(57)【要約】【課題】温度変化によってスペーサと基板との接合が破壊されることなく、且つ、外圧に対する基板間隔（セルギャップ）の大きな変動が回避され、干渉縞の発生、色調のばらつき及び駆動電圧特性のばらつきが回避できる液晶パネル及びその製造方法を提供する。【解決手段】弾力性を付与する樹脂を添加したフォトレジストを使用し、一方の基板２０の上に柱状のスペーサ２６を形成する。そして、シール剤により一方の基板２０と他方の基板３０とを接合する際に、熱及び圧力によりスペーサ２６を他方の基板３０に接合する。その後、基板基板１０，２０間に液晶を封入する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対向して配置された一対の基板と、
弾力性を付与する樹脂が添加されたフォトレジストにより形成され、前記一対の基板の両方に接合して前記一対の基板の間隔を一定に維持する複数のスペーサと、
前記一対の基板の間に封入された液晶と
を有することを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】
前記弾力性を付与する樹脂が、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリエチレン、スチレン、ブタジエン、ポリブタジエン、ポリビニルテレフタレート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酸酸ビニル及びエポキシからなる群から選択された少なくとも一種の樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル。
【請求項３】
第１の基板及び第２の基板を用意する工程と、
弾力性を付与する樹脂が添加されたフォトレジストを用意する工程と、
前記第１の基板上に前記樹脂が添加されたフォトレジストを塗布して感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜に対し露光及び現像処理を施してスペーサを形成する工程と、
シール剤と前記スペーサとにより前記第１の基板と前記第２の基板とを接合し、前記シール剤、前記第１の基板及び前記第２の基板で囲まれる空間内に液晶を封入する工程と
を有することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項４】
前記フォトレジストに添加する樹脂が、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリエチレン、スチレン、ブタジエン、ポリブタジエン、ポリビニルテレフタレート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酸酸ビニル及びエポキシからなる群から選択された少なくとも一種の樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項５】
前記フォトレジストに添加する樹脂の添加量が、３乃至７０ｗｔ％であることを特徴とする請求項３に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項６】
前記液晶を封入する工程では、１１０乃至１８０℃の温度に加熱して前記シール剤及び前記スペーサを前記第１の基板及び前記第２の基板と接合させることを特徴とする請求項３に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項７】
前記液晶として、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、及びスメクティックＡ相液晶からなる群から選択されたいずれか一種を使用することを特徴とする請求項３に記載の液晶パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の基板間に液晶を封入して構成される液晶パネル及びその製造方法に関し、特に柱状のスペーサにより一対の基板間の間隔を一定に維持した液晶パネル及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルは、薄くで軽量であるとともに消費電力が小さいという長所があり、電卓、家庭用電化製品及びＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  ）機器等のディスプレイに使用されている。また、液晶パネルは、空間光変調素子（Ｓｐａｃｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ）として、光情報処理システムの入力装置及び計算機ホログラムにも使用されている。
【０００３】
ＯＡ機器のディスプレイに使用される液晶パネルは、通常、一対の基板間に液晶を封入した構造を有している。一方の基板には画素毎にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及び画素電極が形成されており、他方の基板には各画素共通のコモン電極が形成されている。以下、画素電極及びＴＦＴが設けられている基板をＴＦＴ基板と呼び、ＴＦＴ基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。
【０００４】
ＴＦＴ基板と対向基板との間隔（セルギャップ）は、通常、樹脂又はセラミック等からなる球形のビーズにより一定に維持される。このビーズは、ＴＦＴ基板と対向基板とをシール剤で接合する際に、ＴＦＴ基板及び対向基板のいずれか一方の基板上に散布される。
【０００５】
