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JP2000321580A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

Info

Publication number
JP2000321580A
JP2000321580A JP11122923A JP12292399A JP2000321580A JP 2000321580 A JP2000321580 A JP 2000321580A JP 11122923 A JP11122923 A JP 11122923A JP 12292399 A JP12292399 A JP 12292399A JP 2000321580 A JP2000321580 A JP 2000321580A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
liquid crystal
spacer
display device
crystal display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11122923A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Koseki
敏彦 小関
Hidefumi Yamashita
英文 山下
Taro Hasumi
太朗 蓮見
Yuichi Momoi
優一 桃井
Yoshinori Seihikari
義則 正光
Tomohito Shirouchi
智人 城内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Priority to JP11122923A priority Critical patent/JP2000321580A/ja
Priority to US09/558,819 priority patent/US6734944B1/en
Publication of JP2000321580A publication Critical patent/JP2000321580A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13394—Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133388—Constructional arrangements; Manufacturing methods with constructional differences between the display region and the peripheral region

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明に係る液晶表示装置の目的は、配設
位置が一定しない球状スペーサー等の課題を解決すると
ともに、低温発泡の発生を抑制することができ、しかも
局所荷重に対して耐性のある光感光性樹脂材料から成る
スペーサーを備えた液晶表示装置を提供することであ
る。 【解決手段】 対向させて配設された第１基板（１２）
及び第２基板（１４）と、第１基板（１２）と第２基板
（１４）のいずれか一方又は双方の非表示領域に配設さ
れ、これら両基板１２，１４の間のセルギャップ１６を
規制する感光性樹脂から成るスペーサー１８と、第１基
板（１２）と第２基板（１４）の間に介在させられる液
晶２０とを含む液晶表示装置１０において、スペーサー
の硬さ値が一定の範囲にあるか、あるいは塑性変形硬さ
が一定の範囲にあるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、より詳しくは液晶表示装置におけるスペーサーに関
する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイの液晶セルは２枚の基
板の間に液晶が封入されて構成されている。この封入さ
れている液晶層の厚み、すなわち基板間の間隔をセルギ
ャップというが、セルギャップが一定でないと、液晶層
の厚みが部分的に異なることになるため、表示むらが発
生する。そこで、この基板間のギャップを保持するた
め、パール・スペーサーなどと称する球状のスペーサー
や、円柱状のスペーサーが用いられている。
【０００３】このスペーサーは、２つの基板間に分散さ
せているだけで、基板に対して固定していないため、ス
ペーサーの分布（密度）にバラツキが生じることがあ
る。その結果、スペーサーの分布が疎の箇所ではセルギ
ャップが小さくなることがあり、表示むらが発生する。
