JP3998516B2 - Manufacturing method of liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置とその製造方法に関する。より詳しく言えば、本発明は、少なくとも一方が透明である一対の基板の間に、一般に液晶として知られる光スイッチ機能を有する媒体を挟持した液晶表示装置であって、有効表示領域における基板間のギャップが均一且つ一定に保たれることにより、コントラストや応答速度等の均一性が向上し良好な表示品質を示す液晶表示装置と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくとも一方が透明である一対の基板間に、光スイッチ機能を有する媒体である液晶を充填した液晶表示装置は、一般に薄くて軽量で低消費電力である等の点から、電卓、家庭電化製品あるいはＯＡ機器等の表示装置、空間光変調装置（Ｓｐａｃｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）等として広く用いられている。
【０００３】
液晶表示装置では、基板間のギャップが均一且つ一定であることが、良好な表示を行うのに不可欠である。ギャップの維持のためには、基板間に配置される、一般にスペーサと呼ばれる部材が使用されている。スペーサには、大別して粒子（ビーズ）状のものと柱状のものがあり、それらの配置・固定化方法が種々開発されてきた。
【０００４】
一つの方法として、球状の粒子（ビーズ）を基板上に散布し、基板間のギャップを均一に制御する方法が提案されている。ところが、この方法では、ビーズの配置を制御することが困難であり、ビーズは表示に不可欠な画素部分にも散布されることになって、それにより液晶分子の配向欠陥を招来し、表示品位を低下させる問題があった。
【０００５】
これを防止するため、ビーズの散布に代えて、フォトリソグラフィー法により画素部分以外に柱状のスペーサを選択的に形成する技術が提案されている。この場合、画素部分にスペーサがないため、配向欠陥、表示品位低下を防止することができる。ところが、スペーサは通常、一方の基板とは接着しているものの他方の基板とは接着性がないため、外圧を受ける（例えば指先で押される等）と基板間隔が変動し、それに従い基板上の電極間隔が変動して、干渉縞の発生、色調のばらつき、駆動電圧特性のばらつき等の問題が発生していた。更に極端な場合は、外力によって基板どうしが接触し、配向膜が損傷を受けて液晶分子の配向が乱れ、表示品質が低下する等の問題が発生していた。
【０００６】
そこで、スペーサに両基板との接着性を持たせる検討が行われているが、基板を重ね合わせる前の樹脂スペーサの熱硬化が進行していない条件で、基板を重ね合わせ、加熱し、樹脂スペーサを硬化させた場合、基板との接着性は保持できるものの、基板を重ね合わせた時の圧力により、硬化前のスペーサが変形し、精密なギャップ制御ができない問題があった。
【０００７】
そこで、特開２０００−１５５３２１号公報では、スペーサに圧力や熱で変形しないビーズを含有させ、強度と接着性を両立するようにしている。ところが、この手法では、ビーズをスペーサ形成用の樹脂に分散させているため、下記に示す問題が発生する。
（１）確率的にビーズを含有しないスペーサが存在するため、ギャップ均一性が劣る。
（２）この問題を避けるため、ビーズ含有量を増やすと、ビーズがフィラーとして作用して悪影響を及ぼし、スペーサの製造時にスペーサ材料を均一にスピンコートできず、塗布厚さにムラができ、その結果スペーサ高さが不均一になる。
（３）均一粒径をもつビーズは高価であり、しかも、スペーサ以外の部分はパターニングにより除去するため、ほとんどのビーズは捨てることになり、製造コストを上昇させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、液晶表示装置用スペーサのこれまでの配置・固定化技術は、外圧に対し強く（耐衝撃性が高い）、表示特性の良好な液晶表示装置を実現するのに十分ではなかった。
【０００９】
更に、これまでのスペーサは、基板上にスペーサを均一且つ高密度に配置させた状態で配向膜材料溶液を塗布することが困難であったり、配向膜のラビング処理の際にスペーサが剥がれ落ちてしまったりといったように、液晶表示装置の表示品質を維持したままスペーサを基板上に固定するのにも十分でなかった。
【００１０】
本発明は、前記の問題の解決し、スペーサ材料へのビーズ等の混合なしに樹脂だけでスペーサを形成し、スペーサの強度を保ったままそのスペーサにより基板どうしを強固に接着して、外圧に対する強度と表示特性の向上を実現可能な液晶表示装置とその製造方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、少なくとも一方が透明である一対の基板であって、各基板の片面には電極と配向膜とが形成されていて、それらを形成した面が向き合うように対向させた基板と、対向するこれらの基板間に配置されたスペーサと、該基板間に封入された液晶とを含み、且つ、対向する該基板の周辺部を封止してなる液晶表示装置を製造する方法であって、一方の基板上に、基板と接触する面内に硬化部分と半硬化部分とを有するスペーサを形成し、この基板ともう一方の基板とを重ね合わせた後に、前記スペーサの半硬化部分を硬化させて基板に接着させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも一方が透明である一対の基板を有し、これらの基板間には液晶が封入されている。双方の基板の対向面には、電極が形成され、各電極の上に液晶分子の配向を規制する配向膜が設けられている。電極は、透明基板上のものが透明であればよいが、両方の基板上の電極を透明電極として形成してもよい。以下の説明では、両方の基板上に透明電極が位置するものとする。
【００１４】
本発明の液晶表示装置においては、基板は、それらを重ね合わせる前の段階では基板と接触する面内に硬化部分と半硬化部分とを有し、この半硬化部分を基板を重ね合わせた後に硬化させたスペーサを介して接合されている。スペーサは、基板を重ね合わせる前に一方の基板上に配置され、この状態において硬化部分と半硬化部分を有するように形成され、そして基板を重ね合わせた後に、半硬化部分を硬化させる。最初に一方の基板（スペーサ形成基板）上に形成したスペーサは、硬化部分において既にこのスペーサ形成基板に接着しており、半硬化部分の後の硬化によりその部分でもスペーサ形成基板に接着する。もう一方の基板に対しては、スペーサは、基板どうしを重ね合わせてから硬化した部分（重ね合わせる前は半硬化であった部分）で接着する。ここでの説明において単に「硬化部分」あるいは「半硬化部分」という場合、それは基板を重ね合わせる前の状態でのスペーサの硬化部分あるいは半硬化部分を指す。
【００１５】
本発明においては、基板を重ね合わせる前の状態でスペーサが基板に接触する面内において半硬化の部分と既に硬化した部分を合わせ持っていることから、次の利点が得られる。すなわち、基板を重ね合わせ、加圧・加熱によりスペーサ及び基板周辺部のシール材を硬化する際、スペーサの硬化部分で圧力により変形しない強度を保持することができ、更に、半硬化部分は、加熱により硬化して基板との接着性を発現することができる。
【００１６】
スペーサは、感光性樹脂を用いることで、フォトリソグラフィー法により所定パターンに従って容易に形成することができ、液晶表示装置の画素部分を除いて基板間の一定のギャップの保持に有効な位置にスペーサを配置することができる。また、パターニングに先立ち形成する感光性樹脂層の膜厚を調整することにより、対向基板間の距離を制御するのが容易である。
【００１７】
感光性樹脂としては、ネガ型の感光性樹脂を使用するのが特に有効である。これは、ネガ型の感光性樹脂は露光量を制御することにより、所定のパターンを硬化部分と半硬化部分が混在する状態で形成するのが容易にできるためである。例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、環化ゴム、ノボラック樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、アクリレート樹脂、ビスフェノール樹脂等、あるいはゼラチンを感光性樹脂化したものから選択される少なくとも１種の樹脂を使用することができ、ここに挙げた樹脂は一般的なレジスト材料として商業的に入手可能である。
【００１８】
本発明の液晶表示装置では、スペーサの基板と接触する面内における半硬化部分の割合が硬化部分と半硬化部分を合わせた全体の１０〜９０％であるときに、良好な表示特性が得られる。半硬化部分が１０％未満であると、加熱によりその部分を硬化させた際、基板との接着性が弱くなり、そのため外圧により基板ギャップが変動し、干渉縞の発生等の問題が発生する。半硬化部分が９０％より多くなると、硬化部分が相対的に少ないため、基板を重ね合わせて加圧・加熱した際、スペーサ強度が不足し、そのためスペーサが潰れ、適正な基板ギャップを保持できず、表示品位が低くなる。
【００１９】
本発明では、スペーサが、基板との接触面を底面にした、円柱あるいは多角柱の形状であるときに、良好な表示特性を実現できる。これは、そのような形状の構造体は基板と平行な断面形状が同一であるため、基板の上下からの圧力に対し偏ったひずみを受けることがなく、それゆえギャップ制御が容易になり、且つギャップのばらつきが少なくなるためである。
【００２０】
また、スペーサは、基板との接触面において外周部が硬化状態、中央部が半硬化状態であるときに、良好な表示特性を実現することができる。これは、スペーサの外壁を硬化させることにより、半硬化部分のダレを防止でき、重ね合わせた上部基板との所定の接触面積を保つことができ、それにより所定の接着性を確保できるからである。
【００２１】
更に、スペーサは、硬化部分と半硬化部分が同心状に交互に配置された断面形状（基板と平行な断面形状）を有する場合に、特に良好な表示特性を実現することができる。スペーサで接合された部分の基板ギャップを微視的に見ると、基板ギャップはスペーサの硬化部分で広く（この部分は、基板を重ね合わせる前にスペーサが形成されていた方の基板にのみ接着しているので）、半硬化部分で狭く（この部分は、基板を重ね合わせてからのスペーサ材料の樹脂の硬化により両方の基板に接着しているので）なっている。硬化部分と半硬化部分を同心状に配置することにより、それらを互いにより近接して交互に配置することで、基板ギャップの均一性を向上させることができるようになる。好ましくは、硬化部分と半硬化部分は環状（一番内側の部分は円形）に形成され、同心円状に配置される。この態様の最も単純な例は、実施例３で説明する３重円断面のスペーサであり、この場合、外側の環状部分と中央部分が硬化部分、中間部分が半硬化部分となる。
【００２２】
基板を重ね合わせる前に硬化部分と半硬化部分の両方を有するスペーサは、ネガ型感光性樹脂の２段階の露光により形成することができる。より具体的には、一方の基板上にネガ型感光性樹脂層を形成し、次いで、形成しようとするスペーサの断面形状に対応するパターンを備えたフォトマスクを使用し、感光性樹脂が硬化する全光量の１０〜８０％の光量で樹脂層の露光（１次露光）を行う。続いて、フォトマスクをスペーサの硬化部分（一般にスペーサ断面形状の外側部分）に対応したパターンを持つものに換え、感光性樹脂が硬化する全光量の残り（２０〜９０％）で樹脂層の露光（２次露光）を行い、その部分を硬化させる。２次露光により硬化させる部分に照射される光量（２次露光量）は、１次露光時に照射された光量（１次露光量）との合計が、樹脂の硬化に必要な全光量以上になるようにすればよい。１次露光時の露光量を樹脂の完全硬化に必要な全光量の１０〜８０％にするのは、１０％未満の光量では、実質上硬化が進まず、８０％を超えると半硬化部分の硬化が進みすぎて、後の工程で加熱した際、基板との十分な接着性が得られないためである。
