要がなく、製造工程数の増加が回避される。

なお、上述した実施形態ではシール材として熱硬化性樹脂を使用する場合について説明したが、シール材として紫外線硬化型樹脂を使用してもよいことは勿論である。但し、その場合はシール材を硬化させる工程と配向膜同士を接合する工程とを個別に行うことが必要になる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、配向膜同士の接合方法が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、ここでは重複する部分の説明を省略する。

前述の第１の実施形態では、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０に配向膜１１８，１２６となるポリイミドを塗布した後、低温（６０℃）でプリベークしている。そして、シール材１５０を塗布してＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とを重ね合わせた後、加圧しながら高温（２２０℃）で熱処理して配向膜同士を接合している。

これに対し、第２の実施形態では、対向基板に配向膜となるポリイミドを塗布した後に低温（６０℃）でプリベークし、更に高温（２２０℃）で熱処理して、ＴＦＴ基板と接合する前に配向膜を十分に硬化させておく。但し、ＴＦＴ基板側は、第１の実施形態と同様に、配向膜となるポリイミドを塗布した後に低温（６０℃）でプリベークしておくだけで、対向基板と接合する前に高温での熱処理は行わない。

そして、シール材を塗布してＴＦＴ基板と対向基板とを重ね合わせ、真空中で加圧しながら高温（２２０℃）で熱処理する。これにより、図１０の模式図に示すように、スペーサ１２５の先端がＴＦＴ基板１１０側の配向膜１１８に押し込まれ、配向膜同士が分子間力により接合される。なお、図１０ではゲートバスライン、データバスライン、絶縁膜、ブラックマトリクス及びカラーフィルタ等の図示を省略している。

以下、第１の実施形態と同様にしてＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に液晶を封入し、偏光板及びバックライト等を取り付けると、本実施形態の液晶表示装置が完成する。

本実施形態においては、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、スペーサ１２５の先端がＴＦＴ基板１１０側の配向膜１１８に押し込まれているので、外部から強い応力が加えられても、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とのずれをより確実に防止できるという効果を奏する。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、スペーサ設置部におけるＴＦＴ基板と対向基板との接合方法が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、ここでは重複する部分の説明を省略する。

本実施形態においては、ＴＦＴ基板及び対向基板にそれぞれ配向膜となるポリイミドを塗布した後、低温（６０℃）における熱処理（プルベーク）と高温（２２０℃）における熱処理とを実施して、配向膜を十分に硬化させておく。そして、対向基板のスペーサの先端部に、インクジェット方式のプリンタにより接着剤（熱硬化性樹脂）を塗布する。ＴＦＴ基板側のスペーサとの接触位置（ゲートバスラインとデータバスラインとが交差する部分）に、インクジェット方式のプリンタにより接着剤を塗布してもよい。

次に、ＴＦＴ基板及び対向基板のいずれか一方にシール材を塗布した後、ＴＦＴ基板と対向基板とを重ね合わせ、真空中で加圧しながら高温（１００〜２２０℃）で熱処理して接着剤を硬化する。これにより、図１１の模式図に示すように、スペーサ１２５の先端及びその近傍の接着剤１６１でＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とが接合される。なお、図１１ではゲートバスライン、データバスライン、絶縁膜、ブラックマトリクス及びカラーフィルタ等の図示を省略している。

以下、第１の実施形態と同様にしてＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に液晶を封入し、偏光板及びバックライト等を取り付けると、本実施形態の液晶表示装置が完成する。

本実施形態においては、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、スペーサ１２５の先端部及びその近傍の接着剤１６１によりＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とを接合するので、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との接合面積が大きく、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とをより強固に接合できるという効果を奏する。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。

第３の実施形態ではスペーサの先端部に接着剤と塗布する場合について説明したが、本実施形態では図１２の模式図に示すように、配向制御用突起１２４の一部にインクジェット方式のプリンタにより接着剤（熱硬化性樹脂）を塗布する。

第３の実施形態のようにスペーサ１２５の先端に接着剤を塗布した場合は、スペーサ１２５とＴＦＴ基板１１０との間に介在する接着剤によりセルギャップが所定の値からずれてしまうことが考えられる。しかし、本実施形態においては、スペーサ１２５とＴＦＴ基板１１０との間に接着剤が介在しないので、セルギャップを所望の値とすることができる。また、本実施形態では、ブラックマトリクスで覆われない部分に接着剤を塗布しているが、配向制御用突起１２４の部分はドメインの境界となり、光が殆ど透過しないので、接着剤を使用することによる開口率の低下が極めて小さい。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、液晶パネルに指等により応力が加えられてもＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とがずれることがなく、常に良好な表示品質を維持できるという効果を奏する。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について説明する。

