WO2005038518A1

WO2005038518A1 - スペーサ付き基板、パネル、液晶表示パネル、パネルの製造方法および液晶表示パネルの製造方法

Info

Publication number: WO2005038518A1
Application number: PCT/JP2004/014927
Authority: WO
Inventors: Naoto Yokoyama; Naru Usukura
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2005-04-28
Also published as: TWI305861B; US20070121051A1; JPWO2005038518A1; EP2031438B1; EP2031438A2; EP1681592A4; EP2031438A3; TW200534011A; KR100796109B1; DE602004029520D1; JP4413191B2; EP1681592B1; US7859635B2; EP1681592A1; KR20060096034A; DE602004022576D1

Abstract

　液晶表示パネルは、主表面が互いに対向するようにシール材（２）で固定された２枚の基板（１ａ，１ｂ）と、２枚の基板（１ａ，１ｂ）およびシール材（２）に囲まれる領域に封入された液晶（６）と、基板（１ａ，１ｂ）およびシール材（２）に囲まれる領域に配置された複数の柱状スペーサ（５）とを備える。シール材（２）の内側近傍の低密度領域（３２）で、柱状スペーサ２の数密度が、低密度領域（３２）のさらに内側の高密度領域（３１）より小さくなっている。または、スペーサ付き基板は、基板と、基板上に形成されたスペーサとを有する。スペーサは、第１スペーサ部と、第１スペーサ部の上部に形成された第２スペーサ部とを少なくとも有する。第１スペーサの上部の直径が第２スペーサ部の底部の直径よりも長い。

Description

明細書

スぺーサ付き基板、パネル、液晶表示パネル、パネルの製造方法および液晶表示パネルの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、液晶表示パネルおよびその製造方法に関する。特に、柱状のスぺーサを含む液晶表示パネルおよびその製造方法に関する。

[0002] また、本発明は基板上にスぺーサが形成されたスぺーサ付き基板に関する。本発明のスぺーサ付き基板と対向基板とを貼り合わせることにより、両基板の間隙を一定に保持することができる。

背景技術

[0003] 液晶表示パネルは、液晶を駆動するための駆動素子などが形成された基板と、対向する対向電極などが形成された基板とを互、の主表面が対向するように数 μ mの間隔で貼り合せられた構成を備える。液晶は、貼り合せられた 2枚の基板の間に封入される。

[0004] 図 11に、従来の技術に基づく液晶表示パネルの概略断面図を示す。図 11では、簡略ィ匕のために基板の主表面に形成されている駆動素子、対向電極および配向膜などは省略している。基板 laと基板 lbとは、互いの主表面が対向するようにシール材 2を用いて貼り合せられている。 2枚の基板 la, lbとシール材 2とに囲まれる空間の内部には液晶 6が封入されている。また、この空間に配置された柱状スぺーサ 5によって、基板 laと基板 lbとの間隔が規定されている。

[0005] 液晶表示パネルの製造においては、 2枚の基板を、主表面が互いに対向するようにシール材で貼り合せて、さらに、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に液晶を封入する必要がある。

[0006] 従来の技術に基づく液晶の封入方法の 1つとして、真空注入法と言われる方法がある。この方法では、まず 2枚の基板を、主表面が互いに対向するようにシール材を用いて圧力をカ卩えながら貼り合せる。シール材を環状に形成して、環状のシール材の一部に開口部を形成しておく。 2枚の基板同士の間隔が所定の値になったところでシール材を硬化させる。次に、貼り合せられた基板を所定の表示パネルの大きさに切断する。切断した基板を真空容器の内部に配置して、真空容器の内部を真空にすることで基板同士の間隙も真空にする。十分に真空引きを行なった後に、シール材の開口部に液晶を接触させて、真空容器を大気圧に開放する。基板同士の間隙の圧力と大気圧との圧力差および液晶の表面張力によって、基板同士の間隙に液晶が注入される。液晶が所定量まで注入されたのち、シール材の開口部を封止して液晶の封入を行なうことができる。このような真空注入法による液晶の封入方法では、液晶表示パネルが大きくなるに伴って、注入時間が力かるという問題があった。

[0007] このため、近年では、滴下貼り合せ法と呼ばれる液晶の封入方法が行なわれてヽる（たとえば、特開 2001— 281678号公報参照)。滴下貼り合せ法では、まず、 2枚の基板にそれぞれ駆動素子や対向電極などを形成する。さらに、 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板に基板同士の間隔を固定するためのスぺーサを配置する。また、いずれか一方の基板または両方の基板の主表面に、 2枚の基板を貼り合せるためのシール材を環状に配置する。この際、シール材には開口部を形成せずに閉じた環状でシール材を配置する。次に、いずれか一方の基板に所定量の液晶を滴下する。これらの 2枚の基板を真空中で位置精度よく貼り合せを行なったのちに大気圧に開放する。この後にシール材の硬化を行なって 2枚の基板の間に液晶の封入を行なうものである。

[0008] 滴下貼り合せ法においては、貼り合せを行なうことによって、液晶が封入される 2枚の基板とシール材とに囲まれる空間は閉じた空間になる。この貼り合せは真空中で行なわれるので、液晶が封入される空間には、空気が混入せずに液晶のみが配置されることになる。このため、 2枚の基板を真空中で貼り合せた後に大気開放することによって、 2枚の基板は互いに大気圧によって全体が均一に圧縮される。シール材は、圧縮されて所定の厚さまで潰される。

[0009] 2枚の基板同士の間隔は、スぺーサによって決められる。従来の技術においては、スぺーサとして、球状のプラスチックビーズなどが用いられてきた。しかし、プラスチックビーズを用いる場合、プラスチックビーズのある箇所では液晶材料がなくなり、配向しなくなつてバックライトの光が漏れてしまう、いわゆる光抜けが生じていた。このため、近年においては、スぺーサとして基板上に柱状のスぺーサ（本発明においては「柱状スぺーサ」と言う。）を形成して、基板同士の間隔を調整するようになってきている（たとえば、特開 2003— 131238号公報参照）。柱状スぺーサは、絵素同士の間の配線が形成されている領域に配置され、光抜けなどを防止できるものである。また、基板の厚み方向につぶれにくぐ液晶表示パネルの表示画面を指などで押した際にも

、表示にむらなどが生じなヽと、う利点を有する。

[0010] 従来の液晶パネルでは、 TFT (Thin Film Transistor)基板とカラーフィルタ基板との間の液晶層の厚さを一定にするために、両基板を貼り合わせる前に、一方の基板にプラスチックビーズ等の球状のスぺーサを散布していた。しかしこの方式では、ビーズの散布ムラやビーズの移動などによって、表示ムラが発生するという問題があった

[0011] この問題を解決するために、柱状構造スぺーサを基板上に形成する技術が開発されている。柱状構造スぺーサは、基板上に感光性榭脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により感光性榭脂をパターユングして形成される。柱状構造スぺーサは、基板面内の所望の位置に形成することができ、基板面内を移動することもないので、表示ムラが生じることがない。し力も製造条件によってその高さを自由に設定することができる。し力高温状態では液晶材料が熱膨張するので、柱状構造スぺーサを用いた場合、セルギャップの面内不均一による表示ムラが生じてしまう。

[0012] 特開 2001— 147437号公報には、柱状の榭脂スぺーサに弾性エネルギを蓄えさせることにより、温度変化に対しても表示ムラを生じさせないことが開示されている。特開 2003— 121857号公報および特開 2003— 131238号公報には、低温環境下で液晶材料が収縮した時や過剰な荷重を受けた時でも表示ムラを発生させないように、高さや断面積の異なる 2種類以上のスぺーサを用いることが開示されている。特開 2002— 229040号公報には、柱状スぺーサの頂上部分を凹部または平坦に形成することにより、局所的なセル厚ムラによる表示不良を防止することが開示されている

[0013] し力しながら、上記の特許文献に記載のスぺーサはアスペクト比が高いので、配向膜にラビング処理を行う工程で、弾性変形しやすいスぺーサがダメージを受けて、その機能を果たさなくなる可能性がある。

[0014] 一方、基板面に液晶材料を滴下した後に貼り合わせる方式 (以下、液晶滴下貼り合わせ方式とも呼ぶ）では、液晶材料の滴下量によって液晶層の厚さ（セルギャップ）が決まる。そのため、榭脂スぺーサの高さと液晶滴下量のバランスが崩れると、表示に不具合が発生する。具体的には、液晶滴下量が多ければ液晶がだぶつくことによる表示ムラが発生し、少なければ真空気泡が発生して大きな欠点となってしまう。この真空気泡は、とりわけ基板貼り合わせ時や低温時に発生し易ぐ課題解決が急がれていた。

