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KR100796109B1 - 스페이서가 구비된 기판, 액정 표시 패널, 패널의 제조 방법 및 액정 표시 패널의 제조 방법 - Google Patents

스페이서가 구비된 기판, 액정 표시 패널, 패널의 제조 방법 및 액정 표시 패널의 제조 방법 Download PDF

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KR100796109B1
KR100796109B1 KR1020067007170A KR20067007170A KR100796109B1 KR 100796109 B1 KR100796109 B1 KR 100796109B1 KR 1020067007170 A KR1020067007170 A KR 1020067007170A KR 20067007170 A KR20067007170 A KR 20067007170A KR 100796109 B1 KR100796109 B1 KR 100796109B1
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나오또 요꼬야마
나루 우스꾸라
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

액정 표시 패널은 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재(2)로 고정된 2매의 기판(1a, 1b)과, 2매의 기판(1a, 1b) 및 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정(6)과, 기판(1a, 1b) 및 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서(5)를 구비한다. 밀봉재(2)의 내측 근방의 저밀도 영역(32)에서 기둥 형상 스페이서(2)의 수밀도가, 저밀도 영역(32)의 더욱 내측의 고밀도 영역(31)보다 작게 되어 있다. 또는 스페이서가 구비된 기판은 기판과, 기판 상에 형성된 스페이서를 갖는다. 스페이서는, 제1 스페이서부와, 제1 스페이서부의 상부에 형성된 제2 스페이서부를 적어도 갖는다. 제1 스페이서의 상부 직경이 제2 스페이서부의 바닥부 직경보다도 길다.
기판, 밀봉재, 스페이서, 저밀도 영역, 액정

Description

스페이서가 구비된 기판, 액정 표시 패널, 패널의 제조 방법 및 액정 표시 패널의 제조 방법{SUBSTRATE WITH SPACER, LIQUID CRYSTAL PANEL, METHOD FOR PRODUCING PANEL, AND METHOD FOR PRODUCING LIQUID CRYSTAL PANEL}
본 발명은 액정 표시 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 기둥 형상의 스페이서를 포함하는 액정 표시 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 상에 스페이서가 형성된 스페이서가 구비된 기판에 관한 것이다. 본 발명의 스페이서가 구비된 기판과 대향 기판을 접합함으로써, 양 기판의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
액정 표시 패널은, 액정을 구동하기 위한 구동 소자 등이 형성된 기판과, 대향하는 대향 전극 등이 형성된 기판을 서로의 주표면이 대향하도록 수 ㎛의 간격으로 접합된 구성을 구비한다. 액정은, 접합된 2매의 기판 사이에 봉입된다.
도11에, 종래의 기술을 기초로 하는 액정 표시 패널의 개략 단면도를 도시한다. 도11에서는, 간략화를 위해 기판의 주표면에 형성되어 있는 구동 소자, 대향 전극 및 배향막 등은 생략하고 있다. 기판(1a)과 기판(1b)은 서로의 주표면이 대향하도록 밀봉재(2)를 이용하여 접합되어 있다. 2매의 기판(1a, 1b)과 밀봉재(2)로 둘러싸이는 공간의 내부에는 액정(6)이 봉입되어 있다. 또한, 이 공간에 배치 된 기둥 형상 스페이서(5)에 의해 기판(1a)과 기판(1b)의 간격이 규정되어 있다.
액정 표시 패널의 제조에 있어서는, 2매의 기판을 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재로 접합하고, 또한 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 액정을 봉입할 필요가 있다.
종래의 기술을 기초로 하는 액정의 봉입 방법 중 하나로서, 진공 주입법이라 불리워지는 방법이 있다. 이 방법에서는, 우선 2매의 기판을 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재를 이용하여 압력을 가하면서 접합한다. 밀봉재를 환상으로 형성하고, 환상의 밀봉재의 일부에 개구부를 형성해 둔다. 2매의 기판끼리의 간격이 소정의 값이 된 시점에서 밀봉재를 경화시킨다. 다음에, 접합된 기판을 소정의 표시 패널의 크기로 절단한다. 절단한 기판을 진공 용기의 내부에 배치하고, 진공 용기의 내부를 진공으로 함으로써 기판끼리의 간극도 진공으로 한다. 충분히 진공화를 행한 후에, 밀봉재의 개구부에 액정을 접촉시켜 진공 용기를 대기압에 개방한다. 기판끼리의 간극의 압력과 대기압과의 압력차 및 액정의 표면 장력에 의해, 기판끼리의 간극에 액정이 주입된다. 액정이 소정량까지 주입된 후, 밀봉재의 개구부를 밀봉하여 액정의 봉입을 행할 수 있다. 이러한 진공 주입법에 의한 액정의 봉입 방법에서는, 액정 표시 패널이 커짐에 수반하여 주입 시간이 걸리는 문제가 있었다.
