(57)【要約】【課題】温度低下や基板変形があっても真空気泡によるパネルの信頼性低下を抑える液晶表示素子を実現する。【解決手段】本発明の液晶表示素子１１は、間に液晶２６が注入された二つの基板２１・２３があって、基板２１・２３が表示領域ａと非表示領域ｂとに区分され、表示領域の基板間に配され、両基板２１・２３に接する第１の柱状スペーサ２５と、非表示領域の基板２１・２３間に配され、二つの基板２１・２３が貼り合わされたときに一方の基板２１のみに接する第２の柱状スペーサ２４とを備えているので、表示領域において温度低下や基板変形により真空気泡が生じると、非表示領域の基板が凹み、非表示領域の凹んだ部位から表示領域の真空気泡のある部位へ液晶が移動する。その結果、表示領域の真空気泡をその液晶で満たすことができ、表示領域の真空気泡を解消することができる。【選択図】図５（ｂ）
2011076123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間に液晶が注入された二つの基板があって、該基板が表示領域と非表示領域とに区分され、表示領域の基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサを備えた液晶表示素子において、
非表示領域の基板間に配され、二つの基板が貼り合わされたときに一方の基板のみに接する第２の柱状スペーサを備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
上記第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサ同士で剛性が等しいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
間に液晶が注入された二つの基板があって、該基板が表示領域と非表示領域とに区分され、表示領域の基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサを備えた液晶表示素子において、
非表示領域の基板間に配され、両基板に接する球状スペーサを備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板間の液晶にて画像を表示する液晶表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、従来のパネルを構成する液晶表示素子１０１は、二つの基板（下側の基板１２１、上側の基板１２３）があって、基板１２１・１２３が表示領域ａと非表示領域ｂとに区分され、表示領域ａおよび非表示領域ｂの基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサ１２５を備えている。両基板間には液晶１２６が注入され、シール材１２２で封止されている。
【０００３】
プラスチックのようなフレキシブル基板を用いた液晶パネルでは、所定のセルギャップと均一性、耐圧性を得るために柱状スペーサが不可欠である。フレキシブル基板には反り、うねりがある場合があるので、基板の貼り合わせ時には加圧により基板が十分フラットになった状態でシールを硬化する必要がある。このため、従来よく用いられている球状のビーズスペーサではなく、耐圧性の高い柱状スペーサが使用される。図１２（ａ）に示すように、所定のサイズの柱状スペーサをパネル全面に設けることにより、パネル全面にわたって均一なセルギャップの液晶パネルが得られている。フレキシブル基板を用いた液晶パネルにペン入力などで外圧がかかる場合、フレキシブル基板はガラス基板と異なり力が加わった部分が変形しやすいので、柱状スペーサは外圧に耐える、剛性が高いものもしくは弾性率の高いものが好ましい。
【０００４】
従来のものとしては、特許文献１ないし６のようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−９６６２６号公報（公開日平成元年１月１４日）
【特許文献２】特開２０００−３３８５０３号公報（公開日平成１２年１２月８日）
【特許文献３】特開２００４−６２０３８号公報（公開日平成１６年２月２６日）
【特許文献４】特開２００３−２７９９９８号公報（公開日平成１５年１０月２日）
【特許文献５】特開２００４−２１２７４１号公報（公開日平成１６年７月２９日）
【特許文献６】特開２００４−２１２７４２号公報（公開日平成１６年７月２９日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなパネルには、信頼性上の別の課題が生じる。パネルを低温下で放置した場合、液晶の体積は減少する。しかし、柱状スペーサでセルギャップを制御された基板は変形できないので、パネル容積は液晶の体積変化に追随できず、その結果、真空気泡と呼ばれる液晶の無い領域が発生してしまう。また、外部から大きな力が加わった場合にも同様のことが生じる。例えば、一方の基板を液晶と反対側（外側）に引っ張る力が加わった場合、基板はある程度伸縮するのでパネル容積が大きくなるが、液晶の体積は追随できないため真空気泡が発生する。