しかしながら、基板上にビーズを散布する方法では、基板全体にわたってビーズが均一に分布するとは限らない。基板全体にわたってビーズが均一に分布していない場合は、セルギャップの面内ばらつきが発生し、表示品質の低下の原因となる。また、液晶分子はビーズの表面に沿って配向する性質があるので、画素領域内にビーズが存在すると、配向異常が発生して表示品質が低下する。
【０００６】
特開平８−２２０５４６号公報、特開２００１−８３５１７号公報及び特開２００１−２０１７５０号公報には、フォトレジストを使用して、画素領域の間（例えば、データバスラインとゲートバスラインとが交差する部分）に柱状のスペーサを形成することが提案されている。
【０００７】
しかし、フォトレジスト法により形成されたスペーサは、一方の基板には接合されているものの他方の基板には接合されていないため、耐衝撃性が低いという欠点がある。即ち、図９に示すように、スペーサ５１間の点Ａに外圧が加えられて一対の基板５０，６０のうちの一方が変形した場合に、点Ａの周囲のセルギャップが大きく変動して、干渉縞が発生したり、色調のばらつき及び駆動電圧特性のばらつき等が発生する。
【０００８】
このような不具合を回避するために、スペーサを一対の基板の両方に接合することが提案されている（例えば、特開２０００−１５５３２１号公報及び特開平８−１１０５２４号公報）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２２０５４６号公報
【特許文献２】
特開２００１−８３５１７号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０１７５０号公報
【特許文献４】
特開２０００−１５５３２１号公報
【特許文献５】
特開平８−１１０５２４号公報
【特許文献６】
特開２００１−１３５０６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、車載用電子機器のディスプレイに使用される液晶パネルは、極めて厳しい温度変化に晒される。一方、通常のフォトレジストにより形成されたスペーサは弾力性が低いので、スペーサが両方の基板に接合されていたとしても、厳しい温度変化に晒されると液晶とスペーサとの熱膨張率（又は、熱収縮率）の差によりスペーサが基板から剥れてしまうことがある。スペーサが基板から離れてしまうと、セルギャップを一定に維持することができなくなって表示品質が劣化する。
【００１１】
特開２００１−１３５０６号公報には、例えばレジスト中にゴム又はシリコン系樹脂のパウダーを混合して弾力性を有するスペーサを形成することが記載されている。しかし、特開２００１−１３５０６号公報に記載された液晶パネルでは、スペーサが一方の基板に接合していないので、図９に示す従来の液晶パネルと同様に、液晶パネルの一部に外圧が加えられた場合にスペーサと基板とが離れて、表示不良が発生する。
【００１２】
以上から、本発明の目的は、温度変化によってスペーサと基板との接合が破壊されることなく、且つ、外圧に対する基板間隔（セルギャップ）の大きな変動が回避され、干渉縞の発生、色調のばらつき及び駆動電圧特性のばらつきが回避できる液晶パネル及びその製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、相互に対向して配置された一対の基板と、弾力性を付与する樹脂が添加されたフォトレジストにより形成され、前記一対の基板の両方に接合して前記一対の基板の間隔を一定に維持する複数のスペーサと、前記一対の基板の間に封入された液晶とを有することを特徴とする液晶パネルにより解決する。
【００１４】
本発明においては、スペーサが一対の基板の両方に接合されているので、液晶パネルに外圧が加えられても基板とスペーサとが離れることがなく、セルギャップ（基板間隔）が大幅に変化することが回避される。これにより、干渉縞の発生、色調のばらつき及び駆動電圧特性のばらつきが回避される。
【００１５】
また、本発明においては、スペーサを構成するフォトレジストに樹脂が添加されており、これによりスペーサに弾力性が付与されている。このため、温度変化により液晶の体積が変化しても、スペーサが液晶の体積変化に追従して伸縮する。従って、スペーサと基板とが剥れることがなく、温度変化に起因する表示品質の劣化が防止される。
【００１６】
また、上記した課題は、第１の基板及び第２の基板を用意する工程と、弾力性を付与する樹脂が添加されたフォトレジストを用意する工程と、前記第１の基板上に前記樹脂が添加されたフォトレジストを塗布して感光性樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹脂膜に対し露光及び現像処理を施してスペーサを形成する工程と、シール剤と前記スペーサとにより前記第１の基板と前記第２の基板とを接合し、前記シール剤、前記第１の基板及び前記第２の基板で囲まれる空間内に液晶を封入する工程とを有することを特徴とする液晶パネルの製造方法により解決する。
【００１７】
本発明においては、弾力性を付与する樹脂を添加したフォトレジストによりスペーサを形成し、液晶を封止する際に、例えばレジストが一旦軟化した後硬化する温度で熱処理することによって、スペーサを第１の基板及び第２の基板の両方に接合する。従って、パネルに部分的に外圧が加えられても、スペーサとパネルとが離れることがなく、セルギャップの大幅な変化が回避される。これにより、干渉縞の発生、色調のばらつき及び駆動電圧特性のばらつきが回避される。
【００１８】
また、本発明においては、スペーサに弾力性が付与されているため、温度変化により液晶の体積が変化しても、スペーサが液晶の体積変化に追従して伸縮する。従って、スペーサと基板とが剥れることがなく、温度変化に起因する表示品質の劣化が防止される。
【００１９】
