JPH0882801A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造
方法を提供する。 【構成】 ブラックマトリックス２１０を有する対向基
板２０８と印刷版２０４の開口部との位置合わせを、対
向基板２０８のスペーサ印刷面とは反対側からＣＣＤカ
メラ２０９でモアレ像を検出することで、その相対位置
を検知し、それに基づいて透明な移動ステージ２０７を
用いて相対位置を制御して位置合わせを行なうことによ
り、スペーサ印刷を遮光領域に確実に行なうことを達成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＲＴ表示装置よりも小型で軽量なフラ
ットパネルディスプレイデバイスとして、液晶表示装置
やプラズマ発光表示装置等が注目されている。これらの
表示装置は自ら光を発して表示を行なう自発光型と、光
源を別に持ち表示素子そのものは透過率を制御して表示
を行なうという非発光の透過率制御型とに、大別するこ
とができる。次世代の表示装置の本命として各種の分野
で広く実用化が進む液晶表示装置は、後者の透過率制御
型の代表的なものである。

【０００３】また、大画面を表示するものとしては、投
射型液晶表示装置が知られている。これは、ランプの光
を液晶パネルに集光して入射させ、その透過光または反
射光を投射レンズによりスクリーンに対して投射して大
画面サイズに画像を表示するものである。液晶パネルは
光の強度を二次元的に変調することが出来るので、先の
透過光を変調し光学系によりそれを拡大投射して、大画
面サイズの投射画像を得ることが出来る。

【０００４】このような液晶表示装置には多種類ある
が、ツイステッドネマティック型液晶等に代表されるよ
うに、その動作原理は液晶層における光の複屈折性また
は旋光性と偏光版の線偏光性とを用いることによって表
示パネルの観察面側に出射される光を制御して表示を行
なう、という動作原理を応用したものが殆どである。

【０００５】しかしながら、このような液晶層における
光の複屈折性あるいは旋光性と、偏光板の旋偏光性とを
用いる方式の液晶表示装置は、偏光板を用いているため
に、この偏光板で動作原理的に光源からの光の約 1／ 2
が損失する。このため、光源光の利用効率が低いという
問題がある。その結果、画面の輝度が低くなるという問
題や、高輝度の表示を行なうためには強力な光源かを必
要となり消費電力の増大や発熱などの問題が生じる。

【０００６】これに対して、出射光線の方向（あるいは
散乱／透過）を制御する方式の液晶表示装置は、偏光板
が不要であることから、光源から供給される光の利用効
率が高い。そのような方式の液晶表示装置のなかでも、
特に高分子分散型液晶表示装置は、高分子樹脂相と液晶
相とを、そのそれぞれが別の相として混在させたもので
ある。つまり、高分子樹脂相と液晶相とか、混合のよう
にいずれかが他方に溶解されるものではなく、いずれか
一方の相の中に他方の相が分散的に保持されたものであ
る。例えば、高分子樹脂相におけれる連続状または多数
のカプセル状の空隙中に液晶相としてＴＮ液晶のような
液晶組成物が分散保持されているといった形態のもので
ある。このような高分子分散型液晶表示装置は、上記の
ような光源からの光の利用効率を上げることが出来る液
晶表示装置の中でも特に有望なものとして考えられてい
る。このような高分子分散型液晶層が間隙を有して対向
配置された 2枚の透明電極間に充填されて用いられる。

【０００７】このような高分子分散型液晶表示装置にお
いては、 2枚の透明電極間に電圧を印加しない状態では
透過する光を高分子分散型液晶が散乱させるので、画面
は乳透明に観察される。これに対して液晶駆動電圧を 2
枚の透明電極どうしの間に印加すると、その電圧に応じ
て高分子分散型液晶層が透明化して光が散乱しなくな
り、透過率の上昇に伴い画面は高輝度が得られる。この
ように、高分子分散型液晶は光の散乱／非散乱を制御す
る素子である。これと散乱光のみを取り出す光学系また
は非散乱光のみを取出す光学系とを組合わせることによ
り、液晶層での光の散乱性の制御を光強度（画面での輝
度）の制御に変換することが出来る。従って、この動作
原理を用いることによって、偏光板が不要となり光源光
の利用効率が高く高輝度の画像表示を実現できる液晶表
示装置を得ることが出来るはずである。このような観点
から、高分子分散型液晶層のような光散乱モードのアク
ティブマトリクス型液晶表示パネルを、投射型液晶表示
装置に適用して、高輝度で良好なコントラスト特性の表
示が可能な液晶プロジェクタを実現しようという研究・
開発が行なわれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高分子
分散型液晶で十分な光散乱性能（コントラスト比）を得
るためには、ツイストネマティック（ＴＮ）型液晶のセ
ル厚 4〜 5μｍよりも液晶セル厚を厚くする必要があ
る。例えば透過型の高分子分散型液晶表示装置の場合で
は、液晶セル厚は10〜20μｍ程度にもなる。このため、
液晶セル厚を制御するためのスペーサ直径も大きくする
必要がある。しかしこの場合、プロジェクタとして映像
を拡大投射すると、その大きなスペーサも拡大投射され
るので、表示画像の中で目立つようになり、表示映像の
品位を著しく低下させるという問題がある。高分子分散
型液晶は、電圧が印加されない状態では光が散乱されて
黒表示を示すが、そのときスペーサとして透明スペーサ
を用いると、スペーサ領域は光の散乱には寄与しないた
めにこの部分で光が透過してあたかも輝点欠陥のように
表示される。実際に、現在主流の 3板式液晶プロジェク
タの場合は黒表示を行なった場合、黒字に各 3原色の補
色の色輝点が表示されてしまう。これを解消するための
対策として、透明スペーサの代りに非透明スペーサを用
いることが有効である。非透明スペーサを用いると黒表
示時はスペーサ部の光を通さないために問題ないが、白
表示にはスペーサ部が遮光されるので今後は白地に各 3
原色の補色の色輝点が生じてしまうとともに、スクリー
ン輝度が低下するという問題が生じる。このような問題
は高分子分散型液晶で特に顕著な問題となるが、従来の
ＴＮ型液晶のプロジェクタでも問題となっており、スペ
ーサを全く用いないといった方法も検討されている。実
際に 1インチ以下のＴＮ型液晶表示装置ではスペーサを
用いなくとも液晶セル厚を画面内で均一に制御するとい
う技術も提案されているが、これは表示サイズが小さい
ことで何とか達成できているものであって、表示サイズ
が大きくなるとＴＮ型の場合の 5μｍ程度のセル厚を大
きな画面内で均一に制御することは極めて困難なものと
なる。ＴＮ型でもセル厚を均一に制御するためにスペー
サの散布個数あるいは散布密度を増加させると、黒表示
時に無数の輝点が観測されてしまい表示品位が著しく低
下するという問題がある。

