JP4609679B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶表示装置は、一対の透明絶縁基板（ガラス基板）を表示部周囲の額縁部に設けたシールにより接着して貼り合わせ、前記シールで囲まれる両基板間の間隙内に液晶を封入した構造を有する。
アクティブマトリクス型液晶表示装置（Active Matrix Liquid Crystal Display）の場合は、アレイ基板と、対向基板とを備える。アレイ基板には、互いに交差する複数の走査線と複数の信号線と、これらの各交差点の表示セル毎に液晶に電圧を印加するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる画素電極と、その画素電極を選択駆動するＴＦＴ（Thin Film Transistor) 等のスイッチング素子とがマトリクス状にパターニング形成される。
また、共通電極がアレイ基板又は対向基板上に形成される。ＴＮ方式の液晶表示装置では共通電極は対向基板に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置では共通電極はアレイ基板に形成される。
また、マトリクス状に配列する開口部を有する遮光膜を設けて各表示セルの周囲を遮光し高コントラスト化を図っている。
さらに、カラー液晶表示を行う場合は、色層が設けられる。
【０００３】
いずれにせよ液晶表示の原理は、液晶の電気光学的異方性を利用したもので、アクティブマトリクス型液晶表示装置では、画素電極と液晶と共通電極とにより液晶を誘電層とした画素容量を構成し、スイッチング素子により選択され電圧が印加される画素容量の電界の強度によって光の透過を制御することにより行われる。
液晶層の層厚や液晶の比抵抗が変化すれば画素容量が変化する。そのため、良好な表示品質を長期にわたり確保するためには、液晶層の層厚を表示部全域において長期にわたり均一に保つこと、液晶の比抵抗を長期にわたり一定に保つことが求められる。
【０００４】
従来より、液晶層の層厚の均一化（セルギャップ均一化）のために、両基板間の間隙を保持するギャップ保持部材（スペーサ）が用いられている。スペーサは一対の基板間に配置され、両基板間の間隙が所定寸法で均一に保持されるように機能するものであり、両基板間の間隙が所定寸法で均一に保持される結果、均一な層厚の液晶層を形成可能とし、均一な表示品質を確保するものである。このスペーサを両基板間に介在配置する方法としては、粒状のスペーサを基板上に設計上の所定の散布密度で散布する方法や、感光性樹脂を基板上に塗布してパターニングにより柱状のスペーサを設計上の所定の位置に配設する方法が主に用いられている。また、両基板を貼り合わせるためのシール材に粒状のスペーサを予め混入しておき、シール内に混在させた態様でスペーサを配置する方法も用いられている。
【０００５】
また、透明基板上に形成された配線、電極、色層等のパターンによってパターン形成面に凹凸が生じた場合、そのまま液晶を封入してしまうと、液晶層の層厚にバラツキが生じるため、パターン形成面を軟質な平坦化膜でコーティングする場合がある。これにより透明基板のパターン形成面が平坦にされ、液晶層の層厚の均一度が向上する。
【０００６】
次に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置を例として、従来の液晶表示装置の構造につき図面を参照して説明する。図６は従来の一例の液晶表示装置の部分図であり、（ａ）はアレイ基板上の１表示セル当たりの平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する液晶表示装置の断面図である。
【０００７】
図６に示すように、アレイ基板８は第一の透明絶縁基板１００を基礎とし、ゲート電極（走査線）３と、ゲート電極３上に酸化膜（図示せず）を介して形成され、ＴＦＴを構成するためのアモルファスシリコン１と、隣接するゲート電極間に形成される共通電極４と、層間絶縁膜１０と、層間絶縁膜１０を介してゲート電極３と直交する方向に延設され、一端をドレイン電極７に接続するデータ線（信号線）５と、一端をソース電極６に接続し共通電極４に対向する画素電極２と、画素電極２及びデータ線５を被覆し平坦な面を形成するパッシベーション膜２２と、パッシベーション膜２２上に形成される配向膜１１と、液晶表示パネルの背面側となる第一の透明絶縁基板１００の面に貼付される偏光板１８とを備えて構成される。
一方、対向基板９は第二の透明絶縁基板２００を基礎とし、開口部Ｈを有する遮光膜であるブラックマトリクス１２と、その開口部Ｈを覆う色層１３と、色層１３を被覆し平坦な面を形成する平坦化膜１５と、平坦化膜１５上に形成される配向膜１１と、液晶表示パネル前面側となる第二の透明絶縁基板２００の面に形成される導電膜１６と、導電膜１６上に貼付される偏光板１７とを備えて構成される。配向膜１１には、図６（ａ）に示すラビング方向１９に液晶分子を配向させるための溝が形成されている。
液晶表示装置は、以上のアレイ基板８と対向基板９とにより液晶２０を挟持した構造を有する。
【０００８】
次に、従来のスペーサの適用例につき説明する。以下の従来例は図６に示した液晶表示装置に適用した例である。
【０００９】
まず、図７を参照して従来の一例のスペーサ適用例につき説明する。図７は、従来の一例の液晶表示装置の表示部及び表示部周囲の額縁部の断面図である。
図７に示すように本従来例は表示部にミクロパール２５が配置され、額縁部のシール材２４内にマイクロロッド２３を配置した例である。
ミクロパール２５はガラス等の材料からなる球状のスペーサであり、配向膜１１形成後、アレイ基板８と対向基板９とを貼り合わせる前に何れか一方の基板の配向膜１１上に散布されるものであり、両基板の貼り合わせ後、両基板８，９間の間隙を主に表示部において保持する。
マイクロロッド２３はガラス等の材料からなる細長の粒状スペーサであり、シール材２４を基板に印刷する前にシール材２４に混入され、シール印刷、基板貼り合わせ後、シール材２４に混在して両基板８，９間の間隙をシール部において保持する。
シール材２４は両基板８，９に接着し両基板８，９を貼り合わせ、かつ液晶２０を液晶表示装置内に封止するものである。
かかる従来例では、表示部に配置されたミクロパール２５とシール材２４内に混在するマイクロロッド２３により両基板８，９間の間隙を保持し、シール２４によって液晶２０を封止している。
【０００１０】
次に、図８を参照して従来の他の一例のスペーサ適用例につき説明する。図８は、従来の他の一例の液晶表示装置の表示部及び表示部周囲の額縁部の断面図である。
図８に示すように本従来例は表示セル周囲のブラックマトリクス１２によって遮光されている領域であってデータ線５の直上位置にスペーサ支柱２６が配置され、額縁部のシール材２４内にマイクロロッド２３を配置した例である。
マイクロロッド２３及びシール材２４は上記従来例と同様のものである。
スペーサ支柱２６は平坦化膜１５と同様のアクリル樹脂からなり、リソグラフィ技術によって平坦化膜上にパターン形成されたものである。スペーサ支柱２６形成後、配向膜１１が平坦化膜１５及びスペーサ支柱２６上に形成される。両基板８，９の貼り合わせ後、スペーサ支柱２６は両基板８，９間の間隙を主に表示部において保持する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の従来技術においては以下のような問題があった。図面を参照して説明する。
図９は、図７及び図８におけるＢ−Ｂ’断面の模式図である。図９に示すように、従来の液晶表示装置では、液晶パネル外部から不純物が図中矢印Ｃで示すようにスペーサ（マイクロロッド２３）の隙間を通ってシール材２４を通過し、液晶パネル内部に侵入するおそれがあり、その結果、侵入した不純物によって液晶２０が汚染され、表示ムラなどの表示不良を発生させるという問題があった。不純物が侵入する事例として次のような事例を上げることができる。
【００１２】
液晶パネルの製造においては、両基板８，９を貼り合わせた後、パネル外部に付着した液晶を洗浄する。液晶は主に両基板８，９とシール材２４の外側部によって形成された溝Ｄに残留する。これを洗浄液によって洗浄する。洗浄液としては酸性のものが広く用いられている。ところが、シール材２４としては、酸によって溶解しやすいエポキシ樹脂が広く用いられている。したがって、酸性の洗浄液によってエポキシ樹脂のシール材２４が溶解する。その溶解によってシール材２４に隙間が生じる。さらに、その隙間からイオンを含む液すなわち電解液が液晶パネル内部に侵入する。電解液が液晶２０に混じり、一部において液晶２０の比抵抗を下げる。液晶の比抵抗が変化すると画素容量が変化する。比抵抗の下がった部分では、液晶表示を行うために必要な保持電圧を保つことができず、表示面に表示ムラを発生させる。すなわち、表示面全域において均一な表示を実現することができないという問題が生じる。
