(57)【特許請求の範囲】
【請求項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（１ａ，１ｂ，３）と、
前記２枚の基板（１ａ，１ｂ，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（１ａ，１ｂ，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ペーサ（２９，３０）と
を備え、前記柱状スペーサ（２９，３０）は、
第１柱状スペーサ（３０）と、
無負荷時の高さが前記第１柱状スペーサ（３０）より高い第２柱状スペーサ（２９）とを含み、
前記第１柱状スペーサは、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柱状スペーサ（２９）は、前記第２領域（３３）に配置された、液晶表示パネル。
【請求項２】
互いに貼り合せられるべき２枚の基板（１ａ，１ｂ，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ペーサ（２９，３０）を形成するスペーサ形成工程と、
前記２枚の基板（１ａ，１ｂ，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、前記スペーサ形成工程は、
前記シール材（２）の内側近傍の第１領域（３４）に第１柱状スペーサ（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柱状スペーサ（３０）および前記第１柱状スペーサ（３０）より高さの高い第２柱状スペーサ（２９）を形成する工程を含む、液晶表示パネルの製造方法。
【請求項３】
基板（１０１）と、前記基板（１０１）上に形成されたスペーサとを有するスペーサ付き基板であって、
前記スペーサ（１０５）は、第１スペーサ部（１０５ａ）と、前記第１スペーサ部（１０５ａ）の上部に形成された第２スペーサ部（１０５ｂ）とを少なくとも有しており、前記第１スペーサ部（１０５ａ）の上部の直径が前記第２スペーサ部（１０５ｂ）の底部の直径よりも長く、
前記第１スペーサ部（１０５ａ）の上部は、平面視において前記第２スペーサ部（１０５ｂ）を囲む溝（１０５ｃ）を有する、スペーサ付き基板。
【請求項４】
前記スペーサ（１０５）の上部の直径をＣとし、前記スペーサ（１０５）の底部から上部までの高さをＨとすると、前記スペーサ（１０５）の底部の直径が１．８×Ｃ以上であり、前記スペーサ（１０５）の底部から０．８５×Ｈの高さにおける前記スペーサ（１０５）の直径が１．０５×Ｃ以下である、請求項３に記載のスペーサ付き基板。
【請求項５】
請求項３に記載のスペーサ付き基板と、前記スペーサ付き基板（１０１）に対向して配置された対向基板（１０２）と、前記スペーサ付き基板（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。
【請求項６】
前記機能材料層が液晶層（１０４）である、請求項５に記載のパネル。
【請求項７】
請求項６に記載のパネルを製造する方法であって、
前記スペーサ付き基板（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、
前記スペーサ付き基板（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。
【発明の詳細な説明】
【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、柱状のスペ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ペーサが形成されたスペーサ付き基板に関する。本発明のスペ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いの主表面が対向するように数μｍ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、簡略化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１ａと基板１ｂ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１ａ，１ｂ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ペーサ５によって、基板１ａと基板１ｂ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加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、注入時間がか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いる（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ペーサを配置する。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���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、スペーサによって決められる。従来の技術においては、スペーサとして、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、配向しなくなっ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、スペーサとして基板上に柱状のスペーサ（本発明においては「柱状スペーサ」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）。柱状スペーサは、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く、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いという利点を有する。【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ペ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、柱状構造スペーサを基板上に形成する技術が開発されている。柱状構造スペーサは、基板上に感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により感光性樹脂をパターニングして形成される。柱状構造スペーサは、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。しか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。しかし高温状態では液晶材料が熱膨張するので、柱状構造スペーサを用いた場合、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、柱状の樹脂スペ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種類以上のスペ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、柱状スペ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】  しかしながら、上記の特許文献に記載のスペ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ペ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、樹脂スペ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く、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、柱状スペ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。しかし測定誤差、滴下量制御の精度および温度変化を考慮すると、特開２００１−２８１６７８号公報に開示された方法は十分ではない。