また、大画面の液晶セルを全体として見たとき、ざらつ
き感が生じることもあり、好ましくなかった。更に、ス
ペーサーは目で見えることはないが、スペーサーが画素
（絵素）面上にある場合、たとえば絵素が黒を表示して
いるときに、スペーサーが影となり白い点として現れ、
黒のコントラストを大幅に低下させてしまうという問題
があった。
【０００４】このため、球状のスペーサーを分散させる
従来の製造方法を改善することを目的に、感光性樹脂を
用いて柱状のスペーサーを所定の位置に形成する技術が
数多く提案されている。ところが、いずれもなんらかの
課題を有していて、現実に製造されたものはなかった。
【０００５】たとえば、特公昭５４−１２０６６号公報
には、高融点材料からなる一次スペーサー群を点在配設
し、その一次スペーサーの上に相対的に低融点材料から
成る二次スペーサー部分を付加して、二次スペーサー部
を対向パネルに融着させ、セルギャップを規制する方法
が開示されている。この方法は、スペーサーが２つの材
料から構成され、それぞれがスペーサーの機能と対向パ
ネルへの接着機能とを備えて構成されているが、成膜を
２回必要とし、コスト、生産性の両面に関して悪いもの
であった。
【０００６】また、特開昭６０−１６４７２３号公報に
は、液晶駆動用素子上に電気絶縁体から成る支柱を形成
し、セルギャップを設定する方法が開示されている。さ
らに、特開昭５６−２５７７７号公報には、半導体の設
けられている部分がスペーサー機能を有することによ
り、セルギャップを形成する方法が開示されている。こ
れらの方法は、すでに突起状であるＴＦＴなどの上にさ
らに支柱を形成するものであるため、下地段差および合
わせ精度により、ギャップが影響を受け、均一なセルギ
ャップを形成するのは困難であった。
【０００７】また、特開昭５６−３８００８号公報に
は、画素の画像非表示部分に半導体駆動素子よりも厚み
が大きな複数のスペーサー部材が設けられ、セルギャッ
プを形成する方法が開示されている。この公報に開示さ
れているスペーサー材料は金属酸化物などの高硬度な無
機物質であり、しかも、１画素当たり複数のスペーサー
が設けられている。このため特に、１０インチ以上のセ
ルの場合、全体としてスペーサーの強度が高くなりすぎ
て、低温発泡が生ずる。すなわち、常温で製造された液
晶表示装置が輸送中等に極低温に冷却されたとき、液晶
が収縮させられてもセルギャップ内の空間が収縮しない
ため、セルギャップ内に空洞（真空気泡）が生ずる。こ
の問題により、この表示セルは実用に耐えない。
【０００８】さらに、特開平７−２８１１９５号公報に
は、アレイ基板側に顔料分散レジストによる２〜３μｍ
の複数の第１突起部を形成するとともに、カラーフィル
ター（ＣＦ）基板側に３〜２μｍの積層構造の複数の第
２突起部を形成し、両基板の突起部を突き合わせて重
ね、約５μｍのセルギャップを達成することが開示され
ている。この方法では、アレイ・ＣＦの両基板の突起部
の高さにより、所望のセルギャップを得ることができ
る。しかしながら、アレイ基板側の第１突起部がブラッ
クマトリクス（ＢＭ）を兼ねるため光学濃度が高くな
り、また、光感光性の顔料分散樹脂を用いる場合、フォ
トプロセスを使用するため上限の高さに限界があった。
一方、ＣＦ基板側のＣＦ積層も色フィルター自体が薄膜
化しているため、第２突起部の膜厚は上限に限界があ
り、しかも、積層によって高さの均一性を得るのにも限
界があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明に係る液晶表示
装置の目的は、配設位置が一定しない球状スペーサー等
の課題を解決するとともに、低温発泡の発生を抑制する
ことができ、しかも局所荷重に対して耐性のある光感光
性樹脂材料から成るスペーサーを備えた液晶表示装置を
提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はこの
目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に
至ったものである。本発明に係る液晶表示装置は、対向
させて配設された第１基板と第２基板の間のセルギャッ
プを規制するスペーサーを感光性樹脂により非表示領域
すなわち絵素となる面以外の所定の位置に形成すること
により、スペーサーが絵素の影になることはなく、特に
黒のコントラストを向上させることができる。しかも、
スペーサーの配設密度をほぼ一定にできるため、セルギ
ャップを一定にでき、ミクロ的にもマクロ的にも液晶画
面のムラやザラツキをなくすことができる。さらに、そ
のスペーサーの特性と形態を特定の範囲に設定すること
により、液晶表示装置が低温に冷却させられて液晶が収