【００１３】
また、液晶表示装置の使用時においても、液晶表示装置が多湿な環境に長時間置かれた場合等に不純物がシール材２４を通過して液晶パネル内部に侵入し、同様に表示品質を劣化させる場合がある。
【００１４】
ところで、液晶表示装置の軽薄短小化するために、狭額縁化、すなわち、表示部周囲の額縁部の幅を狭くする努力が重要となっている。狭額縁化を推し進めるために額縁部に形成されるシール材の幅を狭くすることが有効である。しかし、上記従来技術によれば、シール材の溶解によっては不純物が侵入するということがないくらいにシール材の幅を大きくする必要が生じ、狭額縁化の要請に反する。
【００１５】
アクリル樹脂等のイオン浸食に強い材料からなるシール材を使用すれば、上記問題を解決することができるが、アクリル系のシール材は種類が乏しく、使用する液晶に適合するシール材を選択することが難しい。液晶表示装置に用いるシール材としてはエポキシ系のシール材が主流となっており、種類も多く、使用する液晶に適合するシール材を十分に選択することができる。
【００１６】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、一対の透明基板を表示部周囲の額縁部に設けたシールにより接着して貼り合わせ、前記シールで囲まれる両基板間の間隙内に液晶を封入する液晶表示装置に関し、シール材からの不純物の侵入を防止し、良好な表示品質を保つことができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
また、シール材からの不純物の侵入の危険性を伴うことなくシール幅を狭くすることができ、それにより狭額縁化を図ることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
また、両基板間の間隙の均一度が向上され、良好な表示品質を有する液晶表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
また、上記課題を解決するにあたって工程増をもたらすことのない液晶表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の液晶表示装置は、一対の透明基板を表示部周囲の額縁部に設けたシール材により接着して貼り合わせ、前記シール材で囲まれる両基板間の間隙内に液晶を封入する液晶表示装置において、両基板間の間隙を保持するスペーサであって、前記シール材より耐浸食性の良い材料からなり、表示部を取り囲む線状のスペーサが前記額縁部に形成されており、その線状のスペーサが２重以上の線状となっており、その間をシール材が埋め、また線状のスペーサの両側にシール材が接合されていることを特徴とする。
【００１８】
ここにいう耐浸食性とはイオン反応による浸食作用に対する耐浸食性をいう。例えば、シール材にエポキシ樹脂を使用し、酸性洗浄液を使用する場合には、シール材より酸性洗浄液に対する耐浸食性の良い材料としてアクリル樹脂が該当する。
したがって本発明の液晶表示装置によれば、シール材より耐浸食性の良い材料からなり、表示部を取り囲む線状のスペーサが前記額縁部に形成されるので、シール材が酸性洗浄液等により浸食されても、線状のスペーサは浸食されることなく不純物の侵入を防止する。その結果、良好な表示品質を長期にわたり保つことができるという利点がある。すなわち、線状のスペーサは不純物の侵入を防止する侵入防止壁の機能を有する。したがって理想的には、線状のスペーサを表示部を取り囲む閉曲線状に形成することが望ましい。しかし、何らかの必要のために開口部を設けても良い。なお、この線状のスペーサは不純物の侵入の防止のみならず、液晶の漏洩を防止する（液晶を封止する）機能をも発揮する。
液晶をパネル内に封入する方法としては、液晶注入方法と液晶滴下方法とがある。
液晶注入方法によれば、１又は２以上の開口部を有する開曲線状にシール材を形成し、両基板を貼り合わせた後、前記開口部のうち全部又は一部（一部の場合他の一部は内気の排出用に用いるとする技術もある。）を注入口として液晶を注入し、液晶注入後、すべての開口部に封止樹脂を充填して封止する。
液晶滴下方法によれば、閉曲線状にシール材を形成し、いずれか一方の基板上に液晶を滴下した後、両基板を貼り合わせ、それと同時に液晶をパネル内に封止する。
液晶滴下方法により液晶表示装置を製造する場合には、線状のスペーサを表示部を取り囲む閉曲線状に形成することが可能である。
一方、液晶注入方法により液晶表示装置を製造する場合には、線状のスペーサを表示部を取り囲む閉曲線状に形成することは不可能であり、少なくとも液晶注入口に掛かる部分に開口部を設ける必要がある。
なお、液晶注入方法により液晶表示装置を製造する場合であっても、シール材に開口部を設けず、基板に開口部を設けて液晶をその開口部から注入する場合には、線状のスペーサを表示部を取り囲む閉曲線状に形成することが可能である。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置によれば、従来、シール材のみによって担保していた不純物の侵入を阻止する機能が線状のスペーサにより強化されたため、シール材からの不純物の侵入の危険性を伴うことなくシール幅を狭くすることができ、それにより狭額縁化を図られるという利点がある。
さらに、本発明の液晶表示装置によれば、線状のスペーサが額縁部において両基板間の間隙を保持し、表示部の間隙を均一に保持して良好な表示品質を保つことができるという利点がある。
【００２０】
ここで、線状のスペーサが表示部を取り囲む２重以上の線状に形成されることは、基板に平行な方向に額縁部を横切る線に交差する２本以上の線状のスペーサが形成されることに等しい。
したがって本発明の液晶表示装置によれば、線状のスペーサが表示部を取り囲む２重以上の線状に形成されるので、不純物の侵入を防止する遮断効果及び両基板間の間隙を保持するギャップ均一化効果が向上するという利点がある。但し、線状のスペーサをシール材内に形成する場合には、シール材の接着性を損なわない程度の本数にする必要がある。
【００２１】
しかも本発明の液晶表示装置によれば、線状のスペーサの両側にシール材が接合されているので、線状のスペーサとシール材との間に隙間が発生せず、そのような隙間が発生する場合に比較して、より狭額縁化を図ることができるという利点がある。また、線状のスペーサがシール材によって機械的に補強され、長期にわたり不純物の侵入を阻止する遮断作用を発揮することができるという利点がある。
【００２２】
前記線状のスペーサが表示部を取り囲む曲線であって、液晶注入口としての開口部を有する開曲線状に形成されてなる様にすることができる。
【００２３】
これにより液晶注入方法により液晶表示装置を製造することが可能であり、液晶注入口を除く表示部の周囲は線状のスペーサによって取り囲まれるので、不純物の侵入を防止することができ、その結果、良好な表示品質を長期にわたり保つことができるという利点がある。
液晶注入口は、封止樹脂のみで不純物の侵入を阻止することになるが、シール材よりも幅広に形成することにより、封口された液晶注入口部分においても不純物の侵入を十分に阻止することができ、全体として液晶パネル内外の遮断性の良い液晶表示装置が実現できる。
【００２４】
また前記線状のスペーサは、開口部なく表示部を取り囲んで形成されてなるようにしてもよい。
【００２５】
これにより液晶滴下方法により液晶表示装置を製造することが可能であり、線状のスペーサが表示部を取り囲む閉曲線状に形成されるため、表示部の周囲は完全に線状のスペーサによって取り囲まれる。したがって、表示部周囲の全周において均一な遮断性を実現し、不純物の侵入を防止することができ、その結果、良好な表示品質を長期にわたり保つことができるという利点がある。
【００２６】
また、表示部にスペーサ支柱が形成されてなるようにしてもよい。
【００２７】
本発明の適用に際してスペーサを使用する場合としては、額縁部に線状のスペーサを設け表示部にはスペーサを設けない場合、額縁部に線状のスペーサを設け表示部にもスペーサを設ける場合とがある。表示部にスペーサを設ける場合としては、表示部に設けるスペーサを基板上に散布される粒状のスペーサとする場合と、表示部に設けるスペーサを基板上にパターン形成されるスペーサ支柱とする場合とがある。
本発明の特徴である線状のスペーサは、リソグラフィ技術を用いてパターン形成することにより有利に形成することができる。
したがって、表示部にスペーサ支柱が形成されてなる液晶表示装置に線状のスペーサを適用するので、スペーサ支柱のパターンを露光するためのマスクパターンに線状のスペーサの露光パターンを付け加えて形成することにより、工程増を招くことなく、スペーサ支柱の形成プロセスと同時に線状のスペーサが形成されるという利点がある。
