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JP2000137232A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示素子およびその製造方法

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JP2000137232A
JP2000137232A JP10311220A JP31122098A JP2000137232A JP 2000137232 A JP2000137232 A JP 2000137232A JP 10311220 A JP10311220 A JP 10311220A JP 31122098 A JP31122098 A JP 31122098A JP 2000137232 A JP2000137232 A JP 2000137232A
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JP
Japan
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liquid crystal
spacer
substrate
electrode
crystal display
Prior art date
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Pending
Application number
JP10311220A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Tamai
和彦 玉井
Hideki Uchida
秀樹 内田
Mitsuhiro Shigeta
光浩 繁田
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.)
UK Government
Sharp Corp
Original Assignee
UK Government
Sharp 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.)
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Publication date
Application filed by UK Government, Sharp Corp filed Critical UK Government
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Priority to GB9925273A priority patent/GB2343260B/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示素子において、均一なセル厚および
充分な耐衝撃性を確保するとともに、むらのない良好な
表示品位を実現する。 【解決手段】 電極基板１０におけるストライプ状の電
極１２と、電極基板２０におけるストライプ状の電極２
２とを互いに交差するように形成し、両電極基板１０・
２０をスペーサ１５を介して貼り合わせ、その間に液晶
を満たして液晶層３１を形成する。電極基板１０・２０
を貼り合わせる前に、電極基板２０における隣接する電
極２２間の領域でそのスペーサ１５の頂部が接着される
ように、電極基板１０においてスペーサ１５を形成す
る。これにより、電極基板１０側では、スペーサ１５が
配向制御層１４上に隙間なく形成され、また、電極基板
２０側でも電極２２間の平坦な領域でスペーサ１５の頂
部が配向制御層２４と隙間なく接着される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐衝撃性に優れ、
かつ良好な表示品位を実現する液晶表示素子およびその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一対の基板を電極が形成された面
が内側になるように互いに貼りあわせ、その間隙に液晶
を封入してなる液晶表示素子が知られている。このよう
な液晶表示素子は、外圧による基板の変形などの結果、
対向する基板間の距離（セル厚）が変化すると、しきい
値電圧の変化、対向する基板間での電極ショート、液晶
分子の配向の乱れ等により、良好に表示することができ
なくなる。このため、一対の基板間の距離を一定に保つ
ためのスペーサを基板間に配置する方法が知られてお
り、従来、（１）球状の粒子を散布する方法、（２）有
機系または無機系の柱を形成する方法のいずれかが一般
に用いられている。（１）の方法として具体的には、例
えばジビニルベンゼン系重合体等の有機系樹脂からなる
真球微粒子を窒素雰囲気中に分散させて基板上に散布す
る乾式法や、上記の真球微粒子をアルコール溶液などに
混合して基板上に霧状に散布する方法が知られている。
【０００３】しかし、（１）の方法は、以下のような問
題点を有している。まず第一の問題点は、微粒子は互い
に凝集する性質を持つため、基板上に均等に散布するこ
とが困難であり、均一なセル厚を実現し難いことであ
る。また、第二の問題点としては、微粒子の配置を制御
することが困難であることから、画素部分にも散布され
た微粒子が配向欠陥を招来し、表示品位を低下させる可
能性があることが挙げられる。さらに、第三の問題点
は、基板がスペーサとしての真球微粒子との点接点で支
持されているために、外圧に対して十分な強度を得るこ
とが難しいということである。
【０００４】一方、（２）の方法は、より具体的には、
有機系または無機系膜を所定の膜厚に形成し、さらにそ
の上にレジスト膜を形成した後にマスク露光することに
より、スペーサとしての柱を形成する方法である。ま
た、上記レジスト膜の代わりに、感光性ポリイミドや感