但し、弾力性を付与するためにフォトレジストに添加する樹脂の添加量が３ｗｔ％未満のときは、スペーサに弾力性を付与する効果が小さい。また、弾力性を付与するためにフォトレジストに添加する樹脂の添加量が７０ｗｔ％を超えると、スペーサと基板との接合力が小さくなる。このため、弾力性を付与するためにフォトレジストに添加する樹脂の添加量は、３〜７０ｗｔ％とすることが好ましい。
【００２０】
また、弾力性を付与するためにフォトレジストに添加する樹脂のヤング率は、フォトレジスト単体で硬化した場合のヤング率よりも小さいことが必要である。
一般的なフォトレジストを使用する場合、ヤング率が１×１０−１〜５×１０３  ＭＰａの樹脂を添加すればよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００２２】
（液晶パネル）
図１は本発明の実施の形態の液晶パネルの１画素を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線による断面図である。なお、本実施の形態は、本発明を透過型液晶表示パネルに適用した例について説明している。
【００２３】
本実施の形態の液晶表示パネルは、図２に示すように、相互に対向して配置されたＴＦＴ基板１０及び対向基板２０と、これらのＴＦＴ基板１０及び対向基板２０の間に封入された液晶３０とにより構成されている。なお、ＴＦＴ基板１０の下及び対向基板２０の上にはそれぞれ偏光板が配置される。また、ＴＦＴ基板１０の下方には、光源（バックライト）が配置される。
【００２４】
ＴＦＴ基板１０は、図１，図２に示すように、ガラス基板１１と、ガラス基板１１上に形成されたゲートバスライン１２、データバスライン１４、ＴＦＴ１５及び画素電極１８等により構成されている。ゲートバスライン１２は水平方向に延在しており、データバスライン１４は垂直方向に延在している。ゲートバスライン１２とデータバスライン１４との間にはゲート絶縁膜１３が形成されており、このゲート絶縁膜１３によりゲートバスライン１２とデータバスライン１４とは電気的に分離されている。これらのゲートバスライン１２及びデータバスライン１４により区画される領域がそれぞれ画素領域である。画素電極１８及びＴＦＴ１５は、各画素領域に１個づつ形成されている。
【００２５】
本実施の形態では、図１に示すように、ゲートバスライン１２の一部がＴＦＴ１５のゲート電極となっており、チャネル保護膜１６の幅方向の両側にはそれぞれＴＦＴ１５のソース電極１５ｓ及びドレイン電極１５ｄが配置されている。ソース電極１５ｓは絶縁膜１７に形成されたコンタクトホール１７ａを介して画素電極１８に電気的に接続され、ドレイン電極１５ｄはデータバスライン１４に電気的に接続されている。また、画素電極１８の上にはポリイミド等からなる配向膜１９が形成されている。この配向膜１９の表面には、電界が印加されていないときの液晶分子の配向方向を決めるラビング処理が施されている。
【００２６】
一方、対向基板２０は、ガラス基板２１と、このガラス基板２１の一方の面側（図２では下側）に形成されたブラックマトリクス２２、絶縁膜２３及びコモン電極２４とにより構成されている。ブラックマトリクス２２は、画素間の領域及びＴＦＴ形成領域を覆うように形成されている。また、絶縁膜２３は、ガラス基板２１の下側に、ブラックマトリクス２２を覆うようにして形成されている。絶縁膜２３の下にはコモン電極２４が形成されており、このコモン電極２４の下にはポリイミド等からなる配向膜２５が形成されている。この配向膜２５の表面にも、電界が印加されていないときの液晶分子の配向方向を決めるラビング処理が施されている。
【００２７】
また、対向基板２０には、対向基板２０とＴＦＴ基板１０との間隔を一定に維持するためのスペーサ２６が形成されている。このスペーサ２６はほぼ円柱状であり、弾力性を付与するための樹脂を添加したフォトレジストにより形成されている。
【００２８】
これらのＴＦＴ基板１０及び対向基板２０は、配向膜１９，２５が形成された面を相互に対向させて配置され、表示領域の外側に塗布されたシール剤（図示せず）とスペーサ２６とにより接合され、シール剤と基板１０，２０とにより囲まれた空間内に封入された液晶３０とともに液晶パネルを構成する。
【００２９】
このように構成された液晶パネルにおいて、画像を表示する際には駆動回路（図示せず）から垂直方向に並ぶゲートバスライン１２に対し順番に走査信号を供給するとともに、データバスライン１４に表示信号を供給する。走査信号が供給されたゲートバスライン１２に接続しているＴＦＴ１５はオン状態となり、画素電極１８にはＴＦＴ１５を介して表示信号が書き込まれる。これにより、画素電極１８とコモン電極２４との間に表示信号に応じた電界が発生して液晶分子の向きが変化し、その結果、画素を透過する光の光量が変化する。各画素毎に透過光の光量を制御することにより、液晶パネルに所望の画像を表示することができる。
【００３０】
（液晶パネルの製造方法）
以下、本発明の実施の形態の液晶パネルの製造方法について説明する。
【００３１】
まず、図１，図２に示すようなＴＦＴ基板１０及び対向基板２０をそれぞれ製造する。
【００３２】
ＴＦＴ基板１０の製造方法を簡単に説明する。まず、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ）法により、ガラス基板１１上に第１の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ法により第１の金属膜をパターニングしてゲートバスライン１２を形成する。次に、ガラス基板１１の上側全面にゲート絶縁膜１３を形成し、その上にＴＦＴ１５の動作層となる第１のシリコン膜と、チャネル保護膜１６となるＳｉＮ膜とを形成する。その後、フォトリソグラフィ法によりＳｉＮ膜をパターニングして、ゲートバスライン１２の上方の所定の領域にチャネル保護膜１６を形成する。