図１３は本発明の第５の実施形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式的断面図である。なお、図１３においては、ゲートバスライン、データバスライン、絶縁膜、ブラックマトリクス及びカラーフィルタ等の図示を省略している。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、スペーサ設置部におけるＴＦＴ基板と対向基板との接合方法が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、ここでは重複する部分の説明を省略する。

本実施形態では、対向基板１２０のベースとなるガラス基板１２０ａの上（図１３では下側）に、第１の実施形態と同様にしてブラックマトリクス、カラーフィルタ及びコモン電極１２３を形成する。その後、コモン電極１２３の上にフォトレジストを塗布し、露光及び現像工程を経て、配向制御用突起を形成する。第１の実施形態では、配向制御用突起と同時にスペーサを形成したが、本実施形態ではスペーサは後述する工程で形成する。

次に、ガラス基板１２０ａの上側全面にポリイミドを塗布し、２２０℃の温度で焼成して垂直配向膜１２６を形成する。

次に、配向膜１２６の上にレジストを塗布し、露光及び現像工程を経て、柱状のスペーサ１２５を形成する。但し、ここではポストベークを行わないで半硬化の状態にしておく。また、スペーサ１２５は、第１の実施形態と同様に、ゲートバスラインとデータバスラインとが交差する領域に対向する位置に形成する。このようにして、対向基板１２０が形成される。

一方、第１の実施形態と同様にして、プリベーク処理のみ施された垂直配向膜１１８を有するＴＦＴ基板１１０を作成する。そして、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０のいずれか一方にシール材を塗布した後、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０とを重ね合わせ、真空中で加圧しながらレジストのガラス転移温度（通常、１３０〜１８０℃程度）よりも高い温度（例えば、２２０℃）で熱処理する。これにより、図１３に示すように、スペーサ１２５の先端部とＴＦＴ基板１１０側の配向膜１１８とが接合される。

以下、第１の実施形態と同様にしてＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に液晶を封入し、偏光板及びバックライト等を取り付けると、本実施形態の液晶表示装置が完成する。本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記の第１〜第５の実施形態ではいずれも本発明をＭＶＡ型液晶表示装置に適用した場合について説明したが、本発明をＭＶＡ型以外の液晶表示装置に適用してもよいことは勿論である。

図１は液晶表示装置の一例を示す平面図である。 図２は図１のＩ−Ｉ線における模式的断面図である。 図３は応力を加えることによりＴＦＴ基板と対向基板とがずれた状態を示す模式図である。 図４は本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を示す平面図である。 図５は同じくその液晶表示装置の模式的断面図である。 図６は第１の実施形態の液晶表示装置において、スペーサの頂部の配向膜を構成する分子とＴＦＴ基板側の配向膜を構成する分子とが架橋して接合された状態を示す模式図である。 図７は液晶分子が表示信号の電圧に応じた角度で傾斜した状態を示す模式図である。 図８は対向基板にシール材を塗布した状態を示す模式図である。 図９は空パネルへの液晶注入方法を示す模式図である。 図１０は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を示す図であり、スペーサ頂部の配向膜とＴＦＴ基板側の配向膜との接合状態を示す図である。 図１１は本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置を示す図であり、スペーサ頂部に塗布された接着剤による接合状態を示す図である。 図１２は本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置を示す図であり、配向制御用突起の一部に塗布された接着剤による接合状態を示す図である。 図１３は本発明の第５の実施形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式的断面図である。

符号の説明

１，１００…液晶パネル、
１０，１１０…ＴＦＴ基板、
１０ａ，２０ａ，１１０ａ，１２０ａ…ガラス基板、
１１，１１１ａ…ゲートバスライン、
１２，１７，１１２，１１６…絶縁膜、
１５，１１３…データバスライン、
１６，１１４…ＴＦＴ、
１８，１１７…画素電極、
１９，２４，１１８，１２６…配向膜、
２０，１２０…対向基板、
２１，１２１…ブラックマトリクス、
２２，１２２…カラーフィルタ、
２３，１２３…コモン電極、
３０，１３０…液晶層、
３１ａ，３１ｂ，１３１ａ，１３１ｂ…偏光板、
１１１ｂ…補助容量バスライン、
１１５…補助容量電極、
１１７ａ…画素電極のスリット、
１２４…配向制御用突起、
１２５…スペーサ。

Claims (12)

