JP2019060973A - 液晶セルおよび液晶セルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶注入時の液晶層中への異物の侵入を抑制する。【解決手段】シール材は、液晶材料が注入される注入口を除いて液晶層を取り囲んで封止する包囲壁と、包囲壁の注入口側の端部とＣＦ基板２０の上端縁（外周端縁）とを繋ぐように配されて液晶材料が流通可能な流路を画成する一対の流路壁と、を形成し、流路において、ＣＦ基板２０の板面上には、有機材料からなり１μｍ以上の厚みを有するＢＭ層２３によって構成されるベース層ＢＬが形成されており、当該ベース層ＢＬ上に、アレイ基板１０に向けて突出する第１突起５１が形成されている。【選択図】図２

Description

本技術は、液晶セルおよび液晶セルの製造方法に関する。

従来、液晶セルの製造方法として真空注入法が知られている。真空注入法では、対向配置される側の板面に各種の層が積層形成された一対の基板を用意し、その一方の周縁部に液晶材料が注入される注入口を形成するようにシール材を配設し、所定の間隔（セルギャップ）を維持した状態で両基板を貼り合わせた後に、注入口から基板間に形成された充填空間内に液晶材料を注入充填し、注入口を封止して、液晶セルが製造される。このような真空注入法において、液晶材料中に混入した異物がギャップ内に侵入し液晶層中に封入されると、画像が表示される表示領域内において表示欠点となったり、電極間の短絡を招いたりして、画像の表示品位や表示信頼性が損なわれてしまう。
そこで、液晶注入口に高さ方向の一部を閉塞する突条を設けて、ギャップ内への異物の侵入を抑制する技術が提案されている（下記特許文献１）。

特開２００８−２４１７５２号公報

特許文献１では、液晶層中への異物の侵入を抑制する突条として、第１突条と第２突条の２種類の突条が設けられている。
このうち、注入口の基板外周縁部側に位置する第１突条は、カラーフィルタの着色層を形成する樹脂と同一の樹脂で形成されている。第１突条を表示領域の着色層と同時に形成しようとすると、この第１突条の突出長は着色層の厚みと同等となり、第１突条と対向基板との間に、表示領域におけるセルギャップ（液晶層の厚み）に近い間隔が形成されてしまう。このため、第１突条は、比較的大きな異物の通過をも許容するものとなっており、異物侵入抑制効果は低いと推察される。
また、注入口の液晶層側に設けられた第２突条は、セルギャップを維持するためのスペーサとともにパターニングされている。このスペーサ及び第２突条は、既知のフォトリソグラフィ法によって形成されるが、スペーサが、比較的厚い着色層等が設けられた表示領域内に形成されるのに対し、第２突条は、薄い共通電極が設けられただけの非表示領域に形成されている。このため、第２突条の突出長を十分に大きくしようとすると、通常のスペーサ形成時の露光に比べて照度を大きくしたり露光時間を長くしたりする必要があり、消費エネルギーの増加や製造工程の長時間化を招いてしまう。

本技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、真空注入法によって製造される液晶セルの液晶層中への異物の侵入を、消費エネルギーの増加や製造工程の長時間化を招くことなく効果的に抑制することを目的とする。

本技術の液晶セルは、画像が表示される表示領域と、前記表示領域の外側を囲むように配された非表示領域と、に区分される板面を有する第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に、前記表示領域と重畳するように配された液晶層と、前記液晶層の厚みに相当するセルギャップを維持し液晶が充填される充填空間が形成された状態で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせるシール材と、を備える液晶セルであって、前記シール材は、液晶材料が注入される注入口を除いて前記液晶層を取り囲んで封止する包囲壁と、前記包囲壁の前記注入口側の端部と前記第１基板の外周端縁とを繋ぐように配されて液晶材料が流通可能な流路を画成する一対の流路壁と、を形成し、前記流路において、前記第１基板または前記第２基板の少なくとも一方の基板の板面上には、有機材料からなり１μｍ以上の厚みを有するベース層が形成されており、前記ベース層上に、他方の基板に向けて突出する突起が形成されている。

上記構成によれば、液晶材料注入口に突起を形成して充填空間内への異物の侵入を抑制するにあたり、両基板に形成される積層構造のうち比較的厚い層をベース層とすることで、異物の侵入を抑制する突起の突出長が補われる。よって、比較的突出長の小さい突起であっても異物の侵入を効果的に防ぐことが可能となり、基板上に形成される各種層の厚み等の制約を受けることなく、異物の侵入を抑制可能となる。この結果、従来の製造工程や処理条件を大幅に変更することなく、液晶層中への異物の侵入を効果的に抑制して、表示品位および表示信頼性に優れた液晶セルを得ることができる。
なお、第１基板または第２基板の表示領域に、セルギャップを維持するためのスペーサが形成されており、突起は、スペーサと同一の材料により前記スペーサと同一のレイヤーからなるように形成されている構成としてもよい。このようにすれば、フォトリソグラフィ法における露光時間の長時間化等を要することなく、スペーサと同一工程で同時に、スペーサの厚みと略同等の厚みを有する突起をベース層上に形成できる。

