WO2019171816A1 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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WO2019171816A1
WO2019171816A1 PCT/JP2019/002677 JP2019002677W WO2019171816A1 WO 2019171816 A1 WO2019171816 A1 WO 2019171816A1 JP 2019002677 W JP2019002677 W JP 2019002677W WO 2019171816 A1 WO2019171816 A1 WO 2019171816A1
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liquid crystal
display device
crystal display
columnar spacer
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PCT/JP2019/002677
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ルウ 金
洋祐 兵頭
真一郎 岡
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株式会社ジャパンディスプレイ
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    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly to a liquid crystal display device that can be flexibly bent.
  • a TFT substrate in which pixel electrodes and thin film transistors (TFTs) are formed in a matrix and a counter substrate are arranged opposite the TFT substrate, and a liquid crystal layer is sandwiched between the TFT substrate and the counter substrate It has a liquid crystal display panel.
  • An image is formed by controlling the light transmittance of the liquid crystal molecules for each pixel.
  • Patent Document 1 discloses that in order to make the distance between the TFT substrate formed of glass and the counter substrate constant, a columnar spacer is formed on one substrate, and the other substrate on which the columnar spacer contacts. An arrangement is described in which an adhesive is disposed on the other substrate so that the other substrate is not separated from the columnar spacer, thereby keeping the distance between the TFT substrate and the counter substrate constant.
  • Patent Document 2 a spacer and a sealing material are formed on one glass substrate on which an alignment film is formed, and the other glass substrate is heated after being stacked, so that both substrates are bonded together by the spacer and the sealing material, Thereafter, a configuration in which liquid crystal is injected from an opening opened in the sealing material is described.
  • Patent Document 3 describes a configuration in which an adhesive layer is formed on a normal spacer formed on one glass substrate and bonded to the other glass substrate.
  • Patent Document 4 describes a configuration in which an alignment film for FFS (Fringe-Field-Switching) is formed by irradiating a liquid crystal material with UV light, instead of forming an alignment film by conventional coating.
  • FFS Frringe-Field-Switching
  • the distance between the TFT substrate and the counter substrate is maintained by columnar spacers.
  • the repulsive force is too small, for example, because the number of columnar spacers formed is too small, the deformation becomes large when a pressing force is applied from the outside, and in an extreme case, it cannot be restored.
  • the liquid crystal display device there is a demand for making the display area as large as possible while keeping the outer dimensions constant.
  • the TFT substrate and the counter substrate are usually bonded together by a sealing material at the periphery, if the width of the sealing material is made extremely small, the bonding strength between the TFT substrate and the counter substrate becomes insufficient.
  • An object of the present invention is to realize a liquid crystal display device that can be used in a curved manner, and that can maintain a space between substrates and adhere more stably.
  • the present invention overcomes the above problems, and specific means are as follows.
  • a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a first substrate and a second substrate, wherein the first substrate and the second substrate are formed of a flexible substrate, A columnar spacer is formed in a display area between the first substrate and the second substrate, an outer wall is formed at an end of the substrate between the first substrate and the second substrate, and the columnar spacer and the outer wall are formed. Is formed of a material that exhibits adhesiveness by ultraviolet irradiation or heating, and the columnar spacer and the outer wall are bonded to the first substrate side and both surfaces of the second substrate. .
  • a method of manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal is sandwiched between a first substrate and a second substrate, wherein the first substrate and the second substrate are formed of a flexible substrate, and the second substrate A photosensitive resin is formed on the first substrate, and columnar spacers are simultaneously formed on the display region of the second substrate and an outer wall is formed on the periphery of the second substrate by photolithography, and the first substrate is formed on the first substrate. Forming an alignment film of When the first substrate and the second substrate are bonded, the columnar spacer and the outer wall are bonded to the first alignment film by heating or irradiating the columnar spacer and the outer wall with ultraviolet rays.
  • a manufacturing method of a liquid crystal display device characterized by comprising:
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is a top view of the display area of FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3. It is a top view of the liquid crystal display device by Example 1 of this invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. It is a top view of the display area of FIG.
  • FIG. 8 is a DD sectional view of FIG. 7. It is sectional drawing which formed the TFT substrate on the glass substrate. It is sectional drawing of the state which formed the array layer and the adhesive material layer on the TFT substrate.
  • FIG. 10 is a plan view of a display area in Example 2.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 19. It is sectional drawing which shows the state which formed the alignment film on the array layer in a TFT substrate.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where a columnar spacer and a photosensitive resin for an outer wall are formed on an overcoat film in the counter substrate. It is sectional drawing which shows the state which formed the alignment film after forming the columnar spacer by photolithography. It is sectional drawing which shows the state which has filled the liquid crystal with ODF on the counter substrate side. It is sectional drawing which shows the state which bonded together the TFT substrate and the counter substrate.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device showing a configuration of Example 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a display area of Example 3.
  • FIG. It is a top view of the seal part of a prior art example. It is a top view of the seal part by the present invention.
  • It is an example of a liquid crystal display device having a special shape.
  • It is another example of the liquid crystal display device with a special shape.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of a general liquid crystal display device used for a smartphone or the like.
  • the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are bonded by a sealing material 150, and the display region 40 is located in a region where the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 overlap with each other and the liquid crystal is sandwiched between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200.
  • the width sw1 of the sealing material 150 is, for example, about 0.8 mm
  • the end of the display area is further inside, and the distance from the end of the counter substrate to the end of the display area, that is, the frame width fw1 is For example, it is about 1.2 mm.
  • the sealing material 150 is applied to the counter substrate 200 with a dispenser, pressed against the TFT substrate 100, and cured after its shape is deformed. Therefore, it is difficult to accurately control the width sw1 of the sealing material 150.
  • scanning lines 91 extend in the horizontal direction (x direction) and are arranged in the vertical direction (y direction).
  • the video signal lines 92 extend in the vertical direction and are arranged in the horizontal direction.
  • a region surrounded by the scanning line 91 and the video signal line 92 is a pixel 93.
  • the TFT substrate 100 is formed larger than the counter substrate 200, and a portion where the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 do not overlap is a terminal region 50.
  • the terminal area 50 is formed with terminals for connecting a flexible wiring board for supplying power, video signals, scanning signals and the like to the liquid crystal display panel.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • an array layer 101 including a semiconductor layer for forming a TFT, a scanning line, a video signal line, a pixel electrode, a common electrode, and the like is formed on the TFT substrate 100.
  • the uppermost layer of the array layer 101 is a pixel electrode.
  • an alignment film 103 for initial alignment of liquid crystal is formed on the array layer 101.
  • a color filter layer 201 including a black matrix is formed on the counter substrate 200.
  • An overcoat film 202 is formed on the color filter layer 201.
  • Columnar spacers 10 and 11 are formed on the overcoat film 202.
  • An alignment film 203 is formed so as to cover the columnar spacers 10 and 11 and the overcoat film 201. In this case, since the alignment film 203 is formed only thinly on the columnar spacers 10 and 11 due to the leveling effect, the alignment film 204 on the columnar spacers 10 and 11 is not shown in FIG. . The same applies to the following drawings.
  • the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are bonded by a sealing material 150. Further, the liquid crystal 300 is sealed inside by the sealing material 150.
  • the distance between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 is maintained by the columnar spacers 10 formed on the counter substrate 200.
  • the columnar spacer includes a main columnar spacer 10 and a sub columnar spacer 11. In the normal state, the distance between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 is maintained by the main columnar spacer 10.
  • the sub-columnar spacer 11 is disposed.
  • the sub-columnar spacer 11 is not normally in contact with the TFT substrate 100 side, but when the counter substrate 200 receives a pressing pressure from the outside, the sub-columnar spacer 11 contacts the TFT substrate 100 side and maintains the layer thickness of the liquid crystal 300. .
  • the main columnar spacer 10 may be provided without arranging the sub columnar spacers 11 only for maintaining the distance between the substrates.
  • the substrate is made of a hard material such as glass
  • main columnar spacer 10 must be reduced as much as possible. If the number of main columnar spacers 10 decreases, the function of maintaining the distance between the substrates decreases. Therefore, in order to compensate for this, the sub columnar spacers 11 are provided.
  • the sub-columnar spacer 11 has a gap with the TFT substrate 100, and the generation of bubbles can be suppressed by buffering the impact by the gap.
  • the number of sub columnar spacers 11 in the sub columnar spacers 11 is larger than the number of main columnar spacers 10, and the diameter of the sub columnar spacers 11 is larger than the diameter 10 of the main columnar spacers.
  • the diameter ⁇ of the main columnar spacer 10 is, for example, 8 ⁇ m, and the diameter of the sub columnar spacer 11 is, for example, 11 ⁇ m.
  • the number of sub columnar spacers 11 is, for example, 16 times the number of main columnar spacers 10.
  • FIG. 3 is a plan view of a pixel portion in the display area 40 of the TFT substrate 100 of FIG.
  • the scanning lines 91 extend in the horizontal direction and are arranged in the vertical direction.
  • the video signal lines 92 extend in the vertical direction and are arranged in the horizontal direction.
  • a region surrounded by the scanning line 91 and the video signal line 92 is a pixel 93, and a pixel electrode or the like exists inside the pixel 93.
  • An alignment film 103 is formed on the entire surface of the TFT substrate 100 as shown in FIG.
  • the main columnar spacer 10 and the sub columnar spacer 11 formed on the counter substrate 200 side are arranged at the intersection of the scanning line 91 and the video signal line 92.
  • the sub columnar spacers 11 exist at the intersections with the scanning lines 91 every three video signal lines 92.
  • the diameter of the main columnar spacer 10 is smaller than the diameter of the sub columnar spacer 11.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • an array layer 101 is formed on a TFT substrate 100, and an alignment film 103 is formed thereon.
  • a color filter layer 201 is formed on the counter substrate 200, and an overcoat film 202 is formed thereon.
  • a main columnar spacer 10 and a sub columnar spacer 11 are formed on the overcoat film 202.
  • An alignment film 203 is formed on the overcoat film 202.
  • the liquid crystal 300 is sandwiched between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200.
