JP2013050590A - 液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】シール材に含まれる不純物に起因して表示不具合が発生することを防止した液晶装置、液晶装置の製造方法、該液晶装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置100は、一対の基板としての素子基板10および対向基板20と、平面視で、一対の基板の外縁に沿って配置され、一対の基板を貼り合わせたシール材40と、一対の基板の間に挟持された液晶層50と、一対の基板のうちのいずれか一方に複数の画素電極15を含み、シール材40よりも内側に画素領域Eと、一対の基板の間の画素領域Eを囲む位置に形成された隔壁23と、を備え、隔壁23は一対の基板のうち対向基板20に一体形成されている。
【選択図】図2
【解決手段】液晶装置100は、一対の基板としての素子基板10および対向基板20と、平面視で、一対の基板の外縁に沿って配置され、一対の基板を貼り合わせたシール材40と、一対の基板の間に挟持された液晶層50と、一対の基板のうちのいずれか一方に複数の画素電極15を含み、シール材40よりも内側に画素領域Eと、一対の基板の間の画素領域Eを囲む位置に形成された隔壁23と、を備え、隔壁23は一対の基板のうち対向基板20に一体形成されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法、液晶装置を備えた電子機器に関する。
液晶装置として、液晶層を挟持する第1基板および第2基板のうち少なくとも一方の他方の基板に対向した面に、液晶層を形成する際に供給する液晶材料の流れを制御するための突起部が形成された液晶表示パネルが知られている(特許文献1)。
特許文献1によれば、液晶中のイオン性不純物が液晶の注入時に注入口付近で配向膜にトラップされることに起因する表示むらを低減できるとしている。
特許文献1によれば、液晶中のイオン性不純物が液晶の注入時に注入口付近で配向膜にトラップされることに起因する表示むらを低減できるとしている。
このようにイオン性不純物が配向膜にトラップされることに起因する表示むらを改善する他の例としては、薄膜トランジスタ基板と対向基板の少なくともいずれか一方に、両基板を接着するためのシール樹脂における注入口部位を除くパターン線に沿って無機性あるいは有機性の付加型絶縁膜が両基板面に接するように形成された薄膜トランジスタ型液晶表示装置が知られている(特許文献2)。
特許文献2によれば、付加型絶縁膜をシール樹脂よりも内側に形成することにより、シール樹脂中から発生するイオン性不純物や汚染ガスの有効画素部への混入・拡散を効果的に阻止して、表示特性の劣化を抑制できるとしている。
特許文献2によれば、付加型絶縁膜をシール樹脂よりも内側に形成することにより、シール樹脂中から発生するイオン性不純物や汚染ガスの有効画素部への混入・拡散を効果的に阻止して、表示特性の劣化を抑制できるとしている。
しかしながら、特許文献1の液晶表示パネルでは、液晶材料の流れを制御するための突起部が設けられる平面的な範囲が注入口付近だけに限定されている。また、液晶層の厚み方向において突起部が突出しているものの、突起部を乗り越えてイオン性不純物が液晶層に拡散するおそれがある。
一方、特許文献2の薄膜トランジスタ型液晶表示装置では、基板上に形成された付加型絶縁膜の幅が狭いので基板に対する密着性を十分に確保できないおそれがある。つまり、基板と密着していない部分からイオン性不純物や汚染ガスが液晶層に浸入するおそれがある。
また、シール樹脂と付加型絶縁膜とを互いに密着させることが難しく、シール樹脂と付加型絶縁膜との間に隙間が生じた状態で基板に外力が加わった場合には、付加型絶縁膜を支点として基板が撓み、その結果、液晶層の厚みが変動し易いという課題がある。
一方、特許文献2の薄膜トランジスタ型液晶表示装置では、基板上に形成された付加型絶縁膜の幅が狭いので基板に対する密着性を十分に確保できないおそれがある。つまり、基板と密着していない部分からイオン性不純物や汚染ガスが液晶層に浸入するおそれがある。
また、シール樹脂と付加型絶縁膜とを互いに密着させることが難しく、シール樹脂と付加型絶縁膜との間に隙間が生じた状態で基板に外力が加わった場合には、付加型絶縁膜を支点として基板が撓み、その結果、液晶層の厚みが変動し易いという課題がある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例の液晶装置は、一対の基板と、平面視で、前記一対の基板の外縁に沿って配置され、前記一対の基板を貼り合わせたシール材と、前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、前記一対の基板のうちのいずれか一方に複数の画素電極を含み、前記シール材よりも内側に画素領域と、前記一対の基板の間の前記画素領域を囲む位置に形成された隔壁と、を備え、前記隔壁は前記一対の基板の少なくとも一方に一体的に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、隔壁は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板と一体的に形成されているので、隔壁の幅が狭くなっても基板から剥がれてしまうことがない。また、隔壁は液晶が充填される画素領域を囲んでいるので、少なくともシール材に含まれる不純物が画素領域内に浸入して表示むらが発生することを防止することができる。つまり、少なくともシール材に含まれる不純物に起因する表示むらの発生が防止され、安定した表示品質と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置を提供することができる。
[適用例2]上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板のうち少なくとも一方の前記シール材と平面的に重なる部分に凹部を有し、前記隔壁は、前記凹部の底面から突出するように形成され、前記シール材には前記液晶層の厚みよりも径が大きなギャップ材が含まれていることを特徴とする。
この構成によれば、液晶層の厚みよりも大きな径を有するギャップ材を含むシール材を用いて液晶装置を構成することができるので、液晶層の厚みと同じ径のギャップ材を用いた場合に比べて液晶層の厚みばらつきを小さくすることができる。
この構成によれば、液晶層の厚みよりも大きな径を有するギャップ材を含むシール材を用いて液晶装置を構成することができるので、液晶層の厚みと同じ径のギャップ材を用いた場合に比べて液晶層の厚みばらつきを小さくすることができる。
[適用例3]上記適用例の液晶装置において、前記隔壁は、前記一対の基板のうち一方の基板から突出する第1隔壁と、他方の基板から突出する第2隔壁とが突き合わされて構成されてなるとしてもよい。
この構成によれば、片方の基板から隔壁を突出させる場合に比べて、第1隔壁および第2隔壁をそれぞれの基板から突出させる高さを小さくできるので、容易に第1隔壁および第2隔壁からなる隔壁を形成することができる。
この構成によれば、片方の基板から隔壁を突出させる場合に比べて、第1隔壁および第2隔壁をそれぞれの基板から突出させる高さを小さくできるので、容易に第1隔壁および第2隔壁からなる隔壁を形成することができる。
[適用例4]上記適用例の液晶装置において、前記隔壁は、前記シール材よりも内側で前記シール材から離間して形成され、前記シール材と前記隔壁との隙間の少なくとも一部に液晶が充填されていることが好ましい。
この構成によれば、シール材と隔壁との隙間を単なる空間とする場合に比べて、隙間に液晶が充填されることで、当該隙間における基板間のギャップが安定し、惹いては一対の基板間に挟持された液晶層の厚みが、例えば温度や圧力などの環境変化に対して変動し難くなる。つまり安定した光学特性が得られる。
この構成によれば、シール材と隔壁との隙間を単なる空間とする場合に比べて、隙間に液晶が充填されることで、当該隙間における基板間のギャップが安定し、惹いては一対の基板間に挟持された液晶層の厚みが、例えば温度や圧力などの環境変化に対して変動し難くなる。つまり安定した光学特性が得られる。
[適用例5]上記適用例の液晶装置において、前記シール材は少なくとも1つのシール開口部を有し、前記隔壁は少なくとも1つの隔壁開口部を有することを特徴とする。
この構成によれば、例えば、減圧下で一方の基板に液晶を滴下して他方の基板と貼り合わせる滴下方式で液晶を充填した場合、一定の液晶層の厚みを確保した上で、余分な液晶を隔壁開口部とシール開口部とを経由して排出させることができる。その後にシール開口部を封止すればよい。
この構成によれば、例えば、減圧下で一方の基板に液晶を滴下して他方の基板と貼り合わせる滴下方式で液晶を充填した場合、一定の液晶層の厚みを確保した上で、余分な液晶を隔壁開口部とシール開口部とを経由して排出させることができる。その後にシール開口部を封止すればよい。
[適用例6]上記適用例の液晶装置において、前記隔壁開口部は、前記シール開口部に面した前記隔壁の一方の辺部に対向する他方の辺部に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、シール開口部を封止する封止材中に不純物が含まれていたとしても、当該不純物が隔壁の内側の画素領域に到達し難くなる。つまり、シール材中に加えて封止材中の不純物に起因する表示むらの発生も抑制できる。
