JP4480443B2 - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

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し、より具体的には、液晶物質に生じる応力を緩和することにより、その応力に起因する表示に関する不具合の発生を防止することができる液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関する。

近年のＯＡ化の進展に伴って、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、及びＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等に代表されるＯＡ機器が広く利用されている。さらに、このようなＯＡ機器の普及によって、オフィスでも野外でも利用可能な携帯型のＯＡ機器の需要が発生しており、それらの小型、軽量化が要望されている。そのような目的を達成するための手段の一つとして液晶表示装置が広く利用されている。また、液晶表示装置は、単に小型、軽量化のみならず、省電力性という特徴を有しており、ＣＲＴに代わるテレビ用途へも適用されている。

液晶表示装置は、電極を設けた２つの基板を、その電極が対向するように配置させて生じる空隙内に液晶物質を封入し、その電極間に電圧を印加することにより、印加された電圧によって決定される液晶物質の光透過率を制御する構成をしている。一般的に普及しているＴＮ（Twisted Nematic）液晶は、印加電圧に対する応答速度がミリ秒オーダであり、特に、印加電圧が低い領域では応答速度が急激に遅くなり百ミリ秒に近い値となる場合もある。従って、ＴＮ液晶を用いた液晶表示装置にて動画（例えば６０画像／秒）表示する場合には、液晶分子が動作しきれず画像がぼやけてしまうため、ＴＮ液晶はマルチメディア等の動画表示用途には不適である。

そこで、自発分極特性を有し、印加電圧に対する応答速度がマイクロ秒オーダである強誘電性液晶（FerroelectricLiquid Crystal：ＦＬＣ）、反強誘電性液晶（Anti-Ferroelectric Liquid Crystal：ＡＦＬＣ）を用いた液晶表示装置が実用化されている。これらの高速応答可能な液晶を液晶表示装置に用いた場合には、ＴＦＴ、ＭＩＭ等のスイッチング素子により画素電極毎に印加する電圧を制御し、液晶分子の分極を短時間で完了させることにより優れた動画表示が可能である。

また、従来の液晶表示装置は、放電灯又は発光ダイオード等からなるバックライトの白色光を液晶パネルの背面から照射し、液晶パネルに設けたカラーフィルタによりカラー化を実現していたが、ＦＬＣ、ＡＦＬＣを用いれば、その高速応答性のゆえに、各発光体（例えば、赤，緑，青（原色）、又はシアン，マジェンダ，イエロー（補色））の光を時分割することでカラー化を実現する時分割駆動（フィールドシーケンシャル駆動）が可能となる。従って、１画素で赤色、緑色、及び青色の表示を兼用できることになり、原理的にはカラーフィルタを用いた液晶表示装置と比較して３倍の高精細化が実現可能である。

液晶物質としてＦＬＣを用いる場合、ＦＬＣは、シェブロン構造、ブックシェルフ構造、又はこれらの構造が混在した層構造を形成することが知られており、ギャップを変える外力のような、液晶物質に生じる応力によって層構造が容易に破壊されてしまうという欠点があった。

そこで、外力に対して所定距離のギャップを保持できるように、接着性を有する柱状スペーサを基板間に形成する方法が実用化されている。図１４は従来の液晶パネルを示す模式的平面図である。従来の液晶表示パネル１００は、可視光領域における透過率が優れたガラス又は石英等からなる一対の絶縁性基板として機能するアレイ基板１０１と対向基板１０２とを備えている。アレイ基板１０１と対向基板１０２とは、表示領域１００ａに設けた間隙寸法（ギャップ）を保持するためのギャップ保持材（例えば柱状スペーサ）１０３を介して、基板の周縁部をシール材１０４及び封止材１０５で封止され、封止によって生じた空隙内に、ＦＬＣ等の液晶物質１０６が充填されている。

このように、接着性を有する柱状スペーサ１０３を両基板間に形成することによって、ギャップが縮小する方向に作用する外力のみならず、ギャップが拡大する方向に作用する外力に対しても効力を発揮して、所定距離のギャップを保持させることができる技術が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−１１０５２４号公報

しかしながら、接着性の柱状スペーサ１０３を用いた場合、ギャップ間に封入される液晶物質１０６の体積が液晶注入時に決定され、温度変化時に、液晶物質１０６の体積変化と柱状スペーサ１０３により保持される空間の容積変化との差が、液晶物質１０６に応力を与える。高密度に柱状スペーサ１０３を形成した場合、柱状スペーサ１０３が配置された表示領域と、シール材１０４が配置された周縁部とにおける線膨張率（以下、膨張率という）及び弾性率の差異等により、周縁部（界面１０４ａ）から亀裂又は応力起因の欠陥１１０（図１４参照）が所定の方向に向かって発生し、その欠陥１１０が表示領域１００ａに侵入して、表示品質が低下するという問題があった。

例えば、相転移系列が等方層（Ｉｓｏ相）−カイラルネマティック相（Ｎ^*相）−カイラルスメクティック相（Ｓｃ^*相）を呈する液晶物質を用いた場合、Ｓｃ^*相の一様配向状態は、Ｎ^*相からＳｃ^*への相転移時にＤＣ電場を印加をすることにより得られるが、この相転移の際の体積収縮の差、すなわちＳｃ^*相における膨張率とパネル構成部材の膨張率との差により、欠陥１１０が発生すると推定される。なお、欠陥１１０は柱状スペーサ１０３を高密度に配置した場合に発生し易く、液晶物質１０６のシール材１０４に対する膨張率の差異のみならず、柱状スペーサ１０３に対する膨張率との差異によって、その程度（欠陥の大きさ（長さ），密度など）が決定されると推定される。