이로 인해, 최근에는 적하 접합법이라 불리워지는 액정의 봉입 방법이 행해지고 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2001-281678호 공보 참조). 적하 접합법에서는, 우선 2매의 기판에 각각 구동 소자나 대향 전극 등을 형성한다. 또한, 2 매의 기판 중, 어느 한쪽의 기판에 기판끼리의 간격을 고정하기 위한 스페이서를 배치한다. 또한, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판의 주표면에, 2매의 기판을 접합하기 위한 밀봉재를 환상으로 배치한다. 이 때, 밀봉재에는 개구부를 형성하지 않고 폐쇄된 환상으로 밀봉재를 배치한다. 다음에, 어느 한쪽의 기판에 소정량의 액정을 적하한다. 이들 2매의 기판을 진공 중에서 위치 정밀도 좋게 접합을 행한 후에 대기압에 개방한다. 이후에 밀봉재의 경화를 행하여 2매의 기판 사이에 액정의 봉입을 행하는 것이다.
적하 접합법에 있어서는, 접합을 행함으로써 액정이 봉입되는 2매의 기판과 밀봉재로 둘러싸이는 공간은 폐쇄된 공간이 된다. 이 접합은 진공 중에서 행해지므로, 액정이 봉입되는 공간에는 공기가 혼입되지 않고 액정만이 배치되게 된다. 이로 인해, 2매의 기판을 진공 중에서 접합한 후에 대기 개방함으로써, 2매의 기판은 서로 대기압에 의해 전체가 균일하게 압축된다. 밀봉재는, 압축되어 소정의 두께까지 찌부러진다.
2매의 기판끼리의 간격은, 스페이서에 의해 결정된다. 종래의 기술에 있어서는, 스페이서로서 구 형상의 플라스틱 비즈 등이 이용되어 왔다. 그러나, 플라스틱 비즈를 이용하는 경우, 플라스틱 비즈의 어느 부위에서는 액정 재료가 없어지고 배향되지 않게 되어 백 라이트의 빛이 빠져버리는, 이른바 광 누설이 발생되고 있었다. 이로 인해, 최근에는 스페이서로서 기판 상에 기둥 형상의 스페이서(본 발명에 있어서는「기둥 형상 스페이서」라 함)를 형성하여, 기판끼리의 간격을 조정하도록 되고 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2003-131238호 공보 참조). 기 둥 형상 스페이서는, 회소(繪素)끼리의 사이의 배선이 형성되어 있는 영역에 배치되어, 광 누설 등을 방지할 수 있는 것이다. 또한, 기판의 두께 방향으로 찌부러지기 어려워, 액정 표시 패널의 표시 화면을 손가락 등으로 눌렀을 때에도 표시에 불균일이 생기지 않는 이점을 갖는다.
종래의 액정 패널에서는, TFT(Thin Film Transistor) 기판과 컬러 필터 기판 사이의 액정층의 두께를 일정하게 하기 위해, 양 기판을 접합하기 전에 한쪽 기판에 플라스틱 비즈 등의 구 형상의 스페이서를 산포하고 있었다. 그러나 이 방식에서는, 비즈의 산포 불균일이나 비즈의 이동 등에 의해 표시 불균일이 발생되는 문제가 있었다.
이 문제를 해결하기 위해, 기둥 형상 구조 스페이서를 기판 상에 형성하는 기술이 개발되어 있다. 기둥 형상 구조 스페이서는, 기판 상에 감광성 수지를 도포하고, 포토리소 그래피법에 의해 감광성 수지를 패터닝하여 형성된다. 기둥 형상 구조 스페이서는 기판면 내의 원하는 위치에 형성할 수 있고, 기판면 내를 이동하는 일도 없으므로 표시 불균일이 생기는 일이 없다. 게다가 제조 조건에 의해 그 높이를 자유롭게 설정할 수 있다. 그러나 고온 상태에서는 액정 재료가 열팽창되기 때문에, 기둥 형상 구조 스페이서를 이용한 경우 셀 갭의 면내 불균일에 의한 표시 불균일이 발생된다.