【００２３】
このように、本発明におけるスペーサの半硬化部分は、２段階の露光を行う場合における露光量が少ない方の部分に相当し、この部分は硬化が途中まで進んだ状態にある。
【００２４】
更に、光を透過する部分が外側から内側にかけて光透過率を異にするフォトマスクを使用することもできる。このようなマスクを使用することにより、外側から内側にかけて硬化状態が連続的又は段階的に変化するスペーサを、１段階の露光により形成することが可能になり、それにより形成されたスペーサも、硬化部分と半硬化部分を有する本発明におけるスペーサに包含される。
【００２５】
スペーサを間に挟んで対向させた２枚の基板は、そこに充填された液晶が存在する状態で、周辺部を封止される。この封止には、通常樹脂材料が使用され、それは加熱により硬化することで封止機能を果たす。スペーサを形成する感光性樹脂を熱硬化性とし、その硬化温度が周辺封止樹脂の硬化温度と等しいか、あるいはそれより低い樹脂を用いることにより、スペーサの感光性樹脂の半硬化部分の硬化による基板どうしの結合と、液晶表示装置の周辺部の封止を一つの工程で行うことができる。
【００２６】
本発明の液晶表示装置で使用する一対の基板には、液晶表示装置の表示動作に必要な透明電極が設けられ、その上に樹脂で形成された配向膜が存在していて、この配向膜表面には液晶分子を所定の方向に配向させるためのラビング処理が施されている。基板を重ね合わせた後の加熱によりスペーサの半硬化部分を硬化させる際には、配向膜のラビング効果を損なわない温度で加熱することが重要である。また、スペーサの硬化温度は、上述のように液晶表示装置の周辺封止樹脂の硬化温度以下であるのが好ましい。一般に、基板間に液晶を封入後、液晶を再配向させるアニール処理の温度が１１０℃程度であるので、スペーサの熱硬化性樹脂及び基板の周辺部封止用の熱硬化性樹脂の硬化温度を１１０℃以上にすることが望ましい。また、１５０℃を超える温度になると配向膜のラビング効果が失われるため、１５０℃より高い温度での加熱は避けるべきである。従って、スペーサ及び基板周辺部封止用の熱硬化性樹脂の硬化温度は、１１０〜１５０℃の範囲にあるのが好ましい。
【００２７】
本発明の液晶表示装置において使用する液晶は特に限定されず、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、電傾効果を示すスメクティックＡ相液晶等の公知の液晶を使用することができる。
【００２８】
本発明の液晶表示装置は、一方の基板上に、基板と接触する面内に硬化部分と半硬化部分とを有するスペーサを形成し、この基板ともう一方の基板とを重ね合わせた後に、スペーサの半硬化部分を硬化させて基板に接着させることで製造することができる。
【００２９】
基板間ギャップへの液晶の充填方法としては、予め対向させた基板間に真空を利用して液晶を充填封入する真空法、あるいは一方の基板上に液晶を滴下してから他方の基板を重ねる滴下法が代表的であり、本発明の液晶表示装置はそのどちらにより製造することも可能である。例えば、滴下法による場合、一方の基板にスペーサを形成し、一対の基板のいずれか一方の基板上に液晶を滴下した後、２枚の基板を重ね合わせ、基板周辺封止部材とともに加熱することにより、スペーサを両方の基板に接着することができる。
【００３０】
本発明の液晶表示装置は、基板間を封止するための周辺封止を全く施さずに、あるいは実質的に施さずに（限られた一部にだけ施して）、該全くあるいは実質的に周辺封止を施していない部分全域または一部に液晶を付着させた後、液晶を該基板の間に充填し、次いで封止していない周辺全域を封止部材で封止することにより製造することが可能である。この方法によれば、基板間に液晶を効率よく注入することができ、それによりスループットを向上させ、製造コストを低減し、製品歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
より具体的には、本発明の液晶表示装置は、例えば、基板間を封止するための周辺封止を全くあるいは実質的に施さずに、該全くあるいは実質的に周辺封止を施していない部分全域または一部に液晶を付着させた後、液晶を該基板の間に充填し、次いで封止していない周辺全域を封止部材で封止する工程を実施することにより、製造することができる。この場合、基板に液晶を付着させる前後の圧力差又は温度差、あるいはその両者を利用して、液晶を基板の間に充填することができ、そして基板間のギャップに液晶をより短時間で充填することができる。また、液晶を付着させる部分に、ディスペンサを使用して液晶を滴下して付着させることができる。ディスペンサの使用は、液晶の定量的且つ容易な付着を可能にする。
【００３２】
本発明では、基板の周辺部を封止する材料として、熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂のいずれを使用することもできる。熱硬化性樹脂を使用する場合には、その硬化温度を、加熱によって硬化して両基板に対し接着力を呈するスペーサの硬化温度と等しいか、あるいはそれより高くすることによって、加熱工程において、スペーサを硬化させて、液晶表示装置の表示部の電極間のギャップを設定し、その電極間のギャップを保ったままで基板の周辺部を封止することができる。光硬化性樹脂を使用する場合には、より低温で基板間を封止することができる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【００３４】
図１に、下記の例で製造した液晶表示装置を模式的に示す。この液晶表示装置１０には、対向したガラス基板１、２と、これらの基板間に位置し、基板間のギャップを保持しているスペーサ３と、基板１、２の周辺部を封止している接着シール材４と、基板間のギャップに封入された液晶５が含まれている。基板１、２の対向面にはそれぞれ、透明電極が形成されており（一方は個別電極として、他方は共通電極として形成される）、その上にラビング処理を施した配向膜が位置しているが、簡単にするため図１にそれらは図示していない。
【００３５】
また、ここでは、液晶表示装置の電極間のギャップを均一かつ一定に保って封止する工程を概説し、使用する材料等については後の例で具体的に説明する。
【００３６】
透明電極と配向膜を形成したガラス基板１の上に、フォトレジスト材料をスピンコートした。このレジスト膜を１００℃で１分間プリベーキングをしてから、２種類のフォトマスクを用いて紫外線露光装置により２段階の露光を行い、続いて現像を行って、基板上に直径１０μｍの円柱が１００μｍ間隔で縦横に並ぶパターンでスペーサ３（基板に平行な断面において外側に硬化部分、内側に半硬化部分を有する）を作製した。こうして形成したスペーサを、純水で洗浄後、乾燥させた。
【００３７】
スペーサ３を設けたガラス基板１の周辺部に、液晶注入口となる部分を残して接着シール材４を配置し、ガラス基板１の上にもう一方のガラス基板２を載置した組立体を作った。この組立体を熱処理装置（図示せず）内に装填し、スペーサ３及び接着シール材４の熱硬化性樹脂の硬化温度（１１０℃〜１５０℃）で加熱加圧した。この処理によって、スペーサ３の半硬化部分が圧力を受けたまま硬化して、ガラス基板１とガラス基板２とを強固に接着させた。同時に、接着シール材４によってガラス基板１とガラス基板２の周辺がシールされた。
【００３８】
その後、液晶注入口を通してガラス基板１とガラス基板２の間に液晶を注入し、液晶注入口を最終的に封止した。
【００３９】
（実施例１）
上述の液晶表示装置の製造方法に従って、実施例１の液晶表示装置を次のように製造した。
【００４０】
ＩＴＯの透明電極を全面に設けた２００×１００×１．１ｍｍの一対のガラス基板上に、３ｗｔ％のポリイミド溶液をスピンコータにより２０００ｒｐｍの回転数で塗布し、２００℃で３０分焼成して配向膜を形成した。
【００４１】
一方のガラス基板の配向膜上に、ネガ型フォトレジスト材料（ＴＬＯＲ−Ｎ、東京応化工業社製）を膜厚が１．８μｍになるようにスピンコートした。形成したレジスト膜のプリベーキングをホットプレート上にて１００℃で１分間行った。次いで、紫外線露光装置を用い、基板上に直径が１０μｍで基板と平行断面が２重円形状のスペーサが１００μｍ間隔で縦横に並んで形成されるように、レジスト膜の露光を行った。具体的には、まず、スペーサを形成する円全体（直径１０μｍ）を３０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギで露光し、次に、外壁となる環状部分（内径６μｍ、幅２μｍ）のみを４０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギで再露光して、基板に平行な面内において硬化状態の異なる部分が混在（直径６μｍの円内が半硬化部分、幅２μｍの外壁部分が硬化部分）するようにした。次に、現像によりスペーサを形成し、純水で洗浄後、乾燥させた。
【００４２】
図２に、形成した二重円形状の断面を持つスペーサを模式的に示す。このスペーサ３は、一方の基板１上に円柱状に形成されていて、外側に硬化部分１２、内側に半硬化部分１４を有する。硬化部分１２の底面は基板１に接着しており、一方、半硬化部分１４は、もう一方の基板２（図１）を重ね合わせてからの加熱により硬化して、基板１に接着するとともにもう一方の基板２にも接着する。
【００４３】
続いて、両方のガラス基板上の配向膜をラビング処理した。
【００４４】
次に、一方のガラス基板の周辺部に１５０℃、１時間で硬化するエポキシ樹脂を液晶注入口を除いて印刷法によって付着させた。一対のガラス基板を、透明電極が向かい合うように重ね合わせ、真空袋に入れて、１５０℃、１時間で周辺部のシール材であるエポキシ樹脂を硬化させるとともに、スペーサの内側の半硬化部分も硬化させて、ガラス基板どうしを接合させた。次に、液晶注入口を通して強誘電性液晶を注入し（真空法）、液晶注入口を封止して強誘電性液晶表示装置を得た。
【００４５】
この液晶表示装置をクロスニコル下に置き、先端径が０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化はみられなかった。これにより、この液晶表示装置は液晶層厚を小さくする外力に対して、耐ストレス性を備えることが認められた。
【００４６】
また、液晶表示装置の中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたところ、画面全体にわたって表示色の変化は観察されず、液晶層厚は全面にわたって変化しなかった。
【００４７】
（実施例２）
スペーサを断面が１０×１０μｍの四角柱にし、外側の硬化部分の断面積をスペーサ全断面積の５０％にし、中央部を実施例１におけるように半硬化部分にした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
得られた液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００４８】
（実施例３）
スペーサの断面形状を３重円にし、一番内側の円形部分（直径２μｍ）が硬化部分、それに隣接する内側の環状部分（外径４μｍ、幅２μｍ）が半硬化部分、そして一番外側の環状部分（外径６μｍ、幅２μｍ）が硬化部分となるように露光した以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００４９】
（実施例４）