光性アクリル樹脂のような感光性有機樹脂を用いること
もできる。このように、（２）の方法は、柱を画素外部
に選択的に形成できる。また、基板と柱の接触面を任意
のパターンに形成できるという長所を備えており、
（１）の方法に比較して、セル厚の均一性、外圧に対す
る強度、および表示品位の点において優れている。
【０００５】近年、液晶材料として強誘電性液晶が注目
されているが、強誘電性液晶は自発分極を有することに
より高速応答が可能であるなどの優れた性質を持つ反
面、分子の配向の規則性がより結晶に近い構造を持つた
め、外圧により分子配向の規則性が乱されると元の状態
に戻りにくい、つまり、衝撃に対して弱い、という問題
点を有している。このため、強誘電性液晶が有する上記
の問題点を克服するためには、耐衝撃性に優れた基板構
造を持つことが必要である。このような液晶表示素子を
作製する方法として、（１）の方法に比較して、（２）
の方法がより有利であると考えられている。
【０００６】従来の液晶表示素子は、例えば図６（ａ）
に示すような構造が挙げられる。この構造では、少なく
とも一方が透光性を有する一対の基板１０１・１０２上
に、それぞれストライプ状の電極１０３・１０４、絶縁
層１０５・１０６、配向制御層１０７・１０８が形成さ
れ、配向制御層１０７上に均一な高さを有する壁状のス
ペーサ１０９が、電極１０３の長手方向に対して平行方
向に形成され、スペーサ１０９と配向制御層１０８とが
接着されることにより、前記一対の基板１０１・１０２
とが貼り合わされ、その間隙に液晶が封入されて液晶層
１１０が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構造は以下のような問題点を有している。
【０００８】図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＹ−
Ｙ’線矢視断面図である。スペーサ１０９は、上記のよ
うに、基板１０１上に電極１０３の長手方向に対して平
行方向に形成されている。このため、スペーサ１０９を
形成するための領域は、電極１０３の膜厚に起因する段
差の影響がなく、また、スペーサ１０９の頂部は平坦で
ある。しかし、基板１０１を対向する基板１０２と貼り
合わせる際、スペーサ１０９の頂部に対して電極１０４
が交差することになる。従って、電極１０４の膜厚に因
って形成される凹部１１１が、スペーサ１０９の頂部に
対向する位置に存在することになり、スペーサ１０９の
頂部全体が隙間なく基板１０２と貼り合わされない。
【０００９】液晶表示素子の耐衝撃性の向上は、一般に
は、一対の基板を均一な高さの壁状のスペーサで保持
し、セル厚の変化を生じにくくすることで実現できる。
しかしながら、更に耐衝撃性を向上させるには、壁状の
スペーサで液晶を区切り、液晶が流動しないようにする
必要がある。液晶を区切ることで、たとえ加圧によりセ
ル厚が変化し、液晶の配向が乱れても、その範囲はスペ
ーサで区切られた範囲内で収まり、隣のスペーサで区切
られた領域には配向乱れが広がらない。
【００１０】しかし、上記従来の構造では、凹部１１１
が形成されることによって、スペーサ１０９の頂部が凹
部１１１で配向制御層１０８と接着せず、また、凹部１
１１を介してスペーサ１０９の長手方向に対して垂直方
向かつ基板面方向に液晶が動いてしまう。従って、加圧
によって生じた配向乱れは、凹部１１１を介して伝わる
ことによって、スペーサ１０９で区切られた隣接の領域
に次々と広がっていくという問題がある。また、液晶を
注入する際に、凹部１１１に液晶が入り込みにくく、注
入不良が生じる問題もある。
【００１１】凹部１１１のような段差を生じる部分をな
くし、基板１０２上のスペーサ１０９の頂部と接する領
域を平坦にする方法としては、例えば、図７に示すよう
に埋設体１１２を電極１０４間に形成する方法、または
図８に示すように電極１０４を覆う平坦化膜１１３を形
成する方法が挙げられる。しかしながら、これらの方法
は、プロセスの複雑化やコストアップを招来するという
問題がある。
【００１２】本発明は、このような従来技術の問題を解
決すべくなされたものであり、均一なセル厚を有すると
ともに、充分な耐衝撃性を備え、さらにはむらのない良
好な表示品位を実現できる液晶表示素子と併せてその製
造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
液晶素子は、上記の課題を解決するために、少なくとも
一方が光透過性を有する一対の基板であって、それぞれ
の間で互いに交差する方向に延びる複数の電極が設けら
れる一対の基板と、該電極を有する面で対向する該一対
の基板間に挟持される液晶層と、少なくとも一方の基板
上に設けられるとともに他方の基板に直接あるいは他の
膜を介して接着される均一な高さを有する壁状のスペー
サとを備えた液晶表示素子において、以下の手段を講じ
ていることを特徴としているすなわち、上記スペーサ
は、接着される基板上の上記電極あるいは上記電極に並
設される金属配線の長手方向に対して平行方向に形成さ
れている。
【００１４】上記の構成によれば、一対の基板が均一な
高さを有する壁状のスペーサによって均一な間隔を保っ
て、互いに貼り合わされる。さらに、スペーサが電極を
有する基板上に前記電極の長手方向に対して垂直方向
に、かつ、対向する基板上の電極の長手方向に対して平
行方向に形成される。すなわち、スペーサを形成する基
板上においては、スペーサが電極あるいは金属配線の長
手方向に対して垂直方向かつ基板面方向に形成される。
【００１５】これにより、スペーサが電極あるいは金属
配線の厚さに起因する凹凸上を横切る構造（図２参照）
が得られるので、スペーサに及ぶ凹凸による段差の影響
を軽減することができる。この結果、スペーサ頂部がほ
ぼ平坦になる。また、スペーサにより前記段差が完全に