일본 특허 공개 제2001-147437호 공보에는, 기둥 형상의 수지 스페이서에 탄성 에너지를 축적시킴으로써 온도 변화에 대해서도 표시 불균일을 발생시키지 않는 것이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제2003-121857호 공보 및 일본 특허 공개 제 2003-131238호 공보에는, 저온 환경 하에서 액정 재료가 수축하였을 때나 과잉 하중을 받았을 때라도 표시 불균일을 발생시키지 않도록, 높이나 단면적이 다른 2 종류 이상의 스페이서를 이용하는 것이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제2002-229040호 공보에는, 기둥 형상 스페이서의 정상 부분을 오목부 또는 평탄하게 형성함으로써 국소적인 셀 두께 불균일에 의한 표시 불량을 방지하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 상기의 특허 문헌에 기재된 스페이서는 종횡비가 높기 때문에, 배향막에 러빙 처리를 행하는 공정에서 탄성 변형되기 쉬운 스페이서가 손상을 받아, 그 기능을 다하지 않게 될 가능성이 있다.
한편, 기판면에 액정 재료를 적하한 후에 접합하는 방식(이하, 액정 적하 접합 방식이라고도 함)에서는, 액정 재료의 적하량에 의해 액정층의 두께(셀 갭)가 결정된다. 그로 인해, 수지 스페이서의 높이와 액정 적하량의 밸런스가 무너지면 표시에 문제점이 발생한다. 구체적으로는, 액정 적하량이 많으면 액정이 출렁거림으로써 표시 불균일이 발생하고, 적으면 진공 기포가 발생하여 큰 결점이 되어 버린다. 이 진공 기포는, 특히 기판 접합시나 저온시에 발생되기 쉬워 과제 해결이 시급하였다.
이 과제를 해결하기 위해, 일본 특허 공개 제2001-281678호 공보에는 기둥 형상 스페이서의 지지 기둥 높이를 측정하고, 측정치를 기초로 하여 액정 적하량을 제어하는 것이 개시되어 있다. 그러나 측정 오차, 적하량 제어의 정밀도 및 온도 변화를 고려하면, 일본 특허 공개 제2001-281678호 공보에 개시된 방법은 충분하지 않다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2001-281678호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 제2003-131238호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 제2001-147437호 공보
특허 문헌 4 : 일본 특허 공개 제2003-121857호 공보
특허 문헌 5 : 일본 특허 공개 제2002-229040호 공보
기둥 형상 스페이서는, 플라스틱 비즈 등과 비교하여 높이 방향(기판의 두께 방향)으로 찌부러지기 어렵다. 적하되는 액정의 양은, 제어하기 쉬워 엄밀한 양으로 적하할 수 있지만, 기둥 형상 스페이서의 형성에 있어서는 높이 방향의 길이를 정밀도 좋게 제조하는 것이 곤란하여 기둥 형상 스페이서의 높이는 변동이 생긴다. 예를 들어, 설계치에 대해 최대 ± 0.2 ㎛ 정도 변동될 가능성이 있다. 이로 인해, 형성된 기둥 형상 스페이서의 높이에 맞추어 액정을 적하하는 양을 조정하는 것은 곤란해, 표시 품위를 저하시키는 문제가 있었다.
도12a 및 도12b에 종래의 기술을 기초로 하는 액정 표시 패널의 문제점의 설명도를 도시한다. 기둥 형상 스페이서(5)의 높이가 설계치보다 낮은 경우에는, 도12a에 도시한 바와 같이 기둥 형상 스페이서(5)의 정상면이 기판(1b)에 접촉하지 않게 되어, 기판끼리의 간격을 엄밀히 일정하게 할 수 없다. 이 결과, 표시 품위가 저하하는 문제가 있었다. 반대로, 기둥 형상 스페이서의 높이가 설계치보다 높은 경우에는, 도12b에 도시한 바와 같이 2매의 기판(1a, 1b)과 밀봉재(2)에 의해 둘러싸이는 공간의 내부에 액정(6)이 완전히 충전되지 않아 진공 기포(28)가 발생하므로 표시 품위가 저하하는 문제가 있었다. 가령, 액정 표시 패널의 제조시에 있어서는 진공 기포(28)가 생기지 않아도, 제품화되어 사용할 때에 환경의 온도가 저온이 된 경우, 액정이 응축하여 진공 기포가 생긴 결과, 동일한 불량이 발생하는 문제가 있었다.