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】  柱状スペーサは、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、柱状スペ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、柱状スペ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±０．２μｍ程度ばらつく可能性がある。このため、形成された柱状スペ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あった。【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。柱状スペーサ５の高さが設計値より低い場合には、図１２Ａに示すように、柱状スペーサ５の頂面が基板１ｂ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、柱状スペ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１ａ，１ｂ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いう問題があった。【００１８】  特開２００１−２８１６７８号公報においては、柱状スペーサの高さを測定して、測定値に基づいて液晶の滴下量を定めることが提案されている。この製造方法においては、柱状スペ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が、柱状スペーサの高さの測定は、１箇所当たり１０秒から２０秒程度かかるため、全ての柱状スペーサについて測定すると非常に時間がかかってしまう。一方で、基板の主表面内において、柱状スペーサの高さは、±０．１μｍ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、柱状スペーサの高さを数多く測定しようとすれば、非常に時間がかかって生産性が低下し、柱状スペ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インチから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ペーサの高さの測定が必要になって、非常に時間がか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、スペ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ペーサとを備える。柱状スペーサは、表示領域の中央から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ペーサとを備える。シール材の内側近傍の第１領域において、柱状スペーサの数密度が第１領域のさらに内側の第２領域より小さくなっている。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ペーサとを備える。表示領域を避けた第１領域において、柱状スペーサの数密度が第１領域の外の第２領域より小さくなっている。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ペーサとを備える。柱状スペーサは、第１柱状スペーサと、無負荷時の高さが第１柱状スペーサより高い第２柱状スペーサとを含む。第１柱状スペーサは、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柱状スペーサは、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ペーサを形成するスペーサ形成工程を含み、スペーサ形成工程では、形成されるべき表示領域の中央から外周部に向かって、徐々に数密度が小さくなるように柱状スペーサを形成する。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ペーサを形成するスペーサ形成工程と、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。スペーサ形成工程では、シール材の内側近傍の第１領域における柱状スペーサの数密度を、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ペーサを形成する。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ペーサを形成するスペーサ形成工程と、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。スペーサ形成工程では、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ペーサの数密度が、第１領域の外の第２領域より小さくなるように、柱状スペーサを形成する。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い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ペーサを形成するスペーサ形成工程と、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。スペーサ形成工程は、シール材の内側近傍の第１領域に第１柱状スペーサを、第１領域のさらに内側の第２の領域に、第１柱状スペーサおよび第１柱状スペーサより高さの高い第２柱状スペ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。【００３１】  本発明のスペーサ付基板は、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付き基板であって、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しており、第１スペーサ部の上部の直径が第２スペーサ部の底部の直径よりも長い。【００３２】  第１スペーサ部の上部は、平面視において第２スペーサ部を囲む溝を有することが好ましい。【００３３】  また、スペーサの上部の直径をＣとし、スペーサの底部から上部までの高さをＨとすると、スペーサの底部の直径が１．８×Ｃ以上であり、スペーサの底部から０．８５×Ｈの高さにおけるスペーサの直径が１．０５×Ｃ以下であることが好ましい。【００３４】  本発明のパネルは、本発明のスペーサ付き基板と、スペーサ付き基板に対向して配置された対向基板と、スペ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���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ロルミネッセンス（ＥＬ）層、発光ガス層、エレクトロ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、スペ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、スペ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、スペ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における柱状スペ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における柱状スペ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】柱状スペ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】柱状スペ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における柱状スペ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における柱状スペ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のスペ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のスペーサ１０５を模式的に示す拡大断面図である。