【０００７】
上記特許文献１は、剛性の高い球状スペーサと、剛性が低く弾性率が小さい球状スペーサを使用する。剛性が低く弾性率が小さい球状スペーサの径が、剛性の高い球状スペーサより大きく、かつ容易に変形することにより、温度変化に伴う液晶体積変化に、パネル容積が追随できるとしている。
【０００８】
このような構造では、表示領域のセルギャップが外圧などにより容易に変化するので、表示不良を生じやすい。
【０００９】
上記特許文献２は、高さの異なる複数の柱状スペーサからなるスペーサ体を設け、スペーサ体のうち高さの高い部分が容易に変形することにより耐圧に優れる液晶表示素子が得られるとしている。
【００１０】
このような構造では、貼り合せ時にスペーサ体の高さの高い部分がつぶれてセルギャップが決まるため、その後の温度変化に伴う液晶体積変化にパネル容積が追随できない表示領域のセルギャップが外圧などにより容易に変化するので、表示不良を生じやすい。
【００１１】
上記特許文献３は、非表示領域にスペーサを設けない。
【００１２】
この構造では、フレキシブル基板を用いる場合、液晶を注入するためパネル内を真空にした際、セルギャップがつぶれてしまい液晶が注入されないという不具合が生じる。
【００１３】
上記特許文献４は、柱状スペーサの分布の密度を、表示領域内と非表示領域で異ならせる。
【００１４】
この構造では、スペーサの大きさ、すなわちスペーサ１個あたりの基板との接触面積は同じで、領域によりスペーサの分布密度が異なる。スペーサ１個あたりの剛性は変わらないので、外圧が加わった場合にもスペーサ部分は変形しない。スペーサに大きな圧力がかかるので、スペーサが基板表面より硬い場合には基板表面が損傷し、基板表面がスペーサより硬い場合には、スペーサがつぶれてしまう。
【００１５】
上記特許文献５は、非表示領域の柱状スペーサの高さを、表示領域内より０〜０．８μｍ低くする。
【００１６】
柱状スペーサを形成した基板においては、非表示領域の保護層が厚いため、非表示領域の柱状スペーサの上面の高さは、表示領域内の柱状スペーサより高くなっている。したがって、表示領域と非表示領域の柱状スペーサの高さが等しいと、貼り合わせ時に、基板が歪む。非表示領域の柱状スペーサを低くするのは、この基板が歪むことを防止するためである。この構成では、以下の理由により、液晶の体積変化等に基板の変形が追随できない。
・ 非表示領域の柱状スペーサ、表示領域の柱状スペーサともに、貼り合わせた時点で両側の基板に接している。
・ 非表示領域の柱状スペーサは、表示領域内の柱状スペーサと同様の剛性を有する。
・ 非表示領域の構成が、表示領域内の構成より変形しやすいことは期待できない（ブラックマトリクスの保護層は通常剛性が高い）。
【００１７】
上記特許文献６は、非表示領域の柱状スペーサの上面の面積を、表示領域内の柱状スペーサより小さくする。柱状スペーサを形成した基板においては、非表示領域の保護層が厚いため、非表示領域の柱状スペーサの上面の高さは、表示領域内の柱状スペーサより高くなっている。この基板にもう一方の基板を貼り合わせる際、非表示領域の柱状スペーサが歪むことにより均一なセルギャップが得られるとしている。
【００１８】
非表示領域の柱状スペーサがそれ以上変形することはなく、液晶の体積変化等があっても追随できない。
【００１９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度低下や基板変形があっても真空気泡によるパネルの信頼性低下を抑えることができる液晶表示素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液晶表示素子は、間に液晶が注入された二つの基板があって、該基板が表示領域と非表示領域とに区分され、表示領域の基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサを備えた液晶表示素子において、非表示領域の基板間に配され、二つの基板が貼り合わされたときに一方の基板のみに接する第２の柱状スペーサを備えたことを特徴としている。
【００２１】
上記の構成により、非表示領域の基板間に配された第２の柱状スペーサが、一方の基板のみに接する。すなわち、表示領域においては第１の柱状スペーサによって基板間間隔が保たれているが、非表示領域においては、基板の一方は、第２の柱状スペーサと離れているため浮いているような状態である。その結果、同一の環境下であっても、表示領域よりも非表示領域のほうが、外的な要因によって凹みやすい。したがって、表示領域において温度低下や基板変形が生じると、非表示領域の基板が凹み、非表示領域の凹んだ容積の分だけ、液晶が表示領域へ移動する。その結果、表示領域をその液晶で満たすことができ、表示領域の真空気泡発生を防止することができる。それゆえ、温度低下や基板変形があっても真空気泡によるパネルの信頼性低下を抑えることができるという効果を奏する。
【００２２】
