JP4137512B2 - Manufacturing method of liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置とその製造方法に関する。より詳しく言えば、本発明は、少なくとも一方が透明である一対の基板の間に、一般に液晶として知られる光スイッチ機能を有する媒体を挟持した液晶表示装置であって、有効表示領域における基板間のギャップが均一且つ一定に保たれることにより、コントラストや応答速度等の均一性が向上し良好な表示品質を示す液晶表示装置と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくとも一方が透明である一対の基板間に、光スイッチ機能を有する媒体である液晶を充填した液晶表示装置は、一般に薄くて軽量で低消費電力である等の点から、電卓、家庭電化製品あるいはＯＡ機器等の表示装置、空間光変調装置（Ｓｐａｃｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）等として広く用いられている。
【０００３】
液晶表示装置では、基板間のギャップが均一且つ一定であることが、良好な表示を行うのに不可欠である。均一且つ一定のギャップの維持のためには、基板間に配置される、一般にスペーサと呼ばれる部材が使用されている。スペーサには、大別して粒子（ビーズ）状のものと柱（ピラー）状のものがあり、それらの配置・固定化方法が種々開発されてきた。
【０００４】
一つの方法として、球状の粒子（ビーズ）を基板上に散布し、基板間のギャップを均一に制御する方法が提案されている。ところが、この方法では、ビーズの配置を制御することが困難であり、ビーズは表示に不可欠な画素部分にも散布されることになって、それにより液晶分子の配向欠陥を招来し、表示品位を低下させる問題があった。
【０００５】
これを防止するため、ビーズの散布に代えて、フォトリソグラフィー法により画素部分以外に柱状のスペーサを選択的に形成する技術が提案されている。この場合、画素部分にスペーサがないため、配向欠陥、表示品位低下を防止することができる。ところが、スペーサは通常、一方の基板とは接着しているものの他方の基板とは接着性がないため、外圧を受ける（例えば指先で押される等により）と基板間隔が変動し、それに従い基板上の電極間隔が変動して、干渉縞の発生、色調のばらつき、駆動電圧特性のばらつき等の問題が発生していた。更に極端な場合は、外力によって基板どうしが接触し、配向膜が損傷を受けて液晶分子の配向が乱れ、表示品質が低下する等の問題が発生していた。
【０００６】
そこで、スペーサに両基板との接着性を持たせる検討が行われているが、精密なギャップ制御と強い接着性の実現はこれまで困難であった。例えば、特開２０００−１５５３２１号公報では、スペーサに圧力や熱で変形しないビーズを含有させ、強度と接着性を両立するようにしている。ところが、この手法では、ビーズをスペーサ形成用の樹脂に分散させているため、下記に示す問題が発生する。
（１）確率的にビーズを含有しないスペーサが存在するため、ギャップ均一性が劣る。
（２）この問題を避けるため、ビーズ含有量を増やすと、ビーズがフィラーとして作用して悪影響を及ぼし、スペーサの製造時にスペーサ材料を均一にスピンコートできず、塗布厚さにムラができ、その結果スペーサ高さが不均一になる。
（３）均一粒径をもつビーズは高価であり、しかも、スペーサ以外の部分はパターニングにより除去するため、ほとんどのビーズは捨てることになり、製造コストを上昇させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、液晶表示装置用スペーサのこれまでの配置・固定化技術は、外圧に対し強く（耐衝撃性が高く）、表示特性の良好な液晶表示装置を実現するのに十分ではなかった。
【０００８】
更に、これまでのスペーサは、基板上にスペーサを均一且つ高密度に配置させた状態で配向膜材料溶液を塗布することが困難であったり、配向膜のラビング処理の際にスペーサが剥がれ落ちてしまったりといったように、液晶表示装置の表示品質を維持したままスペーサを基板上に固定するのにも十分でなかった。
【０００９】
本発明は、上記の問題の解決し、スペーサ形成材料へのビーズ等の混合なしに樹脂だけでスペーサを形成し、スペーサにより基板どうしを強固に接着して、外圧に対する強度と表示特性の向上を実現可能な液晶表示装置とその製造方法の提供を目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、少なくとも一方が透明である一対の基板であって、各基板の片面には電極と配向膜とが形成されていて、それらを形成した面が向き合うように対向させた基板と、対向するこれらの基板間に配置されたスペーサと、該基板間に封入された液晶とを含み、且つ、対向する該基板の周辺部を封止してなる液晶表示装置の製造方法であって、一方の基板上に、硬化前における強度が１００〜１０００Ｎ／ｍｍ 2 であり、且つ、感光性樹脂で形成された前記スペーサを形成し、この基板ともう一方の基板とを重ね合わせた後に、前記スペーサを加熱により硬化させて基板に接着させ、前記スペーサの強度を前記硬化前の強度の１．２倍以上とすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００１１】
本発明の液晶表示装置は、一方の基板上に前記スペーサを形成し、この基板ともう一方の基板とを重ね合わせた後に、前記スペーサを加熱により硬化させて基板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により製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも一方が透明である一対の基板を有し、これらの基板間には液晶が封入されている。双方の基板の対向面には、電極が形成され、各電極の上に液晶分子の配向を規制する配向膜が設けられている。電極は、透明基板上のものが透明であればよいが、両方の基板上の電極を透明電極として形成してもよい。以下の説明では、両方の基板上に透明電極が存在するものとする。
【００１３】
本発明の液晶表示装置においては、基板間に、感光性樹脂から形成されたスペーサが配置されている。このスペーサの感光性樹脂は、基板どうしを重ね合わせた後に、加熱により硬化して両基板に対し接着力を示し、双方の基板をこのスペーサを介して強固に結合するとともに、基板間のギャップを均一且つ一定に保持する。
【００１４】
本発明で用いる感光性樹脂は、フォトリソグラフィー法によるパターニングが可能であり、スペーサを所定パターンに従って形成するのが容易である。そのため、液晶表示装置の画素部分を除いて基板間の一定ギャップの保持に有効な位置にスペーサを選択的に配置することができる。また、パターニングに先立ち形成する感光性樹脂層の膜厚を調整することにより、対向基板間の間隔を制御するのが容易である。
【００１５】
本発明の液晶表示装置のスペーサを形成する感光性樹脂としては、ポジ型又はネガ型の各種の感光性樹脂が使用できる。例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、環化ゴム、ノボラック樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、アクリレート樹脂、ビスフェノール樹脂等、あるいはゼラチンを感光性樹脂化したものから選択される少なくとも１種の樹脂を使用することができ、ここに挙げた樹脂は一般的なレジスト材料として商業的に入手可能である。ポジ型の感光性樹脂が使用された場合、その露光部が分解され、現像処理によって選択的に除去される。一方、ネガ型の感光性樹脂が使用された場合、その露光部は架橋反応または重合反応が誘起されて固化し、未露光部が現像処理によって選択的に除去される。
【００１６】
間に液晶を封入した対向基板は、液晶の漏出を防ぐため周辺部を封止される。この封止には、通常樹脂材料が使用され、それは、例えば加熱により、硬化することで封止機能を果たす。スペーサを形成する感光性樹脂を熱硬化性とし、その硬化温度が周辺封止樹脂の硬化温度と等しいか、あるいはそれより低い樹脂を用いることにより、スペーサの感光性樹脂の硬化による基板どうしの結合と、液晶表示装置の周辺部の封止を一つの工程で行うことができる。
【００１７】
