(57)【要約】【課題】スペーサ本数を増大させることなく、環境温度に追随ししかも所定の機械的強度を有し、過度の圧力が加わっても塑性変形しないスペーサを備えた液晶パネルを提供すること。【解決手段】マトリクス状に配設されたゲート配線とソース配線とが交差する箇所にアクティブ素子が設けられた第１基板２と、柱状スペーサが形成され第１基板２に対向配置される第２基板１４と、を備え、柱状スペーサの先端部をアクティブ素子７に接触させた状態で第１基板と第２基板２、１４とを間に空間Ｓを形成して貼り合せて、空間Ｓ内に液晶２４を注入した液晶パネルにおいて、柱状スペーサ２０Ａの先端部には、アクティブ素子７に接触する接触部２０ａと、接触部からアクティブ素子と接触しない位置まで延出した延出部２０ｂとが設けられ、接触部２０ａはアクティブ素子に接触され、延出部は第１基板２との間に隙間を設けた非接触状態で第１、第２基板間に配置されている。【選択図】図２
2009210969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配設された第１配線と第２配線とが交差する箇所にアクティブ素子が設
けられた第１基板と、柱状スペーサが形成され前記第１基板に対向配置される第２基板と
、を備え、前記柱状スペーサの先端部を前記第１基板のアクティブ素子に接触させた状態
で前記第１基板と第２基板との間に空間を形成して貼り合せて、前記空間内に液晶を注入
した液晶パネルにおいて、
前記柱状スペーサの先端部には、前記アクティブ素子に接触する接触部と、前記接触部
から前記アクティブ素子と接触しない位置まで延出した延出部とが設けられて、前記接触
部は前記アクティブ素子に接触され、前記延出部は前記第1基板との間に隙間を設けた非
接触状態で前記第１、第２基板間に配置されていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】
前記第２基板にはカラーフィルタ層を設け、前記柱状スペーサは前記カラーフィルタ層
で使用する材料と同一の材料からなる層を積層することにより形成したことを特徴とする
請求項１に記載の液晶パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶パネルに係り、詳しくはフォトスペーサを改良した液晶パネルに関するも
のである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話機等の携帯情報端末の電子機器にはその表示
装置として、液晶パネルが多く使用されている。これらの液晶パネルは、互いに対向する
面にそれぞれ所定の電極パターンなどが形成された２枚の第１、第２基板をその間にシー
ル材を介して所定の間隔をあけて貼り合せて、第１、第２基板及びシール材に囲まれた領
域に形成された所定大きさの空間に液晶を封入した構成となっている。
【０００３】
この液晶パネルの第１、第２基板間には、所定の間隔、すなわちセルギャップを保持す
るためのスペーサが介在されている。例えば、下記特許文献１には、対向基板から柱状の
スペーサを立設させて、ＴＦＴ基板との貼り合せ時に、このＴＦＴ基板に設けた薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）にスペーサの先端部を接触させることによって両基板間のギャップを
一定に保持するようにした液晶パネルが開示されている。この液晶パネルは、従来技術の
球状スペーサに代えて柱状スペーサが使用されているので、球状スペーサを使用すること
によって生じていた課題、例えば、パネル開口率の減少およびスペーサ散布時に発生する
球状スペーサの偏在などが解消される。また、下記特許文献２には、柱状スペーサを遮光
性部材で形成し、このスペーサでギャップを保持するようにした液晶パネルが開示されて
いる。このように液晶パネルのスペーサを遮光性材料で形成すると、スイッチング素子へ
の光入射を防止できると共に、両基板間のギャップを一定に保持することができる。
【０００４】
ところで、液晶パネルは、使用環境によって液晶が熱の影響を受けて熱膨張或いは熱収
縮し、また製造工程の基板の貼り合せ時等に基板に局部的な大きな力が加わることがある
。特に、局部的な大きな圧力が掛かると柱状体からなるスペーサが弾性限界を超えて塑性
変形して元の形状に復帰できなくなり、その結果、所定のギャップを保持できなくなるこ
とがある。そこで、スペーサには、このような熱的伸縮に追随できしかも所定の機械的強
度が必要となる。しかしながら、上記特許文献１、２に開示された液晶パネルは、特に、
基板間に大きな力が加わったときに、スペーサに過度な力が加わって塑性変形してしまう
恐れがある。そこで、このような熱的影響および機械的な圧力に対応できるようにしたス
ペーサを設けた液晶パネルが提案されている（例えば、下記特許文献３参照）。
【０００５】
図４は下記特許文献３に開示された液晶パネルを示し、図４ＡはＴＦＴ基板をカラーフ
ィルタ基板（以下、ＣＦ基板という）に設けた柱状スペーサとともに示した平面図、図４
