JP3250715B2 - アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、駆
動回路がアクティブマトリクス基板上に形成された広視
野角液晶表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（アクティブマトリクス型液晶表示装置）従来のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置１００の上面図を図１
（ａ）に、(a)の１ｂ−１ｂ’断面を図１（ｂ）に示
す。液晶表示装置１００は、基板１０１と基板１０２と
の間に狭持された液晶層１０６を含む表示領域１０４
と、基板１０２上の表示領域１０４の周辺部に設けられ
た駆動回路領域１０３とを有している。

【０００３】表示領域１０４を構成する要素（液晶層１
０６、スイッチング素子、電極、配線、及び配向膜な
ど）は、一対の基板１０１と１０２及びシール部材１０
５によって包囲されている。一方、駆動回路領域１０３
に形成されている回路要素（駆動用薄膜トランジスタ素
子や配線等）は、露出されている。

【０００４】従って、アクティブマトリクス型液晶表示
装置１００の製造工程において、露出されている回路要
素に損傷を与えないように、細心の注意が必要であっ
た。また、駆動回路領域１０３に形成されている回路要
素は、薄い酸化膜等で覆われているのみであり、使用時
の信頼性においても問題がある。特に、外部からの汚染
に対する信頼性や耐湿性が低いという問題がある。

【０００５】上記の問題を解決するために、特開平７−
５０５２７号公報は、駆動回路が形成されている領域を
も覆うように対向基板を配置し、駆動回路を液晶層内に
配置する構成を開示している。

【０００６】（広視野角液晶表示装置）これまでに、電
気光学効果を利用した表示装置としてネマティック液晶
を用いたＴＮ（ツイスティッドネマティック）型や、Ｓ
ＴＮ（スーパーツイスティッドネマティック）型の液晶
表示装置が実用化されている。これらの液晶表示装置
は、液晶分子を所定の配向状態を取らせるための配向処
理や偏光板を必要とする。

【０００７】従来のＴＮ型液晶表示装置の視角特性を図
２（ａ）を参照しながら説明する。ＴＮ型液晶表示装置
の液晶分子９は、初期配向状態において一定の方向にプ
レチルトしており、基板１と２との間に電圧を印加する
ことによって、全ての液晶分子９は予め決められている
プレチルト方向に立ち上がる。このとき、図２（ａ）の
中段のように、矢印Ａ及びＢで示す異なる視角から液晶
セルを観察すると、見かけ上の透過率が異なる。また、
中間調状態（中段の図）で、矢印Ａの方向において視角
を変化していくとコントラストの反転現象が見られるな
ど、表示品位を著しく低下させる現象が発生する。この
ようなＴＮ型液晶表示装置の狭い視角特性を改良する方
法として以下のような方法が提案されている。

【０００８】特開平４−３３８９２３号公報および特
開平４−２１２９２８号公報は、高分子中に液晶領域が
分散した液晶層を有する高分子分散型液晶素子を直交偏
光板中に挟持した液晶表示装置が開示されている。この
表示装置は、視野角特性を改善する効果は大きいが、原
理的に散乱による偏光解消を利用しているために、明る
さがＴＮモードに比べて１／２と低いという問題があ
る。

【０００９】特開平５−２７２４２号公報は、液晶分
子の配向状態を高分子の壁や突起物により乱し、ランダ
ムドメインを形成することによって、視野特性を改善す
る方法を開示している。しかしながら、この方法では、
ドメインがランダムで且つ絵素部分にも高分子領域が形
成され、かつ、液晶ドメイン間のディスクリネーション
ラインがランダムに発生し、電圧印加時においてもディ
スクリネーションラインは消滅しない。従って、この液
晶表示装置は、電圧無印加時（白表示時）の輝度が低
く、また、電圧印加時（黒表示時）の光の漏れが多くな
るので、コントラストが低いという問題がある。

【００１０】 特開平６−３０１０１５号公報及び特
開平７−１２０１７２８号公報は、図２（ｂ）に示すよ
うに、一対の基板１及び２間に狭持された液晶層に絵素
ごとに高分子壁７で包囲された液晶領域８を形成し、液
晶分子９を対称軸６を中心に軸対称状に配列させること
によって、視角特性を著しく改善した液晶表示装置を開
示している。また、絵素毎に上下基板で放射状と同心円
状に配向処理した液晶素子が、特開平６−３２４３３７
号公報および特開平６−２６５９０２号公報に開示され
ている。前者は、プレチルトを制御することが難しく、
後者は、各絵素の液晶分子を同心円状又は放射状に配向
されるための配向処理を生産性高く実現することが困難
であるという問題がある。

【００１１】 特開平６−３０８４９６号公報は、基
板の液晶層に接する面上に、平面球晶構造を有する結晶
性高分子からなる配向層を形成し、液晶分子が球晶構造
に沿って配向させることによって、視角特性を改善した
液晶表示装置を開示している。

【００１２】 特開平６−１９４６５５号公報は、基
板上に形成した配向膜にラビング処理などの配向処理を
行わないで、液晶分子をランダムに配向させることによ
って視角特性を改善した液晶表示装置（アモルファスＴ
Ｎ型）を開示している。この液晶表示装置は、電圧印加
時に液晶ドメイン間にリバースチルトによるディスクリ
ネーションラインが発生するので、コントラストが低い
という問題がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平７−５０５２７号公報に開示されている方法によ
ると、一対の基板に狭持された液晶層中に駆動回路が形
成されているので、粒状スペーサー（ビーズ状やファイ
バー状）を散布すると、駆動回路を構成するコントロー
ル素子など上にもスペーサーが配置される。従って、一
対の基板を張り合わせる際の応力によって、スペーサー
が駆動回路に損傷を与えるという問題があった。