本発明の液晶表示装置で使用する一対の基板には、液晶表示装置の表示動作に必要な透明電極が設けられ、その上に樹脂で形成された配向膜が存在していて、この配向膜表面には液晶分子を所定の方向に配向させるためのラビング処理が施されている。基板を重ね合わせた後の加熱によりスペーサを硬化させる際には、配向膜のラビング効果を損なわない温度で加熱することが重要である。また、スペーサの加熱による硬化温度は、上述のように液晶表示装置の周辺封止樹脂の硬化温度以下であるのが好ましい。一般に、基板間に液晶を封入後、液晶を再配向させるアニール処理の温度が１１０℃程度であるので、スペーサの熱硬化性樹脂及び基板の周辺部封止用の熱硬化性樹脂の硬化温度を１１０℃以上にすることが望ましい。また、１５０℃を超える温度になると配向膜のラビング効果が失われるため、１５０℃より高い温度での加熱は避けるべきである。従って、スペーサ及び基板周辺部封止用の熱硬化性樹脂の硬化温度は、１１０〜１５０℃の範囲にあるのが好ましい。
【００１８】
本発明の液晶表示装置における一対の基板は、スペーサが未硬化（あるいは半硬化）の状態でそれらを対向して所定の位置に配置後に、スペーサを硬化させて最終的に結合される。そのため、基板と重ね合わせる前、つまり硬化前のスペーサは、基板を重ね合わせた後の圧着により潰れない程度の強度（１００〜１０００Ｎ／ｍｍ2）を持つべきである。更に、スペーサはその硬化後において、液晶表示装置にかかる外圧に対し十分耐えるように、硬化前の強度の１．２倍以上の強度を示すことが好ましい。
【００１９】
本発明におけるスペーサ強度は、微小圧縮試験機（例えば島津製作所製ＭＣＴＭ−５００）を使用して、加圧圧子の直径５０μｍ及び負荷速度５０ｍＮ／ｓの条件でスペーサを圧縮し、スペーサの初期の高さに対し２０％圧縮した時の面圧（Ｓ0）に対応するスペーサ硬度として測定される。面圧が低いほど低硬度であり、スペーサ強度が小さい。すなわち、本発明におけるスペーサ強度は、次の式により求まる面圧Ｓ0で表される。
Ｓ0＝Ｐ0／Ａ
Ｓ0：面圧（Ｎ／ｍｍ2）
Ｐ0：スペーサを２０％圧縮した時の荷重（Ｎ）
Ａ ：スペーサの断面積（ｍｍ2）
【００２０】
本発明の液晶表示装置において使用する液晶は特に限定されず、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、電傾効果を示すスメクティックＡ相液晶等の公知の液晶を使用することができる。
【００２１】
本発明の液晶表示装置は、一方の基板上に前記スペーサを形成し、この基板ともう一方の基板とを重ね合わせた後に、前記スペーサを加熱により硬化させて基板に接着させることで製造することができる。
【００２２】
基板間ギャップへの液晶の充填方法としては、予め対向させた基板間に真空を利用して液晶を充填封入する真空法、あるいは一方の基板上に液晶を滴下してから他方の基板を重ねる滴下法が代表的であり、本発明の液晶表示装置はそのどちらにより製造することも可能である。例えば、滴下法による場合、一対の基板の一方に前記スペーサを形成し、一対の基板のいずれか一方の基板上に液晶を滴下した後、２枚の基板を重ね合わせ、基板周辺封止部材とともに加熱することにより、スペーサを両方の基板に接着することができる。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、基板間を封止するための周辺封止を全く施さずに、あるいは実質的に施さずに（ごく限られた一部にだけ施して）、該全くあるいは実質的に周辺封止を施していない部分全域または一部に液晶を付着させた後、液晶を該基板の間に充填し、次いで封止していない周辺全域を封止部材で封止することにより製造することが可能である。この方法によれば、基板間に液晶を効率よく注入することができ、それによりスループットを向上させ、製造コストを低減し、製品歩留まりを向上させることができる。
【００２４】
この場合、基板に液晶を付着させる前後の圧力差又は温度差、あるいはその両者を利用して、液晶を基板の間に充填してもよく、それにより基板間のギャップに液晶をより短時間で充填することができる。また、液晶を付着させる部分に、ディスペンサを使用して液晶を滴下して付着させることができる。ディスペンサの使用は、液晶の定量的且つ容易な付着を可能にする。
【００２５】
本発明では、基板の周辺部を封止する材料として、熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂のいずれを使用することもできる。熱硬化性樹脂を使用する場合には、その硬化温度を、加熱によって硬化して両基板に対し接着力を呈するスペーサの硬化温度と等しいか、あるいはそれより高くすることによって、加熱工程において、スペーサを硬化させて、液晶表示装置の表示部の電極間のギャップを設定し、その電極間のギャップを保ったままで基板の周辺部を封止することができる。光硬化性樹脂を使用する場合には、より低温で基板間を封止することができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【００２７】
図１に、下記の例で製造した液晶表示装置を模式的に示す。この液晶表示装置１０には、対向したガラス基板１、２と、これらの基板間に位置し、基板間のギャップを保持しているスペーサ３と、基板１、２の周辺部を封止している接着シール材４と、基板間のギャップに封入された液晶５が含まれている。基板１、２の対向面にはそれぞれ、透明電極が形成されており（一方は個別電極として、他方は共通電極として形成される）、その上にラビング処理を施した配向膜が位置しているが、簡単にするため図１にそれらは図示していない。
【００２８】
まず最初に、液晶表示装置の電極間のギャップを均一かつ一定に保って封止する工程にしぼって説明することにし、使用する材料等については後の例で具体的に説明する。
【００２９】
透明電極と配向膜を形成したガラス基板１の上に、フォトレジスト材料を２μｍの膜厚になるようにスピンコートした。このレジスト膜をプリベーキングしてから、フォトマスクを用いて紫外線露光装置により露光を行い、続いて現像を行って、基板上に直径１０μｍの円柱が１００μｍ間隔で縦横に並ぶパターンでスペーサ３を作製した。こうして形成したスペーサを、純水で洗浄後、乾燥させた。
【００３０】
スペーサ３を設けたガラス基板１の周辺部に、液晶注入口となる部分を残して接着シール材４を配置し、ガラス基板１の上にもう一方のガラス基板２を載置した組立体を作った。この組立体を熱処理装置（図示せず）内に装填し、スペーサ３及び接着シール材４の熱硬化性樹脂の硬化温度（１１０℃〜１５０℃）で加熱加圧した。この処理によって、スペーサ３は圧力を受けたまま硬化して、ガラス基板１とガラス基板２とを強固に結合させた。同時に、接着シール材４によってガラス基板１とガラス基板２の周辺がシールされた。
【００３１】
その後、液晶注入口を通してガラス基板１とガラス基板２の間に液晶５を注入し、液晶注入口を最終的に封止した。
【００３２】
（実施例１）
上述の液晶表示装置の製造方法に従って、実施例１の液晶表示装置を次のように製造した。
【００３３】
片面にＩＴＯの透明電極を設けた２００×１００×１．１ｍｍの一対のガラス基板上に、３ｗｔ％のポリイミド溶液をスピンコータを用いて２０００ｒｐｍの回転数で塗布し、２００℃で３０分焼成して配向膜を形成した。
【００３４】
一方のガラス基板の配向膜上に、ネガ型フォトレジスト材料（ＴＬＯＲ−Ｎ、東京応化工業社製）を膜厚が２μｍになるようにスピンコートした。形成したレジスト膜のプリベーキングをホットプレート上にて１００℃で１分間行い、そして紫外線露光装置により５０ｍＪ／ｃｍ2でレジスト膜の露光を行った。次に、レジスト膜を現像して、直径１０μｍの円柱が１００μｍ間隔で縦横に並ぶパターンでスペーサを形成し、純水で洗浄後、乾燥させた。
【００３５】
続いて、両方のガラス基板の配向膜をラビング処理した。
【００３６】
次に、一方のガラス基板の周辺部に１５０℃、１時間で硬化するエポキシ樹脂を液晶注入口を除いて印刷法によって付着させた。一対のガラス基板を、透明電極が向かい合うように重ね合わせ、真空袋に入れて、１５０℃、１時間で周辺部のシール材であるエポキシ樹脂を硬化させるとともに、スペーサも硬化させて、ガラス基板どうしを接合させた。次に、液晶注入口を通して強誘電性液晶を注入し（真空法）、液晶注入口を封止して強誘電性液晶表示装置を得た。
【００３７】