本技術の液晶セルは、画像が表示される表示領域と、前記表示領域の外側を囲むように配された非表示領域と、に区分される板面を有する第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に、前記表示領域の全域に重畳するように配された液晶層と、前記液晶層の厚みに相当するセルギャップを維持し液晶が充填される充填空間が形成された状態で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせるシール材と、を備える液晶セルの製造方法であって、前記第１基板または前記第２基板の前記表示領域に、有機材料からなり１μｍ以上の厚みを有する機能層を形成すると同時に、液晶が流通可能な流路が形成される領域に、前記機能層と同一の材料からなり同一のレイヤーからなるベース層を形成する、機能層およびベース層同時形成工程と、前記機能層上に、前記セルギャップを維持するためのスペーサを形成すると同時に、前記ベース層上に、他方の基板に向けて突出する突起を形成する、スペーサおよび突起同時形成工程と、前記第１基板において、液晶が流通可能な流路が形成される領域を除く周縁部と、前記周縁部から当該第１基板の外周端縁に連なる前記流路の側縁部と、にシール材を塗布して、包囲壁と、流路壁と、を形成するシール材配置工程と、前記第１基板と前記第２基板とを、前記充填空間が形成された状態で前記シール材によって貼り合わせる基板貼付工程と、前記第１基板と前記第２基板との間に形成された充填空間内に、前記流路から前記包囲壁に形成された注入口を介して液晶を注入する液晶注入工程と、を有する液晶セルの製造方法によって製造することができる。

上記構成によれば、従来の液晶セルと略同様の製造工程によって、本技術の液晶セルを得ることができる。

本技術によれば、表示品位および表示信頼性に優れた液晶セルを得ることができる。

実施形態１に係る液晶セルの液晶材料注入前の平面構成を示す断面模式図 液晶材料注入中の液晶セルの、図１のＡ−Ａ線に沿ったＹＺ断面構成の概略を表す模式図 液晶材料注入前の液晶セルの、図２のＢ−Ｂ線に沿ったＸＹ断面構成の概略を表す模式図 液晶材料注入中の実施形態２に係る液晶セルの、ＹＺ断面構成の概略を表す模式図 液晶材料注入前の液晶セルの、図４のＣ−Ｃ線に沿ったＸＹ断面構成の概略を表す模式図

＜実施形態１＞
実施形態１を、図１から図３によって説明する。
本実施形態１では、液晶セル１について例示する。なお、各図面の一部にはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図１における上側を上（下側を下）、右側を右（左側を左）、紙面手前側を表（紙面奥側を裏）とし、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

液晶セル１は、画面サイズが例えば５インチ程度とされる。なお、液晶セル１の具体的な画面サイズは適宜に変更可能であり、液晶セル１は、様々な用途の晶表示装置に用いることができる。

図１は、液晶材料注入前の液晶セル１のＸＹ断面の構成を示す模式図である。図１に示すように、液晶セル１は、全体としてＸ軸方向を長辺とする横長な方形板状（矩形板状）をなし、その板面が、画像を表示可能で且つ中央部に配される表示領域（アクティブエリア）ＡＡと、表示領域ＡＡを取り囲む形で外周側に配されて平面に視て略矩形枠状（額縁状）をなす非表示領域（ノンアクティブエリア）ＮＡＡと、に区分されている。液晶セル１の短辺方向は各図面のＹ軸方向と一致し、板厚方向はＺ軸方向と一致している。なお、図１では、一点鎖線が表示領域ＡＡの外周縁を表しており、当該一点鎖線よりも外側の領域が非表示領域ＮＡＡとなっている。

液晶セル１は、一対の基板１０，２０を備える。基板１０，２０のうち、裏側がアレイ基板（第２基板、ＴＦＴ基板、アクティブマトリクス基板）１０とされ、図１において二点鎖線で表したように、アレイ基板１０の表側にＣＦ基板（第１基板、カラーフィルタ基板、対向基板）２０が重ねて配置される。ＣＦ基板２０は、その左右方向（Ｘ軸方向）および上下方向（Ｙ軸方向）の長さ寸法が、アレイ基板１０のものよりもそれぞれ小さくなるように設定されている。基板１０，２０は、上端縁および右端縁を揃えた状態で対向配置され、液晶セル１の下縁部および左縁部、すなわちアレイ基板１０の左側縁および下端縁近傍の領域は、ＣＦ基板２０が重畳されていない基板非重畳領域ＮＯＡとされる。一方、それ以外の領域は、基板重畳領域ＯＡとされる。なお、ＣＦ基板２０は、その板面の全域が基板重畳領域ＯＡとされる。また、既述した表示領域ＡＡは、基板重畳領域ＯＡ内に形成されており、基板重畳領域ＯＡの外周縁部と基板非重畳領域ＮＯＡの全域が、非表示領域ＮＡＡとなる。なお、基板非重畳領域ＮＯＡには、図示しない端子が設けられ、外部信号源や電源等に接続された伝送基板等が接続される。

図２は、液晶材料注入時の液晶セル１のＹＺ断面の構成を示す模式図であり、一部の部材を省略するとともに、図示されている構造の一部を簡略化して示している。図２に示すように、液晶セル１は、上記した一対の基板１０，２０のほか、両基板１０，２０間に挟持された液晶層３０を有し、さらには両基板１０，２０間に介在して液晶層３０をシール（封止）するシール材４０（図１参照）を少なくとも有している。なお、両基板１０，２０の外面側には、それぞれ偏光板が貼り付けられていてもよい。