【０００９】また、液晶プロジェクタでは、高輝度の光
源光が液晶表示装置に入射されるために画素スイッチン
グ素子の光リークを低減する工夫が必要であるが、特に
高分子分散型液晶表示装置では表示モードが光散乱モー
ドであるために入射光及び散乱光に対しての光リーク対
策がより重要であるという問題がある。これは、光リー
クを生じるとコントラストむら、クロストーク等の表示
むらを生じるためである。また、ＴＮ型液晶において
も、スペーサ径は小さいが、大きな拡大率で液晶表示パ
ネル上の像を拡大して大きな映像として投射表示を行な
う場合や、スペーサ散布密度が高い場合には、上記と同
様に黒表示時に透明スペーサによる光抜けが生じる。つ
まり上記のような問題は特に高分子分散型液晶表示装置
に特に顕著だか、これのみならずＴＮ型液晶表示装置に
おいても大きな問題である。

【００１０】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、表示品位の良好な液晶表示装置及び
その製造方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第１に、基板上にスイッチング素子を有する画素電
極を二次元状に形成してなるスイッチング素子アレイ基
板と、該スイッチング素子アレイ基板に対向して配置さ
れる対向電極を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前
記対向基板との間に介挿されて前記両基板の間隙を保持
するスペーサと、前記両基板どうしの間の前記間隙に挟
持される液晶層と、を備えた液晶表示装置において、前
記スペーサが、前記スイッチング素子への入射光および
散乱光のうちの少なくとも一方を遮る位置に配置されて
いることを特徴としている。

【００１２】また第２に、上記第１の液晶表示装置にお
いて、前記スペーサが非透明スペーサであることを特徴
としている。

【００１３】また第３に、上記第１の液晶表示装置にお
いて、前記スペーサが接着固定部材で固定されているこ
とを特徴としている。

【００１４】また第４に、上記第３の液晶表示装置にお
いて、前記接着固定部材が非透明であることを特徴とし
ている。

【００１５】また第５に、上記第１の液晶表示装置にお
いて、前記両基板の対向する表面どうしの間隙が、前記
スペーサによって 4〜20μｍの間隙に保持されているこ
とを特徴としている。

【００１６】また第６に、上記第１の液晶表示装置にお
いて、前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子分
散型液晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示モ
ードで動作する液晶層であることを特徴としている。

【００１７】なお、上記の液晶表示装置において、薄膜
トランジスタへの入射光と散乱光との少なくとも一方を
遮る位置とは、液晶表示装置の外部からの入射する光や
液晶セル内で散乱された光によって薄膜トランジスタが
光照射を受ける場合において、ひの光照射を遮る位置を
言う。

【００１８】更に、具体的に好ましい位置としては薄膜
トランジスタの直上もしくはその近傍をいう。ここで近
傍とは、上述の散乱光や入射光を遮ることのできる範囲
を指す。より具体的には、薄膜トランジスタの光リーク
電流を10^-11 Ａ以下にするか、または開口部をスペーサ
で占有しない、もしくはその投射面積占有率を20％以下
とすることのできる領域を言うものとする。

【００１９】このような位置にスペーサを配置すること
により、薄膜トランジスタの光リーク電流を防止するこ
とができるとともに、特に投射型液晶表示装置において
強力な光を長い時間にわたって入射することに起因して
薄膜トランジスタの信頼性の低下や動作特性の劣化を防
ぐことができる。

【００２０】また第７に、本発明は、基板上に、二次元
状に画素電極を有するアレイ基板を形成する工程と、前
記基板とは別体の基板上に、前記画素電極に対向する対
向電極を配設して対向基板を形成する工程と、前記アレ
イ基板と前記対向基板とを、スペーサを介して対向配置
し、前記スペーサによって保持される前記基板どうしの
間隙に液晶層を挟持する工程とを有する液晶表示装置の
製造方法において、前記対向基板および前記アレイ基板
のうちの少なくとも一方の、少なくとも遮光領域内およ
び該遮光領域の周辺のうち少なくとも一方に、フレクチ
ャー印刷法を用いて前記スペーサと接着固定部材とを印
刷して配置する工程と、前記接着固定部材によって前記
スペーサの位置を前記基板上に固定する工程と、を含む
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。

【００２１】また、第８に、基板上に、二次元状に画素
電極を有するアレイ基板を形成する工程と、前記基板と
は別体の基板上に、前記画素電極に対向する対向電極を
配設して対向基板を形成する工程と、前記アレイ基板と
前記対向基板とを、スペーサを介して対向配置し、前記
スペーサによって保持される前記基板どうしの間隙に液
晶層を挟持する工程とを有する液晶表示装置の製造方法
において、前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒
子分散型液晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表
示モードで動作する液晶層であって、前記スペーサおよ
び前記接着固定部材のうち少なくとも一方の材質とし
て、非透明な材質を用いたことを特徴とする液晶表示装
置の製造方法である。