この液晶表示装置をクロスニコルス下に置き、先端径が０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化はみられなかった。これにより、この液晶表示装置は液晶層厚を小さくする外力に対して、耐ストレス性を備えることが認められた。
【００３８】
また、液晶表示装置の中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたところ、画面全体にわたって表示色の変化は観察されず、液晶層厚は全面にわたって変化しなかった。
【００３９】
上記と同一条件で再実験した時の、硬化前のスペーサの強度は１０００Ｎ／ｍｍ2であり、ガラス基板を重ねない条件で硬化後の強度は２０００Ｎ／ｍｍ2であった。
【００４０】
（比較例１）
ここでは、実施例１の液晶表示装置と比較するために、ガラス基板の寸法形状、配向膜、スペーサ及び液晶材料等の条件は実施例１と同一にし、スペーサ形成材料であるネガ型フォトレジストの露光時間を実施例１に比べ５倍にすることで基板を重ね合わせる前のスペーサ強度を高くした例を説明する。
【００４１】
実施例１と同様に２枚の基板上に配向膜を形成後、一方の基板上にレジスト膜を形成し、２５０ｍＪ／ｃｍ2で実施例１と同一パターンの露光を行い、続いて現像、リンス、乾燥を行った。次いで、実施例１におけるのと同じ手順に従って、液晶表示装置を作製した。
【００４２】
この液晶表示装置をクロスニコルス下に置き、先端径が０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が観察された。これにより、この液晶表示装置は液晶層厚を小さくする方向の外力に対する耐ストレス性が劣ることが示された。
【００４３】
液晶表示装置の中央部を支持し、その両端に１００ｇの荷重を付加したところ、画面全体にわたり表示色の変化が観察された。これは、基板を重ね合わせる前に既に硬化が進んでいたスペーサが一方の基板と十分接着していないため、荷重によりパネルギャップが変動したためである。
【００４４】
上記と同一条件で再実験した時の、基板を重ね合わせる前の、既に硬化が進んでいるスペーサの強度は２１００Ｎ／ｍｍ2であった。
【００４５】
これらの結果から、基板を重ね合わせる前のスペーサの硬化が進み、強度が高くなったため、この例の液晶表示装置は、基板を重ね合わせてから加熱してもスペーサの接着性が不十分で、表示特性及び外力に対する強度が劣ったものになったものと考えられる。
【００４６】
（実施例２）
スペーサ形成材料としてポジ型レジスト材料（ＴＰＡＲ−ＰＯ１２ＭＰ、東京応化工業社製）を使用し、露光マスクをポジ用のものに替えた以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
【００４７】
この液晶表示装置をクロスニコルス下に置き、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、この液晶表示装置は液晶層厚を小さくする外力に対して耐ストレス性を備えることが認められた。
【００４８】
また、液晶表示装置の中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたところ、画面全体にわたって表示色の変化は観察されず、液晶層厚は全面にわたって変化しなかった。
【００４９】
上記と同一条件で再実験した時の、基板を重ね合わせる前（硬化前）のスペーサの強度は１１０Ｎ／ｍｍ2、ガラス基板を重ね合わせない条件で硬化後の強度は２０００Ｎ／ｍｍ2であった。
【００５０】
（比較例２）
スペーサ形成材料であるポジ型レジストのプリベーク温度を１４０℃に変えた以外は、実施例２と同一条件で液晶表示装置を作製した。
【００５１】
この液晶表示装置をクロスニコルス下に置き、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が観察され、これにより、この液晶表示装置は液晶層厚を小さくする方向の外力に対する耐ストレス性が劣ることが示された。
【００５２】
液晶表示装置の中央部を支持し、その両端に１００ｇの荷重を付加したところ、画面全体にわたり表示色の変化が観察された。これは、プリベーク時のより高い温度での加熱によりスペーサ形成材料の硬化が進んだことにより、スペーサが一方の基板と接着していないため、荷重によってパネルギャップが変動したためである。
【００５３】
上記と同一条件で再実験した時の、基板を重ね合わせる前のスペーサの強度は１１００Ｎ／ｍｍ2であった。
【００５４】
これらの結果から、基板を重ね合わせる前のスペーサの硬化が進み、硬度が高くなったため、この例の液晶表示装置は、基板を重ね合わせてから加熱してもスペーサが接着性を示さず、表示特性及び外力に対する強度が劣ったものになったものと考えられる。
【００５５】
（比較例３）
スペーサ材として、１９０℃、１時間で硬化するネガレジストを用い、１９０℃１時間で硬化させた以外は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。その結果、配向膜に熱によるダメージが見られ、液晶表示装置の表示品位が低下した。
【００５６】
（比較例４）
スペーサ材として、１５０℃、１時間で硬化するネガレジストを用い、また、シール材として、１４０℃、１時間で硬化するエポキシ樹脂を用いた以外は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。その結果、パネル周辺部のシール材が硬化した後でスペーサが硬化したため、表示領域の中央部が膨らみ、ギャップが不均一になり、液晶表示装置の表示品位が低下した。
【００５７】
（比較例５）
スペーサ材として、１００℃、１時間で硬化するネガレジストを用い、また、シール材として、１００℃、１時間で硬化するエポキシ樹脂を用い、液晶滴下法で液晶を加温しながらパネル内に充填した後、基板を重ね合わせ、１００℃で硬化させた以外は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。その結果、ネガレジスト、シール材の硬化温度が低いため、加温状態（１００℃）で液晶充填する際、ネガレジストの硬化が始まる問題が発生し、基板との接着性が得られなかった。
【００５８】
（比較例６）
スペーサ材として、１６０℃、１時間で硬化するネガレジストを用い、また、シール材として、１６０℃、１時間で硬化するエポキシ樹脂を用い、１６０℃で硬化させた以外は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。その結果、配向膜に熱によるダメージが見られ、液晶表示装置の表示品位が低下した。
【００５９】
（実施例３）
この例は、ディスペンサを使用して液晶を滴下した（滴下法）以外は、実施例１と同様であった。１対のガラス基板の一方にスペーサを形成し、次いで液晶を滴下してから、透明電極が向かい合うように２枚のガラス基板を貼り合わせ、真空袋に入れ、１５０℃、１時間で周辺部のシール材であるエポキシ樹脂とスペーサのネガレジストを硬化させ、液晶表示装置を作製した。
【００６０】
この液晶表示装置は、実施例１と同様に、良好な表示特性及び外力に対する耐ストレス性を示した。また、同一条件で再実験した時の、基板を重ね合わせる前（硬化前）のスペーサの強度は８００Ｎ／ｍｍ2、ガラス基板を重ね合わせない条件で硬化後の強度は２０００Ｎ／ｍｍ2であった。
【００６１】
本発明は、以上説明したとおりであるが、その特徴を種々の態様ととも付記すれば、次のとおりである。
（付記１）少なくとも一方が透明である一対の基板であって、各基板の片面には電極と配向膜とが形成されていて、それらを形成した面が向き合うように対向させた基板と、対向するこれらの基板間に配置されたスペーサと、該基板間に封入された液晶とを含み、且つ、対向する該基板の周辺部を封止してなる液晶表示装置であって、前記スペーサが感光性樹脂で形成されており、且つ、前記基板のおのおのが、それらを重ね合せた後に硬化した該スペーサに接着していることを特徴とする液晶表示装置。
（付記２）前記スペーサの硬化前における強度が１００〜１０００Ｎ／ｍｍ2であり、且つ、前記基板を重ね合せた後に硬化した前記スペーサの強度が上記硬化前の強度の１．２倍以上であることを特徴とする、付記１記載の液晶表示装置。
（付記３）前記スペーサの感光性樹脂がポジ型フォトレジストであることを特徴とする、付記１又は２記載の液晶表示装置。