この構成によれば、シール開口部を封止する封止材中に不純物が含まれていたとしても、当該不純物が隔壁の内側の画素領域に到達し難くなる。つまり、シール材中に加えて封止材中の不純物に起因する表示むらの発生も抑制できる。
[適用例7]上記適用例の液晶装置において、前記隔壁と前記画素領域との間に前記画素領域を囲む遮光膜が形成されていることが好ましい。
この構成によれば、液晶層中の液晶分子を所定の方向に配向させるための配向膜として例えば無機材料を斜め蒸着して得られる無機配向膜を採用した場合、基板から突出する隔壁によって無機配向膜の形成が隔壁周辺で阻害されたとしても、隔壁と画素領域との間に画素領域を囲む遮光膜が形成されているので、無機配向膜の形成が阻害された部分の液晶分子の配向むらが目立ち難くなる。
この構成によれば、液晶層中の液晶分子を所定の方向に配向させるための配向膜として例えば無機材料を斜め蒸着して得られる無機配向膜を採用した場合、基板から突出する隔壁によって無機配向膜の形成が隔壁周辺で阻害されたとしても、隔壁と画素領域との間に画素領域を囲む遮光膜が形成されているので、無機配向膜の形成が阻害された部分の液晶分子の配向むらが目立ち難くなる。
[適用例8]本適用例の液晶装置の製造方法は、一対の基板により挟持された液晶層と、複数の画素電極を含む画素領域とを有する液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうち一方の基板の前記画素領域を囲む位置に隔壁を一体的に形成する第1工程と、前記一方の基板の前記隔壁で囲まれた領域に所定量の液晶を滴下する第2工程と、前記一対の基板のうち他方の基板に前記隔壁よりも外側で前記隔壁から離間した位置にシール材を額縁状に配置する第3工程と、前記液晶が滴下された前記一方の基板と、前記シール材が配置された前記他方の基板とを減圧下で前記シール材を介して貼り合わせる第4工程と、を備えたことを特徴とする。
この方法によれば、隔壁は、一対の基板のうち一方の基板に一体的に形成されるので、隔壁の幅が狭くなっても一方の基板から剥がれてしまうことがない。また、隔壁は液晶が充填される画素領域を囲んでいるので、少なくともシール材に含まれる不純物が画素領域内に浸入して表示むらが発生することを防止することができる。つまり、隔壁によって少なくともシール材に含まれる不純物に起因する表示むらの発生が防止され、安定した表示品質と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置を製造することができる。
[適用例9]本適用例の他の液晶装置の製造方法は、一対の基板により挟持された液晶層と、複数の画素電極を含む画素領域とを有する液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうち一方の基板の前記画素領域を囲む位置に隔壁を一体的に形成する第1工程と、前記一対の基板のうち他方の基板に前記隔壁よりも外側で前記隔壁から離間した位置にシール材を額縁状に配置する第2工程と、前記他方の基板の前記シール材で囲まれた領域に所定量の液晶を滴下する第3工程と、前記液晶が滴下された前記他方の基板と、前記一方の基板とを減圧下で前記シール材を介して貼り合わせる第4工程と、を備えたことを特徴とする。
この方法によれば、第4工程では、シール材で囲まれた領域に所定量の液晶が滴下された他方の基板と、隔壁が形成された一方の基板とを貼り合わせるので、画素領域に加えてシール材と隔壁との隙間にも液晶を容易に充填できる。つまり、少なくともシール材に含まれる不純物に起因する表示むらの発生が防止され、且つシール材と隔壁との隙間に液晶が充填されるので、一対の基板間における液晶層の厚みが環境変化によって変化し難く、より安定した表示品質と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置を製造することができる。
[適用例10]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記第1工程は、前記一方の基板の前記シール材と平面的に重なる部分に凹部を形成すると共に前記凹部の底面から突出するように前記隔壁を形成し、前記第3工程は、前記液晶層の厚みよりも径が大きなギャップ材が含まれた前記シール材を用いることを特徴とする。
この方法によれば、液晶層の厚みよりも大きな径を有するギャップ材を含むシール材を用いて液晶装置を製造することができるので、液晶層の厚みと同じ径のギャップ材を用いた場合に比べて液晶層の厚みばらつきが小さい液晶装置を製造することができる。
この方法によれば、液晶層の厚みよりも大きな径を有するギャップ材を含むシール材を用いて液晶装置を製造することができるので、液晶層の厚みと同じ径のギャップ材を用いた場合に比べて液晶層の厚みばらつきが小さい液晶装置を製造することができる。
[適用例11]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記隔壁は、少なくとも1つの隔壁開口部を有するように形成され、前記シール材は、少なくとも1つのシール開口部を有するように形成されるとしてもよい。
この方法によれば、第3工程において、滴下方式で液晶を充填した場合、一定の液晶層の厚みを確保した上で、余分な液晶を隔壁開口部とシール開口部とを経由して排出させることができる。つまり、より厚みばらつきが少ない液晶層を有する液晶装置を製造することができる。
この方法によれば、第3工程において、滴下方式で液晶を充填した場合、一定の液晶層の厚みを確保した上で、余分な液晶を隔壁開口部とシール開口部とを経由して排出させることができる。つまり、より厚みばらつきが少ない液晶層を有する液晶装置を製造することができる。
[適用例12]本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、上記適用例の液晶装置を備えているので、安定した表示品質と高い信頼性とを兼ね備えた電子機器を提供することができる。
この構成によれば、上記適用例の液晶装置を備えているので、安定した表示品質と高い信頼性とを兼ね備えた電子機器を提供することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
(第1実施形態)
本実施形態では、薄膜トランジスターを画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子(液晶ライトバルブ)として好適に用いることができるものである。
本実施形態では、薄膜トランジスターを画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子(液晶ライトバルブ)として好適に用いることができるものである。
<液晶装置>
本実施形態の液晶装置について、図1および図2を参照して説明する。図1は第1実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図、図2は図1のH−H’線で切った液晶装置の構造を示す概略断面図である。
本実施形態の液晶装置について、図1および図2を参照して説明する。図1は第1実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図、図2は図1のH−H’線で切った液晶装置の構造を示す概略断面図である。
図1および図2に示すように、液晶装置100は、一対の基板としての素子基板10および対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層50とを有する。
素子基板10は、例えば透明な石英やガラスなどの基板あるいは不透明なシリコン基板を用いることができる。サイズは対向基板20よりも大きく、対向基板20の1辺部側に突出した端子部10aを有する。
対向基板20は、透明な例えば石英やガラスなどの基板を用いることができる。両基板は、シール材40を介して接合され、その隙間に正または負の誘電異方性を有する液晶50aが封入されて液晶層50を構成している。詳しくは後述するが、減圧下で一対の基板のいずれか一方に所定量の液晶50aを滴下した後に、両基板を重ね合わせて接合するODF(One Drop Fill)方式によって液晶50aが封入されている。
素子基板10は、例えば透明な石英やガラスなどの基板あるいは不透明なシリコン基板を用いることができる。サイズは対向基板20よりも大きく、対向基板20の1辺部側に突出した端子部10aを有する。
対向基板20は、透明な例えば石英やガラスなどの基板を用いることができる。両基板は、シール材40を介して接合され、その隙間に正または負の誘電異方性を有する液晶50aが封入されて液晶層50を構成している。詳しくは後述するが、減圧下で一対の基板のいずれか一方に所定量の液晶50aを滴下した後に、両基板を重ね合わせて接合するODF(One Drop Fill)方式によって液晶50aが封入されている。
一対の基板間において額縁状に配置されたシール材40の内側には、複数の画素Pがマトリックス状に配置された画素領域Eが設けられている。画素領域Eは、表示に寄与する複数の画素Pだけでなく、表示に寄与する複数の画素Pを取り囲むように配置されたダミー画素を含んでいてもよい。
