JP2007256975A - Method of manufacturing liquid crystal device - Google Patents

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Takehito Washisawa
岳人 鷲澤
Yoichi Momose
洋一 百瀬
Yoshitomo Hirata
祥朋 平田
Masahiro Kosuge
将洋 小菅
Emiko Onizuka
恵美子 鬼塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of uniforming substrate intervals within substrate planes and stably manufacturing a liquid crystal superior in display quality. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the liquid crystal device includes steps of; dropping a spacer dispersion solution to a prescribed position on a substrate by using an inkjet device; arranging spacers by evaporating a solvent in the dropped solution so that the arrangement density of spacers is 50 to 300 pieces/nm<SP>2</SP>and 0.2 to 3 spacers exist per drop point of drops of the inkjet device on average; and sticking the substrate having spacers arranged thereon and remaining substrates to each other. An aperture diameter of a drop injection nozzle of the inkjet device is set to ≥10 to ≤100μm. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶装置の製造方法に関し、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。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal device, and more particularly to a technique for arranging a spacer between a pair of substrates.

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。   As a conventional liquid crystal device, there is a configuration in which a lower substrate and an upper substrate are attached to each other at a peripheral portion of each substrate through 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, a columnar body made of a resin, or the like is disposed between a pair of substrates in order to keep the substrate spacing uniform within the substrate surface.

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。   Such a liquid crystal device is usually manufactured through the following steps. First, after laminating and forming electrodes, alignment films, etc. on each of the lower substrate and the upper substrate, an uncured sealing material is printed in a form in which an opening serving as a liquid crystal injection port is formed on the peripheral portion of the lower substrate, for example. An empty liquid crystal cell is manufactured by spreading a spacer on the surface of the substrate or the other substrate and then sticking the lower substrate and the upper substrate through a sealing material. Then, the uncured sealing material is cured, and further, liquid crystal is injected into the liquid crystal cell from the liquid crystal injection port previously formed in the sealing material using a vacuum injection method, and then the injection port is sealed with the sealing material. Seal. Finally, an optical film such as a phase difference plate or a polarizing plate is bonded to the outer surfaces of the lower substrate and the upper substrate to manufacture a liquid crystal device.

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(液滴吐出法)を用いて液晶セル内の特定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)。   Among the above manufacturing processes, for the spacer spraying process, for example, a method of spraying a spacer dispersion liquid in which a spacer is dispersed in a predetermined solvent while spraying the spacer uniformly has been conventionally employed. 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 ink jet method (droplet discharge method) (for example, Patent Document 1). In addition, the spacer serves to keep the substrate spacing uniform, but when it is arranged in the pixel region, it causes adverse effects on the display such as light leakage and liquid crystal alignment failure. Therefore, a spacer is provided in a non-pixel region using a liquid crystal display device (for example, Patent Document 2) or a manufacturing method (for example, Patent Document 3) in which spacers are selectively disposed only in a non-pixel region in a liquid crystal cell, or an inkjet method. An arrangement method (for example, Patent Document 4) has been proposed. Furthermore, a specific spacer fixed point arrangement device using an ink jet method has also been proposed (for example, Patent Document 5).

特開2001−188235号公報JP 2001-188235 A 特開昭54−107754号公報JP 54-107754 A 特開平2−308224号公報JP-A-2-308224 特開平9−105946号公報JP-A-9-105946 特開2002−72218号公報JP 2002-72218 A

このように、表示に直接寄与しない非画素領域にスペーサーを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。
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 the spacers more than a predetermined number in the liquid crystal cell from the viewpoint of keeping the substrate spacing uniform. On the other hand, considering the adverse effect on the display, the number of spacers should be the minimum necessary number. Is preferred.
Looking at the conventional technology from this point of view, none of the technologies described in the above publications has been studied at all regarding the optimal number of spacers (arrangement density). Therefore, the optimum spacer to further improve display quality by suppressing display unevenness due to cell thickness (substrate distance) unevenness in the substrate surface, light loss due to the presence of spacers, and contrast deterioration due to poor alignment, etc. The standard of the number of arrangement (arrangement density) of was required.

それと同時に、このようなスペーサーの配置個数の制御をインクジェット法により安定的に行える方法の提供が望まれていた。すなわち、インクジェット法は元来インク(液体)のみを飛ばすものであったが、スペーサーのような固形物を含有する分散液を一定の領域にのみ飛ばすためには、インクジェット装置のノズルの開口径を最適化する必要がある。しかしながら、このようなスペーサー分散液にとって最適なノズルの開口径については従来から指標がなかった。   At the same time, it has been desired to provide a method that can stably control the number of spacers arranged by the ink jet method. In other words, the ink jet method originally ejects only ink (liquid), but in order to disperse a dispersion containing a solid material such as a spacer only in a certain region, the opening diameter of the nozzle of the ink jet device is reduced. Need to optimize. However, there has been no index for the optimum nozzle opening diameter for such a spacer dispersion.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、インクジェット装置等の液滴吐出装置を用いて基板面内の定点にスペーサーを配置するに際して、スペーサーの配置個数(配置密度)を最適化することによって表示品位に優れた液晶装置を安定して製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and when placing a spacer at a fixed point in a substrate surface using a droplet discharge device such as an ink jet device, the number of spacers arranged (arrangement density) is optimal. It is an object of the present invention to provide a method for stably manufacturing a liquid crystal device excellent in display quality by making it easier.

上記課題を解決するために、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とスペーサーとが封入されてなる液晶装置の製造方法であって、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液を、液滴吐出装置を用いて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、基板上に滴下された液滴中の溶媒を蒸発させることにより、スペーサーの配置密度が50〜300個/mm2であり、かつ、液滴吐出装置の1滴の滴下点あたり平均で0.2〜3個のスペーサーが存在するようにスペーサーを配置する工程と、スペーサーを配置した基板と残りの基板とを貼り合わせる工程とを有し、液滴吐出装置における液滴吐出ノズルの開口径を10μm以上、100μm以下とすることを特徴とする。液滴吐出ノズルの開口径は、10μm以上、30μm以下とするのがより望ましい。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a liquid crystal device according to the present invention includes a liquid crystal and a spacer in a space in which a pair of substrates are opposed to each other with a sealant interposed between the pair of substrates and the sealant. Is a liquid crystal device manufacturing method in which a spacer dispersion liquid in which a spacer is dispersed in a predetermined solvent is applied to a predetermined substrate on one of a pair of substrates using a droplet discharge device. The step of dropping at the position of the substrate and evaporating the solvent in the droplets dropped on the substrate, the spacer arrangement density is 50 to 300 pieces / mm 2 , and one drop of the droplet discharge device A step of arranging spacers so that there is an average of 0.2 to 3 spacers per dropping point, and a step of bonding the substrate on which the spacers are arranged to the remaining substrate; Drop ejection The opening diameter of the nozzle 10μm or more, characterized by a 100μm or less. The opening diameter of the droplet discharge nozzle is more preferably 10 μm or more and 30 μm or less.