（付記４）前記スペーサの感光性樹脂がネガ型フォトレジストであることを特徴とする、付記１又は２記載の液晶表示装置。
（付記５）前記スペーサの硬化温度が前記配向膜のラビング効果を損なう温度より低いことを特徴とする、付記１から４までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記６）前記スペーサの硬化温度が１１０〜１５０℃の範囲であることを特徴とする、付記１から５までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記７）前記スペーサの感光性樹脂が、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、環化ゴム、ノボラック樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、アクリレート樹脂、ビスフェノール樹脂、及び感光性樹脂化したゼラチンから選択される少なくとも１種の樹脂であることを特徴とする、付記１から６までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記８）前記基板の周辺部が熱硬化性樹脂で封止されていることを特徴とする、付記１から７までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記９）前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度が前記配向膜のラビング効果を損なう温度より低いことを特徴とする、付記８記載の液晶表示装置。
（付記１０）前記スペーサの硬化温度が前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度に等しいか、あるいはそれより低いことを特徴とする、付記８又は９記載の液晶表示装置。
（付記１１）前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度が１１０〜１５０℃の範囲であることを特徴とする、付記８から１０までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記１２）前記液晶が、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、又はスメクティックＡ相液晶であることを特徴とする、付記１から１１までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記１３）付記１記載の液晶表示装置を製造する方法であって、一方の基板上に前記スペーサを形成し、この基板ともう一方の基板とを重ね合わせた後に、前記スペーサを加熱により硬化させて基板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。
（付記１４）前記スペーサの形成を、フォトリソグラフィー法による前記感光性樹脂のパターニングにより行うことを特徴とする、付記１３記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１５）前記感光性樹脂の硬化温度が前記配向膜のラビング効果を損なう温度より低いことを特徴とする、付記１３又は１４記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１６）前記感光性樹脂の硬化温度が１１０〜１５０℃の範囲であることを特徴とする、付記１３から１５までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１７）前記スペーサの感光性樹脂が、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、環化ゴム、ノボラック樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、アクリレート樹脂、ビスフェノール樹脂、及び感光性樹脂化したゼラチンから選択される少なくとも１種の樹脂であることを特徴とする、付記１３から１６までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１８）前記基板の周辺部を熱硬化性樹脂で封止することを特徴とする、付記１３から１７までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１９）前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度が前記配向膜のラビング効果を損なう温度より低いことを特徴とする、付記１８記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２０）前記感光性樹脂の硬化温度が前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度に等しいか、あるいはそれより低いことを特徴とする、付記１８又は１９記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２１）前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度が１１０〜１５０℃の範囲であることを特徴とする、付記１８から２０までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２２）前記液晶が、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、又はスメクティックＡ相液晶であることを特徴とする、付記１３から２１までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置においては、電極を有する基板上に形成された配向膜の上にフォトリソグラフィー法により、ビーズ等の混合なしで、樹脂だけで形成したスペーサにより、一対の基板を強固に接着することで、電極間のギャップが表示領域内で均一、且つ一定に保たれる。それにより、本発明の液晶表示装置は、有効表示領域内におけるコントラストや応答速度の均一性が改善され、表示品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で製作した液晶表示装置を説明する図である。
【符号の説明】
１、２…ガラス基板
３…スペーサ
４…接着シール材
５…液晶
１０…液晶表示装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a medium having an optical switch function generally known as liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, at least one of which is transparent, between the substrates in the effective display area. The present invention relates to a liquid crystal display device in which uniformity such as contrast and response speed is improved by keeping the gap uniform and constant, and which exhibits good display quality, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device filled with liquid crystal, which is a medium having an optical switch function, between a pair of substrates at least one of which is transparent is generally thin, lightweight, and has low power consumption. It is widely used as a display device such as an OA device, a spatial light modulator, and the like.