ＣＦ基板２０及びアレイ基板１０は、いずれもガラス製の板材からなるガラス基材２１，１１の対向面側に、各種の層が積層形成されてなる。
まず、ＣＦ基板２０の構成について、説明する。
図２に示すように、表示領域ＡＡにおけるガラス基材２１の対向面側（液晶層３０側、アレイ基板１０との対向面側）には、多数個のマトリクス状に並んだ着色層２２及びＢＭ層（ブラックマトリクス層、遮光層）２３からなるカラーフィルタが設けられている。着色層２２は、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の三色が所定の順で繰り返し並んで配され、各着色層２２間には、混色を防ぐための格子状のＢＭ層（ブラックマトリクス層、遮光層）２３が形成されている。着色層２２及びＢＭ層２３は、有機樹脂材料中に、各種顔料等を含んで形成され、その厚みは無機材料等からなる他の層よりも大きなものとされる。具体的には、着色層２２は１μｍ以上、例えば２μｍ程度とされ、ＢＭ層２３は１μｍ以上、例えば１．５μｍ程度とされる。図３にも示すように、ＢＭ層２３は、表示領域ＡＡから非表示領域ＮＡＡのうちの表示領域ＡＡに隣接する部分に亘るように拡張形成されており、これにより、画面周縁からの光漏れが抑制されコントラストが向上する。図２及び図３に示すように、本実施形態１では、非表示領域ＮＡＡに拡張形成されたＢＭ層２３が、後述する第１突起５１のベースとなるベース層ＢＬを構成する。

着色層２２及びＢＭ層２３の表面には、図示しないオーバーコート層が設けられ、表示領域ＡＡ内においてＢＭ層２３と重畳する位置に、オーバーコート層の表面から突出するように、感光性樹脂材料からなる複数のフォトスペーサ（スペーサ）２５が設けられている。フォトスペーサ２５は、全体としてＣＦ基板２０の表面からアレイ基板１０側に向かって所定の突出長で突出する略柱状に形成されており、フォトスペーサ２５の突出端がアレイ基板１０の内側表面に当接することにより、ＣＦ基板２０とアレイ基板１０との間に所定の間隔（セルギャップ）ｄ１が維持されるようになっている。

なお、図２等には示していないが、表示領域ＡＡにおけるＣＦ基板２０のうち最も内側（液晶層３０側）には、通常、液晶層３０に含まれる液晶分子を配向させるための図示しない配向膜が形成される。この配向膜は、フォトスペーサ２５の表面にも配され、液晶層３０に当接して、後述するアレイ基板１０の配向膜との間に液晶層３０を挟持している。両配向膜は、ＣＦ基板２０とアレイ基板１０との間に挟持される液晶分子等を一定の方向に配向させる機能を備えた膜であって、例えばポリイミドからなるものとすることができる。ポリイミド膜は、特定の波長領域の光（例えば紫外線など）が照射されることで、その光の照射方向に沿って液晶分子を配向させることが可能な光配向膜として形成される。

次に、アレイ基板１０の構成について、説明する。
表示領域ＡＡにおけるガラス基材１１の対向面側（液晶層３０側、ＣＦ基板２０との対向面側）には、スイッチング素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor：表示素子）１２及び図示しない画素電極が、多数個マトリクス状（行列状）に並んで設けられるとともに、これらＴＦＴ１２及び画素電極の周りには、何れも図示しない格子状をなすゲート配線（走査線）及びソース配線（データ線、信号線）が配設されている。このゲート配線とソース配線が、ＴＦＴ１２に設けられたゲート電極とソース電極にそれぞれ接続されるとともに、画素電極がＴＦＴ１２のドレイン電極に接続されている。ＴＦＴ１２は、ゲート配線及びソース配線に供給される各種信号に基づいて駆動され、その駆動に伴って画素電極への電位の供給が制御される。また、画素電極と重畳するように図示しない共通電極が設けられており、これらの電極間に電位差が生じると、液晶層３０には、アレイ基板１０の板面に対する法線方向の成分を含むフリンジ電界（斜め電界）が印加されるようになっている。

アレイ基板１０には、下層側（ガラス基材１１側、液晶層３０から遠い側）から順に、第１金属層（ゲート金属層）、ゲート絶縁層、半導体層、第２金属層（ソース金属層）、第１層間絶縁層、平坦化層（絶縁層、第１絶縁層、下層側絶縁層）１３、第１透明電極層、第２層間絶縁層（絶縁層、第２絶縁層、上層側絶縁層）、第２透明電極層、配向膜が積層形成されている。なお、図２には、これらの積層構造のうち、比較的厚みの大きい平坦化層１３のみを図示している。

上記のうち、平坦化層１３は、光硬化性もしくは熱硬化性の、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂等の有機樹脂材料からなるものとすることができる。平坦化層１３は、その厚みが無機樹脂材料等からなる他の層よりも大きなものとされ、１μｍ以上、例えば２μｍ程度とされる。この平坦化層１３により、アレイ基板１０の表面が平坦化される。ちなみに、第２層間絶縁層等の無機材料からなる絶縁層の厚みは、例えば０．２μｍ程度とされる。第１層間絶縁層、平坦化層１３及び第２層間絶縁層には、第２透明電極膜からなる画素電極を第２金属膜からなるドレイン電極に接続するための図示しないコンタクトホールが開口形成されるが、このコンタクトホールを除いて、これらの平坦化層１３等は、少なくとも表示領域ＡＡの全域にベタ状に設けられる。さらに、図２及び図３に示すように、平坦化層１３は、表示領域ＡＡから非表示領域ＮＡＡの基板重畳領域ＯＡの外周縁付近に亘るまで拡張形成されている。また、第２透明電極膜及び第２層間絶縁層の表面には配向膜が積層され、既述したように液晶層３０に当接する形で配されている。

液晶層３０は、電界印加に伴って光学特性が変化する液晶分子を含み、図１に示すように、表示領域ＡＡの全域を覆うとともに、非表示領域ＮＡＡの内周縁側に若干跨るように配設される。液晶層３０は、流動可能な状態の液晶材料を、後述するシール材４０によって基板１０，２０の間に形成された充填空間ＦＳ内に注入し、充填することによって形成される。