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/mm2とし、かつ、スペーサーが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存在する1点あたりの平均で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。 As a result of intensive studies on the “optimum arrangement number (arrangement density) of spacers” described in the section of [Problems to be Solved by the Invention], the present inventors have obtained the following results. That is, the arrangement density of the spacers is 50 to 300 pieces / mm 2 , and the spacers are present in an average of 0.2 to 3 pieces per point where the spacers are present alone or in aggregate, or in the state where these simple substances and aggregates are mixed. If the arrangement is such that the spacer is present, the deterioration of display quality due to the spacer can be sufficiently suppressed, and the display quality can be improved.

なお、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、一方向に延びる互いに平行な複数の仮想線に沿って点状に孤立して配列されることになる。   In the method for manufacturing a liquid crystal device of the present invention, a spacer dispersion liquid 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 per solution is obtained. The spacer is included. And after dripping, a solvent remains on a board | substrate by evaporating a solvent. At this time, since the droplet discharge device is used, the spacers are not irregularly arranged on the substrate, but are arranged in a dotted manner along a plurality of parallel virtual lines extending in one direction. Will be.

上記の各数値範囲の根拠については[実施例]の項でそれぞれ詳述するが、スペーサーの配置密度が50個/mm2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/mm2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。 The basis for each of the above numerical ranges will be described in detail in the section of [Examples]. When the spacer arrangement density is less than 50 / mm 2 , the substrate thickness is not sufficiently maintained by the spacer, and the cell thickness Unevenness becomes noticeable and the display quality is significantly reduced. Further, when the arrangement density of the spacers is larger than 300 / mm 2 , bubbles are generated in the liquid crystal at a low temperature. This becomes a defect called a vacuum bubble. The reason for this is that the liquid crystal has a higher coefficient of thermal expansion than the spacer, so in the low temperature state, there will be local occurrence of a vacuum in the liquid crystal layer. This is because a portion in a vacuum state remains.

また、液滴吐出装置によって吐出される液滴の1点あたりのスペーサーの個数の平均が0.2個より少ないと、1点中にスペーサーが存在しない箇所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、1点あたりの平均が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。   Also, if the average number of spacers per point of droplets ejected by the droplet ejection device is less than 0.2, the number of locations where no spacers exist in one point increases so that the spacer arrangement varies. And the unevenness of the cell thickness becomes remarkable, so that the display quality is remarkably lowered. On the other hand, if the average per point is more than three, too many spacers are present in the form of agglomerates, causing cell thickness unevenness and a lot of light leakage, resulting in remarkable display quality. descend.

さらに、液滴吐出ノズルの開口径が10μmより小さいと、一般的に用いられる2〜10μm程度の径のスペーサーがノズルに詰まったり、飛ばしたい数のスペーサーを安定して1滴の液滴中に込めて打ち出すことができない。逆に、ノズルの開口径が100μmより大きいと、液滴がきれいな円形ではなく、尾を引いたような形状となることや、液量が多すぎて隣接する液滴と交わることなどによって結果的にスペーサーが所望の位置に配置されない確率が高くなる。   Further, when the opening diameter of the droplet discharge nozzle is smaller than 10 μm, a spacer having a diameter of about 2 to 10 μm, which is generally used, is clogged in the nozzle, or the number of spacers to be blown are stably placed in one droplet. I ca n’t launch it. On the other hand, if the nozzle opening diameter is larger than 100 μm, the liquid droplet is not a clean circle but has a tailed shape, or the liquid volume is too large to intersect with an adjacent liquid droplet. Therefore, the probability that the spacer is not arranged at a desired position is increased.

液滴吐出ノズルの開口径をスペーサーの径の2倍以上とすることが望ましい。
ノズルの開口径がスペーサーの径の2倍より小さいと、スペーサーがノズルに詰まったり、定点に配置されるスペーサーの個数のばらつきが大きくなるからである。
It is desirable that the opening diameter of the droplet discharge nozzle be at least twice the diameter of the spacer.
This is because if the opening diameter of the nozzle is smaller than twice the diameter of the spacer, the spacer is clogged with the nozzle or the number of spacers arranged at a fixed point varies greatly.

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。さらに、非画素領域に対応して遮光層を設けると、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。
The spacer is desirably arranged in the non-pixel region.
If the spacer is present in the display area, it will cause liquid crystal alignment failure and light leakage, and the display quality will be greatly reduced. By placing it in a non-pixel area that does not directly contribute to display, the display quality will be dramatically increased. Can be improved. Further, if a light shielding layer is provided corresponding to the non-pixel region, display defects such as light leakage can be prevented more reliably.

また、スペーサーの少なくとも表面を着色してもよい。
例えば当該液晶装置を液晶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。
Further, at least the surface of the spacer may be colored.
For example, when the liquid crystal device is used as a liquid crystal display device, when black display (dark display) is performed, light may escape from the arranged spacers, and the portion may become white display (bright display). However, by coloring the spacer as described above, it is possible to reliably perform black display (dark display) by using the spacer colored in particular black.

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することで、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。
Moreover, you may perform the process which controls the orientation of a liquid crystal on the surface of a spacer.
That is, the alignment of the liquid crystal may be disturbed near the surface of the spacer, and the contrast may be lowered. Thus, by providing the alignment regulating means on the surface of the spacer, the liquid crystal is aligned even near the spacer surface. It becomes possible. As a result, it is possible to provide a liquid crystal device that prevents the occurrence of light leakage and thus hardly causes problems such as a decrease in contrast. In addition, as an orientation control means, what gave the long-chain alkyl group to the spacer surface using a silane coupling agent etc. can be illustrated, for example.

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。
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 a 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. It is possible to prevent the occurrence of problems such as the spacer floating and being displaced from a predetermined position.