解消されなくても、凹部に生じる隙間が大幅に小さくな
るので、スペーサと基板との接着面積が増して液晶表示
素子の耐衝撃性が向上する。
【００１６】一般に、電極の厚さは通常０．０２〜０．
５μｍであり、スペーサの高さはセル厚と等しく１〜８
μｍであり、絶縁膜と配向膜の厚さはともに０．０２〜
０．４μｍである。絶縁膜および配向膜の厚さはスペー
サの厚さに比べて小さいため、スペーサの方が電極に因
る段差の影響を軽減し、平坦になりやすい。一方、平坦
化のために絶縁膜または配向膜の厚みを大きくすると、
配向性、液晶に印加される電圧の低下などの問題が生じ
る。
【００１７】一方、対向基板におけるスペーサの頂部と
接する領域は、スペーサが対向基板上の電極あるいは金
属配線の長手方向に対して平行方向に形成されているた
め、対向基板上の電極間あるいは金属配線の段差部分で
はなく平坦である。そのため、平坦なスペーサの頂部が
平坦な対向基板に隙間なく貼り合わされる。従って、前
述の従来技術で用いていた隙間を埋めるための埋設体や
平坦化膜が不要になり、簡単なプロセスでコストアップ
を招くことなく、前記課題を解決することが可能であ
る。
【００１８】請求項１の液晶表示素子は、請求項２に記
載のように、上記スペーサが、接着される基板上で隣接
する上記電極の間で該基板に直接あるいは他の膜を介し
て接着されていることが好ましい。これにより、スペー
サが画素領域外に形成されるので、画素内にスペーサを
形成する場合に起こる開口率や表示品位の低下を回避す
ることができる。
【００１９】請求項１の液晶表示素子は、請求項３に記
載のように、上記スペーサが、接着される基板上で上記
金属配線の形成位置で該基板に接着されていることが好
ましい。これにより、スペーサが、直接あるいは他の膜
を介して対向基板上の金属配線に位置することになる。
金属配線は電極の低抵抗化に効果があるが、金属は遮光
性であるため開口率の低下を招く。一方、スペーサも、
光学的な等方性を有しておれば、クロスニコル下で光を
通さないので、開口率を低下させる。そこで、スペーサ
と金属配線をセル厚方向に対して同じ位置に形成するこ
とで、高開口率化が実現できる。また、金属配線の長手
方向に対して平行な方向にスペーサを形成するため、平
坦なスペーサ頂部が平坦な金属配線に直接あるいは他の
膜を介して接することになり、金属配線の厚さに起因す
る段差の影響を受けず、スペーサの頂部に液晶が移動し
得る隙間が存在しない。
【００２０】請求項１ないし３のいずれかの液晶表示素
子は、請求項４に記載のように、上記液晶層を形成する
液晶が強誘電性液晶であることが好ましい。強誘電性液
晶は自発分極を有し、メモリ性を有すること等によって
高速応答が可能となるため、例えば大容量かつ高精細な
画像の表示が可能な液晶表示素子を提供することができ
る。また、強誘電性液晶は、例えば、ネマティック液晶
と比較すると分子配列が結晶に近いので、外圧により分
子配向の規則性が一旦乱されると元の状態に戻りにく
い、つまり衝撃に弱いという欠点を有しているが、上記
のスペーサ構造を採用すれば、充分な基板強度が実現さ
れているために上記の欠点が解消される。
【００２１】請求項１ないし３のいずれかの液晶表示素
子は、請求項５に記載のように、上記液晶層を形成する
液晶がスメクティック相を示し、上記スペーサが該液晶
のスメクティック層の層法線に対して平行方向に形成さ
れていることが好ましい。強誘電性液晶を挟持した液晶
表示素子を加圧した場合、加圧によって生じる配向乱れ
は、スメクティック層の層方向に広がるが層法線方向に
は広がらない。すなわち、耐衝撃性を向上させるには、
スメクティック層の層方向に平行な方向の液晶の移動を
防止することが必要である。従って、上記のように、ス
メクティック層の層法線に対して平行方向にスペーサを
形成すれば、スメクティック層の層方向に平行な方向に
対する液晶の移動はスペーサによって防止されるため、
より耐衝撃性に優れた強誘電性液晶表示素子を提供する
ことができる。
【００２２】本発明の請求項６記載の液晶素子の製造方
法は、上記の課題を解決するために、少なくとも一方が
光透過性を有する一対の基板間に液晶を封入してなる液
晶表示素子の製造方法において、上記一対の基板上に電
極を形成する第１工程と、一方の基板上に、均一な高さ
を有する壁状のスペーサを、他方の基板上の上記電極あ
るいは上記電極に並設される金属配線の長手方向に対し
て平行方向に位置するように形成する第２工程と、上記
スペーサを他方の基板に直接あるいは他の膜を介して接
着させて一対の基板を貼り合わせる第３工程とを含んで
いることを特徴としている。
【００２３】上記の製造方法によれば、まず第１工程に
おいて、基板上に電極が形成される。なお、第１工程の
前あるいは後に、必要に応じて、各基板上にカラーフィ
ルタ、遮光層、金属配線等を形成することができる。そ
の後、第２工程において、スペーサが電極の長手方向に
対して垂直方向に、かつ、対向する基板上の電極の長手
方向に対して平行方向に形成される。すなわち、スペー
サを形成する基板上では、スペーサが電極あるいは金属
配線に因る段差部分を横切るように形成されるために段
差の影響が軽減され、スペーサ頂部はほぼ平坦になる。
また、対向基板上のスペーサ頂部と接する領域は、スペ
ーサが対向基板上の電極あるいは金属配線の長手方向に
対して平行方向に形成されているので、対向基板上の電
極に因る段差の影響を受けず、平坦である。そのため、
平坦なスペーサ頂部が平坦な対向基板に貼り合わされ、
スペーサ頂部と対向基板との間に隙間は生じない。
【００２４】なお、スペーサを、絶縁膜あるいは配向膜
の形成前あるいは後に形成してもよいし、スペーサ頂部
を、直接あるいは他の膜を介して対向基板に貼り合せて
もよい。
【００２５】請求項６の製造方法は、請求項７に記載の
ように、上記第２工程において、上記スペーサを上記第
３工程で接着される基板上の隣接する上記電極の間に位