シール材４０は、光硬化性もしくは熱硬化性の、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂からなるものとすることができる。シール材４０は、所定のセルギャップｄ１を空けた状態で両基板１０，２０間に介在して、充填空間ＦＳを形成しつつ両基板１０，２０を貼り合わせ、液晶材料の充填によって形成された液晶層３０をシールする。
図１に示すように、シール材４０は、平面に視て（両基板１０，２０の板面に対する法線方向から視て）、表示領域ＡＡの外周に沿った横長の略矩形枠状をなす領域と、この領域の上枠中央付近に形成される注入口４９から両基板１０，２０の上端縁に向けて延在する一対の長手矩形状をなす領域と、が連なったシール材配置領域ＳＲに配設される。これにより、シール材４０は、液晶材料が注入される注入口４９を除いて充填空間ＦＳを封止する包囲壁４１と、包囲壁４１の注入口４９側の端部と両基板１０，２０の上端縁とを繋ぐように配されて液晶材料が流通可能な流路（液晶材料注入路）ＩＰを画成する一対の流路壁４２，４２と、を形成する。なお、図１に示すように、包囲壁４１は、その外周縁が基板重畳領域ＯＡの外周縁すなわちＣＦ基板２０の外周端縁よりも内側に位置し、その内周縁が表示領域ＡＡの外周縁よりも若干外側に位置するように形成される。また、流路ＩＰは、液晶材料が充填空間ＦＳ内に注入された後、封止剤によって封止される。

続いて、液晶材料注入時の異物の混入を抑制するための構成について、主として図２及び図３を参照しつつ説明する。なお、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿ったＹＺ断面の構成の概略を表し、図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿ったＸＹ断面の構成の概略を表している。
図２及び図３に示すように、本実施形態１では、ＣＦ基板２０の外周縁部に形成される非表示領域ＮＡＡに、第１突起５１及び第２突起５２の２種類の突起が設けられている。
図３に示すように、本実施形態１に係る第１突起５１及び第２突起５２は、何れも円柱状の突起物が液晶材料の注入方向に直交する方向に複数連接された形状をなし、ＸＹ断面が数珠状をなす突条として形成される。このような突条の第１突起５１及び第２突起５２は、既述したフォトスペーサ２５と同一の材料により、同一のレイヤーをなしてフォトスペーサ２５と略同等の突出長を有するように形成される。第１突起５１及び第２突起５２は、図２に示すように両基板１０，２０の法線方向に直交する方向から視ると、アレイ基板１０の表面との間に一定の間隔を空け、図３に示すように両基板１０，２０の法線方向から視ると、一対の流路壁４２，４２の間を互いに平行に接続するように、それぞれ２本が設けられている。

第１突起５１は、既述したシール材４０の流路壁４２，４２によって画成される流路ＩＰのうち充填空間ＦＳ寄りの位置（液晶層３０側、表示領域ＡＡ側）に配設されており、非表示領域ＮＡＡのうち既述したＢＭ層２３が拡張形成された部分に、ＢＭ層２３をベース層ＢＬとして、この上から突出形成される。
第２突起５２は、流路ＩＰのうち第１突起５１よりも外寄りの位置（液晶セル１の外周縁側）に配設されており、非表示領域ＮＡＡのうちＢＭ層２３が形成されていない部分に突出形成される。
すなわち、図２に示すＹＺ断面において、第１突起５１は、ＢＭ層２３の厚み分だけ第２突起５２よりもアレイ基板１０寄りの位置を基端としている。よって、第１突起５１と第２突起５２は略同等の突出長を有しているが、第１突起５１の先端は、第２突起５２の先端よりもアレイ基板１０側に配され、第１突起５１の先端からアレイ基板１０の対向面までの間隔ｄ２は、第２突起５２の先端からアレイ基板１０の対向面までの間隔ｄ３よりも小さくなる（ｄ２＜ｄ３）。なお、フォトスペーサ２５によって規定されるセルギャップｄ１は、第２突起５２先端からアレイ基板１０の対向面までの間隔ｄ３よりも大きくなるように設定される（ｄ１＞ｄ３）。以上より、ｄ１＞ｄ３＞ｄ２の関係が成立する。

続いて、本実施形態１に係る液晶材料注入時の異物の混入を抑制するための構成を備えた液晶セル１の製造方法について、説明する。
ＣＦ基板２０用のガラス基材２１を用意し、この上に、着色層２２及びＢＭ層２３からなるカラーフィルタを形成する。この際、表示領域ＡＡの外周縁部からこれに隣接する非表示領域ＮＡＡの内周縁部に亘るように、ＢＭ層２３を形成させる。カラーフィルタは、特に限定されず既知の方法によって形成させることができる。これにより、遮光機能を有する機能層であるＢＭ層２３の形成と同時に、流路ＩＰが形成される領域のうち充填空間ＦＳ寄り（液晶層３０寄り）の位置に、後記する第１突起５１のベースとなるベース層ＢＬが形成される（機能層およびベース層同時形成工程）。