また、本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成に加えて、上記第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサ同士で剛性が等しいことを特徴としている。
【００２３】
上記の構成により、上記第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサ同士で剛性が等しい。したがって、第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサの材料が同じでよいので、第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサを同時に形成することができる。それゆえ、より容易に製造することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、本発明に係る液晶表示素子は、間に液晶が注入された二つの基板があって、該基板が表示領域と非表示領域とに区分され、表示領域の基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサを備えた液晶表示素子において、非表示領域の基板間に配され、両基板に接する球状スペーサを備えたことを特徴としている。
【００２５】
上記の構成により、非表示領域の基板間に、両基板に接する球状スペーサを備えている。一般に、球状スペーサは、柱状スペーサよりも凹みやすい。その結果、同一の環境下であっても、表示領域よりも非表示領域のほうが、外的な要因によって凹みやすい。したがって、表示領域において温度低下や基板変形が生じると、非表示領域の基板が凹み、非表示領域の凹んだ容積の分だけ、液晶が表示領域へ移動する。その結果、表示領域をその液晶で満たすことができ、表示領域の真空気泡発生を防止することができる。それゆえ、温度低下や基板変形があっても真空気泡によるパネルの信頼性低下を抑えることができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明に係る液晶表示素子は、非表示領域の基板間に配され、二つの基板が貼り合わされたときに一方の基板のみに接する第２の柱状スペーサを備えた構成である。
【００２７】
また、本発明に係る液晶表示素子は、非表示領域の基板間に配され、両基板に接する球状スペーサを備えた構成である。
【００２８】
これにより、表示領域において温度低下や基板変形が生じると、非表示領域の基板が凹み、非表示領域の凹んだ容積の分だけ、液晶が表示領域へ移動する。その結果、表示領域をその液晶で満たすことができ、表示領域の真空気泡発生を防止することができる。それゆえ、温度低下や基板変形があっても真空気泡によるパネルの信頼性低下を抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１（ａ）】本発明に係る液晶表示素子の一構成例を示す平面図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）に示す液晶表示素子のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】非表示領域が凹んだときの液晶表示素子の様子を示す断面図である。
【図３（ａ）】本発明に係る液晶表示素子の一構成例を示す平面図である。
【図３（ｂ）】図３（ａ）に示す液晶表示素子のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】非表示領域が凹んだときの液晶表示素子の様子を示す断面図である。
【図５（ａ）】本発明に係る液晶表示素子の一構成例を示す平面図である。
【図５（ｂ）】図５（ａ）に示す液晶表示素子のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図６】非表示領域が凹んだときの液晶表示素子の様子を示す断面図である。
【図７】本発明に係る液晶表示素子の一構成例を示す平面図である。
【図８】本発明に係る液晶表示素子の一構成例を示す平面図である。
【図９】非表示領域が凹んでいないときの液晶表示素子の様子を示すＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１０】非表示領域が凹んだときの液晶表示素子の様子を示すＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１１】非表示領域が凹んだときの液晶の移動の様子を示す断面図である。
【図１２（ａ）】従来の液晶表示素子の一構成例を示す平面図である。
【図１２（ｂ）】図１２（ａ）に示す従来の液晶表示素子のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下のような構造とすることにより、表示領域外の領域である非表示領域の基板が容易に変形し、液晶の体積やパネル容積の変化に対応可能となる。