置するように形成することが好ましい。これにより、ス
ペーサは画素領域外に形成されるので、画素内にスペー
サを形成する場合に起こる開口率や表示品位の低下を回
避することができる。
【００２６】請求項６または７の製造方法は、請求項８
に記載のように、上記第２工程において、上記第３工程
で接着される基板上の上記金属配線の形成位置に形成す
ることが好ましい。これにより、スペーサと金属配線と
がセル厚方向に対して同じ位置に形成される。このた
め、スペーサおよび金属配線による開口率の低下を回避
することができる。
【００２７】請求項６ないし８のいずれかの製造方法
は、請求項９に記載のように、上記第２工程において、
上記スペーサをスメクティック相を示す上記液晶のスメ
クティック層の層法線に対して平行方向に形成すること
が好ましい。これにより、スメクティック層の層方向に
対する液晶の動きがスペーサによって防止されるので、
ある領域で発生した加圧による配向乱れがスペーサで区
切られた隣接の領域に広がらず、より耐衝撃性が向上し
た液晶表示素子を提供することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について、図１ないし図３に基づいて説明すれば
以下の通りである。
【００２９】図１（ａ）は、本発明の実施の一形態に係
る液晶表示素子の概略構成を示しており、図１（ｂ）は
図１（ａ）におけるＸ−Ｘ’線矢視断面図である。さら
に、図２および図３はスペーサの形状を示している。
【００３０】本液晶表示素子は、一対の電極基板１０・
２０を対向させて貼り合わせ、その間に液晶が封入され
て液晶層３１が形成される構造を有する。電極基板１０
は、絶縁性基板１１と、互いに平行に配され、かつスト
ライプ状に形成された複数の電極１２と、絶縁性基板１
１および電極１２を覆うように形成された絶縁膜１３
と、この絶縁膜１３を覆うように形成された配向制御層
１４と、この配向制御層１４上に形成されたスペーサ１
５とによって構成されている。
【００３１】また、電極基板２０は、絶縁性基板２１
と、互いに平行に配され、かつストライプ状に形成され
た複数の電極２２と、絶縁性基板２１および電極２２を
覆うように形成された絶縁膜２３と、この絶縁膜２３を
覆うように形成された配向制御層２４とによって構成さ
れている。
【００３２】スペーサ１５は、電極２２の長手方向に対
して平行方向に、かつ液晶のスメクティック層の層法線
に対して平行方向に形成されている。また、上記電極基
板１０・２０は、絶縁性基板１１上に形成されたスペー
サ１５の頂部と絶縁性基板１１上に形成された配向制御
層１４との接着により貼り合わされている。
【００３３】上記の電極基板１０・２０は、少なくとも
一方がガラス、プラスティックなどの透明材料からな
る。また、電極１２・２２としては、一般にＩＴＯ(Ind
ium Tin Oxide)からなる透明電極を用いるが、その他の
金属からなる電極を用いてもよい。
【００３４】本実施の形態で用いる液晶として、強誘電
性液晶組成物が用いられている。強誘電性液晶は、高速
応答が可能でメモリ性を有するといった優れた特性を持
つことから、大容量かつ高精細な画像を表示することを
可能にする。また、液晶としては、強誘電性液晶に限ら
ず、スメクティック相を示す液晶であれば反強誘電性液
晶等の液晶を用いてもよい。
【００３５】上記の構成を備える本液晶表示素子は、以
下の工程により作製される。
【００３６】まず、絶縁性基板１１の表面に、スパッタ
法により厚さ２００ｎｍ程度のＩＴＯを成膜し、これを
フォトリソグラフィーによってパターニングすることに
より電極１２をストライプ状に形成する。さらに、この
上にＳｉＯ2 をスピンコート法により塗布し、均一な表
面を有する絶縁膜１３を形成する。なお、この絶縁膜１
３は、場合によっては省略することができる。
【００３７】次いで、チッソ社製の配向膜ＰＳＩ−Ａ−
２１０１を膜厚５０ｍになるようにスピンコート法によ
り塗布し、約２００℃で１時間焼成を行い、配向制御層
１４を形成する。その後、上記の配向制御層１４上に、
例えば新日鉄化学社製のネガ型感光性アクリル樹脂Ｖ−
２５９を、焼成後の膜厚が１．５μｍになるようにスピ
ンコート法により塗布する。
【００３８】さらに、電極１２の長手方向に対して垂直
方向かつ基板面方向に、すなわち電極２２の長手方向に
対して平行方向に、電極２２同士の間に相当する位置
で、スペーサ１５を形成すべき場所にフォトマスクを施
して紫外線照射し、非露光部を除去した後、約１８０℃
で１時間の焼成を行うことにより、図２に示すようにス
ペーサ１５を形成する。
【００３９】以上の工程のよって電極基板１０を形成す
ることができる。また、電極基板２０については、絶縁
性基板２１上に上記と同様の工程によって、電極２２、
絶縁膜２３および、配向制御層２４を順次形成すること
により作製される。
【００４０】次に、配向制御層１４・２４上をスペーサ
１５の長手方向に沿ってラビングし、これらの電極基板
１０・２０を、配向制御層１４・２４のラビング方向が
同一になるように対向させて、約１８０℃で１時間、
０．９kg/cm2の圧力を加えることによりスペーサ１５と
配向制御層２４を接着させる。さらに、電極基板１０お
よび２０の間隙に液晶を封入することにより、液晶表示
素子が完成する。
【００４１】以上のような工程により作製された液晶表
示素子は、２０kg/cm2で加圧しても配向乱れが生じず、
優れた耐衝撃性を備えていることが確認された。また、
±０．０３μｍ以内の平坦性を有する均一なセル厚を確
保することができ、注入不良領域のない液晶表示素子が
得られた。
【００４２】スペーサ１５の材料としては、上記のネガ
型感光性有機樹脂の他に、非感光性のポリイミドやアク
リル樹脂などの有機樹脂や、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ等の金属