[0015] この課題を解決するために、特開 2001— 281678号公報には、柱状スぺーサの支柱高さを測定し、測定値に基づいて液晶滴下量を制御することが開示されている。し力測定誤差、滴下量制御の精度および温度変化を考慮すると、特開 2001-2816 78号公報に開示された方法は十分ではな、。

特許文献 1：特開 2001— 281678号公報

特許文献 2：特開 2003— 131238号公報

特許文献 3：特開 2001— 147437号公報

特許文献 4:特開 2003— 121857号公報

特許文献 5：特開 2002— 229040号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0016] 柱状スぺーサは、プラスチックビーズなどと比較して、高さ方向（基板の厚み方向）に潰れにくい。滴下される液晶の量は、制御しやすく厳密な量で滴下することができるが、柱状スぺーサの形成においては、高さ方向の長さを精度よく製造することが困難で、柱状スぺーサの高さはばらつきが生じる。たとえば、設計値に対して最大 ±0. 2 /z m程度ばらつく可能性がある。このため、形成された柱状スぺーサの高さに合せて、液晶を滴下する量を調整することは困難で、表示品位を低下させるという問題がめつに。

[0017] 図 12Aおよび図 12Bに、従来の技術に基づく液晶表示パネルの不具合の説明図を示す。柱状スぺーサ 5の高さが設計値より低い場合には、図 12Aに示すように、柱状スぺーサ 5の頂面が基板 lbに接触しなくなって、基板同士の間隔を厳密に一定にすることができない。この結果、表示品位が低下するという問題があった。逆に、柱状スぺーサの高さが設計値より高い場合には、図 12Bに示すように、 2枚の基板 la, lb とシール材 2とによって囲まれる空間の内部に、液晶 6が完全に充填されず、真空気泡 28が発生するために表示品位が低下するという問題があった。仮に、液晶表示パネルの製造時においては真空気泡 28が生じなくても、製品化されて使用する際に環境の温度が低温になった場合、液晶が凝縮して真空気泡が生じた結果、同様の不具合が発生するとヽぅ問題があった。

[0018] 特開 2001— 281678号公報においては、柱状スぺーサの高さを測定して、測定値に基づ!/、て液晶の滴下量を定めることが提案されて、る。この製造方法にぉ、ては、柱状スぺーサの高さに合せて液晶の滴下量を調整することができる力柱状スぺーサの高さの測定は、 1箇所当たり 10秒から 20秒程度力かるため、全ての柱状スぺーサについて測定すると非常に時間が力かってしまう。一方で、基板の主表面内において、柱状スぺーサの高さは、 ±0. 1 m程度は少なくともばらついているため、できるだけ多くの箇所を測定することが求められる。このように、柱状スぺーサの高さを数多く測定しょうとすれば、非常に時間が力かって生産性が低下し、柱状スぺーサの高さの測定点を減らせば 2枚の基板の間隔の精度が低下するという問題があった。

[0019] 特に、対角が 1. 5インチ力も 4インチ程度の中小型セルを、大きな基板に多数形成したのちにそれぞれを切取る、いわゆる多面取りを行なうような場合には、それぞれのセルごとに液晶の滴下量を制御する必要がある。非常に多くの柱状スぺーサの高さの測定が必要になって、非常に時間が力かるという問題があった。

[0020] 本発明は、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルおよびその製造方法を提供することを目的とする。

[0021] または、本発明の他の目的は、セルギャップの面内不均一による表示ムラを軽減することである。本発明のさらなる他の目的は、スぺーサがラビング処理によるダメージを受け難くすることである。本発明のさらなる他の目的は、温度変化や液晶滴下量の過不足などによる表示ムラを低減することである。

課題を解決するための手段 [0022] 本発明に基づく液晶表示パネルの第 1の局面では、主表面が互いに対向するようにシール材で固定された 2枚の基板と、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に封入された液晶と、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に配置された複数の柱状スぺーサとを備える。柱状スぺーサは、表示領域の中央から外周部に向かつて徐々に数密度が小さくなるように配置されている。この構成を採用することにより、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを提供することができる。

[0023] 本発明に基づく液晶表示パネルの第 2の局面では、主表面が互いに対向するようにシール材で固定された 2枚の基板と、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に封入された液晶と、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に配置された複数の柱状スぺーサとを備える。シール材の内側近傍の第 1領域において、柱状スぺーサの数密度が第 1領域のさらに内側の第 2領域より小さくなつている。この構成を採用することにより、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを提供することができる。

[0024] 本発明に基づく液晶表示パネルの第 3の局面では、主表面が互いに対向するようにシール材で固定された 2枚の基板と、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に封入された液晶と、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に配置された複数の柱状スぺーサとを備える。表示領域を避けた第 1領域において、柱状スぺーサの数密度が第 1領域の外の第 2領域より小さくなつている。この構成を採用することにより、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを提供することができる。

[0025] 本発明に基づく液晶表示パネルの第 4の局面では、主表面が互いに対向するようにシール材で固定された 2枚の基板と、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に封入された液晶と、 2枚の基板およびシール材に囲まれる領域に配置された複数の柱状スぺーサとを備える。柱状スぺーサは、第 1柱状スぺーサと、無負荷時の高さが第 1柱状スぺーサより高い第 2柱状スぺーサとを含む。第 1柱状スぺーサは、シール材の内側近傍の第 1領域および第 1領域のさらに内側の第 2領域に配置され、第 2 柱状スぺーサは、第 2領域に配置されている。この構成を採用することにより、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを製造することができる。

[0026] 本発明に基づく液晶表示パネルの製造方法の第 1の局面では、互いに貼り合せられるべき 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサを形成するスぺーサ形成工程を含み、スぺーサ形成工程では、形成されるべき表示領域の中央力も外周部に向力つて、徐々に数密度が小さくなるように柱状スぺーサを形成する。この方法を採用することにより、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを製造することができる。

[0027] 本発明に基づく液晶表示パネルの製造方法の第 2の局面では、互いに貼り合せられるべき 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサを形成するスぺーサ形成工程と、互いに貼り合せられるべき 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板の主表面にシール材を配置するシール材配置ェ程とを含む。スぺーサ形成工程では、シール材の内側近傍の第 1領域における柱状スぺーサの数密度を、第 1領域のさらに内側の第 2領域より小さくなるように柱状スぺーサを形成する。この方法を採用することにより、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを製造することができる。

[0028] 本発明に基づく液晶表示パネルの製造方法の第 3の局面では、互いに貼り合せられるべき 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサを形成するスぺーサ形成工程と、互いに貼り合せられるべき 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板の主表面にシール材を配置するシール材配置ェ程とを含む。スぺーサ形成工程では、形成されるべき表示領域を避けた第 1領域における柱状スぺーサの数密度が、第 1領域の外の第 2領域より小さくなるように、柱状スぺーサを形成する。この方法を採用することにより、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを製造することができる。

[0029] 上記発明において好ましくは、 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板に液晶を滴下する液晶滴下工程を含み、液晶滴下工程は、 2枚の基板が設計値の間隔をあけて互いに平行になるときの計算値より少な、量の液晶を滴下する。この方法を採用することにより、より確実に表示品位の低下を防止することができる。 [0030] 本発明に基づく液晶表示パネルの製造方法の第 4の局面では、互いに貼り合せられるべき 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサを形成するスぺーサ形成工程と、 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板の主表面にシール材を配置するシール材配置工程とを含む。スぺーサ形成工程は、シール材の内側近傍の第 1領域に第 1柱状スぺーサを、第 1領域のさらに内側の第 2の領域に、第 1柱状スぺーサおよび第 1柱状スぺーサより高さの高い第 2 柱状スぺーサを形成する工程を含む。この方法を採用することにより、貼り合せ作業を複雑ィ匕せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを製造することができる。

[0031] 本発明のスぺーサ付基板は、基板と、基板上に形成されたスぺーサとを有するスぺーサ付き基板であって、スぺーサは、第 1スぺーサ部と、第 1スぺーサ部の上部に形成された第 2スぺーサ部とを少なくとも有しており、第 1スぺーサ部の上部の直径が第 2スぺーサ部の底部の直径よりも長、。

[0032] 第 1スぺーサ部の上部は、平面視において第 2スぺーサ部を囲む溝を有することが好ましい。

[0033] また、スぺーサの上部の直径を Cとし、スぺーサの底部から上部までの高さを Hとすると、スぺーサの底部の直径が 1. 8 X C以上であり、スぺーサの底部から 0. 85 X H の高さにおけるスぺーサの直径が 1. 05 X C以下であることが好まし!/、。