  • the distance between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 is defined by the main columnar spacer 10.
  • the sub columnar spacer 11 is not in contact with the TFT substrate 100 side.
  • the diameter ⁇ s of the sub-columnar spacer 11 is larger than the diameter ⁇ m of the main columnar spacer 10.
  • the diameter of the columnar spacer 10 refers to a diameter ⁇ at a position of 90% of the height h of the columnar spacer 10, as shown in the lower diagram of FIG. The same applies to the columnar spacers of the present invention shown in the following examples.
  • a liquid crystal 300 is sandwiched between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200.
  • FIG. 5 is a plan view of the liquid crystal display device according to the present invention. 5 differs from FIG. 1 in that an outer wall 21 is formed around the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 in order to seal liquid crystal.
  • the outer wall 21 is made of the same material as the columnar spacer 20. That is, the columnar spacer 20 is formed by photolithography at the same time.
  • the columnar spacer 20 and the outer wall 21 are formed of a material that exhibits adhesiveness by heating or ultraviolet irradiation. Therefore, since the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are bonded to both the columnar spacer 20 and the outer wall 21, the outer wall 21 is much smaller than the case of FIG. For example, it can be formed to a width of about 10 ⁇ m. Moreover, since the edge part of the outer wall 21 is also formed by photolithography, it can be controlled accurately.
  • the sealing material 150 of FIG. 1 is applied to the counter substrate 200 side by a dispenser and is crushed when the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are bonded. Therefore, it is difficult to accurately control the width sw1 of the sealing material 150. Further, it is difficult to accurately control the end portion of the sealing material 150.
  • the frame width fw2 in combination with the fact that the width sw2 of the outer wall 21 can be reduced, the frame width fw2 can be made significantly smaller than the frame width fw1 in FIG.
  • the frame width fw2 in FIG. 5, can be reduced to 0.1 mm or less, and the width of the outer wall can be reduced to about 0.05 mm.
  • FIG. 5 is further different from FIG. 1 in that the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 of FIG. 5 are formed of a resin substrate such as polyimide. As a result, the liquid crystal display panel can be flexibly bent. Further, as will be described later, all the columnar spacers 20 formed on the counter substrate 200 are in contact with the TFT substrate 100 side.
  • the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are formed with a flexible resin substrate, even if the number of the column spacers 20 is increased and the repulsive force is increased, the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are increased. Can be flexibly deformed to absorb the impact and prevent the generation of bubbles. Also, by adhering most of the columnar spacers 20 to the TFT substrate 100 side, the adhesive force between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 can be shared by the columnar spacers 20, and the adhesive force by the outer wall 21 can be reduced. The width of the outer wall 21 can be reduced, and as a result, the frame width fw2 can be kept very small.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • an array layer 101 including a plurality of insulating layers and conductive layers such as pixel electrodes is formed on a TFT substrate 100.
  • a color filter layer 201 including a black matrix is formed on the counter substrate 200, and an overcoat film 202 is formed thereon.
  • Columnar spacers 20 are formed on the overcoat film 202.
  • the outer wall 21 is formed of the same material as the columnar spacer 20 around the counter substrate 200.
  • a liquid crystal 300 is sandwiched between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200.
  • the alignment film is not formed.
  • an additive is added to the liquid crystal in order to align the liquid crystal in a specific direction. Some additives are used to align the liquid crystal vertically, and other additives are used to align the liquid crystal in a certain horizontal direction.
  • the material of the additive is described in Patent Document 4, for example.
  • the columnar spacer 20 and the outer wall 21 are formed of a material that exhibits adhesiveness by heating or ultraviolet irradiation. For this reason, the columnar spacer 20 and the outer wall 21 are bonded to the array layer 101, thereby bonding the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 and defining the interval between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200. Since the outer wall 21 in FIG. 6 is formed by photolithography at the same time as the columnar spacer 20, the width of the outer wall 21 can be reduced to about 10 ⁇ m, which is the same as the diameter of the columnar spacer 20. In other words, since only the outer wall 21 cannot maintain the adhesive force between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200, the overall adhesive force can be improved by combining the adhesive force of the columnar spacers 20. Yes.
  • the evaluation of adhesive strength is as follows.
  • the display area is 62.2 mm ⁇ 110.5 mm.
  • the width of the sealing material 150 is 0.8 mm
  • the contact area ratio of the columnar spacer 20 is set to 4%.
  • the contact area ratio of the columnar spacers 20 is that the area of the display region 40 is S, the area of the columnar spacers 20 at 90% of the height of the columnar spacers 20 is s, and the number of the columnar spacers 20 is n. In this case, s ⁇ n / S.
  • the adhesion force of the outer wall 21 is also applied, so that the adhesion area can be made larger than in the case of FIG. 1.
  • the contact area ratio of the columnar spacers 20 should be larger than 1%, and more preferably 2% or more.
  • the meaning that all the columnar spacers 20 are brought into contact with the opposing substrate means that the adhesive force by the columnar spacers 20 is ensured. Therefore, it is not impeded to arrange the columnar spacers that do not contact the opposing substrate for some reason while securing the adhesive force. In this sense, bringing all the columnar spacers 20 in contact with the opposing substrate in this specification has the same meaning as bringing most of the columnar spacers 20 into contact with the opposing substrate. Here, the majority is, for example, 80% or more. On the other hand, the number of main columnar spacers 10 configured as shown in FIGS. 1 to 4 is 10% or less of the number of sub columnar spacers 11.
  • the width of the outer wall 21 is equal to the diameter of the columnar spacer 20, but may be increased to, for example, about 0.1 mm in consideration of the mechanical strength of sealing the liquid crystal. .
  • the width of the outer wall 21 can be set in accordance with the allowable frame width. Further, in consideration of the width of the outer wall 21, the contact area of the columnar spacer 20 can also be adjusted flexibly.
  • FIG. 7 shows an arrangement example of the columnar spacers 20 in the present invention. 7 differs from FIG. 3 in that all the columnar spacers 20 have the same diameter, and are all in contact with the opposing substrate, that is, the TFT substrate 100 side.
  • the diameter of the columnar spacer 20 in FIG. 7 is the same as the diameter of the sub-columnar spacer 11 in FIG.
  • the diameter of the columnar spacer 20 may be determined in consideration of the number of the columnar spacers 20 and the width of the outer wall 21 from the viewpoint of securing adhesive force.
  • the diameter of the columnar spacer 20 related to a specific color can be made different from the diameter of the columnar spacer 20 in other portions in terms of white brightness adjustment. That is, in the present invention, since bubbles do not become a big problem, the degree of freedom in determining the diameter of the columnar spacer 20 is great.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
  • the cross-sectional configurations of the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 in FIG. 8 are as described in FIG. In FIG. 8, all the columnar spacers 20 formed on the counter substrate 200 are directly bonded to the TFT substrate 100 side. If the adhesion area of each columnar spacer 20 can be measured with a cross-sectional shape as shown in FIG. 8, the area where the columnar spacer 20 is in contact with the array layer 101 may be measured. When the counter substrate 200 is disassembled and measured, it may be defined as an area based on the diameter at a position of 90% of the height of each columnar spacer 20.
  • FIG. 9 to 17 are cross-sectional views showing a process for manufacturing the configuration of the embodiment 1 shown in FIG. 9 and 10 show processes on the TFT substrate 100 side.
  • the substrate 100 is formed of a flexible resin.
  • the resins polyimide is particularly excellent as a substrate of a display device because of its mechanical strength and heat resistance, so the following explanation will be made on the premise of polyimide, but the present invention is used when other resins are used. Can also be applied.
  • FIG. 9 shows a state in which polyamic acid, which is a polyimide precursor to be the TFT substrate 100, is applied onto the glass substrate 400 and baked to form a polyimide substrate.
  • Polyamide is formed by baking the polyamic acid at about 300 ° C. to 400 ° C.
  • the thickness of polyimide is, for example, 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m to 20 ⁇ m. Since the manufacturing process cannot be performed only with such a thin substrate, the glass substrate 400 is obtained after the display device is completed through the manufacturing process while the polyimide substrate to be the TFT substrate 100 is placed on the glass substrate 400. To peel off.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the array layer 101 is formed on the polyimide substrate 100 formed as shown in FIG.
  • the array layer 101 is a base film made of SiO, SiN or the like, a switching element made of a TFT including a semiconductor layer, an interlayer insulating film, a scanning line, a video signal line, and the like.
  • a passivation film for protecting the layer, a common electrode, a pixel electrode, and the like are included.
  • the pixel electrode is formed closest to the liquid crystal layer.
  • FIG. 11 to 14 show the manufacturing process on the counter substrate 200 side.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state where up to the overcoat film 202 is formed on the counter substrate 200.
  • the counter substrate 200 is also formed of polyimide, like the TFT substrate 100.
  • the method for forming the counter substrate 200 using polyimide is the same as described with reference to FIG.
  • the thickness of polyimide is 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • passing through the manufacturing process with the glass substrate 500 attached is the same as the TFT substrate 100.
  • a color filter layer 201 having a black matrix and a color filter is formed on a baked and solidified counter substrate 200, and an overcoat film 202 is formed on the color filter layer 201.
  • the role of the overcoat film 202 is to prevent the pigment in the color filter layer 201 from contaminating the liquid crystal layer 300 and to flatten the surface.
  • FIG. 12 shows a state in which the columnar spacer 20 and the photosensitive resin 25 to be the outer wall 21 are applied on the overcoat film 202 and prebaked.
  • materials for the columnar spacers 20 and the outer wall 21 in the first embodiment thermoplastic, thermosetting, and ultraviolet curable resins are used. These materials are bonded when heated under predetermined conditions or irradiated with ultraviolet rays. It is a material that expresses sex. Such materials are described in, for example, Patent Document 2, Patent Document 3, and the like.
  • the columnar spacer 20 and the outer wall 21 are formed by photolithography. Since the columnar spacer 20 and the outer wall 21 are formed by photolithography, accurate dimensions can be ensured.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state in which the photosensitive resin 25 is patterned by photolithography. Since it is a photosensitive resin, it is not necessary to form a photoresist.
