JP3658766B2 - 液晶装置の製造方法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は液晶装置、その製造方法及び投写型表示装置に係り、特に、シール材を介して２枚の基板を貼り合わせることによって液晶セルを構成した液晶装置に好適な構造及び製造技術に関する。
背景技術
従来、液晶装置の構造としては、それぞれ表面上に電極を形成した２枚の基板を製造し、一方の基板の内面上に表示領域を取り巻くように光硬化性樹脂等により構成されたシール材を配置し、他方の基板をシール材を介して貼り合わせることによって、基板間に所定の間隔（セルギャップ）を備えた液晶セルを構成する場合が多い。
上記基板の貼り合わせに際しては、一般に、未硬化のシール材を介して基板同士を接着し、ある程度の圧力を加えて仮に圧着させる。次に、基板の平行度やセルギャップを正確に出すために、所定の治具によって圧力を加えながら基板を固定し、シール材が光硬化性を備えている場合には、光を照射することによってシール材を硬化させる。
この場合、特に、液晶表示領域の面積が大きな液晶装置を構成する場合には、基板間の液晶表示領域内にセルギャップに対応する粒径を備えた透明なスペーサを分散配置し、このスペーサによってセルギャップを確保した状態で２枚の基板を重ねてプレスする方法もある。この場合、シール材の中にスペーサを混在させる場合もある。
また、液晶プロジェクタやビデオファインダなどのように、液晶表示領域の面積は小さいが高精細な表示品位を備えているものについては、表示の明るさや表示精度を高めるために液晶表示領域内にはスペーサを分散配置することはせず、セルギャップを規定するためにシール材の中にのみスペーサを混在させる場合もある。
第９図は液晶プロジェクタ用の小型の液晶パネルの平面透視図である。ガラスなどからなる透明な素子基板10の表面上にシール材11が液晶表示領域Ａを取り囲むように配置され、その上に素子基板10よりもやや小さい対向基板20が硬化されたシール材11によって貼着されている。シール材11には開口部11aが予め形成されているが、この開口部11aから液晶表示領域Ａ内に液晶を注入した後、封止材12によって開口部11aは閉じられる。
上記従来の液晶パネルの製造工程においては、素子基板10と対向基板20とをシール材11を介して貼り合わせる必要がある。この場合、第６図（ａ）に示すように、素子基板10の内面上にシール材11をディスペンサ等によって液晶表示領域を取り囲むように配置した後、第６図（ｂ）に示すように、対向基板20をシール材11を介して素子基板10の上から重ねあわせる。
しかしながら、従来においては、この重ね合わせ時において第６図（ｂ）に示すように対向基板20が僅かに傾斜してシール材11に接触し、片当りの状態となることが多く、その後、第６図（ｃ）に示すように、素子基板10と対向基板20とをほぼ平行に配置させても、シール材11における対向基板20に先に接触した部分（第６図の左側のシール材断面部）が変形し、このシール材11の変形によって当該部分において対向基板20との密着性が低下する。この密着性の低下は、液晶パネルの耐久性や耐衝撃性などを低下させるとともに、極端な場合には、２枚の基板とシール材とによって密封されるべき液晶封入部にリークが発生して不良品になるなどという問題点がある。
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、液晶装置において、基板の貼り合わせ時にシール材に対して基板が片当りを起こしてもシール材の変形が起こりにくく、シール材の密閉性に影響を与えず、しかも均一なセル厚分布の得られる新規の構造及び製造方法を実現することにある。
発明の開示
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、２枚の基板の間に挟持されたシール材に包囲された液晶封入領域内に液晶層を充填した構造を有する液晶装置の製造方法であって、
一方の前記基板の表面上に所定領域を取り囲むように配置される未硬化のシール材と、
該シール材の外周に沿って、前記基板間に介挿される複数の支持柱と、を設け、
前記支持柱を半硬化させ、前記半硬化された前記支持柱の上から他方の前記基板を貼り付け、その後、前記シール材を硬化させる液晶装置の製造方法であることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、２枚の基板の間に挟持されたシール材に包囲された液晶封入領域内に液晶層を充填した構造を有する液晶装置の製造方法であって、一方の前記基板の表面上に所定領域を取り囲むように配置される未硬化のシール材と、該シール材の外周に沿って、前記基板間に介挿され、他方の前記基板を貼り付ける場合に前記シール材よりも先に前記他方の基板が接触されるように前記シール材よりも厚く形成される複数の支持柱と、を設け、前期シール材及び前記支持柱の上から前記他方の基板を貼り付け、その後、前記シール材を硬化させる液晶装置の製造方法であることを特徴とする。
具体的には、それぞれ電極を備えた２枚の基板と、該２枚の基板の間に挟持され２枚の前記基板の間に間隙を設けた状態で固定するシール材と、前記基板及び前記シール材により包囲された液晶封入領域内に充填された液晶層と、前記シール材の外周に沿って略均等に分散された平面位置に配置された、前記基板間に介挿された複数の支持柱とを備えた液晶装置であることを特徴とする。
この手段によれば、シール材の外周に沿って略均等に分散された平面位置に複数の支持柱を設けたため、シール材を配置した一方の基板に対して他方の基板を傾斜して接触させた場合でも、支持柱の存在によってシール材の変形を低減することができるので、基板貼り合わせ工程において、基板を重ねあわせる際に、基板の片当りによってシール材が変形し、シール材と基板との密着性が不十分となったり、リークが発生することを抑制でき、さらに、基板の片当りがあっても均一なセル厚を得ることができる。
ここで、前記支持柱のうち少なくとも一つは、一方の前記基板に形成された前記電極に接続された導電体と、他方の前記基板に形成された外部接続端子との間を導電接続するための基板間導通体として形成されていることが好ましい。
この手段によれば、支持柱の少なくとも一つを基板間導電体として形成することによって、支持柱としてのみ形成するものの数を低減することができるため、液晶装置の表示領域を縮小することなく表示体の小型化を図ることができる。
また、前記液晶封入領域は平面略矩形であり、前記支持柱は、前記シール材の外側の４つの角部近傍に配置されていることが好ましい。
この手段によれば、平面略矩形の液晶表示領域を備えている場合には、当該領域を取り巻くシール材の角部近傍に支持柱を配置することによって、支持柱の数をいたずらに増やすことなく、少ない個数で、どの方向に基板が傾斜した状態で貼り合わされても、基板からの応力を確実に受け止めることができ、シール材の変形及びこれに伴うシール材と基板との密着性不足の発生を低減することができる。
この場合にはまた、前記シール材には、複数の屈曲部が設けられているとともに、該屈曲部の外面に形成された角部を除去したカット部が形成されており、前記支持柱は前記カット部に配置されていることが望ましい。
この手段によれば、屈曲部の外面に形成された角部を除去したカット部に支持柱を設けることによって、支持柱をシール材の本来の形成領域内に配置することができ、支持柱の形成場所を別途設ける必要がなくなるため、表示体の小型化を図ることができる。また、シール材の屈曲部の外側であって、しかも、シール材にきわめて近い位置に支持柱が形成されていることとなるため、どの方向に基板が傾斜した状態で貼り合わせが行われても、確実に基板から受ける応力を支持柱によって受けることができるから、さらに効果を高めることができる。
さらに、前記支持柱には、前記基板間に設けるべき所定の間隔に応じた有効径を備えたスペーサが収容されていることが好ましい。
この手段によれば、支持柱の内部にスペーサを収容しているため、当該スペーサの有効径によって確実に基板間隔を支持することができる。なお、支持柱が基板間導通体である場合には、このスペーサは導電性を備えたものであることが好ましい。
次に、電極を備えた２枚の基板の間に挟持されたシール材に包囲された液晶封入領域内に液晶層を充填した液晶装置の製造方法としては、一方の前記基板の表面上に所定領域を取り囲むように未硬化のシール材を配置し、該シール材若しくは該シール材の配置予定領域の外周に沿って略均等に分散された位置に、前記基板間に介挿された複数の支持柱を設け、その上から他方の基板を貼り付け、その後、前記シール材を硬化させることにより液晶セルを構成することを特徴とする。
ここで、前記支持柱のうち少なくとも一つを一方の前記基板に形成された前記電極に接続された導電体と、他方の前記基板に形成された外部接続端子との間を導電接続するための基板間導通体として形成することが好ましい。
この手段によれば、支持柱の少なくとも一つを基板間導通体として形成することができるので、追加工程を設けることなく、多くの場所に容易に支持柱を形成することが可能になる。
この場合にはさらに、前記基板を貼り付ける前に、前記支持柱を半硬化させる工程を有することが望ましい。
この手段によれば、支持柱を半硬化させた後に基板の貼り付けを行うことによって、基板貼り付け時における応力を半硬化された支持柱によって受け止めることができるため、シール材の変形をさらに低減することができ、上記効果をさらに高めることができる。ここで、支持柱の半硬化の度合いは、シール材と支持柱との硬さによって適宜調整し、基板貼り付け時におけるシール材への影響を最も低減できる状態とするように条件設定されることが効果的である。