【００３３】
次に、ガラス基板１１の上側全面に、オーミックコンタクト層となる不純物が高濃度に導入された第２のシリコン膜を形成し、続けて第２のシリコン膜の上に第２の金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法により第２の金属膜、第２のシリコン膜及び第１のシリコン膜をパターニングして、ＴＦＴ１５の動作層となるシリコン膜の形状を確定するとともに、データバスライン１４、ソース電極１５ｓ及びドレイン電極１５ｄを形成する。
【００３４】
次いで、ガラス基板１１の上側全面に絶縁膜１７を形成し、この絶縁膜１７の所定の位置にコンタクトホール１７ａを形成する。その後、ガラス基板１１の上側全面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電体からなる膜を形成する。そして、この透明導電体の膜をパターニングすることにより、コンタクトホール１７ａを介しＴＦＴ１５のソース電極１５ｓに電気的に接続された画素電極１８を形成する。その後、ガラス基板１１の上側全面にポリイミドからなる配向膜１９を形成する。このようにして、ＴＦＴ基板１０が完成する。
【００３５】
以下、対向基板２０の製造方法について簡単に説明する。まず、ガラス基板２１の上にＣｒ等の金属膜を形成し、この金属膜をパターニングしてブラックマトリクス２２を形成する。その後、ガラス基板２１の上に絶縁膜２３を形成する。
カラー型液晶表示パネルを製造する場合は、絶縁膜２３を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の樹脂により形成し、各画素毎に赤色、緑色及び青色のうちのいずれか１色の絶縁膜２３を配置する。
【００３６】
次いで、絶縁膜２３の上に、ＩＴＯ等の透明導電体によりコモン電極２４を形成する。その後、コモン電極２４の上にポリイミドからなる配向膜２５を形成する。このようにして、対向基板２０が完成する。
【００３７】
次に、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０のうちのいずれか一方の側に柱状のスペーサ２６を形成する。本実施の形態では、前述したように、対向基板２０の側にスペーサ２６を形成している。
【００３８】
まず、弾力性を付与するための樹脂（以下、単に「樹脂」という）を添加したフォトレジストを用意する。フォトレジストの種類は特に限定されるものではなく、ポジ型フォトレジストを使用してもよく、ネガ型フォトレジストを使用してもよい。フォトレジストに添加する樹脂は、硬化後のフォトレジストよりも弾力性があるものであればよいが、ヤング率が１×１０−１ＭＰａ以上、且つ５×１０３  ＭＰａ以下のものを使用することが好ましい。具体的には、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリエチレン、スチレン、ブタジエン、ポリブタジエン、ポリビニルテレフタレート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル及びエポキシ樹脂等を使用することができる。樹脂は、所望のセルギャップよりも小径の粉体又は液体の状態でフォトレジストに添加する。ヤング率が相互に異なる２種類以上の樹脂を使用し、混合比を調整することによってスペーサに所望の弾力性を付与することもできる。
【００３９】
フォトレジストへの樹脂の添加量は３〜７０ｗｔ％とすることが好ましい。樹脂の添加量が３ｗｔ％未満の場合は、樹脂を添加する効果が十分でなく、温度変化に追従するスペーサを形成することができない。一方、樹脂の添加量が７０ｗｔ％を超えると、スペーサと基板との接合強度が著しく低下する。なお、フォトレジストの感光性を損なわないために、樹脂はフォトレジストに相溶しないものであることが好ましい。
【００４０】
次に、図３（ａ）に示すように、スピンコート法により、対向基板２０の上に樹脂を添加したフォトレジストを塗布して厚さが約２μｍのレジスト膜３５を形成し、このレジスト膜３５を１００℃の温度で１分間プリベーキングする。
【００４１】
次に、図３（ｂ）に示すように、例えば直径が１０μｍの円形パターンが１００μｍのピッチで平面上に並んだ露光マスク４１を介してレジスト膜３５に紫外線を露光する。次いで、現像処理を施すと、図３（ｃ）に示すように、円柱状のスペーサ２６が形成される。その後、対向基板２０の表面を純水で洗浄した後、乾燥させる。
【００４２】
次に、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０のうちのいずれか一方に、図４に示すように表示領域を囲むようにしてシール剤３６を塗布する。但し、液晶注入口となる部分にはシール剤３６を塗布しないでおく。その後、図５に示すように、真空チャンバ内でＴＦＴ基板１０と対向基板２０との位置合わせを行って重ね合わせ、圧力を加えながらシール剤３６の硬化温度（１１０〜１５０℃）で熱処理して、シール剤３６を硬化させる。このとき、スペーサ２６が一旦軟化した後に硬化して、スペーサ２６がＴＦＴ基板１０と対向基板２０との両方に接合される。
また、このとき、フォトレジストに添加した樹脂が軟化又は硬化する。更に、このとき、パネル内に封入された液晶が熱により再配向する。
【００４３】