【００２８】
また、前記線状のスペーサの形成位置における両基板間の間隙の寸法と、前記スペーサ支柱の形成位置における両基板間の間隙の寸法との差を低減するギャップ調整パターンが、前記線状のスペーサの形成位置に積層されてなるようにすることができる。
【００２９】
額縁部に形成される線状のスペーサと表示部に形成されるスペーサ支柱とを同一工程により形成する場合には、通常、これらのスペーサはほぼ同一の高さに形成される。それに対し、線状のスペーサの形成位置における両基板間の間隙と、スペーサ支柱の形成位置における両基板間の間隙とが異なっている場合、例えば、スペーサ支柱の形成位置には基板上に遮光膜や色層が形成されているのに対し、線状のスペーサの形成位置には遮光膜や色層が形成されていない場合等には、額縁部に形成される線状のスペーサの先端部がそれに対向する基板の表面から浮いてしまい、線状のスペーサは両基板に挟持されず、線状のスペーサは、両基板間の間隙を保持するというスペーサの機能を発揮することができない。それとともに、線状のスペーサの先端部とそれに対向する基板との間に隙間をつくってしまい、不純物の侵入を防止するという機能を十分に発揮できない。
しかし、線状のスペーサの形成位置における両基板間の間隙の寸法と、スペーサ支柱の形成位置における両基板間の間隙の寸法との差を低減するギャップ調整パターンが、線状のスペーサの形成位置に積層されるようにすることによって、線状のスペーサの先端部とそれに対向する基板との間に隙間を無くし、線状のスペーサが両基板に確実に挟持されるようにすることができ、その結果、線状のスペーサが両基板間の間隙を保持するというスペーサの機能及び不純物の侵入を防止するという機能を十分に発揮することができるという利点がある。
【００３０】
また、前記ギャップ調整パターンが表示部に積層される積層パターンと同一層の同一材料により形成されてなるようにすることができる。
【００３１】
ギャップ調整パターンの形成方法としては、ギャップ調整パターンを形成するための新たなプロセスを導入することは好ましくない。
ギャップ調整パターンは、表示部に積層される遮光膜や色層、配線層等の、その機能からすれば額縁部に積層する必要のない既存の積層パターンと同一の層とし、それらと同一の工程によって同時に形成することが好ましい。その場合には工程増を招くことなく簡便なプロセスでギャップ調整パターンを形成することができるという利点がある。
したがって、ギャップ調整パターンが表示部に積層される積層パターンと同一層の同一材料により形成されるようにすることによって、表示部に積層される遮光膜や色層、配線層等の、その機能からすれば額縁部に積層する必要のない既存の積層パターンと同一の工程によって同時に形成することができ、工程増を招くことなく簡便なプロセスでギャップ調整パターンを形成することができるという利点がある。
【００３２】
削除
【００３３】
削除
【００３４】
削除
【００３５】
削除
【００３６】
削除
【００３７】
削除
【００３８】
削除
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施の形態の液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。以下の実施形態において、上述した従来の一例のＩＰＳ方式の液晶表示装置に本発明を適用する場合を例として図示するが、本発明は、他の方式の液晶表示装置にも適用することができる。
【００４０】
まず、本発明の一実施の形態の液晶表示装置につき、図１、図２及び図３を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の液晶表示装置を示す平面図である。図１（ａ）は液晶注入方法により製造した液晶表示装置の平面図、図１（ｂ）は液晶滴下方法により製造した液晶表示装置の平面図である。図２は図１（ａ）及び（ｂ）におけるＥ−Ｅ’断面図である。図３は、本発明の他の実施の形態のスペーサの適用例を説明するための断面図である。
【００４１】
本実施形態の液晶表示装置は、図２に示すようにアレイ基板８と対向基板９とを表示部Ｆ周囲の額縁部Ｇに設けたシール材２４により接着して貼り合わせ、シール材２４で囲まれるアレイ基板８と対向基板９との間の間隙内に液晶２０を封入した液晶表示装置である。表示部Ｆにはスペーサ支柱２６が形成される。スペーサ支柱２６にはアクリル系感光性樹脂を用いる。
また、本実施形態の液晶表示装置には、図１に示すように、アレイ基板８と対向基板９との間の間隙を保持するスペーサであって、シール材２４より耐浸食性の良い材料からなり、表示部Ｆを取り囲む線状のスペーサ（以下、線状スペーサ壁という。）２７が額縁部Ｇに形成される。具体的にはシール材２４の材料としてエポキシ系の接着樹脂を用い、線状スペーサ壁２７の材料としては表示部Ｆのスペーサ支柱２６と同一のアクリル系感光性樹脂を用いる。
【００４２】
また、ギャップ調整パターン３０を 第二の透明絶縁基板２００上の線状スペーサ壁２７の形成位置に積層している。ギャップ調整パターン３０は、線状スペーサ壁２７の形成位置におけるアレイ基板８と対向基板９との間の間隙の寸法と、スペーサ支柱２６の形成位置におけるアレイ基板８と対向基板９との間の間隙の寸法との差を低減しほぼ同一の寸法にするものである。ギャップ調整パターン３０としては、ブラックマトリクス１２と、色層１３とを用いる。
【００４３】
線状スペーサ壁２７は、２重の線状、すなわち、２本線で形成されている。図１及び図２に示すように、シール材２４内のパネル外側付近に線状スペーサ壁２７ａを、シール材２４内のパネル内側付近に線状スペーサ壁２７ｂを配置し、線状スペーサ壁２７ａと線状スペーサ壁２７ｂとの間隔を比較的大きくとっている。
図１及び図２に示すように、線状スペーサ壁２７は、シール材２４の内部に配置され、線状スペーサ壁２７の両側面はシール材２４に接合している。
【００４４】
液晶注入方法により液晶表示装置を製造する場合は、図１（ａ）に示すように、線状スペーサ壁２７は、表示部を取り囲む折線であって、液晶注入口３１としての開口部を有する開折線状に形成される。液晶注入口３１には封止樹脂３２が充填され硬化している。封止樹脂３２にはシール材２４と同じエポキシ系の接着樹脂を用いる。図１（ａ）に示すように、シール材２４及び線状スペーサ壁２７の両端部は図上、上下方向に見て重なり、液晶注入口３１がＬ字状に形成されている。これにより液晶注入口３１の経路の長さが、シール材２４の幅に対して長くなる。その液晶注入口３１には封止樹脂３２が充填され硬化しているので、シールの幅が狭く、液晶注入口３１に線状スペーサ壁２７が存在していなくとも、封止樹脂３２により液晶注入口からの不純物の侵入は十分に阻止できる。
なお、図１（ａ）に示すように、外側の線状スペーサ壁２７ａと内側の線状スペーサ壁２７ｂとは液晶注入口付近のシール材２４端部においてつながっており、閉折線を成している。しかし、この閉曲線は表示部を取り囲む閉折線ではない。
【００４５】
液晶滴下方法により液晶表示装置を製造する場合は、図１（ｂ）に示すように、線状スペーサ壁２７ａ及び２７ｂはそれぞれ、表示部を取り囲む閉折線状に形成される。
【００４６】
他の実施の形態として、図３（ａ）に示すように、線状スペーサ壁２７を１本とする構成としても良い。また、図３（ｂ）に示すように、線状スペーサ壁２７の片側面がシール材２４に接合する構成としても良い。また、図３（ｃ）に示すように、線状スペーサ壁２７をシール材２４から隔絶させた構成としても良い。
しかし、線状スペーサ壁２７を１本とする構成より、２本とする方が不純物の侵入を防止する遮断効果及び両基板間の間隙を保持するギャップ均一化効果が高いので、本実施形態においては線状スペーサ壁２７を２本とする。
また、線状スペーサ壁２７をシール材２４から隔絶させた構成は、額縁部を幅広にする傾向を生み、線状スペーサ壁２７の片側面がシール材２４に接合する構成は、外側の線状スペーサ壁２７ａと内側の線状スペーサ壁２７ｂとの間隔と、シール材２４の塗布量とを精度良く設定しなければ実現できず、作製が困難である。そのため、本実施形態においては、線状スペーサ壁２７の両側面がシール材２４に接合する構成とする。
【００４７】
次に、以上の本実施形態の液晶表示装置の製造方法につき図４図５を参照して説明する。図４、図５は本発明の一実施形態の液晶表示パネルの製造方法における工程断面図である。
【００４８】
まず、図４（ａ）に示すように、対向基板９の基礎となる第二の透明絶縁基板２００の一主面上に遮光性材料からなるブラックマトリクス１２をパターニングにより形成する。ブラックマトリクス１２はアルミ金属等の遮光性材料からなり、開口部Ｈを有する。額縁部Ｇの後工程でシール材２４を印刷する領域にもブラックマトリクス１２を積層する。