上記の各手段は、特に、液晶プロジェクタの光投射部やビデオファインダなどに用いられるもののように、小型の液晶装置ではあるが、高精細な表示が要求される場合に特に効果的である。
この理由は、このような液晶装置においては、小さな液晶表示領域内に多数の画素が配列しているため、基板間ギャップを規定するためのスペーサを液晶表示領域内に分散配置させると、表示品位を損ねる原因となるので、液晶表示領域内にスペーサを配置しない場合が多く、このために、基板の貼り合わせ時においてシール材の変形によるシール不良やセルギャップの不良が発生しやすいからである。
液晶装置によって光源から出射する光を変調し、そしてスクリーンに投写する投写型表示装置を構成する場合、投写型表示装置に用いられる液晶装置としては、高精細で表示密度が高く、透過率が高く明るい装置として構成しようとすると、液晶装置のセルの高い品位が要求されるため、上述のような液晶装置を用いることが特に臨まれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る液晶装置の第１の実施形態における液晶セルの概略透視平面図である。
第２図は、同実施形態における液晶セルの周縁部の構造を示す概略拡大縦断面図である。
第３図は、本発明に係る液晶装置の製造方法の実施形態を示す概略工程図（ａ）〜（ｃ）である。
第４図は、本発明に係る液晶装置の製造方法の他の実施形態を示す概略工程図（ａ）〜（ｄ）である。
第５図は、本発明に係る液晶装置の実施形態におけるシール材及び支持柱の関係を示す拡大説明図である。
第６図は、従来の液晶装置の製造方法を示す概略工程図（ａ）〜（ｃ）である。
第７図は、本発明に係る液晶装置の第２の実施形態における液晶セルの概略透視平面図である。
第８図は、同実施形態における液晶セルの周縁部の構造を示す概略拡大縦断面図である。
第９図は、従来の液晶装置の液晶セルの概略透視平面図である。
第10図は、本発明に係る投写型表示装置として構成した第３の実施形態の全体構成を示す概略構成図である。
発明を実施するための好ましい形態
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
第１図は本発明に係る液晶装置の第１の実施形態の全体構造を示す概略透視平面図であり、また、第２図は、本実施形態における液晶表示領域の外縁部を拡大して示す拡大断面図である。この実施形態はTFT（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子として画素毎に形成した、液晶プロジェクタの光投射部に用いるためのアクティブマトリクス型液晶表示体を構成した場合の例を示すものである。液晶プロジェクタにおいては、ダイクロイックミラーにて色分解した光（例えば３色）をそれぞれ各色毎に設置された液晶表示体に照射し、各液晶表示体を通過した光を再び合成して所定の画像をスクリーンなどに投影するように構成されている。
ガラス板などの透明材により形成された素子基板10の内面上には、ストライプ状に複数並列した配線層と、この配線層に対応させてマトリクス状に配列された画素毎に形成されたTFT素子と、画素毎に形成された透明電極とが所定のパターンで設けられている。また、これらの構造の上に配向膜が形成され、この配向膜に対して公知のラビング処理が施されている。
一方、第２図に示すように、対向基板20の内面上には、上記画素に対応した位置に、ストライプ状に形成された透明電極22が多数並列形成されている。
素子基板10は対向基板20よりもやや大きく形成されており、対向基板20と対向している部分から外側にはみ出した領域に多数の信号入力パッド18がアルミニウム薄膜等によって形成されている。これらの信号入力パッド18は、素子基板10の内面上に形成された配線層に接続されているとともに、後述する基板間導通体である上下導通体を介して対向基板20上に形成された透明電極22にも接続されている。
第１図に示すように、素子基板10の内面上には、上述の画素の配列形成された液晶表示領域Ａを取り巻くように略矩形状にシール材11が配置されている。シール材11の内側には公知の液晶が注入されている。このシール材11は、例えば光硬化性樹脂により構成されており、後述する製造方法により２枚の基板を相互に数μｍ程度の間隔になるように平行に接着している。
シール材11には開口部11aが形成されており、この開口部11aは封止材12によって封止されている。この結果、シール材11は液晶表示領域Ａを形成する液晶封入空間を外側領域Ｂに対して完全に密封する。
シール材11の略矩形状の４つの屈曲部には、屈曲部の外面の角部を略三角形状に除去したカット部11bが形成されている。このカット部11bによって形成された略三角形状の領域には、それぞれ素子基板10上に形成された上記信号入力パッド18と、対向基板20上に形成された上記透明電極22とを導通させる上下導通体13が形成されている。
この上下導通体13は、例えば導電性カーボンを含有した導電性インクや銀ペースト等の導電性可塑体を硬化させることにより形成される。ただし、この上下導通体13としては、その他の種々の材料を用いた、ある程度の剛性を備えた導電性材料で形成することもできる。なお、本実施形態における上下導通体13は、直径0.5mm、高さ4.5μｍ程度の円柱状に形成されているが、本発明にいおいては、貼り合わされる２枚の基板の間に介挿され、２枚の基板を相互に支えるための支持柱として作用するものである限り、このような形状のものに限定されることはなく、如何なる形状のものであってもよい。
上下導通体13は、基本的にはシール材11の外周に沿ってほぼ均等な平面位置に分散配置される。本実施形態ではシール材11の４つの屈曲部の外側に配置されていることによって、上下導通体13がほぼ均等に配置されていることとなる。この上下導通体13は２つの基板間において電気的導通を確保するために設けられたものであるが、同時に、シール材11の外側において、シール材11とともに２枚の基板を相互に支持するための支持柱としても作用するように構成されている。
第２図は、上記実施形態における、液晶表示領域Ａの周縁部から、シール材11、上下導通体13の形成部分までの概略の断面構造を示すものである。液晶表示領域Ａには、素子基板10の表面上において液晶表示領域Ａの全般に亘って形成された画素構造と同様の画素内にTFT素子14、付加容量部15及び画素電極である透明電極16等が形成されている。ここで、図中の符号Ｔで示す領域はTFT14を構成する部分であり、符号Ｃで示す領域は付加容量部15を形成する部分であり、符号Ｅで示す領域は画素表示部を構成する部分である。
TFT14は、多結晶シリコンからなる能動層14aと、この能動層14aの表面上を被覆する薄い絶縁層14bと、絶縁層14bを介して能動層14aに対向するゲート電極14cと、ゲート電極14cの両側において能動層14aに導通するソース電極層14d及び透明電極16によって構成される。ソース電極層14dは、ソース配線層に、ゲート電極はゲート配線層にそれぞれ接続されている。
付加容量部15は、液晶層に印加される電圧を保持するための、液晶層と並列に接続されたキャパシタ（コンデンサ）を構成するものである。多結晶シリコンからなる下部電極15aと、この下部電極を被覆する絶縁層15bと、絶縁層の上に形成された多結晶シリコンからなる上部電極層15cとから構成される。
一方、対向基板20の表面上においては、上記TFT素子14、付加容量部15及び透明電極16の形成された画素領域に対応して形成された透明電極22が形成されている。
液晶表示領域Ａの周縁部には、素子基板10上において、液晶表示領域Ａ内に形成されていた絶縁膜がそのまま延長形成されているとともに、液晶表示領域Ａ内に形成された図示しない配線層に接続された配線パターンがシール材11の外側へと引き出されている。
液晶表示領域Ａの外側にはシール材11が素子基板10と対向基板20との間を支持するように形成されており、さらにその外側に上下導通体13が同様に素子基板10と対向基板20との間を支持するように形成されている。上下導通体13は、素子基板10上に形成され、第１図に示す信号入力パッド18に導電接続された接続パッド17に導電接触するとともに、対向基板20上の透明電極22に導電接触している。
本実施形態では、支持柱である上下導通体13がシール材11の屈曲部の外側の４つの角部をカットした部分に配置されているため、基板の貼り合わせ時において、素子基板10に対して対向基板20を如何なる方向に傾斜させて重ねあわせても、上下導通体13によって対向基板20の加圧力を受けることができるので、シール材の変形量を低減でき、その結果、シール材の密着性を保持して、液晶封入領域のリークを防止することができる。例えば、支持柱がシール材の屈曲部の外側に配置されていない場合、対向基板20の傾斜方向によってはシール材は大きく変形を受け、液晶セルは屈曲部において重大な損傷を受ける可能性がある。
本実施形態における上下導通体13は、素子基板10と対向基板20とを支持する支持柱を構成している。ここで、上下導通体13は、通常の場合、素子基板10及び対向基板20の内面上の導電体パターンに応じて適宜の位置に形成できるが、本実施形態においては、シール材11の外側において、シール材11の外周に沿ってほぼ均等に分散配置された支持柱である必要がある。したがって、上下導通体13をシール材11の外周に沿ってほぼ均等に分散配置させるために、両基板の導電体パターンを適宜修正する必要の生ずる場合がある。