1. 相互に対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板の間に封入された液晶とにより構成される液晶表示装置において、
   前記第１の基板の前記液晶側の面上を覆う第１の配向膜と、
   前記第２の基板の前記液晶側の面上に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を一定に維持する柱状のスペーサと、
   前記スペーサの表面を覆うとともに前記第２の基板の前記液晶側の面上を覆う第２の配向膜とを有し、
   前記第１の配向膜と前記スペーサの頂部の前記第２の配向膜とが分子間力結合又は化学結合して接合されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の基板には、走査信号が供給されるゲートバスラインと、表示信号が供給されるデータバスラインと、前記ゲートバスライン及び前記データバスラインにより区画される画素領域毎に設けられた画素電極と、前記画素領域毎に設けられて前記ゲートバスライン、前記データバスライン及び前記画素電極に接続された薄膜トランジスタとが形成され、
   前記第２の基板には、前記スペーサとともに、前記画素電極に対向するコモン電極が形成され、
   前記第１の配向膜は前記画素電極の表面を覆い、前記第２の配向膜は前記スペーサの表面と覆うとともに、前記コモン電極の表面を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記スペーサが、前記ゲートバスラインと前記データバスラインとが交差する領域に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記スペーサの頂部における第１の配向膜の厚さが、他の領域における第１の配向膜の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶の誘電率異方性が負であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 更に、前記第１の基板及び前記第２の基板のうちの少なくとも一方には、マルチドメインを達成するための配向制御用構造物が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 第１の基板上に第１の電極を形成する工程と、
   前記第１の基板の上側全面に第１の配向膜を形成する工程と、
   第２の基板上に第２の電極を形成する工程と、
   前記第２の基板上に柱状のスペーサを形成する工程と、
   前記第２の基板の上側全面に第２の配向膜を形成する工程と、
   前記スペーサの頂部を前記第１の基板に当接させて前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせ、熱処理を施して前記スペーサの頂部の前記第２の配向膜と前記第１の配向膜とを分子間力結合又は化学結合させて接合する工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶を封入する工程と
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 第１の基板上に第１の電極を形成する工程と、
   前記第１の基板の上側全面に第１の配向膜を形成する工程と、
   第２の基板上に第２の電極を形成する工程と、
   前記第２の基板上に柱状のスペーサを形成する工程と、
   前記第２の基板の上側全面に第２の配向膜を形成する工程と、
   前記スペーサの頂部、又は前記第１の基板上の前記スペーサの頂部に接触する部分に接着剤を塗布する工程と、
   前記スペーサの頂部を前記第１の基板に当接させて前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせ、前記接着剤により前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶を封入する工程と
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
9. 相互に対向して配置された第１基板及び第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板の間に封入された液晶とにより構成される液晶表示装置において、
   前記第１の基板の前記液晶側の面上を覆う第１の配向膜と、
   前記第２の基板の前記液晶側の面上に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を一定に維持する柱状のスペーサと、
   前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方に形成され、前記スペーサよりも高さが低い配向制御用突起と、
   前記配向制御用突起の一部に塗布されて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する接着剤と
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
10. 第１の基板上に第１の電極を形成する工程と、
    前記第１の基板の上側全面に第１の配向膜を形成する工程と、
    第２の基板上に第２の電極を形成する工程と、
    前記第２の電極の上に、セルギャップを規定するスペーサよりも高さが低い配向制御用突起を形成する工程と、
    前記第２の電極及び前記配向制御用突起の表面を覆う第２の配向膜を形成する工程と、
    前記配向制御用突起の一部に接着剤を塗布する工程と、
    前記スペーサを間に挟んで前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせ、前記接着剤により前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程と
    を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
11. 相互に対向して配置された第１基板及び第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板の間に封入された液晶とにより構成される液晶表示装置において、
    前記第１の基板の前記液晶側の面上を覆う第１の配向膜と、
    前記第２の基板の前記液晶側の面上を覆う第２の配向膜と、
    前記第２の配向膜の上に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を一定に維持する柱状のスペーサとを有し、
    前記スペーサの頂部と前記第１の配向膜とが分子間力結合又は化学結合して接合されていることを特徴とする液晶表示装置。
12. 第１の基板上に第１の電極を形成する工程と、
    前記第１の基板の上側全面に第１の配向膜を形成する工程と、
    第２の基板上に第２の電極を形成する工程と、
    前記第２の基板の上側全面に第２の配向膜を形成する工程と、
    前記第２の配向膜の上に樹脂により柱状のスペーサを形成する工程と、
    前記スペーサを間に挟んで前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせ、前記樹脂のガラス転移温度よりも高い温度で熱処理して前記スペーサの頂部と前記第１の配向膜とを分子間力結合又は化学結合して接合することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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