膨張率及び弾性率は、その環境温度によって変化する物理量であるため、液晶パネル１００を使用する環境下で温度変化が生じると、その変化に伴って上述と同様に欠陥１１０が発生する場合がある。例えば、液晶パネル１００に駆動回路を接続する際には、ＦＰＣに形成された金属電極（例えば金など）と、液晶パネル１００に設けた金属電極（例えば、アルミニウム）とを熱圧着により接続する方法が用いられるため、この熱量によって欠陥１１０が発生する。なお、この欠陥１１０は、時間が経過することにより自然消滅する場合もあるが、自然消滅したとしても、使用する環境下での温度変化によって再発する虞があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、両基板の間に、液晶物質に生じる応力を緩和する隔壁を備えることにより、その応力に起因する表示に関する不具合の発生を防止する液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法の提供を目的とする。

本願に係る液晶表示装置は、電極を備える２つの基板の周縁部が一又は複数の接着部材によって接着されることにより生じた空隙内に、複数の層を有する層構造をなし、各層間の境界面が夫々略平行な強誘電性又は反強誘電性の液晶物質が封入されてなる液晶表示装置において、前記接着部材と該接着部材より内側の矩形状の表示領域との間の領域において両基板に接着されており、前記液晶物質に生じる応力を緩和する一又は複数の隔壁と、前記矩形状の表示領域の前記両基板の間に、該両基板の対向距離を保持するギャップ保持材とを備え、前記隔壁の熱膨張率は、前記ギャップ保持材の熱膨張率と同一であり、前記複数の層のうちの前記隔壁の端縁に接する層は、前記表示領域の外側に当該表示領域の辺縁のうちのいずれかと略平行であることを特徴とする。

本願にあっては、２つの基板の周縁部を封止する接着部材と接着部材より内側の表示領域との間の領域に、両基板に接着する隔壁を備えることにより、液晶物質に生じる応力を緩和するとともに、境界面が略平行な複数の層からなる液晶物質が封入されている場合には、その複数の層のうちの隔壁の端縁に接する層が表示領域の外側になるように、隔壁を配置する。境界面が略平行な複数の層からなる液晶物質とは、例えば、単安定型の強誘電性の液晶物質である。液晶物質を基板上から平面視（もちろん、肉眼で見えるものではない）した場合、層の境界面が略平行に直線状に規則正しく並び、この直線（以下、層線という）は、製造工程における配向膜のラビングの方向と配向処理の電圧印加方向によって決定される。このような液晶物質は、応力によって液晶物質の層線に沿って欠陥（配向欠陥）が発生するという特徴を有している。従って、基板の周縁部における液晶物質に応力が生じた場合であっても、隔壁によって応力が緩和され、基板の周縁部から液晶物質の層線に沿って欠陥が発生したとしても、欠陥の進行経路上には表示領域がないため、表示領域に欠陥が現れる虞は全くない。また、本願にあっては、表示領域が矩形状である場合、液晶物質の層が表示領域の辺縁のうちのいずれかと略平行にすることにより、欠陥の進行方向が表示領域の対向する２つの辺縁と一致し、欠陥が表示領域に進入することがない。これは、上述したように、層構造を有する液晶物質は、液晶物質の層線に沿って配向欠陥が発生するという特徴を有するが故に、この特徴を利用して基板のほぼ全域を表示領域とすることができる。さらに、本願にあっては、表示領域の両基板の間に対向距離を保持するギャップ保持材を備える場合、隔壁とギャップ保持材とを同一の膨張率を有する材料で構成することにより、隔壁より内側、すなわち表示領域における液晶物質に生じる応力をさらに緩和させることができる。

本願に係る液晶表示装置は、前記隔壁の前記両基板に対する接着強度は、前記接着部材の前記両基板に対する接着強度より低いことを特徴とする。

本願にあっては、隔壁の両基板に対する接着強度を、接着部材の両基板に対する接着強度より低くすることにより、隔壁によって液晶物質に生じる応力が、接着部材によって生じる応力よりも小さくなる。なお、隔壁の両基板に対する接着強度は、隔壁の幅により調整することが可能である。

本願に係る液晶表示装置は、前記隔壁と前記接着部材との間に空隙部が生じるように前記隔壁と前記接着部材とが連結されており、前記空隙部が、旋光性を有さない物質の充填状態又は真空状態となっており、前記空隙部を含む前記両基板の外側表面にクロスニコル状態の偏光板が配置されていることを特徴とする。

本願にあっては、隔壁と接着部材とを連結することによって、隔壁、接着部材及び両基板によって囲まれる空間（空隙部）が生じ、その空隙部を旋光性を有さない物質の充填状態又は真空状態とする。よって、空隙部においては、表示領域とは異なり、旋光性の特徴がなくなる。そして、クロスニコル状態に配置された偏光板によって、一方の偏光板側から入射した光は、他方の偏光板側へ透過することはない。従って、隔壁と接着部材との間を遮光領域にすることができる。

本願に係る液晶表示装置は、前記隔壁は、前記表示領域の外周の一部を除いて、該表示領域を囲むように配置されていることを特徴とする。

本願にあっては、表示領域の外周の一部を除いて、表示領域を囲むように隔壁を配置することにより、周縁部から発生する亀裂（層構造を有する液晶物質の場合には配向欠陥を含む）の表示領域へ侵入する経路が少なくなる。表示領域の外周の一部とは、具体的には液晶注入用に設けられる開口部のことである。層構造を有する液晶物質の場合には、液晶物質の層線に応じて開口部を配置するようにすれば、隔壁の内側に欠陥が侵入することがなくなるため、基板のほぼ全域を表示領域とすることができる。