また、本実施形態では、上下導通体13のみにより４つの支持柱を構成しているが、必ずしもこのようになっている必要はなく、上下導通体13と、例えば導通機能を必要としない単なる支持柱とを設け、両者によってシール材の外周に沿ってほぼ均等に分散配置された構造を形作ることも可能である。例えば、後述する第２の実施形態のように、上下導通体13は信号入力パッド18の形成されている側に形成された２つのみとし、反対側に形成された２つの支持柱を配線層、電極、信号入力パッド等に接続されていない導電体、又は絶縁体で構成することもできる。
第３図は、上記液晶装置の製造方法の実施形態を示す概略工程図である。第３図（ａ）に示すように、素子基板10の表面上に未硬化のシール材11及び上下導通体13を配置する。この場合、上下導通体13の配置工程は、シール材11の配置工程の前でも後でもよい。シール材11は、例えばディスペンサにより描画するようにその延長方向に沿って配置されていく。上下導通体13は、シール材11と同様にディスペンサによって配置しても、或いは、シール材11の配置工程よりも前であれば、素子基板10の表面上にスクリーン印刷等によって成形してもよい。
次に、第３図（ｂ）に示すように、対向基板20を素子基板10の上から載せ、圧着する。この場合、シール材11の外側の４箇所に上下導通体13である支持柱が配置されているため、図のように対向基板20が傾斜してシール材11に片当りしようとしても、外側の上下導通体13の存在により、片当りの応力がシール材11と上下導通体13とに分散され、従来のようにシール材11が大きく変形することが防止される。また、対向基板20が上下導通体13に先に接触した場合には、シール材11の変形をほとんど起こすことなく、第３図（ｃ）のように対向基板20を素子基板10に対して密着性良く貼り付けることができる。
ここで、上記の効果は、上下導通体13が液晶表示体の最終的なセルギャップよりも大きな厚さを持っていることによって、より確実に得られる。また、上下導通体13がシール材11よりも薄く形成されていてもよいが、シール材11の変形量をより低減するには、上下導通体13その他の支持柱がシール材11よりも厚く形成されていることが好ましい。
この後、素子基板10と対向基板20とは、相互に所望のセルギャップ及び平行度を実現するために正確に位置決めされ、その状態で、シール材11及び上下導通体13その他の支持柱の硬化が行われる。この硬化工程は、シール材、上下導通体その他の支持柱の硬化特性によって、適宜、加熱したり、光照射を行ったりすることによって実施される。シール材11の硬化工程と、上下導通体13の硬化工程とは、同時に行われてもよく、或いはまた別々に行われてもよい。
第４図は、上記とは異なる液晶装置の製造方法を示す概略工程図である。この方法では、まず、第４図（ａ）に示すように、上下導通体13を印刷成形により素子基板10上に配置する。次に、配置された上下導通体13を加熱や光照射等によって半硬化させる。次に、この素子基板10上に、第４図（ｂ）に示すようにシール材11をディスペンス方式によって配置する。ここで、支持柱の厚さは、シール材11の厚さよりもやや薄く形成されている。
次に、第４図（ｃ）に示すように、対向基板20を上記シール材11及び上下導通体13の上から重ね合わせる。ここで、対向基板20が素子基板10に対して多少傾斜し、対向基板20の一部が先に或方向のシール材11の部分に偏って抵触しても、シール材11の変形量は上下導通体13その他の支持柱の厚さまでで抑制される。これは、上下導通体13その他の支持柱が半硬化されていることによって、対向基板20の仮圧着時における圧着力に対抗できるためである。
この後、第４図（ｄ）に示すように、対向基板20は素子基板10にほぼ平行に貼り合わされ、専用の治具等によって正確に基板間の間隔を出した後、シール材11を硬化させる。ここで、シール材11と上下導通体13の硬化特性が一致する場合には、シール材11の硬化と、上下導通体13の完全硬化とを共通の硬化工程によって実施してもよい。
第４図に示す実施形態においては、上下導通体13の厚さをシール材11の厚さよりも薄く形成している。ただし、圧着時の加圧力が多少上昇するものの、上下導通体13の厚さはシール材11の厚さよりも厚くてもよい。
上記各実施形態においては、上下導通体13を支持柱として形成する場合について説明した。しかし、上下導通体13以外に別の支持柱を形成してもよく、この場合には、支持柱を絶縁体で形成したり、支持柱の少なくとも一部をシール材と同材質で同時に基板上に配置してもよい。
上記実施形態において、上下導通体13の材質は、貼り合わせ前の段階で、シール材11よりも変形しにくい材質で形成することが好ましい。この方法を採用することによって、より変形しにくい上下導通体13の存在によって、シール材11の片当りによる変形量を低減することができるからである。シール材11と上下導通体13の変形に対する強度は、主成分を変える他に、溶剤、混合物の量等によって調整することができる。
次に、シール材11及び上下導通体13の内部にスペーサを入れる場合の実施形態について第５図を参照して説明する。
液晶表示体としては、基板間のギャップを正確に、かつ、均一性良く保持するために、液晶層の内部やシール材の内部にスペーサを導入する場合がある。前者の場合、液晶層の内部に透明なスペーサを入れることによって、大きな液晶表示領域を有するパネルでも均一なセルギャップを実現しやすくなる。後者の場合、上記シール材11と上下導通体13とには、樹脂、グラスファイバー等の透明材によって形成された微少な粒子や円柱体が混合される。これらは、基板間のギャップを確保し、その均一性を保持するために、シール材11や上下導通体13の厚さを規定するためのスペーサである。このスペーサの存在により、基板圧着時に設定されるセルギャップ（特に液晶表示領域Ａの周縁部のセルギャップ）を容易かつ正確に得ることができる。
第５図は、上記第２図に示すような液晶表示体に設けられたシール材11と上下導通体13の内部に含まれるスペーサ31,32との関係を示すものである。ここで、シール材11の中には、円柱状のグラスファイバーからなる、円筒部の直径約4.5μｍのスペーサ31が含まれている。このスペーサ31としては、形成すべき液晶セルのギャップを実現するために最も好ましい直径をもつものが選定される。なお、スペーサ31、32の形状は、球体でもよい。
一方、上下導通体13の中には、スペーサ31とほぼ同様のグラスファイバーからなるものの表面にNi−Agメッキを施したものがスペーサ32として導入されている。このように上下導通体13の内部に含まれるスペーサとしては、導通性を確保するための導電体からなるスペーサを用いることが、上下導通体13の導通性を妨げないために有利である。この場合、上下導通体13には、導電体であるスペーサ32以外に、導電性カーボンや銀フィラー等の導電性を得るための導電体（特に粉体や粒体）を混合することが望ましい。
上記実施形態においては、シール材11の形成される部分と、上下導通体13その他の支持柱の形成される部分とにおいて、素子基板10と対向基板20の表面高さが同一であるものとして説明してきた。しかしながら、実際の素子基板10及び対向基板20の表面には、種々の積層構造が形成されており、一般的にもシール材11の形成部分と、上下導通体13の形成領域との間には段差が存在し、表面高さに差がある。例えば、第２図に示す接続パッド17の表面と対向基板20の内面との間隔は、約4.5μｍ、第２図に示す完成後のシール材11の厚さは約4.2μｍである。
したがって、第５図にも示すように、上記スペーサ31と32の直径（或いは基板間のスペーサとしての有効径）は、上述のように形成部分の段差に応じて設計する必要がある。シール材11と上下導通体13とを共にセルギャップに対応した厚さにしようとすれば、上記のように、上下導通体13の内部に含まれるスペーサ32をシール材11のスペーサ31よりもやや大きな有効径を持つものとしなければならない。
（第２の実施形態）
第７図は本発明に係る液晶装置の第２の実施形態の構造を示す概略透視平面図である。この実施形態はTFT（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子として画素毎に形成したディスプレイ用のアクティブマトリクス型カラー液晶表示体を構成した場合の例を示すものである。
素子基板40の内面上には、配線層と、マトリクス状に配列された画素毎に形成されたTFT素子と、透明電極とが所定のパターンで形成されており、その上に配向膜が形成され、ラビング処理が施されている。
一方、対向基板50の内面上には、上記画素に対応した位置に着色層が形成されたカラーフィルタ51が形成され、このカラーフィルタ51の表面上にストライプ状に形成された透明電極52が多数並列形成されている。
素子基板40は対向基板50よりもやや大きく形成されており、対向基板50と対向している部分から外側にはみ出した領域に多数の信号入力パッド48がアルミニウム薄膜等によって形成されている。これらの信号入力パッド48は素子基板40の内面上に形成された配線層に接続されているとともに、後述する基板間導通体である上下導通体を介して対向基板上の透明電極にも接続されている。
素子基板40の内面上には、上述の画素の配列形成された液晶表示領域Ａを取り巻くように、略矩形状にシール材41が配置されている。