[0034] 本発明のパネルは、本発明のスぺーサ付き基板と、スぺーサ付き基板に対向して配置された対向基板と、スぺーサ付き基板および対向基板の間に介在する機能材料層とを有する。機能材料層は、互いに対向する電極間の電位差により光透過率が変調される層、互いに対向する電極間を流れる電流により自発光する層を含む。例えば液晶層、無機または有機エレクト口ルミネッセンス (EL)層、発光ガス層、エレクト口クロミック層などである。したがって、本発明のパネルは、液晶パネルや無機または有機 ELパネルを含む。

[0035] 本発明の方法は、液晶滴下貼り合わせ方式による液晶パネルの製造方法である。

本発明の方法は、スぺーサ付き基板または対向基板のいずれか一方の基板面に枠状シール材を形成する工程と、シール材の枠内に液晶材料を滴下する工程と、スぺーサ付き基板と対向基板とを貼り合わせて、液晶層を形成する工程とを有する。発明の効果

[0036] 本発明によれば、貼り合せ作業を複雑化せずに、表示品位の低下を防止した液晶表示パネルおよびその製造方法を提供することができる。

[0037] また、本発明のある局面によれば、面内において均一なセルギャップが得られる。

本発明の他の局面によれば、スぺーサがラビング処理によるダメージを受け難くすることができる。本発明のさらなる他の局面によれば、温度変化や液晶滴下量の過不足などによる表示ムラを低減することができる。

図面の簡単な説明

[0038] [図 1A]実施の形態 1における第 1の液晶表示パネルの概略断面図である。

[図 1B]実施の形態 1における第 1の液晶表示パネルの概略平面図である。

[図 2A]実施の形態 1における柱状スぺーサの配置状態を説明する第 1の平面図である。

[図 2B]実施の形態 1における柱状スぺーサの配置状態を説明する第 2の平面図である。

[図 3A]実施の形態 1における液晶表示パネルの作用および効果を説明する第 1の概略断面図である。

[図 3B]実施の形態 1における液晶表示パネルの作用および効果を説明する第 2の概略断面図である。

[図 3C]実施の形態 1における液晶表示パネルの作用および効果を説明する第 3の概略断面図である。

[図 4A]実施の形態 1における第 2の液晶表示パネルの第 1の概略平面図である。

[図 4B]実施の形態 1における第 2の液晶表示パネルの第 2の概略平面図である。

[図 5]実施の形態 1における第 3の液晶表示パネルの説明図である。

[図 6]実施の形態 1における液晶表示パネルの製造方法の説明図である。

[図 7A]柱状スぺーサが圧縮される様子を説明する第 1の概略断面図である。

[図 7B]柱状スぺーサが圧縮される様子を説明する第 2の概略断面図である。

[図 8A]実施の形態 2における液晶表示パネルの概略断面図である。 [図 8B]実施の形態 2における液晶表示パネルの概略平面図である。

[図 9A]実施の形態 2における柱状スぺーサの配置分布を説明する第 1の平面図である。

[図 9B]実施の形態 2における柱状スぺーサの配置分布を説明する第 2の平面図である。

[図 10]実施の形態 2における液晶表示パネルの製造方法の説明図である。

[図 11]従来の技術に基づく液晶表示パネルの概略断面図である。

[図 12A]従来の技術に基づく液晶表示パネルの不具合を説明する第 1の概略断面図である。

[図 12B]従来の技術に基づく液晶表示パネルの不具合を説明する第 2の概略断面図である。

[図 13]実施の形態 3のスぺーサ付き基板を用いた液晶パネルを模式的に示す断面図である。

[図 14]実施の形態 3のスぺーサ 105を模式的に示す拡大断面図である。

[図 15]実施の形態 3のスぺーサ 105の平面図である。

[図 16]実施の形態 3のスぺーサ 105の荷重-変位特性を示すグラフである。

[図 17]比較例のスぺーサ 150を模式的に示す断面図である。

[図 18]実施の形態 3のスぺーサ 105の大きさを説明するための断面図である。

[図 19]実施の形態 4のスぺーサ付き基板を模式的に示す断面図である。

[図 20]実施の形態 4のスぺーサ付き基板の平面図である。

[図 21A]実施の形態 5のスぺーサを模式的に示す平面図（上図）と断面図（下図)である。

[図 21B]実施の形態 6のスぺーサを模式的に示す平面図（上図）と断面図（下図)である。

符号の説明

la, lb,基板、 2 シール材、 3 ガラス基板、 5 柱状スぺーサ、 6 液晶、 7 絵素、 10 ドライバ、 28 真空気泡、 29 高柱状スぺーサ、 30 低柱状スぺーサ、 31 高密度領域、 32 低密度領域、 33 高低スぺーサ配置領域、 34 低スぺーサ配置領域、 35 表示領域、 38 液晶封入領域、 39 BM領域、 40 圧縮幅、 50, 51, 52 矢印、 101, 102 基板、 103 周辺シール材、 104 液晶層、 105 スぺーサ、 105a 第 1スぺーサ部、 105b 第 2スぺーサ部、 105c 溝、 150 スぺーサ。

発明を実施するための最良の形態

[0040] (実施の形態 1)

図 1Aから図 7Bを参照して、本発明に基づく実施の形態 1における液晶表示パネルおよび液晶表示パネルの製造方法について説明する。

[0041] 図 1Aおよび図 2Bは、本実施の形態における第 1の液晶表示パネルの説明図であり、図 1Aは概略断面図、図 1Bは概略平面図である。液晶表示パネルは、図 1Aに示すように、基板 laと基板 lbとの 2枚の基板がシール材 2で互いに接着固定されてヽる。基板 laの主表面には駆動素子などが形成され、基板 lbの主表面には対向電極などが形成されている（図示せず)。この 2枚の基板 la, lbとシール材 2とに囲まれる領域の内部に液晶 6が封入されている。基板 laと基板 lbとは、間隔を空けて接着固定されている。 2枚の基板同士の間隔は、柱状スぺーサ 5によって定められている。

[0042] 柱状スぺーサ 5は、液晶が封入されて、る領域に配置されて、る。柱状スぺーサ 5 は円柱状に形成され、上面と下面とがそれぞれの基板に接触している。本実施の形態における第 1の液晶表示パネルは、シール材 2の内側近傍の第 1領域としての低密度領域 32を含む。また、低密度領域 32の内側に第 2領域としての高密度領域 31 を含む。低密度領域 32の柱状スぺーサ 5の数密度は、高密度領域 31より小さくなつている。すなわち、シール材 2で囲まれる領域は、 2つの領域から構成され、外側の領域より内側の領域の方が、柱状スぺーサ 5の数密度が高い。シール材 2は、基板 1 bの外縁に沿うように配置されている。たとえば、図 1Bにおいて、シール材 2から表示領域の中央に向かって 3mmの幅を持つ領域が低密度領域 32である。高密度領域 3 1における基板 la, lb同士の間隔は、ほぼ一定である。これに対して、低密度領域 3 2における基板 la, lb同士の間隔は、ほぼ一定、または、表示領域の中央から外側に向かって徐々に狭くなつている。

[0043] 図 2Aおよび図 2Bは、柱状スぺーサ 5が配置されている状態の説明図であり、図 2 Aは高密度領域 31の平面図、図 2Bは低密度領域 32の平面図である。柱状スぺーサ 5は、それぞれの絵素 7の境界に形成された配線領域に配置されている。高密度領域 31に配置される柱状スぺーサ 5の数密度は、低密度領域 32に配置された柱状スぺーサ 5の数密度よりも大きい。たとえば、 1つの絵素の大きさが縦 115 m、横 65 mである液晶表示パネルに対して、高密度領域においては、 φ 10 /ζ πι、高さ 4. 5 mの柱状スぺーサ 5が 5個の絵素について 1個配置されている。これに対して、図 2 Bにおける低密度領域においては、同じ形状の柱状スぺーサ 5が 15個の絵素につき 1個配置されている。

[0044] 本実施の形態において封入されている液晶は、 2枚の基板が設計値の間隔を空けて互いに平行になるときの計算値 (以下、「標準液晶計算値」という。）よりも僅かに少ない量が封入されている。本実施の形態においては、標準液晶計算値の 96%の液晶が封入されている。