を用いてもよい。しかし、感光性有機樹脂を用いる場合
は、フォトレジストが不要であるため、より簡単かつ低
コストでスペーサ１５を形成できるという利点がある。
また、スペーサ１５を形成する位置は、基板上のどの領
域でも可能であるが、表示品位を低下させないために
は、画素表示領域外に形成することが望ましい。
【００４３】なお、上記構成の液晶表示素子は、配向制
御層１４上にスペーサ１５を形成する手順で作製される
が、スペーサ１５を絶縁膜１３の形成前あるいは後に形
成し、配向膜１４・２４同士を接着することにより電極
基板１０および２０を貼り合わせることも可能である。
この場合、スペーサ１５は、絶縁膜１３および配向膜１
４を介して間接的に基板２０に接着されることになる。
【００４４】また、絶縁膜１３・２３は必須ではなく、
電極基板１０および２０の間でリーク電流が発生しなけ
れば省略することも可能である。
【００４５】以上のように、上記した実施の形態１に係
る液晶表示素子は、一対の電極基板１０および２０を備
え、一方の電極基板１０は、電極基板１１の上層に電極
１２を形成した後、さらに前記電極１２の上層にスペー
サ１５が他方の電極基板２０上の電極２２の長手方向に
対して平行方向にされた構成である。
【００４６】従って、スペーサ１５は電極１２の長手方
向に対して垂直方向、すなわち、電極１２の段差を横切
るように形成される。そのため、電極１２の段差による
影響が緩和され、図２に示すように、スペーサ１５の頂
部が平坦になる。
【００４７】図３および表１に、厚さＤ3 の電極１２上
に形成された厚さＤ1 のスペーサ１５の頂部に生じる段
差Ｄ2 を示す。表１には、電極厚さＤ3 が０．２０μ
ｍ、０．３０μｍおよび０．５０μｍである場合につい
て、１．００μｍ、１．２５μｍ、１．５０μｍおよび
１．７５μｍの厚さＤ1 に対する段差Ｄ2 を示してい
る。なお、段差Ｄ2 は概ね０．３μｍ以下であれば実用
上問題ない。
【００４８】
【表１】
【００４９】なお、図２および図３においては、簡略化
のために、絶縁膜１３および配向制御層１４を図示して
いない。
【００５０】従来技術では、電極間の段差がほとんどそ
のまま残るのに対し（図６（ｂ）参照）、本液晶表示素
子では、スペーサ１５を電極基板２０上の電極２２の長
手方向に対して平行方向に形成することにより、電極間
の段差による影響を軽減することができる。さらに、ス
ペーサ材料をより平坦化しやすい（段差Ｄ2 を吸収しや
すい）材料に変えたりすることで、スペーサ１５の頂部
をほぼ完全に平坦化することが可能である。
【００５１】また、電極基板１０上におけるスペーサ１
５の頂部が電極基板２０と接する位置は、隣接する電極
２２間であり、ここには段差がなく平坦である。このよ
うに、スペーサ１５の平坦な頂部が、電極基板２０上の
平坦な領域に接しているため、スペーサ１５の頂部と電
極基板２０との間にはほとんど隙間が生じない構造が得
られる。従って、液晶がそのような隙間を介してスペー
サ１５の長手方向を横切って移動することはないので、
配向乱れが広がらず、かつ耐衝撃性に優れた液晶表示素
子を提供することができる。しかも、スペーサ１５が液
晶のスメクティック層の層法線に対して平行方向に形成
されているので、スメクティック層の層方向に対する液
晶の動きがスペーサによって防止される。
【００５２】なお、本実施例では、電極パターンがスト
ライプ状である例を示したが、本発明では後述するよう
に種々の電極パターンが可能である（図５（ａ）および
（ｂ）参照）。
【００５３】〔実施の形態２〕本発明の実施の他の形態
について、図４および図５に基づいて説明すれば以下の
通りである。なお、前記の実施の形態１における構成要
素と同様の構成要素には同一の符号を付記し、その詳細
な説明を省略する。
【００５４】本実施の形態に係る液晶表示素子は、図４
に示すように、前記実施の形態１における電極基板１０
・２０にそれぞれ金属配線１６・２６を加えた電極基板
３０・４０を備える構成である。すなわち、前記実施の
形態１において、電極１２・２２の形成前にそれぞれ金
属配線１６・２６をストライプ状に形成する。この金属
配線１６・２６は、銅、アルミニウム、チタン、金、ク
ロム、タンタルなどの金属材料を用いてリフトオフ法、
エッチング法などで形成されており、電極１２・２２の
配線抵抗を低下させる。その後、金属配線１６・２６に
一部重なり、かつ平行となるように電極１２・２２を形
成する。
【００５５】また、スペーサ１５を、基板１１上に電極
２２および金属配線２６の長手方向に対して平行方向と
なるように形成する。スペーサ１５の形成位置は、基板
２１上の下記の領域に相当する位置である。すなわち、
スペーサ１５ａの形成位置は金属配線２６に重なる電極
２２上の領域Ａであり、スペーサ１５ｂの形成位置は隣
接する電極２２・２２の間で、かつ金属配線２６上の領
域Ｃであり、スペーサ１５ｃの形成位置は金属配線２６
上であって電極２２と一部重なる領域Ｄである。
【００５６】従って、スペーサ１５ａ〜１５ｃは、電極
基板３０において、電極１２および金属配線１６の長手
方向に対して垂直方向かつ基板面方向に、電極１２およ
び金属配線１６を横切るように形成される。そのため、
実施の形態１と同様に電極１２および金属配線１６に因
る段差の影響が軽減され、スペーサ１５の頂部が平坦に
なる。
【００５７】また、スペーサ１５ａ・１５ｂの頂部が電
極基板４０に接する位置である領域Ａ・Ｃは、電極２２
および金属配線２６に因る段差がなく平坦である。従っ
て、スペーサ１５ａ・１５ｂの平坦な頂部が、電極基板
４０上の平坦な領域に接するので、スペーサ１５ａ・１
５ｂの頂部と電極基板４０との間にはほとんど隙間が生
じない構造が得られる。
【００５８】また、領域Ｄは、電極２２と重なる金属配
線２６上の領域Ｅと、電極２２と重ならない金属配線２