次いで、着色層２２及びＢＭ層２３の表面にオーバーコート層を設けた後、このオーバーコート層の表面から突出するように、セルギャップｄ１を維持するためのフォトスペーサ２５を形成させる。フォトスペーサ２５の形成方法は特に限定されないが、既知のフォトリソグラフィ法によることが好ましい。すなわち、ローラーコートやスピンコート等の既知の方法によって、感光性樹脂材料をオーバーコート層の表面に付与して膜を形成し、通常は、フォトスペーサ２５の形成位置のみ透光可能とするようなパターンマスクによって被覆した状態で、所定波長の光を所定時間だけ照射して、露光部位を硬化させる。その後、未硬化部分を取り除く現像を行うことで、所定位置に所定の形状（柱状）のフォトスペーサ２５を複数形成させることができる。フォトスペーサ２５は、表示領域ＡＡ内においてＢＭ層２３と重畳する位置に設けられるが、本技術では、フォトスペーサ２５を形成する際、同時に第１突起５１及び第２突起５２を形成させる。すなわち、表示領域ＡＡのみならず、非表示領域ＮＡＡの流路ＩＰ形成領域にも感光性樹脂材料の膜を形成し、第１突起５１及び第２突起５２の形成位置にも透光可能とするようなパターンマスクを用いて、当該位置においても樹脂を光硬化させて、所望の形状の突起を形成させる（スペーサおよび突起同時形成工程）。ここで、第１突起５１及び第２突起５２を、フォトスペーサ２５と同一の材料からなり略同等の突出長を有するものとすることで、フォトスペーサ２５のみを形成する際と同じ材料・手順・処理条件によって第１突起５１及び第２突起５２を形成させることができる。

次いで、上記のようにフォトスペーサ２５等が形成されたＣＦ基板２０、並びに、ガラス基材１１上に各種機能層を形成させて別途用意されたアレイ基板１０の対向表面に、図示しない配向膜が形成される。そして、これら両基板１０，２０の何れか一方の基板、例えばＣＦ基板２０におけるシール材配置領域ＳＲに、シール材４０を塗布し、ＣＦ基板２０上に包囲壁４１及び流路壁４２を形成させる（シール材配置工程）。なお、第１突起５１及び第２突起５２が形成されていない側の基板、すなわち本実施形態１におけるアレイ基板１０の対向表面に、シール材４０を配置してもよいが、第１突起５１及び第２突起５２と、流路壁４２との位置合わせが容易となる観点から、シール材４０は、第１突起５１及び第２突起５２が形成された側の基板に配置することが好ましい。

次いで、シール材４０が配置されたＣＦ基板２０と、アレイ基板１０とを、セルギャップｄ１を維持し液晶が充填される充填空間ＦＳが形成された状態で、シール材４０によって貼り合わせる（基板貼付工程）。セルギャップｄ１は、ＣＦ基板２０の表示領域ＡＡ内に設けられたフォトスペーサ２５の先端が、アレイ基板１０の対向表面に突き当てられることで維持される。

次いで、ＣＦ基板２０とアレイ基板１０との間に形成され包囲壁４１で包囲された充填空間ＦＳ内に、流路壁４２，４２によって画成された流路ＩＰから注入口４９を通して液晶材料を注入する（液晶注入工程）。なお、液晶材料が注入された後、流路ＩＰは封止剤によって封止されて、ＣＦ基板２０とアレイ基板１０との間に液晶層３０が封入された液晶セル１が完成される。

以上説明したように、本実施形態１に係る液晶セル１は、画像が表示される表示領域ＡＡと、その外側を囲むように配された非表示領域ＮＡＡと、に区分される板面を有するＣＦ基板（第１基板）２０と、ＣＦ基板２０に対向配置されたアレイ基板（第２基板）１０と、ＣＦ基板２０とアレイ基板１０との間に、表示領域ＡＡと重畳するように配された液晶層３０と、液晶層３０の厚みに相当するセルギャップｄ１を維持し液晶が充填される充填空間ＦＳが形成された状態でＣＦ基板２０とアレイ基板１０とを貼り合わせるシール材４０と、を備える。ここで、シール材４０は、液晶材料が注入される注入口４９を除いて液晶層３０を取り囲んで封止する包囲壁４１と、包囲壁４１の注入口４９側の端部とＣＦ基板２０の上端縁（外周端縁）とを繋ぐように配されて液晶材料が流通可能な流路ＩＰを画成する一対の流路壁４２，４２と、を形成し、流路ＩＰにおいて、ＣＦ基板（一方の基板）２０の板面上には、有機材料からなり１μｍ以上の厚みを有するＢＭ層２３によって構成されるベース層ＢＬが形成されており、ベース層ＢＬ上に、アレイ基板（他方の基板）１０に向けて突出する第１突起５１が形成されている。

上記本実施形態１の構成によれば、液晶材料注入口に突起を形成して充填空間ＦＳ内への異物の侵入を抑制するにあたり、両基板１０，２０に形成される積層構造のうち比較的厚いＢＭ層２３をベース層ＢＬとすることで、異物の侵入を抑制する第１突起５１の突出長が補われる。よって、比較的突出長の小さい突起であっても異物の侵入をより確実に防ぐことが可能となり、基板１０，２０上に形成される各種層の厚み等の制約を受けることなく、異物の侵入を抑制可能となる。この結果、従来の製造工程や処理条件を大幅に変更することなく、液晶層３０中への異物の侵入を効果的に抑制して、表示品位および表示信頼性に優れた液晶セル１を得ることができる。

また、本実施形態１に係る液晶セル１において、ＣＦ基板２０の表示領域ＡＡには、セルギャップｄ１を維持するためのフォトスペーサ２５が形成されており、第１突起５１は、フォトスペーサ２５と同一の材料によりフォトスペーサ２５と同一のレイヤーによって略同等の突出長を有するように形成されている。このようにすれば、フォトリソグラフィ法における露光時間の長時間化等を要することなく、フォトスペーサ２５と同一工程で同時に第１突起５１を形成できる。第１突起５１をフォトスペーサ２５と同一の材料により形成することで、追加コストも抑制できる。