일본 특허 공개 제2001-281678호 공보에 있어서는, 기둥 형상 스페이서의 높이를 측정하고, 측정치를 기초로 하여 액정의 적하량을 정하는 것이 제안되어 있다. 이 제조 방법에 있어서는, 기둥 형상 스페이서의 높이에 맞추어 액정의 적하량을 조정할 수 있지만, 기둥 형상 스페이서의 높이의 측정은 1 부위당 10초 내지 20초 정도 걸리므로, 모든 기둥 형상 스페이서에 대해 측정하면 매우 시간이 걸린다. 한편, 기판의 주표면 내에 있어서 기둥 형상 스페이서의 높이는 적어도 ± 0.1 ㎛ 정도는 변동되어 있으므로, 가능한 한 많은 부위를 측정하는 것이 요구된다. 이와 같이, 기둥 형상 스페이서의 높이를 많이 측정하려고 하면, 매우 시간이 걸려 생산성이 저하되고, 기둥 형상 스페이서의 높이의 측정점을 줄이면 2매의 기판의 간격의 정밀도가 저하하는 문제가 있었다.
특히, 대각이 1.5 인치 내지 4 인치 정도인 중소형 셀을, 큰 기판에 다수 형성한 후에 각각을 절취하는, 이른바 다면취를 행하는 경우에는 각각의 셀마다 액정의 적하량을 제어할 필요가 있다. 매우 많은 기둥 형상 스페이서의 높이의 측정이 필요해져, 매우 시간이 걸리는 문제가 있었다.
본 발명은 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또는, 본 발명의 다른 목적은 셀 갭의 면내 불균일에 의한 표시 불균일을 경감시키는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 스페이서가 러빙 처리에 의한 손상을 받기 어렵게 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 온도 변화나 액정 적하량의 과부족 등에 의한 표시 불균일을 저감하는 것이다.
본 발명을 기초로 하는 액정 표시 패널의 제1 국면에서는, 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재로 고정된 2매의 기판과 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정과, 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서를 구비한다. 기둥 형상 스페이서는, 표시 영역의 중앙으로부터 외주부를 향해 서서히 수밀도가 작아지도록 배치되어 있다. 이 구성을 채용함으로써, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제공할 수 있다.
본 발명을 기초로 하는 액정 표시 패널의 제2 국면에서는, 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재로 고정된 2매의 기판과, 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정과, 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서를 구비한다. 밀봉재의 내측 근방의 제1 영역에 있어서, 기둥 형상 스페이서의 수밀도가 제1 영역의 더욱 내측의 제2 영역보다 작게 되어 있다. 이 구성을 채용함으로써, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제공할 수 있다.
본 발명을 기초로 하는 액정 표시 패널의 제3 국면에서는, 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재로 고정된 2매의 기판과 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정과, 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서를 구비한다. 표시 영역을 피한 제1 영역에 있어서, 기둥 형상 스페이서의 수밀도가 제1 영역 밖의 제2 영역보다 작게 되어 있다. 이 구성을 채용함으로써, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제공할 수 있다.
본 발명을 기초로 하는 액정 표시 패널의 제4 국면에서는, 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재로 고정된 2매의 기판과, 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정과, 2매의 기판 및 밀봉재로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서를 구비한다. 기둥 형상 스페이서는, 제1 기둥 형상 스페이서와, 무부하시의 높이가 제1 기둥 형상 스페이서보다 높은 제2 기둥 형상 스페이서를 포함한다. 제1 기둥 형상 스페이서는 밀봉재의 내측 근방의 제1 영역 및 제1 영역의 더욱 내측의 제2 영역에 배치되고, 제2 기둥 형상 스페이서는 제2 영역에 배치되어 있다. 이 구성을 채용함으로써, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제조할 수 있다.
본 발명을 기초로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법의 제1 국면에서는, 서로 접합되어야 할 2매의 기판 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 공정을 포함하고, 스페이서 형성 공정에서는 형성되어야 할 표시 영역의 중앙으로부터 외주부를 향해 서서히 수밀도가 작아지도록 기둥 형상 스페이서를 형성한다. 이 방법을 채용함으로써, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제조할 수 있다.