【００１４】また、従来の液晶表示装置においては、セ
ル厚を維持するために、表示領域にスペーサーを配置す
るとともに、シール剤にもスペーサー混入していた。従
って、基板上に駆動回路（コントロール素子）を形成
し、且つ、コントロール素子上にシール部材を形成する
と、基板を張り合わせする時の圧力等で、シール剤中の
スペーサーがコントロール素子の絶縁層に損傷を与え、
絶縁不良を引き起こし誤動作や信頼性の低下を起こすと
いう問題があった。また、上記の題を回避するために
は、シール部材をコントロール素子が形成された領域以
外の領域に形成する必要があるので、駆動回路などのコ
ントロール素子を形成する場所が制限さ、設計上の自由
度が低下するという問題がある。

【００１５】また、表示領域の絵素領域中にスペーサー
が存在すると、絵素領域の液晶分子の配向（軸対称配
向）を阻害するので、表示品質が低下するという問題が
あった。

【００１６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、表示特性及
び信頼性に優れたアクティブマトリクス型液晶表示装置
およびその製造方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス型液晶表示装置の製造方法は、複数の絵素電極
と、該複数の絵素電極毎に設けられたアクティブ素子
と、該アクティブ素子に電気信号を供給するための駆動
回路を構成するコントロール素子が形成された表面を有
するアクティブマトリクス基板の該表面の該複数の絵素
電極及び該コントロール素子が形成された領域を除く領
域に、スペーサーを配置する工程と、該複数の絵素電極
及び該コントロール素子を対向基板で覆うように、該ス
ペーサーを介して、該アクティブマトリクス基板に該対
向基板を対向配設する工程とを包含するアクティブマト
リクス型液晶表示装置の製造方法であって、該スペーサ
ーを配置する工程は、該アクティブマトリクス基板の該
表面に、粒状スペーサーを散布する工程と、該粒状スペ
ーサーを覆うように、絶縁材料を塗布する工程と、該ア
クティブ素子および該コントロール素子上に塗布された
絶縁材料を除去することによって、該アクティブ素子お
よび該コントロール素子上の該粒状スペーサーを除去す
る工程とを包含し、該対向基板を対向配設する工程は、
該アクティブマトリクス基板の該スペーサーが配置され
た領域に、粒状スペーサーを含まないシール剤を塗布す
る工程と、該シール剤によって、該アクティブマトリク
ス基板と該対向基板とを接着固定する工程とを包含し、
そのことによって上記目的が達成される。

【００１８】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置の製造方法は、複数の絵素電極と、該複数の絵素電
極毎に設けられたアクティブ素子と、該アクティブ素子
に電気信号を供給するための駆動回路を構成するコント
ロール素子が形成された表面を有するアクティブマトリ
クス基板の該表面の該複数の絵素電極及び該コントロー
ル素子が形成された領域を除く領域に、スペーサーを配
置する工程と、該複数の絵素電極及び該コントロール素
子を対向基板で覆うように、該スペーサーを介して、該
アクティブマトリクス基板に該対向基板を対向配設する
工程と、を包含するアクティブマトリクス型液晶表示装
置の製造方法であって、該スペーサーを配置する工程
は、該アクティブマトリクス基板の該表面に、粒状スペ
ーサーを混合された絶縁材料を塗布する工程と、該アク
ティブ素子および該コントロール素子上に塗布された該
絶縁材料を除去する工程とを包含し、該対向基板を対向
配設する工程は、該アクティブマトリクス基板の該スペ
ーサーが配置された領域に、粒状スペーサーを含まない
シール剤を塗布する工程と、該シール剤によって、該ア
クティブマトリクス基板と該対向基板とを接着固定する
工程とを包含し、そのことによって上記目的が達成され
る。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】本発明によると、アクティブマトリク基板
に駆動回路が形成された液晶表示装置において、所望の
領域にのみ、ギャップを制御するためのスペーサーが配
置される。従って、駆動回路が形成された領域を一対の
基板に狭持された液晶層中に配置しても、スペーサーに
よる応力によって駆動回路が損傷を受けることを防止す
ることができる。また、駆動回路は一対の基板によっ
て、外部から保護されるので、外部からの損傷を受け難
くい。また、絵素領域内にもスペーサーが存在しないよ
うにできる。従って、駆動回路のコントロール素子や表
示領域のアクティブ素子がスペーサーの応力によって損
傷を受けることに起因する表示欠陥を防止できるととも
に、絵素領域の液晶分子の配向がスペーサーによって乱
されることがないので、優れた品質の表示を提供でき
る。

【００３２】また、シール部材を形成する領域に、予め
スペーサーを配置・固定しておくことによって、スペー
サーを混入していないシール剤を用いることができる。
従って、シール部材を形成する位置の選択範囲が広が
る。更に、高分子領域に包囲された液晶領域を有する軸
対称配向モード（ＡＳＭモード）の液晶表示装置を形成
することによって、広視野角を有する液晶表示装置を提
供することができる。また、この表示モードの液晶表示
装置においては、所定の位置に固定されたスペーサーを
覆うように高分子領域が形成されるので、スペーサーの
強度を向上するように作用し、応力や衝撃に対する耐性
が向上する。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。