[0045] 図 3Aから図 3Cは、本実施の形態における第 1の液晶表示パネルの作用および効果を説明する断面図である。滴下貼り合せ法において、液晶の滴下量は厳密な調整が可能である一方で、柱状スぺーサの高さを設計値通りに形成することは困難である。このため、柱状スぺーサの高さについては、製作誤差が生じやすい。図 3Aは、柱状スぺーサ 5が、設計値通りの高さで形成された場合の断面図である。本実施の形態においては、封入されている液晶は、標準液晶計算値よりも僅かに少ない 96%の量が封入されている。柱状スぺーサ 5は、高さ方向に圧縮されにくいが、僅かであれば圧縮が可能である。したがって、図 3Aに示すように、高密度領域 31においては、柱状スぺーサ 5の数密度が高いため、 2枚の基板 la, lbの主表面が互いに平行になるように形成され、低密度領域 32においては、柱状スぺーサ 5の数密度が低いため、 2枚の基板 la, lb同士の間隔が表示領域の中央力も外周部に向力つて、徐々に狭くなるように形成されてヽる。

[0046] 柱状スぺーサ 5の高さが設計値よりも低い場合は、図 3Bに示すように、高密度領域 31においても低密度領域 32においても、 2枚の基板 la, lb同士の間隔は一定になる。柱状スぺーサ 5の高さが低いために、柱状スぺーサによって規定される基板 la, lbおよびシール材 2によって囲まれる空間が小さくなる。この結果、意図的に少なく封入した液晶の量と基板 la, lbおよびシール材 2によって囲まれる空間の体積とがほぼ一致して、低密度領域 32においても 2枚の基板 la, lbの主表面が互いに平行になる。

[0047] 形成される柱状スぺーサ 5の高さが設計値よりも高い場合には、図 3Cに示すように、低密度領域 32において、表示領域の中央力も外側に向力つて、基板 la, lb同士の間隔は狭くなる。基板 la, lbおよびシール材 2に囲まれる空間に対して封入される液晶 6の量は少なくなる。高密度領域 31においては、柱状スぺーサ 5の数密度が低密度領域 32に比べて高く形成されているため、高密度領域 31においては 2枚の基板 la, lb同士の間隔はほぼ一定になる。一方で、柱状スぺーサ 5の数密度が小さい低密度領域 32においては、表示領域中央部から外周に向かって（高密度領域 31から低密度領域 32に向って)徐々に基板 la, lb同士の間隔が狭くなる。

[0048] このように、表示領域の中央部の高密度領域に対して、数密度が小さ!、低密度領域を形成することによって、柱状スぺーサの高さにばらつきが生じていても、低密度領域において基板同士の間隔が狭くなつて、少なくとも真空気泡の発生を防止して、表示品位の低下を防止することができる。また、本実施の形態のように、封入される液晶の量は、 2枚の基板が設計値の間隔を空けて互いに平行になるときの標準液晶計算値よりも僅かに少ない量であることが好ましい。この構成を採用することによって、柱状スぺーサの高さが設計値よりも高、場合および低、場合の、ずれの場合にお V、ても表示品位の低下を防止することができる。

[0049] 本実施の形態にぉ、ては、低密度領域がシール材の内側近傍に形成されて、る。

すなわち、映像などが表示される表示領域のうちの周辺部力シール材が配置されている外側に向力つて形成されている。本発明においては、特にこの形態に限られず、映像などが表示される表示領域の中央部分に低密度領域を形成して、表示領域のうちの周辺部から外側に向かって高密度領域が形成されていてもよい。しかし、映像が表示される部分の表面を指などで押さえる可能性があるものについては、低密度領域の部分を押さえたときに、映像にむらが生じる可能性があるので、高密度領域を表示領域の中心部に形成して、低密度領域を表示領域の周辺部に形成することが好ましい。たとえば、携帯電話の表示パネルにおいて、ボタン操作などを行なうときに、誤って表示パネルを押さえてしまうことがある力このような場合であっても、低密度領域を周辺部に形成することによって、表示される映像のむらが発生することを防止することができる。

[0050] 図 4Aおよび図 4Bに、本実施の形態における第 2の液晶表示パネルの概略平面図を示す。図 4Aおよび図 4Bに示す液晶表示パネルは、ガラス基板の上に液晶をスィツチングするための TFTを動作させる回路などが形成された、わゆる CGS ( Continuous Grain Silicon)液晶の方式である。 CGS液晶は、デジタルスチルカメラや携帯電話などの表示パネルに用いられている。図 4Aにおいて、ガラス基板 3の主表面には、 TFT(Thin Film Transistor)などを含む表示領域 35が形成されているほ力、ガラス基板 3の主表面上に、 TFTを駆動するためのドライバ 10が形成されている。液晶が封入される領域は、表示領域 35およびドライバ 10を完全に取囲む液晶封入領域 38である。ドライバ 10が形成されている領域は、片側の基板に黒色のマスクなどが形成された BM領域 39が形成されている。 BM領域 39は、液晶表示パネルの表側力も見た場合に、マスクで覆われて内部が見えない領域である。

[0051] 図 4Aにおいて、低密度領域 32は、表示領域 35の外縁に沿うように形成されている。液晶封入領域 38のうち低密度領域 32以外の領域は、高密度領域になっている。すなわち、低密度領域 32よりも数密度が大きくなるように柱状スぺーサが形成されている。このように、 CGS液晶のような液晶表示パネルであっても、本発明を適用することがでさる。

[0052] 図 4Bは、 CGS液晶の液晶表示パネルにぉ、て、表示領域 35を避けた領域に低密度領域 32を形成したものである。この構成を採用することにより、表示領域 35全体を高密度領域にすることができる。このように、低密度領域 32は、特に表示領域の一部分を含む必要はなぐ任意の位置に形成することができる。たとえば、シール材と表示領域との間のみを低密度領域としてもょ、。

[0053] 図 5に、本実施の形態における第 3の液晶表示パネルの説明図を示す。上記の本実施の形態においては、高密度領域および低密度領域の 2つの領域が形成され、それぞれの領域内においては、柱状スぺーサの数密度が一定である。これに対して、第 3の液晶表示パネルは、矢印 51に示すように表示領域の中央力も外周部に向かつて、柱状スぺーサ 5の数密度が徐々に小さくなるように形成されている。この構成を採用することにより、本実施の形態における第 1の液晶表示パネルと同等の効果を得ることができる。この場合においても、封入する液晶の量は標準液晶計算値よりも僅かに少ないことが好ましい。図 5に示す液晶表示パネルは、液晶の量を僅かに少なくした一方で、設計値通りに柱状スぺーサ 5が形成された場合におけるものである。この液晶表示パネルの場合においては、基板 laと基板 lbとの間の間隙が、表示領域の中央部力外周部に向力つて徐々に小さくなる。

[0054] 図 6から図 7Bを参照して、本実施の形態における液晶表示パネルの製造方法について説明する。本実施の形態における製造方法は、互いに貼り合せられるべき 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサを形成するスぺーサ形成工程と、互いに貼り合せられるべき 2枚の基板のうち、いずれか一方の基板または両方の基板の主表面にシール材を配置するシール材配置工程とを含む。また、いずれか一方の基板に環状に配置したシール材の内側となるべき領域に、液晶を一方の基板に滴下する液晶滴下工程を含む。本実施の形態における製造方法は、液晶滴下工程の後に、真空中で 2枚の基板貼り合せるいわゆる滴下貼り合せ法である。また、本実施の形態における製造方法の説明は、主に第 1の液晶表示パネルの製造方法につ!、て行なう。

[0055] 図 6は、 2枚の基板を貼り合せる際の概略断面図である。基板 lbには、スぺーサ形成工程において、フォトリソグラフィ法を用いて、ほぼ同じ高さの柱状スぺーサ 5が形成されている。柱状スぺーサ 5は、液晶が封入されるべき領域に形成されている。表示領域の中央部には、柱状スぺーサ 5の数密度が高い高密度領域 31が形成され、高密度領域 31の外側であって、環状のシール材 2の内側近傍には、数密度が高密度領域 31より小さヽ低密度領域 32が形成されてヽる。

[0056] 基板 laの主表面には、環状にシール材 2が配置されている。基板 laの主表面のうち、シール材 2で囲まれる領域には液晶 6が滴下されている。本実施の形態における液晶 6の滴下量は、 2枚の基板が設計値の間隙を空けて互いに平行になるときの設計値より僅かに少な、量である。

[0057] 図 6の矢印 50に示すように、 2枚の基板を貼り合せる。貼り合せは、真空中で行なう。貼り合せの後に外部を大気圧に開放すると、 2枚の基板 la, lbの表面全体に対して大気圧が印加され、基板 la, lb同士を圧縮することができる。