[0003]
In a liquid crystal display device, a uniform and constant gap between substrates is indispensable for good display. In order to maintain a uniform and constant gap, a member generally called a spacer disposed between the substrates is used. Spacers are roughly classified into particles (beads) and pillars (pillars), and various arrangement and immobilization methods have been developed.
[0004]
As one method, a method has been proposed in which spherical particles (beads) are dispersed on a substrate and the gap between the substrates is uniformly controlled. However, with this method, it is difficult to control the arrangement of the beads, and the beads are scattered even in the pixel portions essential for display, thereby causing alignment defects in the liquid crystal molecules and improving the display quality. There was a problem to lower.
[0005]
In order to prevent this, a technique has been proposed in which columnar spacers are selectively formed in addition to the pixel portion by photolithography instead of bead dispersion. In this case, since there is no spacer in the pixel portion, alignment defects and display quality deterioration can be prevented. However, since the spacer is usually bonded to one substrate but not to the other substrate, the substrate interval fluctuates when external pressure is applied (for example, when pressed by a fingertip), and the substrate The electrode spacing fluctuated, causing problems such as generation of interference fringes, variations in color tone, and variations in drive voltage characteristics. In an extreme case, the substrates are brought into contact with each other by an external force, the alignment film is damaged, the alignment of liquid crystal molecules is disturbed, and the display quality is deteriorated.
[0006]
Therefore, studies have been made to provide the spacer with adhesion to both substrates, but it has been difficult to achieve precise gap control and strong adhesion. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-155321, beads that are not deformed by pressure or heat are contained in a spacer so that both strength and adhesiveness are compatible. However, in this method, since the beads are dispersed in the resin for spacer formation, the following problems occur.
(1) Since there are spacers that do not contain beads at random, gap uniformity is poor.
(2) In order to avoid this problem, if the bead content is increased, the bead acts as a filler and has an adverse effect, the spacer material cannot be spin-coated uniformly during the manufacture of the spacer, and the coating thickness can be uneven. As a result, the spacer height becomes non-uniform.
(3) Beads having a uniform particle size are expensive, and portions other than the spacers are removed by patterning, so most of the beads are discarded, increasing the manufacturing cost.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional arrangement and fixing technique of the spacer for the liquid crystal display device is not sufficient to realize a liquid crystal display device that is strong against the external pressure (high impact resistance) and has good display characteristics.
[0008]
Furthermore, it is difficult for conventional spacers to apply the alignment film material solution in a state where the spacers are uniformly and densely arranged on the substrate, or the spacers are peeled off during the rubbing process of the alignment film. For example, the spacer is not sufficient to fix the spacer on the substrate while maintaining the display quality of the liquid crystal display device.
[0009]
The present invention solves the above-mentioned problems, forms a spacer only with a resin without mixing beads or the like to the spacer forming material, and firmly adheres the substrates to each other to improve the strength against external pressure and the display characteristics. An object of the present invention is to provide a feasible liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention is a pair of substrates, at least one of which is transparent, and an electrode and an alignment film are formed on one side of each substrate so that the surfaces on which they are formed face each other A liquid crystal display device comprising: an opposed substrate; a spacer disposed between the opposed substrates; and a liquid crystal sealed between the substrates, wherein a peripheral portion of the opposed substrate is sealed . A method of manufacturing , wherein a spacer having a strength of 100 to 1000 N / mm 2 before curing and formed of a photosensitive resin is formed on one substrate, and the substrate and the other substrate are formed. after superposition, said spacers is cured by heating to adhere to the substrate, a manufacturing method of a liquid crystal display device, characterized in that the strength of the spacer and above 1.2 times the strength before the curing.
[0011]
The liquid crystal display device of the present invention is characterized in that the spacer is formed on one substrate, the substrate and the other substrate are overlapped, and then the spacer is cured by heating and bonded to the substrate. It can be manufactured by a manufacturing method of a liquid crystal display device.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The liquid crystal display device of the present invention has a pair of substrates at least one of which is transparent, and liquid crystal is sealed between these substrates. Electrodes are formed on the opposing surfaces of both substrates, and an alignment film that regulates the alignment of liquid crystal molecules is provided on each electrode. The electrodes need only be transparent on the transparent substrate, but the electrodes on both substrates may be formed as transparent electrodes. In the following description, it is assumed that a transparent electrode exists on both substrates.
[0013]
In the liquid crystal display device of the present invention, a spacer formed of a photosensitive resin is disposed between the substrates. The photosensitive resin of this spacer is cured by heating after overlapping the substrates, and shows an adhesive force to both substrates, firmly bonding both substrates via this spacer, and the gap between the substrates. Keep uniform and constant.
[0014]
The photosensitive resin used in the present invention can be patterned by a photolithography method, and it is easy to form the spacers according to a predetermined pattern. Therefore, the spacer can be selectively disposed at a position effective for maintaining a constant gap between the substrates except for the pixel portion of the liquid crystal display device. Further, it is easy to control the distance between the counter substrates by adjusting the film thickness of the photosensitive resin layer formed prior to patterning.
[0015]
As the photosensitive resin for forming the spacer of the liquid crystal display device of the present invention, various positive or negative photosensitive resins can be used. For example, use at least one resin selected from polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cyclized rubber, novolac resin, polyester, polyurethane, acrylate resin, bisphenol resin, etc., or gelatin made into photosensitive resin The resins listed here are commercially available as common resist materials. When a positive photosensitive resin is used, the exposed portion is decomposed and selectively removed by development processing. On the other hand, when a negative photosensitive resin is used, the exposed portion is solidified by inducing a crosslinking reaction or a polymerization reaction, and the unexposed portion is selectively removed by development processing.
[0016]
The counter substrate in which the liquid crystal is encapsulated in between is sealed at the periphery in order to prevent leakage of the liquid crystal. For this sealing, a resin material is usually used, which fulfills a sealing function by being cured, for example, by heating. The photosensitive resin forming the spacer is thermosetting, and the curing temperature is equal to or lower than the curing temperature of the peripheral sealing resin, so that the substrates are bonded to each other by curing the photosensitive resin of the spacer. In addition, the periphery of the liquid crystal display device can be sealed in one step.
[0017]
The pair of substrates used in the liquid crystal display device of the present invention is provided with a transparent electrode necessary for the display operation of the liquid crystal display device, and an alignment film formed of resin exists on the transparent electrode. Is subjected to a rubbing treatment for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction. When the spacer is cured by heating after stacking the substrates, it is important to heat at a temperature that does not impair the rubbing effect of the alignment film. Moreover, it is preferable that the curing temperature by heating the spacer is equal to or lower than the curing temperature of the peripheral sealing resin of the liquid crystal display device as described above. In general, after the liquid crystal is sealed between the substrates, the annealing temperature for realigning the liquid crystal is about 110 ° C. Therefore, the curing temperature of the thermosetting resin for the spacer and the thermosetting resin for sealing the peripheral portion of the substrate is set. It is desirable that the temperature be 110 ° C. or higher. Moreover, since the rubbing effect of the alignment film is lost when the temperature exceeds 150 ° C., heating at a temperature higher than 150 ° C. should be avoided. Therefore, the curing temperature of the thermosetting resin for sealing the spacer and the substrate peripheral portion is preferably in the range of 110 to 150 ° C.