スペーサー分散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。
In the step of dripping the spacer dispersion liquid onto the substrate, it is desirable to drop the liquid droplets at a dimensional interval larger than the diameter of the liquid droplets when dropped onto the substrate.
The principle that the spacer can be arranged at a fixed point by the droplet discharge method is that the solvent is evaporated after the droplet including the spacer is dropped at a predetermined position on the substrate. At this time, the solvent is gradually increased from the peripheral portion of the droplet. This is because the spacers are gathered in the central part as the center of the liquid droplets becomes smaller due to evaporation and the spacers are arranged near the central part of the liquid droplets. Therefore, it is important that the droplets dropped on the substrate exist individually and, therefore, the droplets are dropped at a dimensional interval larger than the droplet diameter when dropped on the substrate. It is desirable to do. This is because if a plurality of droplets are connected, the position of the spacer becomes uncertain and is not necessarily positioned at the center of each droplet.

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
[液晶装置]
最初に、本実施の形態の液晶装置の製造方法によって得られる液晶装置について説明する。
以下に示す液晶装置は、スイッチング素子としてTFT(Thin Film 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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Liquid Crystal Device]
First, a liquid crystal device obtained by the liquid crystal device manufacturing method of the present embodiment will be described.
The liquid crystal device described below is an active matrix type transmissive liquid crystal device using a TFT (Thin Film Transistor) element 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 transmissive liquid crystal device of this embodiment. FIG. 2 is a plan view of a principal part showing the structure of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes and the like are formed. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2, and FIG. 4 is an overall plan view showing the planar structure of the entire transmissive liquid crystal device of the present embodiment. Note that FIG. 3 illustrates the 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). Moreover, in each figure, in order to make each layer and each member the size which can be recognized on drawing, the scale is varied for every layer and each member.

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。   In the liquid crystal device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of pixels arranged in a matrix include a pixel electrode 9 and a TFT element which is a switching element for controlling energization to the pixel electrode 9. 30, and the data line 6 a to which the image signal is supplied is electrically connected to the source of the TFT element 30. Image signals S1, S2,..., Sn to be written to the data line 6a are supplied line-sequentially in this order, or are supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a.

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。   In addition, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT element 30, and scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the plurality of scanning lines 3a in a pulse-sequential manner at predetermined timing. The Further, the pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT element 30, and the image signal S1, S2,... Supplied from the data line 6a is turned on by turning on the TFT element 30 as a switching element for a certain period. , Sn is written at a predetermined timing.

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。   A predetermined level of image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the pixel electrode 9 is held for a certain period with the common electrode described later. The liquid crystal modulates light by changing the orientation and order of the molecular assembly according to the applied voltage level, thereby enabling gradation 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.

次に、図2に基づいて、本実施の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(Indium Tin 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。   Next, the planar structure of the 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 made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) is outlined on a TFT array substrate by a dotted line portion 9A. ) Are provided in a matrix, and a data line 6a, a scanning line 3a, and a 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, etc., which are arranged so as to surround each pixel electrode 9 are formed are pixels and arranged in a matrix. Further, the display can be performed for each pixel.

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。   The data line 6a is electrically connected to a source region (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. Among these, it is electrically connected to a drain region described later via a contact hole 8. In addition, the scanning line 3a is disposed so as to face a channel region (a region with a diagonal line rising to the left in the figure), which will be described later, in the semiconductor layer 1a, and the scanning line 3a serves as a gate electrode at a portion facing the channel region. Function.

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。
The capacitor line 3b is formed from a main line portion extending in a substantially straight line 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 protruding portion (that is, a second region extending along the data line 6 a when viewed in a plan view) protruding toward the previous stage (upward in the drawing) along the data line 6 a.
In FIG. 2, a plurality of first light shielding films 11 a are provided in a region indicated by a diagonal line rising to the right.

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’線に沿う断面図であり、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。   Next, a cross-sectional structure of the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ 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 of the present embodiment, the liquid crystal layer 50 is sandwiched between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 disposed to face the TFT array substrate 10.

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、走査線3a、容量線3b、データ線6a、画素電極9、配向膜40などから構成されている。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などから構成されている。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、実質的に表示に寄与しない領域のことである。   The liquid crystal layer 50 is composed of a smectic liquid crystal that is a ferroelectric liquid crystal, and has a quick response of liquid crystal driving to a voltage change. The TFT array substrate 10 includes a substrate body 10A made of a translucent material such as quartz, a TFT element 30, a scanning line 3a, a capacitor line 3b, a data line 6a, a pixel electrode 9, It is composed of an alignment film 40 and the like. The counter substrate 20 includes a substrate body 20A made of a translucent material such as glass or quartz, a common electrode 21 formed on the surface of the liquid crystal layer 50, an alignment film 60, and the like. Each of the substrates 10 and 20 is maintained at a predetermined substrate interval via the spacer 15. In FIG. 3, the spacer 15 that exists alone above the data line 6 a is illustrated, but in this embodiment, the spacer 15 is arranged in the non-pixel region in this way. The “non-pixel region” refers to a region where wiring such as the data line 6a, the scanning line 3a, the capacitor line 3b, and the TFT element 30 are formed and does not substantially contribute to display.

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のTFT素子30が設けられている。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。   In the TFT array substrate 10, a pixel electrode 9 is provided on the surface of the substrate body 10 </ b> A on the liquid crystal layer 50 side, and a pixel switching TFT element 30 that controls switching of each pixel electrode 9 is positioned adjacent to each pixel electrode 9. Is provided. The 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, the scanning line 3a and the semiconductor layer. A gate insulating film 2 that insulates 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 are provided.

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、およ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。   On the substrate main body 10A including the scanning line 3a and the gate insulating film 2, a second interlayer insulating material in which a contact hole 5 leading to the high concentration source region 1d and a contact hole 8 leading to the high concentration drain region 1e are opened. A film 4 is formed. That is, the data line 6 a is electrically connected to the high concentration source region 1 d through the contact hole 5 that penetrates the second interlayer insulating film 4.

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。   Further, on the data line 6a and the second interlayer insulating film 4, a third interlayer insulating film 7 having a contact hole 8 leading to the high concentration drain region 1e is formed. That is, the high concentration drain region 1 e is electrically connected to the pixel electrode 9 through the contact hole 8 that penetrates the second interlayer insulating film 4 and the third interlayer insulating film 7.