次に、ブラックマトリクス１２が付設された第二の透明絶縁基板２００上に、色層１３をパターニングにより形成する。色層１３としては、ＲＧＢの３色を用いる。各色別々のパターニングプロセスで形成する。色層１３は、ブラックマトリクス１２の開口部Ｈが完全に被覆されるように積層するとともに、後工程でスペーサ支柱２６を形成する領域を含め開口部Ｈ周辺の遮光領域にも積層する。また、額縁部Ｇの後工程でシール材２４を印刷する領域にも色層１３を積層する。
【００４９】
次に、図４（ｂ）に示すように、ブラックマトリクス１２及び色層１３が積層された第二の透明絶縁基板２００の一主面の全面に、平坦化膜１５を形成する。この平坦化膜１５は、例えば、スピンコート法により塗布した後、熱処理を行って硬化させることにより形成する。
【００５０】
次に、図４（ｃ）に示すように、平坦化膜１５上にスペーサの材料となるアクリル系感光性樹脂２８をスピンコート法等により塗布する。このアクリル系感光性樹脂２８がポジ型、ネガ型のいずれであっても本発明を実施することができる。本実施形態においては、アクリル系感光性樹脂２８としてポジ型のものを用いる。
次に、アクリル系感光性樹脂２８のスペーサ支柱２６となる部分２８ｃ及び線状スペーサ壁２７ａ、２７ｂとなる部分２８ａ、２８ｂを露光する。
次に、露光したアクリル系感光性樹脂２８を現像する。すると、図５（ａ）に示すように、スペーサ支柱２６及び線状スペーサ壁２７が完成する。以上の露光、現像により、スペーサ支柱２６を対向基板９上に多数均等に配設する。また、線状スペーサ壁２７を図１に示したように、液晶注入方法による液晶表示装置の場合は、表示部を取り囲む開折線状に（図１（ａ））、液晶滴下方法による液晶表示装置を製造する場合は、表示部を取り囲む閉折線状に形成する。（図１（ｂ））。
図５（ａ）に示すように、スペーサ支柱２６及び線状スペーサ壁２７の基礎部分は、同じ積層構造（ブラックマトリクス１２、色層１３、平坦化膜１５）になっているので、同じ高さに形成される。その結果、スペーサ支柱２６の先端と線状スペーサ壁２７の先端とが同じ高さになる。また、表示セル部分より多くの層を積層したことにより、スペーサ（スペーサ支柱２６及び線状スペーサ壁２７）の高さを稼ぐことができ、スペーサ形成プロセスの負担が軽減される。
【００５１】
次に、図５（ｂ）に示すように、対向基板９上に配向膜（ポリイミド膜など）１１をローラ転写法等により印刷し、液晶を配向するための溝をつくる。
次に、シール材２４を描画印刷やスクリーン印刷などによって線状スペーサ壁２７ａと線状スペーサ壁２７ｂの間に印刷する。但し、シール材２４が線状スペーサ壁２７ａと線状スペーサ壁２７ｂの間の領域から多少はみ出しても問題はない。印刷によりシール材２４は線状スペーサ壁２７の高さより高く盛られる。
【００５２】
次に、別途作成したアレイ基板８を重ね合わせる。但し、液晶滴下方法により製造する場合は、アレイ基板８を重ね合わせる前に、液晶を対向基板９上に滴下しておく。図５（ｃ）に示すように、アレイ基板８と対向基板９との距離が所望の値に近づくにつれて、シール材２４はアレイ基板８に押圧され横方向に広がる。
【００５３】
その後、液晶パネル内外の気圧の差を利用するなどしてセルギャップを所望の値に形成すること、シール材２４を硬化させること、液晶注入方法にあっては液晶２０を注入し、液晶注入口を封止樹脂３２で封止すること、パネル外面に導電膜１６及び偏光板１７、１８を付設すること行い、図１及び図２に示した液晶表示装置を得る。また、駆動回路、バックライト等を取り付るなどして液晶表示装置として完成させる。
【００５４】
また、液晶２０の封止後においては、シール材２４の外側部に残存した液晶を洗浄液によって洗い流す。洗浄液としては一般に用いられる酸性のものを使用する。洗浄に際して、エポキシ樹脂からなるシール材２４は浸食され、一部が溶出する。しかし、アクリル樹脂からなる線状スペーサ壁２７は酸性の洗浄液に対して耐浸食性が良いので溶出しない。したがって、シール材２４の浸食により、液晶の封止部に孔が開くことは、線状スペーサ壁２７によって阻止される。その結果、線状スペーサ壁２７によって外部からの不純物の侵入、液晶２０の外部への漏洩が阻止されることとなる。
【００５５】
以上説明したように本実施形態では、エポキシ樹脂からなるシール材２４内にアクリル樹脂からなる線状スペーサ壁２７を液晶パネルのほぼ全周に亘って周設し、エポキシ樹脂より酸に対する耐浸食性の良いアクリル樹脂の線状スペーサ壁２７によって、酸性洗浄液等によりシール部の浸食を受けてたときでも液晶２０への不純物の侵入を阻止することができる。
【００５６】
以上の実施の形態においては、対向基板９上にスペーサ支柱２６及び線状スペーサ壁２７を形成したが、これらをアレイ基板８上に形成しても良い。
また、以上の実施の形態においては、線状スペーサ壁２７が形成された対向基板９上にシール材２４を印刷したが、線状スペーサ壁２７を対向基板９上に形成しておき、その反対側となるアレイ基板８上にシール材２４を印刷しても良い。
さらに、線状スペーサ壁２７を折線状としたが、角部分を曲線状としても良い。
【００５７】
【発明の効果】
上述のように本発明は、液晶パネル外周に線状のスペーサ（線状スペーサ壁２７）を設けたことにより、液晶内への不純物の侵入を防止することができたため、長期にわたり良好な表示品質を持続する液晶表示装置が得られるという効果がある。
また、従来、シール材のみによって担保していた不純物の侵入を阻止する機能が線状のスペーサにより強化されたため、シール材からの不純物の侵入の危険性を伴うことなくシール幅を狭くすることができ、それにより狭額縁化を図られるという効果がある。
さらに、線状のスペーサが額縁部において両基板間の間隙を保持し、表示部の間隙を均一に保持するので、良好な表示品質を保つことができるという効果がある。
また、上述のように既存のプロセスを利用した製法を用いたので、工程増を招くことなく簡便なプロセスで高品質の液晶表示装置を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態の液晶表示装置を示す平面図である。（ａ）は液晶注入方法により製造した液晶表示装置の平面図、（ｂ）は液晶滴下方法により製造した液晶表示装置の平面図である。
【図２】 図１（ａ）及び（ｂ）におけるＥ−Ｅ’断面図である。
【図３】 本発明の他の実施の形態のスペーサの適用例を説明するための断面図である。
【図４】 本発明の一実施形態の液晶表示パネルの製造方法における工程断面図である。
【図５】 図４に続く、本発明の一実施形態の液晶表示パネルの製造方法における工程断面図である。
【図６】 従来の一例の液晶表示装置の部分図であり、（ａ）はアレイ基板上の１表示セル当たりの平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する液晶表示装置の断面図である。
【図７】 従来の一例の液晶表示装置の表示部及び表示部周囲の額縁部の断面図である。
【図８】 従来の他の一例の液晶表示装置の表示部及び表示部周囲の額縁部の断面図である。
【図９】 図７及び図８におけるＢ−Ｂ’断面の模式図である。
【符号の説明】
１…アモルファスシリコン
２…画素電極
３…ゲート電極
４…共通電極
５…データ線
６…ソース電極
７…ドレイン電極
８…アレイ基板
９…対向基板
１０…層間絶縁膜
１１…配向膜
１２…ブラックマトリクス
１３…色層
１５…平坦化膜
１６…導電膜
１７、１８…偏光板
１９…ラビング方向
２０…液晶
２２…パッシベーション膜
２３…マイクロロッド
２４シール材
２５…ミクロパール
２６…スペーサ支柱
２７…線状スペーサ壁
２８…アクリル系感光性樹脂
３０…ギャップ調整パターン
３１…液晶注入口
３２…封止樹脂
１００…第一の透明絶縁基板
２００…第二の透明絶縁基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶表示装置は、一対の透明絶縁基板（ガラス基板）を表示部周囲の額縁部に設けたシールにより接着して貼り合わせ、前記シールで囲まれる両基板間の間隙内に液晶を封入した構造を有する。
アクティブマトリクス型液晶表示装置（Active Matrix Liquid Crystal Display）の場合は、アレイ基板と、対向基板とを備える。アレイ基板には、互いに交差する複数の走査線と複数の信号線と、これらの各交差点の表示セル毎に液晶に電圧を印加するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる画素電極と、その画素電極を選択駆動するＴＦＴ（Thin Film Transistor) 等のスイッチング素子とがマトリクス状にパターニング形成される。
また、共通電極がアレイ基板又は対向基板上に形成される。ＴＮ方式の液晶表示装置では共通電極は対向基板に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置では共通電極はアレイ基板に形成される。