【００３４】（スペーサーの配置）本発明によると、同
一基板上にアクティブ素子と駆動回路（コントロール素
子）を形成したアクティブマトリクス基板において、駆
動回路上かつ絵素領域中に、スペーサーが存在しないよ
うに、スペーサーを配することができる。

【００３５】本願明細書において、アクティブ素子と
は、絵素毎に設けられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や
ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）素子を含むスイッチ
ング素子のことをいい、アクティブ素子が形成された基
板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。また、コントロ
ール素子とは、液晶セルを駆動するための回路（駆動回
路）の少なくとも一部を構成する素子のことをいう。な
お、当然のことながら、駆動回路を構成する全てのコン
トロール素子をアクティブマトリクス基板上に形成する
必要はない。

【００３６】スペーサーを所望の領域に配置する方法は
以下のようにして実施することができる。

【００３７】スペーサーの配置方法−１：アクティブ素
子とコントロール素子とを形成したアクティブマトリク
ス基板上に、スペーサーを散布し、さらにその上からレ
ジスト材料を塗布しレジスト層を形成する。その後、所
定のパターンを有するホトマスクを用いて、レジスト層
を露光し、現像することによって、コントロール素子お
よび絵素領域中のスペーサーをレジスト層の不要部分と
ともに除去する。

【００３８】スペーサーの配置方法−２：アクティブ素
子とコントロール素子とを形成したアクティブマトリク
ス基板上に、スペーサーを分散混合したレジスト材料を
塗布しレジスト層を形成する。その後、所定のパターン
を有するホトマスクを用いて、レジスト層を露光し、現
像することによって、コントロール素子および絵素領域
中のスペーサーをレジスト層の不要部分とともに除去す
る。この場合、スペーサーがレジスト材料中に均一に分
散混合されるように、スペーサーとレジスト材料との濡
れ性を考慮して使用する材料を選定する。

【００３９】スペーサーの配置方法−３：アクティブ素
子とコントロール素子とを形成したアクティブマトリク
ス基板上に、レジスト材料を塗布し第１のレジスト層を
形成する。その後、所定のパターンを有するホトマスク
を用いて、レジスト層を露光し、現像することによっ
て、コントロール素子および絵素領域以外の所望の領域
に、スペーサーとして機能するレジスト柱を形成する。
その後、更にレジスト材料を塗布し第２のレジスト層を
形成する。次に、所定のパターンを有するホトマスクを
用いて第２のレジスト層を露光し、現像することによっ
て、絵素領域を取り囲むレジスト壁を形成する。このレ
ジスト壁の高さは、レジスト柱の高さよりも低く、液晶
材料の注入に支障のない高さに設定する。

【００４０】上記の方法により形成されたアクティブマ
トリクス基板は、所望の領域にのみスペーサーが配置さ
れているので、対向基板と貼り合わせる際、シール材料
中にスペーサーを分散混合しておく必要がない。従っ
て、コントロール素子上にシール部分を形成しても、ス
ペーサーに起因する絶縁破壊等が起こらないので、コン
トロール素子を形成する領域の配置の自由度が向上す
る。また、絵素領域内にスペーサーは存在しなしので、
絵素領域内の液晶分子の配向を乱さないので、高品質な
表示が可能となる。

【００４１】（軸対称配向モード液晶表示装置（ＡＳ
Ｍ）の製造）上述したように、レジスト材料を用いてア
クティブマトリクス基板上にスペーサーを配置すると、
その後、ラビング処理などの機械的な配向処理をアクテ
ィブマトリク基板に施すことが困難となる。ラビング処
理等によって、スペーサーを含むレジスト層（または、
レジスト柱を含むレジスト壁）が剥がれるとうい問題が
生じる。また、ラビング処理後にスペーサーを固定する
場合には、ラビング処理によって方向づけられた配向規
制力が、レジスト材料の塗布、現像等によって、阻害さ
れ、所望の配向が得られ難くなる。従って、上記のスペ
ーサー配置方法を用いる場合には、以下に示すように、
ラビング処理を必要としない液晶表示モードを用いるこ
とが好ましい。そのような表示モードのなかで軸対称配
向モード（Axial Symmetry Mode）は、広視角特性を有
するという利点がある。以下に、軸対称配向を形成する
方法を説明する。

【００４２】ＡＳＭの形成方法−１：セル中に液晶材料
と光硬化性樹脂とを含む前駆体混合物を注入する。次
に、絵素領域を覆う遮光領域を有するホトマスクをセル
外より位置合わせする。この状態で、前駆体混合物の相
溶化温度以上の温度（但し液晶材料のネマティック液晶
−等方性液体転移点（Ｔ_NI点）以下の温度）で、電圧を
印加しながら、平行度の高い紫外線をホトマスクを介し
て液晶セルに照射することにより光硬化性樹脂を重合さ
せる。このことによって、光硬化性樹脂の重合の進行と
ともに、相分離によって形成される液晶相内の液晶分子
は、電界の方向に平行に配向し、液晶相内の液晶分子の
配向が均一となる。その結果、軸対称配向の対称軸は電
界の方向に平行（基板に対して垂直）になるとともに、
その後、室温まで徐冷することにより液晶分子が軸対称
に配向した液晶領域（液晶相）を形成することができ
る。この例では、液晶領域は絵素毎に形成され、光硬化
性樹脂からなる高分子壁によって実質的に包囲されが、
長絵素を用いる場合には、長絵素に複数の液晶領域を形
成してもよい。