シール材41には開口部41aが形成されており、この開口部41aは封止材42によって封止されている。この結果、シール材41は液晶表示領域Ａを形成する液晶封入空間を外側領域Ｂに対して完全に密封する。
シール材41の略矩形状の４つの屈曲部には、屈曲部の外側の角部を略三角形状に除去したカット部41bが形成されている。このカット部41bによって形成された三角形状の領域には、それぞれ素子基板40上に形成された上記信号入力パッド48と、対向基板50上に形成された上記透明電極52とを導通させる上下導通体43A又はシール材41と同材質で形成された絶縁体43Bとが形成されている。
信号入力パッド48の側の２つのカット部41bにそれぞれ形成された上下導通体43Aは上記第１の実施形態における上下導通体13と同じものであり、同材質で同様に形成される。一方、信号入力パッド48とは反対側の２つのカット部41bにそれぞれ形成された絶縁体43Bは、シール材41と同時に同材質で形成される。
これらの上下導通体43A及び絶縁体43Bは、基本的にはシール材41の外周に沿ってほぼ均等に分散配置される。本実施形態ではシール材41の４つの屈曲部の外側に配置されていることによってほぼ均等に配置されていることとなる。この上下導通体43Aは、２つの基板間において電気的導通を確保するために設けられたものであるが、同時に、シール材41の外側において、シール材41とともに２枚の基板を相互に支持するための支持柱としても作用する。絶縁体43Bはもっぱら２枚の基板を相互に支持するための支持柱としてのみ作用するものである。
第８図は、上記実施形態における、液晶表示領域Ａの周縁部からシール材41、上下導通体43A又は絶縁体43Bの形成部分までの概略の断面構造を示すものである。液晶表示領域Ａには、素子基板40の表面上において、表示領域全般に亘って形成された画素構造と同様の画素内に、TFT素子44、付加容量部45及び画素電極を形成する透明電極46等が形成されている。
TFT素子44、付加容量部45及び画素表示部の構造は第２図に示すものと同様であり、能動層44a、絶縁層44b、ゲート電極44c、ソース電極44d、下部電極45a、絶縁層45b、上部電極45cは上述のものと同じである。
一方、対向基板50の表面上においては、カラーフィルタ51と、このカラーフィルタ51の上に保護膜を介して形成された透明電極52とが形成されている。
液晶表示領域Ａの周縁部には、素子基板40上において、液晶表示領域Ａ内に形成されていた絶縁膜がそのまま延長形成されているとともに、液晶表示領域Ａ内に形成された図示しない配線層に接続された配線パターンが導出されている。一方、対向基板50上においては、カラーフィルタ51の外側に枠状に形成された遮光層53が形成されている。この遮光層53は、カラーフィルタ51内にも形成されるブラックマトリクス層と同材料で形成されている。
液晶表示領域Ａの外側にはシール材41が素子基板40と対向基板50との間を支持するように形成されており、さらにその外側に上下導通体43A及び絶縁体43Bが同様に素子基板40と対向基板50との間を支持するように支持柱として形成されている。上下導通体43Aは、素子基板40上に形成されているとともに上記信号入力パッド48に導電接続された接続パッド47に導電接触するとともに、対向基板50上の透明電極52に導電接触している。なお、絶縁体43Bの形成位置における素子基板40の表面には接続パッド47は形成されていない。
本実施形態では、支持柱である上下導通体43A又は絶縁体43Bがシール材41の４つの屈曲部の外側に配置されているため、基板の貼り合わせ時において、素子基板40に対して対向基板50を如何なる方向に傾斜させて重ねあわせても、上下導通体43A或いは絶縁体43Bによって対向基板50の加圧力を受けることができるので、シール材の変形量を低減でき、その結果、シール材の密着性を保持して、液晶封入領域のリークを防止することができる。例えば、支持柱がシール材の屈曲部の外側にない場合、対向基板50の傾斜方向によってはシール材の屈曲部は大きく変形を受け、液晶セルは当該角部において重大な損傷を受ける可能性がある。
本実施形態における上下導通体43は、通常の場合、素子基板40及び対向基板50の内面上の導電体パターンに応じて適宜の位置に形成できるが、本実施形態においては、絶縁体43Bをも形成することによって、上下導通体43Aと絶縁体43Bの双方を合わせて、シール材41の外周に沿ってほぼ均等に分散配置されていればよい。すなわち、絶縁体43Bの形成位置を調整することによって支持柱を均等に分散配置させることができるので、上下導通体43Aの配置を調節する必要はなくなり、したがって、支持柱の配置のために両基板の導電体パターンを適宜修正する必要はなくなる。
また、本実施形態では、上下導通体43Aを２つ、絶縁体43Bを２つ設けているが、それぞれの数と、両者を合わせた総数とは、それぞれ２つの基板の導電パターンやその他の構造によって適宜に設定することができる。
（第３実施形態）
次に、図10を参照して、上記第１の実施形態又は第２の実施形態に示した製造方法によって構成された液晶表示体を用いた液晶プロジェクタを本発明に係る電子機器の例として示す第３の実施形態について説明する。
図10に示すように、この液晶プロジェクタ1100は、透過型液晶表示体をライトバルブとして用いた投写型プロジェクタであって、例えば、３枚プリズム方式の光学系を用いている。白色光源であるランプユニット1102から射出された投写光は、ライトガイド1104の内部において、複数のミラー1106及びダイクロイックミラー1108によってレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの３原色の光に分割される。分割された各色の光は、相互にコ字状に配置された３枚の液晶表示体1110R,1110G,1110Bに照射される。
これらの液晶表示体1110R,1110G,1110Bは、それぞれ、予め供給された画像信号に基づいて各色の表示成分に対応する表示状態に制御されている。各液晶表示体を透過して光変調された各色の光は、ダイクロイックプリズム1112に３方向から入射される。ダイクロイックプリズム1112において、グリーンＧの光はそのまま直進し、レッドＲ及びブルーＢの光は進行方向を90度変えることにより、各液晶表示体を通過して得られた３色の画像が合成される。この合成された画像は投写レンズ1114を通して図示しないスクリーンなどに投写され、スクリーン上のカラー画像として表示される。
この第３の実施形態において使用する液晶表示体としては、上記第１の実施形態及び第２の実施形態にて説明した液晶表示体のうちシール部以外の基板間にスペーサを入れないものが望ましい。液晶プロジェクタに用いる液晶表示体としては、高精細な画素構成を備えている必要があるとともに、低い画像歪みや高い光透過率を要求されるからである。そして、このような高品位が要求される液晶表示体としては、本発明に係る液晶表示体を用いることが極めて効果的である。
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば以下の効果を奏する。
液晶装置の一方の基板上のシール材の外周に沿って略均等に分散された平面位置に複数の支持柱を設けたため、液晶パネルを構成するための基板の貼り合わせ時において、他方の基板を傾斜して接触させた場合でも、支持柱の存在によってシール材の変形を低減することができるので、基板の片当りによってシール材が変形し、シール材と基板との密着性が不十分となったり、リークが発生することを抑制でき、さらに、基板の片当りがあっても均一なセル厚分布を得ることができる。
特に、支持柱の少なくとも一つを基板間導電体とし、基板間導電体としての機能を兼ねるようにすることによって、支持柱としてのみ形成するものの数を低減することができるため、液晶装置の表示領域を縮小することなく表示体の小型化を図ることができる。
また、平面略矩形の液晶表示領域を備えている場合には、当該領域を取り巻くシール材の角部近傍に支持柱を配置することによって、支持柱の数をいたずらに増やすことなく、少ない個数で、どの方向に基板が傾斜した状態で貼り合わされても、基板からの応力を確実に受け止めることができ、シール材の変形及びこれに伴うシール材と基板との密着性不足の発生を低減することができる。
さらに、シール材の屈曲部の外面の角部に形成したカット部に支持柱を設けることによって、支持柱の形成領域を新たに設ける必要がなくなるため、表示体の小型化を図ることができるとともに、シール材の屈曲部の外側に支持柱が配置されていることとなるため、どの方向に基板が傾斜した状態で貼り合わせが行われても、確実に基板から受ける応力を支持柱によって受けることができるから、さらに効果を高めることができる。
また、未硬化の支持柱を配置し、支持柱を半ば硬化させた後に基板の貼り付けを行うことによって、基板貼り付け時における応力を半ば硬化された支持柱によって受け止めることができるため、シール材の変形をさらに低減することができ、上記効果をさらに高めることができる。
本発明は液晶装置、その製造方法及び投写型表示装置に係り、特に、シール材を介して２枚の基板を貼り合わせることによって液晶セルを構成した液晶装置に好適な構造及び製造技術に関する。
背景技術
従来、液晶装置の構造としては、それぞれ表面上に電極を形成した２枚の基板を製造し、一方の基板の内面上に表示領域を取り巻くように光硬化性樹脂等により構成されたシール材を配置し、他方の基板をシール材を介して貼り合わせることによって、基板間に所定の間隔（セルギャップ）を備えた液晶セルを構成する場合が多い。