スペーサを円柱状にし、外側の硬化部分の断面積をスペーサ全断面積の１０％にし、中央部を半硬化部分にした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５０】
（実施例５）
スペーサを円柱状にし、外側の硬化部分の断面積をスペーサ全断面積の９０％にし、中央部を半硬化部分にした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５１】
（実施例６）
スペーサを断面が１０×１０μｍの四角柱にし、外側の硬化部分の断面積をスペーサ全断面積の１０％にし、中央部を半硬化部分にした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５２】
（実施例７）
スペーサを断面が１０×１０μｍの四角柱にし、外側の硬化部分の断面積をスペーサ全断面積の９０％にし、中央部を半硬化部分にした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
得られた液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５３】
（実施例８）
露光の際、まず、スペーサを形成する円全体（直径１０μｍ）をレジストが硬化する光量の１０％で露光し、次に、外側の環状部分（内径６μｍ、幅２μｍ）のみを残りの光量で露光して硬化部分とした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
得られた液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５４】
（実施例９）
露光の際、まず、スペーサを形成する円全体（直径１０μｍ）をレジストが硬化する光量の８０％で露光し、次に、外側の環状部分（内径６μｍ、幅２μｍ）のみを残りの光量で露光して硬化部分とした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５５】
（実施例１０）
外縁部から中心部にかけて光透過性が異なるフォトマスクを用い、外側の幅約３μｍの環状部分が完全に硬化し、その内側の部分にレジストの硬化に必要な光量の６０％が照射されるように露光を行った以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５６】
（実施例１１）
強誘電性液晶をツイステッドネマティック型液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
得られた液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった
【００５７】
（実施例１２）
強誘電性液晶をスーパーツイステッドネマティック型液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５８】
（実施例１３）
強誘電性液晶をネマティックコレステリック相転移型液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００５９】
（実施例１４）
強誘電性液晶を反強誘電性液晶に換えた以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００６０】
（実施例１５）
強誘電性液晶をツイストグレインバウンダリ液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００６１】
（実施例１６）
強誘電性液晶をスメクティックＡ相液晶に換え、基板ギャップを６μｍにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００６２】
（実施例１７）
液晶注入方法として、真空注入法に代えて滴下法を採用し、硬化部分と半硬化部分とを有するスペーサを形成しそして周辺部に封止部材を配置した基板上に強誘電性液晶を滴下した後、この基板にもう一方の基板を重ね合わせて加熱することにより、周辺封止部材とスペーサを介して両基板を接着させた以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。減圧下での液晶注入時間が不要になるため、実施例１に比べ、製造時間を短縮できた。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した結果、実施例１と同様に良好な特性を示すことが分かった。
【００６３】
（比較例１−半硬化部分なし）
スペーサを形成する直径１０μｍの円全体を一度に１００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギで露光した以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
得られた液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。スペーサと片方の基板との接着性がないため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００６４】
（比較例２−硬化部分なし）
スペーサを形成する直径１０μｍの円全体を一度に３０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギで露光した以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価したところ、スペーサに硬化部分がないためスペーサの強度が低く、液晶パネル形成時にスペーサが潰れ、１．８μｍのギャップ形成ができなかった。このため、この装置では良好な液晶表示が実現できなかった。
【００６５】
（比較例３−半硬化部分が１０％未満）
フォトマスクと露光条件を制御して、スペーサの半硬化部分がスペーサ全断面積の８％になるようにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。スペーサと片方の基板との接着性が不足のため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００６６】
（比較例４−半硬化部分が９０％超）
フォトマスクと露光条件を制御して、スペーサの半硬化部分がスペーサ全断面積の９５％になるようにした以外は、実施例１と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価したところ、半硬化部分が多いため、基板を重ね合わせた時点でスペーサの強度が不足し、液晶パネル形成時にスペーサが潰れ、１．８μｍのギャップ形成ができなかった。このため、この装置では良好な液晶表示が実現できなかった。
【００６７】
（比較例５−外側硬化部分が１０％未満の円柱スペーサ）
フォトマスクと露光条件を制御して、スペーサの硬化部分である外側部分の断面積をスペーサ全断面積の８％にした以外は、実施例４と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価したところ、硬化部分が少ないためスペーサの強度が不足し、液晶パネル形成時にスペーサが潰れ、１．８μｍのギャップ形成ができなかった。このため、この装置では良好な液晶表示が実現できなかった。
【００６８】
（比較例６−外側硬化部分が９０％超の円柱スペーサ）
フォトマスクと露光条件を制御して、スペーサの硬化部分である外側部分の断面積をスペーサ全断面積の９５％にした以外は、実施例４と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。スペーサと片方の基板との接着性がないため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００６９】
（比較例７−外側硬化部分が１０％未満の四角柱スペーサ）
フォトマスクと露光条件を制御して、スペーサの硬化部分である外側部分の断面積をスペーサ全断面積をの８％にした以外は、実施例６と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価したところ、硬化部分が少ないためスペーサの強度が不足し、パネル形成時にスペーサが潰れ、１．８μｍのギャップ形成ができなかった。このため、良好な液晶表示が実現できなかった。
【００７０】
（比較例８−外側硬化部分が９０％超の四角柱スペーサ）
フォトマスクと露光条件を制御して、スペーサの硬化部分である外側部分の断面積をスペーサ全断面積の９５％にした以外は、実施例６と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。スペーサと片方の基板との接着性がないため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００７１】
（比較例９−１次露光の光量が１０％未満）
スペーサを形成する円全体の露光量をレジストが硬化する光量の５％とした以外は、実施例８と同一条件で液晶表示装置を作製した。
１次露光時の光量が不十分のため、２次露光後の現像時にスペーサの内側の半硬化部分の樹脂が除去されたため、スペーサと基板との接着性が得られなかった。このため、この液晶表示装置を実施例１と同様に評価を行い、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００７２】
（比較例１０−１次露光の光量が８０％超）
スペーサを形成する円全体の露光量をレジストが硬化する光量の８５％とした以外は、実施例８と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価した。基板を重ね合わせる前にスペーサの内側部分まで硬化が進んでいて、スペーサと片方の基板との十分な接着性が得られないため、先端径０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇで表示部の中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られ、表示不良が認められた。
【００７３】
（比較例１１−２次露光の光量が２０％未満）
外側部分（直径６μｍ、幅２μｍ）のみレジストが硬化する光量の１０％で露光した以外は、実施例８と同一条件で液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を実施例１と同様に評価したところ、スペーサに完全に硬化した部分がなく、スペーサの強度が不足するため、パネル形成時にスペーサが潰れ、１．８μｍのギャップ形成ができなかった。このため、良好な液晶表示が実現できなかった。
【００７４】
（比較例１２−スペーサ硬化温度１９０℃）
スペーサ材として、１９０℃、１時間で硬化するネガレジストを用い、１９０℃、１時間で硬化させた以外は、実施例１と同様に液晶表示装置を試作した。
このスペーサ硬化温度は、配向膜のラビング硬化を喪失させる温度（１５０℃）より高かったため、配向膜に熱によるダメージが見られ、液晶表示装置の表示品位が低下した。
【００７５】
本発明は、以上説明したとおりであるが、その特徴を種々の態様ととも付記すれば、次のとおりである。
（付記１）少なくとも一方が透明である一対の基板であって、各基板の片面には電極と配向膜とが形成されていて、それらを形成した面が向き合うように対向させた基板と、対向するこれらの基板間に配置されたスペーサと、該基板間に封入された液晶とを含み、且つ、対向する該基板の周辺部を封止してなる液晶表示装置であって、前記スペーサが、前記基板を重ね合わせる前の段階で、前記基板と接触する面内に硬化部分と半硬化部分とを有し、そして前記基板のおのおのが、少なくとも、それらを重ね合わせた後の前記スペーサの半硬化部分の硬化により該スペーサに接着していることを特徴とする液晶表示装置。