また、異物の侵入を抑制する突起等自体を、ガラス基材１１上への各種機能層の積層形成と同時に積層形成させると、層の界面で剥がれや破壊が生じ易くなり、液晶材料注入時の注入圧への耐性が低下する虞がある。上記本実施形態１の構成によれば、第１突起５１をガラス基材１１からではなくベース層ＢＬ上から突出させることで、アレイ基板１０の表面との間隔を小さくしながらも、第１突起５１の突出長を抑制できる。これにより、注入圧への第１突起５１の耐性を比較的大きく保つことができる。また、突起を各種機能層の形成と同時に積層形成させようとすると、各層形成時のパターン等が複雑化し、位置合わせの要求精度も高くなってしまう。上記本実施形態１の構成によれば、ベース層ＢＬをなすＢＭ層２３は表示領域ＡＡから連なるようにベタ状に形成されるため、このような問題が生じることもない。

本実施形態１に係る液晶セル１において、ＣＦ基板２０における表示領域ＡＡには、遮光性を有するＢＭ層（機能層）２３が形成されており、第１突起５１のベースとなるベース層ＢＬは、ＢＭ層２３と同一の材料で同一のレイヤーにより構成されている。このような構成によれば、ベース層ＢＬをＢＭ層２３と同一工程で同時に形成できる。よって、製造に必要な工程を増加させたり、処理条件を大きく変更したりすることなく、ベース層ＢＬを設けることができる。
特に、本実施形態１では、ベース層ＢＬは、表示領域ＡＡから非表示領域ＮＡＡの内周縁部に連なるように一体的に形成されたＢＭ層２３によって構成される。このようにすれば、２つの層をより容易に同時形成できる。ベース層ＢＬとして着色層２２を利用する構成としてもよい。

ベース層ＢＬを構成するＢＭ層２３は、包囲壁４１および流路ＩＰと平面に視て重畳される領域のうち、充填空間ＦＳ（液晶層３０寄り）寄りの一部のみに配設されている。表示領域ＡＡの外周縁側にＢＭ層２３を配設することで、画面周縁部からの光漏れを抑制しコントラストを向上させることができる。また、シール材配置領域ＳＲのうち表示領域ＡＡに近接する部分のみにＢＭ層２３を配設し、外周縁寄りの部分には配設されないようにすることで、シール材４０と両基板１０，２０との接着性を確保することができる。上記のような構成によれば、流路ＩＰの表示領域ＡＡ寄りの部分に第１突起５１を形成することで、ＢＭ層２３について上記の効果を得ながら、異物侵入抑制効果の高い第１突起５１を形成することができる。

第１突起５１は、流路ＩＰの幅方向に延在する突条をなし、この突条はＸＹ断面が数珠状をなすように形成されて、その表面に流路ＩＰの幅方向に沿った凹凸が形成されている。このような構成によれば、流路ＩＰを通過する液晶材料中の異物の侵入が効果的に抑制される。第１突起５１が流路ＩＰの幅方向すなわち液晶材料の注入方向と直交する方向に延在していることにより、第１突起５１の横をすり抜けて侵入する異物を減らすことができる。また、第１突起５１の表面に凹凸が形成されていることにより、これに異物が引っ掛かって捕捉され、異物侵入抑制効果を高めることができる。
また、第１突起５１は、互いに略平行をなすように２本が設けられている。このように、第１突起５１を並列するように複数本設けることで、異物侵入抑制効果をより高めることができる。さらに、第１突起５１の外側に２本の第２突起５２が設けられていることで、比較的大きな異物を、流路ＩＰの入り口付近で捕捉することができる。

本実施形態１に係る液晶セル１は、ＣＦ基板２０における表示領域ＡＡに、有機材料からなり１μｍ以上の厚みを有するＢＭ層（機能層）２３を形成すると同時に、液晶材料が流通可能な流路ＩＰが形成される領域に、ＢＭ層２３と同一の材料からなり同一のレイヤーにより構成されるベース層ＢＬを形成する工程（機能層およびベース層同時形成工程）と、ＢＭ層２３上に、セルギャップｄ１を維持するためのフォトスペーサ２５を形成すると同時に、ベース層ＢＬ上に、アレイ基板１０に向けて突出する第１突起５１を形成する工程（スペーサおよび突起同時形成工程）と、ＣＦ基板２０において、液晶材料が流通可能な流路ＩＰが形成される領域を除く周縁部と、この周縁部からＣＦ基板２０の外周端縁に連なる流路ＩＰの側縁部と、からなるシール材配置領域ＳＲにシール材４０を塗布して、包囲壁４１と、流路壁４２と、を形成する工程（シール材配置工程）と、ＣＦ基板２０とアレイ基板１０とを、セルギャップｄ１が形成された状態でシール材４０によって貼り合わせる工程（基板貼付工程）と、ＣＦ基板２０とアレイ基板１０との間に形成された充填空間ＦＳ内に、流路ＩＰから包囲壁４１に形成された注入口４９を介して液晶材料を注入する工程（液晶注入工程）と、を有する製造方法によって製造される。このようにすれば、従来の液晶セルと略同様の製造工程によって、本実施形態１に係る液晶セル１を製造することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２を、図４及び図５によって説明する。実施形態２に係る液晶セル２０１は、第１突起２５１が、アレイ基板２１０の平坦化層１３をベース層ＢＬとして、平坦化層１３上に突出形成されている点において、実施形態１に係る液晶セル１と相違している。なお、上記した実施形態１と同様の構成、作用及び効果について、重複する記載は省略する。