【００３１】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、パネルを構成する液晶表示素子１１は、二つの基板（下側の基板２１、上側の基板２３）があって、基板２１・２３が表示領域ａと非表示領域ｂとに区分され、表示領域ａの基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサ２５を備えている。両基板間には液晶２６が注入され、シール材２２で封止されている。
【００３２】
さらに、非表示領域ｂに第２の柱状スペーサ２４を設ける。第２の柱状スペーサ２４は、第１の柱状スペーサ２５より底面積が小さい。
【００３３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）のように構成することにより、第２の柱状スペーサ２４が、一方の基板（図１（ｂ）中、上側の基板２３）及び、他方の基板（図１（ｂ）中、下側の基板２１）に接する接触面積は、第１の柱状スペーサ２５がこれらの基板に接する接触面積より小さい。そして、面積が小さいので、第２の柱状スペーサ２４が基板から受ける圧力が、第１の柱状スペーサ２５が基板から受ける圧力と比べて大きく、よって、第１の柱状スペーサ２５と比べて押されて縮みやすい。したがって、図２に示すように、表示領域ａより非表示領域ｂのほうが凹みやすい。
【００３４】
別の構成例を示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、パネルを構成する液晶表示素子１２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）同様、二つの基板（下側の基板２１、上側の基板２３）があって、基板２１・２３が表示領域ａと非表示領域ｂとに区分され、表示領域ａの基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサ２５を備えている。両基板間には液晶２６が注入され、シール材２２で封止されている。
【００３５】
さらに、非表示領域ｂに第２の柱状スペーサ３２を設ける。第２の柱状スペーサ３２においては、上面である先端部３２ａの断面積が本体部３２ｂの断面積より小さい。
【００３６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）のように構成することにより、一方の基板（図３（ｂ）中、上側の基板２３）に対する接触面積が、他方の基板（図３（ｂ）中、下側の基板２１）に対する接触面積より小さい。そして、面積が小さいので、第２の柱状スペーサ２４の先端部３２ａが基板から受ける圧力が、第１の柱状スペーサ２５が基板から受ける圧力と比べて大きく、よって、第１の柱状スペーサ２５と比べて押されて縮みやすい。したがって、図４に示すように、表示領域ａより非表示領域ｂのほうが凹みやすい。
【００３７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、第１の柱状スペーサ２５と同様の底面積で、ドーム型、角錐型など、形状が異なることにより上面積が小さい形状の第２の柱状スペーサ３２の形成は、公知の方法を適宜行えば可能である。
【００３８】
例えば、スペーサ材料として、ネガ型（光が当たったところが残る）の感光性材料がよく使われるが、フォトマスクを介して露光することによりスペーサのパターンを形成する場合に、第１の柱状スペーサ２５は平行光を用いて角柱や円柱を形成し、第２の柱状スペーサ３２は拡散光を用いることにより、光の回り込みを利用して、角錐や円錐のような形状を作ることが可能である。
【００３９】
ドーム型、角錐型は、いずれも上面に比べ底面が広がった形状であり、底面の形が丸か四角かという違いがあるだけである。もちろん、底面の形はその他の形状でもかまわない。
【００４０】
図３（ａ）及び図３（ｂ）で、第２の柱状スペーサ３２は、上側の底面のみがすぼんでいるが、両方の底面がすぼんだ構成（両端がすぼみ、中心部が太い構成）を採用することもできる。スペーサ材料としてポジ型（光が当たらないところが残る）の感光性材料を使い、基板の表面、裏面両方から、光が回り込むように露光することにより、そのような構造も可能である。
【００４１】
図１（ａ）・図１（ｂ）や図３（ａ）・図３（ｂ）の構成においては、非表示領域の底の高さが表示領域の底の高さより高い場合であっても、基板を貼り合わせるときに非表示領域のスペーサである第２の柱状スペーサ２４・３２の上面（面積の小さい部分）がつぶれていない。
【００４２】
つまり、
非表示領域ｂのセルギャップ≧第２の柱状スペーサ２４・３２の高さ
である。セルギャップとは、基板間間隔である。
【００４３】
すなわち、第２の柱状スペーサ２４・３２の高さは、非表示領域ｂのセルギャップより小さくてもよい。その場合は、後述の図５（ａ）及び図５（ｂ）の場合（第２の柱状スペーサの高さが低い）と同じことになる。
【００４４】