（付記２）前記スペーサがネガ型感光性樹脂で形成されていることを特徴とする、付記１記載の液晶表示装置。
（付記３）前記半硬化部分の割合が、硬化部分と半硬化部分を合わせた全体の１０〜９０％であることを特徴とする、付記１又は２記載の液晶表示装置。
（付記４）前記スペーサは、基板との接触面において外周部が硬化部分を構成し、中央部が半硬化部分を構成していることを特徴とする、付記１から３までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記５）前記スペーサが２ヶ所以上の硬化部分を含み、基板との接触面において、硬化部分と半硬化部分とが同心状に交互に配置されていることを特徴とする、付記１から３までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記６）前記スペーサが、一番内側の円形部分と、これを同心状に囲む環状部分で構成されていることを特徴とする、付記５記載の液晶表示装置。
（付記７）前記スペーサの硬化温度が前記配向膜のラビング効果を損なう温度より低いことを特徴とする、付記１から６までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記８）前記スペーサの硬化温度が１１０〜１５０℃の範囲であることを特徴とする、付記１から７までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記９）前記スペーサの感光性樹脂が、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、環化ゴム、ノボラック樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、アクリレート樹脂、ビスフェノール樹脂、及び感光性樹脂化したゼラチンから選択される少なくとも１種の樹脂であることを特徴とする、付記１から８までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記１０）前記基板の周辺部が熱硬化性樹脂で封止されており、該樹脂の硬化温度が前記配向膜のラビング効果を損なう温度より低いことを特徴とする、付記１から９までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記１１）前記スペーサの硬化温度が前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度に等しいか、あるいはそれより低いことを特徴とする、付記１０記載の液晶表示装置。
（付記１２）前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度が１１０〜１５０℃の範囲であることを特徴とする、付記１０又は１１記載の液晶表示装置。
（付記１３）前記液晶が、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、又はスメクティックＡ相液晶であることを特徴とする、付記１から１２までのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
（付記１４）付記１記載の液晶表示装置を製造する方法であって、一方の基板上に、基板と接触する面内に硬化部分と半硬化部分とを有するスペーサを形成し、この基板ともう一方の基板とを重ね合わせた後に、前記スペーサの半硬化部分を硬化させて基板に接着させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
（付記１５）前記スペーサの材料としてネガ型感光性樹脂を使用し、該スペーサの形成を、フォトリソグラフィー法による該ネガ型感光性樹脂のパターニングにより行うことを特徴とする、付記１４記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１６）一方の基板上にネガ型感光性樹脂層を形成し、形成しようとするスペーサの断面形状に対応するパターンを備えたフォトマスクを使用して該感光性樹脂が硬化する全光量の１０〜８０％の光量で該感光性樹脂層の露光を行い、次にフォトマスクをスペーサの硬化部分に対応したパターンを持つものに換えて該感光性樹脂層の露光を行い、その後該感光性樹脂層を現像処理することにより、前記硬化部分と半硬化部分とを有するスペーサを形成することを特徴とする、付記１５記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１７）一方の基板上にネガ型感光性樹脂層を形成し、光を透過する部分が外側から内側にかけて光透過率を異にするフォトマスクを使用して該感光性樹脂層の露光を行い、その後該感光性樹脂層を現像処理することにより、硬化部分と半硬化部分とを有するスペーサを外側から内側にかけて硬化状態が連続的又は段階的に変化するものとして形成することを特徴とする、付記１５記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１８）前記スペーサを、半硬化部分の割合が硬化部分と半硬化部分を合わせた全体の１０〜９０％となるように形成することを特徴とする、付記１４から１７までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記１９）前記スペーサを、基板との接触面において外周部が硬化部分を構成し、中央部が半硬化部分を構成するように形成することを特徴とする、付記１４から１８までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２０）前記スペーサを、基板との接触面において同心状に配置された硬化部分と半硬化部分を有するように形成することを特徴とする、付記１４か１８までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２１）前記硬化部分と半硬化部分を、一番内側の円形部分と、これを同心状に囲む環状部分として形成することを特徴とする、付記２０記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２２）前記スペーサの硬化温度が前記配向膜のラビング効果を損なう温度より低いことを特徴とする、付記１４から２１までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２３）前記スペーサの硬化温度が１１０〜１５０℃の範囲であることを特徴とする、付記１４から２２までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２４）前記スペーサの感光性樹脂が、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、環化ゴム、ノボラック樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、アクリレート樹脂、ビスフェノール樹脂、及び感光性樹脂化したゼラチンから選択される少なくとも１種の樹脂であることを特徴とする、付記１４から２３までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２５）前記基板の周辺部を、硬化温度が前記配向膜のラビング効果を損なう温度より低い熱硬化性樹脂で封止することを特徴とする、付記１７から２４までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２６）前記スペーサの硬化温度が前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度に等しいか、あるいはそれより低いことを特徴とする、付記２５記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２７）前記基板の周辺部を封止する樹脂の硬化温度が１１０〜１５０℃の範囲であることを特徴とする、付記２５又は２６記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記２８）前記液晶が、ツイステッドネマティック型液晶、スーパーツイステッドネマティック型液晶、ネマティックコレステリック相転移型液晶、ポリマー分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ツイストグレインバウンダリ液晶、又はスメクティックＡ相液晶であることを特徴とする、付記１４から２７までのいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造方法。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置においては、ビーズ等の混合なしに十分な強度を持つとともに、基板への接着性を併せ持つスペーサを用いることによって、液晶表示装置の有効表示領域のギャップを均一且つ一定に保つことができる。それにより、本発明の液晶表示装置は、有効表示領域内におけるコントラストや応答速度の均一性が改善され、表示品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で製作した液晶表示装置を説明する図である。
【図２】本発明の液晶表示装置で使用するスペーサを説明する図である。
【符号の説明】
１、２…ガラス基板
３…スペーサ
４…接着シール材
５…液晶
１０…液晶表示装置
１２…硬化部分
１４…半硬化部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a medium having an optical switch function generally known as liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, at least one of which is transparent, between the substrates in the effective display area. The present invention relates to a liquid crystal display device in which uniformity such as contrast and response speed is improved by keeping the gap uniform and constant, and which exhibits good display quality, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device filled with liquid crystal, which is a medium having an optical switch function, between a pair of substrates at least one of which is transparent is generally thin, lightweight, and has low power consumption. It is widely used as a display device such as an OA device, a spatial light modulator, and the like.