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。   In the present embodiment, the gate insulating film 2 is extended from a position facing the scanning line 3a and used as a dielectric film, the semiconductor film 1a is extended to form the first storage capacitor electrode 1f, and further opposed thereto. A storage capacitor 70 is configured by using a part of the capacitor line 3b as a second storage capacitor electrode.

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。   Further, on the surface of the TFT array substrate 10 on the liquid crystal layer 50 side of the substrate main body 10A, the region where the pixel switching TFT elements 30 are formed is transmitted through the TFT array substrate 10, and the lower surface (TFT) of the TFT array substrate 10 is illustrated. The return light that is reflected at the interface between the array substrate 10 and air and returns 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. For this purpose, a first light shielding film 11a is provided.

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。   Further, a first interlayer insulation for electrically insulating the semiconductor layer 1a constituting the pixel switching TFT element 30 from the first light shielding film 11a is provided between the first light shielding film 11a and the pixel switching TFT element 30. A film 12 is formed. Further, as shown in FIG. 2, in addition to providing the first light-shielding film 11a on the TFT array substrate 10, the first light-shielding film 11a is electrically connected to the capacitor line 3b at the preceding stage or the subsequent stage through the contact hole 13. Configured to connect to.

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。   Further, on the liquid crystal layer 50 side outermost surface of the TFT array substrate 10, 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. Accordingly, in the region including the TFT element 30, a plurality of irregularities or steps are formed on the outermost surface on the liquid crystal layer 50 side of the TFT array substrate 10, that is, the sandwiching surface of the liquid crystal layer 50. .

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。   On the other hand, the counter substrate 20 has a surface on the liquid crystal layer 50 side of the substrate body 20A, which is a region facing the formation region of the data line 6a, the scanning line 3a, and the pixel switching TFT element 30, that is, an opening region of each pixel unit. The second light-shielding film 23 for preventing 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 in the other regions. Is provided. Further, a common electrode 21 made of ITO or the like is formed on the entire surface of the substrate body 20A on which the second light-shielding film 23 is formed on the liquid crystal layer 50 side, and on the liquid crystal layer 50 side when no voltage is applied. An alignment film 60 for controlling the alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 50 is formed.

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の一例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。   FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of the overall configuration of the liquid crystal device 100 according to the present embodiment. Between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20, a closed annular sealing material 93 is used. A liquid crystal layer 50 is formed so as to be sealed. That is, in the liquid crystal device 100 of the present embodiment, the sealing material 93 does not include an injection port for injecting liquid crystal, and has a frame shape closed in the in-plane region of the substrates 10 and 20. Without being exposed to the outer edges of the substrates 10 and 20, it is formed in a closed frame shape that does not have an opening toward the outer edges of the substrates 10 and 20.

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/mm2であり、かつ、スペーサーが単体もしくは凝集体の状態で存在する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。 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, and in the region inside the sealing material 93 shown in FIG. The arrangement density is 50 to 300 pieces / mm 2 , and there are 0.2 to 3 spacers on average per point where the spacers exist in the form of simple substances or aggregates.

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(つまり、液滴10点に対して2個のスペーサーが存在している)、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(つまり、液滴10点に対して30個のスペーサーが存在している)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。   FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the arrangement of the spacers 15 on the substrate surface. FIGS. 5A and 5B show an average of 0.2 spacers per droplet. Images (that is, two spacers exist for 10 droplets), FIGS. 6A and 6B are images where three spacers exist on average per point (that is, , There are 30 spacers for 10 droplets). 5 (a) and 6 (a) are the states immediately after the dropping, and FIGS. 5 (b) and 6 (b) are the states after the solvent is evaporated. The hatched circle 17 is placed on the substrate. A dropped liquid droplet is shown, and a circle with a symbol 15 indicates a spacer.

これらの図に示すように、スペーサー15は、後述するインクジェット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仮想線Kに略沿うように孤立して配列されることになる。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の数までは制御できず、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。
したがって、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。
As shown in these drawings, since the spacer 15 is arranged using an ink jet apparatus described later, the spacer 15 is not arranged irregularly at all, and at least in one direction in the non-pixel area 18 outside the pixel area 19. Are arranged so as to be substantially along a plurality of virtual lines K extending in parallel to each other. As is clear from FIGS. 5 (a) and 5 (b), an average of 0.2 spacers per droplet means that for any 10 droplets, That is, there are two droplets containing one spacer, and the remaining eight droplets do not contain a spacer. Further, as is apparent from FIGS. 6A and 6B, the number of spacers 15 included in each droplet 17 cannot be controlled. For example, even if the average number is three, all droplets This does not include three spacers 15 each.
Accordingly, the spacer 15 in one point of the droplet exists as a single substance or an aggregate, or in a state where these simple substances and the aggregate are mixed.

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/mm2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。 In the liquid crystal device of the present embodiment, the arrangement of the spacers 15 is optimized, the arrangement density is 50 to 300 / mm 2 , and the average is 0.2 to 3 per droplet. Since the spacers 15 are disposed, problems such as light loss and contrast reduction due to the spacers 15 are sufficiently suppressed, and display quality can be improved.

例えば、スペーサー15の配置密度が50個/mm2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/mm2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。 For example, when the arrangement density of the spacers 15 is smaller than 50 / mm 2 , the substrate interval is not sufficiently held by the spacers 15 and the cell thickness unevenness becomes remarkable, so that the display quality is remarkably lowered. On the other hand, when the arrangement density of the spacers 15 is larger than 300 / mm 2 , 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 increases so much that the arrangement of the spacers 15 varies, and the cell thickness unevenness becomes remarkable. As a result, display quality is significantly reduced. Conversely, if the average number per point is more than 3, for example, as shown in FIG. 7, too many spacers 15 are present in the form of aggregates, and the huge spacer aggregate 15A becomes a non-pixel region. In some cases, the pixel region 19 protrudes from the pixel region 19. As a result, not only the cell thickness unevenness is caused, but also the degree of light leakage and orientation failure becomes serious, and the display quality is remarkably lowered.