画素領域Eとシール材40との間には、素子基板10の端子部10aに沿ってデータ線駆動回路101が設けられている。該端子部10aと直交し互いに対向する他の2辺部に沿って走査線駆動回路102が設けられている。該端子部10aと対向する他の1辺部に沿って検査回路103が設けられている。これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102、検査回路103を周辺回路と呼ぶ。
上記周辺回路のうちデータ線駆動回路101と走査線駆動回路102とにそれぞれ電気的に接続された配線105aが端子部10aに配列した複数の外部接続用端子104にそれぞれ接続している。また、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線105bが該端子部10aと対向する他の1辺部に沿って検査回路103との間に設けられている。
以降、データ線駆動回路101や検査回路103が延在する方向をX方向とし、走査線駆動回路102が延在する方向をY方向として説明する。
画素領域Eとシール材40との間には、素子基板10の端子部10aに沿ってデータ線駆動回路101が設けられている。該端子部10aと直交し互いに対向する他の2辺部に沿って走査線駆動回路102が設けられている。該端子部10aと対向する他の1辺部に沿って検査回路103が設けられている。これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102、検査回路103を周辺回路と呼ぶ。
上記周辺回路のうちデータ線駆動回路101と走査線駆動回路102とにそれぞれ電気的に接続された配線105aが端子部10aに配列した複数の外部接続用端子104にそれぞれ接続している。また、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線105bが該端子部10aと対向する他の1辺部に沿って検査回路103との間に設けられている。
以降、データ線駆動回路101や検査回路103が延在する方向をX方向とし、走査線駆動回路102が延在する方向をY方向として説明する。
図2に示すように、素子基板10の液晶層50側の表面には、画素Pごとに設けられた画素電極15と、画素電極15の電気的な制御に係るスイッチング素子としての薄膜トランジスター(Thin Film transistor;以降、TFTと呼称する)30と、TFT30に繋がる信号線類(図示省略)と、画素電極15を覆う配向膜(図示省略)とが形成されている。
対向基板20の液晶層50側の表面には、画素領域Eを囲む額縁状の遮光膜としての見切り部21と、見切り部21を覆う共通電極22と、共通電極22を覆う配向膜(図示省略)とが形成されている。また、対向基板20は画素領域Eを囲む見切り部21とシール材40との間に形成された隔壁23を有している。
隔壁23は、対向基板20から突出して素子基板10の表面に接するように対向基板20と一体形成されている。また、シール材40よりも内側において離間した位置に形成され、平面的には見切り部21を囲むように額縁状に形成されている。つまり、隔壁23は少なくとも画素領域Eの液晶層50を区画している。また、隔壁23とシール材40との間に隙間45が生じており、該隙間45にも液晶50aが充填されている。
見切り部21は、遮光性を有する例えば、Al(アルミニウム)やNi(ニッケル)、Cr(クロム)などの金属材料またはその酸化物などの金属化合物を用いて形成されている。なお、遮光性の顔料などを含有した樹脂材料を用いて形成してもよい。
また、見切り部21は、素子基板10に設けられる少なくとも上記周辺回路と平面的に重なるように額縁状に形成されている。これにより、周辺回路へ侵入する光を遮断して、周辺回路における光誤動作を防いでいる。また、不必要な光が画素領域Eに入射することを防いでいる。図1および図2では図示を省略したが、遮光膜は、画素領域Eを囲む見切り部21だけでなく、1つ1つの画素Pを区画するようにも形成されている。すなわち、遮光膜は、対向基板20の液晶層50側においてブラックマトリックス(BM)としても存在している。
また、見切り部21は、素子基板10に設けられる少なくとも上記周辺回路と平面的に重なるように額縁状に形成されている。これにより、周辺回路へ侵入する光を遮断して、周辺回路における光誤動作を防いでいる。また、不必要な光が画素領域Eに入射することを防いでいる。図1および図2では図示を省略したが、遮光膜は、画素領域Eを囲む見切り部21だけでなく、1つ1つの画素Pを区画するようにも形成されている。すなわち、遮光膜は、対向基板20の液晶層50側においてブラックマトリックス(BM)としても存在している。
シール材40は、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂からなり、一対の基板に挟持された液晶層50の厚みを規定するためのギャップ材41を含んでいる。ギャップ材41は、一定の径を有する例えば硬質材料であるガラスやセラミックスあるいは樹脂製のビーズ(球体)やファイバー(柱状体)を用いることができる。
共通電極22は、透明であって、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの導電性材料を用いて蒸着法やスパッタ法により成膜されている。
対向基板20に設けられた共通電極22は、図1に示すように対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106により素子基板10側の配線105cに電気的に接続している。配線105cの一方の端は、端子部10aに向けて延設され、外部接続用端子104に接続している。
上記配線105a,105b,105cは、例えばAl(アルミニウム)やその合金などの低抵抗金属材料からなるものであり、これに接続された外部接続用端子104は、該低抵抗金属材料からなる基部にさらに低抵抗なAu(金)などのメッキが施されたものである。外部接続用端子104だけが端子部10aに露出するように、これに繋がる上記配線105a,105b,105cは保護膜(図示省略)で覆われている。
画素電極15や共通電極22を覆う配向膜は、例えばポリイミドなどの有機樹脂材料や酸化シリコンなどの無機材料からなる。液晶層50における液晶分子は、例えばノーマリーブラックの光学設計条件に基づいて配向膜の表面において所定の方位角とプレチルト角とが与えられ、配向膜面において配向している。
本実施形態の液晶装置100は透過型であって、光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光板(図示省略)が光学設計に基づいて配置されて用いられる。
<液晶装置の製造方法>
次に、本実施形態の液晶装置の製造方法について、図3〜図6を参照して説明する。図3は液晶装置の製造方法を示すフローチャート、図4(a)はマザー基板における液晶装置の配置を示す概略平面図、同図(b)は同図(a)のA−A’線で切った概略断面図、図5(a)〜(e)および図6(f)〜(h)は液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。
次に、本実施形態の液晶装置の製造方法について、図3〜図6を参照して説明する。図3は液晶装置の製造方法を示すフローチャート、図4(a)はマザー基板における液晶装置の配置を示す概略平面図、同図(b)は同図(a)のA−A’線で切った概略断面図、図5(a)〜(e)および図6(f)〜(h)は液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。
図3に示すように、本実施形態の液晶装置100の製造方法は、素子基板側において、TFT30やこれに繋がる信号配線などを形成する素子形成工程(ステップS1)と、画素電極形成工程(ステップS2)と、配向膜形成工程(ステップS3)と、シール材配置工程(ステップS4)とを備えている。また、対向基板側において、隔壁形成工程(ステップS5)と、見切り部21を含むブラックマトリクス(BM)を形成するBM形成工程(ステップS6)と、共通電極形成工程(ステップS7)と、配向膜形成工程(ステップS8)と、液晶滴下工程(ステップS9)とを備えている。さらに、シール材40が配置された素子基板10と液晶50aが滴下された対向基板20とを貼り合わせる工程(ステップS10)と、スクライブ工程(ステップS11)とを備えている。
また、図4(a)および(b)に示すように、本実施形態の液晶装置100の製造方法は、2つのマザー基板M1,M2を用いて行われる。マザー基板M1,M2はウェハ状の例えば石英基板であって、オリフィスを基準としてマザー基板M1には複数の素子基板10がX方向とY方向とに密着してレイアウト(多面付け)され、マザー基板M2には対向基板20がマザー基板M1の素子基板10の配置に対応してレイアウト(多面付け)されている。マザー基板M1,M2は、それぞれに後述する工程を経て加工された後に、所定の位置で貼り合わされ、素子基板10および対向基板20の外形に対応したスクライブラインに沿ってスクライブ・ブレイクされて個々の液晶装置100が取り出される。
以降、図3の各工程について、図5および図6を参照して説明するが、図5および図6は上記マザー基板M1,M2における素子基板10や対向基板20の加工状態を示すものである。