본 발명을 기초로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법의 제2 국면에서는, 서로 접합되어야 할 2매의 기판 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 공정과, 서로 접합되어야 할 2매의 기판 중 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판의 주표면에 밀봉재를 배치하는 밀봉재 배치 공정을 포함한다. 스페이서 형성 공정에서는, 밀봉재의 내측 근방의 제1 영역에 있어서의 기둥 형상 스페이서의 수밀도를, 제1 영역의 더욱 내측의 제2 영역보다 작아지도록 기둥 형상 스페이서를 형성한다. 이 방법을 채용함으로써, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제조할 수 있다.
본 발명을 기초로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법의 제3 국면에서는, 서로 접합되어야 할 2매의 기판 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 공정과, 서로 접합되어야 할 2매의 기판 중 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판의 주표면에 밀봉재를 배치하는 밀봉재 배치 공정을 포함한다. 스페이서 형성 공정에서는, 형성되어야 할 표시 영역을 피한 제1 영역에서의 기둥 형상 스페이서의 수밀도가, 제1 영역 밖의 제2 영역보다 작아지도록 기둥 형상 스페이서를 형성한다. 이 방법을 채용함으로써, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제조할 수 있다.
상기 발명에 있어서 바람직하게는, 2매의 기판 중 어느 한쪽의 기판에 액정을 적하하는 액정 적하 공정을 포함하고, 액정 적하 공정은 2매의 기판이 설계치의 간격을 두고 서로 평행해질 때의 계산치보다 적은 양의 액정을 적하한다. 이 방법을 채용함으로써 보다 확실하게 표시 품위의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명을 기초로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법의 제4 국면에서는, 서로 접합되어야 할 2매의 기판 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 공정과, 2매의 기판 중 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판의 주표면에 밀봉재를 배치하는 밀봉재 배치 공정을 포함한다. 스페이서 형성 공정은, 밀봉재의 내측 근방의 제1 영역에 제1 기둥 형상 스페이서를 제1 영역의 더욱 내측의 제2 영역에, 제1 기둥 형상 스페이서 및 제1 기둥 형상 스페이서보다 높이가 높은 제2 기둥 형상 스페이서를 형성하는 공정을 포함한다. 이 방법을 채용함으로써, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제조할 수 있다.
본 발명의 스페이서가 구비된 기판은, 기판과 기판 상에 형성된 스페이서를 갖는 스페이서가 구비된 기판이며, 스페이서는 제1 스페이서부와, 제1 스페이서부의 상부에 형성된 제2 스페이서부를 적어도 갖고 있고, 제1 스페이서부의 상부의 직경이 제2 스페이서부의 바닥부의 직경보다도 길다.
제1 스페이서부의 상부는, 평면으로부터 보아 제2 스페이서부를 둘러싸는 홈을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 스페이서의 상부의 직경을 C라 하고, 스페이서의 바닥부로부터 상부까지의 높이를 H라 하면, 스페이서의 바닥부의 직경이 1.8 × C 이상이고, 스페이서의 바닥부로부터 0.85 × H의 높이에 있어서의 스페이서의 직경이 1.05 × C 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 패널은, 본 발명의 스페이서가 구비된 기판과 스페이서가 구비된 기판에 대향하여 배치된 대향 기판과, 스페이서가 구비된 기판 및 대향 기판의 사이에 개재되는 기능 재료층을 갖는다. 기능 재료층은 서로 대향하는 전극간의 전위차에 의해 광투과율이 변조되는 층, 서로 대향하는 전극간을 흐르는 전류에 의해 자발광하는 층을 포함한다. 예를 들어, 액정층, 무기 또는 유기 일렉트로루미네선스(EL)층, 발광 가스층, 일렉트로크로믹층 등이다. 따라서, 본 발명의 패널은 액정 패널이나 무기 또는 유기 EL 패널을 포함한다.
본 발명의 방법은, 액정 적하 접합 방식에 의한 액정 패널의 제조 방법이다. 본 발명의 방법은, 스페이서가 구비된 기판 또는 대향 기판 중 어느 한쪽의 기판면에 프레임 형상 밀봉재를 형성하는 공정과, 밀봉재의 범위 내에 액정 재료를 적하하는 공정과, 스페이서가 구비된 기판과 대향 기판을 접합하여 액정층을 형성하는 공정을 갖는다.