本願に係る液晶表示装置は、前記隔壁が複数備えられており、各隔壁の幅が異なることを特徴とする。

本願にあっては、複数の隔壁を設ける場合、各隔壁の幅を変えて配置することにより、表示領域における液晶物質に生じる応力を適宜調整して緩和する。例えば、外側の隔壁の幅を広くし、内側の隔壁の幅を狭くするようにすれば、液晶物質に生じる応力を、表示領域に対して外側の隔壁から内側の隔壁へ少しずつ緩和することができ、最も内側の隔壁と表示領域とにおける液晶物質に生じる応力が略同一となり、その界面で液晶物質の層構造が急激に変わることはない。

本願に係る液晶表示装置の製造方法は、電極を備える２つの基板の周縁部が一又は複数の接着部材によって接着されることにより生じた空隙内に、複数の層を有する層構造をなし、各層間の境界面が夫々略平行な強誘電性又は反強誘電性の液晶物質が封入され、前記電極が配置された表示領域より外側の両基板の間に、前記液晶物質に生じる応力を緩和する一又は複数の隔壁を備える液晶表示装置の製造方法であって、前記両基板のうちの一方の基板の前記接着部材より内側、かつ前記表示領域より外側に、接着性を有する隔壁と、前記表示領域の両基板の間に、該両基板の対向距離を保持する前記隔壁と同一の材料のギャップ保持材とを配置し、前記両基板を対向させて外側から加圧するとともに加熱して、前記隔壁とギャップ保持材とを前記両基板に一括接着することを特徴とする。

本願にあっては、両基板のうちの一方の基板へ、接着部材より内側、かつ表示領域より外側に、接着性を有する隔壁を配置し、両基板を対向させて外側から加圧するとともに加熱して、隔壁を両基板に接着する。また、本願にあっては、ギャップ保持材と隔壁とを同一の材料で一括形成することにより、製造工程が削減できるため、生産性が向上する。

本発明によれば、両基板の間に、両基板に接着する隔壁を備えて、液晶物質に生じる応力を緩和することにより、基板の周縁部における液晶物質に応力が生じた場合であっても、隔壁によって応力が緩和され、隔壁を隔てて反対側の表示領域側への伝播を防止し、その応力によって基板の周縁部から亀裂及び配向欠陥が発生したとしても、その進行を隔壁によって停止することができる。また、表示領域に配置されたギャップ保持材の面占有率を従来よりも高くした場合であっても、亀裂及び欠陥のような不具合が表示領域には発生しないため、パネル強度と表示品質との両立が可能となり、より高品位な液晶表示装置を実現することができる。さらに、隔壁と表示領域との間が遮光領域となるため、遮光特性に優れた遮光膜を、両基板のうちの少なくとも一方の内側に設ける必要がなくなり、それら遮光膜を形成することによって生じる凹凸に起因する配向欠陥の発生を防止できるとともに、低コスト化を実現できる等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図、図２は図１のII−II線における構造断面図である。なお、図１は分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。本発明の実施の形態１に係る液晶パネル１は、可視光領域における透過率が優れたガラス又は石英等からなる絶縁性基板として機能するアレイ基板１０と対向基板６０とを備えている。アレイ基板１０と対向基板６０とは、各基板の周縁部をシール材８１及び封止材８２で封止され、封止によって生じた空隙内に、単安定（片安定）性を有する強誘電性液晶材料組成物等の液晶物質９０が充填されている。

アレイ基板１０の表示領域１ａには、マトリックス状のＴＦＴを構成するＴＦＴ層２０が形成され、ポジ型アクリル系樹脂（住友化学製：ＰＭＨＳ−９０１）等の第２層間絶縁膜として機能する２．５μｍの平坦化膜２１が積層されている。さらにＩＴＯ（Indium Tin Oxide）製の透過率が優れた画素電極２２（例えば縦１３０μｍ×横１３０μｍ）がマトリックス状に形成されており、平坦化膜２１に設けたコンタクトホールを通じて、ＴＦＴ層２０のドレイン電極に接続されている。なお、下地は平坦であるほうが好ましいため、平坦化膜２１は段差を緩和すべく数μｍという比較的厚い膜厚で形成されている。従って、平坦化膜２１に用いる材料は、液晶パネル全体としての透過率が低下することのなきよう、可視光領域における透過率が優れた材料であることが望ましい。また、平坦化膜２１を厚くすることにより、画素電極２２に対するＴＦＴ層２０の寄生容量を低減して、クロストークを低減することができる。

画素電極２２には、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜２３が被覆形成されている。配向膜２３は、レーヨン製の布により、右から左方向にラビングされ、液晶物質９０の側鎖方向（チルト角）が規制されている。このような構成により、ＴＦＴはゲート電極に供給される走査信号を入力することによってオン／オフ制御され、オン期間にはソース電極に入力されたデータ電圧を画素電極２２に印加し、オフ期間にはそれまでのデータ電圧を保持することができる。また、画素電極２２，２２間には、アレイ基板１０と対向基板６０との間隙寸法（ギャップ）を保持するための柱状スペーサ８３（例えば幅８μｍ×長さ１２μｍ）がマトリックス状に配置されている。

対向基板６０のアレイ基板１０対向面には、画素電極２２に対向するＩＴＯ製の透過率が優れた対向電極（共通電極ともいう）６１が形成されている。さらに、対向電極６１には、前述のアレイ基板１０と同様に、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜６２が被覆形成されており、液晶物質９０の対向基板６０側の配向方向を決定すべく、レーヨン製の布によりラビング処理され、その側鎖方向が規制されている。