なお、図１（ａ）・図１（ｂ）や図３（ａ）・図３（ｂ）の構成において、スペーサの分布密度は、同等か、非表示領域のほうが小さいことが好ましい。また、ここでは、第２の柱状スペーサ２４・第１の柱状スペーサ２５同士では剛性が等しいものとしている。両者で剛性を同じにすると、材料が同じでよい。材料が同じであれば、第２の柱状スペーサ２４・第１の柱状スペーサ２５を同時に形成することができ、その分製造が簡単になる。形状は、マスクのパターンや、露光条件の変更で対応が可能である。もちろん、第２の柱状スペーサ２４・第１の柱状スペーサ２５の材料を変えることもできる。
【００４５】
別の構成例を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、パネルを構成する液晶表示素子１３は、図１（ａ）及び図１（ｂ）同様、二つの基板（下側の基板２１、上側の基板２３）があって、基板２１・２３が表示領域ａと非表示領域ｂとに区分され、表示領域ａの基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサ２５を備えている。両基板間には液晶２６が注入され、シール材２２で封止されている。
【００４６】
さらに、非表示領域ｂに第２の柱状スペーサ３３を設ける。第２の柱状スペーサ３３は、一対の基板２１・２３を貼り合わせたときに、第２の柱状スペーサ３３が一方の基板（図中、上側の基板２３）に接しない高さとする。したがって、図６に示すように、表示領域ａより非表示領域ｂのほうが凹みやすい。
【００４７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）の構成においては、非表示領域の底の高さが表示領域の底の高さより高い場合であっても、上面がもう一方の基板に接しない。
【００４８】
つまり、
非表示領域ｂのセルギャップ＞第２の柱状スペーサ３３の高さ
である。
【００４９】
なお、この場合も、図１（ａ）・図１（ｂ）や図３（ａ）・図３（ｂ）の構成同様、スペーサの分布密度は、同等か、非表示領域のほうが小さいことが好ましい。また、第２の柱状スペーサ３３・第１の柱状スペーサ２５同士では剛性が等しいものとしている。両者で剛性を同じにすると、材料が同じでよい。材料が同じであれば、第２の柱状スペーサ３３・第１の柱状スペーサ２５を同時に形成することができ、その分製造が簡単になる。形状は、マスクのパターンや、露光条件の変更で対応が可能である。もちろん、第２の柱状スペーサ３３・第１の柱状スペーサ２５の材料を変えることもできる。
【００５０】
別の構成例を示す。図７に示すように、パネルを構成する液晶表示素子１４は、図１（ａ）及び図１（ｂ）同様、二つの基板（下側の基板２１、上側の基板２３）があって、基板２１・２３が表示領域ａと非表示領域ｂとに区分され、表示領域ａの基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサ２５を備えている。両基板間には液晶２６が注入され、シール材２２で封止されている。
【００５１】
さらに、パネルの基板全面に球状スペーサ３４を有する。あるいは、図８に示すように、表示領域ａ内に第１の柱状スペーサ２５を有し、非表示領域ｂのみに球状スペーサ３４を有する。
【００５２】
したがって、いずれも、図１０に示すように、表示領域ａより非表示領域ｂのほうが凹みやすい。
【００５３】
なお、上記各構成において、実際には、スペーサはかなり密な状態で配置されているため、スペーサが変形せずにスペーサの間が凹むことはないと考えてよい。スペーサの間の高さは、スペーサの高さとほぼ等しくなる。各図は、（スペーサの高さが低いなどの理由で）変形しやすい非表示領域が凹んでいることを表現したもので、第２の柱状スペーサ間が凹まず第２の柱状スペーサの部位が凹んでいることを意図したものではない。
【００５４】
以下に、上記各構成の持つ性質について述べる。なお、特に断りのない限り、上記各構成例に共通である。表示領域において温度低下や基板変形が生じると、非表示領域の基板が凹み、非表示領域の凹んだ容積の分だけ、液晶が表示領域へ移動する。その結果、表示領域をその液晶で満たすことができ、液晶の体積とパネル容積が等しくなることにより、表示領域の真空気泡発生を防止することができる。それゆえ、温度低下や基板変形があっても真空気泡によるパネルの信頼性低下を抑えることができる。その結果、表示領域のセルギャップを変化させないようにすることができ、表示品位の低下を抑えることができる。
【００５５】
一方の基板を外側から引っ張った場合など、より大きな基板変形が必要とされる場合にも対応可能である。例えば、図１１に示すように、表示領域ａの基板２３が外側方向に引っ張られる変形が起きた場合は、その部位の基板２３すなわち領域２３ａが、出っ張る方向に変形するが、そこへ、非表示領域ｂ内の液晶２６ｂが表示領域ａ内の２６ａの領域へと移動し、基板２３が引っ張られて空いた空間を満たす。またそれに従い、非表示領域ｂすなわち領域２３ｂが凹むことで、非表示領域ｂ内の気泡も発生しない。このようにして、「液晶の体積が追随（増加）できないゆえの気泡発生」をも防ぐことができる。
【００５６】
〔比較例〕