【００２２】また第９に、基板上に、二次元状に画素電
極を有するアレイ基板を形成する工程と、前記基板とは
別体の基板上に、前記画素電極に対向する対向電極を配
設して対向基板を形成する工程と、前記アレイ基板と前
記対向基板とを、スペーサを介して対向配置し、前記ス
ペーサによって保持される前記基板どうしの間隙に液晶
層を挟持する工程とを有する液晶表示装置の製造方法に
おいて、前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子
分散型液晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示
モードで動作する液晶層であって、前記対向基板および
前記アレイ基板のうち少なくとも一方の前記遮光領域内
に前記スペーサと前記接着固定部材とを配置する工程
が、前記フレクチャー印刷法の印刷版の開口部と前記対
向基板もしくは前記アレイ基板の開口部との相対位置に
依存して発生するモアレ現象を検出する工程と、前記相
対位置を制御しつつ前記スペーサと前記接着固定部材と
を配置する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置
の製造方法である。

【００２３】また第１０に、基板上に二次元状に画素電
極を有するアレイ基板を形成する工程と、前記基板とは
別体の基板上に、前記画素電極に対向する対向電極を配
設して対向基板を形成する工程と、前記アレイ基板と前
記対向基板とを、スペーサを介して対向配置し、前記ス
ペーサによって保持される前記基板どうしの間隙に液晶
層を挟持する工程とを有する液晶表示装置の製造方法に
おいて、前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子
分散型液晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示
モードで動作する液晶層であって、前記液晶表示装置の
完成後に前記アレイ基板に配置されたスイッチング素子
の直上もしくはその周辺に前記スペーサが位置するよう
に、前記スペーサを前記対向基板もしくは前記アレイ基
板のうちの少なくとも一方に印刷することを特徴とする
液晶表示装置の製造方法である。

【００２４】また第１１に、第９の発明において、前記
液晶表示装置の完成後に前記アレイ基板に配置された前
記スイッチング素子の直上もしくはその周辺に前記スペ
ーサが位置するように、前記スイッチング素子と対向す
る前記対向基板もしくは前記スイッチング素子が存在す
る前記アレイ基板の表示領域への突出し部と印刷版の開
口部との相対位置に依存して発生するモアレ現象を検出
する工程と、前記相対位置を制御しつつ前記スペーサと
前記接着固定部材とを配置する工程とを含むことを特徴
とする液晶表示装置の製造方法である。

【００２５】また第１２に、基板上に二次元状に画素電
極を有するアレイ基板を形成する工程と、前記基板とは
別体の基板上に、前記画素電極に対向する対向電極を配
設して対向基板を形成する工程と前記アレイ基板と前記
対向基板とを、スペーサを介して対向配置し、前記スペ
ーサによって保持される前記基板どうしの間隙に液晶層
を挟持する工程とを有する液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子分
散型液晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示モ
ードで動作する液晶層であって、前記スペーサを固定す
る工程で、紫外線照射および加熱のうちの少なくとも一
方を用いて前記接着固定部材を固化して、前記スペーサ
を固定することを特徴とする液晶表示装置の製造方法で
ある。

【００２６】また第１３に、基板上に、二次元状に画素
電極を有するアレイ基板を形成する工程と、前記基板と
は別体の基板上に、前記画素電極に対向する対向電極を
配設して対向基板を形成する工程と、前記アレイ基板と
前記対向基板とを、スペーサを介して対向配置し、前記
スペーサによって保持される前記基板どうしの間隙に液
晶層を挟持する工程とを有する液晶表示装置の製造方法
において、支持基体上に支持されたスペーサ層を前記ア
レイ基板に圧着する工程と、前記アレイ基板に圧着され
た前記スペーサ層から前記支持基体を剥離する工程と、
を含んで、前記スペーサ層を前記としてスペーサとして
用いることを特徴とする液晶表示装置の製造方法であ
る。

【００２７】また第１４に、第１２の液晶表示装置の製
造方法において、前記スペーサが非透明であることを特
徴としている。

【００２８】

【作用】本発明の液晶表示装置においては、スペーサの
選択配置技術を用いることにより、液晶パネルの開口部
にはスペーサを配置しないことで輝点及びシミ状ムラの
発生をなくすことができる。また、非透明スペーサを用
いることにより、高分子分散型液晶を用いた液晶プロジ
ェクタにおいても、透明スペーサを用いた場合のような
光抜けによる輝点の視認性の低下や、非透明スペーサの
散布ムラやスペーサ塊により発生するシミ状の輝度ムラ
を、スペーサ散布密度及び 1画素中のスペーサ塊を規定
することで低減できる。

【００２９】本発明においては、スペーサとしては透明
スペーサでもよいが、非透明スペーサの方が好ましい。
液晶プロジェクタにおいては液晶パネルに対して必ずし
も平行光が入射するわけではないので、例えば高分子分
散型液晶表示素子の場合などには液晶セル厚が厚いこと
に起因して非開口部へも光が入射し、その領域で散乱が
生じて画素スイッチング素子の光リーク電流の発生原因
となる。そこで、望ましくは非透明スペーサを用いると
ともに、その非透明スペーサを画素スイッチング素子で
あるＴＦＴ（Thin Film Transistor）の周辺もしは直上
に配置して、光リーク電流を抑制し、画素スイッチング
素子の誤動作の問題を解消することが望ましい。

【００３０】また、高分子分散型液晶は一般に液晶セル
厚が厚いいため、大きな粒径のスペーサを用いなくては
ならない。このときスペーサの粒径分布をＴＮ用の 5μ
ｍ程度と同じに± 3％以下に抑えても、例えば液晶セル
厚自体の値が14μｍの場合には標準偏差値でも±0.42μ
ｍと大きくなる。このため、均一セル厚の液晶セルを形
成するために高分子液晶層の材料液を注入する際に、大
きい方のスペーサでセル厚が主に規定されるために小さ
い方のスペーサが注入時にその材料液で押し流されてし
まうという問題が生じる。しかし、上記のような方法を
用いて遮光部に選択的にスペーサを配置した後に、その
位置にスペーサを紫外線照射や加熱処理などを用いて固
定することにより、上記のようなスペーサが開口部に流
動するという問題を解消することができる。