【００４３】ＡＳＭの形成方法−２：一対の基板の少な
くとも一方の基板の表面に、表面張力の異なる領域を規
則的なパターンで形成し、その面が液晶層と接するよう
にセルを作製する。セル中に液晶材料と硬化性樹脂とを
含む前駆体混合物を注入し、基板間の前駆体混合物が一
旦均一状態になるまで（相溶化温度以上まで）加熱す
る。この状態で前駆体混合物に電圧を印加しながら室温
まで徐冷することにより、前駆体混合物が相分離し、軸
対称配向を有する液晶領域（液晶相）が形成される。相
分離の過程において、表面張力の異なる領域の内、液晶
材料にとって表面エネルギー低くなる領域（親和性が高
い領域）に液晶相が凝集し、液晶領域は規則的なパター
ンに従って形成される。

【００４４】図３（ａ）及び（ｂ）に示す液晶表示装置
３００を例に、詳細に説明する。図３（ａ）は液晶表示
装置３００の上面図で、（ｂ）は（ａ）の３ｂ−３ｂ’
断面図である。液晶表示装置３００は、アクティブマト
リクス基板３０１と対向基板３０２と、これらの基板の
間に狭持された液晶層３０６とを有している。それぞれ
の基板３０１及び３０２の液晶層３０６側には、液晶層
３０６に電圧を印加するための電極（絵素電極及び対向
電極）が形成されている（不図示）。例えば、上述した
スペーサー配置方法−１を用いて、絵素領域３０９以外
の領域にビーズ状のスペーサー３０７を含むレジスト壁
３０８を形成する。絵素領域３０９には、レジスト壁３
０８は存在しないので、それぞれの領域の表面張力は異
なる。その結果、レジスト壁３０８のない領域に液晶領
域３０６ａが形成され、液晶領域３０６ａを包囲するよ
うに高分子領域３０６ｂが形成される。光重合によって
形成された高分子領域３０６ｂは、スペーサー３０７及
びレジスト壁３０８とを覆うように形成されるので、ス
ペーサー３０７の強度を向上させる効果がある。また、
基板３０１又は／及び３０２の液晶層３０６側表面に、
絵素領域３０９に対応するように、液晶材料との親和性
の高い材料の層を規則的なパターンで形成してもよい。

【００４５】この液晶表示装置３００において、レジス
ト壁３０８は、絵素領域３０９の間に形成されている。
アクティブマトリクス基板の絵素領域の間には、ソース
バスライン（信号線）またはゲートバスライン（走査
線）が形成されており、これらの配線の材料は透光性を
有さない。従って、これらの配線の線幅が細い場合、液
晶表示装置３００を傾けた方向から観察すると、レジス
ト壁３０８の上部に存在する液晶層３０６がレジスト壁
３０８越しに見えるようになり、光漏れが発生する。そ
こで、レジスト壁３０８を形成する材料中に色素（例え
ば黒色）を添加、又は、色レジストを用いることによ
り、上述の光漏れを防止することが可能となる。

【００４６】ＡＳＭの形成方法−３：上記ＡＳＭの形成
方法−２と同様に、表面張力の異なる領域を有する基板
を用いてセルを作製し、セル中に液晶材料と光硬化性樹
脂とを含む前駆体混合物を注入する。基板間の前駆体混
合物が一旦均一状態になるまで（相溶化温度以上まで）
加熱し、その後、徐々に冷却することによって液晶相
（液晶領域）を析出させる。次に、析出した液晶領域が
消えない程度（相溶しない程度）まで加熱し、液晶領域
を小さくする。この状態において、前駆体混合物に電圧
を印加することによって、液晶領域中の液晶分子を軸対
称状に配向させる。この状態から前駆体混合物の温度を
徐々に低下させることにより、軸対称配向を有する液晶
領域を大きくする（相分離を進行させる）。さらに、液
晶領域が十分大きく成長した時点で、前駆体混合物に紫
外線を照射することにより、光硬化性樹脂を硬化させる
とともに液晶領域の軸対称配向状態を安定化する。な
お、液晶層に電圧を印加しながら、紫外線を照射しても
よい。

【００４７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。本発明
は、これに限定されるものではない。

【００４８】（実施例１、比較例１）本実施例によるア
クティブマトリクス基板４００の上面図を図４（ａ）に
示す。図４（ａ）には、切断することによって、４枚の
アクティブマトリクス基板ができるマスター基板を示し
たが、勿論アクティブマトリクス基板を１枚ずつ形成し
てもよい。図４（ｂ）は、（ａ）の表示領域４０４の部
分拡大図である。

【００４９】アクティブマトリクス基板４００は、無ア
ルカリガラスからなるガラス基板４０１上に、マトリク
ス状に配置された絵素領域を含む表示領域４０４と、絵
素領域に表示を行わせるための信号を供給する駆動回路
を有する駆動回路領域４０３を備える。なお、本願明細
書において、絵素領域とは、表示を行う最小の単位をい
い、絵素電極４０９と対向電極とこれらの電極間にある
液晶層とを含む領域を指す。絵素領域の大きさは絵素電
極の大きさによって規定される。なお、ブラックマトリ
クス等が設けられる場合には、ブラックマトリクスの開
口部によって、絵素領域が規定される。