本例では、ＰＥＳ、ＰＥＴ、ポリイミドなどを始めとするプラスチック、またはプラスチック材料と、カーボン、ガラスなどの繊維やフィラーを複合化した複合型プラスチック、もしくはステンレスなどの金属からなる基板を、少なくとも１枚使用して液晶表示素子を作成する。一方の基板には、その片側表面に、ＴＦＴ素子、カラーフィルター、画素電極、並びに柱状スペーサが形成されている。もう一方の基板には、対向電極が形成されている。
【００５７】
各基板の構造はこれに限らず、カラーフィルター、柱状スペーサ等が対向基板側に形成されていてもよい。
【００５８】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、柱状スペーサは、パネル全面にわたって、各絵素のブラックマトリクスの部分に、高さ４．５μｍ、底面積１０×２０μｍの角柱状に形成されている。柱状スペーサの高さは、必要とされるセルギャップで決定され、面積と密度は、基板硬さ、スペーサの弾性に応じて、必要とされるパネル強度（必要な耐圧の程度）が得られるように決定される。このようにして決められるスペーサの総面積は、通常、単位面積あたり０．５％以上となる。局所的な外圧による基板変形を考慮する必要がなければ、スペーサの総面積は、０．１％以上あれば均一なセルギャップが実現できるが、ペン入力など様々な外圧に十分耐える強度を持たせるためには、０．８％以上必要となる場合もある。
【００５９】
一対の基板は、各々その表面に配向膜が形成され、ラビングによる配向処理が施され（液晶モードによっては不要）、洗浄した後（ラビングしなければ不要の場合もある）、対向して貼り合わせ、真空中で液晶を注入する。注入後、基板の変形（セルの膨らみ）を修正して均一な表示を得るために、加圧封止することが好ましい。
【００６０】
また、液晶滴下貼り合わせにより液晶を充填してもよい。その場合、液晶の滴下量は、柱状スペーサの高さとセル内部の面積より計算された体積により決定される。プラスチック基板は通常ある程度の反り、うねりを有しているので、加圧して基板を押しつけ、第１の柱状スペーサと、シール内に混入したスペーサの高さで、基板が十分平坦になった状態でシールを硬化する。
【００６１】
シールは、ＵＶ（紫外線）シール材が用いられ、２Ｊ／ｃｍ2照射して硬化させる。
【００６２】
このように作成された液晶パネルを、−３０℃の低温槽内に放置すると、温度低下により液晶の体積は減少するが、柱状スペーサがパネル全面にわたって基板の変形を妨げるので、パネル容積が液晶の体積減少に追随できず、真空気泡が発生した。
【００６３】
〔実施例１〕
本実施例では、第１の柱状スペーサは、表示領域内の各絵素のブラックマトリクスの部分に、高さ４．５μｍ、底面積１０×２０μｍの角柱状に形成されている。第１の柱状スペーサの高さは、必要とされるセルギャップで決定され、面積と密度は、基板硬さ、スペーサの弾性に応じて、必要とされるパネル強度（必要な耐圧の程度）が得られるように決定される。このようにして決められるスペーサの総面積は、通常、単位面積あたり０．５％以上となる。局所的な外圧による基板変形を考慮する必要がなければ、スペーサの総面積は、０．１％以上あれば均一なセルギャップが実現できるが、ペン入力など様々な外圧に十分耐える強度を持たせるためには、０．８％以上必要となる場合もある。
【００６４】
図１（ａ）・図１（ｂ）または図３（ａ）・図３（ｂ）に示すように、本実施例では、さらに、第２の柱状スペーサが、非表示領域に設けられている。非表示領域における個々のスペーサと基板との接触面積が、表示領域内に比べ小さいことにより、基板が変形しやすい（基板間のギャップが小さくなりやすい）構造を有する。第２スペーサは、第１のスペーサと同様の角柱で、底面積が小さい形状（図１（ａ）・図１（ｂ））、もしくは、第１のスペーサと同様の底面積で、ドーム型、角錐型など、形状が異なることにより上面積が小さい形状（図３（ａ）・図３（ｂ））を有する。ドーム型、角錐型のような形状は、柱状スペーサを形成する際に、ネガ型レジストを用いて非表示領域の露光を拡散光で行うなど様々な方法で形成できる。
【００６５】
本実施例では、第２の柱状スペーサの底面積が小さく、５×５μｍの角柱状に形成されている。第１の柱状スペーサは、表示領域内の面積の０．８％を占めるよう配置され、第２の柱状スペーサは、非表示領域の面積の０．３％以下が好ましく、本実施例では０．１％となるよう配置した。
【００６６】
このようにして作成された液晶パネルを、−３０℃の低温槽内に放置すると、温度低下により液晶の体積は減少するが、底面積の小さい柱状スペーサを有する非表示領域の部分で基板が変形し、気泡の発生を防ぐことができる。
【００６７】
〔実施例２〕
本実施例では、第１の柱状スペーサは、表示領域内の各絵素のブラックマトリクスの部分に、高さ４．５μｍ、底面積１０×２０μｍの角柱状に形成されている。第１の柱状スペーサの高さは、必要とされるセルギャップで決定され、面積と密度は、基板硬さ、スペーサの弾性に応じて、必要とされるパネル強度（必要な耐圧の程度）が得られるように決定される。このようにして決められるスペーサの総面積は、通常、単位面積あたり０．５％以上となる。局所的な外圧による基板変形を考慮する必要がなければ、スペーサの総面積は、０．１％以上あれば均一なセルギャップが実現できるが、ペン入力など様々な外圧に十分耐える強度を持たせるためには、０．８％以上必要となる場合もある。