なお、シール剤３６は、配向膜１９，２５に施したラビング処理の効果が失われない程度の温度で硬化させることが必要である。一般的に、配向膜の温度が１８０℃を超えると、ラビング処理の効果が失われるため、１８０℃以下の温度でてシール剤３６を硬化させることが必要である。但し、１８０℃以下の温度であっても、長時間熱処理すると配向膜に施したラビング処理の効果が失われることが考えられるため、シール剤３６を硬化させるための熱処理の時間は２時間以内、より好ましくは１時間以内とする。また、パネル内に封入した液晶を再配向させるためには、前述の如く、１１０℃以上の温度で熱処理することが必要である。以下、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０とを貼合わせてなる構造物（液晶封入前のパネル）を空パネルという。
【００４４】
次いで、真空注入法によりＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に液晶３０を注入する。即ち、図６に示すように、液晶３０を入れた容器３７と空パネル４０とを真空チャンバ（図示せず）内に入れ、真空チャンバ内を排気して真空状態とする。その後、空パネル４０の液晶注入口３９を液晶４０中に入れて、真空チャンバ内を大気圧に戻す。そうすると、空パネル４０の内部空間の圧力と大気圧との差により液晶３０が空パネル４０内に進入し、パネルの内部空間に液晶が充填される。その後、液晶が充填されたパネルを２枚の平板で挟んで余分な液晶を押し出し、液晶注入口３９を封止樹脂で封止する。
【００４５】
なお、パネルのサイズが大きい場合は、液晶封入に要する時間を短縮するために、シール剤を塗布していない（又は一部のみに塗布した）２枚の基板１０，２０をスペーサを挟んで対向させた状態で固定し、これらの基板１０，２０の一部又は全部を液晶に付着させた後、圧力差又は温度差によって基板間に液晶を充填し、その後シール剤によって液晶を封入してもよい。
【００４６】
本実施の形態の液晶表示パネルは、スペーサ２６がＴＦＴ基板１０及び対向基板２０の両方に接合されているので、図７に示すように、部分的に外圧が加えられてもスペーサ２６が基板１０，２０から離れることがなく、セルギャップの大きな変動が回避される。これにより、干渉縞の発生、色調のばらつき及び駆動電圧特性のばらつきが回避される。また、本実施の形態の液晶表示パネルは、スペーサ２６が弾力性を有しているので、温度変化による液晶の熱膨張又は熱収縮に追従してスペーサ２６が伸縮する。これにより、スペーサ２６と基板１０，２０との接合が破壊されることがなく、良好な表示品質を維持することができる。従って、本実施の形態の液晶表示パネルは、温度が大きく変化する環境で使用される機器のディスプレイに好適である。
【００４７】
なお、本発明は、ツイステッドネマティック（ＴＮ）型液晶、スーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）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及び電傾効果を示すスメクティックＡ相液晶等を用いた液晶パネルに適用することができる。
【００４８】
また、上述した実施の形態では本発明を透過型液晶パネルに適用した場合について説明したが、これにより本発明の適用範囲が透過型液晶パネルに限定されるものではない。本発明は、透過型液晶パネルの他にも、反射型液晶パネルや空間光変調素子に適用することもできる。
【００４９】
以下，本発明の実施例に係る液晶パネルを実際に製造し、外圧を加えたときの表示品質を調べた結果、及び低温環境下に放置した後に常温に戻して表示品質を調べた結果について、比較例と比較して説明する。
【００５０】
（実施例１）
長さが２００ｍｍ、幅が１００ｍｍ、厚さが１．１ｍｍの２枚のガラス基板を用意した。そして、これらのガラス基板の一方の面上にそれぞれＩＴＯ膜を形成し、透明電極とした。
【００５１】
次に、スピンコータを用いて、透明電極の上に、濃度が３ｗｔ％のポリイミド溶液を２０００ｒｐｍの回転数で塗布してポリイミド膜を形成した。その後、ポリイミド膜を２００℃の温度で３０分間焼成した後、ラビング処理を施して配向膜とした。
【００５２】
一方、ポジ型フォトレジスト（ＡＺ−５２００：クラリアント製）を用意し、このフォトレジストに、弾力性を付与する樹脂として、粉体ゴムであるシリコーン・アクリル複合ゴム（Ｓ−２００１：三菱レーヨン製）を３ｗｔ％添加した。
【００５３】
そして、透明電極及び配向膜を形成した２枚のガラス基板の一方に、スピンコータを用いて樹脂を添加したフォトレジストを塗布し、厚さが２．０μｍのレジスト膜を形成した。
【００５４】
次に、ガラス基板をホットプレートの上に載せ、レジスト膜を１００℃の温度で１分間プリベーキングした。その後、外径が１０μｍの円形パターンが平面上に１００μｍのピッチで並んだ露光マスクを介してレジスト膜に紫外線を１０秒間露光し、その後現像処理を行って、スペーサを形成した。その後、ガラス基板の表面を純水で洗浄した後、乾燥させた。
【００５５】
次に、シール剤としてエポキシ樹脂を使用し、印刷法により一方のガラス基板の上にシール剤を塗布した。このとき、シール剤は、液晶注入口となる部分を除き、ガラス基板の縁部に沿って枠状に塗布した。なお、シール剤として使用したエポキシ樹脂は、１５０℃の温度で１時間で硬化するものである。
【００５６】
次に、この一対のガラス基板を、透明電極が向かい合うように貼り合わせた後、真空袋に入れた。そして、１５０℃の温度で１時間加熱して、シール剤であるエポキシ樹脂を硬化させた。
【００５７】
このようにしてシール剤及びスペーサにより固定された一対の基板（空パネル）の間に、真空注入法により強誘電性液晶を注入し、液晶注入口を封止して強誘電性液晶表示パネルとした。
【００５８】
この液晶表示パネルの上下にそれぞれ偏光板を配置した。偏光板は、偏光軸が直交するように（クロスニコルス）配置した。
【００５９】
その後、先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００６０】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００６１】