また、マトリクス状に配列する開口部を有する遮光膜を設けて各表示セルの周囲を遮光し高コントラスト化を図っている。
さらに、カラー液晶表示を行う場合は、色層が設けられる。
【０００３】
いずれにせよ液晶表示の原理は、液晶の電気光学的異方性を利用したもので、アクティブマトリクス型液晶表示装置では、画素電極と液晶と共通電極とにより液晶を誘電層とした画素容量を構成し、スイッチング素子により選択され電圧が印加される画素容量の電界の強度によって光の透過を制御することにより行われる。
液晶層の層厚や液晶の比抵抗が変化すれば画素容量が変化する。そのため、良好な表示品質を長期にわたり確保するためには、液晶層の層厚を表示部全域において長期にわたり均一に保つこと、液晶の比抵抗を長期にわたり一定に保つことが求められる。
【０００４】
従来より、液晶層の層厚の均一化（セルギャップ均一化）のために、両基板間の間隙を保持するギャップ保持部材（スペーサ）が用いられている。スペーサは一対の基板間に配置され、両基板間の間隙が所定寸法で均一に保持されるように機能するものであり、両基板間の間隙が所定寸法で均一に保持される結果、均一な層厚の液晶層を形成可能とし、均一な表示品質を確保するものである。このスペーサを両基板間に介在配置する方法としては、粒状のスペーサを基板上に設計上の所定の散布密度で散布する方法や、感光性樹脂を基板上に塗布してパターニングにより柱状のスペーサを設計上の所定の位置に配設する方法が主に用いられている。また、両基板を貼り合わせるためのシール材に粒状のスペーサを予め混入しておき、シール内に混在させた態様でスペーサを配置する方法も用いられている。
【０００５】
また、透明基板上に形成された配線、電極、色層等のパターンによってパターン形成面に凹凸が生じた場合、そのまま液晶を封入してしまうと、液晶層の層厚にバラツキが生じるため、パターン形成面を軟質な平坦化膜でコーティングする場合がある。これにより透明基板のパターン形成面が平坦にされ、液晶層の層厚の均一度が向上する。
【０００６】
次に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置を例として、従来の液晶表示装置の構造につき図面を参照して説明する。図６は従来の一例の液晶表示装置の部分図であり、（ａ）はアレイ基板上の１表示セル当たりの平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する液晶表示装置の断面図である。
【０００７】
図６に示すように、アレイ基板８は第一の透明絶縁基板１００を基礎とし、ゲート電極（走査線）３と、ゲート電極３上に酸化膜（図示せず）を介して形成され、ＴＦＴを構成するためのアモルファスシリコン１と、隣接するゲート電極間に形成される共通電極４と、層間絶縁膜１０と、層間絶縁膜１０を介してゲート電極３と直交する方向に延設され、一端をドレイン電極７に接続するデータ線（信号線）５と、一端をソース電極６に接続し共通電極４に対向する画素電極２と、画素電極２及びデータ線５を被覆し平坦な面を形成するパッシベーション膜２２と、パッシベーション膜２２上に形成される配向膜１１と、液晶表示パネルの背面側となる第一の透明絶縁基板１００の面に貼付される偏光板１８とを備えて構成される。
一方、対向基板９は第二の透明絶縁基板２００を基礎とし、開口部Ｈを有する遮光膜であるブラックマトリクス１２と、その開口部Ｈを覆う色層１３と、色層１３を被覆し平坦な面を形成する平坦化膜１５と、平坦化膜１５上に形成される配向膜１１と、液晶表示パネル前面側となる第二の透明絶縁基板２００の面に形成される導電膜１６と、導電膜１６上に貼付される偏光板１７とを備えて構成される。配向膜１１には、図６（ａ）に示すラビング方向１９に液晶分子を配向させるための溝が形成されている。
液晶表示装置は、以上のアレイ基板８と対向基板９とにより液晶２０を挟持した構造を有する。
【０００８】
次に、従来のスペーサの適用例につき説明する。以下の従来例は図６に示した液晶表示装置に適用した例である。
【０００９】
まず、図７を参照して従来の一例のスペーサ適用例につき説明する。図７は、従来の一例の液晶表示装置の表示部及び表示部周囲の額縁部の断面図である。
図７に示すように本従来例は表示部にミクロパール２５が配置され、額縁部のシール材２４内にマイクロロッド２３を配置した例である。
ミクロパール２５はガラス等の材料からなる球状のスペーサであり、配向膜１１形成後、アレイ基板８と対向基板９とを貼り合わせる前に何れか一方の基板の配向膜１１上に散布されるものであり、両基板の貼り合わせ後、両基板８，９間の間隙を主に表示部において保持する。
マイクロロッド２３はガラス等の材料からなる細長の粒状スペーサであり、シール材２４を基板に印刷する前にシール材２４に混入され、シール印刷、基板貼り合わせ後、シール材２４に混在して両基板８，９間の間隙をシール部において保持する。
シール材２４は両基板８，９に接着し両基板８，９を貼り合わせ、かつ液晶２０を液晶表示装置内に封止するものである。
かかる従来例では、表示部に配置されたミクロパール２５とシール材２４内に混在するマイクロロッド２３により両基板８，９間の間隙を保持し、シール２４によって液晶２０を封止している。
【０００１０】
次に、図８を参照して従来の他の一例のスペーサ適用例につき説明する。図８は、従来の他の一例の液晶表示装置の表示部及び表示部周囲の額縁部の断面図である。
図８に示すように本従来例は表示セル周囲のブラックマトリクス１２によって遮光されている領域であってデータ線５の直上位置にスペーサ支柱２６が配置され、額縁部のシール材２４内にマイクロロッド２３を配置した例である。
マイクロロッド２３及びシール材２４は上記従来例と同様のものである。
スペーサ支柱２６は平坦化膜１５と同様のアクリル樹脂からなり、リソグラフィ技術によって平坦化膜上にパターン形成されたものである。スペーサ支柱２６形成後、配向膜１１が平坦化膜１５及びスペーサ支柱２６上に形成される。両基板８，９の貼り合わせ後、スペーサ支柱２６は両基板８，９間の間隙を主に表示部において保持する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の従来技術においては以下のような問題があった。図面を参照して説明する。
図９は、図７及び図８におけるＢ−Ｂ’断面の模式図である。図９に示すように、従来の液晶表示装置では、液晶パネル外部から不純物が図中矢印Ｃで示すようにスペーサ（マイクロロッド２３）の隙間を通ってシール材２４を通過し、液晶パネル内部に侵入するおそれがあり、その結果、侵入した不純物によって液晶２０が汚染され、表示ムラなどの表示不良を発生させるという問題があった。不純物が侵入する事例として次のような事例を上げることができる。
【００１２】
液晶パネルの製造においては、両基板８，９を貼り合わせた後、パネル外部に付着した液晶を洗浄する。液晶は主に両基板８，９とシール材２４の外側部によって形成された溝Ｄに残留する。これを洗浄液によって洗浄する。洗浄液としては酸性のものが広く用いられている。ところが、シール材２４としては、酸によって溶解しやすいエポキシ樹脂が広く用いられている。したがって、酸性の洗浄液によってエポキシ樹脂のシール材２４が溶解する。その溶解によってシール材２４に隙間が生じる。さらに、その隙間からイオンを含む液すなわち電解液が液晶パネル内部に侵入する。電解液が液晶２０に混じり、一部において液晶２０の比抵抗を下げる。液晶の比抵抗が変化すると画素容量が変化する。比抵抗の下がった部分では、液晶表示を行うために必要な保持電圧を保つことができず、表示面に表示ムラを発生させる。すなわち、表示面全域において均一な表示を実現することができないという問題が生じる。
【００１３】
また、液晶表示装置の使用時においても、液晶表示装置が多湿な環境に長時間置かれた場合等に不純物がシール材２４を通過して液晶パネル内部に侵入し、同様に表示品質を劣化させる場合がある。
【００１４】
ところで、液晶表示装置の軽薄短小化するために、狭額縁化、すなわち、表示部周囲の額縁部の幅を狭くする努力が重要となっている。狭額縁化を推し進めるために額縁部に形成されるシール材の幅を狭くすることが有効である。しかし、上記従来技術によれば、シール材の溶解によっては不純物が侵入するということがないくらいにシール材の幅を大きくする必要が生じ、狭額縁化の要請に反する。
【００１５】
アクリル樹脂等のイオン浸食に強い材料からなるシール材を使用すれば、上記問題を解決することができるが、アクリル系のシール材は種類が乏しく、使用する液晶に適合するシール材を選択することが難しい。液晶表示装置に用いるシール材としてはエポキシ系のシール材が主流となっており、種類も多く、使用する液晶に適合するシール材を十分に選択することができる。