上記基板の貼り合わせに際しては、一般に、未硬化のシール材を介して基板同士を接着し、ある程度の圧力を加えて仮に圧着させる。次に、基板の平行度やセルギャップを正確に出すために、所定の治具によって圧力を加えながら基板を固定し、シール材が光硬化性を備えている場合には、光を照射することによってシール材を硬化させる。
この場合、特に、液晶表示領域の面積が大きな液晶装置を構成する場合には、基板間の液晶表示領域内にセルギャップに対応する粒径を備えた透明なスペーサを分散配置し、このスペーサによってセルギャップを確保した状態で２枚の基板を重ねてプレスする方法もある。この場合、シール材の中にスペーサを混在させる場合もある。
また、液晶プロジェクタやビデオファインダなどのように、液晶表示領域の面積は小さいが高精細な表示品位を備えているものについては、表示の明るさや表示精度を高めるために液晶表示領域内にはスペーサを分散配置することはせず、セルギャップを規定するためにシール材の中にのみスペーサを混在させる場合もある。
第９図は液晶プロジェクタ用の小型の液晶パネルの平面透視図である。ガラスなどからなる透明な素子基板10の表面上にシール材11が液晶表示領域Ａを取り囲むように配置され、その上に素子基板10よりもやや小さい対向基板20が硬化されたシール材11によって貼着されている。シール材11には開口部11aが予め形成されているが、この開口部11aから液晶表示領域Ａ内に液晶を注入した後、封止材12によって開口部11aは閉じられる。
上記従来の液晶パネルの製造工程においては、素子基板10と対向基板20とをシール材11を介して貼り合わせる必要がある。この場合、第６図（ａ）に示すように、素子基板10の内面上にシール材11をディスペンサ等によって液晶表示領域を取り囲むように配置した後、第６図（ｂ）に示すように、対向基板20をシール材11を介して素子基板10の上から重ねあわせる。
しかしながら、従来においては、この重ね合わせ時において第６図（ｂ）に示すように対向基板20が僅かに傾斜してシール材11に接触し、片当りの状態となることが多く、その後、第６図（ｃ）に示すように、素子基板10と対向基板20とをほぼ平行に配置させても、シール材11における対向基板20に先に接触した部分（第６図の左側のシール材断面部）が変形し、このシール材11の変形によって当該部分において対向基板20との密着性が低下する。この密着性の低下は、液晶パネルの耐久性や耐衝撃性などを低下させるとともに、極端な場合には、２枚の基板とシール材とによって密封されるべき液晶封入部にリークが発生して不良品になるなどという問題点がある。
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、液晶装置において、基板の貼り合わせ時にシール材に対して基板が片当りを起こしてもシール材の変形が起こりにくく、シール材の密閉性に影響を与えず、しかも均一なセル厚分布の得られる新規の構造及び製造方法を実現することにある。
発明の開示
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、２枚の基板の間に挟持されたシール材に包囲された液晶封入領域内に液晶層を充填した構造を有する液晶装置の製造方法であって、
一方の前記基板の表面上に所定領域を取り囲むように配置される未硬化のシール材と、
該シール材の外周に沿って、前記基板間に介挿される複数の支持柱と、を設け、
前記支持柱を半硬化させ、前記半硬化された前記支持柱の上から他方の前記基板を貼り付け、その後、前記シール材を硬化させる液晶装置の製造方法であることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、２枚の基板の間に挟持されたシール材に包囲された液晶封入領域内に液晶層を充填した構造を有する液晶装置の製造方法であって、一方の前記基板の表面上に所定領域を取り囲むように配置される未硬化のシール材と、該シール材の外周に沿って、前記基板間に介挿され、他方の前記基板を貼り付ける場合に前記シール材よりも先に前記他方の基板が接触されるように前記シール材よりも厚く形成される複数の支持柱と、を設け、前期シール材及び前記支持柱の上から前記他方の基板を貼り付け、その後、前記シール材を硬化させる液晶装置の製造方法であることを特徴とする。
具体的には、それぞれ電極を備えた２枚の基板と、該２枚の基板の間に挟持され２枚の前記基板の間に間隙を設けた状態で固定するシール材と、前記基板及び前記シール材により包囲された液晶封入領域内に充填された液晶層と、前記シール材の外周に沿って略均等に分散された平面位置に配置された、前記基板間に介挿された複数の支持柱とを備えた液晶装置であることを特徴とする。
この手段によれば、シール材の外周に沿って略均等に分散された平面位置に複数の支持柱を設けたため、シール材を配置した一方の基板に対して他方の基板を傾斜して接触させた場合でも、支持柱の存在によってシール材の変形を低減することができるので、基板貼り合わせ工程において、基板を重ねあわせる際に、基板の片当りによってシール材が変形し、シール材と基板との密着性が不十分となったり、リークが発生することを抑制でき、さらに、基板の片当りがあっても均一なセル厚を得ることができる。
ここで、前記支持柱のうち少なくとも一つは、一方の前記基板に形成された前記電極に接続された導電体と、他方の前記基板に形成された外部接続端子との間を導電接続するための基板間導通体として形成されていることが好ましい。
この手段によれば、支持柱の少なくとも一つを基板間導電体として形成することによって、支持柱としてのみ形成するものの数を低減することができるため、液晶装置の表示領域を縮小することなく表示体の小型化を図ることができる。
また、前記液晶封入領域は平面略矩形であり、前記支持柱は、前記シール材の外側の４つの角部近傍に配置されていることが好ましい。
この手段によれば、平面略矩形の液晶表示領域を備えている場合には、当該領域を取り巻くシール材の角部近傍に支持柱を配置することによって、支持柱の数をいたずらに増やすことなく、少ない個数で、どの方向に基板が傾斜した状態で貼り合わされても、基板からの応力を確実に受け止めることができ、シール材の変形及びこれに伴うシール材と基板との密着性不足の発生を低減することができる。
この場合にはまた、前記シール材には、複数の屈曲部が設けられているとともに、該屈曲部の外面に形成された角部を除去したカット部が形成されており、前記支持柱は前記カット部に配置されていることが望ましい。
この手段によれば、屈曲部の外面に形成された角部を除去したカット部に支持柱を設けることによって、支持柱をシール材の本来の形成領域内に配置することができ、支持柱の形成場所を別途設ける必要がなくなるため、表示体の小型化を図ることができる。また、シール材の屈曲部の外側であって、しかも、シール材にきわめて近い位置に支持柱が形成されていることとなるため、どの方向に基板が傾斜した状態で貼り合わせが行われても、確実に基板から受ける応力を支持柱によって受けることができるから、さらに効果を高めることができる。
さらに、前記支持柱には、前記基板間に設けるべき所定の間隔に応じた有効径を備えたスペーサが収容されていることが好ましい。
この手段によれば、支持柱の内部にスペーサを収容しているため、当該スペーサの有効径によって確実に基板間隔を支持することができる。なお、支持柱が基板間導通体である場合には、このスペーサは導電性を備えたものであることが好ましい。
次に、電極を備えた２枚の基板の間に挟持されたシール材に包囲された液晶封入領域内に液晶層を充填した液晶装置の製造方法としては、一方の前記基板の表面上に所定領域を取り囲むように未硬化のシール材を配置し、該シール材若しくは該シール材の配置予定領域の外周に沿って略均等に分散された位置に、前記基板間に介挿された複数の支持柱を設け、その上から他方の基板を貼り付け、その後、前記シール材を硬化させることにより液晶セルを構成することを特徴とする。
ここで、前記支持柱のうち少なくとも一つを一方の前記基板に形成された前記電極に接続された導電体と、他方の前記基板に形成された外部接続端子との間を導電接続するための基板間導通体として形成することが好ましい。
この手段によれば、支持柱の少なくとも一つを基板間導通体として形成することができるので、追加工程を設けることなく、多くの場所に容易に支持柱を形成することが可能になる。
この場合にはさらに、前記基板を貼り付ける前に、前記支持柱を半硬化させる工程を有することが望ましい。
この手段によれば、支持柱を半硬化させた後に基板の貼り付けを行うことによって、基板貼り付け時における応力を半硬化された支持柱によって受け止めることができるため、シール材の変形をさらに低減することができ、上記効果をさらに高めることができる。ここで、支持柱の半硬化の度合いは、シール材と支持柱との硬さによって適宜調整し、基板貼り付け時におけるシール材への影響を最も低減できる状態とするように条件設定されることが効果的である。
上記の各手段は、特に、液晶プロジェクタの光投射部やビデオファインダなどに用いられるもののように、小型の液晶装置ではあるが、高精細な表示が要求される場合に特に効果的である。
この理由は、このような液晶装置においては、小さな液晶表示領域内に多数の画素が配列しているため、基板間ギャップを規定するためのスペーサを液晶表示領域内に分散配置させると、表示品位を損ねる原因となるので、液晶表示領域内にスペーサを配置しない場合が多く、このために、基板の貼り合わせ時においてシール材の変形によるシール不良やセルギャップの不良が発生しやすいからである。