さらに、相互の偏光軸方向が直交した（クロスニコル状態の）２枚の偏光板２４，６３が、偏光板２４（又は６３）の偏光軸と液晶分子長軸との方向を一致させた状態で、アレイ基板１０，対向基板６０の表面にそれぞれ貼付されており、ＴＦＴを介して画素電極２２に印加された電圧と対向電極６１に印加された電圧との電圧差に基づいて、表示領域１ａにおける液晶物質９０の光透過率を制御し、バックライトから出射された光の透過量を制御して画像を表示するよう構成されている。

シール材８１の内側、すなわち表示領域１ａ側には隔壁３１が設けられており、隔壁３１は、液晶注入工程にて液晶物質９０が表示領域１ａへ導入されるように、液晶注入口８１ａ側の辺の一部が開口した開口部３１ａを除いて、表示領域１ａを囲むように配置されている。開口部３１ａを設ける位置は、液晶物質９０の層線Ａの傾きに応じて決定すればよく、図１に示すように、層線Ａの傾きが正の場合は、下側に開口部３１ａを設け、層線Ａの傾きが負の場合は、図３に示すように、上側に開口部３１ａを設ける。つまり、境界面が略平行な複数の層からなる液晶物質９０が封入されている場合には、その複数の層のうちの隔壁３１の端縁に接する層が表示領域１ａの外側になるようにする。

液晶物質９０の層線Ａは、その材料特性によって決定されるものであり、以下、ラビング方向Ｂに対して角度θ（例えば時計回りに７５°）の方向であるとする。また、隔壁３１は、柱状スペーサ８３と同一の膨張率を有する材料からなり、具体的な数値の一例としては、１００×１０^-6（／℃）である。このように、隔壁３１と柱状スペーサ８３との膨張率を同一にすることによって、隔壁３１が配置された領域と画素電極２２が配置された表示領域１ａとにおけるギャップの差が減少し、液晶物質９０に生じる応力が緩和される。また隔壁３１の幅は、シール材８１の幅よりも狭く、隔壁３１の両基板に対する接着強度は、シール材８１の両基板に対する接着強度より低い。

次に、以上のように構成された液晶パネル１の製造方法について説明する。なお、スイッチング素子として機能するＴＦＴをアレイ基板に形成する方法等、アレイ基板及び対向基板の製造方法は従来と同様であるため、その説明を省略する。図４及び図５はアレイ基板と対向基板とを接着して液晶パネルとする製造方法を示す説明図である。

まず、ＴＦＴ層２０、平坦化膜２１及び画素電極２２が形成されたアレイ基板１０上に、ポリアミック酸溶液等の配向膜溶液をスピンコータにより塗布し、２００℃で３０分間焼成を行い、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜２３を形成する。同様に、対向電極６１を形成した対向基板６０上に、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜６２を形成する（図４（ａ））。

そして、アレイ基板１０に、後述のパネル硬化条件において接着性を呈する感光性樹脂（例えばポジ型アクリル系レジスト）８５を成膜し、８０℃で３０分のプリベークを行う（図４（ｂ））。次に、８×１２μｍの平面視が矩形状の柱状スペーサ８３を画素電極２２，２２間に、幅５０μｍの隔壁３１を所定の位置（シール形成領域の内側）に、それぞれ形成するため、それぞれに対応するパターンを配した露光マスク８６を介して、２００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線を照射する（図４（ｃ））。そして、現像液をスプレーして未露光部分を除去した後、１４０℃で５分のポストベークを行って、柱状スペーサ８３と隔壁３１とを形成する（図４（ｄ））。これにより、柱状スペーサ８３の表示領域における面占有率が１％強となる。このとき、ポストベーク後の隔壁３１及び柱状スペーサ８３の高さは２．５μｍである。なお、隔壁３１及び柱状スペーサ８３は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であってもよく、また、隔壁３１と柱状スペーサ８３とが同一の材料である必要はない。もちろん、予め所定の幅に成形した未硬化の糸状の樹脂（例えばエポキシ樹脂糸）を、隔壁を形成すべき位置に配置するようにしてもよい。その後、アレイ基板１０上の配向膜２３の側鎖方向を規制すべくレーヨン製の布でラビング処理を行う。

一方、対向基板６０上の配向膜６２の側鎖方向を規制すべくレーヨン製の布によりラビング処理した後、対向基板６０に、球状（粒径１．８μｍ）のシリカビーズ８４を静電散布法又はドライ散布法等により散布するとともに、周辺部に未硬化状態の熱硬化性のシール材８１をディスペンサにより環状に塗布する（図５（ｅ））。なお、シール材８１には、液晶注入口が設けられている。

そして、アレイ基板１０と対向基板６０とをアライメントし、真空包装機により真空パックしてアレイ基板１０及び対向基板６０の外側から大気圧が加圧された加圧状態にし、加圧状態を維持しながら１３５℃で９０分間加熱して、柱状スペーサ８３、隔壁３１及びシール材８１をアレイ基板１０及び対向基板６０に接着させる（図５（ｆ））。このとき、シリカビーズ８４は、ギャップ値を決定する補助部材として機能し、ギャップ値がシリカビーズ８４の粒径になった状態で隔壁３１及びシール材８１が両基板に接着するため、隔壁３１及び柱状スペーサ８３の高さは１．８μｍとなる。

