JP2004145084A - 液晶パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの上昇が回避されるとともに、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】一方の基板２０に、フォトレジストを使用してスペーサ２６を形成する。スペーサ２６は、横断面が円形であって頂部には窪み２６ａを有する。窪み２６ａの深さはスペーサ２６の高さの５０％以下、窪み２６ａの縁からスペーサ２６の外周までの長さはスペーサ２６の直径の１０乃至３０％とする。
【選択図】　図２

Description

【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（特許文献１）、特開２００１−８３５１７号公報（特許文献２）及び特開２００１−２０１７５０号公報（特許文献３）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頂部がドーム状になって基板との接触面積が小さくなるため、耐衝撃性が低いという欠点がある。即ち、図１２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は、熱によりスペーサを軟化させた状態で圧力を加えてスペーサを一対の基板の両方に接合し、その後スペーサを硬化することが考えられる。しかし、この場合は、基板と接合する際にスペーサの高さが変化してしまうので、セルギャップを所望の値とすることが難しくなる。
【０００９】
特開２０００−１５５３２１号公報（特許文献４）には、熱により変形しない材質のビーズを感光性材料に混入し、この感光性材料の膜を使用してビーズ入りの柱状スペーサを形成することによってセルギャップを所定の値とすることが提案されている。しかし、この方法では、粒径が均一なビーズは高価であるのにスペーサとなる部分以外の膜中のビーズを捨ててしまうので、ビーズの無駄が多く、製造コストが上昇する。
【００１０】
また、この方法では、各スペーサ中に必ずビーズが存在しているとは限らず、パネルの全体にわたってセルギャップを均一に維持することが難しい。ビーズのないスペーサの割合を少なくするために、感光性材料に混入するビーズの量を増加することも考えられるが、そうすると、ビーズがフィラーとして作用し、感光性材料の膜を均一の厚さに形成することができず、その結果スペーサの高さにばらつきが発生する。
【００１１】
特開平８−１１０５２４号公報（特許文献５）には、加熱により変形しないギャップ制御材と、加熱によって溶融又は軟化するギャップ制御材とを基板上に散布し、一対の基板の間隔を一定に保ちながら接合した液晶パネル（光スイッチ素子）が開示されている。しかし、この方法では、スペーサの分布を均一にすることができない。
【００１２】
耐衝撃性を向上するために、スペーサと基板との実効的な接触面積を大きくすることが提案されている。例えば、特開２００１−３３７９０号公報（特許文献６）には、柱状スペーサと基板との実効的な接触面積を大きくするために、スペーサの頂部に窪みを設けることが記載されている。これにより、スペーサの頂部がドーム状の場合に比べてスペーサと基板との実効的な接触面積が増大し、耐衝撃性が向上する。
【００１３】
【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２００１−３３７９０号公報（図７，図８）
【００１４】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、本願発明者等の実験から、単にスペーサの頂部に窪みを設けただけでは、耐衝撃性が十分でないことが判明している。つまり、スペーサを挟んで一対の基板を接合するときには、スペーサに大きな応力が加えられる。このとき、特開２００１−３３７９０号公報（特許文献６）に記載されているように柱状スペーサの横断面が四角形の場合は、応力がスペーサの一部に集中し、スペーサが座屈してしまうことがある。
【００１５】
以上から、本発明の目的は、製造コストの上昇が回避されるとともに、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。
【００１６】
【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第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板上に形成され、前記第２の基板に接触して前記第１の基板と第２の基板との間隔を一定に維持するスペーサと、前記スペーサの頂部に設けられた窪みと、前記第１の基板と第２の基板との間に封入された液晶とを有し、前記スペーサの横断面が円形であって、前記窪みの深さが前記スペーサの高さの５０％以下、前記窪みの縁から前記スペーサの外周までの長さが前記スペーサの直径の１０乃至３０％であることを特徴とする液晶パネルにより解決する。
【００１７】
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、前記第１の基板上に感光性樹脂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、横断面形状が円形であって頂部に窪みを有するスペーサを形成する露光／現像工程と、前記スペーサを挟んで前記第１の基板及び前記第２の基板を配置し、シール剤により前記第１の基板と前記第２の基板とを接合して、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液晶封入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。
【００１８】
液晶パネルの耐衝撃性を向上させるためには、スペーサと基板との実効的な接触面積を大きくすることが有効である。そのため、本実施の形態では、スペーサの頂部に窪みを形成する。但し、例えばスペーサの横断面の形状が四角形であると、スペーサを挟んで２枚の基板を接合するときに応力がスペーサの一部に集中して、スペーサが座屈してしまうことがある。
【００１９】
本発明では、スペーサの横断面の形状を円形としているので、応力が一部分に集中することなく分散される。これにより、横断面の形状が四角形の場合に比べて、耐衝撃性が向上する。
【００２０】
この場合に、窪みの縁からスペーサの外周までの長さがスペーサの直径の１０％よりも少ない場合は、スペーサの強度が不足して良好な耐衝撃性を得ることができない。また、窪みの縁からスペーサの外周までの長さがスペーサの直径の３０％を超えると、窪みを設ける効果が少なく、スペーサと基板との実効的な接触面積が少なくなる。このため、窪みの縁からスペーサの外周までの長さはスペーサの直径の１０〜３０％とすることが必要である。
【００２１】