【００５０】表示領域４０４は、数百行×数百列のマト
リクス状に配置された絵素電極４０９と、絵素電極４０
９毎にアクティブ素子として少なくとも１つ設けられた
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す）４１０と有す
る。ＴＦＴ４１０は、信号線（ソースバスライン）及び
走査線（ゲートバスライン）から供給される電気信号に
従って、絵素電極４０９に印加する電圧をスイッチング
する。

【００５１】また、表示領域４０４の周辺部に設けられ
る駆動回路領域４０３には、表示領域４０４の絵素領域
（ＴＦＴを介して絵素電極及び対向電極）に電気信号を
供給するための駆動回路がＴＦＴ等を用いて構成されて
いる。駆動回路は、ソースバスラインに接続されたデー
タ駆動回路およびゲートバスラインに接続されたゲート
駆動回路を有し、シフトレジスタ、アドレスデコーダ
ー、アナログスイッチや付加容量等を含む。また、アク
ティブマトリクス基板４００には、駆動回路と外部との
電気的な接続をとるための端子４１１が設けられてい
る。勿論、この端子４１１は露出される。アクティブマ
トリクス基板４００を製造するこれまでの工程は、公知
の技術を用いて実施することができる。例えば、透明な
絶縁性の基板上に、ポリシリコン層を薄膜技術を用いて
堆積し、このポリシリコン層を微細加工することによっ
て、駆動回路及びアクティブ素子を形成することができ
る。

【００５２】次に、アクティブマトリクス基板４００上
に直径が４．５μｍのビーズ状のスペーサー（ミクロパ
ール：積水ファインケミカル社製）４０７を従来の方法
で散布する。このとき、スペーサー４０７は、アクティ
ブマトリクス基板４００の全面に分布する。さらに、ス
ペーサー４０７を覆うようにその上からネガ型レジスト
材料（ＯＭＲ８３：東京応化社製）を塗布し、厚さ約２
μｍのレジスト層を形成する。その後、駆動回路領域４
０３及び絵素領域４０９に開口部を有する所定のパター
ンのホトマスクを用いて、レジスト層を露光し、現像す
ることによって、駆動回路領域４０３及び絵素領域中４
０９内のスペーサー４０７をレジスト層の不要部分とと
もに除去し、所望の位置に形成したレジスト壁４０８で
スペーサ４０７を固定する。この時、シール部材４０５
が形成される領域にも、レジスト壁４０８で固定された
スペーサ４０７を配置する方が好ましい。そのことによ
って、基板間のギャップを安定に維持する効果が高ま
る。

【００５３】レジスト層の厚さは、前駆体材料の注入に
支障が無く、且つスペーサーを十分に固定できるように
設定する。レジスト層の厚さは、約０．５〜１μｍの範
囲が好ましい。約１μｍを越えるとスペーサー上に形成
されたレジスト材料がセルギャップを変動させやすい。
また、約０．５μｍより薄いとスペーサーを十分に固定
できないことがある。また、この時、図４（ｂ）に示す
ようにＴＦＴ４１０上にもスペーサー４０７が配置され
ないようにするのが好ましい。ＴＦＴ４１０がスペーサ
ー４０７からの応力によって損傷を受けることを防止す
ることができる。

【００５４】この後、１段目のレジスト層を覆うように
更に２段目のレジスト層を形成してもよい。２段目のレ
ジスト層を形成することによって、１段目のレジスト層
に完全に覆われないスペーサーを２段目のレジスト層に
よって覆うことができる。このとき、２段目のレジスト
層の幅は１段目のレシスト層の幅よりも大きく、且つ、
２つのレジスト層の幅の差は、スペーサーの直径よりも
大きい方が効果的である。スペーサーをレジスト材料で
完全に覆い、前駆体混合物がスペーサーと接しない（レ
ジスト材料とのみ接する）ようにすることによって、相
分離によって形成される液晶領域の位置を正確に制御す
ることができる。なお、多段階でレジスト層を形成する
場合には、レジスト層の総厚をスペーサーの直径（セル
ギャップ）よりも小さくする必要がある。

【００５５】その後、得られたアクティブマトリクス基
板の注入孔を除く領域に、スペーサーを混入していない
シール剤（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ、焼成温度約
１８０℃／２ｈ）を用いてシール部材４０５をスクリー
ン印刷法で形成し、対向電極を形成した対向基板と張り
合わせ、図５に示す液晶セル５００を作製した。なお、
必要に応じて、対向基板の液晶層側の表面に、平坦化さ
れたカラーフィルター層を形成してもよい。

【００５６】次に、液晶セル５００中に、Ｒ−６８４
（日本化薬社製）０．１ｇとｐ−フェニルスチレン０．
１ｇと下記の（化１）で表させる化合物１ ０．０６ｇ
さらに液晶材料ＺＬＩ−４７９２（メルク社製：Ｓ−８
１１によりカイラルビッチが９０゜になるように調整）
３．７４ｇと光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１ ０．０
２ｇを混合した前駆体混合物を作製し、注入を行った。