まず、素子基板側のステップS1の素子工程では、図5(a)に示すように、一対の基板のうち他方の基板としての素子基板10上にTFT30やこれに繋がる信号配線、信号線配線に繋がる複数の外部接続用端子104、そして、データ線駆動回路101や検査回路103を含む周辺回路を形成する。TFT30を含むこれらの回路構成の形成方法は、公知の方法を用いて形成することができる。例えば、TFT30の半導体層は、高温で成膜されたポリシリコン膜に不純物イオンを選択的に注入して、チャネル領域と該チャネル領域を挟んだ接合領域とソース・ドレイン領域とが形成されたLDD(Lightly Doped Drain)構造を採用することができる。
ステップS2の画素電極形成工程では、同じく図5(a)に示すように画素ごとに画素電極15を形成する。画素電極15は透光性の例えばITOなどの導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングして形成される。
ステップS3の配向膜形成工程では、同じく図5(a)に示すように、少なくとも画素電極15を覆って配向膜18を形成する。本実施形態の配向膜18は、酸化シリコンを斜め蒸着して形成された柱状体(カラム)の集合体である。柱状体(カラム)は基板面において所定の方向に傾斜するように斜め蒸着の基板面に対する方位角と蒸着角度が設定されている。
ステップS4のシール材配置工程では、図5(b)に示すように、素子基板10上において所定の間隔をおいて画素領域Eを囲むようにシール材40を額縁状に配置する。シール材40の配置方法としては、スクリーンなどを用いた印刷法やノズルからシール材40を吐出しながら額縁状に配置する定量吐出法などを用いることができる。本実施形態では、配向膜18の面にシール材40以外の物が接触しない上記定量吐出法を用いている。また、シール材40のノズルからの吐出性を考慮して、ギャップ材41として一定の径を有するガラス製のビーズ(球体)を用いている。
次に、対向基板側のステップS5の隔壁形成工程では、図5(c)に示すように、一対の基板のうち一方の基板としての対向基板20の厚みよりも厚いマザー基板M2を用意し、隔壁23に相当する部分をレジスト60で被覆する。このようにレジスト60が形成されたマザー基板M2をドライエッチングあるいはウェットエッチングすることにより、図5(d)に示すように、対向基板20と一体であって基板面から突出した隔壁23を形成することができる。例えば石英基板を用いてマザー基板M2を構成し、ドライエッチングする場合には、フッ素系の処理ガスを用いる。ウェットエッチングする場合には、HF(フッ化水素)を含むエッチング溶液を用いる。なお、隔壁23は一定の幅で形成されることが寸法精度上で望ましいが、断面視で頭頂部の幅よりも基板側の幅が広い台形状であってもよい。対向基板20における平面的な隔壁23の位置は、前述したように、見切り部21とシール材40との間であって、シール材40から離間した位置である。
また、対向基板20から突出した隔壁23の高さは、液晶層50の厚みを考慮して決定される。本実施形態では、高さが1.5μm〜3μmの範囲で設定され、幅が数十μmの隔壁23を形成した。
また、対向基板20から突出した隔壁23の高さは、液晶層50の厚みを考慮して決定される。本実施形態では、高さが1.5μm〜3μmの範囲で設定され、幅が数十μmの隔壁23を形成した。
ステップS6のBM形成工程では、図5(e)に示すように、隔壁23よりも内側において画素領域Eを囲む位置に見切り部21を形成する。本実施形態では、遮光性材料としてCr(クロム)を用いて成膜し、これをパターニングして見切り部21を形成している。なお、前述したように、画素Pを区画するBMも同時に形成している。
ステップS7の共通電極形成工程では、同じく図5(e)に示すように、見切り部21を覆って例えばITOなどの透明導電膜を蒸着法やスパッタ法などを用いて成膜して共通電極22を形成する。先の図1に示したように共通電極22は対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106に電気的に接続する必要がある。図5(e)では、共通電極22が隔壁23を覆って形成されておらず、隔壁23の内側と外側とにおいて電気的に共通電極22が繋がっていないように図示されているが、上下導通部106付近では隔壁23を被覆し、それ以外の部分では少なくとも隔壁23の頭頂部23aには共通電極22が残らないように上記透明導電膜がパターニングされている。
なお、上記透明導電膜の成膜方法によっては、上記透明導電膜が隔壁23の頭頂部23aや側壁23bに成膜され難く、実質的に隔壁23の内側と外側とで共通電極22が導通しないことが考えられる。その場合には、例えば上下導通部106を隔壁23の内側に配置して素子基板10側に設けられた配線と接続させる方法が挙げられる。
なお、上記透明導電膜の成膜方法によっては、上記透明導電膜が隔壁23の頭頂部23aや側壁23bに成膜され難く、実質的に隔壁23の内側と外側とで共通電極22が導通しないことが考えられる。その場合には、例えば上下導通部106を隔壁23の内側に配置して素子基板10側に設けられた配線と接続させる方法が挙げられる。
ステップS8の配向膜形成工程では、同じく図5(e)に示すように、共通電極22を覆う配向膜24を形成する。本実施形態の配向膜24は、素子基板10側の配向膜18と同様に酸化シリコンを斜め蒸着して形成された柱状体(カラム)の集合体である。対向基板20には隔壁23があり、斜め蒸着の際に隔壁23によって邪魔されて配向膜24が形成されない部分が隔壁23の周辺に発生することが考えられる。隔壁23の周辺で配向膜24が形成されない部分が生じ、液晶分子の配向が乱れて光漏れなどの不具合が発生しても、画素領域Eと隔壁23との間には見切り部21が形成されているので、上記不具合を視認することはできない、あるいは上記不具合が目立ち難い。
ステップS9の液晶滴下工程では、図6(f)に示すように、対向基板20の隔壁23によって囲まれた領域に液晶50aをノズル70から滴下する。液晶50aは、次の貼り合わせ工程(ステップS10)において素子基板10と対向基板20とを所定の間隔をおいて貼り合わせてなる液晶層50の体積を考慮して所定量が滴下される。なお、図6(f)では滴下された液晶50aが隔壁23によって囲まれた領域に行き渡っているが、これに限定されるものではない。例えば、隔壁23によって囲まれた領域の中央部分に滴下されるとしてもよい。
ステップS10の貼り合わせ工程では、図6(g)に示すように、所定量の液晶50aが滴下された対向基板20と素子基板10とを減圧下で対向配置する。図6(h)に示すように、素子基板10と対向基板20とを貼り合わせ、シール材40を硬化させる。これにより、素子基板10と対向基板20とを所定の間隔をおいて接着させる。このとき、隔壁23とシール材40との間の隙間45にも所定量のうちの一部の液晶50aが充填される。
なお、液晶50aは一対の基板を貼り合わせる前に脱気しておくことが好ましい。また、シール材40の硬化は、本工程において完全に行う必要はない。本実施形態では、シール材40として紫外線と熱併用硬化型のエポキシ系接着剤を用い、貼り合わせ工程では減圧下で上記所定の間隔を保ちつつ紫外線を照射することによってシール材40を仮硬化させ、常圧下で熱と紫外線の両方を用いて本硬化させている。
なお、液晶50aは一対の基板を貼り合わせる前に脱気しておくことが好ましい。また、シール材40の硬化は、本工程において完全に行う必要はない。本実施形態では、シール材40として紫外線と熱併用硬化型のエポキシ系接着剤を用い、貼り合わせ工程では減圧下で上記所定の間隔を保ちつつ紫外線を照射することによってシール材40を仮硬化させ、常圧下で熱と紫外線の両方を用いて本硬化させている。
ステップS11のスクライブ工程では、図4(a)および(b)に示すように、所定の位置で貼り合わされた2つのマザー基板M1,M2の素子基板10および対向基板20の外形に対応したスクライブラインに沿ってスクライブ・ブレイクされる。また、素子基板10の端子部10aに対向するマザー基板M2の不要な部分M2aが取り除かれ、個々の液晶装置100が取り出される。
以上に述べた第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)液晶装置100およびその製造方法によれば、一対の基板間に額縁状に配置されたシール材40の内側に、同じく対向基板20において額縁状に形成された隔壁23を有している。隔壁23は頭頂部23aが素子基板10と接しており、液晶層50を区画している。したがって、シール材40に含まれる金属イオンや未硬化物(硬化開始剤、溶媒)などの不純物が画素領域Eへ浸入することが阻まれる。それゆえに、該不純物が画素領域Eの液晶層50に浸入して部分的に比抵抗が低下することなどに起因する表示むらや焼き付きなどの表示不具合が低減され、安定した表示品質と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置100を提供あるいは製造することができる。また、隔壁23は、対向基板20に一体形成されているので、隔壁23の幅が小さくても外力によって対向基板20から容易にはがれない。つまり、該不純物の画素領域Eへの浸入を確実に阻止できる。