【００１６】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、一対の透明基板を表示部周囲の額縁部に設けたシールにより接着して貼り合わせ、前記シールで囲まれる両基板間の間隙内に液晶を封入する液晶表示装置に関し、シール材からの不純物の侵入を防止し、良好な表示品質を保つことができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
また、シール材からの不純物の侵入の危険性を伴うことなくシール幅を狭くすることができ、それにより狭額縁化を図ることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
また、両基板間の間隙の均一度が向上され、良好な表示品質を有する液晶表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
また、上記課題を解決するにあたって工程増をもたらすことのない液晶表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の液晶表示装置は、一対の透明基板を表示部周囲の額縁部に設けたシール材により接着して貼り合わせ、前記シール材で囲まれる両基板間の間隙内に液晶を封入する液晶表示装置において、両基板間の間隙を保持するスペーサであって、前記シール材より耐浸食性の良い材料からなり、表示部を取り囲む線状のスペーサが前記額縁部に形成されており、その線状のスペーサが２重以上の線状となっており、その間をシール材が埋め、また線状のスペーサの両側にシール材が接合されていることを特徴とする。
【００１８】
ここにいう耐浸食性とはイオン反応による浸食作用に対する耐浸食性をいう。例えば、シール材にエポキシ樹脂を使用し、酸性洗浄液を使用する場合には、シール材より酸性洗浄液に対する耐浸食性の良い材料としてアクリル樹脂が該当する。
したがって本発明の液晶表示装置によれば、シール材より耐浸食性の良い材料からなり、表示部を取り囲む線状のスペーサが前記額縁部に形成されるので、シール材が酸性洗浄液等により浸食されても、線状のスペーサは浸食されることなく不純物の侵入を防止する。その結果、良好な表示品質を長期にわたり保つことができるという利点がある。すなわち、線状のスペーサは不純物の侵入を防止する侵入防止壁の機能を有する。したがって理想的には、線状のスペーサを表示部を取り囲む閉曲線状に形成することが望ましい。しかし、何らかの必要のために開口部を設けても良い。なお、この線状のスペーサは不純物の侵入の防止のみならず、液晶の漏洩を防止する（液晶を封止する）機能をも発揮する。
液晶をパネル内に封入する方法としては、液晶注入方法と液晶滴下方法とがある。
液晶注入方法によれば、１又は２以上の開口部を有する開曲線状にシール材を形成し、両基板を貼り合わせた後、前記開口部のうち全部又は一部（一部の場合他の一部は内気の排出用に用いるとする技術もある。）を注入口として液晶を注入し、液晶注入後、すべての開口部に封止樹脂を充填して封止する。
液晶滴下方法によれば、閉曲線状にシール材を形成し、いずれか一方の基板上に液晶を滴下した後、両基板を貼り合わせ、それと同時に液晶をパネル内に封止する。
液晶滴下方法により液晶表示装置を製造する場合には、線状のスペーサを表示部を取り囲む閉曲線状に形成することが可能である。
一方、液晶注入方法により液晶表示装置を製造する場合には、線状のスペーサを表示部を取り囲む閉曲線状に形成することは不可能であり、少なくとも液晶注入口に掛かる部分に開口部を設ける必要がある。
なお、液晶注入方法により液晶表示装置を製造する場合であっても、シール材に開口部を設けず、基板に開口部を設けて液晶をその開口部から注入する場合には、線状のスペーサを表示部を取り囲む閉曲線状に形成することが可能である。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置によれば、従来、シール材のみによって担保していた不純物の侵入を阻止する機能が線状のスペーサにより強化されたため、シール材からの不純物の侵入の危険性を伴うことなくシール幅を狭くすることができ、それにより狭額縁化を図られるという利点がある。
さらに、本発明の液晶表示装置によれば、線状のスペーサが額縁部において両基板間の間隙を保持し、表示部の間隙を均一に保持して良好な表示品質を保つことができるという利点がある。
【００２０】
ここで、線状のスペーサが表示部を取り囲む２重以上の線状に形成されることは、基板に平行な方向に額縁部を横切る線に交差する２本以上の線状のスペーサが形成されることに等しい。
したがって本発明の液晶表示装置によれば、線状のスペーサが表示部を取り囲む２重以上の線状に形成されるので、不純物の侵入を防止する遮断効果及び両基板間の間隙を保持するギャップ均一化効果が向上するという利点がある。但し、線状のスペーサをシール材内に形成する場合には、シール材の接着性を損なわない程度の本数にする必要がある。
【００２１】
しかも本発明の液晶表示装置によれば、線状のスペーサの両側にシール材が接合されているので、線状のスペーサとシール材との間に隙間が発生せず、そのような隙間が発生する場合に比較して、より狭額縁化を図ることができるという利点がある。また、線状のスペーサがシール材によって機械的に補強され、長期にわたり不純物の侵入を阻止する遮断作用を発揮することができるという利点がある。
【００２２】
前記線状のスペーサが表示部を取り囲む曲線であって、液晶注入口としての開口部を有する開曲線状に形成されてなる様にすることができる。
【００２３】
これにより液晶注入方法により液晶表示装置を製造することが可能であり、液晶注入口を除く表示部の周囲は線状のスペーサによって取り囲まれるので、不純物の侵入を防止することができ、その結果、良好な表示品質を長期にわたり保つことができるという利点がある。
液晶注入口は、封止樹脂のみで不純物の侵入を阻止することになるが、シール材よりも幅広に形成することにより、封口された液晶注入口部分においても不純物の侵入を十分に阻止することができ、全体として液晶パネル内外の遮断性の良い液晶表示装置が実現できる。
【００２４】
また前記線状のスペーサは、開口部なく表示部を取り囲んで形成されてなるようにしてもよい。
【００２５】
これにより液晶滴下方法により液晶表示装置を製造することが可能であり、線状のスペーサが表示部を取り囲む閉曲線状に形成されるため、表示部の周囲は完全に線状のスペーサによって取り囲まれる。したがって、表示部周囲の全周において均一な遮断性を実現し、不純物の侵入を防止することができ、その結果、良好な表示品質を長期にわたり保つことができるという利点がある。
【００２６】
また、表示部にスペーサ支柱が形成されてなるようにしてもよい。
【００２７】
本発明の適用に際してスペーサを使用する場合としては、額縁部に線状のスペーサを設け表示部にはスペーサを設けない場合、額縁部に線状のスペーサを設け表示部にもスペーサを設ける場合とがある。表示部にスペーサを設ける場合としては、表示部に設けるスペーサを基板上に散布される粒状のスペーサとする場合と、表示部に設けるスペーサを基板上にパターン形成されるスペーサ支柱とする場合とがある。
本発明の特徴である線状のスペーサは、リソグラフィ技術を用いてパターン形成することにより有利に形成することができる。
したがって、表示部にスペーサ支柱が形成されてなる液晶表示装置に線状のスペーサを適用するので、スペーサ支柱のパターンを露光するためのマスクパターンに線状のスペーサの露光パターンを付け加えて形成することにより、工程増を招くことなく、スペーサ支柱の形成プロセスと同時に線状のスペーサが形成されるという利点がある。
【００２８】
また、前記線状のスペーサの形成位置における両基板間の間隙の寸法と、前記スペーサ支柱の形成位置における両基板間の間隙の寸法との差を低減するギャップ調整パターンが、前記線状のスペーサの形成位置に積層されてなるようにすることができる。
【００２９】
額縁部に形成される線状のスペーサと表示部に形成されるスペーサ支柱とを同一工程により形成する場合には、通常、これらのスペーサはほぼ同一の高さに形成される。それに対し、線状のスペーサの形成位置における両基板間の間隙と、スペーサ支柱の形成位置における両基板間の間隙とが異なっている場合、例えば、スペーサ支柱の形成位置には基板上に遮光膜や色層が形成されているのに対し、線状のスペーサの形成位置には遮光膜や色層が形成されていない場合等には、額縁部に形成される線状のスペーサの先端部がそれに対向する基板の表面から浮いてしまい、線状のスペーサは両基板に挟持されず、線状のスペーサは、両基板間の間隙を保持するというスペーサの機能を発揮することができない。それとともに、線状のスペーサの先端部とそれに対向する基板との間に隙間をつくってしまい、不純物の侵入を防止するという機能を十分に発揮できない。