【図１５】実施の形態３のスペーサ１０５の平面図である。
【図１６】実施の形態３のスペーサ１０５の荷重−変位特性を示すグラフである。
【図１７】比較例のスペーサ１５０を模式的に示す断面図である。
【図１８】実施の形態３のスペーサ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のスペ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のスペーサ付き基板の平面図である。
【図２１Ａ】実施の形態５のスペ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のスペ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】
【００３９】  １ａ，１ｂ，基板、２  シール材、３  ガラス基板、５  柱状スペーサ、６  液晶、７  絵素、１０  ドライバ、２８  真空気泡、２９  高柱状スペーサ、３０  低柱状スペーサ、３１  高密度領域、３２  低密度領域、３３  高低スペーサ配置領域、３４  低スペーサ配置領域、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  スペーサ、１０５ａ  第１スペーサ部、１０５ｂ  第２スペーサ部、１０５ｃ  溝、１５０  スペーサ。
【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１Ｂ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１ａと基板１ｂとの２枚の基板がシール材２で互いに接着固定されている。基板１ａの主表面には駆動素子などが形成され、基板１ｂ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１ａ，１ｂ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１ａと基板１ｂ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、柱状スペーサ５によって定められている。
【００４２】  柱状スペーサ５は、液晶が封入されている領域に配置されている。柱状スペーサ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の柱状スペーサ５の数密度は、高密度領域３１より小さくなっている。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、柱状スペーサ５の数密度が高い。シール材２は、基板１ｂ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３１における基板１ａ，１ｂ同士の間隔は、ほぼ一定である。これに対して、低密度領域３２における基板１ａ，１ｂ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っている。【００４３】  図２Ａおよび図２Ｂは、柱状スペーサ５が配置されている状態の説明図であり、図２Ａ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。柱状スペーサ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ペーサ５の数密度は、低密度領域３２に配置された柱状スペーサ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１１５μｍ、横６５μｍである液晶表示パネルに対して、高密度領域においては、φ１０μｍ、高さ４．５μｍの柱状スペーサ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２Ｂにおける低密度領域においては、同じ形状の柱状スペーサ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、柱状スペ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、柱状スペーサの高さについては、製作誤差が生じやすい。図３Ａは、柱状スペーサ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。柱状スペーサ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、柱状スペーサ５の数密度が高いため、２枚の基板１ａ，１ｂ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、柱状スペーサ５の数密度が低いため、２枚の基板１ａ，１ｂ同士の間隔が表示領域の中央から外周部に向かって、徐々に狭くなるように形成されている。【００４６】  柱状スペーサ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１ａ，１ｂ同士の間隔は一定になる。柱状スペーサ５の高さが低いために、柱状スペーサによって規定される基板１ａ，１ｂ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１ａ，１ｂ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１ａ，１ｂの主表面が互いに平行になる。【００４７】  形成される柱状スペーサ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、表示領域の中央から外側に向かって、基板１ａ，１ｂ同士の間隔は狭くなる。基板１ａ，１ｂ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、柱状スペーサ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１ａ，１ｂ同士の間隔はほぼ一定になる。一方で、柱状スペーサ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１ａ，１ｂ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、数密度が小さい低密度領域を形成することによって、柱状スペ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って、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、柱状スペーサの高さが設計値よりも高い場合および低い場合のいずれの場合においても表示品位の低下を防止することができる。【００４９】  本実施の形態においては、低密度領域がシール材の内側近傍に形成されている。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からシール材が配置されている外側に向かって形成されている。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が、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イッチングするためのＴＦＴを動作させる回路などが形成されたいわゆる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か、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から見た場合に、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ペ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きる。【００５２】  図４Ｂは、ＣＧＳ液晶の液晶表示パネルにおいて、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く、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よい。