そして、単安定（片安定）性を有する強誘電性液晶材料組成物等の液晶物質９０を、ネマティック状態に加熱してシール材８１の一部に設けた液晶注入口から、真空注入法により注入し、液晶注入口をＵＶ硬化性樹脂により封口処理する。そして、液晶物質９０がカイラルネマティック状態へ転移するまで加熱し、Ｎ^*層−Ｓｃ^* 層間の転移温度前後にわたって、画素電極２２，対向電極６１間に所定のＤＣ電圧（１２Ｖ（電界強度：５Ｖ／μｍ））を印加することで配向処理を行った後、常温まで徐冷する。このようにして、Ｓｃ^*相への相転移時に、画素電極２２を設けた表示領域１ａに一様な電界が印加され、液晶物質９０が一様な配向状態（層構造）となる。さらに、クロスニコル状態の２枚の偏光板２４，６３を、偏光板２４（又は６３）の偏光軸と液晶分子長軸との方向を一致させた状態で、アレイ基板１０，対向基板６０の表面にそれぞれ貼付けて液晶パネルとする。

次に、以上のような構成を有する液晶パネル１の表示品質を評価した。まず、液晶パネル１は、柱状スペーサ８３の面占有率が１％強であるにもかかわらす、図１，図３に示すように、従来の液晶パネルでは発生していた配向処理直後の欠陥４１が表示領域１ａに現れることはなかった。また、液晶パネル１に温度サイクル試験を行った場合であっても、欠陥４１が表示領域１ａに現れることはなかった。

これは、柱状スペーサ８３と膨張率が等しい（なお、この場合、シール材８１より膨張率が低いものを用いた）隔壁３１をシール材８１より内側に形成することによって、シール材８１の界面で液晶物質に生じた応力が隔壁３１にて緩和され、柱状スペーサ８３を高密度に配置した場合であっても、シール材８１を起点に発生した欠陥４１が隔壁３１にてその進行が防止されるため、欠陥４１が表示領域１ａに現れなかったものと推定される。

（実施の形態２）
実施の形態１では、シール材８１から発生する欠陥４１が表示領域１ａに進入しないように、液晶物質の層線Ａに応じて隔壁３１に設ける開口部３１ａの位置を決定するようにしたが、開口部３１ａの位置を液晶注入口８１ａ側の辺のどの位置に設けてもよく、このようにしたものが実施の形態２である。図６は本発明の実施の形態２に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図であり、分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。

本発明の実施の形態２に係る液晶パネル２は、シール材８１の内側、すなわち表示領域２ａ側に隔壁３２を備えており、隔壁３２は、液晶注入工程にて液晶物質９０が表示領域２ａへ導入されるように、液晶注入口８１ａ側の辺の中央部が開口した開口部３２ａを有している。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

次に、以上のような構成を有する液晶パネル２の表示品質を評価した。まず、液晶パネル２は、柱状スペーサの面占有率が１％強であるにもかかわらす、図６に示すように、従来の液晶パネルでは発生していた配向処理直後の欠陥４２ａ，４２ｂが表示領域２ａに現れることはなかった。また、液晶パネル１に温度サイクル試験を行った場合であっても、欠陥４２ａ，４２ｂが表示領域２ａに現れることはなかった。

これは、シール材８１を起点に発生した欠陥４２ａ，４２ｂのうち欠陥４２ａは、隔壁３２にてその進行が防止されるため、欠陥４２ａが表示領域１ａに現れなかったものと推定される。また、欠陥４２ａ，４２ｂのうち欠陥４２ｂは、その進行経路上に隔壁３２が存在しないため、その進行を防止することができないが、表示領域２ａが欠陥４２ｂの進行経路よりも内側に設定されているので、当然ながら表示領域２ａに現れなかったものと推定される。

つまり、実施の形態２においては、欠陥４２ｂが隔壁３２の内側に進行してしまうが、欠陥４２ｂは、液晶物質９０の層線Ａに応じて、その進行方向が規制されるため、液晶物質９０の層線Ａを決定する配向膜のラビング方向Ｂから、欠陥４２ｂの進行方向を把握することができる。従って、液晶パネル２の設計の段階で、欠陥の発生領域を確実に把握することができるため、欠陥が表示領域２ａに侵入しないように画素電極２２の位置を設計すればよい。

隔壁３２の端縁に接する液晶物質９０の層線Ｐ１が、隔壁３２に接する辺までの法線距離をＬ１、液晶物質９０の層線Ｐ１とその隔壁３２の辺との交差角度をθとすると、隔壁３２の液晶注入口８１ａ側の辺から表示領域２ａまでの距離Ｘ１が、Ｘ１＝Ｌ１／ｔａｎ（θ）となるように設計する。よって、実際の使用時には、たとえ欠陥４２ｂが発生した場合であっても、表示領域２ａの外側にとどめて、表示品質に影響を及ぼすことがないように設計することが可能となる。なお、開口部３２ａを、液晶注入口８１ａの近傍に設けることにより、製造工程にて、液晶物質９０の注入がスムーズになり、注入時間が短くなるという利点が生じる。

（実施の形態３）
実施の形態１及び実施の形態２では、開口部３１ａ，３２ａの大きさが小さい隔壁３１，３２を設けるようにしたが、例えば”コの字”状のように、隔壁の開口部を大きくしてもよく、このようにしたものが実施の形態３である。図７は本発明の実施の形態３に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図であり、分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。

本発明の実施の形態３に係る液晶パネル３は、シール材８１の内側、すなわち表示領域３ａ側に”コの字”状の隔壁３３を備えており、隔壁３３は、液晶注入工程にて液晶物質９０が表示領域３ａへ導入されるように、その開口部３３ａが液晶注入口８１ａ側に開口するような状態で配置されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