しかし、線状のスペーサの形成位置における両基板間の間隙の寸法と、スペーサ支柱の形成位置における両基板間の間隙の寸法との差を低減するギャップ調整パターンが、線状のスペーサの形成位置に積層されるようにすることによって、線状のスペーサの先端部とそれに対向する基板との間に隙間を無くし、線状のスペーサが両基板に確実に挟持されるようにすることができ、その結果、線状のスペーサが両基板間の間隙を保持するというスペーサの機能及び不純物の侵入を防止するという機能を十分に発揮することができるという利点がある。
【００３０】
また、前記ギャップ調整パターンが表示部に積層される積層パターンと同一層の同一材料により形成されてなるようにすることができる。
【００３１】
ギャップ調整パターンの形成方法としては、ギャップ調整パターンを形成するための新たなプロセスを導入することは好ましくない。
ギャップ調整パターンは、表示部に積層される遮光膜や色層、配線層等の、その機能からすれば額縁部に積層する必要のない既存の積層パターンと同一の層とし、それらと同一の工程によって同時に形成することが好ましい。その場合には工程増を招くことなく簡便なプロセスでギャップ調整パターンを形成することができるという利点がある。
したがって、ギャップ調整パターンが表示部に積層される積層パターンと同一層の同一材料により形成されるようにすることによって、表示部に積層される遮光膜や色層、配線層等の、その機能からすれば額縁部に積層する必要のない既存の積層パターンと同一の工程によって同時に形成することができ、工程増を招くことなく簡便なプロセスでギャップ調整パターンを形成することができるという利点がある。
【００３２】
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【００３３】
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【００３４】
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【００３５】
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【００３６】
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【００３７】
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【００３８】
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【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施の形態の液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。以下の実施形態において、上述した従来の一例のＩＰＳ方式の液晶表示装置に本発明を適用する場合を例として図示するが、本発明は、他の方式の液晶表示装置にも適用することができる。
【００４０】
まず、本発明の一実施の形態の液晶表示装置につき、図１、図２及び図３を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の液晶表示装置を示す平面図である。図１（ａ）は液晶注入方法により製造した液晶表示装置の平面図、図１（ｂ）は液晶滴下方法により製造した液晶表示装置の平面図である。図２は図１（ａ）及び（ｂ）におけるＥ−Ｅ’断面図である。図３は、本発明の他の実施の形態のスペーサの適用例を説明するための断面図である。
【００４１】
本実施形態の液晶表示装置は、図２に示すようにアレイ基板８と対向基板９とを表示部Ｆ周囲の額縁部Ｇに設けたシール材２４により接着して貼り合わせ、シール材２４で囲まれるアレイ基板８と対向基板９との間の間隙内に液晶２０を封入した液晶表示装置である。表示部Ｆにはスペーサ支柱２６が形成される。スペーサ支柱２６にはアクリル系感光性樹脂を用いる。
また、本実施形態の液晶表示装置には、図１に示すように、アレイ基板８と対向基板９との間の間隙を保持するスペーサであって、シール材２４より耐浸食性の良い材料からなり、表示部Ｆを取り囲む線状のスペーサ（以下、線状スペーサ壁という。）２７が額縁部Ｇに形成される。具体的にはシール材２４の材料としてエポキシ系の接着樹脂を用い、線状スペーサ壁２７の材料としては表示部Ｆのスペーサ支柱２６と同一のアクリル系感光性樹脂を用いる。
【００４２】
また、ギャップ調整パターン３０を 第二の透明絶縁基板２００上の線状スペーサ壁２７の形成位置に積層している。ギャップ調整パターン３０は、線状スペーサ壁２７の形成位置におけるアレイ基板８と対向基板９との間の間隙の寸法と、スペーサ支柱２６の形成位置におけるアレイ基板８と対向基板９との間の間隙の寸法との差を低減しほぼ同一の寸法にするものである。ギャップ調整パターン３０としては、ブラックマトリクス１２と、色層１３とを用いる。
【００４３】
線状スペーサ壁２７は、２重の線状、すなわち、２本線で形成されている。図１及び図２に示すように、シール材２４内のパネル外側付近に線状スペーサ壁２７ａを、シール材２４内のパネル内側付近に線状スペーサ壁２７ｂを配置し、線状スペーサ壁２７ａと線状スペーサ壁２７ｂとの間隔を比較的大きくとっている。
図１及び図２に示すように、線状スペーサ壁２７は、シール材２４の内部に配置され、線状スペーサ壁２７の両側面はシール材２４に接合している。
【００４４】
液晶注入方法により液晶表示装置を製造する場合は、図１（ａ）に示すように、線状スペーサ壁２７は、表示部を取り囲む折線であって、液晶注入口３１としての開口部を有する開折線状に形成される。液晶注入口３１には封止樹脂３２が充填され硬化している。封止樹脂３２にはシール材２４と同じエポキシ系の接着樹脂を用いる。図１（ａ）に示すように、シール材２４及び線状スペーサ壁２７の両端部は図上、上下方向に見て重なり、液晶注入口３１がＬ字状に形成されている。これにより液晶注入口３１の経路の長さが、シール材２４の幅に対して長くなる。その液晶注入口３１には封止樹脂３２が充填され硬化しているので、シールの幅が狭く、液晶注入口３１に線状スペーサ壁２７が存在していなくとも、封止樹脂３２により液晶注入口からの不純物の侵入は十分に阻止できる。
なお、図１（ａ）に示すように、外側の線状スペーサ壁２７ａと内側の線状スペーサ壁２７ｂとは液晶注入口付近のシール材２４端部においてつながっており、閉折線を成している。しかし、この閉曲線は表示部を取り囲む閉折線ではない。
【００４５】
液晶滴下方法により液晶表示装置を製造する場合は、図１（ｂ）に示すように、線状スペーサ壁２７ａ及び２７ｂはそれぞれ、表示部を取り囲む閉折線状に形成される。
【００４６】
他の実施の形態として、図３（ａ）に示すように、線状スペーサ壁２７を１本とする構成としても良い。また、図３（ｂ）に示すように、線状スペーサ壁２７の片側面がシール材２４に接合する構成としても良い。また、図３（ｃ）に示すように、線状スペーサ壁２７をシール材２４から隔絶させた構成としても良い。
しかし、線状スペーサ壁２７を１本とする構成より、２本とする方が不純物の侵入を防止する遮断効果及び両基板間の間隙を保持するギャップ均一化効果が高いので、本実施形態においては線状スペーサ壁２７を２本とする。
また、線状スペーサ壁２７をシール材２４から隔絶させた構成は、額縁部を幅広にする傾向を生み、線状スペーサ壁２７の片側面がシール材２４に接合する構成は、外側の線状スペーサ壁２７ａと内側の線状スペーサ壁２７ｂとの間隔と、シール材２４の塗布量とを精度良く設定しなければ実現できず、作製が困難である。そのため、本実施形態においては、線状スペーサ壁２７の両側面がシール材２４に接合する構成とする。
【００４７】
次に、以上の本実施形態の液晶表示装置の製造方法につき図４図５を参照して説明する。図４、図５は本発明の一実施形態の液晶表示パネルの製造方法における工程断面図である。
【００４８】
まず、図４（ａ）に示すように、対向基板９の基礎となる第二の透明絶縁基板２００の一主面上に遮光性材料からなるブラックマトリクス１２をパターニングにより形成する。ブラックマトリクス１２はアルミ金属等の遮光性材料からなり、開口部Ｈを有する。額縁部Ｇの後工程でシール材２４を印刷する領域にもブラックマトリクス１２を積層する。
次に、ブラックマトリクス１２が付設された第二の透明絶縁基板２００上に、色層１３をパターニングにより形成する。色層１３としては、ＲＧＢの３色を用いる。各色別々のパターニングプロセスで形成する。色層１３は、ブラックマトリクス１２の開口部Ｈが完全に被覆されるように積層するとともに、後工程でスペーサ支柱２６を形成する領域を含め開口部Ｈ周辺の遮光領域にも積層する。また、額縁部Ｇの後工程でシール材２４を印刷する領域にも色層１３を積層する。
【００４９】