また、窪みの深さがスペーサの高さの５０％を超えると、スペーサの強度が不足する。このため、窪みの深さはスペーサの高さの５０％以下とすることが必要である。
【００２２】
【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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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はほぼ円筒状であり、頂部（図２では下側）には窪み２６ａが設けられている。図３に示すように、窪み２６ａの深さｄはスペーサ２６の高さｈの５０％以下であり、窪み２６ａの縁からスペーサ２６の外周までの長さ（以下、外周幅ともいう）ｗはスペーサ２６の直径Ｒの１０〜３０％に設定されている。
【００２９】
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ており、両者の間に封入された液晶３０とともに液晶パネルを構成する。
【００３０】
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。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
即ち、図４（ａ）に示すように、スピンコート法により、対向基板２０の上にポジ型フォトレジストを約２μｍの厚さに塗布してレジスト膜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。
【００４０】
次に、図４（ｂ）に示すように、スペーサとなる部分を遮光する円形パターンが設けられた露光マスク４１を介してレジスト膜３５を十分に露光する。その後、図４（ｃ）に示すように、スペーサの周縁部を遮光するリング状パターンが設けられた露光マスク４２を介してレジスト膜３５を短時間露光する。次いで、現像処理を施すと、図４（ｄ）に示すように、頂部に窪み２６ａが設けられた円柱状のスペーサ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。
【００４１】
例えば、スペーサ２６の直径は１０μｍとし、窪み２６ａの直径は６μｍとする。この場合、窪み２６ａの縁からスペーサ２６の外周までの長さ（外周幅）は２μｍとなる。また、窪み２６ａの深さは１μｍ以下とする。更に、スペーサ２６は、ゲートバスライン１２とデータバスライン１４との交差部に対応する位置に形成する。例えば、スペーサ２６の水平方向及び垂直方向のピッチはいずれも１００μｍとする。
【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、表示領域を囲むようにしてシール剤を塗布する。但し、液晶注入口となる部分にはシール剤を塗布しないでおく。その後、図５に示すように、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、熱処理装置内で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。これにより、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０の間隔は、スペーサ２６により決定される値となる。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。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。
【００４３】
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、液晶を入れた容器と空パネルとを真空チャンバ内に入れ、真空チャンバ内を排気して真空状態とする。その後、空パネルの液晶注入口を液晶中に入れて、真空チャンバ内を大気圧に戻す。そうすると、空パネルの内部空間の圧力と大気圧との差により液晶が空パネル内に進入し、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、液晶注入口を封止樹脂で封止する。このようにして、本実施の形態に係る液晶パネルが完成する。
【００４４】
なお、上記実施の形態では遮光部のパターンが異なる２種類の露光マスクを使用したが、周縁部と中心部との光透過率が異なるパターンが設けられた露光マスクを使用すると、１回の露光で窪みを有する円筒状のスペーサを形成することができる。また、上記実施の形態ではスペーサ２６をポジ型フォトレジストにより形成したが、スペーサ２６をネガ型フォトレジストにより形成してもよい。
【００４５】
本実施の形態においては、ＴＦＴ基板１０と接触するスペーサ２６の頂部に窪み２６ａが設けられているので、ＴＦＴ基板１０とスペーサ２６との実効的な接触面積が大きい。また、スペーサ２６が円筒状であるとともに、窪み２６ａの深さ及び大きさが所定の範囲に設定されているので、大きな外圧が加えられてもスペーサ２６が座屈しにくい。これらにより、本実施の形態の液晶パネルは、外圧に対する耐衝撃性が高く、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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ができる。
【００４８】
更に、本発明においてスペーサを構成するフォトレジストの材質は特に限定されるものではない。例えば、スペーサは、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、環化ゴム、ノボラック樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、アクリレート樹脂又はビスフェノール樹脂を主成分とするフォトレジストや、ゼラチンを感光樹脂化したフォトレジストにより形成することができる。
【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後、ポリイミド膜を２００℃の温度で３０分間焼成して配向膜とした。
【００５２】
このように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ネガ型フォトレジスト（ＴＬＯＲ−Ｎ：東京応化工業製）を塗布し、厚さが２．０μｍのレジスト膜を形成した。
【００５３】
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、内径が６μｍのリング状パターンが水平方向及び垂直方向に１００μｍのピッチで形成された第１のマスクを用いてレジスト膜を基板の上面側から３０秒間露光し、更に直径が１０μｍの円形パターンが水平方向及び垂直方向に１００μｍのピッチで形成された第２のマスクを用いてレジスト膜を基板の背面側から１０秒間露光した。
【００５４】