(1)液晶装置100およびその製造方法によれば、一対の基板間に額縁状に配置されたシール材40の内側に、同じく対向基板20において額縁状に形成された隔壁23を有している。隔壁23は頭頂部23aが素子基板10と接しており、液晶層50を区画している。したがって、シール材40に含まれる金属イオンや未硬化物(硬化開始剤、溶媒)などの不純物が画素領域Eへ浸入することが阻まれる。それゆえに、該不純物が画素領域Eの液晶層50に浸入して部分的に比抵抗が低下することなどに起因する表示むらや焼き付きなどの表示不具合が低減され、安定した表示品質と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置100を提供あるいは製造することができる。また、隔壁23は、対向基板20に一体形成されているので、隔壁23の幅が小さくても外力によって対向基板20から容易にはがれない。つまり、該不純物の画素領域Eへの浸入を確実に阻止できる。
(2)対向基板20の隔壁23と画素領域Eとの間に遮光性の見切り部21が形成されているので、配向膜形成工程において隔壁23の周辺に配向膜18の成膜むらが生じても、成膜むらに起因する表示むらが視認されない、あるいは目立たない。
(3)対向基板20において隔壁23はシール材40の内側でシール材40から離間した位置に形成される。また、貼り合わせ工程では、隔壁23とシール材40との隙間45にも一部の液晶50aが充填される。したがって、上記隙間45が空間である場合に比べて、外部環境変化に伴う液晶層50の厚みの変化を抑制することができる。つまり、外部環境変化に伴う液晶層50の厚みばらつきが小さくなり、安定した光学特性が実現される。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の液晶装置の製造方法について、図7および図8を参照して説明する。図7は第2実施形態の液晶装置の製造方法を示すフローチャート、図8(a)〜(c)は第2実施形態の液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。なお、第2実施形態の液晶装置は、第1実施形態と同じであり、同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
次に、第2実施形態の液晶装置の製造方法について、図7および図8を参照して説明する。図7は第2実施形態の液晶装置の製造方法を示すフローチャート、図8(a)〜(c)は第2実施形態の液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。なお、第2実施形態の液晶装置は、第1実施形態と同じであり、同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
図7に示すように、本実施形態の液晶装置100の他の製造方法は、素子基板側において、素子形成工程(ステップS21)と、画素電極形成工程(ステップS22)と、配向膜形成工程(ステップS23)と、シール材配置工程(ステップS24)と、液晶滴下工程(ステップS25)とを備えている。また、対向基板側において、隔壁形成工程(ステップS26)と、BM形成工程(ステップS27)と、共通電極形成工程(ステップS28)と、配向膜形成工程(ステップS29)と、を備えている。さらに、素子基板10と対向基板20とを貼り合わせる工程(ステップS30)と、スクライブ工程(ステップS31)とを備えている。
素子基板側の素子形成工程(ステップS21)〜シール材配置工程(ステップS24)は、第1実施形態のステップS1〜ステップS4と同じである。また、対向基板側の隔壁形成工程(ステップS26)〜配向膜形成工程(ステップS29)は、第1実施形態のステップS5〜ステップS8と同じである。したがって、以降、第1実施形態と異なる工程について図8を参照して説明する。
素子基板側のステップS25の液晶滴下工程では、図8(a)に示すように、素子基板10のシール材40で囲まれた領域に所定量の液晶50aをノズル70から滴下する。このとき、液晶50aがシール材40で囲まれた領域に行き渡るように滴下することが好ましい。
ステップS30の貼り合わせ工程では、図8(b)に示すように、所定量の液晶50aが滴下された素子基板10と対向基板20とを減圧下で対向配置する。図8(c)に示すように、素子基板10と対向基板20とを貼り合わせ、シール材40を硬化させる。これにより、素子基板10と対向基板20とを所定の間隔をおいて接着させる。
以上に述べた第2実施形態によれば、第1実施形態の効果(1)および(2)に加えて、以下の効果が得られる。
(4)貼り合わせ工程(ステップS30)では、シール材40で囲まれた領域に液晶50aが滴下された素子基板10に対して、隔壁23を有する対向基板20を貼り合わせるので、第1実施形態に比べて、隔壁23とシール材40との間の隙間45に確実に液晶50aを充填することができる。つまり、隙間45には空間が存在し難いので、外部環境変化に伴う液晶層50の厚みばらつきがより抑制され、より安定した光学特性が実現される。
(4)貼り合わせ工程(ステップS30)では、シール材40で囲まれた領域に液晶50aが滴下された素子基板10に対して、隔壁23を有する対向基板20を貼り合わせるので、第1実施形態に比べて、隔壁23とシール材40との間の隙間45に確実に液晶50aを充填することができる。つまり、隙間45には空間が存在し難いので、外部環境変化に伴う液晶層50の厚みばらつきがより抑制され、より安定した光学特性が実現される。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の液晶装置について、図9を参照して説明する。図9は第3実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図である。第3実施形態の液晶装置は、第1実施形態の液晶装置100に対して隔壁の構成を異ならせたものである。したがって、第1実施形態の液晶装置100と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。図9は、第1実施形態における図1のH−H’線で切った概略断面図である図2に相当するものである。
次に、第3実施形態の液晶装置について、図9を参照して説明する。図9は第3実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図である。第3実施形態の液晶装置は、第1実施形態の液晶装置100に対して隔壁の構成を異ならせたものである。したがって、第1実施形態の液晶装置100と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。図9は、第1実施形態における図1のH−H’線で切った概略断面図である図2に相当するものである。
図9に示すように、本実施形態の液晶装置150は、素子基板10および対向基板20と、これら一対の基板に挟持された液晶層50とを有している。
素子基板10の液晶層50側の表面には、画素Pごとに設けられた画素電極15と、画素電極15の電気的な制御に係るTFT30と、TFT30に繋がる信号線類(図示省略)と、データ線駆動回路101および検査回路103を含む周辺回路と、少なくとも画素電極15を覆う配向膜18とが形成されている。
また、素子基板10は、複数の画素電極15を含む画素領域Eおよび周辺回路を囲んで配置され、素子基板10と一体形成された第2隔壁10cを有している。
また、素子基板10は、複数の画素電極15を含む画素領域Eおよび周辺回路を囲んで配置され、素子基板10と一体形成された第2隔壁10cを有している。
対向基板20の液晶層50側の表面には、画素領域Eを囲む額縁状の見切り部21と、見切り部21を覆う共通電極22と、共通電極22を覆う配向膜24とが形成されている。また、対向基板20は画素領域Eを囲む見切り部21とシール材40との間に対向基板20と一体形成された第1隔壁23cを有している。
つまり、第3実施形態の液晶装置150における隔壁は、素子基板10から突出して形成された第2隔壁10cと、対向基板20から突出して形成された第1隔壁23cとが突き合わされて構成されている。第2隔壁10cおよび第1隔壁23cにおけるそれぞれの高さは、液晶層50の設計上の厚みやそれぞれの基板上に形成される電極や配向膜などの厚みを考慮して決定される。また、第2隔壁10cの高さと第1隔壁23cの高さとが同じである必要はない。とりわけ、素子基板10側では、第2隔壁10cを乗り越えて多くの信号配線などを配置する必要があるので、信号配線などの形成に支障をきたさない程度の高さとすることが好ましい。
なお、図9では、第2隔壁10cの幅と第1隔壁23cの幅をほぼ同じとしたが、これに限定されず、例えば、第1隔壁23cの幅を第2隔壁10cよりも大きくしてもよい。これによれば、素子基板10と対向基板20とを所定の位置で貼り合わせる際の位置精度によって、第2隔壁10cと第1隔壁23cの突き合せがずれても、液晶層50を区画する隔壁の機能を低下させることがない。
なお、図9では、第2隔壁10cの幅と第1隔壁23cの幅をほぼ同じとしたが、これに限定されず、例えば、第1隔壁23cの幅を第2隔壁10cよりも大きくしてもよい。これによれば、素子基板10と対向基板20とを所定の位置で貼り合わせる際の位置精度によって、第2隔壁10cと第1隔壁23cの突き合せがずれても、液晶層50を区画する隔壁の機能を低下させることがない。
以上に述べた第3実施形態によれば、第1実施形態の効果(1)〜(3)に加えて、以下の効果が得られる。