次に、以上のような構成を有する液晶パネル３の表示品質を評価した。まず、液晶パネル３は、柱状スペーサの面占有率が１％強であるにもかかわらす、図７に示すように、従来の液晶パネルでは発生していた配向処理直後の欠陥４３ａ，４３ｂが表示領域３ａに現れることはなかった。また、液晶パネル３に温度サイクル試験を行った場合であっても、欠陥４３ａ，４３ｂが表示領域３ａに現れることはなかった。

これは、シール材８１を起点に発生した欠陥４３ａ，４３ｂのうち欠陥４３ａは、隔壁３３にてその進行が防止されるため、欠陥４３ａが表示領域３ａに現れなかったものと推定される。また、欠陥４３ａ，４３ｂのうち欠陥４３ｂは、その進行経路上に隔壁３３が存在しないため、その進行を防止することができないが、表示領域３ａが欠陥４３ｂの進行経路よりも内側に設定されているので、当然ながら表示領域３ａに現れなかったものと推定される。

つまり、実施の形態３においては、欠陥４３ｂが隔壁３３の内側に進行してしまうが、欠陥４３ｂは、液晶物質９０の層線Ａに応じて、その進行方向が規制されるため、液晶物質９０の層線Ａを決定する配向膜のラビング方向Ｂから、欠陥４３ｂの進行方向を把握することができる。従って、液晶パネル３の設計の段階で、欠陥の発生領域を確実に把握することができるため、欠陥が表示領域３ａに侵入しないように画素電極２２の位置を設計すればよい。

隔壁３３の端縁に接する液晶物質９０の層線Ｐ２が、隔壁３３に接する辺までの法線距離をＬ２、液晶物質９０の層線Ｐ２とその隔壁３３の辺との交差角度をθとすると、隔壁３３の液晶注入口８１ａ側の辺から表示領域３ａまでの距離Ｘ２が、Ｘ２＝Ｌ２／ｔａｎ（θ）となるように設計する。よって、実際の使用時には、たとえ欠陥４３ｂが発生した場合であっても、表示領域３ａの外側にとどめて、表示品質に影響を及ぼすことがないように設計することが可能となる。なお、”コの字”状の隔壁３３を、その開口部３３ａが液晶注入口８１ａ側に開口するような状態で配置することにより、製造工程にて、液晶物質９０の注入がスムーズになり、注入時間が更に短くなるという利点が生じる。

（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図であり、分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。

本発明の実施の形態４に係る液晶パネル４は、シール材８１の各長辺側の表示領域４ａ方向に、ストライプ状の隔壁３４ａ，３４ｂを備えている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

次に、以上のような構成を有する液晶パネル４の表示品質を評価した。まず、液晶パネル４は、柱状スペーサの面占有率が１％強であるにもかかわらす、図８に示すように、従来の液晶パネルでは発生していた配向処理直後の欠陥４４ａ，４４ｂ，４４ｃが表示領域４ａに現れることはなかった。また、液晶パネル４に温度サイクル試験を行った場合であっても、欠陥４４ａ，４４ｂ，４４ｃが表示領域４ａに現れることはなかった。

これは、シール材８１を起点に発生した欠陥４４ａ，４４ｂ，４４ｃのうち欠陥４４ａは、隔壁３４ａ，３４ｂにてその進行が防止されるため、欠陥４４ａが表示領域４ａに現れなかったものと推定される。また、欠陥４４ｂ，４４ｃは、その進行経路上に隔壁３４ａ，３４ｂが存在しないため、その進行を防止することができないが、表示領域４ａが欠陥４４ｂ，４４ｃの進行経路よりも内側に設定されているので、当然ながら表示領域４ａに現れなかったものと推定される。

つまり、実施の形態４においては、欠陥４４ｂ，４４ｃが隔壁３４ａ，３４ｂの内側に進行してしまうが、欠陥４４ｂ，４４ｃは、液晶物質９０の層線Ａに応じて、その進行方向が規制されるため、液晶物質９０の層線Ａを決定する配向膜のラビング方向Ｂから、欠陥４４ｂ，４４ｃの進行方向を把握することができる。従って、液晶パネル４の設計の段階で、欠陥の発生領域を確実に把握することができるため、欠陥が表示領域４ａに侵入しないように画素電極２２の位置を設計すればよい。

隔壁３４ａの右端縁に接する液晶物質９０の層線Ｐ３が交わる隔壁３４ｂの辺までの法線距離、すなわち隔壁３４ａ，３４ｂの対向距離をＬ３、液晶物質９０の層線Ｐ３と液晶物質９０の層線Ｐ３が交わる隔壁３４ｂの辺との交差角度をθとすると、隔壁３４ｂの右端縁から表示領域４ａまでの距離Ｘ３ａが、Ｘ３ａ＝Ｌ３／ｔａｎ（θ）となるように設計する。同様に、隔壁３４ａの左端縁から表示領域４ａまでの距離Ｘ３ｂが、Ｘ３ｂ＝Ｌ３／ｔａｎ（θ）となるように設計する。よって、実際の使用時には、たとえ欠陥４４ｂ，４４ｃが発生した場合であっても、表示領域４ａの外側にとどめて、表示品質に影響を及ぼすことがないように設計することが可能となる。なお、ストライプ状の隔壁３４ａ，３４ｂを設けることにより、液晶物質９０の注入に要する時間は、従来の構成のものと比べて、増加してしまうようなことはない。

（実施の形態５）
実施の形態２乃至実施の形態４では、シール材から発生する欠陥が表示領域に進入しないように、開口部の位置と液晶物質の層線Ａとに応じて表示領域を設定するようにしたが、シール材から発生する欠陥の進行方向を制御するようにしてもよく、このようにしたものが実施の形態５である。図９は本発明の実施の形態５に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図であり、分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。