縮し、それに伴って両基板が内側に凸に湾曲させられよ
うとしたとき、スペーサーは縮むため、セルギャップ内
に真空部分が発生することはなく、したがって、低温気
泡が発生することはない。また、液晶画面が指などによ
って局部的に押圧されたとき、スペーサーが弾性変形
し、あるいは更に強く押圧されたとき、スペーサーが塑
性変形することになる。ところが、スペーサーが押圧力
によって容易に押しつぶされないようにするとともに、
押圧力が除かれたとき、塑性ヒステリシスにおける残留
歪を小さくすることにより、スペーサーの寸法を元の寸
法に近い値に戻るようにし、押圧箇所のセルギャップの
間隔をほぼ一定に回復させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る液晶表示装置
の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００１２】図１に示すように、液晶表示装置１０は、
対向させて配設されたアレイ基板１２及びカラーフィル
ター基板１４と、これらアレイ基板１２とカラーフィル
ター基板１４との間のセルギャップ１６を規制する感光
性樹脂から成るスペーサー１８と、両基板１２，１４の
間に介在させられる液晶２０とを少なくとも含んで構成
されている。ここで、アレイ基板１２とカラーフィルタ
ー基板１４はいずれも公知の構造でよく、また公知の製
法で形成され、さらに液晶２０についても公知のものを
使用することができ、いずれも特に限定されない。
【００１３】１例として示すと、アレイ基板１２は、透
光性基板２２上にＴＦＴ ( thin film transistor ) ２
４と蓄積容量２６及び画素電極（表示電極）２８から成
る組がマトリックス状に配設されて、構成されている。
一方、カラーフィルター基板１４は、透光性基板３０上
に３原色から成る着色部がマトリックス状に配設された
カラーフィルター３２と、保護膜３４を介して共通電極
３６と配向膜３８を備えている。このカラーフィルター
基板１４は、必要に応じて着色部（絵素）間の遮光性を
高め、コントラストを向上させるためのブラックマトリ
ックス４０を設けることも可能である。
【００１４】公知の製法により構成されたアレイ基板１
２には、柱状のスペーサー１８が感光性樹脂により形成
される。柱状のスペーサー１８は、非表示領域すなわち
絵素に影響を与えない領域、たとえばゲート電極線上や
ソース電極線上などの少なくとも画素電極２８の面上以
外の領域に形成される。スペーサー１８は、アレイ基板
１２の画素電極２８を除く領域上に形成したＳｉＮｘな
どから成るパッシベーション膜の上に形成されるのが好
ましいが、スペーサー１８を形成するのに用いる樹脂と
の関係から、スペーサー１８の下地としてパッシベーシ
ョン膜は必ずしも必要とするものではない。なお、符号
４２はセルギャップ１６内に液晶２０を封入するための
シールである。
【００１５】スペーサー１８を形成する材質には感光性
樹脂が用いられ、その中でも形成したスペーサー１８が
次の条件を満たす感光性樹脂が用いられる。すなわち、
スペーサー１８は、次式 ＤＨ＝Ｋ×Ｐｍａｘ／ｈｍａｘ2 ＤＨ：硬さ値( Kgf/mm2 ) Ｐｍａｘ：最大荷重( Kgf ) ｈｍａｘ：弾性変形量及び塑性変形量を合計した最大変
位量( mm ) により求めた硬さ値（ＤＨ）が２６〜３０となる感光性
樹脂が選定される。ここで、定数Ｋは、装置固有の圧子
の変位量より求めた値である。また、この式は、ダイナ
ミック硬度試験を行うことより導いたものである。ここ
で、ダイナミック硬度とは荷重を順次変化させて、荷重
ゼロに外挿したときの硬さであり、パラメータは到達荷
重である。このダイナミック硬度は荷重を順次変化させ
ていくことから、硬度を深さの関数としている。
【００１６】硬さ値（ＤＨ）が２６〜３０の範囲にある
スペーサー１８は、硬くも柔らかくもなく、硬さ値（Ｄ
Ｈ）が２６未満のときは、液晶表示装置の外部から力が
加えられた際のセルギャップの変化量が大きく、画質が
変化し易く問題となる。また、硬さ値（ＤＨ）が３０を
越えるときは、液晶表示装置が低温冷却されたときなど
に、液晶中に低温気泡が発生することとなり、不都合と
なる。
【００１７】また、スペーサー１８は、次の条件を満た
す感光性樹脂によって形成するのも好ましい。すなわ
ち、スペーサー１８は次式、 ＨＶ＝Ｋ×Ｐｍａｘ／ｈｒ2 ＨＶ：塑性変形硬さ( Kgf/mm2 ） Ｐｍａｘ：最大荷重( Kgf ) ｈｒ：最大変位点における除荷の際の曲線に対する接線
が荷重ゼロのときの変位量( mm ) により求めた塑性変形硬さ（ＨＶ）が３８〜４６の範囲
にある感光性樹脂が選定される。ここで、定数Ｋは、装
置固有の圧子の変位量より求めた値である。また、この