[0018]
The pair of substrates in the liquid crystal display device of the present invention is finally bonded after the spacers are placed in a predetermined position facing each other with the spacers uncured (or semi-cured). Therefore, the spacer before being superimposed on the substrate, that is, the uncured spacer should have a strength (100 to 1000 N / mm 2 ) that is not crushed by the pressure bonding after the substrate is superimposed. Furthermore, the spacer preferably exhibits a strength of 1.2 times or more of the strength before curing so as to sufficiently withstand the external pressure applied to the liquid crystal display device after the curing.
[0019]
The spacer strength in the present invention is determined by compressing the spacer under the conditions of a pressure indenter diameter of 50 μm and a load speed of 50 mN / s using a micro compression tester (for example, MCTM-500 manufactured by Shimadzu Corporation). It is measured as the spacer hardness corresponding to the surface pressure (S 0 ) when compressed to 20%. The lower the surface pressure, the lower the hardness and the lower the spacer strength. That is, the spacer strength in the present invention is represented by the surface pressure S 0 obtained by the following equation.
S 0 = P 0 / A
S 0 : Surface pressure (N / mm 2 )
P 0 : Load when the spacer is compressed 20% (N)
A: Cross-sectional area of the spacer (mm 2 )
[0020]
The liquid crystal used in the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited, and twisted nematic liquid crystal, super twisted nematic liquid crystal, nematic cholesteric phase transition liquid crystal, polymer dispersed liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, antiferroelectric liquid crystal, A known liquid crystal such as a twist grain boundary liquid crystal or a smectic A phase liquid crystal exhibiting an electroclinic effect can be used.
[0021]
The liquid crystal display device of the present invention is manufactured by forming the spacer on one substrate, superimposing the substrate and the other substrate, and then curing the spacer by heating and bonding the spacer to the substrate. Can do.
[0022]
As a method for filling the gap between the substrates, the liquid crystal is filled and sealed using a vacuum between the substrates facing each other in advance, or the liquid crystal is dropped on one substrate and then the other substrate is overlapped. The method is typical, and the liquid crystal display device of the present invention can be manufactured by either method. For example, in the case of the dropping method, the spacer is formed on one of the pair of substrates, the liquid crystal is dropped on one of the pair of substrates, and then the two substrates are overlapped together with the substrate peripheral sealing member By heating, the spacer can be bonded to both substrates.
[0023]
The liquid crystal display device according to the present invention may be completely or substantially not subjected to peripheral sealing for sealing between substrates, or substantially not (permitted to a very limited part). The liquid crystal is adhered to the whole area or a part of the part where the peripheral sealing is not applied to the substrate, the liquid crystal is filled between the substrates, and then the peripheral whole area which is not sealed is sealed with a sealing member. Is possible. According to this method, it is possible to efficiently inject liquid crystal between the substrates, thereby improving throughput, reducing manufacturing costs, and improving product yield.
[0024]
In this case, the liquid crystal may be filled between the substrates by using the pressure difference and / or temperature difference before and after the liquid crystal is adhered to the substrate, and thereby the liquid crystal is filled in the gap between the substrates in a shorter time. Can be filled. Moreover, it can be made to adhere by dripping a liquid crystal to the part which adheres a liquid crystal using a dispenser. The use of a dispenser allows quantitative and easy deposition of liquid crystals.
[0025]
In the present invention, either a thermosetting resin or a photocurable resin can be used as a material for sealing the peripheral portion of the substrate. When a thermosetting resin is used, the curing temperature is set equal to or higher than the curing temperature of the spacer that cures by heating and exhibits adhesion to both substrates. Is cured to set a gap between the electrodes of the display portion of the liquid crystal display device, and the peripheral portion of the substrate can be sealed while maintaining the gap between the electrodes. When using a photocurable resin, it is possible to seal between the substrates at a lower temperature.
[0026]
【Example】
Specific examples of the present invention are described below, but the present invention is not limited to these examples.
[0027]
FIG. 1 schematically shows a liquid crystal display device manufactured in the following example. In this liquid
[0028]
First, the process of sealing with the gap between the electrodes of the liquid crystal display device kept uniform and constant will be described, and the materials used will be specifically described in later examples.
[0029]
On the glass substrate 1 on which the transparent electrode and the alignment film were formed, a photoresist material was spin-coated so as to have a film thickness of 2 μm. After pre-baking this resist film, exposure is performed by an ultraviolet exposure apparatus using a photomask, followed by development, and a spacer 3 is produced in a pattern in which cylinders having a diameter of 10 μm are arranged vertically and horizontally at intervals of 100 μm. did. The spacer thus formed was dried with pure water and then dried.
[0030]
An adhesive seal material 4 is disposed on the periphery of the glass substrate 1 provided with the spacers 3, leaving a portion serving as a liquid crystal injection port, and an assembly in which the other glass substrate 2 is placed on the glass substrate 1 is made. It was. This assembly was loaded into a heat treatment apparatus (not shown) and heated and pressurized at the curing temperature (110 ° C. to 150 ° C.) of the thermosetting resin of the spacer 3 and the adhesive seal material 4. By this treatment, the spacer 3 was cured while receiving pressure, and the glass substrate 1 and the glass substrate 2 were firmly bonded. At the same time, the periphery of the glass substrate 1 and the glass substrate 2 was sealed by the adhesive sealing material 4.
[0031]
Thereafter, the
[0032]
(Example 1)
The liquid crystal display device of Example 1 was manufactured as follows in accordance with the method for manufacturing the liquid crystal display device described above.
[0033]
On a pair of 200 × 100 × 1.1 mm glass substrates provided with a transparent electrode of ITO on one side, a 3 wt% polyimide solution was applied at a rotational speed of 2000 rpm using a spin coater and baked at 200 ° C. for 30 minutes. An alignment film was formed.
[0034]
On the alignment film of one glass substrate, a negative photoresist material (TLOR-N, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was spin-coated so as to have a film thickness of 2 μm. The formed resist film was pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and the resist film was exposed at 50 mJ / cm 2 with an ultraviolet exposure apparatus. Next, the resist film was developed to form spacers in a pattern in which cylinders having a diameter of 10 μm are arranged vertically and horizontally at intervals of 100 μm, washed with pure water, and dried.
[0035]
Subsequently, the alignment films on both glass substrates were rubbed.
[0036]
Next, an epoxy resin that was cured at 150 ° C. for 1 hour was attached to the periphery of one glass substrate by a printing method except for the liquid crystal injection port. A pair of glass substrates are stacked so that the transparent electrodes face each other, placed in a vacuum bag, and the epoxy resin as a seal material in the periphery is cured at 150 ° C. for 1 hour, and the spacer is also cured, so that the glass substrates are Were joined. Next, a ferroelectric liquid crystal was injected through a liquid crystal injection port (vacuum method), and the liquid crystal injection port was sealed to obtain a ferroelectric liquid crystal display device.