Ｂは液晶パネルのゲートバスラインを通る一部断面図である。以下、図４を参照して、下
記特許文献３に記載された液晶パネルを説明する。
【０００６】
この液晶パネル３０は、柱状スペーサをサブピクセル内に異なる２つの配置パターンで
設置して、この２つの配置パターンで基板間に段差を設け、この段差を利用した２段クッ
ション作用により、液晶の熱膨張或いは収縮、また基板間に加わる圧力に対応できるよう
にしたものである。具体的には、図４に示すように、液晶パネル３０は、ＴＦＴ基板３１
と、ＣＦ基板３６と、これらの基板間に挿入された液晶４１とを有している。ＴＦＴ基板
３１は、ゲートバスライン（以下、ゲートラインという）３２、データバスライン（以下
、データラインという）３３、ＴＦＴ３４および画素電極３５を含む積層構造を有してい
る。ＣＦ基板３６は、カラーフィルタ３７と共通電極３８とを有し、また対向するＴＦＴ
基板３１に向かって延びる複数の第１、第２の柱状スペーサ３９、４０を備えている。第
１の柱状スペーサ３９はゲートライン３２とデータライン３３との交差部に相当する位置
に配置されおり、第２の柱状スペーサ４０は、ゲートライン３２の一部に相当する位置に
配置されている。これらの第１、第２の柱状スペーサ３９、４０は同じ高さであり、両基
板３１、３６を貼り合せたときに、第１の柱状スペーサ３９はゲートライン３２とデータ
ライン３３との交差部と接触し、第２の柱状スペーサ４０はＴＦＴ基板３１との間で隙間
があくように配置されている。
【０００７】
これらの柱状スペーサ３９、４０のうち、第１の柱状スペーサ３９は、液晶の熱膨張お
よび熱収縮に追随し、第２の柱状スペーサ４０は、基板に局部的に大きな力が掛かったと
きに塑性変形を阻止する働きをしている。例えばＣＦ基板３６に局部的な大きな力が掛か
った場合、最初は第１のスペーサ３９が圧縮されるが、やがて第２の柱状スペーサ４０が
ＴＦＴ基板３１と接触し、第２のスペーサ４０が大きな力の大部分を分散させるようにな
る。そのため、第１のスペーサ３９が過度に変形して、塑性変形することが防止される。
このように、上記特許文献３に開示された液晶パネルは、柱状スペーサをサブピクセル内
に異なる２つの配置パターンで設置し、基板間に生じる段差によって２段クッション作用
が生じるようにして、熱膨張および熱収縮並びに機械的な圧力に対応できるようになって
いる。
【特許文献１】特開２００１−２７７６２号公報（段落〔００２２〕、〔００２３〕、図３）
【特許文献２】特開平８−２３４２１２号公報（段落〔００１０〕、〔００１１〕、図１）
【特許文献３】特開２００３−１５６７５０号公報（段落〔００１３〕〜〔００２１〕、〔００２６〕、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献３の液晶パネルは、それぞれのサブピクセル内に異なる２
つの配置パターンで２本の柱状スペーサを配置しなければならないので、各柱状スペーサ
に対してそれぞれ遮光手段が必要になるとともに、柱状スペーサを形成する工数が増える
などの課題が潜在している。
【０００９】
近年の携帯端末などに使用される液晶パネルは、小型化、高精細化の傾向にあり、さら
に、高解像度、高輝度、低消費電力への要求が高まっている。これに伴って個々の画素領
域が極小化されているため、この極小化された画素領域にスペーサの密度を高めて配設す
るのが極めて困難になっており、更には、パネルの開口率が高くなってきているためスペ
ーサを配置する場所（非開口部）は不足している。このため、小型の液晶パネルにおいて
は、上記特許文献３の液晶パネルのようにスペーサの本数を増やすことができなくなって
きている。
【００１０】
そこで、本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたもので、本発
明の目的は、スペーサの本数を増大させることなく、環境温度に追随可能であると共に所
定の機械的強度を有し、過度な圧力が掛かっても塑性変形しないスペーサを備えた液晶パ
ネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の液晶パネルは、マトリクス状に配設された第１配
線と第２配線とが交差する箇所にアクティブ素子が設けられた第１基板と、柱状スペーサ
が形成され前記第１基板に対向配置される第２基板と、を備え、前記柱状スペーサの先端
部を前記第１基板のアクティブ素子に接触させた状態で前記第１基板と第２基板とを間に
空間を形成して貼り合せて、前記空間内に液晶を注入した液晶パネルにおいて、
前記柱状スペーサの先端部には、前記アクティブ素子に接触する接触部と、前記接触部
から前記アクティブ素子と接触しない位置まで延出した延出部とが設けられ、前記接触部
は前記アクティブ素子に接触され、前記延出部は前記第1基板との間に隙間を設けた非接
触状態で前記第１、第２基板間に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