  • the feature of FIG. 13 is that not only the columnar spacer 20 but also the outer wall 21 for sealing the liquid crystal 300 is formed simultaneously with the columnar spacer 20. Therefore, unlike the conventional sealing material 150 formed with a dispenser, fine processing is possible and the dimensions can be accurately controlled.
  • the outer wall 21 in FIG. 13 is, for example, 10 ⁇ m, but may be about 100 ⁇ m in consideration of strength. After the columnar spacer 20 and the outer wall 21 are processed in this way, they are baked and fully cured.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state where the liquid crystal 300 is dropped by ODF (One Drop Fill) into the counter substrate 200 formed as described above.
  • ODF One Drop Fill
  • liquid crystal filling is performed with ODF, and thus no opening is formed in the outer wall 21 for injecting liquid crystal later.
  • the alignment film since the alignment film is not formed, a material for aligning the liquid crystal without the alignment film is added as the liquid crystal material.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state where the TFT substrate 100 side and the counter substrate 200 side formed in this manner are bonded together.
  • the glass substrate 400 exists on the TFT substrate 100 side
  • the glass substrate 500 exists on the counter substrate 200 side.
  • ultraviolet rays are irradiated or heated to cause the columnar spacer 20 and the outer wall 21 to exhibit adhesiveness, and are bonded to the TFT substrate 200 side.
  • the liquid crystal 300 is sealed between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200.
  • an alignment layer for aligning the liquid crystal is formed at the interface between the TFT substrate and the liquid crystal or at the interface between the counter substrate and the liquid crystal.
  • FIG. 16 shows the laser LB irradiated to the interface between the glass substrate and the polyimide substrate in order to peel the glass substrates 400 and 500 between the glass substrate 400 and the TFT substrate 100 and between the glass substrate 500 and the counter substrate 200.
  • the glass substrate and the polyimide substrate are peeled off by so-called laser ablation.
  • a metal layer or the like may be formed at the boundary between the glass substrate 400, 500 and the polyimide substrate 100, 200.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a state in which the glass substrate 400 is peeled off from the TFT substrate 100 and the glass substrate 500 is peeled off from the counter substrate 200 by laser ablation. 17, the state where the glass substrates 400 and 500 are removed is the same as in FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment.
  • the plan view of the liquid crystal display device of Example 2 is the same as FIG. 5 differs from FIG. 5 in that an alignment film 103 is formed on the array layer 101 and an alignment film 203 is formed on the overcoat film 202.
  • an array layer 101 is formed on a TFT substrate 100 made of polyimide.
  • the configuration of the array layer 101 is the same as described with reference to FIG.
  • a color filter layer 201 having a black matrix and a color filter is formed on the counter substrate 200 made of polyimide, and an overcoat film 202 is formed thereon.
  • the columnar spacers 30 and the outer wall 31 similar to those in the first embodiment are formed, and the material constituting the columnar spacers 30 and the outer wall 31 is formed of a material that exhibits adhesiveness by heating or ultraviolet irradiation. Has been.
  • the columnar spacer 30 and the outer wall 31 can be formed by photolithography.
  • an alignment film 203 is formed on the overcoat film 202 by, for example, inkjet.
  • the alignment film 203 is also formed on the columnar spacer 30, it is omitted in FIG. 18 because it is hardly formed on the columnar spacer 30 by leveling. If a material that repels the alignment film material is used for the columnar spacer 30 and the outer wall 31, the alignment film can be excluded from the columnar spacer 30 and the like. Furthermore, if the alignment film 203 is patterned by photolithography, the alignment film can be reliably removed from the top of the columnar spacer 30.
  • a liquid crystal 300 is sandwiched between the alignment film 103 on the TFT substrate side and the alignment film 203 on the counter substrate side. In this embodiment, the liquid crystal 300 is initially aligned by the alignment films 103 and 203.
  • adhesion between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 is maintained by bonding the columnar spacers 30 and the outer wall 31 formed on the counter substrate 200 side to the TFT substrate 100 side.
  • the columnar spacers 30 are all in contact with the TFT substrate 100 side, which is the same as in the first embodiment. Also in this embodiment, since the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are made of polyimide, even if the repulsive force of the columnar spacer 30 is large, the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are less likely to be deformed flexibly and generate bubbles.
  • FIG. 19 is an arrangement example of the columnar spacers 30 in the display area 40 in the second embodiment.
  • the arrangement positions of the columnar spacers 30 in FIG. 19 and that all the columnar spacers 30 have the same diameter are the same as those in FIG. Also in FIG. 19, the columnar spacer 30 itself is exposed to heat or ultraviolet irradiation, and develops adhesiveness when it is cured or softened, and the alignment film 103 formed on the opposing substrate (in this case, the TFT substrate 100) Glue. Therefore, the adhesive layer 102 is unnecessary on the TFT substrate 100 side, and the alignment film 103 can be used.
  • the contact ratio needs to exceed 1%, more preferably 2% or more, and further preferably 4% or more.
  • the outer wall 31 contributes to the adhesion between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 as in the first embodiment, and the contact ratio of the columnar spacer 30 is determined in consideration of the width of the outer wall 31. .
  • FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.
  • the configuration on the TFT substrate 100 side and the configuration on the counter substrate 200 side in FIG. 20 are as described in FIG.
  • the liquid crystal 300 is sandwiched between the alignment film 103 and the alignment film 203.
  • the alignment films 103 and 203 are formed on the TFT substrate 100 side and the counter substrate 200 side, normal liquid crystal can be used.
  • FIG. 21 to 26 are sectional views showing a process for realizing the configuration of the present embodiment shown in FIG.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration on the TFT substrate 100 side.
  • the manufacturing method on the TFT substrate 100 side is the same as that of the first embodiment except that the alignment film 103 is formed. That is, the polyimide substrate 100 is formed on the glass substrate 400, the array layer 101 is formed thereon, and the alignment film 103 is formed thereon.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a state in which a photosensitive resin 35 for columnar spacers is applied and solidified on the counter substrate 200 side.
  • the process is the same as that described in Example 1 until the overcoat film 202 is formed. Thereafter, a photosensitive material 35 that is a precursor of the columnar spacer 30 or the outer wall 31 is applied on the overcoat film 202, and prebaked to be solidified.
  • thermoplastic, thermosetting, and ultraviolet curable resins are used as the material for the columnar spacer 30 and the outer wall 31. These materials exhibit adhesiveness when heated under predetermined conditions or irradiated with ultraviolet rays. Material.
  • the columnar spacer 30 and the outer wall 31 are formed by photolithography. Since the columnar spacer 30 and the outer wall 31 are formed by photolithography, accurate dimensions can be ensured.
  • an alignment film 203 is applied as shown in FIG.
  • the alignment film 203 is applied to the entire surface, but the alignment film 203 is omitted because the columnar spacer 30 is hardly formed by leveling.
  • the material which repels alignment film material is used for the material of the columnar spacer 30 or the outer wall 31, an alignment film can be reliably excluded from the columnar spacer 30 grade
  • the alignment film 203 is patterned by photolithography, the alignment film 203 can be removed from the columnar spacer. Thereafter, the alignment film 203 is baked. Then, an alignment process is performed on the alignment film 203.
  • the alignment treatment may be a rubbing method or a photo-alignment method using polarized ultraviolet rays.
  • the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 are bonded, and the liquid crystal 300 is sealed inside the outer wall 31.
  • the columnar spacer 30 and the outer wall 31 are heated or irradiated with ultraviolet rays to develop adhesiveness, and the columnar spacer 30 and the outer wall 31 are attached to the TFT substrate 100 side.
  • the alignment film 103 is adhered. After the columnar spacer 30 and the outer wall 31 are completely cured after heating or ultraviolet irradiation, the adhesion of the surfaces of the columnar spacer 30 and the outer wall 31 is lost. Therefore, the liquid crystal layer 300 is not contaminated.
  • the volume may shrink or slightly soften, and the height of the columnar spacer may be lowered.
  • the height of the columnar spacer after patterning may be set higher by, for example, about 0.2 ⁇ m to 0.5 ⁇ m than the height of the columnar spacer before the main curing.
  • a flexible liquid crystal display device shown in FIG. 18 can be formed.
  • the alignment film on the TFT substrate side is made of a thermoplastic material, and a photo-exothermic material is included in a columnar spacer formed on the counter substrate side.
  • the columnar spacer is heated by irradiating light, the alignment film on the TFT substrate side is heated, and the adhesion is exhibited in the alignment film, and the columnar spacer and the alignment film are bonded. It can be set as the structure to do.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device showing the features of this embodiment.
  • FIG. 27 corresponds to a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 27 is different from FIG. 18 of the second embodiment in that the columnar spacer 30 is formed on the alignment film 203 on the counter substrate 200 side.
  • the columnar spacer 30 is formed on the overcoat film 202, and after forming the columnar spacer 30, the alignment film 203 is formed.
  • FIG. 28 showing the present embodiment is an enlarged cross-sectional view of the display area of FIG. FIG. 28 differs from FIG. 20 of the second embodiment in that the columnar spacer 30 is formed on the alignment film 203.
  • Other configurations are the same as those in FIG.
  • the alignment film 203 since the columnar spacer 30 is formed after the alignment film 203 is formed, the alignment film 203 does not hinder the adhesion between the columnar spacer 30 and the alignment film 103 on the TFT substrate 100 side.
  • the surface of the alignment film 203 may be affected by these processes in order to perform application of the photosensitive resin 35 for the columnar spacers 30, provisional baking, photolithography, and the like after the formation of the alignment film 203. There is sex. From such a viewpoint, it is necessary to examine the timing of the alignment treatment of the alignment film.
  • the alignment treatment of the alignment film 203 can be performed immediately before the columnar spacers 30 are formed or after the columnar spacers 30 are formed.
  • the method for forming the columnar spacers 30 and the outer wall 31 in this embodiment is the same as that in the second embodiment.
  • the manufacturing process of the liquid crystal display device shown in FIG. 27 is the same as that described in the second embodiment except that the order of forming the alignment film 203 and the columnar spacer 30 is different.