【００３１】本発明の液晶表示装置は、大画面に投射し
てもスペーサが視認されることがないので、高分子分散
型液晶層のみならずＴＮ型液晶層を備えた液晶表示装置
においても有効である。本発明は特に投射型液晶表示装
置に適用すると、表示特性の向上がより効果的なものと
なる。また近年、パソコン用のディスプレイデバイスと
しての液晶表示装置に対する高精細化の要求から、各画
素の画素サイズがさらに小型化して、その画素開口率の
低下が問題となってきている。また大型パネル化の要求
からも、大面積での均一なセル厚制御のためにスペーサ
散布密度の増大が必要となってきている。これらに対す
る対策の点でも、本発明は直視型液晶表示装置において
も非表示部へスペーサを選択的に配置する技術として有
効なものである。

【００３２】

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示装置及びその製
造方法の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００３３】（実施例１）図１は本発明に係る第１の実
施例の液晶表示装置の構造およびその製造方法の概要を
示す図である。ガラス基板７ａ上にクロム膜をスパッタ
成膜し、表示に係る画素開口部をエッチングにより開口
して遮光層６を形成する。その上に透明導電膜であるＩ
ＴＯを成膜し対向電極層５を形成する。スイッチング用
薄膜トランジスタ２と相対する部分もしくはその近傍に
非透明の光硬化性樹脂９と14μｍ径の非透明スペーサ８
とを、フレクシャ印刷法で開口部を通して所定の位置に
印刷する。本実施例においては遮光層６の上に形成し
た。その後、光硬化性樹脂９に紫外線を照射して非透明
スペーサが固定された対向基板７を得る。

【００３４】一方、アレイ基板１は、ガラス基板１ａ上
に、ポリシリコン薄膜トランジスタ（以下、ｐ−ＳｉＴ
ＦＴと略称）２及び映像信号電圧を印加するための信号
配線（図示省略）、及びｐ−ＳｉＴＦＴ２のゲートにゲ
ート電圧を印加するための走査配線（図示省略）、及び
透明電極をエッチングによりパターニングしてなる画素
電極３を形成してその主要部を作製する。

【００３５】ｐ−ＳｉＴＦＴは、ガラス基板１ａ上にア
モルファスシリコン膜をＣＶＤ法で成膜後レーザーアニ
ール法で多結晶シリコンの膜を形成し、島状にパターニ
ングする。その後ゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を
成膜・パターニングしてソース、ドレイン後領域にセル
ファラインで不純物を注入する。そして、ゲート電極上
に第１層間絶縁層１３、ソース、ドレイン部とのコンタ
クトホールを形成し金属配線とコンタクトさせた。その
上に窒化シリコンなどの保護層１５を形成してアレイ基
板１を作製した。

【００３６】そして、本発明に係る高分子分散型液晶表
示装置の液晶表示パネル部分の組立て及び液晶層の形成
は次のようにして行なった。即ち、アレイ基板１の表示
部の周囲に液晶注入を行なうための対角方向に配置され
る幅 3ｍｍの注入口及び排出口（図示省略）を除いてス
クリーン印刷法により接着用シール剤（図示省略）を印
刷形成した。この接着用シール剤は、熱硬化型のエポキ
シ系接着剤中に直径14μｍのガラスファイバーを 9重量
％混入したものを用いた。そして、 2枚のアレイ基板１
と対向基板７とを対向させ加熱することによりエポキシ
系接着剤を硬化させ空セル状態の液晶表示パネルを作製
する。続いて、液晶（ＢＨＤ社製Ｅ−8）４１と光硬化
性組成物としてアクリル系モノマー及び光硬化開始剤
（メルク社製）４２とを重量比65：35の割合で混合した
混合物を空セル内に注入する。注入方法としては減圧、
加圧、もしくは遠心注入法のいずれでもよい。液晶４１
と光硬化性組成物４２の注入が終了した後に、紫外線ラ
ンプにより硬化させ高分子分散型の液晶層４を形成し
た。

【００３７】次に、本発明の構成の中でも特に特徴的な
部分であるスペーサの印刷について説明する。スペーサ
の印刷方法としては、通常のスクリーン印刷よりは前述
のようなフレクシャステンシルを用いるフレクシャ法は
非弾性ステンシルを用いるために位置精度が高く、特に
プロジェクション用の高精細画素を有する液晶表示装置
では有効である。印刷版としては、ニッケル等の金属版
を用い、また、開口部径はスペーサ径14μｍよりも少し
大きめの18〜20μｍ程度のものを用いた。フレクシャ印
刷では、図２のようにスキージ２０１の移動方向に直角
な印刷版の一方の端部（印刷終了側の端部）２０２を可
逆的にかつ弾性的に移動自在に制御するエアーシリンダ
２０３を具備しており、金属版である印刷版２０４には
常に一定の張力が加えられる。なお、図２中の符号２０
５は、印刷版の前記一端とは異なる他方の端部であり、
２０６は紫外線硬化型樹脂剤、もしくは熱硬化型樹脂剤
等の接着固定部材にスペーサを混入したもの、または接
着固定部材を付着ざたスペーサ、２０７は移動ステー
ジ、２０８は対向基板である。

【００３８】金属版の厚さとしては、スペーサ径よりも
厚く但しスペーサ径の 2倍程度もしくは薄いほうが望ま
しい。極端に厚いと、印刷版の開口穴の中に複数個のス
ペーサが進入するために単一スペーサの印刷には好まし
くない。また金属版の穴の断面形状としては印刷面側辺
が短い台形形状である方が、印刷版へのスペーサの進入
が容易でありスペーサ印刷欠陥が生じにくいので好まし
い。