次に、レジスト膜を現像処理して、頂部に窪みを有する直径が１０μｍの円柱状のスペーサを形成した。窪みの直径は６μｍ、深さは１μｍである。その後、ガラス基板の表面を純水で洗浄した後、ホットプレートの上で１３０℃の温度で１分間加熱して乾燥させた。
【００５５】
次に、両方のガラス基板の表面の配向膜をラビング処理した。その後、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、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により接合された一対の基板（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】
（実施例２）
窪みの縁からスペーサの外周までの長さ（外周幅）を１μｍ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。
【００６２】
この液晶表示パネルを実施例１と同様に試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス性を有することが確認できた。
【００６３】
（実施例３）
窪みの縁からスペーサの外周までの長さ（外周幅）を３μｍ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。
【００６４】
この液晶表示パネルを実施例１と同様に試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス性を有することが確認できた。
【００６５】
（実施例４）
ポジ型レジスト（Ｓ１８１８：シプレイ社製）及びポジ型露光マスクを使用してスペーサを形成した。この場合、まず、スペーサとなる部分以外のレジスト膜を基板の表側から３０秒間露光し、その後、基板の表側から窪みとなる部分に１０秒間露光した。それ以外の条件は実施例１と同じである。
【００６６】
このようにして製造した液晶表示パネルを実施例１と同様に試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス性を有することが確認できた。
【００６７】
（実施例５）
図６に示すように、スペーサの窪みに対応する円形の外郭部から中心部にかけて光透過性が低下する露光マスク４３を用いた以外は実施例４と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００６８】
この液晶表示パネルを実施例１と同様に試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス性を有することが確認できた。また、この場合は１枚の露光マスクで頂部に窪みを有するスペーサを形成することができるので、製造時間を短縮することができた。
【００６９】
（実施例６）
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。
【００７０】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス特性を有することが確認できた。
【００７１】
（実施例７）
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。
【００７２】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス特性を有することが確認できた。
【００７３】
（実施例８）
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。
【００７４】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス特性を有することが確認できた。
【００７５】
（実施例９）
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。
【００７６】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス特性を有することが確認できた。
【００７７】
（実施例１０）
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。
【００７８】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス特性を有することが確認できた。
【００７９】
（実施例１１）
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。
【００８０】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス特性を有することが確認できた。
【００８１】
（実施例１２）
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７に示すように、スペーサを形成した対向基板２０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、対向基板２０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、対向基板２０上に分散させて滴下した。その後、対向基板２０の上にＴＦＴ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。
【００８２】
このようにして製造した液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した結果、実施例１と同様に良好な耐ストレス特性を有することが確認できた。なお、実施例１２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。
【００８３】
（比較例１）
スペーサに窪みを形成し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。
【００８４】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した。その結果、先端径が０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇでパネル中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られる表示不良が発生した。
【００８５】
（比較例２）
スペーサの形状を１０μｍ×１０μｍの四角柱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。なお、窪みの大きさは、２μｍ×２μｍ、窪みの深さは１μｍである。