[0003]
In a liquid crystal display device, a uniform and constant gap between substrates is indispensable for good display. In order to maintain the gap, a member generally called a spacer disposed between the substrates is used. The spacer is roughly classified into a particle (bead) shape and a columnar shape, and various arrangement / fixation methods have been developed.
[0004]
As one method, a method has been proposed in which spherical particles (beads) are dispersed on a substrate and the gap between the substrates is uniformly controlled. However, with this method, it is difficult to control the arrangement of the beads, and the beads are scattered even in the pixel portions essential for display, thereby causing alignment defects in the liquid crystal molecules and improving the display quality. There was a problem to lower.
[0005]
In order to prevent this, a technique has been proposed in which columnar spacers are selectively formed in addition to the pixel portion by photolithography instead of bead dispersion. In this case, since there is no spacer in the pixel portion, alignment defects and display quality deterioration can be prevented. However, since the spacer is usually bonded to one substrate but not to the other substrate, the space between the substrates fluctuates when external pressure is applied (for example, when pressed with a fingertip), and the substrate is accordingly changed. The electrode spacing fluctuates, causing problems such as generation of interference fringes, variations in color tone, and variations in drive voltage characteristics. In an extreme case, the substrates are brought into contact with each other by an external force, the alignment film is damaged, the alignment of liquid crystal molecules is disturbed, and the display quality is deteriorated.
[0006]
Therefore, studies have been made to give the spacer adhesion to both substrates, but the substrates are overlaid and heated under conditions where the resin spacers have not been thermally cured before the substrates are overlaid. Although the adhesiveness to the substrate can be maintained when cured, the spacer before curing is deformed by the pressure when the substrates are overlapped, and there is a problem that precise gap control cannot be performed.
[0007]
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-155321, beads that are not deformed by pressure or heat are included in the spacer so as to achieve both strength and adhesiveness. However, in this method, since the beads are dispersed in the resin for spacer formation, the following problems occur.
(1) Since there are spacers that do not contain beads at random, gap uniformity is poor.
(2) In order to avoid this problem, if the bead content is increased, the bead acts as a filler and has an adverse effect, the spacer material cannot be spin-coated uniformly during the manufacture of the spacer, and the coating thickness can be uneven. As a result, the spacer height becomes non-uniform.
(3) Beads having a uniform particle size are expensive, and portions other than the spacers are removed by patterning, so most of the beads are discarded, increasing the manufacturing cost.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional arrangement / fixation technique of the spacer for the liquid crystal display device is not sufficient to realize a liquid crystal display device which is strong against external pressure (high impact resistance) and has good display characteristics.
[0009]
Furthermore, it is difficult for conventional spacers to apply the alignment film material solution in a state where the spacers are uniformly and densely arranged on the substrate, or the spacers are peeled off during the rubbing process of the alignment film. For example, the spacer is not sufficient to fix the spacer on the substrate while maintaining the display quality of the liquid crystal display device.
[0010]
The present invention solves the above-mentioned problem, forms a spacer only with resin without mixing beads or the like to the spacer material, and firmly adheres the substrates to each other with the spacer while maintaining the strength of the spacer. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of improving strength and display characteristics and a method for manufacturing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Liquid crystal display device of the present invention Manufacturing method Is a pair of substrates at least one of which is transparent, and electrodes and alignment films are formed on one surface of each substrate, and these substrates that face each other so that the surfaces on which they are formed face each other. A liquid crystal display device comprising a spacer disposed between the substrates and a liquid crystal sealed between the substrates, and sealing a peripheral portion of the opposing substrate A spacer having a cured portion and a semi-cured portion in a surface in contact with the substrate is formed on one substrate, and the substrate and the other substrate are overlapped with each other, A method for manufacturing a liquid crystal display device, characterized in that a semi-cured portion of a spacer is cured and adhered to a substrate It is.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The liquid crystal display device of the present invention has a pair of substrates at least one of which is transparent, and liquid crystal is sealed between these substrates. Electrodes are formed on the opposing surfaces of both substrates, and an alignment film that regulates the alignment of liquid crystal molecules is provided on each electrode. The electrodes need only be transparent on the transparent substrate, but the electrodes on both substrates may be formed as transparent electrodes. In the following description, it is assumed that transparent electrodes are located on both substrates.
[0014]
In the liquid crystal display device of the present invention, the substrate has a cured portion and a semi-cured portion in a surface in contact with the substrate in a stage before superimposing them, and is cured after the semi-cured portion is superimposed on the substrate. It is joined via a spacer. The spacer is disposed on one substrate before superimposing the substrates, and is formed to have a cured portion and a semi-cured portion in this state, and after the substrates are superimposed, the semi-cured portion is cured. The spacer first formed on one substrate (spacer forming substrate) is already bonded to the spacer forming substrate in the cured portion, and that portion is also bonded to the spacer forming substrate by the curing after the semi-cured portion. The spacer is bonded to the other substrate at a portion that has been cured after overlapping the substrates (a portion that has been semi-cured before overlapping). In the description herein, the term “cured portion” or “semi-cured portion” simply refers to the cured portion or semi-cured portion of the spacer in a state before the substrates are overlaid.
[0015]
In the present invention, the following advantages can be obtained because the spacer has both the semi-cured portion and the already cured portion in the plane where the spacer contacts the substrate before the substrates are overlaid. In other words, when the spacers and the sealing material around the substrate are cured by pressurizing and heating, the strength that does not deform due to pressure can be maintained at the cured portion of the spacer, and the semi-cured portion is heated. It can harden | cure and can express adhesiveness with a board | substrate.
[0016]
By using a photosensitive resin, the spacer can be easily formed according to a predetermined pattern by a photolithography method, and the spacer is placed at a position effective for maintaining a certain gap between the substrates except for the pixel portion of the liquid crystal display device. Can be arranged. In addition, it is easy to control the distance between the counter substrates by adjusting the film thickness of the photosensitive resin layer formed prior to patterning.
[0017]
It is particularly effective to use a negative photosensitive resin as the photosensitive resin. This is because the negative type photosensitive resin can easily form a predetermined pattern in a state where a cured portion and a semi-cured portion coexist by controlling the exposure amount. For example, use at least one resin selected from polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cyclized rubber, novolac resin, polyester, polyurethane, acrylate resin, bisphenol resin, etc., or gelatin made as a photosensitive resin The resins listed here are commercially available as common resist materials.
[0018]
In the liquid crystal display device of the present invention, good display characteristics can be obtained when the ratio of the semi-cured portion in the plane contacting the substrate of the spacer is 10 to 90% of the total of the cured portion and the semi-cured portion. . When the semi-cured portion is less than 10%, when the portion is cured by heating, the adhesiveness to the substrate is weakened, so that the substrate gap fluctuates due to the external pressure, and problems such as generation of interference fringes occur. If the semi-cured portion exceeds 90%, the cured portion is relatively small, so when the substrates are stacked and pressed and heated, the spacer strength is insufficient, so the spacer is crushed and an appropriate substrate gap cannot be maintained. The display quality is lowered.
[0019]
In the present invention, good display characteristics can be realized when the spacer has a cylindrical or polygonal column shape with the contact surface with the substrate as the bottom surface. This is because the structure having such a shape has the same cross-sectional shape parallel to the substrate, so that it is not subjected to strain biased with respect to the pressure from above and below the substrate, and hence the gap control is facilitated. This is because the gap variation is reduced.