【００３９】ここで、フレクシャ印刷法そのものは、印
刷版２０４の撓みをエアシリンダ２０３で補正しなが
ら、印刷版２０４として金属版を用いることで、スペー
サを高精度で規則正しく印刷することができる方法であ
る。

【００４０】しかし本発明が主眼とする対向基板もしく
はアレイ基板の遮光領域内にスペーサを印刷するために
は、印刷版のスペーサ印刷開口部と前記遮光領域とを精
度良く位置合わせして印刷する必要がある。これは、一
般的なスクリーン印刷のような印刷精度が低いものの場
合に印刷版と対向基板との位置合わせを機械的に行なっ
たのでは、各々の対向基板の切り出し精度がガラス基板
の切り出し（スクライブ）の精度の低さのために低いの
で、遮光領域に精度良く印刷することが難しいからで、
これはフレクシャ印刷法でも同様である。

【００４１】そこで、前記の印刷時においては、ブラッ
クマトリックス２１０を有する対向基板２０８と印刷版
２０４の開口部との位置合わせを、対向基板２０８のス
ペーサ印刷面とは反対側からＣＣＤカメラ２０９でモア
レ像を検出することで、その相対位置を検知し、それに
基づいて透明な移動ステージ２０７を用いて相対位置を
制御して位置合わせを行なうことにより、スペーサ印刷
を遮光領域に確実に行なうことを達成した。これを図３
に示す。このようなモアレ像に基づいた位置合わせにつ
いて以下に説明する。印刷版２０４の開口部と対向基板
２０８上の遮光層（遮光領域）２１０との位置合わせが
精度良く合っていないと、対向基板２０８上のパターン
と同じ模様が小さな像として現れるが、位置が合ってく
るとその像が大きくなり、図４に示すように、繰返しの
一つのパターンだけが現れる。なお図４中において符号
４０１は開口部、４０２は遮光領域である。この状態で
スペーサを遮光領域のいずれかの箇所に印刷することが
可能となる。さらに、画素トランジスタの直上もしくは
近傍に配置するためには、図４に示すような画素トラン
ジスタに対向して配置・形成されている遮光領域４０２
の開口部４０１の突出部（開口部の切り欠き部）４０３
上に印刷版の開口部を合わせると、遮光領域４０２の前
記突出部４０３のパターンが拡大された像が検出される
ようになり、図５に示したような像が現れ、そのため
に、ＣＣＤカメラで撮像される像全体が暗くなる。この
ようにしてモアレ像を検出し、それに基づいて位置制御
を実施することで、遮光領域４０２の所望の位置に繰返
し精度良くスペーサを印刷することができる。

【００４２】スペーサ密度は各画素に 1個ずつ形成する
ことが最上である。それは、特に画素トランジスタ２の
直上もしくは近傍に配置することと非透明スペーサ８を
用いると、光散乱型の高分子分散型液晶表示装置の場合
に液晶層４内で散乱される光が画素トランジスタに入射
して光リークの原因となったり、強力な光が長期に入射
することによるトランジスタの信頼性低下を抑制すると
いう観点で望ましい。これは、高分子分散型液晶では電
圧が印加状態に応じて光の散乱能力を制御して表示する
原理であるために、液晶セル内で散乱された光が自画素
及び隣接する画素トランジスタに入射するため光リーク
が発生しやすいとともに、強力かつ長期の光照射による
トランジスタ特性劣化等生じやすいという問題のためで
ある。これに対して、前記のような構造と非透明スペー
サ８を用いると、スペーサ径が大きく画素トランジスタ
とほぼ同等もしくは同等以上のサイズであることから非
透明スペーサ８が遮光の役目も有するために信頼性上有
効である。また、前記のようにスペーサの接着固定部材
である光硬化性樹脂も非透明のものを用いると光遮光性
がさらに強まるので望ましい。そして、スペーサ密度が
高いほどセル厚の面内ばらつきを低減でき表示むらを低
減できるという利点もある。

【００４３】もちろん、セル厚むら低減という観点では
スペーサ密度を 1個／ 1画素以下にしても良いことは言
うまでもなく、非透明スペーサの代りに白スペーサを用
いた場合は前記のような遮光効果は期待できないが、画
素開口部にスペーサを配置することなしに液晶セル厚を
制御できることから、表示品位を低下させることはな
い。白スペーサを用いる場合は、前記のような接着固定
部材に非透明のものを用いたり、画素トランジスタ２の
上に顔料もしくはカーボン等を有する有機レジストや遮
光性無機材料で遮光層を形成することを併用した方が前
記画素トランジスタ２への光入射を低減するという観点
から望ましい。また、そのような画素トランジスタ２の
上に遮光層を形成したものを用いることは非透明スペー
サを用いた場合も有効であることは言うまでもなく、前
記遮光層は高分子分散型液晶を形成する現在の主流方法
の方法が液晶と光硬化性化合物の混合溶液を注入した後
に紫外線を照射して相分離を行なう方法であるために、
該紫外線照射による画素トランジスタ２のダメージ軽減
やスペーサを介した圧縮圧力に対して保護効果などの効
果がある。

【００４４】スペーサの位置は画素トランジスタ２の直
上が望ましいが、通常画素トランジスタ２は画素の１角
に形成されるため隣接する画素から散乱光を遮光するよ
うに配置してもよいことはいうまでもない。加えて、画
素トランジスタ１個に対して複数のスペーサ８を配置し
てもよいことはいうまでもない。この場合、印刷版の開
口径を大きくするもしくは開口径は 1個の場合と同様で
あるが印刷版の板厚を厚くして版の中に複数のスペーサ
を進入し易くしてもよい。上記の実施例では、スペーサ
を対向基板に印刷・固定して液晶セルを形成する例を示
したが、スペーサを画素トランジスタを有するアレイ基
板側に印刷・固定して形成してもよいことはいうまでも
ない。遮光領域との合わせはアレイ基板でも同様に行う
ことができるとともに、前記対向基板では画素トランジ
スタを遮光する領域で突出部（切り欠き部）を形成して
おく必要があるが、アレイ基板では画素トランジスタは
遮光領域となり遮光パターン上突出する形状に設計され
るために位置合わせが容易である。また、前記実施例の
ようにスペーサは接着固定部材で固定された後に液晶セ
ル組立てを行うために対向基板とアレイ基板の合わせ時
にも位置が変化することがなく、これはスペーサを対向
基板に形成してもアレイ基板に形成しても同様である。