６上の領域Ｆとからなる。電極２２および金属配線２６
の厚さのため、領域Ｅ・Ｆは同一平面上になく、領域Ｅ
・Ｆ間で段差が生じている。従って、スペーサ１５ｃの
頂部は、領域Ｅでのみ電極基板４０と接しており、領域
Ｆではスペーサ１５ｃの頂部と電極基板４０との間に隙
間が生じている。しかし、領域Ｅではスペーサ１５ｃの
頂部と電極基板４０との間には隙間が生じていないの
で、領域Ｆで生じた隙間は、スペーサ１５ｃの長手方向
に対して垂直方向かつ基板面方向、すなわちスペーサ１
５ｃの頂部の幅全体にわたって形成されていない。その
ため、液晶がスペーサ１５ｃを横切って移動することは
ないので、配向乱れが広がらず、かつ耐衝撃性に優れた
液晶表示素子を提供することができる。
【００５９】同様の理由から、スペーサ１５ｂの頂部が
電極２２および金属配線２６の形成されていない領域Ｂ
と領域Ｃとに跨がって接する構成であっても、配向乱れ
が広がらず、かつ耐衝撃性に優れた構造を得ることがで
きる。
【００６０】このように、スペーサ１５ａ〜１５ｃは、
電極２２および金属配線２６の長手方向に平行となるよ
うに形成されていれば、電極基板４０上の金属配線２６
上のどの位置に形成されてもよい。
【００６１】以上のような工程により作製された液晶表
示素子は、２０kg/cm2で加圧しても配向乱れが生じず、
優れた耐衝撃性を備えていることが確認された。また、
±０．０３μｍ以内の均一なセル厚を確保することがで
き、注入不良領域のない液晶表示素子が得られた。
【００６２】なお、本実施の形態では、金属配線１６・
２６を電極１２・２２の形成前に形成しているが、電極
１２・２２の形成後でも形成することが可能である。ま
た、金属配線１６・２６は、電極１２・２２と重ならず
に隣接して形成されていてもよいし、電極１２・２２の
上あるいは下にその一部あるいはすべてが重なるように
形成されていてもよい。
【００６３】本実施の形態においては、電極１２・２２
あるいは金属配線１６・２６の長手方向とは、電極１２
・２２あるいは金属配線１６・２６の形状がストライプ
状であれば、その長辺方向である。
【００６４】また、次の図５（ａ）および（ｂ）に示す
ような電極構造では長手方向の定義が異なる。図５
（ａ）に示す電極構造では、各画素あるいは複数の画素
毎に電極１２・２２が独立して形成され、それらが直線
状の金属配線１６・２６で接続されている。この構造で
は、金属配線１６・２６の長辺方向が長手方向となる。
一方、図５（ｂ）に示す構造では、各画素あるいは複数
の画素毎に電極１２・２２が独立して形成され、隣接す
る２つの電極１２（２２）が短い１つの金属配線１６
（２６）で接続されている。この構造では、電極１２・
２２が金属配線１６・２６で電気的に接続された方向が
長手方向となる。
【００６５】〔比較例１〕ここで、比較例として従来の
工程により作製された液晶表示素子を挙げ、実施の形態
１および２の液晶表示素子と比較する。
【００６６】従来の液晶表示素子は、図６（ａ）および
（ｂ）に示すように、スペーサ１０９を基板１０１上の
隣接する電極１０３間で、かつ電極１０３の長手方向に
対して平行方向に形成した構成である。
【００６７】スペーサ１０９は、隣接する電極１０３間
における平坦な領域に形成されるため、その領域と電極
１０３との間の段差の影響を受けず、スペーサ１０９の
頂部が平坦である。
【００６８】しかし、スペーサ１０９を基板１０２と貼
り合わせる際に、スペーサ１０９と電極１０４が交差す
る。従って、スペーサ１０９の頂部には、隣接する電極
１０４のある領域とない領域との間の段差に起因する隙
間（凹部１１１）が生じる。
【００６９】前記の実施の形態１においては、スペーサ
１５が電極１２を横切るように形成されているので、電
極１２に因る段差の影響が軽減され、平坦になったスペ
ーサ１５の頂部と電極基板２０上の配向制御層２４とが
隙間なくほぼ完全に貼り合わされている。これに対し、
本比較例では、スペーサ１０９の頂部は平坦であるが、
基板１０２と貼り合せた際に上記の隙間がスペーサ１０
９の頂部と接する部分に存在している点が、実施の形態
１と異なっている。
【００７０】上記のような従来工程により作製された液
晶表示素子を加圧した場合、５kg/cm2ｋで配向乱れが生
じ、しかも、配向乱れが上記の間隙の部分からスペーサ
１０９で区切られた領域を越えて隣接する領域に広がっ
た。このように、本比較例の液晶表示素子は実施の形態
１の液晶表示素子に比べて耐衝撃性が劣っていることが
判った。
【００７１】〔比較例２〕他の比較例に係る液晶表示素
子は、基本的には比較例１の液晶表示素子と同じ構造を
有するが、配向制御層１０７・１０８にスペーサ１０９
の長手方向に対して垂直方向にラビング処理が施されて
いることを特徴としている。すなわち、前記の実施の形
態１では、スペーサ１５が液晶のスメクティック層の層
法線方向に対して平行に形成されているのに対し、本比
較例２では、スメクティック層の層法線方向に対して垂
直方向に形成されている点が異なる。
【００７２】上記のような従来工程より作製された液晶
表示素子を加圧すると、配向乱れがスメクティック層法
線に対して垂直方向に発生し、スペーサ１０９がスメク
ティック層法線方向に対して垂直方向に形成されている
ため、配向乱れの広がりがスペーサ１０９によって止め
られず、広範囲に及んだ。このような従来工程により作
製された液晶表示素子と実施の形態１の液晶表示素子と
を比較すると、耐衝撃性において後者が優れていること
が判った。
【００７３】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る液晶表示
素子は、少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板
であって、それぞれの間で互いに交差する方向に延びる
複数の電極が設けられる一対の基板と、該電極を有する