[0020]
Further, the spacer can realize good display characteristics when the outer peripheral portion is in a cured state and the central portion is in a semi-cured state on the contact surface with the substrate. This is because by hardening the outer wall of the spacer, it is possible to prevent the semi-cured portion from sagging and to maintain a predetermined contact area with the superimposed upper substrate, thereby ensuring a predetermined adhesiveness. .
[0021]
Furthermore, when the spacer has a cross-sectional shape (a cross-sectional shape parallel to the substrate) in which the cured portion and the semi-cured portion are alternately arranged concentrically, particularly good display characteristics can be realized. Microscopically, the substrate gap of the part joined by the spacer is broadened by the hardened part of the spacer (this part adheres only to the substrate on which the spacer was formed before the substrates were overlaid). Therefore, it is narrow in the semi-cured portion (because this portion is bonded to both substrates by curing the resin of the spacer material after the substrates are overlapped). By arranging the hardened portion and the semi-hardened portion concentrically, the substrate gap can be made more uniform by alternately arranging them closer to each other. Preferably, the cured portion and the semi-cured portion are formed in an annular shape (the innermost portion is circular) and are arranged concentrically. The simplest example of this embodiment is a triple-circular cross-section spacer described in Example 3. In this case, the outer annular portion and the central portion are cured portions, and the intermediate portion is a semi-cured portion.
[0022]
A spacer having both a cured portion and a semi-cured portion before the substrates are overlaid can be formed by two-step exposure of a negative photosensitive resin. More specifically, a negative photosensitive resin layer is formed on one substrate, and then the photosensitive resin is cured by using a photomask having a pattern corresponding to the cross-sectional shape of the spacer to be formed. The resin layer is exposed (primary exposure) with a light amount of 10 to 80% of the total light amount. Subsequently, the photomask is changed to one having a pattern corresponding to the cured portion of the spacer (generally the outer portion of the spacer cross section), and the resin layer is exposed with the remaining amount of light (20 to 90%) that the photosensitive resin is cured. (Secondary exposure) is performed, and the portion is cured. The amount of light (secondary exposure) irradiated to the portion to be cured by secondary exposure is equal to or greater than the total amount of light necessary for curing the resin, with the amount of light (primary exposure) irradiated during primary exposure. What should I do? The amount of exposure at the time of primary exposure is set to 10 to 80% of the total amount of light necessary for complete curing of the resin. When the amount of light is less than 10%, curing does not substantially proceed. This is because curing has progressed too much and sufficient adhesion with the substrate cannot be obtained when heated in a later step.
[0023]
Thus, the semi-cured portion of the spacer according to the present invention corresponds to a portion having a smaller exposure amount in the case of performing two-stage exposure, and this portion is in a state where curing has progressed to the middle.
[0024]
Furthermore, it is possible to use a photomask in which the light transmitting portion has different light transmittance from the outside to the inside. By using such a mask, it becomes possible to form a spacer whose curing state changes continuously or stepwise from the outside to the inside by one-step exposure, and the spacer formed thereby is also cured. It is included in the spacer in this invention which has a part and a semi-hardened part.
[0025]
The two substrates facing each other with the spacer interposed therebetween are sealed at the periphery in the state where the liquid crystal filled therein is present. For this sealing, a resin material is usually used, which fulfills a sealing function by being cured by heating. By making the photosensitive resin forming the spacer thermosetting and using a resin whose curing temperature is equal to or lower than the curing temperature of the peripheral sealing resin, by curing the semi-cured portion of the photosensitive resin of the spacer Bonding of the substrates and sealing of the peripheral portion of the liquid crystal display device can be performed in one step.
[0026]
The pair of substrates used in the liquid crystal display device of the present invention is provided with a transparent electrode necessary for the display operation of the liquid crystal display device, and an alignment film formed of resin exists on the transparent electrode. Is subjected to a rubbing treatment for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction. When curing the semi-cured portion of the spacer by heating after stacking the substrates, it is important to heat at a temperature that does not impair the rubbing effect of the alignment film. Further, the curing temperature of the spacer is preferably not more than the curing temperature of the peripheral sealing resin of the liquid crystal display device as described above. In general, after the liquid crystal is sealed between the substrates, the annealing temperature for realigning the liquid crystal is about 110 ° C. Therefore, the curing temperature of the thermosetting resin for the spacer and the thermosetting resin for sealing the peripheral portion of the substrate is set. It is desirable that the temperature be 110 ° C. or higher. Moreover, since the rubbing effect of the alignment film is lost when the temperature exceeds 150 ° C., heating at a temperature higher than 150 ° C. should be avoided. Therefore, the curing temperature of the thermosetting resin for sealing the spacer and the substrate peripheral portion is preferably in the range of 110 to 150 ° C.
[0027]
The liquid crystal used in the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited, and a twisted nematic liquid crystal, a super twisted nematic liquid crystal, a nematic cholesteric phase transition liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, A known liquid crystal such as a twist grain boundary liquid crystal or a smectic A phase liquid crystal exhibiting an electroclinic effect can be used.
[0028]
In the liquid crystal display device of the present invention, a spacer having a cured portion and a semi-cured portion is formed on one substrate in a plane in contact with the substrate, and the substrate and the other substrate are overlapped, and then the spacer The semi-cured portion can be cured and adhered to the substrate.
[0029]
As a method for filling the gap between the substrates, the liquid crystal is filled and sealed using a vacuum between the substrates facing each other in advance, or the liquid crystal is dropped on one substrate and then the other substrate is overlapped. The method is typical, and the liquid crystal display device of the present invention can be manufactured by either method. For example, in the case of the dropping method, a spacer is formed on one substrate, a liquid crystal is dropped on one of a pair of substrates, and then the two substrates are overlapped and heated together with a substrate peripheral sealing member. Thus, the spacer can be bonded to both substrates.
[0030]
The liquid crystal display device of the present invention may be completely or substantially not subjected to peripheral sealing for sealing between substrates or substantially not (permitted to a limited part). After the liquid crystal is adhered to the whole area or a part of the part not subjected to peripheral sealing, the liquid crystal is filled between the substrates, and then the peripheral whole area not sealed is sealed with a sealing member. It is possible. According to this method, it is possible to efficiently inject liquid crystal between the substrates, thereby improving throughput, reducing manufacturing costs, and improving product yield.
[0031]
More specifically, the liquid crystal display device of the present invention has, for example, no or substantially no peripheral sealing for sealing between substrates, and no or substantially no peripheral sealing. It can be manufactured by attaching a liquid crystal to the whole area or a part of the part, filling the liquid crystal between the substrates, and then sealing the whole area not sealed with a sealing member. it can. In this case, the liquid crystal can be filled between the substrates by using the pressure difference and / or the temperature difference before and after the liquid crystal is adhered to the substrate, and the gap between the substrates is filled with the liquid crystal in a shorter time. can do. Moreover, it can be made to adhere by dripping a liquid crystal to the part which adheres a liquid crystal using a dispenser. The use of a dispenser allows quantitative and easy deposition of liquid crystals.
[0032]
In the present invention, either a thermosetting resin or a photocurable resin can be used as a material for sealing the peripheral portion of the substrate. When a thermosetting resin is used, the curing temperature is set equal to or higher than the curing temperature of the spacer that cures by heating and exhibits adhesion to both substrates. Is cured to set a gap between the electrodes of the display portion of the liquid crystal display device, and the peripheral portion of the substrate can be sealed while maintaining the gap between the electrodes. When using a photocurable resin, it is possible to seal between the substrates at a lower temperature.
[0033]
【Example】
Specific examples of the present invention are described below, but the present invention is not limited to these examples.
[0034]
FIG. 1 schematically shows a liquid crystal display device manufactured in the following example. In this liquid
[0035]
In addition, here, an outline of a process for sealing with a gap between electrodes of the liquid crystal display device kept uniform and constant will be described, and materials used will be specifically described in later examples.
[0036]
A photoresist material was spin-coated on the
[0037]
An adhesive seal material 4 is disposed on the periphery of the
[0038]
Thereafter, liquid crystal was injected between the
[0039]
Example 1
The liquid crystal display device of Example 1 was manufactured as follows in accordance with the method for manufacturing the liquid crystal display device described above.
[0040]
On a pair of 200 × 100 × 1.1 mm glass substrates provided with an ITO transparent electrode on the entire surface, a 3 wt% polyimide solution is applied by a spin coater at a rotation speed of 2000 rpm, and baked at 200 ° C. for 30 minutes to be an alignment film. Formed.
[0041]
On the alignment film of one glass substrate, a negative photoresist material (TLOR-N, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was spin-coated so as to have a film thickness of 1.8 μm. Pre-baking of the formed resist film was performed on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute. Next, using a UV exposure apparatus, the resist film was exposed so that spacers having a diameter of 10 μm and a double circular section parallel to the substrate were formed on the substrate side by side at 100 μm intervals. Specifically, first, the entire circle (
[0042]
FIG. 2 schematically shows a spacer having a formed double circular cross section. The
[0043]
Subsequently, the alignment films on both glass substrates were rubbed.