  • the columnar spacer 30 and the outer wall 31 are formed by heating or irradiating the adhesive columnar spacer 30 and the outer wall 31 with each other.
  • the alignment film 103 and the alignment film 203 are firmly bonded.
  • the columnar spacer 30 or the outer wall 31 itself may exhibit adhesiveness at the time of the main curing, or the alignment film 103 or the alignment film 203 is made of a thermoplastic resin, and the columnar spacer 30 and the alignment films 103 and 203 are formed. May be bonded together.
  • 29 is a plan view showing an end portion of a conventional liquid crystal display panel in which the sealing material 150 is formed by a dispenser.
  • the sealing material 150 applied to the counter substrate 200 with a dispenser is crushed when the counter substrate 200 and the TFT substrate 100 are bonded, and the shape becomes irregular. Therefore, it is necessary to set a large margin m1 between the sealing material 150 and the display region 40 in consideration of this irregularity.
  • the outer walls 21 and 31 can be formed by photolithography, fine processing with a width of about 10 ⁇ m is possible. Further, since the shape can be accurately controlled, a relatively small margin m2 is sufficient between the display area 40 and the display area 40. Therefore, the display area 40 can be set large from this point.
  • FIG. 31 and FIG. 32 are comparative examples when the display device is curved and used.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view showing a problem when the liquid crystal display device according to the conventional example is used while being curved.
  • a large bending stress is applied near the center of the screen. Therefore, the distance between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 is reduced near the center of the screen. Then, a change occurs in the chromaticity or luminance at the screen center and the screen periphery.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view when the liquid crystal display device of the present invention is used in a curved shape.
  • the distance between the TFT substrate 100 and the counter electrode 200 is almost the same as the value d2 at the center of the screen and the value d1 at the periphery of the screen.
  • the contact ratio of the columnar spacers 20 and 30 to the display area exceeds 1% of the display area, preferably Is 2% or more, more preferably 4% or more. Therefore, the repulsive force due to the columnar spacers 20 and 30 is large, and the fluctuation of the distance between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 hardly occurs.
  • the substrate not a glass substrate but a polyimide of 10 ⁇ m to 20 ⁇ m, for example, is used as the substrate, so that the bending stress itself is very small compared to the case of a glass substrate. Also from this point, the variation in the distance between the TFT substrate 100 and the counter substrate 200 when the display device is used in a curved shape can be suppressed to be small.
  • FIG. 33 shows an example in which a notch 41 is formed on a rectangular side.
  • FIG. 34 is an example in which a circular hole 42 is formed in the display area 40.
  • the outer wall for sealing the liquid crystal is formed by photolithography as in the present invention, it is possible to easily cope with such a seal shape and to realize a narrow frame display even in such a deformed portion. I can do it.
  • FIG. 35 and FIG. 36 are examples when the external shape of the display device is not rectangular.
  • FIG. 35 shows an example in which two opposing vertical sides protrude inward.
  • FIG. 36 shows an example in which two opposing horizontal sides are curved in the same direction. In both cases, there are locations where adjacent sides intersect at an acute angle.
  • a display device having a curved screen, a display device having an irregular outer shape, or a display region in which various irregular cutouts exist in the screen It can be easily handled.

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Abstract

本発明の課題は、額縁領域が殆ど認識されないフレキシブル液晶表示装置を実現することである。これを実現するために、本発明は次のような構成をとる。すなわち、第１の基板１００と、第２の基板２００の間に液晶３００が挟持された液晶表示装置であって、前記第１の基板１００と前記第２の基板２００は、可撓性基板で形成され、前記第１の基板１００と前記第２の基板２００間の表示領域には柱状スペーサ２０が形成され、前記第１の基板１００と前記第２の基板２００の周辺には外壁２１が形成され、前記柱状スペーサ２０と前記外壁２１は、紫外線照射又は加熱により接着性を発現する材料で形成され、前記柱状スペーサ２０と前記外壁２１は前記第１の基板１００側と接着していることを特徴とする液晶表示装置。

Description

液晶表示装置及びその製造方法
　本発明は表示装置に係り、特に、フレキシブルに湾曲させることが出来る液晶表示装置に関する。
　液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶層が挟持された液晶表示パネルを有している。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
　ＴＦＴ基板と対向基板との間隔が変動すると、液晶の層厚が変動することになり、輝度むらや色むらの原因になる。このため、通常は、対向基板に柱状スペーサを形成し、柱状スペーサによって、ＴＦＴ基板と対向基板の間隔を一定に保っている。しかし、大型の液晶表示パネルでは、液晶表示パネルを立てて使用すると、重力によって、液晶がパネルの下部に溜り、ＴＦＴ基板と対向基板の間隔が変化する現象が生ずる。
　これを対策するために、特許文献１には、ガラスで形成されたＴＦＴ基板と対向基板の間隔を一定にするために、一方の基板に柱状スペーサを形成し、柱状スペーサが接触する他方の基板に接着材を配置し、他方の基板が柱状スペーサから離れないようにすることによって、ＴＦＴ基板と対向基板の間隔を一定に保つ構成が記載されている。
　特許文献２には、配向膜を形成した一方のガラス基板にスペーサおよびシール材を形成し、他方のガラス基板を重ねた後に加熱することで、スペーサおよびシール材によって、両方の基板を貼り合せ、その後、シール材に開けられた開口から液晶を注入する構成が記載されている。
　特許文献３には、一方のガラス基板上に形成した通常のスペーサの上に、接着層を形成し、他方のガラス基板と接着を行う構成が記載されている。
　特許文献４には、従来の塗布による配向膜の形成ではなく、液晶材料にＵＶ光を照射することでＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ－Ｆｉｅｌｄ－Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）用の配向膜を形成する構成が記載されている。
特開２０１１－６５０８６号公報 特開２００３－３３００２９号公報 特開２００４－１２７７２号公報 ＷＯ２０１８／００８５８１Ａ１