【００６８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施例では、さらに、第２の柱状スペーサが、非表示領域に設けられている。第２の柱状スペーサの高さが低く、一対の基板を貼り合わせた場合に、第２の柱状スペーサの上面が一方の基板と接しない構造となっていることで、非表示領域は、表示領域内に比べ基板が変形しやすい（基板間のギャップが小さくなりやすい）構造を有している。
【００６９】
第１の柱状スペーサの高さは、所定のセルギャップの値である。第２の柱状スペーサの高さは、１．５μｍより高いことが好ましい。これは、第２の柱状スペーサの高さが１．５μｍより低いと、真空注入において排気、注入スピードが遅くなる可能性があるからである。また、第２の柱状スペーサの高さは、第１の柱状スペーサとシール内スペーサによりパネル全体のセルギャップが所定の値となった状態で、一方の基板との間に０．３μｍ以上の間隙を持つことが好ましい。低温下で発生する気泡に対しては、わずかでも間隙があれば効果があるが、一方の基板を外側から引っ張った場合など、より大きな基板変形が必要とされる場合には、対応できなくなるからである。
【００７０】
このようにして作成された液晶パネルを、−３０℃の低温槽内に放置すると、温度低下により液晶の体積は減少するが、柱状スペーサのない非表示領域の部分で基板が変形し、気泡の発生を防ぐことができる。
【００７１】
〔実施例３〕
本実施例では、第１の柱状スペーサは、表示領域内の各絵素のブラックマトリクスの部分に、高さ４．５μｍ、底面積１０×２０μｍの角柱状に形成されている。第１の柱状スペーサの高さは、必要とされるセルギャップで決定され、面積と密度は、基板硬さ、スペーサの弾性に応じて、必要とされるパネル強度（必要な耐圧の程度）が得られるように決定される。このようにして決められるスペーサの総面積は、通常、単位面積あたり０．５％以上となる。局所的な外圧による基板変形を考慮する必要がなければ、スペーサの総面積は、０．１％以上あれば均一なセルギャップが実現できるが、ペン入力など様々な外圧に十分耐える強度を持たせるためには、０．８％以上必要となる場合もある。
【００７２】
図７または図８に示すように、本実施例では、さらに、球状スペーサが、非表示領域に設けられている。球状スペーサは、第１の柱状スペーサより変形しやすいという特徴を有する。
【００７３】
球状スペーサは、非表示領域のみに設けられていてもよいし、表示領域内および非表示領域の両方に設けられていてもよい。
【００７４】
このようにして作成された液晶パネルを、−３０℃の低温槽内に放置すると、温度低下により液晶の体積は減少するが、球状スペーサの設けられた非表示領域の部分で基板が変形し、気泡の発生を防ぐことができる。
【００７５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７６】
なお、本発明に係る液晶表示素子は、
表示領域内に第１の柱状スペーサを有し、
非表示領域に第２の柱状スペーサを有し、
ひとつの第２の柱状スペーサが一方の基板と接する面積が、ひとつの第１の柱状スペーサがその基板と接する面積より小さいように構成してもよい。
【００７７】
また、本発明に係る液晶表示装置は、
表示領域内に第１の柱状スペーサを有し、
非表示領域に第２の柱状スペーサを有し、
一対の基板を貼り合わせた状態において、第１の柱状スペーサは両側の基板と接し、第２の柱状スペーサは一方の基板とのみ接するように構成してもよい。
【００７８】
また、本発明に係る液晶表示装置は、
表示領域内に第１の柱状スペーサを有し、
少なくとも非表示領域に、球状スペーサを有するように構成してもよい。
【００７９】
このように、本発明の液晶表示素子は、フレキシブル基板を用いた液晶パネルにおいて、表示領域内に第１の柱状スペーサを設け、所定のセルギャップを有する均一な表示を実現すると共に、表示領域外である非表示領域に、スペーサを設けない、または第２の柱状スペーサを設ける、または球状スペーサを設ける。これにより、表示領域外の基板が変形しやすくなり、液晶の体積変化や外圧によるセル容量の変化に対応して真空気泡の発生を防止することができる。
【００８０】
以上のように、本発明に係る液晶表示素子は、非表示領域の基板間に配され、両基板に接する柱状スペーサであって、上記第１の柱状スペーサよりも、上記基板と接する面積が小さい第２の柱状スペーサを備えた構成である。
【００８１】
また、本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成に加えて、上記第２の柱状スペーサは、一方の基板に対する接触面積が他方の基板に対する接触面積よりも小さくなるように、非表示領域の基板間に配されている構成であってもよい。