본 발명에 따르면, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일국면에 따르면 면내에 있어서 균일한 셀 갭을 얻을 수 있다. 본 발명의 다른 국면에 따르면, 스페이서가 러빙 처리에 의한 손상을 받기 어렵게 할 수 있다. 본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 온도 변화나 액정 적하량의 과부족 등에 의한 표시 불균일을 저감할 수 있다.
도1a는 제1 실시 형태에 있어서의 제1 액정 표시 패널의 개략 단면도이다.
도1b는 제1 실시 형태에 있어서의 제1 액정 표시 패널의 개략 평면도이다.
도2a는 제1 실시 형태에 있어서의 기둥 형상 스페이서의 배치 상태를 설명하는 제1 평면도이다.
도2b는 제1 실시 형태에 있어서의 기둥 형상 스페이서의 배치 상태를 설명하는 제2 평면도이다.
도3a는 제1 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 작용 및 효과를 설명하는 제1 개략 단면도이다.
도3b는 제1 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 작용 및 효과를 설명하는 제2 개략 단면도이다.
도3c는 제1 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 작용 및 효과를 설명하는 제3 개략 단면도이다.
도4a는 제1 실시 형태에 있어서의 제2 액정 표시 패널의 제1 개략 평면도이다.
도4b는 제1 실시 형태에 있어서의 제2 액정 표시 패널의 제2 개략 평면도이다.
도5는 제1 실시 형태에 있어서의 제3 액정 표시 패널의 설명도이다.
도6은 제1 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 제조 방법의 설명도이다.
도7a는 기둥 형상 스페이서가 압축되는 모습을 설명하는 제1 개략 단면도이다.
도7b는 기둥 형상 스페이서가 압축되는 모습을 설명하는 제2 개략 단면도이 다.
도8a는 제2 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 개략 단면도이다.
도8b는 제2 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 개략 평면도이다.
도9a는 제2 실시 형태에 있어서의 기둥 형상 스페이서의 배치 분포를 설명하는 제1 평면도이다.
도9b는 제2 실시 형태에 있어서의 기둥 형상 스페이서의 배치 분포를 설명하는 제2 평면도이다.
도10은 제2 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 제조 방법의 설명도이다.
도11은 종래의 기술을 기초로 하는 액정 표시 패널의 개략 단면도이다.
도12a는 종래의 기술을 기초로 하는 액정 표시 패널의 문제점을 설명하는 제1 개략 단면도이다.
도12b는 종래의 기술을 기초로 하는 액정 표시 패널의 불량을 설명하는 제2 개략 단면도이다.
도13은 제3 실시 형태의 스페이서가 구비된 기판을 이용한 액정 패널을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도14는 제3 실시 형태의 스페이서(105)를 모식적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도15는 제3 실시 형태의 스페이서(105)의 평면도이다.
도16은 제3 실시 형태의 스페이서(105)의 하중-변위 특성을 나타내는 그래프 이다.
도17은 비교예의 스페이서(150)를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도18은 제3 실시 형태의 스페이서(105)의 크기를 설명하기 위한 단면도이다.
도19는 제4 실시 형태의 스페이서가 구비된 기판을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도20은 제4 실시 형태의 스페이서가 구비된 기판의 평면도이다.
도21a는 제5 실시 형태의 스페이서를 모식적으로 도시하는 평면도(상부 도면)와 단면도(하부 도면)이다.
도21b는 제6 실시 형태의 스페이서를 모식적으로 도시하는 평면도(상부 도면)와 단면도(하부 도면)이다.
[부호의 설명]
1a, 1b : 기판
2 : 밀봉재
3 : 글래스 기판
5 : 기둥 형상 스페이서
6 : 액정
7 : 회소
10 : 드라이버
28 : 진공 기포
29 : 고기둥 형상 스페이서
30 : 저기둥 형상 스페이서
31 : 고밀도 영역
32 : 저밀도 영역
33 : 고저 스페이서 배치 영역
34 : 저스페이서 배치 영역
35 : 표시 영역
38 : 액정 봉입 영역
39 : BM 영역
40 : 압축폭
50, 51, 52 : 화살표
101, 102 : 기판
103 : 주변 밀봉재
104 : 액정층
105, 150 : 스페이서
105a : 제1 스페이서부
105b : 제2 스페이서부
105c : 홈
(제1 실시 형태)
도1a 내지 도7b를 참조하여, 본 발명을 기초로 하는 제1 실시 형태에 있어서 의 액정 표시 패널 및 액정 표시 패널의 제조 방법에 대해 설명한다.