液晶装置によって光源から出射する光を変調し、そしてスクリーンに投写する投写型表示装置を構成する場合、投写型表示装置に用いられる液晶装置としては、高精細で表示密度が高く、透過率が高く明るい装置として構成しようとすると、液晶装置のセルの高い品位が要求されるため、上述のような液晶装置を用いることが特に臨まれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る液晶装置の第１の実施形態における液晶セルの概略透視平面図である。
第２図は、同実施形態における液晶セルの周縁部の構造を示す概略拡大縦断面図である。
第３図は、本発明に係る液晶装置の製造方法の実施形態を示す概略工程図（ａ）〜（ｃ）である。
第４図は、本発明に係る液晶装置の製造方法の他の実施形態を示す概略工程図（ａ）〜（ｄ）である。
第５図は、本発明に係る液晶装置の実施形態におけるシール材及び支持柱の関係を示す拡大説明図である。
第６図は、従来の液晶装置の製造方法を示す概略工程図（ａ）〜（ｃ）である。
第７図は、本発明に係る液晶装置の第２の実施形態における液晶セルの概略透視平面図である。
第８図は、同実施形態における液晶セルの周縁部の構造を示す概略拡大縦断面図である。
第９図は、従来の液晶装置の液晶セルの概略透視平面図である。
第10図は、本発明に係る投写型表示装置として構成した第３の実施形態の全体構成を示す概略構成図である。
発明を実施するための好ましい形態
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
第１図は本発明に係る液晶装置の第１の実施形態の全体構造を示す概略透視平面図であり、また、第２図は、本実施形態における液晶表示領域の外縁部を拡大して示す拡大断面図である。この実施形態はTFT（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子として画素毎に形成した、液晶プロジェクタの光投射部に用いるためのアクティブマトリクス型液晶表示体を構成した場合の例を示すものである。液晶プロジェクタにおいては、ダイクロイックミラーにて色分解した光（例えば３色）をそれぞれ各色毎に設置された液晶表示体に照射し、各液晶表示体を通過した光を再び合成して所定の画像をスクリーンなどに投影するように構成されている。
ガラス板などの透明材により形成された素子基板10の内面上には、ストライプ状に複数並列した配線層と、この配線層に対応させてマトリクス状に配列された画素毎に形成されたTFT素子と、画素毎に形成された透明電極とが所定のパターンで設けられている。また、これらの構造の上に配向膜が形成され、この配向膜に対して公知のラビング処理が施されている。
一方、第２図に示すように、対向基板20の内面上には、上記画素に対応した位置に、ストライプ状に形成された透明電極22が多数並列形成されている。
素子基板10は対向基板20よりもやや大きく形成されており、対向基板20と対向している部分から外側にはみ出した領域に多数の信号入力パッド18がアルミニウム薄膜等によって形成されている。これらの信号入力パッド18は、素子基板10の内面上に形成された配線層に接続されているとともに、後述する基板間導通体である上下導通体を介して対向基板20上に形成された透明電極22にも接続されている。
第１図に示すように、素子基板10の内面上には、上述の画素の配列形成された液晶表示領域Ａを取り巻くように略矩形状にシール材11が配置されている。シール材11の内側には公知の液晶が注入されている。このシール材11は、例えば光硬化性樹脂により構成されており、後述する製造方法により２枚の基板を相互に数μｍ程度の間隔になるように平行に接着している。
シール材11には開口部11aが形成されており、この開口部11aは封止材12によって封止されている。この結果、シール材11は液晶表示領域Ａを形成する液晶封入空間を外側領域Ｂに対して完全に密封する。
シール材11の略矩形状の４つの屈曲部には、屈曲部の外面の角部を略三角形状に除去したカット部11bが形成されている。このカット部11bによって形成された略三角形状の領域には、それぞれ素子基板10上に形成された上記信号入力パッド18と、対向基板20上に形成された上記透明電極22とを導通させる上下導通体13が形成されている。
この上下導通体13は、例えば導電性カーボンを含有した導電性インクや銀ペースト等の導電性可塑体を硬化させることにより形成される。ただし、この上下導通体13としては、その他の種々の材料を用いた、ある程度の剛性を備えた導電性材料で形成することもできる。なお、本実施形態における上下導通体13は、直径0.5mm、高さ4.5μｍ程度の円柱状に形成されているが、本発明にいおいては、貼り合わされる２枚の基板の間に介挿され、２枚の基板を相互に支えるための支持柱として作用するものである限り、このような形状のものに限定されることはなく、如何なる形状のものであってもよい。
上下導通体13は、基本的にはシール材11の外周に沿ってほぼ均等な平面位置に分散配置される。本実施形態ではシール材11の４つの屈曲部の外側に配置されていることによって、上下導通体13がほぼ均等に配置されていることとなる。この上下導通体13は２つの基板間において電気的導通を確保するために設けられたものであるが、同時に、シール材11の外側において、シール材11とともに２枚の基板を相互に支持するための支持柱としても作用するように構成されている。
第２図は、上記実施形態における、液晶表示領域Ａの周縁部から、シール材11、上下導通体13の形成部分までの概略の断面構造を示すものである。液晶表示領域Ａには、素子基板10の表面上において液晶表示領域Ａの全般に亘って形成された画素構造と同様の画素内にTFT素子14、付加容量部15及び画素電極である透明電極16等が形成されている。ここで、図中の符号Ｔで示す領域はTFT14を構成する部分であり、符号Ｃで示す領域は付加容量部15を形成する部分であり、符号Ｅで示す領域は画素表示部を構成する部分である。
TFT14は、多結晶シリコンからなる能動層14aと、この能動層14aの表面上を被覆する薄い絶縁層14bと、絶縁層14bを介して能動層14aに対向するゲート電極14cと、ゲート電極14cの両側において能動層14aに導通するソース電極層14d及び透明電極16によって構成される。ソース電極層14dは、ソース配線層に、ゲート電極はゲート配線層にそれぞれ接続されている。
付加容量部15は、液晶層に印加される電圧を保持するための、液晶層と並列に接続されたキャパシタ（コンデンサ）を構成するものである。多結晶シリコンからなる下部電極15aと、この下部電極を被覆する絶縁層15bと、絶縁層の上に形成された多結晶シリコンからなる上部電極層15cとから構成される。
一方、対向基板20の表面上においては、上記TFT素子14、付加容量部15及び透明電極16の形成された画素領域に対応して形成された透明電極22が形成されている。
液晶表示領域Ａの周縁部には、素子基板10上において、液晶表示領域Ａ内に形成されていた絶縁膜がそのまま延長形成されているとともに、液晶表示領域Ａ内に形成された図示しない配線層に接続された配線パターンがシール材11の外側へと引き出されている。
液晶表示領域Ａの外側にはシール材11が素子基板10と対向基板20との間を支持するように形成されており、さらにその外側に上下導通体13が同様に素子基板10と対向基板20との間を支持するように形成されている。上下導通体13は、素子基板10上に形成され、第１図に示す信号入力パッド18に導電接続された接続パッド17に導電接触するとともに、対向基板20上の透明電極22に導電接触している。
本実施形態では、支持柱である上下導通体13がシール材11の屈曲部の外側の４つの角部をカットした部分に配置されているため、基板の貼り合わせ時において、素子基板10に対して対向基板20を如何なる方向に傾斜させて重ねあわせても、上下導通体13によって対向基板20の加圧力を受けることができるので、シール材の変形量を低減でき、その結果、シール材の密着性を保持して、液晶封入領域のリークを防止することができる。例えば、支持柱がシール材の屈曲部の外側に配置されていない場合、対向基板20の傾斜方向によってはシール材は大きく変形を受け、液晶セルは屈曲部において重大な損傷を受ける可能性がある。
本実施形態における上下導通体13は、素子基板10と対向基板20とを支持する支持柱を構成している。ここで、上下導通体13は、通常の場合、素子基板10及び対向基板20の内面上の導電体パターンに応じて適宜の位置に形成できるが、本実施形態においては、シール材11の外側において、シール材11の外周に沿ってほぼ均等に分散配置された支持柱である必要がある。したがって、上下導通体13をシール材11の外周に沿ってほぼ均等に分散配置させるために、両基板の導電体パターンを適宜修正する必要の生ずる場合がある。
また、本実施形態では、上下導通体13のみにより４つの支持柱を構成しているが、必ずしもこのようになっている必要はなく、上下導通体13と、例えば導通機能を必要としない単なる支持柱とを設け、両者によってシール材の外周に沿ってほぼ均等に分散配置された構造を形作ることも可能である。例えば、後述する第２の実施形態のように、上下導通体13は信号入力パッド18の形成されている側に形成された２つのみとし、反対側に形成された２つの支持柱を配線層、電極、信号入力パッド等に接続されていない導電体、又は絶縁体で構成することもできる。