更に、実施例１の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００６２】
（実施例２）
レジストに添加する樹脂として液状のブタジエン系ゴム（Ｃ２２３Ａ：三菱レーヨン製）を使用したこと以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００６３】
この実施例２の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００６４】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００６５】
更に、実施例２の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００６６】
（実施例３）
フォトレジストに添加する樹脂としてポリエステル樹脂を使用し、添加量を７０ｗｔ％としたこと以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００６７】
この実施例３の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００６８】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００６９】
更に、実施例３の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００７０】
（実施例４）
基板間に封入する液晶としてツイステッドネマティック型液晶を使用し、セルギャップを６μｍにした以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００７１】
この実施例４の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００７２】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００７３】
更に、実施例４の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００７４】
（実施例５）
基板間に封入する液晶としてスーパーツイステッドネマティック型液晶を使用し、セルギャップを６μｍにした以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００７５】
この実施例５の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００７６】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００７７】
更に、実施例５の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００７８】
（実施例６）
基板間に封入する液晶としてネマティックコレステリック相転移型液晶を使用し、セルギャップを６μｍにした以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００７９】
この実施例６の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００８０】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００８１】
更に、実施例６の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００８２】
（実施例７）
基板間に封入する液晶として反強誘電性液晶を使用した以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００８３】
この実施例７の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００８４】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００８５】
更に、実施例７の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００８６】
（実施例８）
基板間に封入する液晶としてツイストグレインバウンダリ液晶を使用し、セルギャップを６μｍにした以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００８７】
この実施例８の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００８８】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００８９】
更に、実施例８の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００９０】
（実施例９）
基板間に封入する液晶としてスメクティックＡ相液晶を使用し、セルギャップを６μｍにした以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００９１】
この実施例９の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００９２】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００９３】
更に、実施例９の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００９４】
（実施例１０）