式は、除荷の際の曲線の最大変位点（負荷における最大
変位点と同じ）における接線を求め、その傾きから塑性
変形量を分離して、ビッカース硬さに相当する硬さを求
めたものであり、具体的には荷重に対する圧縮変位量測
定を行い、得られた塑性ヒステリシス曲線より導いたも
のである。この塑性変形硬さ（ＨＶ）は、圧子形状など
により、実際のビッカ−ス値とは若干値が変わるもので
ある。
【００１８】塑性変形硬さ（ＨＶ）が３８〜４６の範囲
にあるスペーサー１８は、塑性変形硬さ（ＨＶ）が３８
未満のときは、液晶表示装置に外部からの力が加えられ
た際にセルギャップが小さくなりすぎ、また塑性変形量
が大きく変形前の寸法に回復しきれないため、恒久的な
画質不良を発生してしまう。また、塑性変形硬さ（Ｈ
Ｖ）が４６を越えるときは、低温発泡が発生することと
なり、不都合となる。
【００１９】スペーサー１８は、上述の式より求めた硬
さ値（ＤＨ）又は塑性変形硬さ（ＨＶ）のいずれか一方
の条件を満たしていれば一応の効果が得られるが、両方
の条件を満たしているのが最も好ましい。
【００２０】次に、スペーサー１８はアレイ基板１２の
非表示領域に配設されるため、スペーサー１８が画質に
影響を与えることはないが、スペーサー１８がアレイ基
板１２に対してほぼ均一に分散して配設されていると
き、スペーサー１８の個数が少ないと、換言すれば柱状
スペーサー１８の下底面積の合計が小さいと、カラーフ
ィルター基板１４の支持力が弱く、セルギャップ１６を
ほぼ一定に保つことが困難になり、しかもカラーフィル
ター基板１４に局所荷重が作用したとき、スペーサー１
８は容易に破壊してしまう。一方、スペーサー１８の個
数が多いと、カラーフィルター基板１４の支持力が強く
なり、セルギャップ１６を一定に保つことができ、更に
カラーフィルター基板１４に作用した局所荷重に対し
て、充分耐えることができるが、液晶表示装置１０が低
温に曝されて、液晶２０が収縮したとき、セルギャップ
１６内に真空部分（低温発泡）が生じる。このため、ス
ペーサー１８がアレイ基板１２又はカラーフィルター基
板１４に対して、適正な個数換言すれば面積であるこ
と、すなわちスペーサー１８の基板における占有率が重
要である。
【００２１】柱状スペーサー１８の占有率（柱占有率）
を、絵素面積に対して、セルギャップ１６を構成してい
る柱（スペーサー１８）の下底面積が占める割合と定義
すると、柱占有率は次の式で表される。 柱占有率＝（柱下底面積×柱密度／絵素面積）×１００ ここで、柱密度とは、１絵素に存在するセルギャップを
構成する柱の数をいい、次の式で表される。
【００２２】柱密度＝全柱数／全絵素数
【００２３】本発明者らの研究の結果、上述の式で表せ
られる柱占有率の範囲が０．０５〜０．８６％であると
き、柱状スペーサー１８は局所荷重に対して押しつぶさ
れることなく充分に耐えることができる。また、低温に
曝された場合においても、液晶の収縮に伴いセルギャッ
プ１６内に生じる負圧に応じて、スペーサー１８は圧縮
されて縮む結果、セルギャップ１６内に低温発泡が生じ
ることはない。
【００２４】次に、柱状スペーサー１８の基板と平行を
なす面の形状が矩形を成す場合、スペーサー１８の上底
の一辺と下底の一辺との比が５０〜９０％であり、又
は、同じくその面の形成が円形を成す場合、スペーサー
１８の上底の直径と下底の直径との比が５０〜９０％で
あるのが好ましい。スペーサー１８の一辺又は直径の比
が５０〜９０％の範囲内であれば、以下の不具合・問題
を最小限にとどめることができる。すなわち、その比が
５０％未満であると、液晶表示装置における開口率を極
端に失ってしまうこととなり、またその比が９０％を越
えると、柱を形成する工程で柱の形状が逆テーパーにな
りやすく、以降のセル工程で柱がくずれるなどの不具合
を生じて、好ましくない。
【００２５】ここで、フォトリソグラフィの手法により
形成され、その後、熱処理が施されたスペーサー１８の
形状は、角柱や円柱などの側壁部は直線的な形状にエッ
チングされず、図２に示すように、いびつな形状に形成
される。特に、上底４４部分は若干湾曲した形状とな
り、上底４４の一辺の長さあるいは直径を計測しようと
すると、毎回測定値が異なり、また測定者が異なると測
定値が異なり、安定しないことが分かった。一方、上底
４４の最も高い位置、すなわち上底４４に接する接線４
６を引くことができ、この接線４６の位置は安定し、測
定者による誤差もほとんどないことが分かった。
【００２６】そこで、まず、スペーサーの断面拡大写真
を用い、スペーサー１８の上底４４に接線４６を引き、
次いで、接線４６と同方向の下底４８の一辺の長さＤを
測定する。次に、スペーサー１８の下底４８（基板２