　ＴＦＴ基板と対向基板の間隔は、柱状スペーサによって、維持されているが、液晶表示パネルの表示品質を安定させるためには、ＴＦＴ基板と対向基板の間隔を維持することが重要であり、外部からの押し圧力、衝撃、温度変化等に対応できるようにする必要がある。このため、ＴＦＴ基板と対向基板間には、柱状スペーサが形成される。しかし、形成された柱状スペーサの数が少なすぎるなどの理由で反発力が小さすぎると、外部から押し圧力を受けたような場合、変形が大きくなり、極端な場合は、元に戻らなくなる。また、形成された柱状スペーサの数が多すぎるなどの理由で反発力が大き過ぎると、外部から衝撃が加わった場合や、異なる温度環境に晒されたような場合、液晶表示パネルの内部に気泡が発生するという現象が生ずる。このような現象は特に、ＴＦＴ基板と対向基板がガラスなどの固い基板の場合に、顕著に発生する。
　一方、液晶表示装置では、外形寸法を一定に保ちつつ、表示領域の面積をできるだけ大きくしたいという要求がある。しかし、通常は、ＴＦＴ基板と対向基板とは周辺においてシール材によって接着しているので、シール材の幅を極端に小さくすると、ＴＦＴ基板と対向基板との接着強度が不十分になる。
　また、液晶表示装置では、フレキシブルに湾曲させて使用したいという要求もある。液晶表示パネルを湾曲させて使用するような場合、ＴＦＴ基板と対向基板間の間隔に対しては、押し圧力だけでなく、引っ張りやずれなど他の圧力が働き、また、シール材によるＴＦＴ基板と対向基板の接着に対しては、より強い接着力が求められるようになる。
　本発明の課題は、湾曲して使用することが出来る液晶表示装置において、基板間の間隔維持や接着をより安定して確保できる液晶表示装置を実現することである。
　本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
　（１）第１の基板と、第２の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記第１の基板と前記第２の基板は、可撓性基板で形成され、前記第１の基板と前記第２の基板間の表示領域には柱状スペーサが形成され、前記第１基板と前記第２の基板間の基板端部には外壁が形成され、前記柱状スペーサと前記外壁は、紫外線照射又は加熱により接着性を発現する材料で形成され、前記柱状スペーサと前記外壁は前記第１の基板側と前記第２基板の両面と接着していることを特徴とする液晶表示装置。
　（２）第１の基板と第２の基板の間に液晶を挟持した液晶表示装置の製造方法であって、第１の基板と第２の基板を可撓性基板で形成し、前記第２の基板に感光性樹脂を形成し、フォトリソグラフィによって、前記第２の基板の表示領域に柱状スペーサを、前記第２の基板の周辺部に外壁を同時に形成し、前記第１の基板と前記第２の基板を接着する際に、加熱あるいは紫外線を照射することによって、前記柱状スペーサ及び前記外壁に接着性を発現させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
　（３）第１の基板と第２の基板の間に液晶を挟持した液晶表示装置の製造方法であって、第１の基板と第２の基板を可撓性基板で形成し、前記第２の基板に感光性樹脂を形成し、フォトリソグラフィによって、前記第２の基板の表示領域に柱状スペーサを、前記第２の基板の周辺部に外壁を同時に形成し、前記第１の基板に第１の配向膜を形成し、
　前記第１の基板と前記第２の基板を接着する際に、前記柱状スペーサ及び前記外壁に対し、加熱あるいは紫外線を照射することによって、前記柱状スペーサ及び前記外壁を前記第１の配向膜に接着させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
液晶表示装置の平面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１の表示領域の平面図である。 図３のＢ－Ｂ断面図である。 本発明の実施例１による液晶表示装置の平面図である。 図５のＣ－Ｃ断面図である。 図５の表示領域の平面図である。 図７のＤ－Ｄ断面図である。 ガラス基板上にＴＦＴ基板を形成した断面図である。 ＴＦＴ基板上にアレイ層、及び接着材層を形成した状態の断面図である。 ガラス基板上に対向基板を形成し、その上にカラーフィルタ層とオーバーコート膜を形成した状態の断面図である。 オーバーコート膜上に柱状スペーサ用感光材料を形成した状態の断面図である。 オーバーコート膜上に柱状スペーサと外壁をフォトリソグラフィによって形成した状態の断面図である。 ＯＤＦによって液晶を充填している状態の断面図である。 ＴＦＴ基板と対向基板を貼り合わせた状態を示す断面図である。 レーザアブレーションのためにレーザビームを照射している状態を示す断面図。 ガラス基板を剥離している状態を示す断面図である。 実施例２の構成を示す断面図である。 実施例２の表示領域の平面図である。 図１９のＥ－Ｅ断面図である。 ＴＦＴ基板において、アレイ層の上に配向膜を形成した状態を示す断面図である。 対向基板において、オーバーコート膜の上に柱状スペーサ及び外壁用の感光性樹脂を形成した状態を示す断面図である。 柱状スペーサをフォトリソグラフィで形成後、配向膜を形成した状態を示す断面図である。 対向基板側に液晶をＯＤＦによって充填している状態を示す断面図である。 ＴＦＴ基板と対向基板を貼り合わせた状態を示す断面図である。 ガラス基板をはく離している状態を示す断面図である。 実施例３の構成を示す液晶表示装置の断面図である。 実施例３の表示領域の断面図である。 従来例のシール部の平面図である。 本発明によるシール部の平面図である。 従来例の液晶表示装置を湾曲させた状態を示す断面図である。 本発明による液晶表示装置を湾曲させた状態を示す断面図である。 特殊な形状を持つ液晶表示装置の例である。 特殊な形状を持つ液晶表示装置の他の例である。 特殊な外形を持つ液晶表示装置の例である。 特殊な外径を持つ液晶表示装置の他の例である。
　以下に本発明の内容を、実施例を用いて説明する。
　図１は、スマートフォン等に使用される一般的な液晶表示装置の例を示す平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材１５０によって接着し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されているＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なった領域に表示領域４０が形成されている。シール材１５０の幅ｓｗ１は、例えば０．８ｍｍ程度であり、表示領域の端部はさらに内側に存在し、対向基板の端部から表示領域の端部までの距離、すなわち、額縁幅ｆｗ１は、例えば１．２ｍｍ程度である。
　シール材１５０は、対向基板２００側にディスペンサで塗布され、ＴＦＴ基板１００に押圧され、形状が変形した後に硬化される。したがって、シール材１５０の幅ｓｗ１を正確にコントロールすることは難しい。
　表示領域４０内には、走査線９１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線９２が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線９１と映像信号線９２とで囲まれた領域が画素９３となっている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっていない部分は端子領域５０となっている。端子領域５０には、液晶表示パネルに、電源、映像信号、走査信号等を供給するためのフレキシブル配線基板を接続するための端子等が形成されている。
　図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図２において、ＴＦＴ基板１００には、ＴＦＴを形成するための半導体層、走査線、映像信号線、画素電極、コモン電極等を含むアレイ層１０１が形成されている。アレイ層１０１の最上層は画素電極となっている。アレイ層１０１の上には、液晶を初期配向させるための配向膜１０３が形成されている。
　対向基板２００に、ブラックマトリクスを含む、カラーフィルタ層２０１が形成されている。カラーフィルタ層２０１の上にはオーバーコート膜２０２が形成されている。オーバーコート膜２０２の上に柱状スペーサ１０、１１が形成されている。柱状スペーサ１０、１１およびオーバーコート膜２０１を覆って配向膜２０３が形成されている。この場合、配向膜２０３は、レベリング効果によって、柱状スペーサ１０、１１の上には、薄くしか形成されないので、図２では、柱状スペーサ１０、１１の上の配向膜２０４は図示を省略している。以下の図においても同様である。
　図２において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００はシール材１５０によって接着している。また、シール材１５０によって液晶３００が内部に封止されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔は、対向基板２００に形成された柱状スペーサ１０によって維持されている。柱状スペーサは、メイン柱状スペーサ１０とサブ柱状スペーサ１１とが存在している。通常状態は、メイン柱状スペーサ１０によってＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔が維持されている。
　対向基板２００等に押し圧力が加わった場合、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔が過度に小さくなることを防止するために、サブ柱状スペーサ１１を配置している。サブ柱状スペーサ１１は、通常はＴＦＴ基板１００側に接触していないが、対向基板２００が外部から押し圧力を受けた場合に、ＴＦＴ基板１００側に接触して、液晶３００の層厚を維持する。
　一般的に、基板間の間隔維持のためだけであれば、サブ柱状スペーサ１１は配置せずに、メイン柱状スペーサ１０のみでも良い。しかしながら、基板がガラスなどの硬い材質の場合、メイン柱状スペーサ１０のみが数多く設置されていると、基板に押し圧力が加わった際に、形状が戻る際の衝撃で液晶層内に気泡が発生してしまう。このため、メイン柱状スペーサ１０は出来るだけ減らさざるを得ない。メイン柱状スペーサ１０の数が減ってしまうと、基板間の間隔維持機能が低減してしまうため、これを補うために、サブ柱状スペーサ１１が設けられる。サブ柱状スペーサ１１は、ＴＦＴ基板１００との間隙を有するが、この間隙により衝撃を緩衝することで、気泡の発生を抑制することができる。
　サブ柱状スペーサ１１は、サブ柱状スペーサ１１の数はメイン柱状スペーサ１０の数よりも多く、また、サブ柱状スペーサ１１の径もメイン柱状スペーサの径１０よりも大きい。メイン柱状スペーサ１０の径φは、例えば８μｍであり、サブ柱状スペーサ１１の径は、例えば１１μｍである。また、サブ柱状スペーサ１１の数は、例えばメイン柱状スペーサ１０の数の１６倍である。
　図３は、図１のＴＦＴ基板１００の表示領域４０における画素部分の平面図である。図３において、走査線９１が横方向に延在し、縦方向に配列している。また、映像信号線９２が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線９１と映像信号線９２に囲まれた領域が画素９３になっており、この内部に画素電極等が存在している。ＴＦＴ基板１００の表面全面には、図２に示すように配向膜１０３が形成されている。
　図３において、走査線９１と映像信号線９２の交点に対向基板２００側に形成されたメイン柱状スペーサ１０およびサブ柱状スペーサ１１が配置している。図３に示す領域ではメイン柱状スペーサ１０は１個のみ存在している。サブ柱状スペーサ１１は、映像信号線９２の３本おきに、各走査線９１との交点に存在している。メイン柱状スペーサ１０の径はサブ柱状スペーサ１１の径よりも小さい。
　図４は、図３のＢ－Ｂ断面図である。図４において、ＴＦＴ基板１００の上にアレイ層１０１が形成され、その上に配向膜１０３が形成されている。また、対向基板２００にカラーフィルタ層２０１が形成され、その上にオーバーコート膜２０２が形成されている。オーバーコート膜２０２にはメイン柱状スペーサ１０とサブ柱状スペーサ１１が形成されている。オーバーコート膜２０２の上に配向膜２０３が形成されている。
　ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶３００が挟持されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔はメイン柱状スペーサ１０で規定されている。図４の状態では、サブ柱状スペーサ１１はＴＦＴ基板１００側には接触していない。図４において、サブ柱状スペーサ１１の径φｓはメイン柱状スペーサ１０の径φｍよりも大きい。ここで、柱状スペーサ１０の径は、図４の下の図に示すように、柱状スペーサ１０の高さｈの９０％の位置における径φをいう。以下の実施例に示す本発明における柱状スペーサについても同様である。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶３００が挟持されている。
　図５は、本発明による液晶表示装置の平面図である。図５が図１と異なる点は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の周辺には、液晶を封止するために、外壁２１が形成されているが、この外壁２１は柱状スペーサ２０と同じ材料で、柱状スペーサ２０形成と同時にフォトリソグラフィによって形成されているということである。そして、柱状スペーサ２０と外壁２１は、加熱あるいは紫外線照射によって接着性を発現する材料で形成されている。したがって、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００は、柱状スペーサ２０と外壁２１の両方に接着されるため、柱状スペーサ２０で接着面積を稼げる分、外壁２１は、図１の場合に比べて、はるかに小さな幅で形成することが出来、例えば、１０μｍ程度の幅に形成することが可能である。また、外壁２１の端部もフォトリソグラフィで形成されるので、正確に制御することが出来る。
　一方、図１のシール材１５０は対向基板２００側にディスペンサで塗布され、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着するときに、押しつぶされる。したがって、シール材１５０の幅ｓｗ１を正確にコントロールすることは難しい。また、シール材１５０の端部も正確な制御は難しい。
　このように、図５においては、外壁２１の幅ｓｗ２を小さくできることと相俟って、額縁の幅ｆｗ２を、図１における額縁の幅ｆｗ１よりも大幅に小さくすることが出来る。例えば、図５において、額縁幅ｆｗ２を０．１ｍｍ以下、外壁の幅を０．０５ｍｍ程度にまで小さくすることが出来る。
　図５が図１とさらに異なる点は、図５のＴＦＴ基板１００と対向基板２００がポリイミド等の樹脂基板で形成されていることである。これによって、液晶表示パネルをフレキシブルに湾曲させることが出来る。さらに重要な点は、後で説明するように、対向基板２００に形成された柱状スペーサ２０を全て、ＴＦＴ基板１００側に接触させている点である。
　すなわち、ＴＦＴ基板１００及び対向基板２００を可撓性の樹脂基板で形成することにより、仮に柱状スペーサ２０の数を多くして、より反発力が大きい状態にしても、ＴＦＴ基板１００及び対向基板２００がフレキシブルに変形することで衝撃を吸収し、気泡の発生を防止することが出来る。また、大部分の柱状スペーサ２０をＴＦＴ基板１００側と接着させることによって、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の接着力を柱状スペーサ２０に分担させ、外壁２１による接着力を軽減することが出来るので、外壁２１の幅を小さくすることが出来、その結果、額縁幅ｆｗ２を非常に小さく抑えることが出来る。
　図６は、図５のＣ－Ｃ断面図である。図６において、ＴＦＴ基板１００の上に複数の絶縁膜や画素電極などの導電層を含むアレイ層１０１が形成されている。対向基板２００にはブラックマトリクスを含むカラーフィルタ層２０１が形成され、その上にオーバーコート膜２０２が形成されている。オーバーコート膜２０２の上に柱状スペーサ２０が形成されている。対向基板２００の周辺において、外壁２１が、柱状スペーサ２０と同時に、同じ材料で形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間には液晶３００が挟持されている。
　図６において、配向膜は形成されていない。この場合、液晶を特定方向に配向させるために、液晶には添加剤が加えられている。添加剤は、液晶を垂直配向させるためのものもあるし、液晶を水平の一定方向に配向させるためのものもある。添加剤の材料は、例えば特許文献４に記載されている。このような液晶をＴＦＴ基板と対向電極の間に封止した後、偏光紫外線を照射すると、所定の方向に液晶分子に対して配向能力を有するポリマー層が、ＴＦＴ基板および対向基板に形成され、これによって液晶を配向する。
　図６において、柱状スペーサ２０と外壁２１は、加熱あるいは紫外線照射によって接着性を発現する材料で形成されている。このため、柱状スペーサ２０と外壁２１がアレイ層１０１と接着することにより、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着するとともに、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔を規定している。図６における外壁２１は、柱状スペーサ２０と同時にフォトリソグラフィによって形成されるので、外壁２１の幅は柱状スペーサ２０の径と同じ１０μｍ程度にまで小さくすることが可能である。逆に言えば、外壁２１だけでは、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に接着力を維持することが出来ないので、柱状スペーサ２０の接着力を合せることで、全体の接着力を向上させている。
　接着力の評価は次のとおりである。図１及び図５の液晶表示パネルが５インチパネルの場合、表示領域は６２．２ｍｍ×１１０．５ｍｍである。図１において、シール材１５０の幅を０．８ｍｍとすると、シール材１５０の面積は（６２．２×０．８＋１１０．５×０．８）＝２７６．３２ｍｍ２である。図５において、同じ接着面積を柱状スペーサ２０によって持たせようとすると、例えば、柱状スペーサ２０の接触面積比を４％とする。そうすると、柱状スペーサ２０の接触面積は、６２．２×１１０．５×０．０４＝２７４．９ｍｍ２となり、図１の場合のシール材１５０の接着面積とほぼ同じになる。ここで、柱状スペーサ２０の接触面積比は、表示領域４０の面積をＳとし、柱状スペーサ２０の高さの９０％の位置における柱状スペーサ２０の面積をｓとし、柱状スペーサ２０の数をｎとした場合、ｓ×ｎ／Ｓである。
　なお、図５においては、柱状スペーサ２０の接着面積に加えて、外壁２１の接着力も加わるので、図１の場合よりも、大きな接着面積とすることが出来る。外壁２１の接着面積も考慮すると、柱状スペーサ２０の接触面積比は、１％よりも大きければよく、より好ましくは、２％以上である。
　図６に戻り、本発明では、図２と異なり、対向基板２００に形成された柱状スペーサ２０は全てＴＦＴ基板１００側と接触している。柱状スペーサ２０にＴＦＴ基板１００と対向基板２００の接着機能を持たせているからである。図２のような、ガラス基板の場合には、柱状スペーサを全てメイン柱状スペーサ１０で形成すると、気泡が発生する。しかし、図６においては、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００は、フレキシブルな樹脂基板で形成されているので、柱状スペーサ２０の反発力に対して柔軟に変形するので、気泡の発生を抑えることが出来る。
　ここで、全ての柱状スペーサ２０を対向する基板に接触させるという意味は、柱状スペーサ２０による接着力を確保するという意味である。したがって接着力を確保した上で、何等かの理由で、対向する基板に接触しない柱状スペーサを配置することを妨げるものではない。この意味から、本明細書における全ての柱状スペーサ２０を対向する基板に接触させるとは、大部分の柱状スペーサ２０を対向する基板に接触させるという意味と同義である。ここで大部分とは、例えば、８０％以上である。これに対して、図１乃至図４の構成のメイン柱状スペーサ１０の数は、サブ柱状スペーサ１１の数の１０％以下である。
　図６において、外壁２１の幅は、柱状スペーサ２０の径と同等となっているが、液晶を封止するという機械的な強度を考慮して、例えば、０．１ｍｍ程度まで大きくしてもよい。外壁２１の幅は、許容される額縁幅に合わせて設定することが出来る。また、外壁２１の幅を考慮して、柱状スペーサ２０の接触面積もフレキシブルに調整することが出来る。
　図７は本発明における柱状スペーサ２０の配置例である。図７が図３と異なる点は、全ての柱状スペーサ２０が同じ径であり、全て対向する基板、すなわち、ＴＦＴ基板１００側と接触しているということである。
　図７における柱状スペーサ２０の径は、図３におけるサブ柱状スペーサ１１と同じ径に統一している。柱状スペーサ２０の径は、接着力を確保する観点から、柱状スペーサ２０の数、外壁２１の幅を考慮して決めればよい。また、白色輝度の調整という点で、特定の色に関係する柱状スペーサ２０の径を他の部分の柱状スペーサ２０の径と異ならせることも可能である。すなわち、本発明では、気泡は大きな問題にならないので、柱状スペーサ２０の径を決める自由度が大きい。
　図８は図７のＤ－Ｄ断面図である。図８のＴＦＴ基板１００と対向基板２００の断面構成は図６で説明したとおりである。図８において、対向基板２００に形成された柱状スペーサ２０は全てＴＦＴ基板１００側に直接接着している。各柱状スペーサ２０の接着面積は、図８のような断面形状で測定することができるのであれば、柱状スペーサ２０がアレイ層１０１と接触している面積を測定すればよいが、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を分解して測定する場合は、各柱状スペーサ２０の高さの９０％の位置における径を基準とした面積と定義すればよい。
　図９乃至図１７は、図６に示す実施例１の構成を製造するためのプロセスを示す断面図である。図９及び図１０はＴＦＴ基板１００側のプロセスを示す。本発明では、基板１００は、フレキシブルな樹脂で形成されている。樹脂の中でも、ポリイミドは、機械的な強度、耐熱性から、表示装置の基板として特に優れているので、以後の説明はポリイミドを前提として行うが、本発明は、他の樹脂を使用する場合にも適用することが出来る。
　図９はガラス基板４００上にＴＦＴ基板１００となるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を塗布し、焼成してポリイミド基板を形成した状態である。ポリアミド酸を３００℃乃至４００℃程度で焼成することによりポリイミドが形成される。フレキシブル表示装置を形成するために、ポリイミドの厚さは、例えば１０μｍ乃至５０μｍであり、より好ましくは、１０μｍ乃至２０μｍである。このような薄い基板のみでは、製造プロセスを通すことはできないので、ＴＦＴ基板１００となるポリイミド基板をガラス基板４００の上に配置したまま、製造プロセスを通し、表示装置が完成した後、ガラス基板４００を剥離する。
　図１０は、図９のようにして形成したポリイミド基板１００の上にアレイ層１０１を形成した状態を示す断面図である。アレイ層１０１は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ－Ｆｉｅｌｄ－Ｓｗｉｈｃｉｎｇ）方式のパネルの場合、ＳｉＯ、ＳｉＮ等による下地膜、半導体層を含むＴＦＴからなるスイッチング素子、層間絶縁膜、走査線、映像信号線、これらの層を保護するパッシベーション膜、コモン電極、画素電極等を含む。アレイ層１０１では、例えば、画素電極が最も液晶層側に形成されている。
　　図１１乃至図１４は対向基板２００側の製造プロセスである。図１１は対向基板２００において、オーバーコート膜２０２まで形成された状態を示す断面図である。本発明では、対向基板２００もＴＦＴ基板１００と同様に、ポリイミドによって形成する。ポリイミドによる対向基板２００の形成方法は、図９での説明と同様である。対向基板２００側もポリイミドの厚さは、１０μｍ乃至５０μｍ、より好ましくは１０μｍ乃至２０μｍである。また、ガラス基板５００がついたまま、製造プロセスを通ることもＴＦＴ基板１００と同じである。
　図１１において、焼成、固化した対向基板２００の上にブラックマトリクスおよびカラーフィルタを有するカラーフィルタ層２０１が形成され、カラーフィルタ層２０１の上にオーバーコート膜２０２が形成されている。オーバーコート膜２０２の役割は、カラーフィルタ層２０１における顔料が液晶層３００を汚染することを防止することと、表面の平坦化である。