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。
In this embodiment mode, the configuration is based on the assumption of black and white display. However, a color filter layer may be formed to perform color display. That is, a color filter layer including a colored layer and a light-shielding layer (black matrix) is provided on the inner surface of the upper substrate (counter substrate) 20, and 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 configured by the display areas of the respective colors, and color display is performed for each pixel. It becomes possible.
Further, although an active matrix type liquid crystal device is illustrated in this embodiment mode, for example, a configuration according to the present invention can also be adopted for a simple matrix type liquid crystal device.

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。   Next, the structure of the spacer 15 used in the liquid crystal device of the present embodiment will be described. The spacer 15 can be composed 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 (cell thickness, that is, the substrate interval) sealed in the liquid crystal device, and is selected from a range of 2 to 10 μm, for example.

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。   As the spacer 15, as shown in FIG. 8, a spacer having a surface provided with a thermosetting resin layer 150 can be employed. In this case, the spacer 15 is securely fixed to the lower substrate (TFT array substrate) 10 and the upper substrate (counter substrate) 20 by curing the thermosetting resin. For example, in the manufacturing process of the liquid crystal device, the spacer 15 is spread on a substrate (counter 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. As a result, the spacer 15 can be fixed to the counter substrate 20.

また、スペーサー15の表面には、例えば図9に示すように、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。   Further, as shown in FIG. 9, for example, a surface treatment layer 151 provided with a long-chain alkyl group can be provided on the surface of the spacer 15. As a means for providing the surface treatment layer 151 provided with a long-chain alkyl group, for example, surface treatment is performed using a silane coupling agent. As shown in FIG. 11A, when the spacer 15 not provided with the surface treatment layer 151 is used, the alignment of liquid crystal molecules is disturbed near the surface of the spacer 15, and light leakage may occur in 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.

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。   Furthermore, the spacer can be colored, and the spacer 15b shown in FIG. 10 shows 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 display is generated corresponding to the spacer during black display (dark display). There is a case. On the other hand, as shown in FIG. 12 (b), by using the colored spacer 15b as shown in FIG. 10, the white dot display corresponding to the spacer does not occur during black display (dark display). Become. In addition, a black dot display corresponding to the spacer occurs during white display (bright display), but the effect on contrast reduction is small compared to the generation of white dot display during black display (dark display). Become.

[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。
[Method of manufacturing liquid crystal device]
Next, an example of the 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, 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 Holes 8, pixel electrodes 9, and 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 20 </ b> A to form the upper substrate (counter substrate) 20.

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上にインクジェット装置(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/mm2、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、インクジェット装置に仕込むスペーサー分散液のスペーサー濃度を調製する。 Next, in step S <b> 2 of 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 spacer 15 is also disposed on the upper substrate 20 by using an inkjet device (droplet discharge device). In this case, the sealing material 93 is formed in a closed frame shape having no liquid crystal inlet as shown in FIG. In addition, as described above, the spacer dispersion charged in the ink jet apparatus so that the arrangement density of the spacers 15 is 50 to 300 / mm 2 and the average number of the spacers 15 is 0.2 to 3 per droplet. Prepare the spacer concentration of the solution.

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、インクジェット装置の条件を設定する必要がある。インクジェット法によってスペーサー15を定点に配置できるのは、インクジェット装置のヘッドから基板上の所定の位置に正確にスペーサー15を含む液滴17を滴下することに加えて、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、溶媒を蒸発させた際にスペーサー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。   In addition, it is necessary to set the conditions of the ink jet apparatus so that the droplets 17 are dropped at a size interval larger than the diameter of the droplets 17 spreading on the substrate when dropped on the upper substrate 20. The spacer 15 can be placed at a fixed point by the ink jet method in addition to dropping the droplet 17 containing the spacer 15 accurately at a predetermined position on the substrate from the head of the ink jet device, after the droplet 17 is dropped. The solvent is evaporated. At this time, the solvent gradually evaporates from the peripheral portion of the droplet 17 and the central portion of the droplet 17 becomes smaller. This is because the spacer 15 is arranged in the vicinity of the center portion of 17. Therefore, it is important that the droplets 17 dropped on the substrate are present independently of each other. For this reason, the droplets are dropped at a dimensional interval larger than the diameter of the droplet 17 when dropped on the substrate. Desirably, 17 is dropped. If the droplets 17 are dropped at a dimensional interval smaller than the diameter of the droplets 17 and the adjacent droplets 17 are connected to each other as shown in FIG. 15A, for example, the spacers are used when the solvent is evaporated. This is because the position 15 is not necessarily located at the center of each droplet 17, and some are arranged in the pixel region 19 as shown in FIG.

ここで用いるインクジェット装置のヘッド26の構造の一例を図16および図17に示す。当該インクジェットヘッド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にスペーサー分散液を供給するための孔38が形成されている。   An example of the structure of the head 26 of the ink jet apparatus used here is shown in FIGS. As shown in FIG. 16, the inkjet head 26 includes, for example, a stainless nozzle plate 31 and a diaphragm 32, and both are joined via a partition member (reservoir plate) 33. A plurality of spaces 34 and a liquid pool 35 are formed by the partition member 33 between the nozzle plate 31 and the diaphragm 32. Each space 34 and the inside of the liquid reservoir 35 are filled with the spacer dispersion liquid, and each space 34 and the liquid reservoir 35 communicate with each other via the supply port 36. Further, the nozzle plate 31 is provided with nozzle holes 37 for ejecting the spacer dispersion liquid from the space 34. On the other hand, a hole 38 for supplying the spacer dispersion liquid to the liquid reservoir 35 is formed in the vibration plate 32.

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液の液滴27が吐出される。   As shown in FIG. 17, a piezoelectric element 39 is bonded to the surface of the diaphragm 32 opposite to the surface facing the space 34. The piezoelectric element 39 is located between the pair of electrodes 41 and bends so that when energized, the piezoelectric element 39 protrudes outward. At the same time, the diaphragm 32 to which the piezoelectric element 39 is bonded is also integrally formed outward. Bend. As a result, the volume of the space 34 increases. Accordingly, the spacer dispersion liquid corresponding to the increased volume in the space 34 flows from the liquid reservoir 35 through the supply port 36. Next, when energization to 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 liquid in the space 34 rises, and the spacer dispersion liquid droplets 27 are ejected from the nozzle holes 37 toward the substrate.