[0058] 図 7Aおよび図 7Bに、 2枚の基板 la, lbが貼り合せられる場合の柱状スぺーサの概略拡大断面図を示す。図 7Aは、基板上に形成された柱状スぺーサの概略拡大断面図である。基板 lbの主表面に形成された柱状スぺーサ 5は、頂面の径が底面の径よりも若干小さくなつている円柱状に形成されている。柱状スぺーサ 5は、アクリル榭脂などで形成されている。柱状スぺーサ 5は、プラスチックビーズなどと比較して、つぶれにくい特徴を有している。しかし、柱状スぺーサ 5は、図 7Bに示すように、基板 1 bに対して基板 laが貼り合せられた場合、図 7Aに示す圧縮幅 40で圧縮される余裕を有している。柱状スぺーサ 5の高さは、反射型液晶表示パネルや透過型液晶表示パネルなどの種類によって異なる力数/ z m程度であり、これに対して圧縮幅 40は、 lZlO /z m程度である。このように、柱状スぺーサ 5が圧縮される幅は僅かではある。しかし、柱状スぺーサ 5は、柱状スぺーサ 5の製作誤差を吸収できる程度に圧縮することができ、図 3Aまたは図 3Cに示すように、 2枚の基板同士の間隔が狭くなる部分が生じる。このように、柱状スぺーサの高さの製作誤差を自然に吸収して、貼り合せ作業を複雑化せずに表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを製造することができる。

[0059] 本実施の形態においては、滴下する液晶の量は、標準液晶計算値の 96%の量の液晶が滴下されている。このように、滴下する液晶の量を標準液晶計算値より少なくすることにより、図 3Aから図 3Cに示したように、柱状スぺーサが設計値通りの高さである場合、設計値よりも低!、場合および設計値よりも高!、場合の!/、ずれの場合であつても、真空気泡の発生や表示面のむらの発生を防止することができる。

[0060] 本実施の形態における第 2の液晶表示パネルについては、それぞれの必要な領域において柱状スぺーサの数密度が小さくなる領域と柱状スぺーサの数密度が大きくなる領域とを形成すればよい。この方法を採用することにより、本実施の形態における第 2の液晶表示パネルを製造することができる。また、第 3の液晶表示パネルについては、形成されるべき表示領域の中央力も外周部に向力つて、徐々に数密度が小さくなるように柱状スぺーサを形成する。

[0061] 柱状スぺーサの形成は、周知のフォトリソグラフィ法などによって行なうことができる。本実施の形態における柱状スぺーサは、円柱状に形成されているが、特にこの形態に限られず、たとえば角柱状であってもよい。また、柱状スぺーサの数密度、柱状スぺーサの材質または封入する液晶の量などは、液晶表示パネルの大きさや種類に応じて適宜変更することが好ま U、。

[0062] (実施の形態 2)

図 8Aから図 10を参照して、本発明に基づく実施の形態 2における液晶表示パネルおよび液晶表示パネルの製造方法について説明する。

[0063] 図 8Aおよび図 8Bは、本実施の形態における液晶表示パネルの説明図であり、図 8Aは概略断面図、図 8Bは概略平面図である。 2枚の基板 la, lbがシール材 2によつて固定され、 2枚の基板 la, lbとシール材 2とによって囲まれる空間に液晶が封入されていることは、実施の形態 1における液晶表示パネルと同様である。

[0064] 本実施の形態における液晶表示パネルは、シール材 2の内側近傍の第 1領域としての低スぺーサ配置領域 34と、低スぺーサ配置領域 34のさらに内側の第 2領域としての高低スぺーサ配置領域 33とを有する。また、液晶表示パネルは、低スぺーサ配置領域 34および高低スぺーサ配置領域 33に配置された第 1柱状スぺーサと、高低スぺーサ配置領域 33に配置された第 2柱状スぺーサとを含む。本実施の形態においては、第 1柱状スぺーサとして低柱状スぺーサ 30が形成され、第 2柱状スぺーサとして高柱状スぺーサ 29が形成されている。高柱状スぺーサ 29は、無負荷時の高さが低柱状スぺーサ 30より高くなるように形成されている。換言すれば、高柱状スぺーサ 29は、 2枚の基板からの圧力を開放したときに、低柱状スぺーサ 30より高さが高くなるように形成されている。

[0065] 図 9Aおよび図 9Bに、低スぺーサ配置領域 34および高低スぺーサ配置領域 33における柱状スぺーサの配置を説明する図を示す。図 9Aは、高低スぺーサ配置領域 33の平面図である。高柱状スぺーサ 29および低柱状スぺーサ 30の 2種類の高さを有する柱状スぺーサがそれぞれの絵素の境界部分の配線領域に形成されている。高柱状スぺーサ 29および低柱状スぺーサ 30は、それぞれが混在するように配置されている。図 9Bは、低スぺーサ配置領域 34の平面図である。低スぺーサ配置領域 3 4には、高さの低い低柱状スぺーサ 30のみが形成されている。 2枚の基板の間には、 2枚の基板が互いに平行に貼り合せられるときの量、すなわち標準液晶計算値の量の液晶が封入されている。

[0066] このように、本実施の形態における液晶表示パネルは、高さ方向の圧力を開放したときに高さが異なる 2つのスぺーサを備えている。たとえば、 1つの絵素の大きさが縦 115 /ζ πι、横 65 /z mの液晶表示パネルにおいて、高低スぺーサ配置領域 33には、 φ 10 m、高さが 4. 5 μ mの高柱状スぺーサ 29が 10個の絵素に対して 1個の割合で配置されている。さらに、 φ 10 m、高さ力 3 mの低柱状スぺーサ 30が 15個の絵素に対して 1個の割合で配置されている。これに対して、低スぺーサ配置領域 3 4には、 φ 10 /ζ πι、高さが 4. 3 mの低柱状スぺーサ 30力 15個の絵素について 1 個の割合で配置されている。 2枚の基板の間隔の設計値は、低柱状スぺーサの高さの設計値と同じである。

[0067] 本実施の形態における液晶表示パネルでは、高低スぺーサ配置領域 33に、高柱状スぺーサ 29が低スぺーサ配置領域 34の低柱状スぺーサ 30の数密度より高く形成されているため、この高低スぺーサ配置領域 33においては、 2枚の基板 la, lbの主表面は互いに平行になる。また、高低スぺーサ配置領域 33よりも優先的に低スぺーサ配置領域 34において、 2枚の基板 la, lb同士の間隔を狭くすることができる。

[0068] 柱状スぺーサの高さが設計値通りに形成されている場合は、高柱状スぺーサ 29が低柱状スぺーサ 30よりも優先的に圧縮されて、低柱状スぺーサ 30の高さ（2枚の基板同士の設計値の間隔)で圧縮が停止する。図 8Aに示すように、 2枚の基板は互いに平行になる。

[0069] 柱状スぺーサの高さが設計値よりも低、場合には、高低スぺーサ配置領域 33の高柱状スぺーサ 29が十分に圧縮されずに、高低スぺーサ配置領域 33の基板同士の間隔が低スぺーサ配置領域 34の基板同士の間隔より大きくなる。

[0070] 柱状スぺーサの高さが、設計値よりも高い場合には、高柱状スぺーサ 29が低柱状スぺーサ 30の高さまで圧縮されたうえに、低スぺーサ配置領域 34において、基板 la , lb同士の間隔が小さくなつて、真空気泡の発生などを防止できる。

[0071] このように、液晶が封入される空間の大きさの調整を、高低スぺーサ配置領域および低スぺーサ配置領域の両方で行なうことができる。したがって、本実施の形態における液晶表示パネルは、柱状スぺーサの製造誤差を打ち消すための余裕が大きくなる。また、封入する液晶の量を標準液晶計算値より少なくしなくても、形成された柱状スぺーサの高さが設計値より高、場合および低、場合の、ずれの場合にも、表示品位の低下を防止することができる。

[0072] 図 10を参照して、本実施の形態における液晶表示パネルの製造方法について説明する。

[0073] 片方の基板 lbに対して、フォトリソグラフィ法などによって、柱状スぺーサを形成することや、他方の基板 laにおいて、シール材 2を環状に形成した後にシール材 2の内側に液晶 6を滴下しておくことは、実施の形態 1における製造方法と同様である。

[0074] 本実施の形態においては、基板 lbに柱状スぺーサを形成するスぺーサ形成工程において、シール材の内側近傍に第 1領域としての低スぺーサ配置領域 34を、低スぺーサ配置領域 34のさらに内側に第 2領域としての高低スぺーサ配置領域 33を形成する。低スぺーサ配置領域 34には、第 1柱状スぺーサとしての低柱状スぺーサ 30 のみを形成する。これに対し、高低スぺーサ配置領域 33においては、低柱状スぺーサ 30に加えて、低柱状スぺーサ 30より高さの高、高柱状スぺーサ 29を形成する。一方で、基板 laには、環状にシール材 2が配置され、シール材 2に囲まれる領域の内側に液晶 6が配置されている。液晶 6は、標準液晶計算値の量が滴下されている。