　図１２は、オーバーコート膜２０２の上に柱状スペーサ２０および外壁２１となる感光性樹脂２５を塗布し、プリベークした状態を示す。実施例１における柱状スペーサ２０および外壁２１の材料としては、熱可塑性、熱硬化性、紫外線硬化樹脂を使用するが、これらの材料は、所定の条件で加熱、あるいは、紫外線を照射したときに接着性を発現する材料である。このような材料は、例えば、特許文献２、特許文献３等に記載されている。その後、フォトリソグラフィによって、柱状スペーサ２０および外壁２１を形成する。柱状スペーサ２０および外壁２１は、フォトリソグラフィによって形成するので、正確な寸法を確保することが出来る。
　図１３は、感光性樹脂２５をフォトリソグラフィによってパターニングした状態を示す断面図である。感光性樹脂であるから、フォトレジストの形成は不要である。図１３の特徴は、柱状スペーサ２０のみならず、液晶３００を封止するための外壁２１も柱状スペーサ２０と同時に形成することである。したがって、ディスペンサで形成される従来のシール材１５０と異なり、微細加工が可能で、かつ、寸法も正確に制御することが出来る。図１３における外壁２１は、例えば、１０μｍであるが、強度を考慮して１００μｍ程度とすることも出来る。このように柱状スペーサ２０及び外壁２１を加工した後、焼成して、本硬化する。
　図１４はこのようにして形成した対向基板２００内に液晶３００をＯＤＦ（Ｏｎｅ　Ｄｒｏｐ　Ｆｉｌｌ）によって滴下し、充填している状態を示す断面図である。本実施例では、ＯＤＦで液晶充填を行うため、外壁２１には、液晶を後で注入するための開口部は形成されていない。本実施例では、配向膜が形成されていないので、液晶材料としては、配向膜無しで液晶を配向させるための材料が添加されている。
　図１５は、このようにして形成されたＴＦＴ基板１００側と対向基板２００側を貼り合わせた状態を示す断面図である。この状態では、ＴＦＴ基板１００側にはガラス基板４００が存在し、対向基板２００側にはガラス基板５００が存在している。図１５において、ＴＦＴ基板１００側と対向基板２００側を貼り合わせた後、紫外線を照射、または加熱して、柱状スペーサ２０及び外壁２１に接着性を発現させ、ＴＦＴ基板２００側と接着させる。これによって液晶３００をＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に封止する。
　そして、封止された液晶に対し、例えば、偏光紫外線を照射することによって、ＴＦＴ基板と液晶の界面、あるいは、対向基板と液晶の界面に液晶を配向させるための配向層を形成し、液晶を配向させる。
　図１６は、ガラス基板４００とＴＦＴ基板１００の間、及び、ガラス基板５００と対向基板２００の間においてガラス基板４００、５００を剥離するために、ガラス基板とポリイミド基板との界面にレーザＬＢを照射している断面図である。いわゆるレーザアブレーションによって、ガラス基板とポリイミド基板を剥離させる。剥離をより効率的に行うために、ガラス基板４００、５００とポリイミド基板１００、２００との境界に金属層等を形成する場合もある。
　図１７は、レーザアブレーションによって、ガラス基板４００をＴＦＴ基板１００から剥離し、また、ガラス基板５００を対向基板２００から剥離している状態を示す断面図である。図１７において、ガラス基板４００及び５００を除去した状態は図６と同じになる。
　図１８は実施例２の構成を示す断面図である。実施例２の液晶表示装置の平面図は、図５と同様である。ただし、図５に対して、アレイ層１０１の上に配向膜１０３が、オーバーコート膜２０２の上に配向膜２０３が形成されている点が異なっている。図１８において、ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板１００にアレイ層１０１が形成されている。アレイ層１０１の構成は図６での説明と同様である。また、ポリイミドで形成された対向基板２００にはブラックマトリクスとカラーフィルタを有するカラーフィルタ層２０１が形成され、その上にオーバーコート膜２０２が形成されている。オーバーコート膜２０２の上には、実施例１と同様の柱状スペーサ３０および外壁３１が形成され、この柱状スペーサ３０および外壁３１を構成する材料が加熱あるいは紫外線照射によって接着性を発現する材料によって形成されている。柱状スペーサ３０および外壁３１はフォトリソグラフィによって形成することが出来る。
　その後、オーバーコート膜２０２の上に、例えばインクジェットによって、配向膜２０３を形成する。配向膜２０３は柱状スペーサ３０の上にも形成されるがレベリングによって、柱状スペーサ３０の上には殆ど形成されていないので、図１８では省略されている。なお、柱状スペーサ３０や外壁３１に、配向膜材料をはじくような材料を使用すれば、柱状スペーサ３０等から配向膜を排除することが出来る。さらに、配向膜２０３をフォトリソグラフィによってパターニングすれば、柱状スペーサ３０の頂部から確実に配向膜を除去することが出来る。ＴＦＴ基板側の配向膜１０３と対向基板側の配向膜２０３の間に液晶３００が挟持されている。本実施例では、液晶３００は、配向膜１０３，２０３によって初期配向を受ける。
　図１８においても、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の接着は、対向基板２００側に形成された柱状スペーサ３０及び外壁３１がＴＦＴ基板１００側に接着することによって維持されている。図１８において、柱状スペーサ３０は全てＴＦＴ基板１００側と接触している点は実施例１と同じである。本実施例においても、ＴＦＴ基板１００及び対向基板２００はポリイミドで形成されているので、柱状スペーサ３０の反発力が大きい場合であってもフレキシブルに変形し、気泡が発生する可能性は小さい。
　図１９は、実施例２での表示領域４０における柱状スペーサ３０の配置例である。図１９における柱状スペーサ３０の配置位置、全ての柱状スペーサ３０が同じ径であること等は、実施例１の図７と同じである。図１９においても、柱状スペーサ３０自体が熱あるいは紫外線照射を受けて、硬化、あるいは軟化する時点で接着性を発現し、対向する基板（この場合はＴＦＴ基板１００）に形成された配向膜１０３と接着する。したがって、ＴＦＴ基板１００側に接着材層１０２は不要で、配向膜１０３を使用することが出来る。
　本実施例においても、柱状スペーサ３０をＴＦＴ基板１００と対向基板２００の接着に使用するために、柱状スペーサ３０の表示面積に対する接触比率を確保することが必要である点は、実施例１と同様である。すなわち、接触比率は、１％を超えることが必要であり、２％以上であればより好ましく、さらに好ましくは４％以上である。本実施例においても、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の接着について、外壁３１も寄与することは実施例１と同様であり、柱状スペーサ３０の接触比率は外壁３１の幅も加味して決定される。
　図２０は図１９のＥ－Ｅ断面図である。図２０におけるＴＦＴ基板１００側の構成及び対向基板２００側の構成は図１８で説明したとおりである。図２０において、配向膜１０３および配向膜２０３の間に液晶３００が挟持されている。図２０においては、ＴＦＴ基板１００側にも対向基板２００側にも配向膜１０３、２０３形成されているので、通常の液晶を用いることが出来る。
　図２１乃至図２６は、図１８に示す本実施例の構成を実現するプロセスを示す断面図である。図２１は、ＴＦＴ基板１００側の構成を示す断面図である。ＴＦＴ基板１００側の製造方法は、配向膜１０３が形成されている他は、実施例１と同様である。すなわち、ガラス基板４００の上にポリイミド基板１００を形成し、その上にアレイ層１０１を形成し、その上に配向膜１０３を形成している。
　図２２は対向基板２００側において、柱状スペーサ用の感光性樹脂３５を塗布し、固化した状態における断面図である。図２２において、オーバーコート膜２０２を形成するまでは、実施例１で説明したプロセスと同じである。その後、オーバーコート膜２０２の上に、柱状スペーサ３０あるいは外壁３１の前駆体となる、感光性の材料３５を塗布し、プリベークして固化する。
　柱状スペーサ３０および外壁３１の材料としては、熱可塑性、熱硬化性、紫外線硬化樹脂を使用するが、これらの材料は、所定の条件で加熱、あるいは、紫外線を照射したときに接着性を発現する材料である。
　その後、フォトリソグラフィによって、柱状スペーサ３０および外壁３１を形成する。柱状スペーサ３０および外壁３１は、フォトリソグラフィによって形成するので、正確な寸法を確保することが出来る。
　感光性材料３５を固化した後、図２３に示すように、配向膜２０３を塗布する。配向膜２０３は全面に塗布されるが、柱状スペーサ３０の上はレベリングによって、殆ど形成されていないので、配向膜２０３は省略されている。なお、柱状スペーサ３０や外壁３１の材料に、配向膜材料をはじくような材料を用いれば、柱状スペーサ３０等から確実に配向膜を排除することが出来る。さらに、配向膜２０３をフォトリソグラフィによってパターニングすれば、柱状スペーサから配向膜２０３を除去することが出来る。その後、配向膜２０３を焼成する。そして、配向膜２０３に対して配向処理を行う。配向処理は、ラビング法でも偏光紫外線を用いた光配向法でもよい。その後、図２４に示すように、対向基板２００側にＯＤＦによって液晶３００を滴下し、対向基板２００内に液晶３００を充填する。この時点では、柱状スペーサ３０および外壁３１はまだ半硬化の状態であり、接着性は発現していない。
　その後、図２５に示すように、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着し、液晶３００を外壁３１の内部に封止する。ＴＦＴ基板１００側と対向基板２００側を接着する際、柱状スペーサ３０及び外壁３１に対し、加熱、あるいは、紫外線を照射して、接着性を発現させ、柱状スペーサ３０及び外壁３１をＴＦＴ基板１００側の配向膜１０３に接着させる。加熱あるいは紫外線照射が終わって柱状スペーサ３０及び外壁３１が完全に硬化した後は、柱状スペーサ３０及び外壁３１の表面の接着性は消失している。したがって、液晶層３００を汚染することは無い。
　柱状スペーサ３０および外壁が紫外線硬化、あるいは熱硬化する際、体積が収縮したり、若干軟化したりして、柱状スペーサの高さが低くなる場合がある。これに対しては、パターニング後の柱状スペーサの高さを、本硬化前の柱状スペーサの高さよりも、例えば、０．２μｍ乃至０．５μｍ程度高くしておけばよい。
　その後、ガラス基板４００とＴＦＴ基板１００の界面およびガラス基板５００と対向基板２００の界面にレーザビームを照射し、レーザアブレーションによって、図２６に示すように、ガラス基板４００とガラス基板５００を除去し、図１８に示すフレキシブル液晶表示装置を形成することが出来る。
　本実施例のさらに他の構成として、ＴＦＴ基板側の配向膜を熱可塑性の材料で構成しておき、対向基板側に形成される柱状スペーサに、光発熱性材料を含ませておく。ＴＦＴ基板と対向電極を貼りあわせた後、光を照射することによって、柱状スペーサを発熱させ、ＴＦＴ基板側の配向膜を加熱し、配向膜に接着性を発現させ、柱状スペーサと配向膜を接着する構成とすることが出来る。
　以上説明したように、本実施例によれば、額縁の幅を殆ど認識できない程度に狭くし、表示領域を広げることが出来る、フレキシブルな液晶表示装置を実現することが出来る。
　図２７は本実施例の特徴を示す液晶表示装置の断面図である。図２７は、図５のＣ－Ｃ断面図に相当する。図２７が実施例２の図１８と異なる点は、柱状スペーサ３０が対向基板２００側の配向膜２０３の上に形成されている点である。一方、実施例２の図１８では、柱状スペーサ３０はオーバーコート膜２０２の上に形成され、柱状スペーサ３０を形成した後、配向膜２０３を形成している。本実施例である図２８は、図２７の表示領域の拡大断面図である。図２８が実施例２の図２０と異なる点は、柱状スペーサ３０が配向膜２０３の上に形成されていることである。その他の構成は、図２０と同じである。
　実施例２の図１８あるいは図２０の場合、配向膜２０３はレベリング効果によって、柱状スペーサ３０の上には殆ど残らないと考えられるが、薄膜であっても、柱状スペーサ３０の上面に残っていた場合、柱状スペーサ３０とＴＦＴ基板１００側の配向膜１０３との接着力に影響を与える。