(5)第3実施形態における液晶装置150の隔壁は、他方の基板としての素子基板10から突出して形成された第2隔壁10cと、一方の基板としての対向基板20から突出して形成された第1隔壁23cとが突き合わされて構成されている。したがって、第1実施形態のように対向基板20から突出させた隔壁23に比べて、第2隔壁10cと第1隔壁23cのそれぞれの高さを小さくすることができる。つまりは、ドライエッチングあるいはウェットエッチングの処理時間を短くすることができ、隔壁を容易あるいは精度よく形成することができる。
(5)第3実施形態における液晶装置150の隔壁は、他方の基板としての素子基板10から突出して形成された第2隔壁10cと、一方の基板としての対向基板20から突出して形成された第1隔壁23cとが突き合わされて構成されている。したがって、第1実施形態のように対向基板20から突出させた隔壁23に比べて、第2隔壁10cと第1隔壁23cのそれぞれの高さを小さくすることができる。つまりは、ドライエッチングあるいはウェットエッチングの処理時間を短くすることができ、隔壁を容易あるいは精度よく形成することができる。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の液晶装置およびその製造方法について、図10および図11を参照して説明する。図10は第4実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図、図11(a)〜(d)は第4実施形態の液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。
第4実施形態の液晶装置は、第1実施形態の液晶装置100に対して対向基板の構成を部分的に異ならせたものである。したがって、第1実施形態の液晶装置100と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。図10は、第1実施形態における図1のH−H’線で切った概略断面図である図2に相当するものである。
次に、第4実施形態の液晶装置およびその製造方法について、図10および図11を参照して説明する。図10は第4実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図、図11(a)〜(d)は第4実施形態の液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。
第4実施形態の液晶装置は、第1実施形態の液晶装置100に対して対向基板の構成を部分的に異ならせたものである。したがって、第1実施形態の液晶装置100と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。図10は、第1実施形態における図1のH−H’線で切った概略断面図である図2に相当するものである。
図10に示すように、本実施形態の液晶装置200は、素子基板10および対向基板20と、これら一対の基板に挟持された液晶層50とを有している。
素子基板10の液晶層50側の表面には、画素Pごとに設けられた画素電極15と、画素電極15の電気的な制御に係るTFT30と、TFT30に繋がる信号線類(図示省略)と、データ線駆動回路101および検査回路103を含む周辺回路と、少なくとも画素電極15を覆う配向膜18とが形成されている。
対向基板20の液晶層50側の表面には、画素領域Eを囲む額縁状の見切り部21と、見切り部21を覆う共通電極22と、共通電極22を覆う配向膜24とが形成されている。また、対向基板20は画素領域Eを囲む見切り部21とシール材40との間に対向基板20と一体形成された隔壁23を有している。
隔壁23は、見切り部21よりも外側において対向基板20の外形に達するように形成された凹部20aの底面から素子基板10に向けて突出し、頭頂部が素子基板10の表面に接するように形成されている。
見切り部21が形成された対向基板20の表面20bと隔壁23との間には溝20cが形成されている。言い換えれば、隔壁23は、凹部20aにおいて、表面20bとシール材40とからそれぞれ離間して形成されている。
見切り部21が形成された対向基板20の表面20bと隔壁23との間には溝20cが形成されている。言い換えれば、隔壁23は、凹部20aにおいて、表面20bとシール材40とからそれぞれ離間して形成されている。
シール材40は、凹部20aと重なる位置に配置されており、画素領域Eにおける液晶層50の設計上の厚みd0よりも径d1が大きいギャップ材42を含んでいる。
例えば、液晶層50の設計上の厚みd0を1.8μmとし、共通電極22および配向膜24の総厚を0.2μmとし、凹部20aの表面bからの深さを0.4μmとすると、凹部20aから突出する隔壁23の高さは、2.4μmとなる。よって、ギャップ材42の径d1は、2.2μmとなる。つまり、凹部20aの深さに相当する分、液晶層50の厚みd0よりも大きな径d1のギャップ材42を用いて液晶装置200が構成される。
例えば、ギャップ材42としてガラスなどのセラミックスからなるビーズ(球体)を用いると、径d1が小さくなるほど高い真球度を維持することが困難になる。本実施形態では、液晶層50の設計上の厚みd0よりも径d1が大きなギャップ材42を用いることができ、第1実施形態に比べて液晶層50の厚みd0の実際のばらつきを小さくできる点で有利である。
次に、本実施形態の液晶装置200の製造方法について、図11を参照して説明する。上述したように本実施形態の液晶装置200は、第1実施形態の液晶装置100に対して対向基板20の構成を部分的に異ならせたものであるから、他の素子基板10の製造工程や素子基板10と対向基板20との貼り合わせ工程などは第1実施形態の製造方法を適用することができる。したがって、第1実施形態と異なる対向基板20の隔壁形成工程について説明する。
本実施形態の液晶装置200の製造方法における隔壁形成工程では、図11(a)に示すように、対向基板20の厚みよりも厚いマザー基板M2を用意し、前述した見切り部21が形成される表面20bに相当する部分をレジスト60で被覆する。このようにレジスト60が形成されたマザー基板M2の表面M2bを隔壁23の頭頂部23aに相当する部分までドライエッチングあるいはウェットエッチングする。これにより、図11(b)に示すように、マザー基板M2に凹部M2cが形成される。
次に、図11(c)に示すように、一旦、レジスト60を剥離した後に、凹部M2cの隔壁23の頭頂部23aに相当する部分を覆って再びレジスト60を形成する。そして、マザー基板M2の表面M2bと凹部M2cとを表面20bに相当する部分まで再びドライエッチングあるいはウェットエッチングする。これにより、図11(d)に示すように、対向基板20の外形に至る凹部20aと、凹部20aの底面から突出した隔壁23と、隔壁23よりも高さが低く、平坦な表面20bを有する凸部20dとを有する対向基板20が形成される。
本実施形態では、隔壁23と凸部20dとの間に溝20cが形成される。つまり、隔壁23は凸部20dから離間した位置に形成される。
上記のようなエッチング方法を用いれば、隔壁23と凸部20dとを密着させた状態で形成することも可能ではあるが、図11(c)に示したように、隔壁23の頭頂部23aに相当する部分を再びレジスト60で覆う際に、レジスト60の高い位置精度が求められる。所望の位置に対してずれた状態でレジスト60が形成されると、先に形成された凹部M2cの影響がエッチング後に残って、隔壁23の頭頂部23aに段差が生ずるおそれがある。それゆえ、所望の幅と平坦な頭頂部23aとを有する隔壁23を形成するため、レジスト60の形成における位置精度を考慮して、マザー基板M2の凹部M2cの底面において表面M2bから離間した位置にレジスト60を形成している。
上記のようなエッチング方法を用いれば、隔壁23と凸部20dとを密着させた状態で形成することも可能ではあるが、図11(c)に示したように、隔壁23の頭頂部23aに相当する部分を再びレジスト60で覆う際に、レジスト60の高い位置精度が求められる。所望の位置に対してずれた状態でレジスト60が形成されると、先に形成された凹部M2cの影響がエッチング後に残って、隔壁23の頭頂部23aに段差が生ずるおそれがある。それゆえ、所望の幅と平坦な頭頂部23aとを有する隔壁23を形成するため、レジスト60の形成における位置精度を考慮して、マザー基板M2の凹部M2cの底面において表面M2bから離間した位置にレジスト60を形成している。
以上に述べた第4実施形態によれば、第1実施形態の効果(1)〜(3)に加えて、以下の効果が得られる。
(6)液晶装置200の液晶層50を区画する隔壁23は、対向基板20に形成された凹部20aの底面から突出し、素子基板10の配向膜18の表面に接するように形成されている。シール材40は凹部20aと平面的に重なる位置に配置され、液晶層50の厚みd0よりも径d1が大きなギャップ材42を含んでいる。したがって、第1実施形態に比べて液晶層50の厚みd0の実際のばらつきを小さくできる。つまり、より安定した光学特性を実現できる。
(6)液晶装置200の液晶層50を区画する隔壁23は、対向基板20に形成された凹部20aの底面から突出し、素子基板10の配向膜18の表面に接するように形成されている。シール材40は凹部20aと平面的に重なる位置に配置され、液晶層50の厚みd0よりも径d1が大きなギャップ材42を含んでいる。したがって、第1実施形態に比べて液晶層50の厚みd0の実際のばらつきを小さくできる。つまり、より安定した光学特性を実現できる。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態の液晶装置について、図12を参照して説明する。図12は第5実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図である。第5実施形態の液晶装置は、第1実施形態の液晶装置100に対して素子基板および対向基板の構成を部分的に異ならせたものである。したがって、第1実施形態の液晶装置100と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。図12は、第1実施形態における図1のH−H’線で切った概略断面図である図2に相当するものである。