２）と上底４４の接線４６との間の間隔（高さ）Ｈを測
定する。そして、この高さＨに１未満の一定の定数Ｃ、
たとえば０．９をかけた寸法を基板２２からの上底の高
さ（Ｃ×Ｈ）として、その位置に基板２２と平行な線Ｘ
を引き、その線Ｘとスペーサー１８の輪郭（側面）５０
との交わった点と点との間隔を上底の寸法とした。この
よにして得られた上底の長さと下底の長さとの比が５０
〜９０％になるようにエッチングを制御することにし
た。なお、上底の高さＨにかける定数Ｃの値によって、
上底の長さと下底の長さとの比が異なるものであり、上
述の範囲５０〜９０％は定数Ｃを０．９に設定したとき
の値である。
【００２７】次に、本発明に係る液晶表示装置１０にお
けるスペーサー１８は、その弾性係数を、１００〜５０
０ kg/mm2 の範囲にするのが好ましい。弾性係数がこの
範囲にあるとき、局所荷重に対してスペーサー１８が容
易に破壊されることはなく、また、温度低下に伴う液晶
２０の収縮によりセルギャップ１６の間隔が収縮して、
スペーサー１８が圧縮力を受けても、スペーサー１８は
十分に収縮するため、低温発泡が生じることはない。
【００２８】更に、本発明に係る液晶表示装置１０にお
けるスペーサー１８は、その線膨張係数が液晶の単位面
積当たりの体積膨張係数とほぼ等しいのが好ましい。液
晶表示装置１０は使用環境や輸送中の温度変化に曝さ
れ、約４０℃程度からマイナス約２０℃程度の温度変化
の影響を受ける。このため、スペーサー１８の線膨張係
数が液晶２０の単位面積当たりの体積膨張係数より極め
て大きい場合、液晶表示装置１０が高温に曝されたと
き、スペーサー１８が膨張してセルギャップ１６内に真
空の空間が生じる恐れがある。一方、スペーサー１８の
線膨張係数が液晶２０の単位面積当たりの体積膨張係数
より極めて小さい場合、液晶表示装置１０が低温に曝さ
れたとき、スペーサー１８以上に液晶２０が収縮するた
め、低温発泡が生じる恐れがある。そこで、スペーサー
１８の線膨張係数は液晶２０の単位面積当たりの体積膨
張係数とほぼ等しいか、近似する値であることが好まし
い。
【００２９】以上、各種の物性を有するスペーサー１８
を示したが、本発明に係る液晶表示装置に適用されるス
ペーサーの物性は少なくとも１つの要件を満たしていれ
ばよいが、２以上の要件を同時に満たしていれば、最適
なスペーサーが得られることになる。このような条件を
満たす感光性樹脂として１例を示せば、ＪＮＰＣ−４３
（ＪＳＲ社製）を挙げることができるが、これらに限定
されるものではない。また、感光性樹脂の焼成条件を制
御することにより、目的とする物性を得るようにしても
よい。
【００３０】さらに、単一の感光性樹脂によって目的と
する物性が得られない場合は、感光性樹脂の中に各種の
充填物を入れて、物性を調整して用いてもよい。また、
感光性樹脂を黒色などの適切な色に着色するのも好まし
い。さらに、感光性樹脂により形成されたスペーサーの
基板と平行をなす面の形状は円形、楕円形、長円形、正
方形、長方形、三角形、その他の多角形等、特に限定さ
れない。
【００３１】スペーサーはアレイ基板又はカラーフィル
ター基板のいずれか一方に形成されて用いられるのがよ
く、特に限定されない。ただし、スペーサーをアレイ基
板及びカラーフィルター基板の双方に形成して用いても
よく、何ら限定されるものではない。
【００３２】その他、スペーサーは配向膜の上に形成し
ても、あるいはスペーサーを形成した後、その上に配向
膜を形成してもよいなど、本発明はその趣旨を逸脱しな
い範囲内で、当業者の知識に基づき種々なる改良、修
正、変形を加えた態様で実施し得るものである。
【００３３】
【実施例】ガラス基板を用いて、従来の製法によりアレ
イ基板を作成した。このアレイ基板に柱状スペーサーを
形成するのにあたり、その下地として、ＳｉＮｘから成
るパッシベーション膜を、画素電極を除いて被着した。
そのパッシベーション膜の上に感光性樹脂層をＪＮＰＣ
−４３（ＪＳＲ社製）を用いて、膜厚５．５μｍで均一
に塗布し、１２０℃で３分間、プレベークした。
【００３４】次いで、スペーサーの柱占有率が０．１９
％で、配設位置が非表示領域になるように設定されたフ
ォトマスクを用い、光源としてフィルター無し（ブロー
ドバンド）のものを用い、エネルギー３００ｍＪで露光
した。そして、現像液として０．２％ＴＭＡＨ水溶液
（東京応化製）を用い、現像温度は室温で、現像時間６
０秒で現像した。その後、焼成温度２３０℃で焼成時間
として２０分間、焼成して、スペーサーを形成した。
【００３５】得られたスペーサーについて、物性値を調
べた。測定機として薄膜硬さ試験機（エリオニクス社
製）ＥＮＴ−１１００を用いた。その結果、硬さ値ＤＨ
は２８であり、塑性変形硬さＨＶは４４であった。