【００８６】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した。その結果、先端径が０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇでパネル中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られる表示不良が発生した。
【００８７】
（比較例３）
窪みの深さを１．１μｍ（スペーサの高さの５５％）とした以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００８８】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した。その結果、スペーサの強度が低く、２枚の基板を接合する際にスペーサが変形し、セルギャップを所定の２μｍとすることができなかった。そのため、良好な表示品質を得ることができなかった。
【００８９】
（比較例４）
窪みの縁からスペーサの外周までの長さ（外周幅）を０．８μｍ（外周幅が８％）とした以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００９０】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した。その結果、スペーサの強度が低く、２枚の基板を接合したときにスペーサが座屈して、セルギャップを所定の２μｍとすることができなかった。そのため、良好な表示品質を得ることができなかった。
【００９１】
（比較例５）
露光マスクと露光条件とを制御して窪みの縁からスペーサの外周までの長さ（外周幅）を３．５μｍ（外周幅が３５％）とした以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。
【００９２】
この液晶表示パネルを実施例１と同様の方法で試験した。その結果、先端径が０．８ｍｍのペン先によりペン荷重１００ｇでパネル中央を押したところ、ペン先の周囲に表示色の変化が見られる表示不良が発生した。
【００９３】
（比較例６）
スペーサ材料として１９０℃の温度で１時間加熱すると硬化するネガ型フォトレジストを用い、１９０℃の温度で１時間で硬化させた以外は実施例１と同一条件で液晶表示パネルを製造した。しかし、配向膜に熱によるダメージが発生し、表示品質が低下した。
【００９４】
図８は、スペーサの直径、高さ及び窪みの深さを一定とし、窪みの縁からスペーサの外周までの長さ（外周幅）が異なる液晶パネルを製造して、耐衝撃性を調べた結果を示す図である。この図８からわかるように、外周幅がスペーサの直径の１０〜３０％のときは、良好な耐衝撃性を得られることが確認できた。
【００９５】
図９は、スペーサの直径、外周幅及び高さを一定とし、窪みの深さが異なる液晶パネルを製造して、耐衝撃性を調べた結果を示す図である。この図９からわかるように、窪みの深さがスペーサの高さの５０％以下の場合に、良好な耐衝撃性を得られることが確認できた。
【００９６】
図１０は、スペーサの外周幅、高さ及び窪みの深さを一定とし、スペーサの直径が異なる液晶パネルを製造して、耐衝撃性を調べた結果を示す図である。この図１０からわかるように、直径が変化しても、外周幅が直径の１０〜３０％の範囲内であれば、良好な耐衝撃性を得られることが確認できた。
【００９７】
図１１は、スペーサの直径、外周幅及び高さを一定とし、窪みの深さが異なる液晶パネルを製造して、耐衝撃性を調べた結果を示す図である。この図１１からわかるようにスペーサの高さが変化しても、窪みの深さがスペーサの高さの５０％以下の場合は、良好な耐衝撃性が得られることが確認できた。
【００９８】
（付記１）相互に対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板上に形成され、前記第２の基板に接触して前記第１の基板と第２の基板との間隔を一定に維持するスペーサと、前記スペーサの頂部に設けられた窪みと、前記第１の基板と第２の基板との間に封入された液晶とを有し、前記スペーサの横断面が円形であって、前記窪みの深さが前記スペーサの高さの５０％以下、前記窪みの縁から前記スペーサの外周までの長さが前記スペーサの直径の１０乃至３０％であることを特徴とする液晶パネル。
【００９９】
（付記２）前記スペーサが、フォトレジストにより形成されていることを特徴とする付記１に記載の液晶パネル。
【０１００】
（付記３）前記スペーサが、一定の間隔で配置されていることを特徴とする付記１に記載の液晶パネル。
【０１０１】
（付記４）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。
【０１０２】
（付記５）第１の基板及び第２の基板を用意する工程と、前記第１の基板上に感光性樹脂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、横断面形状が円形であって頂部に窪みを有するスペーサを形成する露光／現像工程と、前記スペーサを挟んで前記第１の基板及び前記第２の基板を配置し、シール剤により前記第１の基板と前記第２の基板とを接合して、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液晶封入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。
【０１０３】
（付記６）前記感光性樹脂としてネガ型フォトレジストを使用することを特徴とする付記５に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１０４】
（付記７）前記露光／現像工程では、前記第１の基板の上側から前記スペーサに対応するリング状パターンを有する第１の露光マスクを介して前記感光性樹脂膜を露光し、その後前記第１の基板の背面側から前記スペーサに対応する円形パターンを有する第２の露光マスクを介して前記感光性樹脂膜を露光することを特徴とする付記６に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１０５】
（付記８）前記露光／現像工程では、前記スペーサに対応する大きさであって、且つ、周縁部よりも中心部のほうが光透過率が低い円形のパターンが設けられた露光マスクを使用することを特徴とする付記６に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１０６】
（付記９）前記感光性樹脂としてポジ型フォトレジストを使用することを特徴とする付記５に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１０７】
（付記１０）前記露光／現像工程では、第１の露光マスクを介して前記感光性樹脂膜のうち前記スペーサとなる部分以外の部分を露光する第１の露光工程と、第２の露光マスクを介して前記感光性樹脂膜のうち前記窪みに対応する部分を前記第１の露光工程よりも低いエネルギーで露光する第２の露光工程とを有することを特徴とする付記９に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１０８】