　本実施例では、配向膜２０３を形成した後、柱状スペーサ３０を形成するので、配向膜２０３によって、柱状スペーサ３０とＴＦＴ基板１００側の配向膜１０３との接着が阻害されることは無い。但し、この場合、配向膜２０３を形成後に、柱状スペーサ３０のための感光性樹脂３５の塗布、仮焼成、フォトリソグラフィ等を行うために、配向膜２０３の表面がこれらのプロセスの影響を受ける可能性がある。このような観点から、配向膜の配向処理のタイミングを検討する必要もある。
　配向膜２０３の配向処理は、柱状スペーサ３０を形成する直前、又は柱状スペーサ３０を形成した後に行うことが出来る。本実施例の柱状スペーサ３０および外壁３１の形成方法は実施例２と同じである。また、図２７に記載されている液晶表示装置の製造プロセスも、配向膜２０３と柱状スペーサ３０の形成の順番が異なる点を除いては、実施例２で説明したのと同様である。
　なお、本実施例では、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を貼り合わせた後、接着性の柱状スペーサ３０および外壁３１に対して、加熱、あるいは紫外線照射を行うことによって、柱状スペーサ３０及び外壁３１を配向膜１０３及び配向膜２０３と強固に接着させることになる。この場合、柱状スペーサ３０あるいは外壁３１自体が本硬化時点で接着性を発現するものでもよいし、配向膜１０３あるいは配向膜２０３を熱可塑性の樹脂で構成し、柱状スペーサ３０と配向膜１０３、２０３とを接着させてもよい。
　ここでは、本発明を適用した場合の種々の効果を説明する。図２９は、ディスペンサによってシール材１５０を形成する従来の液晶表示パネルの端部を示す平面図である。シール材１５０をディスペンサで塗布する場合は、途切れてしまうのを防止するために、シール材１５０の幅を小さくするには限度がある。また、図２９に示すように、ディスペンサで対向基板２００に塗布されたシール材１５０は、対向基板２００とＴＦＴ基板１００を接着する際につぶれて形状が不規則になる。したがって、シール材１５０と表示領域４０との間には、この不規則分を考慮して、大きなマージンｍ１を設定して必要がある。
　これに対して、本発明によれば、図３０に示すように、外壁２１、３１はフォトリソグラフィによって形成することが出来るので、幅１０μｍ程度の微細加工が可能である。また、形状も正確に制御することが出来るので、表示領域４０との間には、比較的小さなマージンｍ２で済む。したがって、この点からも表示領域４０を大きく設定することが可能である。
　図３１および図３２は、表示装置を湾曲して使用する場合の比較例である。図３１は、従来例による液晶表示装置を湾曲して使用した場合の問題点を示す断面図である。表示装置を湾曲して使用する場合、画面中心付近に大きな曲げストレスがかかる。したがって、画面中心付近において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔が小さくなる。そうすると、画面中心と画面周辺における色度あるいは輝度に変化が生ずる。
　図３２は本発明の液晶表示装置を湾曲して使用する場合の断面図である。図３２において、ＴＦＴ基板１００と対向電極２００の間隔は、画面中央における値ｄ２と画面周辺での値ｄ１とはほとんど変わらない。本発明では、柱状スペーサ２０、３０にＴＦＴ基板１００と対向基板２００の接着の役割も持たせているので、柱状スペーサ２０、３０の表示領域に対する接触比率は、表示領域の１％を超え、好ましくは２％以上、より好ましくは４％以上である。したがって、柱状スペーサ２０、３０による反発力が大きく、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔の変動は生じにくい。
　加えて、本発明では、基板にガラス基板ではなく、例えば、１０μｍ乃至２０μｍのポリイミドを使用しているので、曲げ応力自体がガラス基板の場合に比較して非常に小さい。この点からも、表示装置を湾曲して使用した場合のＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔の変動を小さく抑えることが出来る。
　従来、液晶表示装置の外形は殆どが矩形であった。しかし、近年、矩形以外の形状を有する液晶表示装置が要求されている。図３３は、矩形の辺に切欠き４１が形成されている場合の例である。図３４は、表示領域４０に円形の孔４２が形成されている例である。図３３および図３４において、切欠き４１あるいは孔４２が形成されている部分には、切欠き４１又は孔４２の端部に沿って液晶を封止するシールを形成する必要がある。本発明のように、液晶をシールするための外壁をフォトリソグラフィによって形成すれば、このようなシール形状にも容易に対応でき、且つこのような異形部分においても狭額縁の表示を実現することが出来る。
　図３５及び図３６は表示装置の外形が矩形でない場合の例である。図３５は対向する垂直の２辺が内側に凸となっている例である。図３６は対向する水平の２辺が同じ方向に湾曲している例である。いずれも、隣り合う辺が鋭角で交差している箇所が存在している。このような部分はディスペンサでのシール材の塗布は難しいが、本発明のように、フォトリソグラフィで外壁を形成することは特に困難はない。
　このように、本発明によれば、画面が湾曲している表示装置や、外形が異形である表示装置、あるいは、画面内に種々の不規則な切欠き等が存在するような表示領域についても容易に対応することが出来る。
　１０…メイン柱状スペーサ、　１１…サブ柱状スペーサ、　２０、３０…柱状スペーサ、　２１、３１…外壁、　２５，３５…柱状スペーサ用感光性樹脂、　４０…表示領域、　５０…端子領域、　９１…走査線、　９２…映像信号線、　９３…画素、　１００…ＴＦＴ基板、　１０１…アレイ層、　　１０３…配向膜、　２００…対向基板、　２０１…カラーフィルタ層、　２０２…オーバーコート膜、　２０３…配向膜

Claims (20)

  1. 　第１の基板と、第２の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
    　前記第１の基板と前記第２の基板は、可撓性基板で形成され、
    　前記第１の基板と前記第２の基板間の表示領域には、複数の柱状スペーサが形成され、前記第１の基板と前記第２の基板間の基板端部には外壁が形成され、
    　前記柱状スペーサと前記外壁は、紫外線照射又は加熱により接着性を発現する材料で形成され、
    　前記柱状スペーサと前記外壁は前記第１の基板と前記第２基板の両面と接着していることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 　前記第１の基板および前記第２の基板は、ポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　前記第１の基板および前記第２の基板はポリイミドで形成され、前記ポリイミドの厚さは、１０μｍ乃至２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 　前記表示領域の面積と前記柱状スペーサが前記第１及び第２基板と接触している接着面積の比を接触比率と定義した場合、前記接触比率は、１％以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  5. 　前記接触比率は、２％以上であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 　前記第１の基板には、接着材層および配向膜が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  7. 　前記柱状スペーサは、前記第１の基板に形成された第１の配向膜に接着していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  8. 　前記第２の基板にはカラーフィルタ層が形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成され、前記柱状スペーサは前記オーバーコート膜に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  9. 　前記第２の基板にはカラーフィルタ層が形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜を覆って第２の配向膜が形成され、前記柱状スペーサは前記第２の配向膜に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  10. 　前記第１の基板には、走査線と映像信号線が形成され、前記柱状スペーサは、平面で視て、前記走査線と前記映像信号線が交差している部分において、前記第１の基板と接触していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  11. 　第１の基板と第２の基板の間に液晶を挟持した液晶表示装置の製造方法であって、
    　第１の基板と第２の基板を可撓性基板で形成し、
    　前記第２の基板に感光性樹脂を形成し、フォトリソグラフィによって、前記第２の基板の表示領域に柱状スペーサを、前記第２の基板の周辺部に外壁を同時に形成し、
    　前記第１の基板と前記第２の基板を接着する際に、加熱あるいは紫外線を照射することによって、前記柱状スペーサ及び前記外壁に接着性を発現させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  12. 　前記第１の基板は、接着材層は形成されないことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  13. 　前記表示領域の面積と前記柱状スペーサが前記第１及び第２基板と接触している接着面積の比を接触比率と定義した場合、前記接触比率を１％以上とするように柱状スペーサを配置することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  14. 　前記接触比率を２％以上とするように柱状スペーサを配置することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法。
  15. 　第１の基板と第２の基板の間に液晶を挟持した液晶表示装置の製造方法であって、
    　第１の基板と第２の基板を可撓性基板で形成し、
    　前記第２の基板に感光性樹脂を形成し、フォトリソグラフィによって、前記第２の基板の表示領域に柱状スペーサを、前記第２の基板の周辺部に外壁を同時に形成し、
    　前記第１の基板に第１の配向膜を形成し、
    　前記第１の基板と前記第２の基板を接着する際に、前記柱状スペーサ及び前記外壁に対し、加熱あるいは紫外線を照射することによって、前記柱状スペーサ及び前記外壁を前記第１の配向膜に接着させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  16. 　前記配向膜は熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
  17. 　前記第２の基板に対し、カラーフィルタ層を形成し、前記カラーフィルタ層の上にオーバーコート膜を形成し、前記オーバーコート膜の上に前記柱状スペーサ及び前記外壁を形成し、その後、第２の配向膜を形成することを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
  18. 　前記第２の基板に対し、カラーフィルタ層を形成し、前記カラーフィルタ層の上にオーバーコート膜を形成し、前記オーバーコート膜の上に第２の配向膜を形成し、前記第２の配向膜の上に前記柱状スペーサ及び前記外壁を形成することを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
  19. 　前記表示領域の面積と前記柱状スペーサが前記第１及び第２基板と接触している接着面積の比を接触比率と定義した場合、前記接触比率を１％以上とするように柱状スペーサを配置することを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
  20. 　前記接触比率を２％以上とするように柱状スペーサを配置することを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
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