第３図は、上記液晶装置の製造方法の実施形態を示す概略工程図である。第３図（ａ）に示すように、素子基板10の表面上に未硬化のシール材11及び上下導通体13を配置する。この場合、上下導通体13の配置工程は、シール材11の配置工程の前でも後でもよい。シール材11は、例えばディスペンサにより描画するようにその延長方向に沿って配置されていく。上下導通体13は、シール材11と同様にディスペンサによって配置しても、或いは、シール材11の配置工程よりも前であれば、素子基板10の表面上にスクリーン印刷等によって成形してもよい。
次に、第３図（ｂ）に示すように、対向基板20を素子基板10の上から載せ、圧着する。この場合、シール材11の外側の４箇所に上下導通体13である支持柱が配置されているため、図のように対向基板20が傾斜してシール材11に片当りしようとしても、外側の上下導通体13の存在により、片当りの応力がシール材11と上下導通体13とに分散され、従来のようにシール材11が大きく変形することが防止される。また、対向基板20が上下導通体13に先に接触した場合には、シール材11の変形をほとんど起こすことなく、第３図（ｃ）のように対向基板20を素子基板10に対して密着性良く貼り付けることができる。
ここで、上記の効果は、上下導通体13が液晶表示体の最終的なセルギャップよりも大きな厚さを持っていることによって、より確実に得られる。また、上下導通体13がシール材11よりも薄く形成されていてもよいが、シール材11の変形量をより低減するには、上下導通体13その他の支持柱がシール材11よりも厚く形成されていることが好ましい。
この後、素子基板10と対向基板20とは、相互に所望のセルギャップ及び平行度を実現するために正確に位置決めされ、その状態で、シール材11及び上下導通体13その他の支持柱の硬化が行われる。この硬化工程は、シール材、上下導通体その他の支持柱の硬化特性によって、適宜、加熱したり、光照射を行ったりすることによって実施される。シール材11の硬化工程と、上下導通体13の硬化工程とは、同時に行われてもよく、或いはまた別々に行われてもよい。
第４図は、上記とは異なる液晶装置の製造方法を示す概略工程図である。この方法では、まず、第４図（ａ）に示すように、上下導通体13を印刷成形により素子基板10上に配置する。次に、配置された上下導通体13を加熱や光照射等によって半硬化させる。次に、この素子基板10上に、第４図（ｂ）に示すようにシール材11をディスペンス方式によって配置する。ここで、支持柱の厚さは、シール材11の厚さよりもやや薄く形成されている。
次に、第４図（ｃ）に示すように、対向基板20を上記シール材11及び上下導通体13の上から重ね合わせる。ここで、対向基板20が素子基板10に対して多少傾斜し、対向基板20の一部が先に或方向のシール材11の部分に偏って抵触しても、シール材11の変形量は上下導通体13その他の支持柱の厚さまでで抑制される。これは、上下導通体13その他の支持柱が半硬化されていることによって、対向基板20の仮圧着時における圧着力に対抗できるためである。
この後、第４図（ｄ）に示すように、対向基板20は素子基板10にほぼ平行に貼り合わされ、専用の治具等によって正確に基板間の間隔を出した後、シール材11を硬化させる。ここで、シール材11と上下導通体13の硬化特性が一致する場合には、シール材11の硬化と、上下導通体13の完全硬化とを共通の硬化工程によって実施してもよい。
第４図に示す実施形態においては、上下導通体13の厚さをシール材11の厚さよりも薄く形成している。ただし、圧着時の加圧力が多少上昇するものの、上下導通体13の厚さはシール材11の厚さよりも厚くてもよい。
上記各実施形態においては、上下導通体13を支持柱として形成する場合について説明した。しかし、上下導通体13以外に別の支持柱を形成してもよく、この場合には、支持柱を絶縁体で形成したり、支持柱の少なくとも一部をシール材と同材質で同時に基板上に配置してもよい。
上記実施形態において、上下導通体13の材質は、貼り合わせ前の段階で、シール材11よりも変形しにくい材質で形成することが好ましい。この方法を採用することによって、より変形しにくい上下導通体13の存在によって、シール材11の片当りによる変形量を低減することができるからである。シール材11と上下導通体13の変形に対する強度は、主成分を変える他に、溶剤、混合物の量等によって調整することができる。
次に、シール材11及び上下導通体13の内部にスペーサを入れる場合の実施形態について第５図を参照して説明する。
液晶表示体としては、基板間のギャップを正確に、かつ、均一性良く保持するために、液晶層の内部やシール材の内部にスペーサを導入する場合がある。前者の場合、液晶層の内部に透明なスペーサを入れることによって、大きな液晶表示領域を有するパネルでも均一なセルギャップを実現しやすくなる。後者の場合、上記シール材11と上下導通体13とには、樹脂、グラスファイバー等の透明材によって形成された微少な粒子や円柱体が混合される。これらは、基板間のギャップを確保し、その均一性を保持するために、シール材11や上下導通体13の厚さを規定するためのスペーサである。このスペーサの存在により、基板圧着時に設定されるセルギャップ（特に液晶表示領域Ａの周縁部のセルギャップ）を容易かつ正確に得ることができる。
第５図は、上記第２図に示すような液晶表示体に設けられたシール材11と上下導通体13の内部に含まれるスペーサ31,32との関係を示すものである。ここで、シール材11の中には、円柱状のグラスファイバーからなる、円筒部の直径約4.5μｍのスペーサ31が含まれている。このスペーサ31としては、形成すべき液晶セルのギャップを実現するために最も好ましい直径をもつものが選定される。なお、スペーサ31、32の形状は、球体でもよい。
一方、上下導通体13の中には、スペーサ31とほぼ同様のグラスファイバーからなるものの表面にNi−Agメッキを施したものがスペーサ32として導入されている。このように上下導通体13の内部に含まれるスペーサとしては、導通性を確保するための導電体からなるスペーサを用いることが、上下導通体13の導通性を妨げないために有利である。この場合、上下導通体13には、導電体であるスペーサ32以外に、導電性カーボンや銀フィラー等の導電性を得るための導電体（特に粉体や粒体）を混合することが望ましい。
上記実施形態においては、シール材11の形成される部分と、上下導通体13その他の支持柱の形成される部分とにおいて、素子基板10と対向基板20の表面高さが同一であるものとして説明してきた。しかしながら、実際の素子基板10及び対向基板20の表面には、種々の積層構造が形成されており、一般的にもシール材11の形成部分と、上下導通体13の形成領域との間には段差が存在し、表面高さに差がある。例えば、第２図に示す接続パッド17の表面と対向基板20の内面との間隔は、約4.5μｍ、第２図に示す完成後のシール材11の厚さは約4.2μｍである。
したがって、第５図にも示すように、上記スペーサ31と32の直径（或いは基板間のスペーサとしての有効径）は、上述のように形成部分の段差に応じて設計する必要がある。シール材11と上下導通体13とを共にセルギャップに対応した厚さにしようとすれば、上記のように、上下導通体13の内部に含まれるスペーサ32をシール材11のスペーサ31よりもやや大きな有効径を持つものとしなければならない。
（第２の実施形態）
第７図は本発明に係る液晶装置の第２の実施形態の構造を示す概略透視平面図である。この実施形態はTFT（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子として画素毎に形成したディスプレイ用のアクティブマトリクス型カラー液晶表示体を構成した場合の例を示すものである。
素子基板40の内面上には、配線層と、マトリクス状に配列された画素毎に形成されたTFT素子と、透明電極とが所定のパターンで形成されており、その上に配向膜が形成され、ラビング処理が施されている。
一方、対向基板50の内面上には、上記画素に対応した位置に着色層が形成されたカラーフィルタ51が形成され、このカラーフィルタ51の表面上にストライプ状に形成された透明電極52が多数並列形成されている。
素子基板40は対向基板50よりもやや大きく形成されており、対向基板50と対向している部分から外側にはみ出した領域に多数の信号入力パッド48がアルミニウム薄膜等によって形成されている。これらの信号入力パッド48は素子基板40の内面上に形成された配線層に接続されているとともに、後述する基板間導通体である上下導通体を介して対向基板上の透明電極にも接続されている。
素子基板40の内面上には、上述の画素の配列形成された液晶表示領域Ａを取り巻くように、略矩形状にシール材41が配置されている。
シール材41には開口部41aが形成されており、この開口部41aは封止材42によって封止されている。この結果、シール材41は液晶表示領域Ａを形成する液晶封入空間を外側領域Ｂに対して完全に密封する。
シール材41の略矩形状の４つの屈曲部には、屈曲部の外側の角部を略三角形状に除去したカット部41bが形成されている。このカット部41bによって形成された三角形状の領域には、それぞれ素子基板40上に形成された上記信号入力パッド48と、対向基板50上に形成された上記透明電極52とを導通させる上下導通体43A又はシール材41と同材質で形成された絶縁体43Bとが形成されている。