ここで本実施の形態の場合、図18に示すように、ノズル孔37の開口径Rが10μm以上、100μm以下であり、かつ、スペーサー15の径rに対してR>2rを満たすように設定されている。その理由は、開口径Rが10μmより小さいと、スペーサー15を含むスペーサー分散液16(粘度:1〜30mPas)の特定量を安定的に吐出できず、滴下量自体がばらつき、滴下点1点あたりのスペーサーの平均個数もばらつく。逆に、開口径Rが100μmより大きいと、液滴がきれいな円形ではなく、尾を引いたような形状となり、形状が安定しないことでスペーサー15が所望の位置に配置されない確率が高くなる。また、開口径Rがスペーサー15の径rの2倍より小さいと、スペーサー15がノズル孔37に詰まる確率が高まり、定点配置されるスペーサー15の個数のばらつきが大きくなる。
本実施の形態では、各ノズルに一つの圧電素子39と空間34が設けられているが、一つの圧電素子に複数のノズルが配置されているようなインクジェット装置のヘッドにおいても同様の効果が期待できる。
Here, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 18, the opening diameter R of the nozzle hole 37 is 10 μm or more and 100 μm or less, and R> 2r is satisfied with respect to the diameter r of the spacer 15. Has been. The reason is that when the opening diameter R is smaller than 10 μm, the specific amount of the spacer dispersion liquid 16 (viscosity: 1 to 30 mPas) including the spacer 15 cannot be stably discharged, the dropping amount itself varies, The average number of spacers varies. On the other hand, when the opening diameter R is larger than 100 μm, the droplet is not a clean circle but has a tail-like shape, and the probability that the spacer 15 is not arranged at a desired position increases because the shape is not stable. If the opening diameter R is smaller than twice the diameter r of the spacer 15, the probability that the spacer 15 is clogged with the nozzle hole 37 increases, and the variation in the number of the spacers 15 arranged at fixed points increases.
In this embodiment, one piezoelectric element 39 and a space 34 are provided for each nozzle, but the same effect can be expected in a head of an ink jet apparatus in which a plurality of nozzles are arranged in one piezoelectric element. it can.

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。   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.

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。   On the other hand, as an example of a different manufacturing method, the liquid crystal device of the above embodiment can be obtained by a process as shown in FIG. First, as shown in step S11 of FIG. 14, the alignment film 40 and the like are formed on the lower substrate body 10A made of glass or the like as in step S1 of FIG. 13 described above, and the lower substrate (TFT array substrate) 10 is formed. Create Further, the alignment film 60 and the like are formed also on the upper substrate body 20A, and the upper substrate (counter substrate) 20 is formed.

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上にインクジェット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/mm2、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、インクジェット装置に仕込むスペーサー分散液のスペーサー濃度を調製する。 Next, in step S12 in FIG. 14, a sealing material 93 having a closed frame shape having no liquid crystal injection port is printed on the lower substrate (TFT array substrate) 10 as described above. Further, in step S13 in FIG. A predetermined amount of liquid crystal is dropped inside the frame-shaped sealing material 93. Subsequently, in step S <b> 14 of FIG. 14, the spacer 15 is disposed on the upper substrate 20 using an inkjet device. Also in this case, the spacer dispersion spacer to be charged in the ink jet apparatus so that the arrangement density of the spacers 15 is 50 to 300 / mm 2 and the average number of spacers 15 per droplet is 0.2 to 3 spacers 15. Adjust the concentration.

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。   Then, in step S15 of 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 3 is manufactured.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では、液晶注入口を有しない閉じた形状のシール材を設け、一方の基板上に液晶を滴下した後に他方の基板を貼り合わせる製造方法の例を挙げたが、この構成に代えて、液晶注入口を有する一部が開口したシール材を設け、2枚の基板を貼り合わせた後に真空注入法などにより液晶を注入する方法を採用してもよい。また、上記実施の形態では、製造する液晶装置としてTFT素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置の例を挙げたが、これに限ることなく、種々の液晶装置に本発明を適用できることは勿論である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, an example of a manufacturing method in which a sealing material having a closed shape without a liquid crystal injection port is provided and liquid crystal is dropped on one substrate and the other substrate is bonded is given. Instead, a method may be employed in which a sealing material having a liquid crystal injection opening partly opened is provided and liquid crystal is injected by a vacuum injection method or the like after two substrates are bonded together. In the above embodiment, an example of an active matrix transmissive liquid crystal device using a TFT element is given as the liquid crystal device to be manufactured. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to various liquid crystal devices. Of course.

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インクジェット装置を用いたスペーサー配置方法を用いて、基板サイズが400mm×500mm、基板間隔が6μm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/mm2と6種類に変えた。評価結果を下の[表1]に示す。
Next, the present inventors evaluated the characteristics of the liquid crystal device of the present invention. The results are reported below.
[Example 1]
Using the spacer arrangement method using the inkjet device described in the above embodiment, a liquid crystal cell having a substrate size of 400 mm × 500 mm, a substrate interval of 6 μm, and a different spacer arrangement density was actually manufactured. Of “uniformity” and “presence or absence of low-temperature bubbles”. The spacers were adjusted so that the average number of spacers per droplet was 2, and the arrangement density was changed to 6, 50, 100, 150, 300, 400 / mm 2 . The evaluation results are shown in [Table 1] below.

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。   In Table 1, “uniformity of substrate interval” was “◯” when no display unevenness due to cell thickness unevenness was observed by visual inspection, and “X” when display unevenness was observed. The “presence / absence of low-temperature bubbles” was defined as “◯” when bubbles were not observed by visual inspection, and “x” when bubbles were observed.

Figure 2007256975
Figure 2007256975

表1から明らかなように、スペーサーの配置密度が10個/mm2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/mm2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/mm2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、本発明者は、インクジェット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/mm2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。 As is clear from Table 1, when the spacer arrangement density is 10 pieces / mm 2 , display unevenness due to cell thickness unevenness occurs, and when the spacer arrangement density is 400 pieces / mm 2 , low temperature bubbles are generated. Both became bad. On the other hand, if the arrangement density of the spacers is 50 to 300 / mm 2 , it is possible to obtain a liquid crystal cell excellent in display quality without causing display unevenness due to cell thickness unevenness and without generating low-temperature bubbles. all right. Note that the present inventor has already confirmed that even in the conventional spacer spraying method that does not use an ink jet device, the occurrence of display defects can be suppressed when the spacer arrangement density is 50 to 300 / mm 2. The experimental results are consistent with the results.