滴下注入法により基板間に液晶を注入した以外は実施例１と同様と同じ条件で液晶表示パネルを製造した。即ち、図８に示すように、スペーサを形成した一方の基板４５上に表示領域を囲むようにしてシール剤３６を塗布した。その後、ディスペンサーにより、一方の基板４５の上に強誘電性液晶３０を滴下した。この場合、液晶３０の滴下量はパネルの大きさとセルギャップとに応じて決定し、一方の基板４５上に分散させて滴下した。その後、一方の基板４５の上に他方の基板（図示せず）を重ね合わせ、加熱によりシール剤３６を硬化させた。
【００９５】
このようにして製造した実施例１０の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【００９６】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【００９７】
更に、実施例１０の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った。その結果、液晶表示パネルの表示品質に変化は見られず、液晶の体積収縮に対して良好な追従性が確認できた。
【００９８】
なお、実施例１０では滴下注入法により基板間に液晶を封入しているので、実施例１に比べて製造に要する時間を大幅に短縮することができた。
【００９９】
（比較例１）
フォトレジストに弾力性を付与するための樹脂を添加していないこと以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【０１００】
この比較例１の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【０１０１】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【０１０２】
しかし、比較例１の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った結果、液晶層が乱れて表示品質が低下する現象が見られた。これは、温度の変化による液晶の体積変化にスペーサの伸縮が追従できなかったためと考えられる。
【０１０３】
（比較例２）
シール剤を硬化させるときの条件を、１９０℃の温度で１時間としたこと以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。その結果、配向膜に熱によるダメージが見られ、表示品質が低下した。
【０１０４】
（比較例３）
フォトレジストに添加する樹脂としてポリエステル樹脂を使用し、添加量を８０ｗｔ％としたこと以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【０１０５】
この比較例３の液晶表示パネルの中央部を先端径が０．８ｍｍのペン先により、ペン荷重１００ｇで液晶表示パネルの中央を押した。しかし、ペン先の周囲に表示色の変化はみられず、セルギャップを小さくする外力に対して、耐ストレス性が認められた。
【０１０６】
また、液晶表示パネルの中央部を支持し、両端に３００ｇの荷重を加えたが、画面全体にわたって表示色の変化は観察されなかった。
【０１０７】
しかし、比較例３の液晶表示パネルを−４０℃の環境に１時間放置した後、常温に戻して上記と同様の試験を行った結果、表示品質が著しく低下した。これは、温度の変化による液晶の体積変化にスペーサの伸縮が追従できず、スペーサが基板から剥離したためと考えられる。
【０１０８】
（付記１）相互に対向して配置された一対の基板と、弾力性を付与する樹脂が添加されたフォトレジストにより形成され、前記一対の基板の両方に接合して前記一対の基板の間隔を一定に維持する複数のスペーサと、前記一対の基板の間に封入された液晶とを有することを特徴とする液晶パネル。
【０１０９】
（付記２）前記弾力性を付与する樹脂が、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリエチレン、スチレン、ブタジエン、ポリブタジエン、ポリビニルテレフタレート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酸酸ビニル及びエポキシからなる群から選択された少なくとも一種の樹脂であることを特徴とする付記１に記載の液晶パネル。
【０１１０】
（付記３）前記フォトレジスト中の前記弾力性を付与する樹脂の添加量が、３乃至７０ｗｔ％であることを特徴とする付記１に記載の液晶パネル。
【０１１１】
（付記４）前記弾力性を付与する樹脂のヤング率が、１×１０−１乃至５×１０３  ＭＰａであることを特徴とする付記１に記載の液晶パネル。
【０１１２】
（付記５）前記弾力性を付与する樹脂が、前記フォトレジストに対して相溶しないものであることを特徴とする付記１に記載の液晶パネル。
【０１１３】
（付記６）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、及びスメクティックＡ相液晶からなる群から選択されたいずれか一種であることを特徴とする付記１に記載の液晶パネル。
【０１１４】
（付記７）第１の基板及び第２の基板を用意する工程と、弾力性を付与する樹脂が添加されたフォトレジストを用意する工程と、前記第１の基板上に前記樹脂が添加されたフォトレジストを塗布して感光性樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹脂膜に対し露光及び現像処理を施してスペーサを形成する工程と、シール剤と前記スペーサとにより前記第１の基板と前記第２の基板とを接合し、前記シール剤、前記第１の基板及び前記第２の基板で囲まれる空間内に液晶を封入する工程とを有することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