面で対向する該一対の基板間に挟持される液晶層と、少
なくとも一方の基板上に設けられるとともに他方の基板
に直接あるいは他の膜を介して接着される均一な高さを
有する壁状のスペーサとを備え、上記スペーサが、接着
される基板上の上記電極あるいは上記電極に並設される
金属配線の長手方向に対して平行方向に形成されている
構成である。
【００７４】これにより、スペーサが電極あるいは金属
配線の厚さに起因する凹凸上を横切る構造が得られるの
で、スペーサに及ぶ凹凸による段差の影響を軽減するこ
とができる。この結果、スペーサ頂部がほぼ平坦にな
る。また、スペーサの頂部が対向基板上の平坦な領域に
直接あるいは他の膜を介して貼り合わされることになる
ので、スペーサ頂部が対向基板と隙間なく貼り合わされ
る。従って、優れた耐衝撃性およびセル厚均一性を備え
るとともに、注入不良のない液晶表示素子を提供するこ
とができるという効果を奏する。
【００７５】請求項２に係る液晶表示素子は、請求項１
に係る液晶表示素子において、上記スペーサが、接着さ
れる基板上で隣接する上記電極の間で該基板に接着され
ているので、スペーサが画素領域外に形成される。従っ
て、画素内にスペーサを形成する場合に起こる開口率お
よび表示品位の低下を回避することができるという効果
を奏する。
【００７６】請求項３に係る液晶表示素子は、請求項１
または２に係る液晶表示素子において、上記スペーサ
が、接着される基板上で上記金属配線の形成位置で該基
板に接着されているので、スペーサと対向基板上の金属
配線とがセル厚方向に対して同じ位置に重なって形成さ
れる。従って、スペーサおよび金属配線による開口率の
低下を最小限に抑えることができ、表示品位の低下を回
避することができるという効果を奏する。また、スペー
サの平坦な頂部が平坦な金属配線上に直接あるいは他の
膜を介して接するので、耐衝撃性に優れた液晶表示素子
を提供できるという効果も併せて奏する。
【００７７】請求項４に係る液晶表示素子は、請求項１
ないし３のいずれかに係る液晶表示素子において、上記
液晶層を形成する液晶が強誘電性液晶であるので、耐衝
撃性に優れた基板に強誘電性液晶が挟持されることによ
り、外圧に弱いという強誘電性液晶の欠点が解消され
る。従って、強誘電性液晶の優れた特性が発揮された液
晶表示素子を提供することが可能となるという効果を奏
する。
【００７８】請求項５に係る液晶表示素子は、請求項１
ないし４のいずれかに係る液晶表示素子において、上記
液晶層を形成する液晶がスメクティック相を示し、上記
スペーサが該液晶のスメクティック層の層法線に対して
平行方向に形成されているので、スメクティック層の層
方向への液晶の移動がスペーサによって防止される。従
って、より耐衝撃性に優れた強誘電性液晶表示素子を提
供することができるという効果を奏する。
【００７９】請求項６に係る液晶表示素子の製造方法
は、少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板間に
液晶を封入してなる液晶表示素子の製造方法において、
上記一対の基板上に電極を形成する第１工程と、一方の
基板上に、均一な高さを有する壁状のスペーサを、他方
の基板上の上記電極あるいは上記電極に並設される金属
配線の長手方向に対して平行方向に位置するように形成
する第２工程と、上記スペーサを他方の基板に直接ある
いは他の膜を介して接着させて一対の基板を貼り合わせ
る第３工程とを含んでいる方法である。
【００８０】このように、スペーサを対向する基板上の
電極あるいは金属配線の長手方向に対して平行方向に形
成することにより、スペーサの頂部の段差が緩和されほ
ぼ平坦になる。また、対向基板上におけるスペーサの頂
部と接する領域は、スペーサが対向基板上の電極あるい
は金属配線の長手方向に対して平行方向に形成されてい
るので、対向基板上の電極に因る段差の影響を受けずに
平坦である。そのため、スペーサの平坦な頂部が平坦な
対向基板に貼り合わされるので、これらの間にはほとん
ど間隙が生じない。従って、耐衝撃性の向上した液晶表
示素子を提供することが可能となるという効果を奏す
る。
【００８１】請求項７に係る液晶表示素子の製造方法
は、請求項６に係る製造方法の上記第２工程において、
上記スペーサを上記第３工程で接着される基板上の隣接
する上記電極の間に位置するように形成するので、スペ
ーサが画素領域外に形成される。従って、画素内にスペ
ーサを形成する場合に起こる開口率および表示品位の低
下を回避することができるという効果を奏する。
【００８２】請求項８に係る液晶表示素子の製造方法
は、請求項６または７に係る製造方法の上記第２工程に
おいて、上記第３工程で接着される基板上の上記金属配
線の形成位置に形成するので、スペーサおよび金属配線
がセル厚方向に対して同じ位置に形成される。従って、
スペーサおよび金属配線による開口率の低下を最小限に
抑えることができるという効果を奏する。
【００８３】請求項９に係る液晶表示素子の製造方法
は、請求項６ないし８のいずれかに係る製造方法の上記
第２工程において、上記スペーサをスメクティック相を
示す上記液晶のスメクティック層の層法線に対して平行
方向に形成するので、スメクティック層の層方向に対す
る液晶の動きがスペーサによって防止される。従って、
加圧による配向乱れが隣接するスペーサに区切られた領
域に広がらず、より耐衝撃性が向上した液晶表示素子を
提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の一形態に係る液晶表示
素子の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の
Ｘ−Ｘ’線矢視断面図である。
【図２】上記液晶表示素子における一方の電極基板の概
略構造を示す斜視図である。
【図３】図２の構造の断面図である。
【図４】本発明に係る実施の他の形態に係る液晶表示素