[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/mm2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。
[Example 2]
Next, using the same liquid crystal cell as in Example 1, the liquid crystal cell in which the arrangement density of spacers was limited to a range of 50 to 300 / mm 2 and the average number of spacers per droplet was changed was actually used. And evaluated “whether or not display quality is reduced due to cell thickness unevenness” and “whether or not display quality is deteriorated due to light leakage due to spacer aggregates and cell thickness unevenness”. The average number of spacers per 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.

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もやもやとした感じのムラが視認され、スペーサーが多すぎる場合にはスペーサーが凝集することで白い点状の光抜けが視認されることで区別できる。
In Table 2, “Presence / absence of deterioration in display quality due to cell thickness unevenness” means “◯” where no display unevenness that is considered to be due to cell thickness unevenness due to too few spacers is observed by visual inspection. The case where display unevenness was recognized was defined as “x”.
In addition, “Presence / absence of deterioration in display quality due to light loss due to spacer aggregates and cell thickness unevenness” is not observed in visual inspection due to light loss due to spacer aggregates or deterioration in display thickness due to cell thickness unevenness. The thing was set as "(circle)" and the recognized thing was set as "x". In addition, when there are too few spacers, the nonuniformity of a hazy feeling is visually recognized, and when there are too many spacers, it can be distinguished by agglomerating the spacers and visually observing white spotted light.

Figure 2007256975
Figure 2007256975

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/mm2の条件を満足していても、インクジェット装置で液滴を滴下した全ての滴下点のうち、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。 As can be seen from Table 2, when the average number of spacers per droplet is 0.08, droplets are dropped by the inkjet device even if the arrangement density of 50 to 300 / mm 2 is satisfied. Among all the dropping points, over 90% of the points where no spacers are arranged and there are too many such points. As a result, the arrangement of the spacers is uneven and cell thickness unevenness occurs. In addition, when the average number of spacers per droplet exceeds 3, the number of giant spacer aggregates tends to increase, and the display due to light leakage and cell thickness unevenness that are apparently caused by spacer aggregates. Degradation occurs.

また、表3は、インクジェット装置でスペーサー分散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、インクジェット装置における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。   Table 3 shows the dropping interval (vertical axis of the table, in other words, the area on the substrate where one droplet is present) and the average spacer per droplet when dropping the spacer dispersion liquid with the ink jet device. The arrangement density (in the column) of the spacers determined by the number of (the horizontal axis of the table). For example, “40 × 40” on the vertical axis in Table 3 means that the dropping interval in the X-axis scanning direction is 40 μm and the dropping interval in the Y-axis scanning direction is 40 μm in the inkjet apparatus. If the combination of “dropping interval” and “average number of spacers per droplet” in the range surrounded by the thick line in Table 3 is set, the arrangement of the spacers in the liquid crystal device of the present invention can be realized.

Figure 2007256975
Figure 2007256975

[実施例3]
次に、実施例1,2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/mm2、液滴1点あたりの平均スペーサー個数を2個、スペーサーの径を4μmに限定した上で、インクジェット装置の液滴吐出ノズルの開口径を変え、液晶セルを実際に作製した。そして、「1点あたりの平均スペーサー個数の安定性」、「液滴の形状の安定性」、「1滴あたりの液量の安定性」の3項目を評価した。ノズルの開口径は、6,10,30,100,150μmと5種類に変えた。評価結果を下の[表4]に示す。
[Example 3]
Next, using the same liquid crystal cell as in Examples 1 and 2, the arrangement density of spacers is 50 to 300 / mm 2 , the average number of spacers per droplet is 2, and the spacer diameter is limited to 4 μm. Then, the liquid crystal cell was actually manufactured by changing the opening diameter of the droplet discharge nozzle of the ink jet apparatus. Then, three items of “stability of the average number of spacers per point”, “stability of droplet shape”, and “stability of liquid amount per droplet” were evaluated. The opening diameter of the nozzle was changed to five types of 6, 10, 30, 100, and 150 μm. The evaluation results are shown in [Table 4] below.

表4において、「1点あたりの平均スペーサー個数の安定性」は、目視検査にて安定性が全くなく、スペーサー個数に大きなバラツキがあるものを「×」、スペーサー個数にややバラツキがあるものを「△」、スペーサー個数が充分に安定しているものを「○」とした。「液滴の形状の安定性」は、目視検査にて尾を引いたような形状の液滴が確認され、形状が安定しないものを「×」、円形の液滴が安定して得られたものを「○」とした。「1滴あたりの液量の安定性」は、目視検査にてノズルの詰まりが生じたりすることで液量が全く安定しないものを「×」、液量にややバラツキがあるものを「△」、液量が充分に安定しているものを「○」とした。   In Table 4, “Stability of the average number of spacers per point” is “x” when there is no stability by visual inspection and there is a large variation in the number of spacers, and there is a slight variation in the number of spacers. “△”, and “○” means that the number of spacers is sufficiently stable. “Droplet shape stability” was confirmed by visual inspection to have a drop-shaped drop, “x” for a drop that was not stable, and a stable drop. The thing was made into "(circle)". “Stability of liquid volume per drop” is “X” when the liquid volume is not stable due to clogging of the nozzle by visual inspection, and “△” when the liquid volume varies slightly. A sample having a sufficiently stable liquid amount was designated as “◯”.

Figure 2007256975
Figure 2007256975

表4から明らかなように、ノズルの開口径を6μmとした場合、スペーサー径が4μmではノズルの詰まりが生じ、これに起因して液量、スペーサー個数がともに不安定であった。一方、ノズルの開口径を150μmとした場合、液量自体が多くなるため、液量、スペーサー個数がともにやや不安定となり、液滴の形状は尾を引いたような形状の液滴が多く見られ、全く安定していなかった。これに対して、ノズルの開口径が10〜100μmの範囲では、液量、スペーサー個数、液滴の形状の3項目ともにほぼ安定していた。ただし、ノズルの開口径が100μmの場合、液量、スペーサー個数ともに若干のバラツキがあり、ノズルの開口径を10μm、30μmとした場合は全く安定していた。   As can be seen from Table 4, when the nozzle opening diameter was 6 μm, the nozzle clogged when the spacer diameter was 4 μm, and both the amount of liquid and the number of spacers were unstable due to this. On the other hand, when the opening diameter of the nozzle is 150 μm, the liquid volume itself increases, so both the liquid volume and the number of spacers become slightly unstable, and the shape of the liquid droplets often looks like a tailed shape. Was not stable at all. On the other hand, when the nozzle opening diameter was in the range of 10 to 100 μm, the three items of the liquid amount, the number of spacers, and the shape of the droplet were almost stable. However, when the opening diameter of the nozzle was 100 μm, there was a slight variation in the liquid amount and the number of spacers, and when the opening diameter of the nozzle was 10 μm and 30 μm, it was completely stable.