【００５７】

【化１】

【００５８】その後、前駆体混合物が均一に相溶化する
温度（相溶化温度）以上の温度（例えば、１１０℃）に
保って、その後、徐々に冷却し液晶相を折出（相分離）
させる。このとき小さな液晶相が多数析出する。次に、
１つの絵素領域内の複数の液晶相が融合し１つの液晶領
域を形成した段階で、温度を上昇させ、液晶領域が消え
ない程度に液晶領域を小さくする。この温度において、
液晶層（前駆体混合物）に電圧を印加することによっ
て、液晶分子を均一に軸対称配向することができた。こ
の状態から再び温度を低下させることにより、再び相分
離を進行させ、液晶領域（軸対称配向）を大きく成長さ
せた。軸対称配向状態の液晶領域がそれぞれの絵素領域
の大きさに成長したところで、アクティブマトリクス基
板４００側から高圧水銀ランフ下２ｍＷ／ｃｍ²（波長
が３６５ｎｍの光の照度）のところで３０分間紫外線を
照射して、前駆体混合物中の光硬化性樹脂を硬化させ
た。その後、さらに、室温（２５℃）まで冷却してか
ら、さらに同じ条件で、紫外線を１０分間照射し、光硬
化性樹脂を完全に硬化した。なお、アクティブマトリク
ス基板上の配線（ソースバスラインやゲートバスライ
ン）などが紫外線を遮光するので、上記の紫外線照射
は、斜めから紫外線を照射してもよいし、散乱したＵＶ
光源を用いてもよい。

【００５９】得られた液晶表示装置を偏光顕微鏡で観察
したところ、１絵素ごとに図６に示すように、高分子領
域４０６ｂに包囲されたモノドメイン状態の液晶領域４
０６ａが観察された。また、軸対称状に消光模様６１が
観察されたことから、各液晶領域４０６ａにおいて液晶
分子は軸対称状に配向していることがわかる。絵素領域
４０６内には、スペーサーが存在しないので、配向乱れ
やディスクリネーションは発生しなかった。

【００６０】また、高分子領域４０６ｂは、スペーサー
４０７、レジスト壁４０８とを覆うように形成されるの
で（図３参照）、スペーサー４０７の強度をさらに補強
するように機能する。従って、本実施例の液晶表示装置
は、外部からの応力や衝撃に対して、優れた耐性を有す
る。

【００６１】液晶セルの外側の面に１対の偏光板をそれ
らの偏光軸が互いに直交するように貼り合わせ、液晶表
示装置を構成した。得られた液晶表示装置の表示特性の
視角依存性を測定した結果を図７に示す。図７は、方位
角ψと視角θ（基板に垂直な方向が０°）について、コ
ントラスト比（ＣＲ）が１０以上の領域を示す。なお、
２枚の偏光板の偏光軸は、互いに直交する図中の矢印
Ｐ，Ａの方向である。図７から明らかなように、この液
晶表示装置は、非常に広い視角特性を有する。さらに、
駆動回路のコントロール素子や表示領域のアクティブ素
子の損傷による表示欠陥は見られなかった。

【００６２】（実施例２）本実施例では、レジスト材料
中にスペーサーを分散混合した材料を用いて、所望の領
域にのみスペーサーを配置する。

【００６３】実施例１と同じアクティブマトリクス基板
上に、ネガ型レジスト材料（ＯＭＲ８３：東京応化社
製）中にビーズ状スペーサー（ミクロパール：積水ファ
インケミカル社製）を均一混合した材料を用いて、スペ
ーサー入りレジスト層を形成する。その後、実施例１と
同様のホトマスクを使用してレジスト層を露光、現像す
ることによって、駆動回路領域及び絵素領域以外のレジ
スト層を除去する。その結果、スペーサーは、駆動回路
領域及び絵素領域以外の領域にレジストによって固定さ
れる。この時、シール部材が形成される領域にも、レジ
スト層によって固定されたスペーサを配置する方が好ま
しい。そのことによって、ギャップを安定に維持する効
果が高まる。

【００６４】以降、実施例１と同様にして、スペーサー
を混入していないシール剤を用いて、アクティブマトリ
クス基板と対向基板とを貼り合わせ、液晶セルを得た。
得られた液晶セルに実施例１と同じ前駆体混合物を注入
し、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。得られ
た液晶表示装置は、実施例１の液晶表示装置と同様に、
１絵素ごとに図６に示すようにモノドメイン状態の液晶
領域を有し、かつ、各液晶領域において液晶分子は軸対
称状に配向しており、絵素領域内にスペーサーが存在し
ないので、配向乱れやディスクリネーションは発生しな
かった。また、図７に示すように、この液晶表示装置
は、非常に広い視角特性を有する。

【００６５】また、本実施例の液晶表示装置において
も、実施例１の液晶表示装置と同様に、高分子領域は、
スペーサーとレジストとを覆うように形成されるので、
スペーサーの強度をさらに補強するように機能する。従
って、本実施例の液晶表示装置は、外部からの応力や衝
撃に対して、優れた耐性を有する。さらに、駆動回路領
域のコントロール素子や表示領域のアクティブ素子の損
傷による表示欠陥は見られなかった。

【００６６】（実施例３）本実施例では、ビーズ状のス
ペーサを用いずに、レジスト材料を用いてスペーサを形
成した。本実施例による液晶表示装置８００の断面を図
８（ａ）に、液晶表示装置８００の絵素領域の部分拡大
図を図８（ｂ）に示す。