【００３６】スペーサーが形成されたアレイ基板と、別
途、従来通りの工程で形成されたカラーフィルター基板
を用い、従来の工程からボール状スペーサーの散布工程
を除いた工程で、液晶表示装置を構成した。得られた液
晶表示装置を、局所荷重と低温発泡について評価した。
【００３７】局所荷重の評価方法は、まず、測定ポイン
トのセルギャップを測定し、その値をセルギャップ初期
値とした。次いで、測定ポイントのカラーフィルター基
板の表面に直径３mmの金属球をおき、その金属球に規定
の荷重量（１０Ｋｇｆ）をかけた後、測定ポイントのセ
ルギャップを測定し、その測定値と初期値との差を潰れ
量とした。その結果を表１に示す。
【００３８】低温発泡の評価方法は、常温で製造した液
晶表示装置を−２０℃の環境に放置し、真空泡の発生の
有無を観察した。その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【比較例】比較例として実施例で用いたアレイ基板及び
カラーフィルター基板と同一のものを用い、従来のボー
ル状スペーサーを散布して、液晶表示装置を作成した。
得られた従来構造の液晶表示装置について、実施例と同
様にして、局所荷重と低温発泡について評価した。その
結果を表１に示す。
【００４１】実施例と比較例を比較して評価した結果、
実施例に係る液晶表示装置は、比較例であるボール状ス
ペーサーを用いて製造した液晶表示装置と同等又はより
優れた性能が得られることが確認された。
【００４２】
【発明の効果】本発明に係る液晶表示装置のスペーサー
は、感光性樹脂により所定の適切な箇所に形成され、し
かも所定の硬さ値や塑性変形硬さなどの物性値あるいは
形態を備えて構成されている。このため、局所荷重に対
して容易に押しつぶされて破壊してしまうことはなく、
元の状態に回復して、セルギャップをほぼ一定に支持す
ることができる。また、低温発泡に対しては、液晶表示
装置が低温に曝されたとしても、セルギャップ内の液晶
の収縮に伴い、外部圧力などによりスペーサーも収縮す
るため、セルギャップ内に真空部ができることはなく、
低温発泡が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の実施形態を説明す
るための要部拡大断面模式図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置に形成されるスペー
サーの評価方法を説明するための拡大図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面断面図である。
【符号の説明】
１０：液晶表示装置 １２：アレイ基板 １４：カラーフィルター基板 １６：セルギャップ １８：スペーサー ２０：液晶 ２８：画素電極（表示電極）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 英文 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 蓮見 太朗 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 桃井 優一 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 正光 義則 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 城内 智人 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 Ｆターム(参考） 2H089 LA09 LA16 MA04X PA06 QA14

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対向させて配設された第１基板及び第２
    基板と、該第１基板と第２基板のいずれか一方又は双方
    の非表示領域に配設され、該両基板の間のセルギャップ
    を規制する感光性樹脂から成るスペーサーと、前記第１
    基板と第２基板の間に介在させられる液晶とを含む液晶
    表示装置において、 前記スペーサーが、次式 ＤＨ＝Ｋ×Ｐｍａｘ／ｈｍａｘ2 ＤＨ：硬さ値， Ｋ：定数， Ｐｍａｘ：最大荷重 ｈｍａｘ：弾性変形量及び塑性変形量を合計した最大変
    位量 により求めた硬さ値（ＤＨ）が２６〜３０である液晶表
    示装置。
  2. 【請求項２】 対向させて配設された第１基板及び第２
    基板と、該第１基板と第２基板のいずれか一方又は双方
    の非表示領域に配設され、該両基板の間のセルギャップ
    を規制する感光性樹脂から成るスペーサーと、前記第１