（付記１１）前記露光／現像工程では、前記スペーサに対応する大きさであって、且つ、周縁部よりも中心部のほうが光透過率が高い円形のパターンが設けられた露光マスクを使用することを特徴とする付記９に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１０９】
（付記１２）前記液晶封入工程は、真空注入法により実施することを特徴とする付記５に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１１０】
（付記１３）前記液晶封入工程は、滴下注入法により実施することを特徴とする付記５に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１１１】
（付記１４）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５に記載の液晶パネルの製造方法。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スペーサの横断面形状を円形とし、頂部の窪みの深さをスペーサの高さの５０％以下、窪みの縁からスペーサの外周までの長さをスペーサの直径の１０乃至３０％としているので、耐衝撃性が高く、外圧に対し基板間隔（セルギャップ）の変動が回避されて、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。
【０１１３】
また、本発明方法によれば、比較的簡単な工程で、耐衝撃性が高い液晶パネルを製造することができる。これにより、液晶パネルの製造コストが低減される。
【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はスペーサの各部の大きさを示す模式図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）はスペーサの形成方法を示す模式図である。
【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は露光マスクの一例を示す模式図である。
【図７】図７は滴下注入法を示す模式図である。
【図８】図８は、スペーサの直径、高さ及び窪みの深さを一定とし、窪みの縁からスペーサの外周までの長さ（外周幅）が異なる液晶パネルを製造して、耐衝撃性を調べた結果を示す図である。
【図９】図９は、スペーサの直径、外周幅及び高さを一定とし、窪みの深さが異なる液晶パネルを製造して、耐衝撃性を調べた結果を示す図である。
【図１０】図１０は、スペーサの外周幅、高さ及び窪みの深さを一定とし、スペーサの直径が異なる液晶パネルを製造して、耐衝撃性を調べた結果を示す図である。
【図１１】図１１は、スペーサの直径、外周幅及び高さを一定とし、窪みの深さが異なる液晶パネルを製造して、耐衝撃性を調べた結果を示す図である。
【図１２】図１２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…ＴＦＴ基板、
１１，２１…ガラス基板、
１２…ゲートバスライン、
１３…ゲート絶縁膜、
１４…データバスライン、
１５…ＴＦＴ、
１６…チャネル保護膜、
１７，２３…絶縁膜、
１８…画素電極
１９，２５…配向膜、
２０…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、
２６ａ…窪み、
３０…液晶、
３５…レジスト膜、
３６…シール剤
４１，４２，４３…露光マスク、
５０，６０…基板。

Claims (10)

1. 相互に対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板上に形成され、前記第２の基板に接触して前記第１の基板と第２の基板との間隔を一定に維持するスペーサと、
   前記スペーサの頂部に設けられた窪みと、
   前記第１の基板と第２の基板との間に封入された液晶とを有し、
   前記スペーサの横断面が円形であって、前記窪みの深さが前記スペーサの高さの５０％以下、前記窪みの縁から前記スペーサの外周までの長さが前記スペーサの直径の１０乃至３０％であることを特徴とする液晶パネル。
2. 前記スペーサが、フォトレジストにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル。
3. 前記スペーサが、一定の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル。
4. 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請求項１に記載の液晶パネル。
5. 第１の基板及び第２の基板を用意する工程と、
   前記第１の基板上に感光性樹脂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、横断面形状が円形であって頂部に窪みを有するスペーサを形成する露光／現像工程と、
   前記スペーサを挟んで前記第１の基板及び前記第２の基板を配置し、シール剤により前記第１の基板と前記第２の基板とを接合して、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液晶封入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。
6. 前記感光性樹脂としてネガ型フォトレジストを使用することを特徴とする請求項５に記載の液晶パネルの製造方法。
7. 前記露光／現像工程では、前記第１の基板の上側から前記スペーサに対応するリング状パターンを有する第１の露光マスクを介して前記感光性樹脂膜を露光し、その後前記第１の基板の背面側から前記スペーサに対応する円形パターンを有する第２の露光マスクを介して前記感光性樹脂膜を露光することを特徴とする請求項６に記載の液晶パネルの製造方法。
8. 前記感光性樹脂としてポジ型フォトレジストを使用することを特徴とする請求項５に記載の液晶パネルの製造方法。
9. 前記露光／現像工程では、第１の露光マスクを介して前記感光性樹脂膜のうち前記スペーサとなる部分以外の部分を露光する第１の露光工程と、第２の露光マスクを介して前記感光性樹脂膜のうち前記窪みに対応する部分を前記第１の露光工程よりも低いエネルギーで露光する第２の露光工程とを有することを特徴とする請求項８に記載の液晶パネルの製造方法。
10. 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５に記載の液晶パネルの製造方法。

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