【００６７】液晶表示装置８００は以下のようにして製
造される。まず、実施例１と同様にして形成されるアク
ティブマトリクス基板８０１上に、ネガ型レジスト材料
（ＯＭＲ８３：東京応化社製）を用いて、第１レジスト
層を形成し、ホトリソグラフィ技術を用いて、露光及び
現像することによってスペーサーとして機能するレジス
ト柱８０７を形成する。レジスト柱８０７は、駆動回路
領域８０３及び絵素領域８０８を取り囲む領域に形成
し、駆動回路領域８０３及び絵素領域８０９（ここで
は、絵素電極部及びＴＦＴ部を含む領域）内には形成し
ない。この時、シール部材８０５が形成される領域に
も、レジスト壁８０８で固定されたレジスト柱８０７を
配置する方が好ましい。そのことによって、ギャップを
安定に維持する効果が高まる。

【００６８】なお、本実施例では、レジスト柱８０７の
基板面内方向の断面の形状を、図８（ｂ）に示すよう
に、直径約１５μｍの円形としたが、レジスト柱８０７
の断面形状は、これに限られず、正方形、矩形、楕円形
など任意の形状を用いることができる。また、大きさも
適当に設定できる。絵素形状によって異なるが、あまり
小さいとスペーサーとしての強度が不足し、大きすぎる
と前駆体混合物の注入を阻害したり、更にバスラインの
幅からはみ出すので、１０〜３０μｍの範囲が好まし
い。

【００６９】次に、駆動回路領域８０３及び絵素領域８
０９を取り囲み、レジスト柱８０７の下部を支持するよ
うにレジスト壁８０８を形成する。レジスト壁８０８
は、レジスト柱８０７と同じ材料を用いて形成すること
もできるし、異なる材料を用いて形成してもよい。レジ
スト壁８０８の高さは、前駆体混合物の注入を阻害しな
いように、レジスト柱８０７の高さより低くなければな
らない。

【００７０】以降、実施例１と同様にして、スペーサを
混入していないシール剤を用いてシール部材８０５を形
成することによって、アクティブマトリクス基板８０１
と対向基板８０２とを貼り合わせ、液晶セルを得た。こ
の時、駆動回路と外部との電気的な接続をとるための端
子８１１は、露出される。得られた液晶セルに実施例１
と同じ前駆体混合物を注入し、実施例１と同様に液晶表
示装置８００を作製した。

【００７１】得られた液晶表示装置は、実施例１の液晶
表示装置と同様に、１絵素８０９ごとに図６に示すよう
にモノドメイン状態の液晶領域８０６ａを有し、かつ、
各液晶領域８０６ａにおいて液晶分子は軸対称状に配向
していることが観察された。絵素領域８０６ａ内にスペ
ーサーが存在しないので、配向乱れやディスクリネーシ
ョンは発生しなかった。また、この液晶表示装置は、図
７に示すように、非常に広い視角特性を有する。

【００７２】また、高分子領域８０６ｂは、スペーサー
として機能するレジスト柱８０７とレジスト壁８０８と
を覆うように形成されるので、レジスト柱８０７の強度
をさらに補強するように機能する。従って、本発明の液
晶表示装置は、外部からの応力や衝撃に対して、優れた
耐性を有する。さらに、駆動回路や表示領域のアクティ
ブ素子の損傷による表示欠陥は見られなかった。

【００７３】実施例１〜３を通し、軸対称配向の配向軸
（対称軸）の位置を固定（制御）するために対向基板の
液晶層側に設けるカラーフィルター層に凹み構造やすり
鉢状構造を形成してもよい。

【００７４】上記の実施例では、レジスト材料を用いて
スペーサを固定したが、感光性を有さない絶縁材料（例
えば、ポリイミドなどの高分子材料）の薄膜を用いてス
ペーサーを固定し、この絶縁材料をレジスト材料を用い
てホトリソグラフィ技術でパターニングしてもよい。実
施例３のレジスト柱８０７の形成についても同様に、感
光性を有さない材料を用いて形成することができる。ま
た、レジスト材料としては、ポジ型のレジスト材料を用
いることも、勿論可能である。さらに、上記の実施例で
は、液状のレジスト材料を用いたが、ドライフィルムレ
ジストを用いることもできる。また、ホトリソグラフィ
技術以外の方法としては、スクリーン印刷技術を用い
て、所定の領域にのみスペーサーを配置、固定すること
もできる。スクリーン印刷で用いられる材料が感光性を
有する必要はないことは、勿論である。

【００７５】

【発明の効果】本発明によると、アクティブマトリク型
基板に駆動回路が形成された液晶表示装置において、所
望の領域にのみ、ギャップを制御するためのスペーサー
を配置することができる。従って、駆動回路やアクティ
ブ素子が、スペーサーによる応力によって駆動回路が損
傷を受けることを防止することができる。また、駆動回
路を一対の基板間に設けることによって、駆動回路を外
部から保護することができる。従って、液晶表示装置の
信頼性が向上する。

【００７６】さらに、絵素領域にスペーサーが存在しな
いので、絵素領域の液晶分子の配向がスペーサーによっ
て乱されることがないので、優れた品質の表示を提供で
きる。また、高分子領域に包囲された液晶領域を有する
軸対称配向モード（ＡＳＭモード）の液晶表示装置を形
成することによって、広視野角を有する液晶表示装置を
提供することができる。