[0044]
Next, an epoxy resin that was cured at 150 ° C. for 1 hour was attached to the periphery of one glass substrate by a printing method except for the liquid crystal injection port. A pair of glass substrates are stacked so that the transparent electrodes face each other, placed in a vacuum bag, and the epoxy resin that is the peripheral sealant is cured at 150 ° C. for 1 hour, and the semi-cured portion inside the spacer is also cured. The glass substrates were joined together. Next, a ferroelectric liquid crystal was injected through a liquid crystal injection port (vacuum method), and the liquid crystal injection port was sealed to obtain a ferroelectric liquid crystal display device.
[0045]
When this liquid crystal display device was placed under crossed Nicols and the center of the display unit was pressed with a pen tip having a tip diameter of 0.8 mm and a pen load of 100 g, no change in display color was observed around the pen tip. As a result, it was confirmed that this liquid crystal display device has stress resistance against an external force that reduces the liquid crystal layer thickness.
[0046]
Further, when the center of the liquid crystal display device was supported and a load of 300 g was applied to both ends, no change in display color was observed over the entire screen, and the liquid crystal layer thickness did not change over the entire surface.
[0047]
(Example 2)
Example 1 except that the spacer is a square column having a cross section of 10 × 10 μm, the cross-sectional area of the outer hardened portion is 50% of the total cross-sectional area of the spacer, and the central portion is a semi-hardened portion as in Example 1. A liquid crystal display device was manufactured under the same conditions.
As a result of evaluating the obtained liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0048]
(Example 3)
The cross-sectional shape of the spacer is a triple circle, the innermost circular part (
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0049]
(Example 4)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the spacer was cylindrical, the cross-sectional area of the outer cured portion was 10% of the total cross-sectional area of the spacer, and the central portion was a semi-cured portion.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0050]
(Example 5)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1, except that the spacer was cylindrical, the cross-sectional area of the outer cured portion was 90% of the total cross-sectional area of the spacer, and the central portion was a semi-cured portion.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0051]
(Example 6)
A liquid crystal display device under the same conditions as in Example 1 except that the spacer is a square column having a cross section of 10 × 10 μm, the cross-sectional area of the outer cured portion is 10% of the total cross-sectional area of the spacer, and the central portion is a semi-cured portion. Was made.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0052]
(Example 7)
A liquid crystal display device under the same conditions as in Example 1 except that the spacer is a square column having a cross section of 10 × 10 μm, the cross-sectional area of the outer cured portion is 90% of the total cross-sectional area of the spacer, and the central portion is a semi-cured portion. Was made.
As a result of evaluating the obtained liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0053]
(Example 8)
At the time of exposure, first, the entire circle forming the spacer (
As a result of evaluating the obtained liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0054]
Example 9
At the time of exposure, first, the entire circle forming the spacer (
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0055]
(Example 10)
Using a photomask with different light transmission from the outer edge to the center, the outer annular part with a width of about 3 μm is completely cured, and the inner part is irradiated with 60% of the amount of light necessary to cure the resist. A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the exposure was performed.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0056]
(Example 11)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the ferroelectric liquid crystal was replaced with a twisted nematic liquid crystal and the substrate gap was 6 μm.
As a result of evaluating the obtained liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0057]
(Example 12)
A liquid crystal display device was fabricated under the same conditions as in Example 1 except that the ferroelectric liquid crystal was replaced with a super twisted nematic liquid crystal and the substrate gap was 6 μm.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0058]
(Example 13)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the ferroelectric liquid crystal was replaced with a nematic cholesteric phase transition liquid crystal and the substrate gap was 6 μm.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0059]
(Example 14)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the ferroelectric liquid crystal was replaced with an antiferroelectric liquid crystal.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0060]
(Example 15)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the ferroelectric liquid crystal was replaced with a twisted grain boundary liquid crystal and the substrate gap was changed to 6 μm.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0061]
(Example 16)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the ferroelectric liquid crystal was replaced with a smectic A-phase liquid crystal and the substrate gap was 6 μm.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0062]
(Example 17)
As a liquid crystal injection method, a dropping method is adopted instead of the vacuum injection method, a spacer having a cured portion and a semi-cured portion is formed, and a ferroelectric liquid crystal is dropped on a substrate on which a sealing member is disposed in the peripheral portion. Thereafter, another substrate was superposed on this substrate and heated to produce a liquid crystal display device under the same conditions as in Example 1 except that both substrates were bonded via a peripheral sealing member and a spacer. Since the time for injecting the liquid crystal under reduced pressure is not required, the manufacturing time can be shortened as compared with Example 1.
As a result of evaluating this liquid crystal display device in the same manner as in Example 1, it was found that the liquid crystal display device showed good characteristics as in Example 1.
[0063]
(Comparative Example 1-No semi-cured portion)
The entire circle with a diameter of 10 μm forming the spacer is 100 mJ / cm at a time. 2 A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the exposure was performed with the following energy.
The obtained liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1. Since there is no adhesion between the spacer and one of the substrates, when the center of the display unit is pressed with a pen load of 100 g with a pen tip of 0.8 mm in tip diameter, a change in display color is seen around the pen tip, resulting in poor display Was recognized.
[0064]
(Comparative Example 2—no cured portion)
The entire circle with a diameter of 10 μm forming the spacer is 30 mJ / cm at a time. 2 A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the exposure was performed with the following energy.
When this liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1, since the spacer had no cured portion, the strength of the spacer was low, and the spacer was crushed when the liquid crystal panel was formed, and a 1.8 μm gap could not be formed. For this reason, this apparatus could not realize a good liquid crystal display.
[0065]
(Comparative Example 3—Semi-cured portion is less than 10%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the photomask and exposure conditions were controlled so that the semi-cured portion of the spacer was 8% of the total cross-sectional area of the spacer.
This liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1. Because the adhesiveness between the spacer and one of the substrates is insufficient, when the center of the display unit is pressed with a pen load of 100 g with a pen tip with a tip diameter of 0.8 mm, a change in display color is seen around the pen tip. Defects were observed.
[0066]
(Comparative Example 4—Semi-cured portion exceeds 90%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 1 except that the photomask and exposure conditions were controlled so that the semi-cured portion of the spacer was 95% of the total cross-sectional area of the spacer.
When this liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1, since there were many semi-cured portions, the strength of the spacers was insufficient when the substrates were overlaid, and the spacers were crushed when forming the liquid crystal panel, forming a 1.8 μm gap. I could not. For this reason, this apparatus could not realize a good liquid crystal display.
[0067]
(Comparative Example 5-Cylinder spacer with outer cured portion less than 10%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 4 except that the photomask and exposure conditions were controlled so that the cross-sectional area of the outer portion, which is the cured portion of the spacer, was 8% of the total cross-sectional area of the spacer.
When this liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1, the strength of the spacer was insufficient because there were few cured portions, and the spacer was crushed during the formation of the liquid crystal panel, and a 1.8 μm gap could not be formed. For this reason, this apparatus could not realize a good liquid crystal display.
[0068]
(Comparative Example 6-Cylinder spacer having an outer cured portion exceeding 90%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 4 except that the photomask and exposure conditions were controlled so that the cross-sectional area of the outer portion, which is the cured portion of the spacer, was 95% of the total cross-sectional area of the spacer.
This liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1. Since there is no adhesion between the spacer and one of the substrates, when the center of the display unit is pressed with a pen load of 100 g with a pen tip of 0.8 mm in tip diameter, a change in display color is seen around the pen tip, resulting in poor display Was recognized.
[0069]
(Comparative Example 7—Square prism spacer with outer cured portion less than 10%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 6 except that the photomask and exposure conditions were controlled so that the cross-sectional area of the outer portion, which is the cured portion of the spacer, was 8% of the total cross-sectional area of the spacer.
When this liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1, the strength of the spacer was insufficient because there were few hardened portions, the spacer was crushed during panel formation, and a 1.8 μm gap could not be formed. For this reason, a good liquid crystal display could not be realized.
[0070]
(Comparative Example 8—Square prism spacer with outer cured portion exceeding 90%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 6 except that the photomask and exposure conditions were controlled so that the cross-sectional area of the outer portion, which is the cured portion of the spacer, was 95% of the total cross-sectional area of the spacer.
This liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1. Since there is no adhesion between the spacer and one of the substrates, when the center of the display unit is pressed with a pen load of 100 g with a pen tip of 0.8 mm in tip diameter, a change in display color is seen around the pen tip, resulting in poor display Was recognized.