本発明の実施の形態５に係る液晶パネル５は、実施の形態４と同様に、シール材８１の各長辺側の表示領域５ａ方向に、ストライプ状の隔壁３５ａ，３５ｂを備えている。なお、液晶パネル５は、実施の形態４と異なり、表示領域５ａの短辺方向に対して７５°（長辺方向に対して１５°）の方向にラビングされている。ラビング方向Ｂと層線Ａとのなす角度は７５°である液晶物質を用いたため、表示領域５ａの短辺方向と層線Ａとが平行になる。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

次に、以上のような構成を有する液晶パネル５の表示品質を評価した。まず、液晶パネル５は、柱状スペーサの面占有率が１％強であるにもかかわらす、図９に示すように、従来の液晶パネルでは発生していた配向処理直後の欠陥４５ａ，４５ｂ，４５ｃが表示領域５ａに現れることはなかった。また、液晶パネル５に温度サイクル試験を行った場合であっても、欠陥４５ａ，４５ｂ，４５ｃが表示領域５ａに現れることはなかった。

これは、シール材８１を起点に発生した欠陥４５ａ，４５ｂのうち欠陥４５ａは、隔壁３５ａ，３５ｂにてその進行が防止されるため、欠陥４５ａが表示領域５ａに現れなかったものと推定される。また、欠陥４５ｂは、その進行経路上に隔壁３５ａ，３５ｂが存在しないため、その進行を防止することができないが、ラビング方向Ｂが液晶パネル５の長辺方向に対して１５°の方向になされているため、欠陥４５ｂ（もちろん４５ａを含む）の進行方向が隔壁３５ａ，３５ｂの法線方向と一致し、表示領域５ａに進入することがないためであると推定される。

つまり、欠陥４５ａ，４５ｂは液晶物質の層線Ａに沿って進行することになるわけであるが、ラビング方向Ｂを制御することによって、欠陥４５ａ，４５ｂの進行方向が制御できたものと推定される。また、本実施形態では、基板のほぼ全域を表示領域とすることができるため、実施の形態２乃至実施の形態４と比べて基板を有効に利用することができる。

なお、本実施形態では、表示領域５ａの短辺方向に対して７５°の方向にラビングされている形態を示したが、表示領域５ａの長辺方向に対して７５°（短辺方向に対して１５°）の方向にラビングされているような場合であってもよく、その場合には、表示領域５ａの長辺方向と層線Ａとが平行になるため、隔壁をシール材８１の各短辺側に配置するようにすればよい。

ところで、ＴＦＴ層に用いる半導体としては、主にアモルファスシリコン及びポリシリコンが用いられる。アモルファスシリコンは、モビリティが低く、ゲートドライバ、ソースドライバなどの駆動回路を内蔵することが困難であるが故に、表示領域と周縁部との距離が短いのが一般的である。従って、アモルファスシリコンからなる液晶パネルの場合、表示領域と周縁部との距離が短くても、欠陥が表示領域に現れることのない実施の形態１又は実施の形態５のような構造を採用することが好ましい。

一方、ポリシリコンは、モビリティが高く、ゲートドライバ、ソースドライバなどの駆動回路を内蔵することが可能であるため、パネルの周縁部に駆動回路を配置するのが一般的である。従って、ポリシリコンからなる液晶パネルにおいては、表示領域と周縁部との距離が長くなるため、実施の形態２乃至実施の形態４のような構造を採用するようにしても弊害は少ない。

（実施の形態６）
図１０は本発明の実施の形態６に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図、図１１は図１０のXI−XI線における構造断面図である。なお、図１０は分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。

本発明の実施の形態６に係る液晶パネル６は、両基板１０，６０の右下部に液晶注入口８１ａを配置したシール材８１と、さらにその内側に配置した隔壁３６とを備えている。隔壁３６の両端縁はシール材８１に連結されており、隔壁３６とシール材８１とによって空隙部４０が生じ、空隙部４０は真空状態になっている。空隙部４０を真空状態にするには、真空中でアレイ基板１０と対向基板６０とを接着するようにすればよい。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

このように、空隙部４０が真空状態となっているため、空隙部４０においては、表示領域６ａと異なり、旋光性がなく、クロスニコル状態に配置された偏光板２４，６３によって、偏光板６３側から入射した光は、偏光板２４側を透過することはない。よって、空隙部４０を設けることによって、その空隙部４０を遮光領域にすることができる。従って、Ｃｒ（Chromium）又はＷＳｉ2（Wolfram(Tungsten) Silicide）等の遮光特性に優れた遮光膜を、基板１０，６０のいずれかの内側に設ける必要がなくなり、低コスト化が図れる。また、それら金属を形成することによって、遮光膜のエッジ（境界）部分に凹凸が生じるため、その凹凸に起因する配向欠陥が発生する虞があるが、本発明のように、空隙部４０を遮光領域にするようにすれば、凹凸が生じることはなく、配向欠陥が発生する虞は全くない。

（実施の形態７）
実施の形態６は、隔壁の両端縁をシール材に連結することにより生じた空隙部を真空状態にしたが、空隙部には、旋光性を有さない物質が充填されているようにしてもよく、このようにしたものが実施の形態７である。図１２は本発明の実施の形態７に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図であり、分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。