【００７７】上述したように、本発明によると、表示特
性及び信頼性に優れたアクティブマトリクス型液晶表示
装置およびその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置１
００を示す図である。(a)はアクティブマトリクス型液
晶表示装置１００の上面図、（ｂ）は（ａ）の１ｂ−１
ｂ’断面図である。

【図２】液晶表示モードの視角特性を説明する図であ
る。（ａ）は従来のＴＮ型液晶表示装置、（ｂ）は軸対
称配向モード液晶表示装置を模式的に示す図である。

【図３】本発明による液晶表示装置３００を示す図であ
る。（ａ）は液晶表示装置３００の上面図、（ｂ）は
（ａ）の３ｂ−３ｂ’断面図である。

【図４】アクティブマトリクス基板を示す図である。
（ａ）はアクティブマトリクス基板の上面図、（ｂ）は
（ａ）の表示領域４０４の部分拡大図である。

【図５】本発明による液晶セル５００を模式的に示す断
面図である。

【図６】本発明による液晶表示装置における液晶領域内
の液晶分子の軸対称配向状態を模式的に示す図である。

【図７】本発明の液晶表示装置（ＡＳＭモード）の視角
特性を示す等コントラスト線図である。

【図８】本発明による実施例３の液晶表示装置８００を
示す図である。（ａ）は液晶表示装置８００の断面図、
（ｂ）は液晶表示装置８００の表示領域の部分拡大図で
ある。

【符号の説明】

１、２ 基板 ６ 対称軸 ７ 高分子壁 ８ 液晶領域 ９ 液晶分子 ６１ 消光模様 １００ 液晶表示装置 １０１、１０２ 基板 １０３ 駆動回路領域 １０４ 表示領域 １０５ シール部材 １０６ 液晶層 ３００ 液晶表示装置 ３０１ アクティブマトリクス基板 ３０２ 対向基板 ３０６ 液晶層 ３０６ａ 液晶領域 ３０６ｂ 高分子領域 ３０７ ビーズ状のスペーサー ３０８ レジスト壁 ３０９ 絵素領域 ４００ アクティブマトリクス基板 ４０１ 基板 ４０３ 駆動回路領域 ４０４ 表示領域 ４０５ シール部材 ４０６ａ 液晶領域 ４０６ｂ 高分子領域 ４０７ スペーサー ４０８ レジスト壁 ４０９ 絵素電極 ４１０ ＴＦＴ ４１１,８１１ 端子 ５０２ 対向基板 ８００ 液晶表示装置 ８０１ アクティブマトリクス基板 ８０２ 対向基板 ８０３ 駆動回路領域 ８０５ シール部材 ８０６ａ 液晶領域 ８０６ｂ 高分子領域 ８０７ レジスト柱（スペーサー） ８０８ レジスト壁 ８０９ 絵素領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−270806（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−159794（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−280016（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−114009（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1362 G02F 1/1334 G02F 1/1339 500 G02F 1/1343

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の絵素電極と、該複数の絵素電極毎
   に設けられたアクティブ素子と、該アクティブ素子に電
   気信号を供給するための駆動回路を構成するコントロー
   ル素子が形成された表面を有するアクティブマトリクス
   基板の該表面の該複数の絵素電極及び該コントロール素
   子が形成された領域を除く領域に、スペーサーを配置す
   る工程と、 該複数の絵素電極及び該コントロール素子を対向基板で
   覆うように、該スペーサーを介して、該アクティブマト
   リクス基板に該対向基板を対向配設する工程と、 を包含するアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造
   方法であって、 該スペーサーを配置する工程は、 該アクティブマトリクス基板の該表面に、粒状スペーサ
   ーを散布する工程と、 該粒状スペーサーを覆うように、絶縁材料を塗布する工
   程と、 該アクティブ素子および該コントロール素子上に塗布さ
   れた絶縁材料を除去することによって、該アクティブ素
   子および該コントロール素子上の該粒状スペーサーを除
   去する工程と、 を包含し、 該対向基板を対向配設する工程は、 該アクティブマトリクス基板の該スペーサーが配置され
   た領域に、粒状スペーサーを含まないシール剤を塗布す
   る工程と、 該シール剤によって、該アクティブマトリクス基板と該
   対向基板とを接着固定する工程とを包含する、アクティ
   ブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 複数の絵素電極と、該複数の絵素電極毎
   に設けられたアクティブ素子と、該アクティブ素子に電
   気信号を供給するための駆動回路を構成するコントロー
   ル素子が形成された表面を有するアクティブマトリクス
   基板の該表面の該複数の絵素電極及び該コントロール素
   子が形成された領域を除く領域に、スペーサーを配置す
   る工程と、 該複数の絵素電極及び該コントロール素子を対向基板で
   覆うように、該スペーサーを介して、該アクティブマト
   リクス基板に該対向基板を対向配設する工程と、 を包含するアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造
   方法であって、 該スペーサーを配置する工程は、 該アクティブマトリクス基板の該表面に、粒状スペーサ
   ーを混合された絶縁材料を塗布する工程と、 該アクティブ素子および該コントロール素子上に塗布さ
   れた該絶縁材料を除去する工程と、 を包含し、 該対向基板を対向配設する工程は、 該アクティブマトリクス基板の該スペーサーが配置され
   た領域に、粒状スペーサーを含まないシール剤を塗布す
   る工程と、 該シール剤によって、該アクティブマトリクス基板と該
   対向基板とを接着固定する工程とを包含する、アクティ
   ブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。