上記液晶パネルによれば、第１、第２基板間において、柱状スペーサは、その先端に接
触部と延出部とを有し、接触部はアクティブ素子に接触し、延出部はアクティブ素子とは
非接触の状態で第１基板との間に隙間があいた状態で固定される。この固定状態で、液晶
が熱膨張或いは熱収縮すると、柱状スペーサの接触部がこの熱膨張或いは熱収縮に追随し
、両基板間のセルギャップを保持する。また、液晶パネル製造の両基板の貼り合せ時など
において、基板に局部的な大きな力が加わった場合でも、柱状スペーサは、最初は接触部
が圧縮され弾性変形して潰れるが、やがて延出部が第１基板に突き当たって過度の変形が
阻止されるので、スペーサの塑性変形を防止できる。すなわち、この柱状スペーサは、接
触部と延出部とで２段クッション作用を生じさせるので、従来技術のように一対の柱状ス
ペーサを異なる配置パターンにすることなく、熱的影響および機械的圧力に対応すること
ができる。また、一対の柱状スペーサではなく１つの柱状スペーサで２段クッション作用
を生じさせることができるので、２本の異なるスペーサをペアにしてそれぞれを遮光する
より遮光面積を減少させることができる。なお、柱状スペーサの先端部を第１基板のアク
ティブ素子に接触させた、という場合の接触とは、必ずしも柱状スペーサの先端がアクテ
ィブ素子と直接接触している場合だけでなく、アクティブ素子と柱状スペーサの先端部分
との間に、実施形態で説明するような保護膜等を介して間接的に接触する場合も含む意味
である。
【００１３】
また、上記液晶パネルにおいて、前記第２基板にはカラーフィルタ層を設け、前記柱状
スペーサは前記カラーフィルタ層で使用する材料と同一の材料からなる層を積層すること
により形成すると好ましい。
【００１４】
上記好ましい態様によれば、カラーフィルタ基板を製造する際に、柱状スペーサを特別
な材料を用いることなく、カラーフィルタ層を形成する材料によって簡単に作成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態
は、本発明の技術思想を具体化するための液晶パネルを例示するものであって、本発明を
この液晶パネルに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその
他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【００１６】
図１はＴＦＴを搭載したＴＦＴアレイ基板の一部表示画素を示した平面図である。図２
は図１のＴＦＴ基板にカラーフィルタ層を貼り合せた状態でII−II線に沿って切断した断
面図である。図３は図１のIII−III線で切断した断面図である。なお、図１には説明の便
宜上カラーフィルタ基板に配置するスペーサが点線で示されている。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る液晶パネル１は、図１及び図２に示すように、マトリクス状
に配設したゲート配線４とソース配線６とが交差する箇所にアクティブ素子としての薄膜
トランジスタ（以下、ＴＦＴという）７を設けた第1基板としてのＴＦＴアレイ基板（以
下、単に「アレイ基板」という）２と、このアレイ基板２に対向配置されるカラーフィル
タ層１７を有する第２基板としてのカラーフィルタ基板（以下、単に「ＣＦ基板」という
）１４とを備えている。ＣＦ基板１４には、２種類の柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂが立設
されており、これらの柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂをアレイ基板２とＣＦ基板１４との間
に挟んだ状態で貼合わせて、両基板２、１４間に空間Ｓを形成して、この空間Ｓ内に液晶
２４を注入した構成を有している。以下、さらに具体的な構成を説明する。
【００１８】
アレイ基板２は、図２に示すように、ガラス基板３の上にゲート配線４とソース配線６
とが所定の間隔をあけて互いにマトリクス状に配設されており、このマトリクス状に配設
されたゲート配線４とソース配線６とで囲まれた領域に表示画素Ｐが形成されている。そ
れぞれの表示画素Ｐは、外部駆動回路に接続されると共にゲート電極を兼ねるゲート配線
４と、ソース配線６と、ＴＦＴ７及び画素電極１０などで構成されている。
【００１９】
アレイ基板２のガラス基板３上には、初めに複数本のゲート配線４が形成され、さらに
、複数本のソース配線６がゲート絶縁膜５を介して、ゲート配線４と交差するように形成
されている。また、ゲート配線４とソース配線６の交差部付近のゲート絶縁膜５上には、
半導体層７ａが形成され、次いで、一部が半導体層７ａ上に重なるようにソース配線６か
ら延設されたソース電極８と、同じく一部が半導体層７ａ上に重なるように形成されたド
レイン電極９が設けられ、さらには、ドレイン電極９と一部が重なるように画素電極１０
が形成されている。なお、これらの各種電極等は保護絶縁膜１１で被覆されている。この