【００４５】これまでは、透過型の高分子分散型液晶表
示装置について説明してきたが、本発明は反射型の液晶
表示装置においても有効であることは言うまでもない。

【００４６】反射型の場合は同じセル厚の場合液晶層の
光路長が２場合となるために光散乱能は増大する。この
ために、透過型と比べてセルル厚を薄くして用いる場合
も生じる（例えば 5〜15μｍ）。反射型構造は、画素の
高精細化や高開口率化の要求から検討されているため、
画素トランジスタ２もアモルファスシリコンよりもむし
ろ多結晶シリコンや結晶シリコンが検討されトランジス
タサイズが小さくなる（例えばチャネル幅は20μｍから
1〜 3μｍ程度、チャネル長は15〜 3μｍ程度）ため
に、液晶セル厚が薄くなってスペーサ径が小さくなって
も、同様な効果を発揮することができる。反射型構造と
しては、反射性画素電極の下に画素トランジスタ２を形
成する構造も考えられるが、その場合も画素電極間の隙
間からの光漏れによる光リークに対して画素トランジス
タ近傍の画素電極隙間に配置することで同様な効果が期
待できる。

【００４７】なお、ポリシリコンや結晶シリコンに代え
て、アモルファスシリコンを薄膜トランジスタ２の活性
層として使用することができる。また、薄膜トランジス
タ２はプレーナ型のみならず逆スタガ型も使用すること
ができる。また、スイッチング素子としてはＭＩＭ素子
を用いてもよい。

【００４８】また、接着固定部材としては、紫外線硬化
型樹脂のような光硬化性樹脂の他にも、熱硬化性樹脂を
用いてもよい。また、それぞれの樹脂は非透明であるこ
とが望ましいが、透明であってもよい。

【００４９】また、接着固定部材とスペーサの印刷にお
いて、上記樹脂とスペーサを混合して印刷するか、もし
くは前もってスペーサに上記樹脂をまぶしたものを揮発
性溶剤等に混ぜて印刷してもよい。前者の場合には、接
着固定部材の広がり面積を抑えるために樹脂粘度を最適
化することが必要であるが、その点では後者の方法では
そのようなことが必要でないという特徴がある。

【００５０】本実施例で得られた液晶表示装置のコント
ラスト比、光抜けによる輝点及びセル厚むらを評価し
た。なお、比較例として透明スペーサを従来の方法で散
布する以外は本実施例と同一材料、方法条件を用いて作
成した液晶表示装置を用いた。比較例のスペーサ密度は
スペーサによる光抜け輝点数を低減するように80個／ｍ
ｍ² と低くしてもやはり光抜け輝点がなくなるわけでは
なく表示品位が悪い。しかし本実施例で形成した液晶表
示装置においてはスペーサはすべて遮光部に存在し開口
部に存在しないために光抜け輝点は発生しなく高品位の
画像表示が得られた。

【００５１】次に、本発明を適用した液晶プロジェクタ
における視認性評価結果について説明する。 250Ｗメタ
ルハライドランプを光源とし、 3.1インチＶＧＡパネル
を搭載した 3板式の高分子分散型液晶プロジェクタを用
いて、集光角は 5度にしてスクリーンに照射してコント
ラスト比と光抜け輝点数を評価した。その結果の比較を
図９の表に示す。また本実施例では非透明スペーサを用
いているために、スペーサが開口部に一部はみ出しても
透明スペーサよりも視認されにくいとともに、薄型トラ
ンジスタの近傍に配置されているために光リークも抑制
され表示品位の劣化もない。また、比較例では光抜け輝
点を目立たなくするためにスペーサ散布密度を低下させ
ているために工業的にはセル厚むらが発生しやすくなる
が本実施例では規則正しくスペーサが遮光部に配置され
ているためにセル厚むらを生じることもなくこのの点か
らも３板式での各パネルでのセル厚むらが一様でないこ
とに起因する色むらも抑制できることから高品位の表示
を達成できる。

【００５２】（実施例２）図６に基づいて第２の実施例
の液晶表示装置について以下に述べる。なお、図６にお
いては第１の実施例と同様の部位には同じ符号を付して
示してある。第１の実施例と同じアレイ基板１を作成
し、スイッチング用薄膜トランジスタ２の直上部分に非
透明の光硬化性樹脂９と非透明スペーサ８をフレクシャ
ー印刷法で開口部を通して印刷する。薄膜トランジスタ
の直上への印刷方法は上記のようなモアレ法を用いて行
なった。その後、光硬化性樹脂９に紫外線を照射して非
透明スペーサが固定されたアレイ基板１を得る。一方、
ガラス基板７ａ上にクロム／酸化クロムをスパッタ成膜
し、表示に係わる画素開口部をエッチングにより開口し
て遮光層６を形成し、その上に透明導電膜であるＩＴＯ
を成膜して対向電極５を形成し対向基板７を得る。上述
のアレイ基板１および対向基板７を用いる以外は第１の
実施例と同様な条件・方法で第２の実施例の液晶表示装
置を得た。得られた液晶表示装置の特性を第１の実施例
と同一の条件で評価した結果、第１の実施例と同様にコ
ントラスト比が高く、光抜けに起因した輝点が無く、表
示品位に優れた液晶表示装置が得られた。