[0075] 2枚の基板の貼り合せは、真空雰囲気中で行なう。矢印 52に示すように、 2枚の基板を真空中で貼り合せた後に、基板 la, lbの主表面を加圧する。このように、それぞれの基板 la, lbの主表面が近づくように圧縮する。

[0076] 高低スぺーサ配置領域 33においては、低柱状スぺーサ 30に加えて高柱状スぺーサ 29を形成している。貼り合せの際には、高柱状スぺーサ 29が低柱状スぺーサ 30 よりも先に基板 laに接触する。基板 la, lbの主表面に圧力を加えることによって、高柱状スぺーサ 29の先端が先に圧縮され、液晶 6の量と 2枚の基板 la, lbとに囲まれる空間の体積が一致したところで、圧縮は自然に停止する。

[0077] 形成した柱状スぺーサの高さが低い場合には、高柱状スぺーサの圧縮の途中で、圧縮が停止して、高低スぺーサ配置領域 33の間隔が、低スぺーサ配置領域 34の間隔よりも大きくなる。一方で、形成した柱状スぺーサの高さが高い場合には、低スぺーサ配置領域 34において、基板 la, lb同士の間隔が近くなる。このように、柱状スぺーサの製作誤差に応じて、真空気泡の発生を防止しながら 2枚の基板の貼り合せを行なうことができる。

[0078] この結果、実施の形態 1における製造方法と同様に、真空気泡の発生などによる表示品位の低下を防止した液晶表示パネルを製造することができる。さらに、指などで表示部を押した際にも表示にむらなどが発生することを防止した液晶表示パネルを製造することができる。

[0079] その他の構成、作用、効果および製造方法については、実施の形態 1における液晶表示パネルと同様であるのでここでは説明を繰返さない。

[0080] 実施の形態 1および 2で示した図において、柱状スぺーサの高さや基板同士の間隔の相対的な大きさについては、分力り易くするために誇張して記載している。また、本発明にお、ては、 2枚の基板同士の間に主表面が互いに平行にならな、部分が生じるが、その部分の変化は、小さなものであるため、表示品位に影響を与えるものではない。また、本発明は、白黒液晶表示パネルまたはカラー液晶表示パネルのいずれにつヽても適用することができる。

[0081] (実施の形態 3)

以下の実施の形態では、液晶パネルに用いられるスぺーサ付き基板について説明するが、本発明のスぺーサ付き基板は、液晶パネルだけでなぐ無機または有機 EL ノネノレ、プラズマパネル、フィールドェミッションパネル、エレクト口クロミックパネノレなどにも用いることができる。また、液晶パネルは、液晶表示パネルだけでなぐ画素を光学的に順次シフトさせる画像シフトパネルや三次元映像を表示可能とするパララックスノリアパネルに適用することもできる。なお、画像シフトパネルは、光の偏光状態を変調する液晶パネルと、この液晶パネルから出射された光の偏光状態に応じて光路をシフトさせる複屈折素子との組合せを少なくとも一組有する。またパララックスノリァパネルは、左目用画素および右目用画素を有する映像表示素子と組み合わせることにより、立体映像を表示することができる。

[0082] 図 13から図 18を参照して、本発明に基づく実施の形態 3について説明する。

[0083] 図 13は実施の形態 3のスぺーサ付き基板を用いた液晶パネルを模式的に示す断面図である。液晶パネルは、一対の基板 101, 102と、両基板 101, 102に挟まれた周辺シール材 103と、両基板 101, 102に挟まれ、周辺シール材 103に囲まれた液晶層 104と、液晶層 104のセルギャップを均一にするためのスぺーサ 105とを有する。一方の基板 101はカラーフィルタ基板であり、カラーフィルタ層（不図示）と、 ITO (ィンジゥム錫酸ィ匕物)など力もなる透明電極 (不図示）と、ポリイミドなど力もなり、ラビング処理された液晶配向膜 (不図示）とを有する。他方の基板 102は TFT (Thin Film Transistor)基板であり、それぞれが行方向に延びる複数のゲートバスライン (不図示 )と、ゲートバスラインと交差して延びる複数のソースバスライン (不図示）と、ゲートバスラインおよびソースバスラインの交差部近傍に設けられた TFT (不図示）と、 TFTを介してソースバスライン (不図示）に接続され、マトリクス状に配置された画素透明電極 (不図示)と、画素透明電極を覆う液晶配向膜 (不図示)とを有する。

[0084] 基板 101, 102の材料としては、石英ガラスやソーダライムガラス、ホウケィ酸ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラスなどのガラス、ポリエステルやポリイミドなとのプラスチック、シリコンなどの半導体が挙げられる。

[0085] 図 14は本実施の形態のスぺーサ 105を模式的に示す拡大断面図であり、図 15はスぺーサ 105の平面図である。本実施の形態では、カラーフィルタ基板 101上にスぺーサ 105が形成されている場合について説明する力 TFT基板 102上にスぺーサ 1 05が形成されて、ても良、。

[0086] スぺーサ 105は、第 1スぺーサ部 105aと、第 1スぺーサ部 105aの上部に形成された第 2スぺーサ部 105bとを有する。第 1スぺーサ部 105aおよび第 2スぺーサ部 105 bは、それぞれ錐台の形状を有しており、第 1スぺーサ部 105aの上部の直径 Aが第 2 スぺーサ部 105bの底部の直径 Bよりも長い。

[0087] 図 14および図 15に示すように、スぺーサ 105は上底面積（上面の面積）が相対的に大きい第 1スぺーサ部 105aと、上底面積が相対的に小さい第 2スぺーサ部 105b とを組み合わせた形状をして、る。このように組み合わせた形状を採用することで、基板 101の面から高い位置に上底面積が相対的に小さい部分 (第 2スぺーサ部 105 b)があっても、ラビング工程の際にダメージを受けに《なる。

[0088] また、上底面積 (上面の面積）が相対的に大きい第 1スぺーサ部 105a上に上底面積が相対的に小さい第 2スぺーサ部 105bを形成することにより、スぺーサの荷重- 変位特性を段階的に変化させることができる。図 16は本実施の形態のスぺーサ 105 の荷重一変位特性を示すグラフである。図 16に示すように、荷重一変位特性のグラフは、第 2スぺーサ部 105bの高さ h2を超えるまでは傾きが急な非線型を描いているが、第 2スぺーサ部 105bの高さ h2を超えて荷重を続けると、荷重-変位特性が極端に変わり、傾きが緩やかな非線型を描く。すなわち、第 2スぺーサ部 105bの高さ h2を超えて荷重を続けると、変位し難くなる。これにより、液晶滴下量の誤差および温度変化による荷重に対して、第 2スぺーサ部 105bが弾性変形することにより追従することができる。一方、局所的な強い圧力に対しては、第 1スぺーサ部 105aの応力によりパネルが比較的変形し難くなる。

[0089] 次に、本実施の形態の対比説明をするために、比較例について記載する。図 17は比較例のスぺーサ 150を模式的に示す断面図である。スぺーサ 150は、図 17に示すように、 1つの錐台の形状を有する。一般に、スぺーサはフォトリソグラフィ法を用いて形成されるので、スぺーサ 150の上部の直径 Cは、露光装置の精度などにより制約される。一般的に使用されているプロキシミティ方式の露光装置を用いた場合には、スぺーサ 150の上部の直径 Cは 6— 10 μ m程度であり、スぺーサ 150の底部の直径は 1. S X C /z m程度である。したがって、スぺーサ 150の高さを H /z mとすると、スぺーサ 150のアスペクト比は HZ1. 5 X C程度となる。ステツパ方式やミラープロジェクシヨン方式などの精度のより高い露光装置を用いることにより、さらに小さいサイズのスぺーサを作成することも可能である。し力し、あまり小さいサイズのスぺーサを作成した場合、ラビング工程で破損するおそれがある。

[0090] 図 18は本実施の形態のスぺーサ 105の大きさを説明するための断面図である。本実施の形態のスぺーサ 105は、それぞれが錐台の形状を有する第 1スぺーサ部 105 aと第 2スぺーサ部 105bとを上下に組み合わせた構造であり、第 1スぺーサ部 105a の上部の直径 Aが第 2スぺーサ部 105bの底部の直径 Bよりも長いので、比較例のスぺーサ 150に比してスぺーサ 105の底部の直径 Dを長くすることができる。例えば、スぺーサ 105の底部の直径 Dを 1. 8 X C以上とすることができる。したがって、スぺーサ 105のアスペクト比を HZl. 8 X C以下、すなわち比較例のスぺーサ 150よりもァスぺタト比を小さくできるので、小さいサイズのスぺーサを作成した場合でも、ラビング工程での破損を防ぐことができる。