保護絶縁膜１１の上には配向膜１２が形成されている。
【００２０】
ＣＦ基板１４のガラス基板１５には、アレイ基板２のゲート配線４、ソース配線６、お
よびＴＦＴ７を覆うようにブラックマトリクス１６が形成されている。このブラックマト
リクス１６で囲まれた領域には所定色からなるカラーフィルタ層１７が形成されている。
また、このカラーフィルタ層１７の表面には、保護膜１８および共通電極１９が順に積層
されている。
【００２１】
さらに、この共通電極１９の表面には、アレイ基板２のＴＦＴ７に向けて２種類の柱状
スペーサ２０Ａ、２０Ｂが立設形成されている。これらの柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂは
、ブラックマトリクス１６により遮光された領域に設けられており、更に詳しくは、図１
に示すように、それぞれの表示画素Ｐ内のＴＦＴ７と対応する箇所に形成されている。２
種類の柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂは、ＣＦ基板１４上での配置の方向が異なるのみで同
じ構成となっている。そして、図１のアレイ基板２の平面図にて示すように、上方向から
みると、柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂの平面形状はともに楕円形状となっている。一方の
柱状スペーサ２０Ａは、図２に示すように、その先端部がＴＦＴ７に接触する接触部２０
ａと、この接触部２０ａからＴＦＴ７と接触しない位置まで延出した延出部２０ｂとが設
けられている。すなわち、ＣＦ基板１４がアレイ基板２と貼り合わされたときに、接触部
２０ａは、図２に示すａ領域でＴＦＴ７の頂部に接触し、延出部２０ｂのｂ領域は、ＴＦ
Ｔ７の頂部から外れて非接触状態となっており、このｂ領域はアレイ基板２の配向膜１２
との間に所定の隙間ｇが形成されるように設置される。他方の柱状スペーサ２０Ｂは、図
３に示すように、その先端にＴＦＴ７に接触する接触部２０ａと、この接触部２０ａから
ＴＦＴ７と接触しない位置まで延出した延出部２０ｂ'とが設けられている。
【００２２】
なお、図２、図３における断面図では柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂにおける接触部２０
ａは、ＴＦＴ７の上面側全てで接触している状態を示しているが、必ずしもＴＦＴ７の上
面側全てと接触する必要はなく、ＴＦＴ７の上面側の一部と接触していていもよい。ＴＦ
Ｔ７の上面は図２、図３では簡略化して平坦で示しているが、実際には、ＴＦＴ７を構成
する、ゲート配線４（ゲート電極）、ゲート絶縁膜５、半導体層７ａ、ソース電極８、ド
レイン電極９との形成位置により、ＴＦＴ７の上面側は平坦ではない場合が多い。したが
ってこの場合ＴＦＴ７の上面側全てで柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂの接触部２０ａとは接
触せず、一部と接触することになるからである。また図１における平面図のように、ＴＦ
Ｔ７を完全に覆う必要はなく、例えばドレイン電極９の上方側と重なり、ソース電極８の
上方側とは重ならないように柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂが配置されていてもよい。つま
り、接触部２０ａは、アレイ基板２において、ガラス基板３の表面からの高さが最も高く
なる領域（最も多層に構成されている領域）となるＴＦＴ７の上方に形成されていればよ
い。
【００２３】
これらの柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂは、共通電極１９上にアクリル系透明感光剤を用
いて活性化パターン露光を行い、アルカリ現像液での現像、水洗いおよび熱処理などを行
って形成される。また、柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂは、アクリル系透明感光剤ではなく
、他の素材であっても良い、例えば、この柱状スペーサ２０Ａ、２０ＢはＣＦ基板１４に
形成されるので、このＣＦ基板１４に設けるカラーフィルタ材料、例えば、赤色、青色、
緑色のうち、いずれか２つの色層を選択してこれらの層を重ねることにより柱状スペーサ
２０Ａ、２０Ｂを形成してもよい。
【００２４】
このＣＦ基板１４は、柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂが形成された後に、アレイ基板２と
対向する表面に配向膜２１が形成される。その後、ＣＦ基板１４の表示領域の周囲にシー
ル材（図示省略）が塗布されて、アレイ基板２と貼り合わされる。この貼り合せ時に、２
種類の柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂの各接触部２０ａ、２０ａは、ＴＦＴ７の頂部と接触