以上の結果をまとめると、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/mm2、液滴1点あたり平均のスペーサーの個数を0.2〜3個とするのが好ましいことを確認した。さらに、このようなスペーサーの配置を安定的に実現するためには、実施例3の結果から、使用するインクジェット装置のノズルの開口径を10〜100μm(より好ましくは10〜30μm)の範囲とするのが好ましいことを確認した。 To summarize the above results, from the results of Examples 1 and 2, it is possible to suppress both display defects due to too few spacers and display defects due to too many spacers, and in order to maintain good display quality, spacers It was confirmed that the arrangement density was preferably 50 to 300 / mm 2 , and the average number of spacers per droplet was 0.2 to 3. Furthermore, in order to stably realize such an arrangement of spacers, based on the results of Example 3, the nozzle opening diameter of the inkjet apparatus to be used is set to a range of 10 to 100 μm (more preferably 10 to 30 μm). It was confirmed that

以上説明したように、本発明によれば、インクジェット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、および使用する液滴吐出装置のノズルの開口径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、表示品位の高い液晶装置を安定して製造することができる。   As described above, according to the present invention, in the technique of arranging a spacer at a predetermined position in a liquid crystal cell using an ink jet device, the arrangement density of spacers, the number of spacers present per droplet, and use By optimizing the opening diameter of the nozzle of the droplet discharge device, it is possible to effectively suppress display defects caused by cell thickness unevenness and light leakage due to spacers, and to stabilize a liquid crystal device with high display quality. Can be manufactured.

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。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of switching elements, signal lines, and the like in the liquid crystal device according to the embodiment of the present invention. 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。2 is a plan view showing the structure of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate in the liquid crystal device. FIG. 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。2 is a cross-sectional view showing a structure in a non-pixel region of the liquid crystal device. FIG. 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。FIG. 2 is an overall plan view schematically showing an overall configuration of the liquid crystal device. 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。FIG. 5A is a plan view illustrating an example of a state in which 0.2 spacers exist on average per droplet in the spacer arrangement process of the liquid crystal device, and FIG. 5 (b) shows a state after the solvent is evaporated. 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。FIG. 6A is a plan view showing an example of a state where three spacers exist on average per droplet in the spacer arrangement step of the liquid crystal device, and FIG. b) shows the state after evaporation of the solvent. 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。FIG. 6 is a plan view showing a state in which spacer aggregates are formed in the spacer arrangement step of the liquid crystal device. 同、スペーサーの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a spacer similarly. 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。It is a schematic diagram which shows the structure at the time of providing a surface treatment layer in a spacer similarly. 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。It is a schematic diagram which shows the structure at the time of coloring a spacer. 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。It is explanatory drawing shown about the effect at the time of using the spacer of FIG. 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。It is explanatory drawing shown about the effect at the time of using the spacer of FIG. 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。It is process explanatory drawing (flowchart) which shows an example of the manufacturing method of a liquid crystal device equally. 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。It is process explanatory drawing (flowchart) which shows the modification of a manufacturing method equally. 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。FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which droplets are dropped at a dimensional interval smaller than the droplet diameter in the spacer arrangement step. 同、スペーサー配置工程で用いるインクジェット装置のヘッドの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the head of the inkjet apparatus used at a spacer arrangement | positioning process similarly. 同、断面図である。FIG. 同、ヘッドのノズル孔の部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the part of the nozzle hole of a head similarly.

符号の説明Explanation of symbols

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Lower substrate (TFT array substrate), 15 ... Spacer, 20 ... Upper substrate (counter substrate), 50 ... Liquid crystal layer, 93 ... Sealing material.

Claims (8)

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とスペーサーと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、前記スペーサーの配置密度が50〜300個/mm2であり、かつ、前記液滴吐出装置の1滴の滴下点あたり平均で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、
前記スペーサーを配置した基板と残りの基板とを貼り合わせる工程とを有し、 前記液滴吐出装置における液滴吐出ノズルの開口径を10μm以上、100μm以下とすることを特徴とする液晶装置の製造方法。
A method of manufacturing a liquid crystal device in which a pair of substrates are arranged to face each other with a sealing material, and a liquid crystal and a spacer are enclosed in a space surrounded by the pair of substrates and the sealing material,
Dropping a spacer dispersion liquid in which the spacer is dispersed 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 arrangement density of the spacers is 50 to 300 / mm 2 , and the average per drop point of the droplet discharge device Placing the spacers such that there are 0.2-3 spacers;
And a step of bonding the substrate on which the spacer is disposed and the remaining substrate, and an opening diameter of a droplet discharge nozzle in the droplet discharge device is set to 10 μm or more and 100 μm or less. Method.
前記液滴吐出ノズルの開口径を10μm以上、30μm以下とすることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。   The method for manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein an opening diameter of the droplet discharge nozzle is 10 μm or more and 30 μm or less. 前記液滴吐出ノズルの開口径を前記スペーサーの径の2倍以上とすることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶装置の製造方法。   The method for manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein an opening diameter of the droplet discharge nozzle is set to be twice or more a diameter of the spacer. 前記スペーサーを非画素領域に配置することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。   The method for manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein the spacer is disposed in a non-pixel region. 前記スペーサーの少なくとも表面を着色することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。   5. The method for manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein at least a surface of the spacer is colored. 前記スペーサーの表面に液晶の配向を規制する処理を施すことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。   The method for manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein the surface of the spacer is subjected to a treatment for regulating the alignment of liquid crystal. 前記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ることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。   The method for manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein a fixing layer for fixing the spacer itself on the substrate is provided on a surface of the spacer. 前記スペーサー分散液を基板上に滴下する工程において、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を特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。   8. The step of dripping the spacer dispersion liquid on the substrate, the liquid droplets are dropped at a dimensional interval larger than the diameter of the liquid droplets when dropped on the substrate. A method for producing a liquid crystal device according to item.
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