図４は、本実施形態２に係る液晶セル２０１の、液晶材料注入中のＹＺ断面の構成を表す模式図であり、図５は、液晶材料注入前の液晶セル２０１の注入口４９付近のＸＹ断面の構成を表す模式図である。

本実施形態２では、アレイ基板２１０とＣＦ基板２２０との間にセルギャップｄ１を維持するためのフォトスペーサ２１５が、アレイ基板（第１基板）２１０側からＣＦ基板（第２基板）２２０に向けて突出形成される。そして、アレイ基板１０の非表示領域ＮＡＡの基板重畳領域ＯＡの外周縁近くまで拡張形成された平坦化層１３をベース層ＢＬとして、流路ＩＰ内に４本の突起が設けられる。なお、本実施形態２では、実施形態１に係る第２突起５２に相当するものはなく、４本の突起全てが平坦化層１３上に突出形成され、第１突起５１に相当する第１突起２５１とされる。また、第１突起２５１は、平坦化層１３の上に積層された他の層を基端として突出形成されていてもよい。
本実施形態２に係る液晶セル２０１は、アレイ基板２１０における表示領域ＡＡに、有機材料からなり１μｍ以上の厚みを有する平坦化層（機能層）１３を形成すると同時に、液晶材料が流通可能な流路ＩＰが形成される領域に、平坦化層１３と同一の材料からなり同一のレイヤーにより構成されるベース層ＢＬを形成する工程（機能層およびベース層同時形成工程）と、平坦化層１３上に、セルギャップｄ１を維持するためのフォトスペーサ２１５を形成すると同時に、ベース層ＢＬ上に、ＣＦ基板２２０に向けて突出する第１突起５１を形成する工程（スペーサおよび突起同時形成工程）と、例えばアレイ基板２１０において、液晶材料が流通可能な流路ＩＰが形成される領域を除く周縁部と、この周縁部からＣＦ基板２２０の外周端縁に連なる流路ＩＰの側縁部と、からなるシール材配置領域ＳＲにシール材２４０を塗布して、包囲壁２４１と、流路壁２４２と、を形成する工程（シール材配置工程）と、ＣＦ基板２２０とアレイ基板２１０とを、セルギャップｄ１が形成された状態でシール材２４０によって貼り合わせる工程（基板貼付工程）と、ＣＦ基板２２０とアレイ基板２１０との間に形成された充填空間ＦＳ内に、流路ＩＰから包囲壁２４１に形成された注入口２４９を介して液晶材料を注入する工程（液晶注入工程）と、を有する製造方法によって製造される。

上記本実施形態２の構成によれば、異物混入抑制効果の高い第１突起２５１を、より多く設けることで、さらに高い効果が得られる。

＜他の実施形態＞
本技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本技術の技術的範囲に含まれる。
（１）異物の混入を抑制するための突起は、様々な形状に形成することができる。各実施形態では、ＸＹ断面において略直線状をなす突条として形成されるものについて示したが、これに限定されるものではない。非直線状の突条構造、例えば途中で屈曲したり、湾曲したりする形状に形成してもよい。また、上記実施形態では、突起はＸＹ断面の形状が数珠状をなすものについて示したが、これに限定されるものではない。突起の外面に種々の形状の凹凸が形成されていると、この凹凸で異物が捕捉されるため好ましい。さらには、例えば櫛歯状のものや、一定の間隔を空けて配列された柱状のものとしてもよい。
突起の配置や配設数も、特に限定されるものではなく、基板上のスペースや、ベース層ＢＬの大きさ等に合わせて調整することができる。各実施形態に示したように、複数が配設されていることが好ましいが、単独であってもよい。また、突起の突出長等も、混入が懸念される異物のサイズ等にあわせて適宜調整することができる。
（２）上記した各実施形態では、平面視矩形状をなす液晶セルについて示したが、平面形状が正方形、円形、楕円形などとされる表示パネルにも本技術は適用可能である。
（３）上記した各実施形態では、液晶セルのスイッチング素子としてＴＦＴを用いたが、ＴＦＴ以外のスイッチング素子（例えば薄膜ダイオード（ＴＦＤ））を用いた液晶セルにも適用可能であり、カラー表示する液晶セル以外にも、白黒表示する液晶セルにも適用可能である。
（４）上記した実施形態１では、アレイ基板に共通電極が形成された横電界モードの構成としているが、それに限定されるものではなく、共通電極がアレイ基板ではなくＣＦ基板に形成されるＶＡモードやＴＮモード等の縦電界モードにも適用可能である。

以下、実施例に基づいて本技術をさらに詳細に説明する。なお、本技術はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

＜実施例１＞
本実施例１では、実施形態１に従い、流路ＩＰの充填空間ＦＳ寄りの位置においてＢＭ層２３から突出する２本の第１突起５１と、流路ＩＰのＢＭ層２３が形成されていない外寄りの位置から突出する２本の第２突起５２を、表示領域ＡＡ内のフォトスペーサ２５と同時に形成させたＣＦ基板２０を用いて、実施例１の液晶セル１を作製した。液晶セル１における、セルギャップｄ１、第１突起５１先端からアレイ基板１０の対向面までの間隔ｄ２、及び第２突起５２先端からアレイ基板１０の対向面までの間隔ｄ３を、表１に示す。なお、第１突起５１及び第２突起５２は、円柱状の突起構造が連接されて断面が数珠状をなす突条として形成した。