[0071]
(Comparative Example 9-1: The amount of light for primary exposure is less than 10%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 8 except that the exposure amount of the entire circle forming the spacer was set to 5% of the amount of light that the resist was cured.
Since the amount of light at the time of primary exposure was insufficient, the resin at the semi-cured portion inside the spacer was removed at the time of development after secondary exposure, so that the adhesion between the spacer and the substrate could not be obtained. For this reason, this liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1, and when the center of the display unit was pressed with a pen tip having a tip diameter of 0.8 mm and a pen load of 100 g, the display color changed around the pen tip. It was seen and display failure was recognized.
[0072]
(Comparative Example 10-1 light amount of primary exposure exceeds 80%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 8 except that the exposure amount of the entire circle forming the spacer was set to 85% of the amount of light that the resist was cured.
This liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1. Since the curing has progressed to the inner part of the spacer before the substrates are overlaid, and sufficient adhesion between the spacer and one of the substrates cannot be obtained, a pen tip with a tip diameter of 0.8 mm and a pen load of 100 g is used. When the center was pressed, a change in display color was seen around the pen tip, and display defects were recognized.
[0073]
(Comparative Example 11-2 The amount of light of secondary exposure is less than 20%)
A liquid crystal display device was produced under the same conditions as in Example 8 except that only the outer portion (diameter 6 μm,
When this liquid crystal display device was evaluated in the same manner as in Example 1, the spacer was not completely cured and the strength of the spacer was insufficient. Therefore, the spacer was crushed during panel formation, and a 1.8 μm gap could not be formed. . For this reason, a good liquid crystal display could not be realized.
[0074]
(Comparative Example 12-Spacer curing temperature 190 ° C.)
A liquid crystal display device was prototyped in the same manner as in Example 1 except that a negative resist that was cured at 190 ° C. for 1 hour was used as the spacer material and was cured at 190 ° C. for 1 hour.
Since this spacer curing temperature was higher than the temperature (150 ° C.) at which the rubbing curing of the alignment film was lost, the alignment film was damaged by heat, and the display quality of the liquid crystal display device was lowered.
[0075]
The present invention is as described above. The features of the present invention are described as follows along with various aspects.
(Appendix 1) A pair of substrates, at least one of which is transparent, the electrodes and the alignment film are formed on one side of each substrate, and the substrates facing each other so that the surfaces on which they are formed face each other A liquid crystal display device including a spacer disposed between the substrates and a liquid crystal sealed between the substrates and sealing a peripheral portion of the opposing substrate, wherein the spacer includes: In a step prior to superimposing the substrates, each of the substrates has a cured portion and a semi-cured portion in a surface in contact with the substrate, and each of the substrates is at least semi-cured of the spacer after they are superimposed. A liquid crystal display device, wherein the spacer is bonded to the spacer by curing the portion.
(Supplementary note 2) The liquid crystal display device according to
(Additional remark 3) The ratio of the said semi-hardened part is 10 to 90% of the whole which match | combined the hardened part and the semi-hardened part, The liquid crystal display device of
(Supplementary Note 4) Any one of
(Supplementary Note 5) The supplementary notes 1 to 3, wherein the spacer includes two or more cured portions, and the cured portions and the semi-cured portions are alternately arranged concentrically on the contact surface with the substrate. The liquid crystal display device according to any one of the above.
(Supplementary note 6) The liquid crystal display device according to
(Supplementary note 7) The liquid crystal display device according to any one of
(Supplementary note 8) The liquid crystal display device according to any one of
(Appendix 9) The photosensitive resin of the spacer is selected from polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cyclized rubber, novolac resin, polyester, polyurethane, acrylate resin, bisphenol resin, and photosensitive resinized gelatin. The liquid crystal display device according to any one of
(Appendix 10) The peripheral portion of the substrate is sealed with a thermosetting resin, and the curing temperature of the resin is lower than a temperature at which the rubbing effect of the alignment film is impaired. The liquid crystal display device according to any one of the above.
(Supplementary note 11) The liquid crystal display device according to
(Supplementary note 12) The liquid crystal display device according to
(Supplementary Note 13) The liquid crystal may be a twisted nematic liquid crystal, a super twisted nematic liquid crystal, a nematic cholesteric phase transition liquid crystal, a polymer dispersion liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, a twist grain boundary liquid crystal, or a smectic A. The liquid crystal display device according to any one of
(Supplementary note 14) A method of manufacturing the liquid crystal display device according to
(Supplementary note 15) The liquid crystal display according to supplementary note 14, wherein a negative photosensitive resin is used as a material of the spacer, and the spacer is formed by patterning the negative photosensitive resin by a photolithography method. Device manufacturing method.
(Supplementary Note 16) A negative photosensitive resin layer is formed on one substrate, and a photomask having a pattern corresponding to the cross-sectional shape of the spacer to be formed is used for the total amount of light that the photosensitive resin is cured. The photosensitive resin layer is exposed with a light amount of 10 to 80%, and then the photosensitive resin layer is exposed by changing a photomask having a pattern corresponding to the cured portion of the spacer, and then the photosensitive property is exposed. 16. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to appendix 15, wherein a spacer having the cured portion and the semi-cured portion is formed by developing the resin layer.
(Supplementary Note 17) A negative photosensitive resin layer is formed on one substrate, and the photosensitive resin layer is exposed using a photomask having different light transmittance from the outside to the inside where the light is transmitted. And then developing the photosensitive resin layer to form a spacer having a cured portion and a semi-cured portion so that the cured state changes continuously or stepwise from the outside to the inside. A method for manufacturing a liquid crystal display device according to appendix 15.
(Supplementary note 18) Any one of Supplementary notes 14 to 17, wherein the spacer is formed so that the ratio of the semi-cured portion is 10 to 90% of the total of the cured portion and the semi-cured portion. The manufacturing method of the liquid crystal display device of description.
(Supplementary note 19) Any one of Supplementary notes 14 to 18, wherein the spacer is formed so that the outer peripheral portion forms a cured portion and the central portion forms a semi-cured portion on the contact surface with the substrate. The manufacturing method of the liquid crystal display device as described in one.
(Supplementary note 20) The spacer is formed so as to have a cured portion and a semi-cured portion arranged concentrically on the contact surface with the substrate. Liquid crystal display device manufacturing method.
(Supplementary note 21) The method for manufacturing a liquid crystal display device according to supplementary note 20, wherein the cured portion and the semi-cured portion are formed as an innermost circular portion and an annular portion concentrically surrounding the circular portion.
(Supplementary note 22) The method for manufacturing a liquid crystal display device according to any one of supplementary notes 14 to 21, wherein a curing temperature of the spacer is lower than a temperature at which a rubbing effect of the alignment film is impaired.
(Additional remark 23) The manufacturing temperature of the liquid crystal display device as described in any one of additional marks 14-22 characterized by the curing temperature of the said spacer being the range of 110-150 degreeC.
(Appendix 24) The photosensitive resin of the spacer is selected from polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cyclized rubber, novolac resin, polyester, polyurethane, acrylate resin, bisphenol resin, and photosensitive resinized gelatin. 24. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to any one of appendices 14 to 23, wherein the liquid crystal display device is at least one kind of resin.
(Appendix 25) In any one of
(Supplementary note 26) The method for manufacturing a liquid crystal display device according to supplementary note 25, wherein a curing temperature of the spacer is equal to or lower than a curing temperature of a resin for sealing a peripheral portion of the substrate.
(Supplementary note 27) The method for manufacturing a liquid crystal display device according to supplementary note 25 or 26, wherein a curing temperature of a resin for sealing a peripheral portion of the substrate is in a range of 110 to 150 ° C.
(Supplementary Note 28) The liquid crystal may be a twisted nematic liquid crystal, a super twisted nematic liquid crystal, a nematic cholesteric phase transition liquid crystal, a polymer dispersion liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, a twist grain boundary liquid crystal, or a smectic A. 28. A method of manufacturing a liquid crystal display device according to any one of appendices 14 to 27, wherein the liquid crystal display device is a phase liquid crystal.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, in the liquid crystal display device of the present invention, the gap between the effective display areas of the liquid crystal display device is obtained by using the spacer having sufficient strength without mixing beads or the like and having adhesiveness to the substrate. Can be kept uniform and constant. Thereby, in the liquid crystal display device of the present invention, the uniformity of contrast and response speed in the effective display area is improved, and the display quality is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a liquid crystal display device manufactured in an example.
FIG. 2 is a diagram illustrating spacers used in the liquid crystal display device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2 ... Glass substrate
3 ... Spacer
4 ... Adhesive sealant
5. Liquid crystal
10. Liquid crystal display device
12 ... Hardened part
14 ... Semi-cured part
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