[0091] スぺーサ 105の典型的な大きさについて説明する。プロキシミティ方式の露光装置を使用することがコスト的に有利であるので、プロキシミティ方式の露光装置を用いた場合について説明する。プロキシミティ方式の露光装置による精度は 6 m程度が限界であるので、第 2スぺーサ部 105bの上部の直径 Cは最低 6 /z m程度となる。一方、スぺーサ 105の底部 (本実施の形態では第 1スぺーサ部 105aの底部）の直径 Dは、第 2スぺーサ部 105bの上部の直径 Cの 1. 8倍以上に設定する。ただし、スぺーサ 1 05の底部の直径 Dをあまり大きくすると、画素開口部にスぺーサ 105がかかってしまい、透過率や反射率を低下させるなどの表示への悪影響が生じる。そこで、画素開口部に力からないように、スぺーサ 105の底部の直径 Dは 14 m程度とする。第 2スぺーサ部 105bの上部の直径 Cを 6 μ mとした場合におけるセル内のスぺーサ密度は 1000個/ cm²程度が好ましい。

[0092] スぺーサ 105の高さ Hは、液晶層 104のセルギャップに概ね等しい。具体的には、透過表示型であれば 5 μ m程度であり、反射表示型であれば 2. 5 μ m程度である。ただし、基板 101, 102を重ね合わせたときにスぺーサ 105が若干つぶれるので、その分の見込量（0. 2 m程度）をセルギャップに加えた値がスぺーサ 105の高さ Hとなる。例えば、透過表示型であれば 5. 2 m程度であり、反射表示型であれば 2. 7 μ m程度である。

[0093] 第 2スぺーサ部 105bは、液晶滴下量の誤差や温度変化による荷重に追従して弹性変形する。第 2スぺーサ部 105bの高さ h2は、局所的な強い圧力に対しても所定の厚み以上にスぺーサ 105がつぶれないように設定する。また液晶滴下量やスぺーサ 105の高さのばらつき、液晶材料の膨張によるセルギャップの面内ずれなどを考慮して、高さ h2を設定する。第 2スぺーサ部 105bの高さ h2は、好ましくは 0.

以上 0. 7 m以下であり、典型的には 0. 5 mである。

[0094] 本実施の形態のスぺーサ 105は、スぺーサ 105の底部から上部までの高さを Hとすると、スぺーサ 105の底部から 0. 85 X Hの高さにおけるスぺーサ 105の直径 Eがスぺーサ 105の上部の直径 Cの 1. 05倍以下、すなわち 1. 05 X C以下である。 [0095] 次に、本実施の形態のスぺーサ付き基板を用いて液晶表示パネルを製造するェ程について説明する。まず、一方の基板 101上に、スパッタ法ゃ印刷法などにより、カラーフィルタ層および透明電極を順次形成する。紫外線硬化型のアクリル榭脂レジストを基板 101上に塗布し、乾燥させた後、フォトリソグラフィ法により画素間の遮光位置にスぺーサ 105を形成する。フォトリソグラフィ法では、一部の透過率が連続的もしくは段階的に変化する遮光部を有する階調フォトマスクを用いる（例えば特開 2002— 229040号公報を参照)。階調フォトマスクを用いて露光した後、現像することで、高さの異なる（言い換えれば段差のある)スぺーサ 105を形成することができる。さらに、配向膜材料としてポリイミドを基板 101上に塗布し、ラビング処理を行って配向膜を形成する。

[0096] 他方の基板 102上に、フォトリソ法や印刷法などにより、各種のバスラインや絶縁膜、 TFT、画素透明電極を形成した後、画素透明電極を覆う、ラビング処理された配向膜を形成する。両基板 101, 102のうちいずれか一方の基板の面に、スクリーン印刷方式ゃデイスペンサ方式によって、エポキシ榭脂を含有する UV硬化型の周辺シール材 103を形成する。周辺シール材 103のパターンは、液晶注入口となる開口を持たず、閉じたループ状である。周辺シール材 103のパターン枠内に、例えばネマティック液晶材料を滴下した後、真空チャンバ内で両基板 101, 102を重ね合わせて、両基板 101, 102の間隙に液晶層 104を形成する。

[0097] 両基板 101, 102の間隙、言い換えれば液晶層 104の厚み（セルギャップ）は、滴下する液晶材料の量と周辺シール材 103の高さによって決まる。しかし、液晶材料と周辺シール材 103だけではセルギャップの面内ムラが発生しやすくなる。またパネルの周辺部以外にはセルギャップを規定する部材がな、ので、パネルが外部圧力による影響を大きく受けて表示ムラが生じる。本実施の形態では、セルギャップを規定するスぺーサ 105が基板 101上の表示領域内でほぼ均一になるように配置されているので、パネルが外部圧力による影響を受け難ぐしたがって表示ムラが生じ難い。

[0098] また本実施の形態では、第 1スぺーサ部 105a上の第 2スぺーサ部 105bにより、液晶滴下量の誤差や温度変化による荷重が吸収されるので、セルギャップの面内不均一による表示ムラを軽減することができる。さらに、第 1スぺーサ部 105aの上部の直径 Aが第 2スぺーサ部 105bの底部の直径 Bよりも長いので、基板の貼り合わせ時などに生じる局所的な強、圧力に対しては、第 1スぺーサ部 105aの応力によりパネルが変形し難くなり、表示品位が保持される。

[0099] 両基板 101, 102を重ね合わせた後、 UV光で周辺シール材 103とは異なる部分のシール材 (ダミーシール材とも呼ぶ）の一部を仮硬化させる。パネルを真空チャンバ内力も取り出し、周辺シール材 103に UV光を照射して、周辺シール材 103の硬化を行う。以上の工程により、図 13に示す液晶パネルが製造される。

[0100] 本実施の形態の液晶パネルでは、液晶駆動素子として TFTが用いられて、るが、

MIM(Metal Insulator Metal)などの他のアクティブ駆動素子を用いても良ぐあるいは駆動素子を用いな、パッシブ (マルチプレックス)駆動でも良、。なお、液晶パネルを表示パネルとして用いる場合には、透過型、反射型、透過反射両用型のいずれの表示パネルにも適用することができる。

[0101] 本実施の形態では、液晶滴下貼り合わせ方式により液晶パネルを製造する場合について説明した。しかし、本発明のスぺーサ付き基板を用いて、他の方式により液晶パネルを製造することもできる。

[0102] (実施の形態 4)

図 19は実施の形態 4のスぺーサ付き基板を模式的に示す断面図であり、図 20はその平面図である。本実施の形態で示すスぺーサ 105は、第 1スぺーサ部 105aの上部が溝 105cを有することを除いて、実施の形態 3のスぺーサ 105と同様である。したがって、本実施の形態で示すスぺーサ 105の形状や大きさ、製造法については、実施の形態 3の記載をもって説明に代える。

[0103] 第 2スぺーサ部 105bの底部近傍に形成された溝 105cは、平面視において第 2スぺーサ部 105bを囲む。本実施の形態では、溝 105cが連続する輪状であるが、不連続な輪状であっても良い。溝 105cの断面形状は、図 19に示す V字状に限定されず、例えば U字状であっても良い。溝 105cの幅 Fについても特に限定はないが、好ましくは 0. 2 m以上 2 m以下である。同様に溝 105cの深さ Gについても特に限定はないが、好ましくは 0. 2 μ m以上 1 μ m以下である。

[0104] 平面視において溝 105cが第 2スぺーサ部 105bを囲むことにより、液晶滴下量の誤差や温度変化による荷重に対して、第 2スぺーサ部 105bの弾性変形が容易となり、荷重の吸収がより確実なものとなる。

[0105] (実施の形態 5, 6)

実施の形態 3および 4では、第 1スぺーサ部 105aおよび第 2スぺーサ部 105bがともに錐台の形状を有している力第 1スぺーサ部 105aおよび第 2スぺーサ部 105bの形状はこれに限定されない。図 21Aおよび図 21Bは、それぞれ実施の形態 5および 6のスぺーサを模式的に示す平面図（上図）と断面図（下図)である。