されて、両基板２、１４間に所定大きさの空間Ｓが形成される。両基板２、１４が貼り合
わされた後に、空間Ｓ内には液晶２４が封入される。その後、ガラス基板３、１５の外表
面に、入射光を偏光する偏光板１３、２３が配置されて液晶パネル１の組立が完了する。
【００２５】
この実施形態の液晶パネル１によれば、柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂは、その各接触部
２０ａ、２０ａがＴＦＴ７に接触し、延出部２０ｂ、２０ｂ'がＴＦＴ７と非接触の状態
でアレイ基板２との間に隙間をあけた状態で固定される。この固定状態で液晶２４が熱膨
張或いは熱収縮すると、各柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂの接触部２０ａ、２０ａが、この
熱膨張或いは熱収縮に追随することによって両基板２、１４間のセルギャップが均一に保
持される。また、液晶パネル製造の両基板２、１４の貼り合せ時などに、基板に局部的に
大きな力が掛かったとしても、各柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂは最初は接触部分２０ａ、
２０ａが圧縮され弾性変形されて潰れるが、やがて延出部２０ｂ、２０ｂ'がアレイ基板
２に突き当たって変形移動がストップされるので、柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂが塑性変
形することを防止できる。したがって、この柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂは、接触部２０
ａ、２０ａと延出部２０ｂ、２０ｂ'とで２段クッション作用を生じさせるので、従来技
術のように一対の異なる柱状スペーサを異なる位置にそれぞれ配置することなく熱的影響
および圧力に対処することができる。また、一対の柱状スペーサではなく、１つの柱状ス
ペーサで２段クッション作用を生じさせることができるので、２本のスペーサをペアにし
てそれぞれ遮光する場合に比べて、遮光面積を減少させることができる。この実施形態の
液晶パネル１では、図１に示すように、柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂをそれぞれの表示画
素Ｐに設けたが、複数画素をグループにして、このグループ毎に１つずつ配置してもよい
。
【００２６】
また、柱状スペーサ２０Ａ、２０Ｂは、配置方向を異ならせることなく、同一方向のも
ののみを使用してもよい。同一方向のもののみを使用する場合、楕円形状の柱状スペーサ
の長手方向と、液晶パネル１のカラーフィルタ基板１４における配向膜２１のラビング方
向とが同一である方が好ましい。具体的には、カラーフィルタ基板１４における配向膜２
１のラビング方向が、図１平面図において、左右方向である場合には、柱状スペーサ２０
Ａを使用する方が好ましい。このような構成により、カラーフィルタ基板１４側をラビン
グする際に、柱状スペーサによりラビングが難しい領域（柱状スペーサをラビング用ロー
ラーが通過する場合における柱状スペーサの通過終了側の領域）を減らし、ラビング用ロ
ーラーと配向膜２１との接触面積を増やすことができる。
【００２７】
また、柱状スペーサの平面形状は、実施形態に示したような楕円形状に限定するもので
はなく、接触部と延出部とを有する形状であれば、円形状や菱形形状等であっても構わな
い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＴＦＴを搭載するＴＦＴ側基板の表示画素を示した平面図である。
【図２】図１のＴＦＴ基板にカラーフィルタ層を貼り合せた状態でII−II線に沿って切断した断面図である。
【図３】図１のIII−III線の断面図である。
【図４】従来技術の液晶パネルを示し、図４Ａは液晶パネルの平面図、図４Ｂは液晶パネルのゲートバスラインを通る一部断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：液晶パネル  ２：ＴＦＴアレイ基板  ３：ガラス基板  ４：ゲート配線（第１配線）
５：ゲート絶縁膜  ６：ソース配線（第２配線）  ７：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）  
７ａ：半導体層  ８：ソース電極  ９：ドレイン電極  １０：画素電極  １１：保護絶縁
膜  １２：配向膜  １３：偏光板  １４：カラーフィルタ基板  １５：ガラス基板  １６
：ブラックマトリクス  １７：カラーフィルタ層  １８：保護絶縁膜  １９：共通電極  
２０Ａ、２０Ｂ：柱状スペーサ  ２３：偏光板  ２４：液晶  Ｐ：表示画素  Ｓ：空間
【図１】
2009210969.tif 000003
【図２】
2009210969.tif 000004
【図３】
2009210969.tif 000005
【図４】
2009210969.tif 000006