[0037]
When this liquid crystal display device was placed under crossed Nichols and the center of the display unit was pressed with a pen tip having a tip diameter of 0.8 mm and a pen load of 100 g, no change in display color was observed around the pen tip. As a result, it was confirmed that this liquid crystal display device has stress resistance against an external force that reduces the liquid crystal layer thickness.
[0038]
Further, when the center part of the liquid crystal display device was supported and a load of 300 g was applied to both ends, no change in display color was observed over the entire screen, and the liquid crystal layer thickness did not change over the entire surface.
[0039]
When re-experiments the same conditions as described above, the strength of the spacer before curing is 1000 N / mm 2, the strength after curing at conditions that do not overlap the glass substrate was 2000N / mm 2.
[0040]
(Comparative Example 1)
Here, in order to compare with the liquid crystal display device of Example 1, the dimensions and shape of the glass substrate, the alignment film, the spacer, the liquid crystal material, and the like are the same as those of Example 1, and the negative photoresist that is the spacer forming material is used. An example will be described in which the exposure time is set to five times that of Example 1 to increase the spacer strength before the substrates are superimposed.
[0041]
As in Example 1, after forming an alignment film on two substrates, a resist film is formed on one substrate, and exposure is performed in the same pattern as Example 1 at 250 mJ / cm 2 , followed by development and rinsing. And dried. Next, a liquid crystal display device was produced according to the same procedure as in Example 1.
[0042]
When this liquid crystal display device was placed under crossed Nichols and the center of the display unit was pressed with a pen tip having a tip diameter of 0.8 mm and a pen load of 100 g, a change in display color was observed around the pen tip. This indicates that this liquid crystal display device is inferior in stress resistance to external force in the direction of decreasing the liquid crystal layer thickness.
[0043]
When the central portion of the liquid crystal display device was supported and a load of 100 g was applied to both ends, a change in display color was observed over the entire screen. This is because the spacer, which has already been cured before the substrates are superposed, is not sufficiently bonded to one substrate, so that the panel gap fluctuates due to the load.
[0044]
When the experiment was performed again under the same conditions as described above, the strength of the spacer that had already been cured before the substrates were overlaid was 2100 N / mm 2 .
[0045]
From these results, since the curing of the spacer before stacking the substrates progressed and the strength increased, the liquid crystal display device of this example had insufficient adhesion of the spacers even when heated after stacking the substrates, It is considered that the display characteristics and strength against external force are inferior.
[0046]
(Example 2)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that a positive resist material (TPAR-PO12MP, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was used as the spacer forming material, and the exposure mask was changed to a positive one.
[0047]
When this liquid crystal display device was placed under crossed Nichols and the center of the display part was pushed with a pen load of 100 g with a pen tip having a tip diameter of 0.8 mm, no change in display color was seen around the pen tip. The device was found to be stress resistant to external forces that reduce the liquid crystal layer thickness.
[0048]
Further, when the center part of the liquid crystal display device was supported and a load of 300 g was applied to both ends, no change in display color was observed over the entire screen, and the liquid crystal layer thickness did not change over the entire surface.
[0049]
When the experiment was performed again under the same conditions as described above, the strength of the spacer before stacking the substrates (before curing) was 110 N / mm 2 , and the strength after curing without stacking the glass substrates was 2000 N / mm 2 . .
[0050]
(Comparative Example 2)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 2 except that the pre-baking temperature of the positive resist as the spacer forming material was changed to 140 ° C.
[0051]
When this liquid crystal display device was placed under crossed Nichols and the center of the display part was pushed with a pen load of 100 g with a pen tip having a tip diameter of 0.8 mm, a change in display color was observed around the pen tip. It has been shown that the liquid crystal display device is inferior in stress resistance to external force in the direction of decreasing the liquid crystal layer thickness.
[0052]
When the central portion of the liquid crystal display device was supported and a load of 100 g was applied to both ends, a change in display color was observed over the entire screen. This is because the spacer is not bonded to one substrate due to the progress of curing of the spacer forming material by heating at a higher temperature during pre-baking, and the panel gap fluctuates due to the load.
[0053]
When the experiment was performed again under the same conditions as described above, the strength of the spacer before overlapping the substrates was 1100 N / mm 2 .
[0054]
From these results, since the curing of the spacers before the substrates were superposed progressed and the hardness increased, the liquid crystal display device of this example did not show adhesiveness even when heated after superimposing the substrates. It is considered that the properties and strength against external force are inferior.
[0055]
(Comparative Example 3)
A liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that a negative resist that was cured at 190 ° C. for 1 hour was used as the spacer material and was cured at 190 ° C. for 1 hour. As a result, the alignment film was damaged by heat, and the display quality of the liquid crystal display device was lowered.
[0056]
(Comparative Example 4)
A liquid crystal display device is manufactured in the same manner as in Example 1 except that a negative resist that is cured at 150 ° C. for 1 hour is used as the spacer material, and an epoxy resin that is cured at 140 ° C. for 1 hour is used as the sealing material. did. As a result, since the spacer was cured after the sealing material at the periphery of the panel was cured, the central portion of the display area expanded, the gap became non-uniform, and the display quality of the liquid crystal display device was lowered.
[0057]
(Comparative Example 5)
A negative resist that hardens at 100 ° C for 1 hour is used as the spacer material, and an epoxy resin that is hardened at 100 ° C for 1 hour is used as the sealing material, and the liquid crystal is filled in the panel while heating the liquid crystal by the liquid crystal dropping method. Then, a liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrates were stacked and cured at 100 ° C. As a result, since the curing temperature of the negative resist and the sealing material is low, when the liquid crystal is filled in a warmed state (100 ° C.), there is a problem that the negative resist begins to be cured, and the adhesion to the substrate cannot be obtained.
[0058]
(Comparative Example 6)
Example 1 except that a negative resist that is cured at 160 ° C. for 1 hour is used as the spacer material, and an epoxy resin that is cured at 160 ° C. for 1 hour is used as the sealing material and is cured at 160 ° C. A liquid crystal display device was prepared. As a result, the alignment film was damaged by heat, and the display quality of the liquid crystal display device was lowered.
[0059]
(Example 3)
This example was the same as Example 1 except that the liquid crystal was dropped using a dispenser (dropping method). A spacer is formed on one of a pair of glass substrates, and then the liquid crystal is dropped, and then the two glass substrates are bonded together so that the transparent electrodes face each other, put in a vacuum bag, and at 150 ° C. for 1 hour, The epoxy resin as a sealing material and the negative resist of the spacer were cured to produce a liquid crystal display device.