本発明の実施の形態７に係る液晶パネル７は、両基板１０，６０の右下部に第１注入口８０ａを、左下部に第２注入口８０ｂを配置したシール材８０と、さらにその内側に配置した隔壁３７とを備えている。隔壁３７の両端縁はシール材８０に連結されている。第１注入口８０ａは、液晶物質９０を基板間に注入するために設けられており、第２注入口８０ｂは、非旋光性物質を基板間に注入するために設けられている。また、第１注入口８０ａは液晶物質９０を注入した後に封止材８２ａで、第２注入口８０ｂは非旋光性物質を空隙部４０に注入した後に封止材８２ｂで封止されている。非旋光性物質は、例えば、気体、液体等の旋光性を有さない物質であればよい。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

このように、空隙部４０が非旋光性物質の充填状態となっているため、実施の形態６と同様に、空隙部４０においては、表示領域６ａと異なり、旋光性がなく、クロスニコル状態に配置された偏光板２４，６３によって、偏光板６３側から入射した光は、偏光板２４側を透過することはない。

なお、各実施形態では、隔壁が、柱状スペーサと同一の膨張率を有する材料からなる場合について説明したが、柱状スペーサとシール材との間の膨張率を有するようなものであってもよい。

また、各実施形態では、隔壁を１つ（実施形態４は２つであるが）設けた場合について説明したが、表示領域と周縁部との間に複数の隔壁を設けた形態であってもよい。図１３に示すように、例えば３つの隔壁３１ａ，３１ｂ，３１ｃが設けられている場合、最も外側の隔壁３１ａの幅をＷ１、最も内側の隔壁３１ｃの幅をＷ３、その間の隔壁３１ｂの幅をＷ２とすれば、Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３とすることが好ましい。このように、外側の隔壁の幅を広くし、内側の隔壁の幅を狭くするようにすれば、液晶物質に生じる応力を、表示領域に対して外側の隔壁から内側の隔壁へ少しずつ緩和することができ、最も内側の隔壁と表示領域とにおける液晶物質に生じる応力が略同一となり、その界面で液晶物質の層構造が急激に変わることはない。もちろん、隔壁の幅を変えるのではなく、外側の隔壁から内側の隔壁にかけて、隔壁の材料を変更して、弾性率を調整するようにしてもよい。

さらに、各実施形態では、平坦化膜上に隔壁を形成したが、平坦化膜が形成されていない領域に形成しても効果は同じである。

本発明の実施の形態１に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図である。 図１のII−II線における構造断面図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶パネルの他の一例を示す模式的平面図である。 アレイ基板と対向基板とを接着して液晶パネルとする製造方法を示す説明図である。 アレイ基板と対向基板とを接着して液晶パネルとする製造方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図である。 本発明の実施の形態３に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図である。 本発明の実施の形態４に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図である。 本発明の実施の形態５に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図である。 本発明の実施の形態６に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図である。 図１０のXI−XI線における構造断面図である。 本発明の実施の形態７に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図である。 本発明に係る液晶パネルの他の一例を示す模式的平面図である。 従来の液晶パネルを示す模式的平面図である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６，７ 液晶パネル
１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，７ａ 表示領域
１０ アレイ基板
２０ ＴＦＴ層
２１ 平坦化膜
２２ 画素電極
６１ 対向電極
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２，３３，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６，３７ 隔壁
４０ 空隙部
２４，６３ 偏光板
８０，８１ シール材
８２，８２ａ，８２ｂ 封止材
８３ 柱状スペーサ
９０ 液晶物質

Claims (6)

1. 電極を備える２つの基板の周縁部が一又は複数の接着部材によって接着されることにより生じた空隙内に、複数の層を有する層構造をなし、各層間の境界面が夫々略平行な強誘電性又は反強誘電性の液晶物質が封入されてなる液晶表示装置において、
   前記接着部材と該接着部材より内側の矩形状の表示領域との間の領域において両基板に接着されており、前記液晶物質に生じる応力を緩和する一又は複数の隔壁と、
   前記矩形状の表示領域の前記両基板の間に、該両基板の対向距離を保持するギャップ保持材と
   を備え、
   前記隔壁の熱膨張率は、前記ギャップ保持材の熱膨張率と同一であり、
   前記複数の層のうちの前記隔壁の端縁に接する層は、前記表示領域の外側に当該表示領域の辺縁のうちのいずれかと略平行であること
   を特徴とする液晶表示装置。
2. 前記隔壁の前記両基板に対する接着強度は、前記接着部材の前記両基板に対する接着強度より低いこと
   を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記隔壁と前記接着部材との間に空隙部が生じるように前記隔壁と前記接着部材とが連結されており、
   前記空隙部が、旋光性を有さない物質の充填状態又は真空状態となっており、
   前記空隙部を含む前記両基板の外側表面にクロスニコル状態の偏光板が配置されていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記隔壁は、前記表示領域の外周の一部を除いて、該表示領域を囲むように配置されていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記隔壁が複数備えられており、各隔壁の幅が異なること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 電極を備える２つの基板の周縁部が一又は複数の接着部材によって接着されることにより生じた空隙内に、複数の層を有する層構造をなし、各層間の境界面が夫々略平行な強誘電性又は反強誘電性の液晶物質が封入され、前記電極が配置された表示領域より外側の両基板の間に、前記液晶物質に生じる応力を緩和する一又は複数の隔壁を備える液晶表示装置の製造方法であって、
   前記両基板のうちの一方の基板の前記接着部材より内側、かつ前記表示領域より外側に、接着性を有する隔壁と、前記表示領域の両基板の間に、該両基板の対向距離を保持する前記隔壁と同一の材料のギャップ保持材とを配置し、
   前記両基板を対向させて外側から加圧するとともに加熱して、前記隔壁とギャップ保持材とを前記両基板に一括接着すること
   を特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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