【００５３】（実施例３）図７に基づいて第３の実施例
の液晶表示装置について以下に述べる。なお、図７にお
いても第１の実施例と同様の部位には同じ符号を付して
示してある。第１の実施例と同一の非透明スペーサ８が
固定された対向基板７を作製する。一方、アレイ基板１
は、保護膜１５の上にカーボンブラックもしくは顔料を
混合した黒レジストで 1〜 3μｍの厚さのアレイ基板上
遮光層１６を薄膜トランジスタ２の位置に形成し、実施
例３のアレイ基板１を得る。

【００５４】上述のアレイ基板１及び対向基板７を用い
る以外は、第１の実施例と同様の条件、方法で液晶表示
装置を得た。 得られた液晶表示装置の特性を第１の実
施例と同一の条件で評価した結果、第１の実施例と同様
コントラスト比が高く、輝点が見られず、表示品位に優
れた液晶表示装置が得られた。

【００５５】（実施例４）第４の実施例として、感光材
スペーサ法により非透明スペーサを画素スイッチの周辺
もしくは真上に配置する工程について、図８に基づいて
説明する。なお図８においても第１の実施例と同様の部
位には同じ符号を付して示してある。

【００５６】まず、非透明感光材１７０２を１４ミクロ
ン厚のシート上になる様に、感光材仮固定基板１７０１
上に塗布する（図８（ａ））。感光材としては感光性非
透明ポリイミドを用いた。次に、露光機と、フォトマス
クにより、所定の形状１７０３のパターニングを行なっ
た（図８（ｂ））。次にパターニングされたシート上の
感光材を対向基板１７０４に圧着転写を行なうことによ
り、非透明感光材を所定の位置に配置した（図８
（ｃ））。最後に、90℃のオーブン中に 120分間放置し
熱硬化を行ない、感光材によるスペーサを形成した（図
８（ｄ））。液晶表示パネル部分の組立て及び液晶層の
形成は、実施例１と同様にして行なった。

【００５７】以上の工程を経て得られた液晶表示パネル
は、光抜けによる輝点状の欠陥に見える問題、さらに、
スペーサ散布密度もしくはスペーサ塊によるシミ状のム
ラの問題も、第３の実施例と同様に簡便に解決されてい
る。さらには、本実施例においては非透明感光材による
スペーサの形状を、より任意に形成できることも特徴で
ある。以上の様に、表示品位の良好な高分子分散型液晶
表示装置を提供することができた。本実施例では非透明
感光材を用いたが、透明のものを用いてもよいことは言
うまでもない。

【００５８】以上の第１乃至第４の実施例においては、
いずれも液晶層としては高分子分散型液晶を用いたが、
この液晶層としてＴＮ型液晶を用いてもよいことは言う
までもない。ＴＮ液晶を用いた液晶表示装置でも、たと
えば投射型液晶表示装置ではポリシリコンＴＦＴを用い
て対角 1〜 2インチ程度でＶＧＡ、ＸＧＡ、ＨＤＴＶ等
の高精細用パネルを達成しようとすると、画素サイズが
10〜30μｍ角となり、そのうち開口部は30〜50％となっ
て、開口部面積が小さくなるためにスペーサは邪魔とな
る。更に、対角 1.5インチのＴＮ型液晶表示装置中の 5
μｍ系のスペーサも 100インチに拡大投射すると0.33ｍ
ｍ径となり、 3.1インチ中の14μｍ径のスペーサが拡大
投射された時の0.45ｍｍ径と同等になるためである。ま
た、ＴＮ液晶ではスペーサ周辺での配向乱れが生じやす
いことや、スペーサによりチルトリバースによるコント
ラスト低下が助長される等の問題があるが、このような
問題も本発明によってスペーサを遮光領域に配置するこ
とで、解消することができる。

【００５９】ＴＮ液晶への本発明の応用の場合には、フ
レクシャ印刷法でスペーサを印刷する前に配向膜形成、
配向処理を行なった後に行なうこともできるし、配向膜
を形成しスペーサ配置した後に配向処理を行なってもよ
い。

【００６０】本発明の非表示部へスペーサを配置する場
合、高分子分散型液晶では基板の表面の均一性が注入時
の気泡発生や表示むらに影響するためにスペーサを配置
後に表面均一化のためにポリイミド等の膜を形成しても
よい。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細な説明で明示した様に、本発明
によれば、表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の液晶表示装置の概略断
面図である。

【図２】フレクシャ印刷法の概略説明図である。

【図３】モアレ検出の概略説明図である。

【図４】遮光部と印刷版開口部が一致した時のモアレ像
を示す図である。

【図５】遮光部突出部と印刷版開口部が一致した時のモ
アレ象を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例の液晶表示装置の概略断
面図である。