    基板と第２基板の間に介在させられる液晶とを含む液晶
    表示装置において、 前記スペーサーが、次式 ＨＶ＝Ｋ×Ｐｍａｘ／ｈｒ2 ＨＶ：塑性変形硬さ， Ｋ：定数， Ｐｍａｘ：最
    大荷重 ｈｒ：除荷の際の曲線の最大変位点における接線が荷重
    ゼロのときの変位量 により求めた塑性変形硬さ（ＨＶ）が３８〜４６である
    液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 対向させて配設された第１基板及び第２
    基板と、該第１基板と第２基板のいずれか一方又は双方
    の非表示領域に配設され、該両基板の間のセルギャップ
    を規制する感光性樹脂から成るスペーサーと、前記第１
    基板と第２基板の間に介在させられる液晶とを含む液晶
    表示装置において、 前記スペーサーが、次式 ＤＨ＝Ｋ×Ｐｍａｘ／ｈｍａｘ2 ＤＨ：硬さ値， Ｋ：定数， Ｐｍａｘ：最大荷重 ｈｍａｘ：弾性変形量及び塑性変形量を合計した最大変
    位量 により求めた硬さ値（ＤＨ）が２６〜３０であり、且つ
    次式 ＨＶ＝Ｋ×Ｐｍａｘ／ｈｒ2 ＨＶ：塑性変形硬さ， Ｋ：定数， Ｐｍａｘ：最
    大荷重 ｈｒ：除荷の際の曲線の最大変位点における接線の荷重
    ゼロのときの変位量 により求めた塑性変形硬さ（ＨＶ）が３８〜４６である
    液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 対向させて配設された第１基板及び第２
    基板と、該第１基板と第２基板のいずれか一方又は双方
    の非表示領域に配設され、該両基板の間のセルギャップ
    を規制する感光性樹脂から成るスペーサーと、前記第１
    基板と第２基板の間に介在させられる液晶とを含む液晶
    表示装置において、 前記スペーサーの弾性係数が１００〜５００ kg/mm2 で
    ある液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 対向させて配設された第１基板及び第２
    基板と、該第１基板と第２基板のいずれか一方又は双方
    の非表示領域に配設され、該両基板の間のセルギャップ
    を規制する感光性樹脂から成るスペーサーと、前記第１
    基板と第２基板の間に介在させられる液晶とを含む液晶
    表示装置において、 前記スペーサーの線膨張係数が前記液晶の単位面積当た
    りの体積膨張係数とほぼ等しい液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 対向させて配設された第１基板及び第２
    基板と、該第１基板と第２基板のいずれか一方又は双方
    の非表示領域に配設され、該両基板の間のセルギャップ
    を規制する感光性樹脂から成るスペーサーと、前記第１
    基板と第２基板の間に介在させられる液晶とを含む液晶
    表示装置において、 前記スペーサーが、次式 柱占有率＝（柱下底面積×柱密度／絵素面積）×１００ 柱密度＝全柱数／全絵素数 で現される柱占有率が０．０５〜０．８６％である液晶
    表示装置。
  7. 【請求項７】 請求項１から請求項５に記載する液晶表
    示装置において、 前記スペーサーが、次式 柱占有率＝（柱下底面積×柱密度／絵素面積）×１００ 柱密度＝全柱数／全絵素数 で現される柱占有率が０．０５〜０．８６％である液晶
    表示装置。
  8. 【請求項８】 対向させて配設された第１基板及び第２
    基板と、該第１基板と第２基板のいずれか一方又は双方
    の非表示領域に配設され、該両基板の間のセルギャップ
    を規制する感光性樹脂から成るスペーサーと、前記第１
    基板と第２基板の間に介在させられる液晶とを含む液晶
    表示装置において、 前記スペーサーの上底の一辺又は直径と下底の一辺又は
    直径との比が５０〜９０％である液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 請求項１から請求項７に記載する液晶表
    示装置において、 前記スペーサーの上底の一辺又は直径と下底の一辺又は
    直径との比が５０〜９０％である液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記スペーサーの上底の一辺の長さ又
    は直径は、該スペーサーの最大高から一定割合だけ減じ
    た位置における下底と水平な面の一辺の長さ又は直径で
    ある請求項８又は請求項９に記載の液晶表示装置。
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