【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、柱状スペ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から外周部に向かって、柱状スペーサ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ペーサ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１ａと基板１ｂとの間の間隙が、表示領域の中央部から外周部に向かっ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ペーサを形成するスペーサ形成工程と、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���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いて行なう。【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１ｂには、スペ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ペーサ５が形成されている。柱状スペーサ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、柱状スペーサ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より小さい低密度領域３２が形成されている。【００５６】  基板１ａの主表面には、環状にシール材２が配置されている。基板１ａ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い量である。【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１ａ，１ｂの表面全体に対して大気圧が印加され、基板１ａ，１ｂ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１ａ，１ｂが貼り合せられる場合の柱状スペ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ペーサの概略拡大断面図である。基板１ｂの主表面に形成された柱状スペーサ５は、頂面の径が底面の径よりも若干小さくなっている円柱状に形成されている。柱状スペーサ５は、アクリル樹脂などで形成されている。柱状スペーサ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、柱状スペーサ５は、図７Ｂに示すように、基板１ｂに対して基板１ａ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。柱状スペーサ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が、数μｍ程度であり、これに対して圧縮幅４０は、１／１０μｍ程度である。このように、柱状スペーサ５が圧縮される幅は僅かではある。しかし、柱状スペーサ５は、柱状スペーサ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、柱状スペ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、柱状スペーサが設計値通りの高さである場合、設計値よりも低い場合および設計値よりも高い場合のいずれの場合であっても、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ペーサの数密度が小さくなる領域と柱状スペ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から外周部に向かって、徐々に数密度が小さくなるように柱状スペーサを形成する。【００６１】  柱状スペーサの形成は、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ペーサは、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、柱状スペーサの数密度、柱状スペ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しい。【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１ａ，１ｂがシール材２によって固定され、２枚の基板１ａ，１ｂ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領域としての低スペーサ配置領域３４と、低スペーサ配置領域３４のさらに内側の第２領域としての高低スペーサ配置領域３３とを有する。また、液晶表示パネルは、低スペーサ配置領域３４および高低スペーサ配置領域３３に配置された第１柱状スペーサと、高低スペーサ配置領域３３に配置された第２柱状スペーサとを含む。本実施の形態においては、第１柱状スペーサとして低柱状スペーサ３０が形成され、第２柱状スペーサとして高柱状スペーサ２９が形成されている。高柱状スペーサ２９は、無負荷時の高さが低柱状スペーサ３０より高くなるように形成されている。換言すれば、高柱状スペーサ２９は、２枚の基板からの圧力を開放したときに、低柱状スペーサ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、低スペーサ配置領域３４および高低スペーサ配置領域３３における柱状スペーサの配置を説明する図を示す。図９Ａは、高低スペーサ配置領域３３の平面図である。高柱状スペーサ２９および低柱状スペーサ３０の２種類の高さを有する柱状スペ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。高柱状スペーサ２９および低柱状スペーサ３０は、それぞれが混在するように配置されている。図９Ｂは、低スペーサ配置領域３４の平面図である。低スペーサ配置領域３４には、高さの低い低柱状スペーサ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つのスペーサを備えている。たとえば、１つの絵素の大きさが縦１１５μｍ、横６５μｍの液晶表示パネルにおいて、高低スペーサ配置領域３３には、φ１０μｍ、高さが４．５μｍの高柱状スペーサ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、φ１０μｍ、高さが４．３μｍの低柱状スペーサ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、低スペーサ配置領域３４には、φ１０μｍ、高さが４．３μｍの低柱状スペーサ３０が、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、低柱状スペ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、高低スペーサ配置領域３３に、高柱状スペーサ２９が低スペーサ配置領域３４の低柱状スペーサ３０の数密度より高く形成されているため、この高低スペーサ配置領域３３においては、２枚の基板１ａ，１ｂの主表面は互いに平行になる。ま���、高低スペーサ配置領域３３よりも優先的に低スペーサ配置領域３４において、２枚の基板１ａ，１ｂ同士の間隔を狭くすることができる。【００６８】  柱状スペーサの高さが設計値通りに形成されている場合は、高柱状スペーサ２９が低柱状スペーサ３０よりも優先的に圧縮されて、低柱状スペーサ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】  柱状スペーサの高さが設計値よりも低い場合には、高低スペーサ配置領域３３の高柱状スペーサ２９が十分に圧縮されずに、高低スペーサ配置領域３３の基板同士の間隔が低スペーサ配置領域３４の基板同士の間隔より大きくなる。