【０１１５】
（付記８）前記フォトレジストに添加する樹脂が、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリエチレン、スチレン、ブタジエン、ポリブタジエン、ポリビニルテレフタレート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酸酸ビニル及びエポキシからなる群から選択された少なくとも一種の樹脂であることを特徴とする付記７に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１１６】
（付記９）前記フォトレジストに添加する樹脂の添加量が、３乃至７０ｗｔ％であることを特徴とする付記７に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１１７】
（付記１０）前記フォトレジストに添加する樹脂のヤング率が、１×１０−１乃至５×１０３  ＭＰａであることを特徴とする付記７に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１１８】
（付記１１）前記フォトレジストに添加する樹脂が、前記フォトレジストに対して相溶しないものであることを特徴とする付記７に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１１９】
（付記１２）前記液晶を封入する工程では、１１０乃至１８０℃の温度に加熱して前記シール剤及び前記スペーサを前記第１の基板及び前記第２の基板と接合させることを特徴とする付記７に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１２０】
（付記１３）前記シール剤は、前記温度で２時間以内に硬化するものであることを特徴とする付記１２に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１２１】
（付記１４）前記液晶を封入する工程は、真空注入法により実施することを特徴とする付記７に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１２２】
（付記１５）前記液晶を封入する工程では、圧力差又は温度差を使用して前記一対の基板間に液晶を注入することを特徴とする付記１４に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１２３】
（付記１６）前記液晶を封入する工程は、滴下注入法により実施することを特徴とする付記７に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１２４】
（付記１７）前記液晶として、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、及びスメクティックＡ相液晶からなる群から選択されたいずれか一種を使用することを特徴とする付記７に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一対の基板の両方にスペーサを接合するので、液晶パネルに外圧が加えられても基板とスペーサとが離れることがなく、セルギャップ（基板間隔）が大幅に変化することが回避される。これにより、干渉縞の発生、色調のばらつき及び駆動電圧特性のばらつきが回避される。
【０１２６】
また、本発明においては、スペーサを構成するフォトレジストに樹脂が添加されており、これによりスペーサに弾力性が付与されている。このため、温度変化により液晶の体積が変化しても、スペーサが液晶の体積変化に追従して伸縮する。従って、スペーサと基板とが剥れることがなく、温度変化に起因する表示品質の劣化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の液晶パネルの１画素を示す平面図である。
【図２】図２は図１のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）はスペーサの形成方法を示す模式図である。
【図４】図４は基板上に塗布したシール剤を示す平面図である。
【図５】図５はＴＦＴ基板と対向基板とを接合する工程を示す模式図である。
【図６】図６は真空注入法を示す模式図である。
【図７】図７は本実施の形態の液晶パネルに外圧が加えられたときのセルギャップの変化を示す模式図である。
【図８】図８は滴下注入法を示す模式図である。
【図９】図９は従来の液晶パネルに外圧が加えられたときのセルギャップの変化を示す模式図である。
【符号の説明】
１０，６０…ＴＦＴ基板、
１１，２１…ガラス基板、
１３…ゲート絶縁膜、
１２…ゲートバスライン、
１４…データバスライン、
１５…ＴＦＴ、
１５ｄ…ドレイン電極、
１５ｓ…ソース電極、
１６…チャネル保護膜、
１７，２３…絶縁膜
１７ａ…コンタクトホール、
１８…画素電極、
１９，２５…配向膜、
２０，５０…対向基板、
２２…ブラックマトリクス、
２４…コモン電極、
２６，５１…スペーサ、
３０…液晶、
３５…レジスト膜、
３６…シール剤、
３９…液晶注入口、
４０…空パネル。
【図１】
2004163459.tif 000003
【図２】
2004163459.tif 000004
【図３】
2004163459.tif 000005
【図４】
2004163459.tif 000006
【図５】
2004163459.tif 000007
【図６】
2004163459.tif 000008
【図７】
2004163459.tif 000009
【図８】
2004163459.tif 000010
【図９】
2004163459.tif 000011