次に、図４（ｂ）に示すように、ブラックマトリクス１２及び色層１３が積層された第二の透明絶縁基板２００の一主面の全面に、平坦化膜１５を形成する。この平坦化膜１５は、例えば、スピンコート法により塗布した後、熱処理を行って硬化させることにより形成する。
【００５０】
次に、図４（ｃ）に示すように、平坦化膜１５上にスペーサの材料となるアクリル系感光性樹脂２８をスピンコート法等により塗布する。このアクリル系感光性樹脂２８がポジ型、ネガ型のいずれであっても本発明を実施することができる。本実施形態においては、アクリル系感光性樹脂２８としてポジ型のものを用いる。
次に、アクリル系感光性樹脂２８のスペーサ支柱２６となる部分２８ｃ及び線状スペーサ壁２７ａ、２７ｂとなる部分２８ａ、２８ｂを露光する。
次に、露光したアクリル系感光性樹脂２８を現像する。すると、図５（ａ）に示すように、スペーサ支柱２６及び線状スペーサ壁２７が完成する。以上の露光、現像により、スペーサ支柱２６を対向基板９上に多数均等に配設する。また、線状スペーサ壁２７を図１に示したように、液晶注入方法による液晶表示装置の場合は、表示部を取り囲む開折線状に（図１（ａ））、液晶滴下方法による液晶表示装置を製造する場合は、表示部を取り囲む閉折線状に形成する。（図１（ｂ））。
図５（ａ）に示すように、スペーサ支柱２６及び線状スペーサ壁２７の基礎部分は、同じ積層構造（ブラックマトリクス１２、色層１３、平坦化膜１５）になっているので、同じ高さに形成される。その結果、スペーサ支柱２６の先端と線状スペーサ壁２７の先端とが同じ高さになる。また、表示セル部分より多くの層を積層したことにより、スペーサ（スペーサ支柱２６及び線状スペーサ壁２７）の高さを稼ぐことができ、スペーサ形成プロセスの負担が軽減される。
【００５１】
次に、図５（ｂ）に示すように、対向基板９上に配向膜（ポリイミド膜など）１１をローラ転写法等により印刷し、液晶を配向するための溝をつくる。
次に、シール材２４を描画印刷やスクリーン印刷などによって線状スペーサ壁２７ａと線状スペーサ壁２７ｂの間に印刷する。但し、シール材２４が線状スペーサ壁２７ａと線状スペーサ壁２７ｂの間の領域から多少はみ出しても問題はない。印刷によりシール材２４は線状スペーサ壁２７の高さより高く盛られる。
【００５２】
次に、別途作成したアレイ基板８を重ね合わせる。但し、液晶滴下方法により製造する場合は、アレイ基板８を重ね合わせる前に、液晶を対向基板９上に滴下しておく。図５（ｃ）に示すように、アレイ基板８と対向基板９との距離が所望の値に近づくにつれて、シール材２４はアレイ基板８に押圧され横方向に広がる。
【００５３】
その後、液晶パネル内外の気圧の差を利用するなどしてセルギャップを所望の値に形成すること、シール材２４を硬化させること、液晶注入方法にあっては液晶２０を注入し、液晶注入口を封止樹脂３２で封止すること、パネル外面に導電膜１６及び偏光板１７、１８を付設すること行い、図１及び図２に示した液晶表示装置を得る。また、駆動回路、バックライト等を取り付るなどして液晶表示装置として完成させる。
【００５４】
また、液晶２０の封止後においては、シール材２４の外側部に残存した液晶を洗浄液によって洗い流す。洗浄液としては一般に用いられる酸性のものを使用する。洗浄に際して、エポキシ樹脂からなるシール材２４は浸食され、一部が溶出する。しかし、アクリル樹脂からなる線状スペーサ壁２７は酸性の洗浄液に対して耐浸食性が良いので溶出しない。したがって、シール材２４の浸食により、液晶の封止部に孔が開くことは、線状スペーサ壁２７によって阻止される。その結果、線状スペーサ壁２７によって外部からの不純物の侵入、液晶２０の外部への漏洩が阻止されることとなる。
【００５５】
以上説明したように本実施形態では、エポキシ樹脂からなるシール材２４内にアクリル樹脂からなる線状スペーサ壁２７を液晶パネルのほぼ全周に亘って周設し、エポキシ樹脂より酸に対する耐浸食性の良いアクリル樹脂の線状スペーサ壁２７によって、酸性洗浄液等によりシール部の浸食を受けてたときでも液晶２０への不純物の侵入を阻止することができる。
【００５６】
以上の実施の形態においては、対向基板９上にスペーサ支柱２６及び線状スペーサ壁２７を形成したが、これらをアレイ基板８上に形成しても良い。
また、以上の実施の形態においては、線状スペーサ壁２７が形成された対向基板９上にシール材２４を印刷したが、線状スペーサ壁２７を対向基板９上に形成しておき、その反対側となるアレイ基板８上にシール材２４を印刷しても良い。
さらに、線状スペーサ壁２７を折線状としたが、角部分を曲線状としても良い。
【００５７】
【発明の効果】
上述のように本発明は、液晶パネル外周に線状のスペーサ（線状スペーサ壁２７）を設けたことにより、液晶内への不純物の侵入を防止することができたため、長期にわたり良好な表示品質を持続する液晶表示装置が得られるという効果がある。
また、従来、シール材のみによって担保していた不純物の侵入を阻止する機能が線状のスペーサにより強化されたため、シール材からの不純物の侵入の危険性を伴うことなくシール幅を狭くすることができ、それにより狭額縁化を図られるという効果がある。
さらに、線状のスペーサが額縁部において両基板間の間隙を保持し、表示部の間隙を均一に保持するので、良好な表示品質を保つことができるという効果がある。
また、上述のように既存のプロセスを利用した製法を用いたので、工程増を招くことなく簡便なプロセスで高品質の液晶表示装置を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態の液晶表示装置を示す平面図である。（ａ）は液晶注入方法により製造した液晶表示装置の平面図、（ｂ）は液晶滴下方法により製造した液晶表示装置の平面図である。
【図２】 図１（ａ）及び（ｂ）におけるＥ−Ｅ’断面図である。
【図３】 本発明の他の実施の形態のスペーサの適用例を説明するための断面図である。
【図４】 本発明の一実施形態の液晶表示パネルの製造方法における工程断面図である。
【図５】 図４に続く、本発明の一実施形態の液晶表示パネルの製造方法における工程断面図である。
【図６】 従来の一例の液晶表示装置の部分図であり、（ａ）はアレイ基板上の１表示セル当たりの平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する液晶表示装置の断面図である。
【図７】 従来の一例の液晶表示装置の表示部及び表示部周囲の額縁部の断面図である。
【図８】 従来の他の一例の液晶表示装置の表示部及び表示部周囲の額縁部の断面図である。
【図９】 図７及び図８におけるＢ−Ｂ’断面の模式図である。
【符号の説明】
１…アモルファスシリコン
２…画素電極
３…ゲート電極
４…共通電極
５…データ線
６…ソース電極
７…ドレイン電極
８…アレイ基板
９…対向基板
１０…層間絶縁膜
１１…配向膜
１２…ブラックマトリクス
１３…色層
１５…平坦化膜
１６…導電膜
１７、１８…偏光板
１９…ラビング方向
２０…液晶
２２…パッシベーション膜
２３…マイクロロッド
２４シール材
２５…ミクロパール
２６…スペーサ支柱
２７…線状スペーサ壁
２８…アクリル系感光性樹脂
３０…ギャップ調整パターン
３１…液晶注入口
３２…封止樹脂
１００…第一の透明絶縁基板
２００…第二の透明絶縁基板
Claims (5)
- 一対の透明基板を表示部周囲の額縁部に設けたシール材により接着して貼り合わせ、前記シール材で囲まれる両基板間の間隙内に液晶を封入する液晶表示装置において、両基板間の間隙を保持するスペーサであって、前記シール材より耐浸食性の良い材料からなり、表示部を取り囲む線状のスペーサが前記額縁部に形成されており、その線状のスペーサが２重以上の線状となっており、その間をシール材が埋め、また線状のスペーサの両側にシール材が接合されていることを特徴とする液晶表示装置。
- 前記線状のスペーサは、液晶注入口としての開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記線状のスペーサは、開口部なく表示部を取り囲んで形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記線状のスペーサの形成位置における両基板間の間隙の寸法と、前記スペーサ支柱の形成位置における両基板間の間隙の寸法との差を低減するギャップ調整パターンが、前記線状のスペーサの形成位置に積層されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 前記ギャップ調整パターンが表示部に積層される積層パターンと同一層の同一材料により形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
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