[0106] 図 21Aに示すように、第 1スぺーサ部 105aおよび第 2スぺーサ部 105bがともに円柱状であり、第 2スぺーサ部 105bが第 1スぺーサ部 105aの上部の略中央に形成されていても良い。また図 21Bに示すように、第 2スぺーサ部 105bが第 1スぺーサ部 1 05aの上部の周縁に形成されていても良い。図 21Aおよび図 21Bのそれぞれに示すスぺーサ 105も、実施の形態 3および 4に示したスぺーサ 105と同様の効果が期待できる。

[0107] (他の実施の形態）

第 1スぺーサ部 105aおよび第 2スぺーサ部 105bは、実施の形態 3および 4では錐台形状であり、実施の形態 5では円柱状である。言い換えれば、スぺーサ部 105a, 1 05bは、実施の形態 3— 5では、上部および底部の各面が円形である。しかしスぺーサ部 105a, 105bの上部および底部における各面の形状は特に限定されず、例えば多角形、楕円などでも良い。またスぺーサ部 105a, 105bの各上部の面は、基板面に平行でなくても良ぐ基板面に対して傾斜していても良い。基板面に平行な面を用いて、スぺーサ部 105a, 105bの上部または底部を切断したときの切断面が円形でない場合には、直線がその切断面を横切ったときにできる線分のうち最も長いものを「直径」と呼ぶ。

[0108] 実施の形態 3— 6では、スぺーサ 105が 2つのスぺーサ部 105a, 105bから構成される場合について説明した力スぺーサがさらなるスぺーサ部を有する多段状であつても良い。

[0109] なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

産業上の利用可能性

[0110] 本発明は、液晶表示パネルと液晶表示パネルの製造方法に有利に適用され得る。

[Oil 1] また、本発明のスぺーサ付き基板は、液晶パネル、無機または有機 ELパネル、プラズマパネル、フィールドェミッションパネル、エレクト口クロミックパネルなどに用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 主表面が互いに対向するようにシール材（2)で固定された 2枚の基板（la, lb, 3) と、

前記 2枚の基板（la, lb, 3)および前記シール材（2)に囲まれる領域に封入された液晶（6)と、

前記 2枚の基板（la, lb, 3)および前記シール材（2)に囲まれる領域に配置された複数の柱状スぺーサ（5)とを備え、

前記柱状スぺーサ（5)は、表示領域の中央力外周部に向かって徐々に数密度が小さくなるように配置されて、る、液晶表示パネル。

[2] 主表面が互いに対向するようにシール材（2)で固定された 2枚の基板（la, lb, 3) と、

前記シール材（2)の内側近傍の第 1領域（32)にお、て、前記柱状スぺーサ（5)の数密度が前記第 1領域 (32)のさらに内側の第 2領域 (31)より小さくなつている、液晶表示ノネノレ。

[3] 主表面が互いに対向するようにシール材（2)で固定された 2枚の基板（la, lb, 3) と、

表示領域を避けた第 1領域 (32)において、前記柱状スぺーサ（5)の数密度が前記第 1領域 (32)の外の第 2領域 (31)より小さくなつている、液晶表示パネル。

[4] 主表面が互いに対向するようにシール材（2)で固定された 2枚の基板（la, lb, 3) と、前記 2枚の基板（la, lb, 3)および前記シール材（2)に囲まれる領域に封入された液晶（6)と、

前記 2枚の基板（la, lb, 3)および前記シール材（2)に囲まれる領域に配置された複数の柱状スぺーサ（29, 30)と

を備え、前記柱状スぺーサ（29, 30)は、

第 1柱状スぺーサ（30)と、

無負荷時の高さが前記第 1柱状スぺーサ（30)より高、第 2柱状スぺーサ（29)とを含み、

前記第 1柱状スぺーサは、前記シール材 (2)の内側近傍の第 1領域 (34)および前記第 1領域 (34)のさらに内側の第 2領域 (33)に配置され、

前記第 2柱状スぺーサ（29)は、前記第 2領域（33)に配置された、液晶表示パネル

[5] 互いに貼り合せられるべき 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサ（5)を形成するスぺーサ形成工程を含み、前記スぺーサ形成工程では、形成されるべき表示領域の中央カゝら外周部に向かって、徐々に数密度が小さくなるように前記柱状スぺーサ（5)を形成する、液晶表示パネルの製造方法。

[6] 前記 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板に液晶（6)を滴下する液晶滴下工程を含み、

前記液晶滴下工程は、前記 2枚の基板（la, lb, 3)が設計値の間隔を空けて互いに平行になるときの計算値より少ない量の液晶（6)を滴下する、請求項 5に記載の液晶表示パネルの製造方法。

[7] 互いに貼り合せられるべき 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサ（5)を形成するスぺーサ形成工程と、

互いに貼り合せられるべき 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板または両方の基板の主表面にシール材 (2)を配置するシール材配置工程とを含み、前記スぺーサ形成工程では、

前記シール材（2)の内側近傍の第 1領域（32)における前記柱状スぺーサ（5)の数密度を、前記第 1領域のさらに内側の第 2領域 (31)より小さくなるように、前記柱状スぺーサ（5)を形成する、液晶表示パネルの製造方法。

[8] 前記 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板に液晶（6)を滴下する液晶滴下工程を含み、

前記液晶滴下工程は、前記 2枚の基板（la, lb, 3)が設計値の間隔を空けて互いに平行になるときの計算値より少ない量の液晶（6)を滴下する、請求項 7に記載の液晶表示パネルの製造方法。

[9] 互いに貼り合せられるべき 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサ（5)を形成するスぺーサ形成工程と、

形成されるべき表示領域を避けた第 1領域 (32)における前記柱状スぺーサ（5)の数密度が、前記第 1領域の外の第 2領域 (31)より小さくなるように、前記柱状スぺーサ（5)を形成する、液晶表示パネルの製造方法。

[10] 前記 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板に液晶（6)を滴下する液晶滴下工程を含み、

前記液晶滴下工程は、前記 2枚の基板（la, lb, 3)が設計値の間隔を空けて互いに平行になるときの計算値より少ない量の液晶（6)を滴下する、請求項 9に記載の液晶表示パネルの製造方法。

[11] 互いに貼り合せられるべき 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板または両方の基板に柱状スぺーサ（29, 30)を形成するスぺーサ形成工程と、前記 2枚の基板（la, lb, 3)のうち、いずれか一方の基板または両方の基板の主表面にシール材 (2)を配置するシール材配置工程と

を含み、前記スぺーサ形成工程は、

前記シール材 (2)の内側近傍の第 1領域 (34)に第 1柱状スぺーサ（30)を、前記第 1領域 (34)のさらに内側の第 2領域 (33)に、前記第 1柱状スぺーサ（30) および前記第 1柱状スぺーサ（30)より高さの高、第 2柱状スぺーサ（29)を形成する工程を含む、液晶表示パネルの製造方法。

[12] 基板（101)と、前記基板（101)上に形成されたスぺーサとを有するスぺーサ付き基板であって、

前記スぺーサ（105)は、第 1スぺーサ部（105a)と、前記第 1スぺーサ部（105a)の上部に形成された第 2スぺーサ部（105b)とを少なくとも有しており、前記第 1スぺーサ部（105a)の上部の直径が前記第 2スぺーサ部（105b)の底部の直径よりも長い、スぺーサ付き基板。

[13] 前記第 1スぺーサ部（105a)の上部は、平面視において前記第 2スぺーサ部（105 b)を囲む溝（105c)を有する、請求項 12に記載のスぺーサ付き基板。

[14] 前記スぺーサ（105)の上部の直径を Cとし、前記スぺーサ（105)の底部から上部までの高さを Hとすると、前記スぺーサ（105)の底部の直径が 1. 8 X C以上であり、前記スぺーサ（105)の底部から 0. 85 X Hの高さにおける前記スぺーサ（105)の直径が 1. 05 X C以下である、請求項 12に記載のスぺーサ付き基板。

[15] 請求項 12に記載のスぺーサ付き基板と、前記スぺーサ付き基板（101)に対向して配置された対向基板（102)と、前記スぺーサ付き基板（101)および前記対向基板（ 102)の間に介在する機能材料層とを有するパネル。

[16] 前記機能材料層が液晶層（104)である、請求項 15に記載のパネル。

[17] 請求項 16に記載のパネルを製造する方法であって、

前記スぺーサ付き基板（101)または前記対向基板（102)のいずれか一方の基板面に枠状シール材（103)を形成する工程と、

前記シール材（103)の枠内に液晶材料を滴下する工程と、

前記スぺーサ付き基板（101)と前記対向基板（102)とを貼り合わせて、前記液晶層（104)を形成する工程とを有する、方法。