＜比較例１＞
流路ＩＰの充填空間ＦＳ寄りの位置においてＢＭ層２３から突出する第１突起を設けなかった以外は、実施例１と同様にして比較例１の比較例１の液晶セルを得た。なお、比較例１の液晶セルは、流路ＩＰのＢＭ層２３が形成されていない外寄りの位置において、実施例１に係る第２突起５２と同様の形状寸法で突出する２本の第２突起を有している。

〔評価〕
実施例１および比較例１の液晶セルの充填空間ＦＳ内に、故意に金属粉を混入させた液晶材料を真空注入した。充填空間ＦＳ内に液晶材料を注入充填した後に注入口を封止し液晶層を形成させた液晶セルに、電圧を印加し、ＣＦ基板２０に配置された対向電極と、アレイ基板１０に配置された画素電極との間に短絡が起こることによって生じる輝点数をカウントした。結果を、表１に示す。

表１に示すように、比較例１の液晶セルと比較して、実施例１の液晶セルでは、１セル当たりの平均輝点数が７４％近く低減された。
比較例１の液晶セルでは、第２突起５２とアレイ基板１０との間の比較的大きな間隔ｄ３を通過した異物がそのまま表示領域ＡＡに達して多くの輝点を生じたと考えられる。これに対し、実施例１の液晶セルでは、第２突起５２を通過した異物の一部が、アレイ基板１０との間隔ｄ２が比較的小さくなるように形成された第１突起５１で捕捉されたため、表示領域ＡＡに到達する異物が減少したと推察される。なお、評価後の液晶セルをアレイ基板側から顕微鏡観察したところ、第１突起５１及び第２突起５２の外面に形成された凹部に、異物が捕捉されているのが認められた。異物の捕捉能力の観点から、突起は外面に凹凸のない平坦な形状よりも、凹凸を有する形状の方が好ましいと考えられる。

１，２０１…液晶セル、１０，２１０…アレイ基板、１３…平坦化層（機能層）、２０…ＣＦ基板、２２…着色層、２３…ＢＭ層（機能層）、２５，２１５…フォトスペーサ、３０…液晶層、４０，２４０…シール材、４１，２４１…包囲壁、４２，２４２…流路壁、４９，２４９…注入口、５１，２５１…第１突起、５２…第２突起、ＡＡ…表示領域（アクティブエリア）、ＮＡＡ…非表示領域（ノンアクティブエリア）、ＮＯＡ…基板非重畳領域、ＯＡ…基板重畳領域、ＢＬ…ベース層、ＳＲ…シール材配置領域、ＩＰ…流路（液晶材料注入路）、ＦＳ…充填空間、ｄ１…セルギャップ、ｄ２…第１突起とアレイ基板の間隔、ｄ３…第２突起とアレイ基板の間隔

Claims (5)

1. 画像が表示される表示領域と、前記表示領域の外側を囲むように配された非表示領域と、に区分される板面を有する第１基板と、
   前記第１基板に対向配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に、前記表示領域と重畳するように配された液晶層と、
   前記液晶層の厚みに相当するセルギャップを維持し液晶が充填される充填空間が形成された状態で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせるシール材と、を備える液晶セルであって、
   前記シール材は、液晶材料が注入される注入口を除いて前記液晶層を取り囲んで封止する包囲壁と、前記包囲壁の前記注入口側の端部と前記第１基板の外周端縁とを繋ぐように配されて液晶材料が流通可能な流路を画成する一対の流路壁と、を形成し、
   前記流路において、前記第１基板または前記第２基板の少なくとも一方の基板の板面上には、有機材料からなり１μｍ以上の厚みを有するベース層が形成されており、
   前記ベース層上に、他方の基板に向けて突出する突起が形成されている液晶セル。
2. 前記第１基板または前記第２基板の前記表示領域には、機能性を有する機能層が形成されており、前記ベース層は、前記機能層と同一の材料で同一のレイヤーにより構成されている請求項１に記載の液晶セル。
3. 前記機能層は、前記包囲壁および前記流路と平面に視て重畳される領域のうち、液晶層寄りの一部のみに配設されたブラックマトリクス層である請求項２に記載の液晶セル。
4. 前記突起は、前記流路の幅方向に延在する突条からなり、前記突条の表面には前記流路の幅方向に沿って凹凸が形成されている請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液晶セル。
5. 画像が表示される表示領域と、前記表示領域の外側を囲むように配された非表示領域と、に区分される板面を有する第１基板と、
   前記第１基板に対向配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に、前記表示領域と重畳するように配された液晶層と、
   前記液晶層の厚みに相当するセルギャップを維持し液晶が充填される充填空間が形成された状態で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせるシール材と、を備える液晶セルの製造方法であって、
   前記第１基板または前記第２基板の前記表示領域に、有機材料からなり１μｍ以上の厚みを有する機能層を形成すると同時に、液晶が流通可能な流路が形成される領域に、前記機能層と同一の材料からなり同一レイヤーにより構成されるベース層を形成する、機能層およびベース層同時形成工程と、
   前記機能層上に、前記セルギャップを維持するためのスペーサを形成すると同時に、前記ベース層上に、他方の基板に向けて突出する突起を形成する、スペーサおよび突起同時形成工程と、
   前記第１基板において、液晶が流通可能な流路が形成される領域を除く周縁部と、前記周縁部から当該第１基板の外周端縁に連なる前記流路の側縁部と、にシール材を塗布して、包囲壁と、流路壁と、を形成するシール材配置工程と、
   前記第１基板と前記第２基板とを、前記充填空間が形成された状態で前記シール材によって貼り合わせる基板貼付工程と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に形成された充填空間内に、前記流路から前記包囲壁に形成された注入口を介して液晶を注入する液晶注入工程と、を有する液晶セルの製造方法。

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