次に、第5実施形態の液晶装置について、図12を参照して説明する。図12は第5実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図である。第5実施形態の液晶装置は、第1実施形態の液晶装置100に対して素子基板および対向基板の構成を部分的に異ならせたものである。したがって、第1実施形態の液晶装置100と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。図12は、第1実施形態における図1のH−H’線で切った概略断面図である図2に相当するものである。
図12に示すように、本実施形態の液晶装置250は、素子基板10および対向基板20と、これら一対の基板に挟持された液晶層50とを有している。
素子基板10の液晶層50側の表面には、画素Pごとに設けられた画素電極15と、画素電極15の電気的な制御に係るTFT30と、TFT30に繋がる信号線類(図示省略)と、データ線駆動回路101および検査回路103を含む周辺回路と、が形成されている。
また、素子基板10のシール材40と平面的に重なる部分に凹部10bが形成されている。配向膜18は画素領域Eの複数の画素電極15を覆うと共に、凹部10bにおいてシール材40と重なる部分を覆うように形成されている。
また、素子基板10のシール材40と平面的に重なる部分に凹部10bが形成されている。配向膜18は画素領域Eの複数の画素電極15を覆うと共に、凹部10bにおいてシール材40と重なる部分を覆うように形成されている。
対向基板20の液晶層50側の表面には、画素領域Eを囲む額縁状の見切り部21と、見切り部21を覆う共通電極22と、共通電極22を覆う配向膜24とが形成されている。また、対向基板20は画素領域Eを囲む見切り部21とシール材40との間に対向基板20と一体形成された隔壁23を有している。
隔壁23は、見切り部21よりも外側において対向基板20の外形に達するように形成された凹部20aの底面から素子基板10に向けて突出し、頭頂部が素子基板10の凹部10bに形成された配向膜18に接するように形成されている。
見切り部21が形成された対向基板20の表面20bと隔壁23との間には溝20cが形成されている。言い換えれば、隔壁23は、凹部20aにおいて、表面20bとシール材40とからそれぞれ離間して形成されている。
見切り部21が形成された対向基板20の表面20bと隔壁23との間には溝20cが形成されている。言い換えれば、隔壁23は、凹部20aにおいて、表面20bとシール材40とからそれぞれ離間して形成されている。
シール材40は、素子基板10の凹部10bおよび対向基板20の凹部20aとそれぞれ重なる位置に配置されており、画素領域Eにおける液晶層50の設計上の厚みd2よりも径d1が大きいギャップ材42を含んでいる。本実施形態の液晶装置250における液晶層50の設計上の厚みd2は、第4実施形態の液晶装置200における液晶層50の設計上の厚みd0よりも小さい。言い換えれば、本実施形態の液晶装置250では、液晶層50の設計上の厚みd2が第4実施形態より小さくても、シール材40は第4実施形態と同じギャップ材42を含んで構成されている。
以上に述べた第5実施形態によれば、第1実施形態の効果(1)〜(3)に加えて、以下の効果が得られる。
(7)液晶装置250は、シール材40と平面的に重なる素子基板10の部分に凹部10bが形成され、同じくシール材40と平面的に重なる対向基板20の部分に凹部20aが形成されている。したがって、液晶層50の設計上の厚みd2が第4実施形態より小さくても、シール材40は第4実施形態と同じギャップ材42を含んで構成することができる。すなわち、液晶層50の厚みd2がより小さく(薄く)なっても、同じ径d1を有するギャップ材42を用いることができるので、液晶層50の厚みd2の実際のばらつきを小さくし、所望の光学特性を実現することができる。
(7)液晶装置250は、シール材40と平面的に重なる素子基板10の部分に凹部10bが形成され、同じくシール材40と平面的に重なる対向基板20の部分に凹部20aが形成されている。したがって、液晶層50の設計上の厚みd2が第4実施形態より小さくても、シール材40は第4実施形態と同じギャップ材42を含んで構成することができる。すなわち、液晶層50の厚みd2がより小さく(薄く)なっても、同じ径d1を有するギャップ材42を用いることができるので、液晶層50の厚みd2の実際のばらつきを小さくし、所望の光学特性を実現することができる。
以上、本発明の液晶装置について、第1〜第5実施形態の例を挙げて説明したが、これらの実施形態を組み合わせた例も挙げることができる。例えば、第3実施形態の隔壁の構成を第5実施形態に当てはめることも可能である。つまり、第5実施形態の液晶装置250において、素子基板10の凹部10bから突出させた第1隔壁と、対向基板20の凹部20aから突出させた第2隔壁とを突き合わせて、液晶層50を区画する隔壁を構成してもよい。
(第6実施形態)
次に、本発明の液晶装置が適用された電子機器について、図13を参照して説明する。図13は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。
次に、本発明の液晶装置が適用された電子機器について、図13を参照して説明する。図13は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。
<投射型表示装置>
図13に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。
図13に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。
偏光照明装置1100は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。
ダイクロイックミラー1104は、偏光照明装置1100から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー1105は、ダイクロイックミラー1104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
ダイクロイックミラー1104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー1106で反射した後にリレーレンズ1205を経由して液晶ライトバルブ1210に入射する。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
液晶ライトバルブ1210,1220,1230は、クロスダイクロイックプリズム1206の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ1210,1220,1230に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム1206に向けて射出される。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ1207によってスクリーン1300上に投射され、画像が拡大されて表示される。
液晶ライトバルブ1210は、上述した第1実施形態の液晶装置100が適用されたものである。液晶装置100は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ1220,1230も同様である。
このような投射型表示装置1000によれば、シール材40に含まれる不純物の拡散に起因する表示不具合が防止され、安定した表示品質と高い信頼性とが得られる液晶装置100を液晶ライトバルブ1210,1220,1230として用いているので、優れた表示品位が実現され、長期に渡っての使用においても表示品質が低下し難い信頼性が実現されている。もちろん、第1実施形態の液晶装置100に代えて、第3実施形態の液晶装置150、第4実施形態の液晶装置200、第5実施形態の液晶装置250を採用することもできる。
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置および該液晶装置の製造方法ならびに該液晶装置を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)上記実施形態の液晶装置100において、隔壁23は対向基板20に対して一体形成されることに限定されない。例えば、対向基板20の基材(マザー基板M2)として石英基板を用い、酸化シリコンなどの酸化膜を石英基板に対して優れた密着性を示すCVD法などを用いて基材表面に厚膜形成する。酸化膜が形成された側の表面を前述したようにドライエッチングあるいはウェットエッチングすることで、対向基板20上において酸化膜からなる隔壁23を形成するとしてもよい。このようにすれば、対向基板20に対して隔壁23を一体的に形成することができる。このような隔壁形成方法は、上記他の実施形態の液晶装置150,200,250にも適用できる。