【００７０】  柱状スペーサの高さが、設計値よりも高い場合には、高柱状スペーサ２９が低柱状スペーサ３０の高さまで圧縮されたうえに、低スペーサ配置領域３４において、基板１ａ，１ｂ同士の間隔が小さくなって、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、高低スペーサ配置領域および低スペ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、柱状スペ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、形成された柱状スペーサの高さが設計値より高い場合および低い場合のいずれの場合にも、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１ｂに対して、フォトリソグラフィ法などによって、柱状スペーサを形成することや、他方の基板１ａ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１ｂに柱状スペーサを形成するスペーサ形成工程において、シール材の内側近傍に第１領域としての低スペーサ配置領域３４を、低スペーサ配置領域３４のさらに内側に第２領域としての高低スペーサ配置領域３３を形成する。低スペーサ配置領域３４には、第１柱状スペーサとしての低柱状スペーサ３０のみを形成する。これに対し、高低スペーサ配置領域３３においては、低柱状スペーサ３０に加えて、低柱状スペーサ３０より高さの高い高柱状スペーサ２９を形成する。一方で、基板１ａ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１ａ，１ｂの主表面を加圧する。このように、それぞれの基板１ａ，１ｂの主表面が近づくように圧縮する。【００７６】  高低スペーサ配置領域３３においては、低柱状スペーサ３０に加えて高柱状スペーサ２９を形成している。貼り合せの際には、高柱状スペーサ２９が低柱状スペーサ３０よりも先に基板１ａに接触する。基板１ａ，１ｂの主表面に圧力を加えることによって、高柱状スペーサ２９の先端が先に圧縮され、液晶６の量���２枚の基板１ａ，１ｂ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】  形成した柱状スペーサの高さが低い場合には、高柱状スペーサの圧縮の途中で、圧縮が停止して、高低スペーサ配置領域３３の間隔が、低スペーサ配置領域３４の間隔よりも大きくなる。一方で、形成した柱状スペーサの高さが高い場合には、低スペーサ配置領域３４において、基板１ａ，１ｂ同士の間隔が近くなる。このように、柱状スペ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、柱状スペ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、分かり易くするために誇張して記載している。また、本発明においては、２枚の基板同士の間に主表面が互いに平行にならない部分が生じるが、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い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ペーサ付き基板について説明するが、本発明のスペーサ付き基板は、液晶パネルだけでなく、無機または有機ＥＬパネル、プラズマパネル、フィールドエミッションパネル、エレクトロクロミックパネル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く、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バ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。またパララックスバリアパネルは、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のスペ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ペーサ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（インジウム錫酸化物）などからなる透明電極（不図示）と、ポリイミドなどからなり、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、ホウケイ酸ガラス、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ペーサ１０５を模式的に示す拡大断面図であり、図１５はスペーサ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上にスペーサ１０５が形成されている場合について説明するが、ＴＦＴ基板１０２上にスペーサ１０５が形成されていても良い。【００８６】  スペーサ１０５は、第１スペーサ部１０５ａと、第１スペーサ部１０５ａの上部に形成された第２スペーサ部１０５ｂとを有する。第１スペーサ部１０５ａおよび第２スペーサ部１０５ｂは、それぞれ錐台の形状を有しており、第１スペーサ部１０５ａの上部の直径Ａが第２スペーサ部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、スペーサ１０５は上底面積（上面の面積）が相対的に大きい第１スペーサ部１０５ａ��、上底面積が相対的に小さい第２スペーサ部１０５ｂとを組み合わせた形状をしている。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スペーサ部１０５ｂ）があっても、ラビング工程の際にダメージを受けにくくなる。【００８８】  また、上底面積（上面の面積）が相対的に大きい第１スペーサ部１０５ａ上に上底面積が相対的に小さい第２スペーサ部１０５ｂを形成することにより、スペーサの荷重−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ペーサ１０５の荷重−変位特性を示すグラフである。図１６に示すように、荷重−変位特性のグラフは、第２スペーサ部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スペーサ部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スペーサ部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スペーサ部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スペーサ部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は比較例のスペーサ１５０を模式的に示す断面図である。スペーサ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、スペーサはフォトリソグラフィ法を用いて形成されるので、スペーサ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、スペーサ１５０の上部の直径Ｃは６〜１０μｍ程度であり、スペーサ１５０の底部の直径は１．５×Ｃμｍ程度である。したがって、スペーサ１５０の高さをＨμｍとすると、スペーサ１５０のアスペクト比はＨ／１．５×Ｃ程度となる。ステッパ方式やミラープロジェクショ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ペーサを作成することも可能である。しかし、あまり小さいサイズのスペ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ペーサ１０５の大きさを説明するための断面図である。本実施の形態のスペーサ１０５は、それぞれが錐台の形状を有する第１スペーサ部１０５ａと第２スペーサ部１０５ｂとを上下に組み合わせた構造であり、第１スペーサ部１０５ａの上部の直径Ａが第２スペーサ部１０５ｂの底部の直径Ｂよりも長いので、比較例のスペーサ１５０に比してスペーサ１０５の底部の直径Ｄを長くすることができる。例えば、スペーサ１０５の底部の直径Ｄを１．８×Ｃ以上とすることができる。したがって、スペーサ１０５のアスペクト比をＨ／１．８×Ｃ以下、すなわち比較例のスペーサ１５０よりもアスペクト比を小さくできるので、小さいサイズのスペ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】  スペーサ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���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６μｍ程度が限界であるので、第２スペーサ部１０５ｂの上部の直径Ｃは最低６μｍ程度となる。