[0060]
This liquid crystal display device showed good display characteristics and stress resistance against external force, as in Example 1. Further, when re-experiment under the same conditions, the strength of the spacers (before curing) of superimposing the substrates 800 N / mm 2, the strength after curing under conditions which will not superposed glass substrates was 2000N / mm 2 .
[0061]
The present invention is as described above. The features of the present invention are described as follows along with various aspects.
(Appendix 1) A pair of substrates, at least one of which is transparent, the electrodes and the alignment film are formed on one side of each substrate, and the substrates facing each other so that the surfaces on which they are formed face each other A liquid crystal display device including a spacer disposed between the substrates and a liquid crystal sealed between the substrates, wherein the peripheral portions of the opposing substrates are sealed. A liquid crystal display device, characterized in that each of the substrates is made of an adhesive resin and is bonded to the cured spacer after they are superposed.
(Additional remark 2) The intensity | strength before hardening of the said spacer is 100-1000 N / mm < 2 >, and the intensity | strength of the said spacer hardened | cured after laminating | stacking the said board | substrate is 1.2 times or more of the intensity | strength before the said hardening. The liquid crystal display device according to appendix 1, wherein:
(Appendix 3) The liquid crystal display device according to appendix 1 or 2, wherein the photosensitive resin of the spacer is a positive photoresist.
(Supplementary note 4) The liquid crystal display device according to Supplementary note 1 or 2, wherein the photosensitive resin of the spacer is a negative photoresist.
(Supplementary note 5) The liquid crystal display device according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein a curing temperature of the spacer is lower than a temperature at which a rubbing effect of the alignment film is impaired.
(Appendix 6) The liquid crystal display device according to any one of appendices 1 to 5, wherein the curing temperature of the spacer is in a range of 110 to 150 ° C.
(Appendix 7) The photosensitive resin of the spacer is selected from polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cyclized rubber, novolac resin, polyester, polyurethane, acrylate resin, bisphenol resin, and photosensitive resinized gelatin. The liquid crystal display device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the liquid crystal display device is at least one resin.
(Supplementary note 8) The liquid crystal display device according to any one of supplementary notes 1 to 7, wherein a peripheral portion of the substrate is sealed with a thermosetting resin.
(Supplementary note 9) The liquid crystal display device according to supplementary note 8, wherein a curing temperature of a resin for sealing a peripheral portion of the substrate is lower than a temperature at which a rubbing effect of the alignment film is impaired.
(Supplementary note 10) The liquid crystal display device according to supplementary note 8 or 9, wherein a curing temperature of the spacer is equal to or lower than a curing temperature of a resin sealing a peripheral portion of the substrate.
(Supplementary note 11) The liquid crystal display device according to any one of Supplementary notes 8 to 10, wherein a curing temperature of a resin for sealing a peripheral portion of the substrate is in a range of 110 to 150 ° C.
(Supplementary Note 12) The liquid crystal is a twisted nematic liquid crystal, a super twisted nematic liquid crystal, a nematic cholesteric phase transition liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, a twist grain boundary liquid crystal, or a smectic A. The liquid crystal display device according to any one of appendices 1 to 11, wherein the liquid crystal display device is a phase liquid crystal.
(Supplementary note 13) A method of manufacturing the liquid crystal display device according to supplementary note 1, wherein the spacer is formed on one substrate, the substrate and the other substrate are overlapped, and then the spacer is cured by heating. And a method of manufacturing the liquid crystal display device, wherein the liquid crystal display device is bonded to a substrate.
(Supplementary note 14) The method for manufacturing a liquid crystal display device according to supplementary note 13, wherein the spacer is formed by patterning the photosensitive resin by a photolithography method.
(Supplementary note 15) The method for manufacturing a liquid crystal display device according to supplementary note 13 or 14, wherein a curing temperature of the photosensitive resin is lower than a temperature at which a rubbing effect of the alignment film is impaired.
(Additional remark 16) The manufacturing temperature of the said photosensitive resin is the range of 110-150 degreeC, The manufacturing method of the liquid crystal display device as described in any one of additional marks 13-15 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary Note 17) The photosensitive resin of the spacer is selected from polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cyclized rubber, novolac resin, polyester, polyurethane, acrylate resin, bisphenol resin, and photosensitive resinized gelatin. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to any one of appendices 13 to 16, wherein the liquid crystal display device is at least one kind of resin.
(Supplementary note 18) The method for manufacturing a liquid crystal display device according to any one of supplementary notes 13 to 17, wherein a peripheral portion of the substrate is sealed with a thermosetting resin.
(Supplementary note 19) The method for manufacturing a liquid crystal display device according to supplementary note 18, wherein a curing temperature of a resin sealing a peripheral portion of the substrate is lower than a temperature at which a rubbing effect of the alignment film is impaired.
(Supplementary note 20) The liquid crystal display device according to Supplementary note 18 or 19, wherein a curing temperature of the photosensitive resin is equal to or lower than a curing temperature of a resin that seals a peripheral portion of the substrate. Method.
(Appendix 21) Manufacturing of a liquid crystal display device according to any one of appendices 18 to 20, wherein the curing temperature of the resin sealing the peripheral portion of the substrate is in the range of 110 to 150 ° C. Method.
(Supplementary Note 22) The liquid crystal is a twisted nematic liquid crystal, a super twisted nematic liquid crystal, a nematic cholesteric phase transition liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, a twist grain boundary liquid crystal, or a smectic A. 22. The method for producing a liquid crystal display device according to any one of appendices 13 to 21, wherein the liquid crystal display device is a phase liquid crystal.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, in the liquid crystal display device of the present invention, a pair of spacers formed only with a resin, without mixing beads or the like, by a photolithography method on an alignment film formed on a substrate having electrodes. By firmly bonding these substrates, the gap between the electrodes is kept uniform and constant in the display region. Thereby, in the liquid crystal display device of the present invention, the uniformity of contrast and response speed in the effective display area is improved, and the display quality is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a liquid crystal display device manufactured in an example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Glass substrate 3 ... Spacer 4 ...
Claims (9)
一方の基板上に、硬化前における強度が１００〜１０００Ｎ／ｍｍ 2 であり、且つ、感光性樹脂で形成された前記スペーサを形成し、
この基板ともう一方の基板とを重ね合わせた後に、前記スペーサを加熱により硬化させて基板に接着させ、前記スペーサの強度を前記硬化前の強度の１．２倍以上とすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。A pair of substrates, at least one of which is transparent, each having an electrode and an alignment film formed on one side of each substrate, and the substrates facing each other so that the surfaces on which they are formed face each other. A manufacturing method of a liquid crystal display device including a spacer disposed between and a liquid crystal sealed between the substrates, and sealing a peripheral portion of the opposing substrate;
On one of the substrates, the strength before curing is 100~1000N / mm 2, and form the spacer formed with a photosensitive resin,
After this substrate and the other substrate are overlaid, the spacer is cured by heating and adhered to the substrate, and the strength of the spacer is 1.2 times or more of the strength before curing. A method for manufacturing a liquid crystal display device.
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