【００８２】
また、本発明に係る液晶表示素子は、非表示領域の基板間に配され、一方の基板のみに接する第２の柱状スペーサを備えた構成である。
【００８３】
また、本発明に係る液晶表示素子は、非表示領域の基板間に配され、両基板に接する球状スペーサを備えた構成である。
【００８４】
これにより、表示領域において温度低下や基板変形が生じると、非表示領域の基板が凹み、非表示領域の凹んだ容積の分だけ、液晶が表示領域へ移動する。その結果、表示領域をその液晶で満たすことができ、表示領域の真空気泡発生を防止することができる。それゆえ、温度低下や基板変形があっても真空気泡によるパネルの信頼性低下を抑えることができるという効果を奏する。
【００８５】
また、本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成に加えて、上記第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサ同士で剛性が等しいことを特徴としている。
【００８６】
上記の構成により、上記第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサ同士で剛性が等しい。したがって、第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサの材料が同じでよいので、第１の柱状スペーサ・第２の柱状スペーサを同時に形成することができる。それゆえ、より容易に製造することができるという効果を奏する。
【００８７】
尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【００８８】
また、本発明は、以下の発明を包含する。
【００８９】
すなわち、本発明に係る液晶表示素子は、間に液晶が注入された二つの基板があって、該基板が表示領域と非表示領域とに区分され、表示領域の基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサを備えた液晶表示素子において、非表示領域の基板間に配され、両基板に接する柱状スペーサであって、上記第１の柱状スペーサよりも、上記基板と接する面積が小さい第２の柱状スペーサを備えたことを特徴としている。
【００９０】
上記の構成により、非表示領域の基板間に配され、両基板に接する第２の柱状スペーサのほうが、表示領域の基板間に配され、両基板に接する第１の柱状スペーサよりも、基板と接する面積が小さい。その結果、同一の環境下であっても、表示領域よりも非表示領域のほうが、外的な要因によって凹みやすい。したがって、表示領域において温度低下や基板変形が生じると、非表示領域の基板が凹み、非表示領域の凹んだ容積の分だけ、液晶が表示領域へ移動する。その結果、表示領域をその液晶で満たすことができ、表示領域の真空気泡発生を防止することができる。それゆえ、温度低下や基板変形があっても真空気泡によるパネルの信頼性低下を抑えることができるという効果を奏する。
【００９１】
また、本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成に加えて、上記第２の柱状スペーサは、一方の基板に対する接触面積が他方の基板に対する接触面積よりも小さくなるように、非表示領域の基板間に配されている構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
液晶にて画像を表示する画像表示装置などの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００９３】
１１、１２、１３、１４  液晶表示素子
２１    基板
２２    シール材
２３    基板
２３ａ、２３ｂ    領域
２４、３２、３３    第２の柱状スペーサ
２５    第１の柱状スペーサ
２６    液晶
２６ａ、２６ｂ    領域
３２ａ  先端部
３２ｂ  本体部
３４    球状スペーサ
【図１（ａ）】
2011076123.tif 000003
【図１（ｂ）】
2011076123.tif 000004
【図２】
2011076123.tif 000005
【図３（ａ）】
2011076123.tif 000006
【図３（ｂ）】
2011076123.tif 000007
【図４】
2011076123.tif 000008
【図５（ａ）】
2011076123.tif 000009
【図５（ｂ）】
2011076123.tif 000010
【図６】
2011076123.tif 000011
【図７】
2011076123.tif 000012
【図８】
2011076123.tif 000013
【図９】
2011076123.tif 000014
【図１０】
2011076123.tif 000015
【図１１】
2011076123.tif 000016
【図１２（ａ）】
2011076123.tif 000017
【図１２（ｂ）】
2011076123.tif 000018