一方、スペーサ１０５の底部（本実施の形態では第１スペーサ部１０５ａの底部）の直径Ｄは、第２スペーサ部１０５ｂの上部の直径Ｃの１．８倍以上に設定する。ただし、スペーサ１０５の底部の直径Ｄをあまり大きくすると、画素開口部にスペーサ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、画素開口部にかからないように、スペーサ１０５の底部の直径Ｄは１４μｍ程度とする。第２スペーサ部１０５ｂの上部の直径Ｃを６μｍとした場合におけるセル内のスペーサ密度は１０００個／ｃｍ２程度が好ましい。【００９２】  スペーサ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５μｍ程度であり、反射表示型であれば２．５μｍ程度である。ただし、基板１０１，１０２を重ね合わせたときにスペーサ１０５が若干つぶれるので、その分の見込量（０．２μｍ程度）をセルギャップに加えた値がスペーサ１０５の高さＨとなる。例えば、透過表示型であれば５．２μｍ程度であり、反射表示型であれば２．７μｍ程度である。【００９３】  第２スペーサ部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弾性変形する。第２スペーサ部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ペーサ１０５がつぶれないように設定する。また液晶滴下量やスペーサ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スペーサ部１０５ｂの高さｈ２は、好ましくは０．４μｍ以上０．７μｍ以下であり、典型的には０．５μｍである。【００９４】  本実施の形態のスペーサ１０５は、スペーサ１０５の底部から上部までの高さをＨとすると、スペーサ１０５の底部から０．８５×Ｈの高さにおけるスペーサ１０５の直径Ｅがスペーサ１０５の上部の直径Ｃの１．０５倍以下、すなわち１．０５×Ｃ以下である。【００９５】  次に、本実施の形態のスペーサ付き基板を用いて液晶表示パネルを製造する工程について説明する。まず、一方の基板１０１上に、スパッタ法や印刷法などにより、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樹脂レジストを基板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ペーサ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）スペーサ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��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やディスペンサ方式によって、エポキシ樹脂を含有する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いので、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ペーサ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く、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スペーサ部１０５ａ上の第２スペーサ部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スペーサ部１０５ａの上部の直径Ａが第２スペーサ部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い圧力に対しては、第１スペーサ部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から取り出し、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が用いられているが、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）などの他のアクティブ駆動素子を用いても良く、あるいは駆動素子を用いないパッシブ（マルチプレックス）駆動でも良い。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、本発明のスペ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のスペ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ペーサ１０５は、第１スペーサ部１０５ａの上部が溝１０５ｃを有することを除いて、実施の形態３のスペーサ１０５と同様である。したがって、本実施の形態で示すスペーサ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スペーサ部１０５ｂの底部近傍に形成された溝１０５ｃは、平面視において第２スペーサ部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０．２μｍ以上２μｍ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０．２μｍ以上１μｍ以下である。【０１０４】  平面視において溝１０５ｃが第２スペーサ部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スペーサ部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スペーサ部１０５ａおよび第２スペーサ部１０５ｂがともに錐台の形状を有しているが、第１スペーサ部１０５ａおよび第２スペーサ部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のスペ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スペーサ部１０５ａおよび第２スペーサ部１０５ｂがともに円柱状であり、第２スペーサ部１０５ｂが第１スペーサ部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スペーサ部１０５ｂが第１スペーサ部１０５ａ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ペーサ１０５も、実施の形態３および４に示したスペーサ１０５と同様の効果が期待できる。【０１０７】  （他の実施の形態）
第１スペーサ部１０５ａおよび第２スペーサ部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、スペーサ部１０５ａ，１０５ｂ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。しかしスペーサ部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。またスペーサ部１０５ａ，１０５ｂの各上部の面は、基板面に平行でなくても良く、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、スペーサ部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、スペーサ１０５が２つのスペーサ部１０５ａ，１０５ｂから構成される場合について説明したが、スペーサがさらなるスペーサ部を有する多段状であっても良い。【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。【０１１１】  また、本発明のスペーサ付き基板は、液晶パネル、無機または有機ＥＬパネル、プラズマパネル、フィールドエミッションパネル、エレクトロクロミックパネルなどに用いることができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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