(変形例2)上記液晶装置100において、液晶層50を挟持する一対の基板間における隔壁23やシール材40の配置はこれに限定されない。図14は変形例の液晶装置の構成を示す概略平面図である。例えば、図14に示すように、シール材40は、素子基板10の端子部10aに沿った辺部側において、シール開口部40aを有している。シール開口部40aは、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂などからなる封止材80によって封止されている。見切り部21とシール材40との間に形成された隔壁23は、シール開口部40aに面する一方の辺部と対向する他方の辺部において複数(5つ)の隔壁開口部23dを有している。このような隔壁23とシール材40との構成において、前述したようにODF方式で液晶50aを一対の基板間に充填すると、液晶層50の厚みを一定とした後に、余分な液晶50aを複数の隔壁開口部23dと、隔壁23とシール材40との間の隙間45と、シール開口部40aとを経由して、液晶装置100の外部に排出させることができる。余分な液晶50aを排出させた後に、シール開口部40aを封止材80によって封止すればよい。また、余分な液晶50aを外部に排出せずに、上記隙間45に充填させた状態でシール開口部40aを封止してもよい。
このような隔壁23とシール材40の構成によれば、ODF方式によって滴下する液晶50aの量を高精度に管理しなくても、画素領域Eにおいて所望の厚みを有する液晶層50を実現できる。なお、隔壁開口部23dとシール開口部40aはそれぞれ少なくとも1つ形成すればよい。
また、ODF方式によらず、シール開口部40aを注入口として機能させ所謂真空注入方式により、シール開口部40aから隙間45と隔壁開口部23dとを経由して画素領域Eに液晶50aを充填してもよい。その場合には、シール材40だけでなく封止材80に含まれる不純物が画素領域Eの液晶層50に拡散することを抑制することができる。
また、このような隔壁23とシール材40の構成は、他の実施形態の液晶装置150,200,250においても適用することができる。
このような隔壁23とシール材40の構成によれば、ODF方式によって滴下する液晶50aの量を高精度に管理しなくても、画素領域Eにおいて所望の厚みを有する液晶層50を実現できる。なお、隔壁開口部23dとシール開口部40aはそれぞれ少なくとも1つ形成すればよい。
また、ODF方式によらず、シール開口部40aを注入口として機能させ所謂真空注入方式により、シール開口部40aから隙間45と隔壁開口部23dとを経由して画素領域Eに液晶50aを充填してもよい。その場合には、シール材40だけでなく封止材80に含まれる不純物が画素領域Eの液晶層50に拡散することを抑制することができる。
また、このような隔壁23とシール材40の構成は、他の実施形態の液晶装置150,200,250においても適用することができる。
(変形例3)上記実施形態の液晶装置100,150,200,250は、カラーフィルターを備えた対向基板20を用いて構成してもよい。これによれば、フルカラー表示が可能な液晶装置100,150,200,250を提供できる。
(変形例4)上記隔壁23の構造を適用可能な液晶装置100は透過型に限定されない。例えば画素Pの画素電極15が光反射性を有する反射型の液晶装置や、画素Pが光反射領域と光透過領域とを有する半透過反射型、画素Pが半透過型の液晶装置にも適用可能である。他の実施形態の液晶装置150,200,250においても同様である。
(変形例5)上記液晶装置100が適用される電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置1000に限定されない。例えば、投射型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)や直視型のHMD(ヘッドマウントディスプレイ)、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、POSなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。
10…他方の基板としての素子基板、10b…凹部、10c…第2隔壁、15…画素電極、20…一方の基板としての対向基板、20a…凹部、21…遮光膜としての見切り部、23…隔壁、23c…第1隔壁、23d…隔壁開口部、40…シール材、40a…シール開口部、41,42…ギャップ材、45…シール材と隔壁との隙間、50…液晶層、50a…液晶、100,150,200,250…液晶装置、1000…電子機器としての投射型表示装置、E…画素領域。
Claims (12)
- 一対の基板と、
平面視で、前記一対の基板の外縁に沿って配置され、前記一対の基板を貼り合わせたシール材と、
前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、
前記一対の基板のうちのいずれか一方に複数の画素電極を含み、前記シール材よりも内側に画素領域と、
前記一対の基板の間の前記画素領域を囲む位置に形成された隔壁と、を備え、
前記隔壁は前記一対の基板の少なくとも一方に一体的に形成されていることを特徴とする液晶装置。 - 前記一対の基板のうち少なくとも一方の前記シール材と平面的に重なる部分に凹部を有し、
前記隔壁は、前記凹部の底面から突出するように形成され、
前記シール材には前記液晶層の厚みよりも径が大きなギャップ材が含まれていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。 - 前記隔壁は、前記一対の基板のうち一方の基板から突出する第1隔壁と、他方の基板から突出する第2隔壁とが突き合わされて構成されてな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。
- 前記隔壁は、前記シール材よりも内側で前記シール材から離間して形成され、前記シール材と前記隔壁との隙間の少なくとも一部に液晶が充填されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 前記シール材は少なくとも1つのシール開口部を有し、
前記隔壁は少なくとも1つの隔壁開口部を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶装置。 - 前記隔壁開口部は、前記シール開口部に面した前記隔壁の一方の辺部に対向する他方の辺部に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の液晶装置。
- 前記隔壁と前記画素領域との間に前記画素領域を囲む遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 一対の基板により挟持された液晶層と、複数の画素電極を含む画素領域とを有する液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうち一方の基板の前記画素領域を囲む位置に隔壁を一体的に形成する第1工程と、
前記一方の基板の前記隔壁で囲まれた領域に所定量の液晶を滴下する第2工程と、
前記一対の基板のうち他方の基板に前記隔壁よりも外側で前記隔壁から離間した位置にシール材を額縁状に配置する第3工程と、
前記液晶が滴下された前記一方の基板と、前記シール材が配置された前記他方の基板とを減圧下で前記シール材を介して貼り合わせる第4工程と、を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 一対の基板により挟持された液晶層と、複数の画素電極を含む画素領域とを有する液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうち一方の基板の前記画素領域を囲む位置に隔壁を一体的に形成する第1工程と、
前記一対の基板のうち他方の基板に前記隔壁よりも外側で前記隔壁から離間した位置にシール材を額縁状に配置する第2工程と、
前記他方の基板の前記シール材で囲まれた領域に所定量の液晶を滴下する第3工程と、
前記液晶が滴下された前記他方の基板と、前記一方の基板とを減圧下で前記シール材を介して貼り合わせる第4工程と、を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 前記第1工程は、前記一方の基板の前記シール材と平面的に重なる部分に凹部を形成すると共に前記凹部の底面から突出するように前記隔壁を形成し、
前記第3工程は、前記液晶層の厚みよりも径が大きなギャップ材が含まれた前記シール材を用いることを特徴とする請求項8または9に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記隔壁は、少なくとも1つの隔壁開口部を有するように形成され、
前記シール材は、少なくとも1つのシール開口部を有するように形成されることを特徴とする請求項8または9に記載の液晶装置の製造方法。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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