信号入力パッド48の側の２つのカット部41bにそれぞれ形成された上下導通体43Aは上記第１の実施形態における上下導通体13と同じものであり、同材質で同様に形成される。一方、信号入力パッド48とは反対側の２つのカット部41bにそれぞれ形成された絶縁体43Bは、シール材41と同時に同材質で形成される。
これらの上下導通体43A及び絶縁体43Bは、基本的にはシール材41の外周に沿ってほぼ均等に分散配置される。本実施形態ではシール材41の４つの屈曲部の外側に配置されていることによってほぼ均等に配置されていることとなる。この上下導通体43Aは、２つの基板間において電気的導通を確保するために設けられたものであるが、同時に、シール材41の外側において、シール材41とともに２枚の基板を相互に支持するための支持柱としても作用する。絶縁体43Bはもっぱら２枚の基板を相互に支持するための支持柱としてのみ作用するものである。
第８図は、上記実施形態における、液晶表示領域Ａの周縁部からシール材41、上下導通体43A又は絶縁体43Bの形成部分までの概略の断面構造を示すものである。液晶表示領域Ａには、素子基板40の表面上において、表示領域全般に亘って形成された画素構造と同様の画素内に、TFT素子44、付加容量部45及び画素電極を形成する透明電極46等が形成されている。
TFT素子44、付加容量部45及び画素表示部の構造は第２図に示すものと同様であり、能動層44a、絶縁層44b、ゲート電極44c、ソース電極44d、下部電極45a、絶縁層45b、上部電極45cは上述のものと同じである。
一方、対向基板50の表面上においては、カラーフィルタ51と、このカラーフィルタ51の上に保護膜を介して形成された透明電極52とが形成されている。
液晶表示領域Ａの周縁部には、素子基板40上において、液晶表示領域Ａ内に形成されていた絶縁膜がそのまま延長形成されているとともに、液晶表示領域Ａ内に形成された図示しない配線層に接続された配線パターンが導出されている。一方、対向基板50上においては、カラーフィルタ51の外側に枠状に形成された遮光層53が形成されている。この遮光層53は、カラーフィルタ51内にも形成されるブラックマトリクス層と同材料で形成されている。
液晶表示領域Ａの外側にはシール材41が素子基板40と対向基板50との間を支持するように形成されており、さらにその外側に上下導通体43A及び絶縁体43Bが同様に素子基板40と対向基板50との間を支持するように支持柱として形成されている。上下導通体43Aは、素子基板40上に形成されているとともに上記信号入力パッド48に導電接続された接続パッド47に導電接触するとともに、対向基板50上の透明電極52に導電接触している。なお、絶縁体43Bの形成位置における素子基板40の表面には接続パッド47は形成されていない。
本実施形態では、支持柱である上下導通体43A又は絶縁体43Bがシール材41の４つの屈曲部の外側に配置されているため、基板の貼り合わせ時において、素子基板40に対して対向基板50を如何なる方向に傾斜させて重ねあわせても、上下導通体43A或いは絶縁体43Bによって対向基板50の加圧力を受けることができるので、シール材の変形量を低減でき、その結果、シール材の密着性を保持して、液晶封入領域のリークを防止することができる。例えば、支持柱がシール材の屈曲部の外側にない場合、対向基板50の傾斜方向によってはシール材の屈曲部は大きく変形を受け、液晶セルは当該角部において重大な損傷を受ける可能性がある。
本実施形態における上下導通体43は、通常の場合、素子基板40及び対向基板50の内面上の導電体パターンに応じて適宜の位置に形成できるが、本実施形態においては、絶縁体43Bをも形成することによって、上下導通体43Aと絶縁体43Bの双方を合わせて、シール材41の外周に沿ってほぼ均等に分散配置されていればよい。すなわち、絶縁体43Bの形成位置を調整することによって支持柱を均等に分散配置させることができるので、上下導通体43Aの配置を調節する必要はなくなり、したがって、支持柱の配置のために両基板の導電体パターンを適宜修正する必要はなくなる。
また、本実施形態では、上下導通体43Aを２つ、絶縁体43Bを２つ設けているが、それぞれの数と、両者を合わせた総数とは、それぞれ２つの基板の導電パターンやその他の構造によって適宜に設定することができる。
（第３実施形態）
次に、図10を参照して、上記第１の実施形態又は第２の実施形態に示した製造方法によって構成された液晶表示体を用いた液晶プロジェクタを本発明に係る電子機器の例として示す第３の実施形態について説明する。
図10に示すように、この液晶プロジェクタ1100は、透過型液晶表示体をライトバルブとして用いた投写型プロジェクタであって、例えば、３枚プリズム方式の光学系を用いている。白色光源であるランプユニット1102から射出された投写光は、ライトガイド1104の内部において、複数のミラー1106及びダイクロイックミラー1108によってレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの３原色の光に分割される。分割された各色の光は、相互にコ字状に配置された３枚の液晶表示体1110R,1110G,1110Bに照射される。
これらの液晶表示体1110R,1110G,1110Bは、それぞれ、予め供給された画像信号に基づいて各色の表示成分に対応する表示状態に制御されている。各液晶表示体を透過して光変調された各色の光は、ダイクロイックプリズム1112に３方向から入射される。ダイクロイックプリズム1112において、グリーンＧの光はそのまま直進し、レッドＲ及びブルーＢの光は進行方向を90度変えることにより、各液晶表示体を通過して得られた３色の画像が合成される。この合成された画像は投写レンズ1114を通して図示しないスクリーンなどに投写され、スクリーン上のカラー画像として表示される。
この第３の実施形態において使用する液晶表示体としては、上記第１の実施形態及び第２の実施形態にて説明した液晶表示体のうちシール部以外の基板間にスペーサを入れないものが望ましい。液晶プロジェクタに用いる液晶表示体としては、高精細な画素構成を備えている必要があるとともに、低い画像歪みや高い光透過率を要求されるからである。そして、このような高品位が要求される液晶表示体としては、本発明に係る液晶表示体を用いることが極めて効果的である。
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば以下の効果を奏する。
液晶装置の一方の基板上のシール材の外周に沿って略均等に分散された平面位置に複数の支持柱を設けたため、液晶パネルを構成するための基板の貼り合わせ時において、他方の基板を傾斜して接触させた場合でも、支持柱の存在によってシール材の変形を低減することができるので、基板の片当りによってシール材が変形し、シール材と基板との密着性が不十分となったり、リークが発生することを抑制でき、さらに、基板の片当りがあっても均一なセル厚分布を得ることができる。
特に、支持柱の少なくとも一つを基板間導電体とし、基板間導電体としての機能を兼ねるようにすることによって、支持柱としてのみ形成するものの数を低減することができるため、液晶装置の表示領域を縮小することなく表示体の小型化を図ることができる。
また、平面略矩形の液晶表示領域を備えている場合には、当該領域を取り巻くシール材の角部近傍に支持柱を配置することによって、支持柱の数をいたずらに増やすことなく、少ない個数で、どの方向に基板が傾斜した状態で貼り合わされても、基板からの応力を確実に受け止めることができ、シール材の変形及びこれに伴うシール材と基板との密着性不足の発生を低減することができる。
さらに、シール材の屈曲部の外面の角部に形成したカット部に支持柱を設けることによって、支持柱の形成領域を新たに設ける必要がなくなるため、表示体の小型化を図ることができるとともに、シール材の屈曲部の外側に支持柱が配置されていることとなるため、どの方向に基板が傾斜した状態で貼り合わせが行われても、確実に基板から受ける応力を支持柱によって受けることができるから、さらに効果を高めることができる。
また、未硬化の支持柱を配置し、支持柱を半ば硬化させた後に基板の貼り付けを行うことによって、基板貼り付け時における応力を半ば硬化された支持柱によって受け止めることができるため、シール材の変形をさらに低減することができ、上記効果をさらに高めることができる。
Claims (2)
- ２枚の基板の間に挟持されたシール材に包囲された液晶封入領域内に液晶層を充填した構造を有し、
一方の前記基板の表面上に所定領域を取り囲むように配置される未硬化のシール材と、
該シール材の外周に沿って、前記基板間に介挿され、他方の前記基板を貼り付ける場合に前記シール材よりも先に前記他方の基板が接触されるように前記シール材よりも厚く形成される複数の支持柱と、を設けた液晶装置の製造方法であって、
前記支持柱を形成して半硬化させると共に前記未硬化のシール材を形成し、
前記シール材及び前記半硬化された前記支持柱の上から他方の前記基板を貼り付け、その後、前記シール材を硬化させることを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 請求項１において、前記支持柱のうち少なくとも一つを前記一方の基板に形成された前記電極に接続された導電体と、前記他方の基板に形成された外部接続端子との間を導電接続するための基板間導通体として形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
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