子の概略構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図４の液晶表示
素子における電極と金属配線との異なる２種類の構造お
よびその配置を示す平面図である。
【図６】（ａ）は従来の製造工程によって作製された液
晶表示素子の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は
（ａ）のＹ−Ｙ’線矢視断面図である。
【図７】従来の製造工程によって作製された他の液晶表
示素子の概略構成を示す断面図である。
【図８】従来の製造工程によって作製されたさらに他の
液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１・２１ 基板 １２・２２ 電極 １５ スペーサ １６・２６ 金属配線 ３１ 液晶層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390040604 イギリス国 ＴＨＥ ＳＥＣＲＥＴＡＲＹ ＯＦ ＳＴ ＡＴＥ ＦＯＲ ＤＥＦＥＮＣＥ ＩＮ ＨＥＲ ＢＲＩＴＡＮＮＩＣ ＭＡＪＥＳ ＴＹ’Ｓ ＧＯＶＥＲＮＭＥＮＴ ＯＦ ＴＨＥ ＵＮＥＴＥＤ ＫＩＮＧＤＯＭ ＯＦ ＧＲＥＡＴ ＢＲＩＴＡＩＮ ＡＮ Ｄ ＮＯＲＴＨＥＲＮ ＩＲＥＬＡＮＤ イギリス国 ハンプシャー ジーユー14 ０エルエックス ファーンボロー アイヴ ェリー ロード（番地なし） ディフェン ス エヴァリュエイション アンド リサ ーチ エージェンシー (72)発明者 玉井 和彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 内田 秀樹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 繁田 光浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 FA02 GA04 HA02 JA17 MA01 MA17 MA18 MA20 2H089 LA09 LA10 NA05 NA14 QA03 QA14 QA15 QA16 RA13 TA02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一方が光透過性を有する一対の
    基板であって、それぞれの間で互いに交差する方向に延
    びる複数の電極が設けられる一対の基板と、該電極を有
    する面で対向する該一対の基板間に挟持される液晶層
    と、少なくとも一方の基板上に設けられるとともに他方
    の基板に直接あるいは他の膜を介して接着される均一な
    高さを有する壁状のスペーサとを備えた液晶表示素子に
    おいて、 上記スペーサが、接着される基板上の上記電極あるいは
    上記電極に並設される金属配線の長手方向に対して平行
    方向に形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項２】上記スペーサが、接着される基板上で隣接
    する上記電極の間で該基板に接着されていることを特徴
    とする請求項１記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項３】上記スペーサが、接着される基板上で上記
    金属配線の形成位置で該基板に接着されていることを特
    徴とする請求項１または２記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項４】上記液晶層を形成する液晶が強誘電性液晶
    であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
    記載の液晶表示素子。
  5. 【請求項５】上記液晶層を形成する液晶がスメクティッ
    ク相を示し、上記スペーサが該液晶のスメクティック層
    の層法線に対して平行方向に形成されていることを特徴
    とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液晶表示素
    子。
  6. 【請求項６】少なくとも一方が光透過性を有する一対の
    基板間に液晶を封入してなる液晶表示素子の製造方法に
    おいて、 上記一対の基板上に電極を形成する第１工程と、 一方の基板上に、均一な高さを有する壁状のスペーサ
    を、他方の基板上の上記電極あるいは上記電極に並設さ
    れる金属配線の長手方向に対して平行方向に位置するよ
    うに形成する第２工程と、 上記スペーサを他方の基板に直接あるいは他の膜を介し
    て接着させて一対の基板を貼り合わせる第３工程とを含
    んでいることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  7. 【請求項７】上記第２工程において、上記スペーサを上
    記第３工程で接着される基板上の隣接する上記電極の間
    に位置するように形成することを特徴とする請求項６記
    載の液晶表示素子の製造方法。
  8. 【請求項８】前記第２工程において、上記第３工程で接
    着される基板上の上記金属配線の形成位置に形成するこ
    とを特徴とする請求項６または７記載の液晶表示素子の
    製造方法。
  9. 【請求項９】上記第２工程において、上記スペーサをス
    メクティック相を示す上記液晶のスメクティック層の層
    法線に対して平行方向に形成することを特徴とする請求
    項６ないし８のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方
    法。
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