【図７】本発明の第３の実施例の液晶表示装置の概略断
面図である。

【図８】本発明の第４の実施例の製造方法を示す図であ
る。

【図９】本発明を適用した液晶プロジェクタと従来の場
合とで視認性評価を比較した結果を示す図表である。

【符号の説明】

１…アレイ基板、２…ｐ−ＳｉＴＦＴ、３…画素電極、
５…対向電極層、６…遮光層、７…対向基板、８…非透
明スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 道哉 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にスイッチング素子を有する画素
   電極を二次元状に形成してなるスイッチング素子アレイ
   基板と、該スイッチング素子アレイ基板に対向して配置
   される対向電極を備えた対向基板と、前記アレイ基板と
   前記対向基板との間に介挿されて前記両基板の間隙を保
   持するスペーサと、前記両基板どうしの間の前記間隙に
   挟持される液晶層と、を備えた液晶表示装置において、 前記スペーサが、前記スイッチング素子への入射光およ
   び散乱光のうちの少なくとも一方を遮る位置に配置され
   ていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液晶表示装置において、 前記スペーサが非透明スペーサであることを特徴とする
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液晶表示装置において、 前記スペーサが接着固定部材で固定されていることを特
   徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の液晶表示装置において、 前記接着固定部材が非透明であることを特徴とする液晶
   表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の液晶表示装置において、 前記両基板の対向する表面どうしの間隙が、前記スペー
   サによって 4〜20μｍの間隙に保持されていることを特
   徴とする液晶表示装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の液晶表示装置において、 前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子分散型液
   晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示モードで
   動作する液晶層であることを特徴とする液晶表示装置。
7. 【請求項７】 基板上に、二次元状に画素電極を有する
   アレイ基板を形成する工程と、前記基板とは別体の基板
   上に、前記画素電極に対向する対向電極を配設して対向
   基板を形成する工程と、前記アレイ基板と前記対向基板
   とを、スペーサを介して対向配置し、前記スペーサによ
   って保持される前記基板どうしの間隙に液晶層を挟持す
   る工程とを有する液晶表示装置の製造方法において、 前記対向基板および前記アレイ基板のうちの少なくとも
   一方の、少なくとも遮光領域内および該遮光領域の周辺
   のうち少なくとも一方に、フレクチャー印刷法を用いて
   前記スペーサと接着固定部材とを印刷して配置する工程
   と、前記接着固定部材によって前記スペーサの位置を前
   記基板上に固定する工程と、を含むことを特徴とする液
   晶表示装置の製造方法。
8. 【請求項８】 基板上に、二次元状に画素電極を有する
   アレイ基板を形成する工程と、前記基板とは別体の基板
   上に、前記画素電極に対向する対向電極を配設して対向
   基板を形成する工程と、前記アレイ基板と前記対向基板
   とを、スペーサを介して対向配置し、前記スペーサによ
   って保持される前記基板どうしの間隙に液晶層を挟持す
   る工程とを有する液晶表示装置の製造方法において、 前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子分散型液
   晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示モードで
   動作する液晶層であって、 前記スペーサおよび前記接着固定部材のうち少なくとも
   一方の材質として、非透明な材質を用いたことを特徴と
   する液晶表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 基板上に、二次元状に画素電極を有する
   アレイ基板を形成する工程と、前記基板とは別体の基板
   上に、前記画素電極に対向する対向電極を配設して対向
   基板を形成する工程と、前記アレイ基板と前記対向基板
   とを、スペーサを介して対向配置し、前記スペーサによ
   って保持される前記基板どうしの間隙に液晶層を挟持す
   る工程とを有する液晶表示装置の製造方法において、 前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子分散型液
   晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示モードで
   動作する液晶層であって、 前記対向基板および前記アレイ基板のうち少なくとも一
   方の前記遮光領域内に前記スペーサと前記接着固定部材
   とを配置する工程が、前記フレクチャー印刷法の印刷版
   の開口部と前記対向基板もしくは前記アレイ基板の開口
   部との相対位置に依存して発生するモアレ現象を検出す
   る工程と、前記相対位置を制御しつつ前記スペーサと前
   記接着固定部材とを配置する工程とを含むことを特徴と
   する液晶表示装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 基板上に、二次元状に画素電極を有す
    るアレイ基板を形成する工程と、前記基板とは別体の基
    板上に、前記画素電極に対向する対向電極を配設して対
    向基板を形成する工程と、前記アレイ基板と前記対向基
    板とを、スペーサを介して対向配置し、前記スペーサに
    よって保持される前記基板どうしの間隙に液晶層を挟持
    する工程とを有する液晶表示装置の製造方法において、 前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子分散型液
    晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示モードで
    動作する液晶層であって、 前記液晶表示装置の完成後に前記アレイ基板に配置され
    たスイッチング素子の直上もしくはその周辺に前記スペ
    ーサが位置するように、前記スペーサを前記対向基板も
    しくは前記アレイ基板のうちの少なくとも一方に印刷す
    ることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の液晶表示装置の製造方
    法において、 前記液晶表示装置の完成後に前記アレイ基板に配置され
    た前記スイッチング素子の直上もしくはその周辺に前記
    スペーサが位置するように、前記スイッチング素子と対
    向する前記対向基板もしくは前記スイッチング素子が存
    在する前記アレイ基板の表示領域への突出し部と印刷版
    の開口部との相対位置に依存して発生するモアレ現象を
    検出する工程と、前記相対位置を制御しつつ前記スペー
    サと前記接着固定部材とを配置する工程とを含むことを
    特徴とする液晶表示装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 基板上に、二次元状に画素電極を有す
    るアレイ基板を形成する工程と、前記基板とは別体の基
    板上に、前記画素電極に対向する対向電極を配設して対
    向基板を形成する工程と、前記アレイ基板と前記対向基
    板とを、スペーサを介して対向配置し、前記スペーサに
    よって保持される前記基板どうしの間隙に液晶層を挟持
    する工程とを有する液晶表示装置の製造方法において、 前記液晶層が、高分子分散型液晶および微粒子分散型液
    晶を含む光散乱型液晶を用いた光散乱型の表示モードで
    動作する液晶層であって、 前記スペーサを固定する工程で、紫外線照射および加熱
    のうちの少なくとも一方を用いて前記接着固定部材を固
    化して、前記スペーサを固定することを特徴とする液晶
    表示装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 基板上に、二次元状に画素電極を有す
    るアレイ基板を形成する工程と、前記基板とは別体の基
    板上に、前記画素電極に対向する対向電極を配設して対
    向基板を形成する工程と、前記アレイ基板と前記対向基
    板とを、スペーサを介して対向配置し、前記スペーサに
    よって保持される前記基板どうしの間隙に液晶層を挟持
    する工程とを有する液晶表示装置の製造方法において、 支持基体上に支持されたスペーサ層を前記アレイ基板に
    圧着する工程と、前記アレイ基板に圧着された前記スペ
    ーサ層から前記支持基体を剥離する工程と、を含んで、
    前記スペーサ層を前記としてスペーサとして用いること
    を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１２記載の液晶表示装置の製造
    方法において、 前記スペーサが非透明であることを特徴とする液晶表示
    装置の製造方法。