도1a 및 도1b는, 본 실시 형태에 있어서의 제1 액정 표시 패널의 설명도로, 도1a는 개략 단면도, 도1b는 개략 평면도이다. 액정 표시 패널은, 도1a에 도시한 바와 같이 기판(1a)과 기판(1b)의 2매의 기판이 밀봉재(2)로 서로 접착 고정되어 있다. 기판(1a)의 주표면에는 구동 소자 등이 형성되고, 기판(1b)의 주표면에는 대향 전극 등이 형성되어 있다(도시하지 않음). 이 2매의 기판(1a, 1b)과 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역의 내부에 액정(6)이 봉입되어 있다. 기판(1a)과 기판(1b)은 간격을 두고 접착 고정되어 있다. 2매의 기판끼리의 간격은, 기둥 형상 스페이서(5)에 의해 정해져 있다.
기둥 형상 스페이서(5)는 액정이 봉입되어 있는 영역에 배치되어 있다. 기둥 형상 스페이서(5)는 원주 형상으로 형성되고, 상면과 하면이 각각의 기판에 접촉하고 있다. 본 실시 형태에 있어서의 제1 액정 표시 패널은, 밀봉재(2)의 내측 근방의 제1 영역으로서의 저밀도 영역(32)을 포함한다. 또한, 저밀도 영역(32)의 내측에 제2 영역으로서의 고밀도 영역(31)을 포함한다. 저밀도 영역(32)의 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도는 고밀도 영역(31)보다 작게 되어 있다. 즉, 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역은 2개의 영역으로 구성되고, 외측의 영역보다 내측의 영역 쪽이 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 높다. 밀봉재(2)는 기판(1b)의 외연에 따르도록 배치되어 있다. 예를 들어, 도1b에 있어서 밀봉재(2)로부터 표시 영역의 중앙을 향하여 3 mm의 폭을 갖는 영역이 저밀도 영역(32)이다. 고밀도 영역(31)에 있어서의 기판(1a, 1b)끼리의 간격은 거의 일정하다. 이에 반해, 저밀도 영역(32) 에 있어서의 기판(1a, 1b)끼리의 간격은 거의 일정, 또는 표시 영역의 중앙으로부터 외측을 향해 서서히 좁게 되어 있다.
도2a 및 도2b는 기둥 형상 스페이서(5)가 배치되어 있는 상태의 설명도로, 도2a는 고밀도 영역(31)의 평면도, 도2b는 저밀도 영역(32)의 평면도이다. 기둥 형상 스페이서(5)는 각각의 회소(7)의 경계에 형성된 배선 영역에 배치되어 있다. 고밀도 영역(31)에 배치되는 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도는, 저밀도 영역(32)에 배치된 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도보다도 크다. 예를 들어, 하나의 회소의 크기가 세로 115 ㎛, 가로 65 ㎛인 액정 표시 패널에 대해, 고밀도 영역에 있어서는 ø10 ㎛, 높이 4.5 ㎛의 기둥 형상 스페이서(5)가 5개의 회소에 대해 1개 배치되어 있다. 이에 반해, 도2b에 있어서의 저밀도 영역에 있어서는 동일 형상의 기둥 형상 스페이서(5)가 15개의 회소에 대해 1개 배치되어 있다.
본 실시 형태에 있어서 봉입되어 있는 액정은, 2매의 기판이 설계치의 간격을 두고 서로 평행해질 때의 계산치(이하,「표준 액정 계산치」라 함)보다도 약간 적은 양이 봉입되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 표준 액정 계산치의 96 ％의 액정이 봉입되어 있다.
도3a 내지 도3c는 본 실시 형태에 있어서의 제1 액정 표시 패널의 작용 및 효과를 설명하는 단면도이다. 적하 접합법에 있어서, 액정의 적하량은 엄밀한 조정이 가능한 한편, 기둥 형상 스페이서의 높이를 설계치대로 형성하는 것은 곤란하다. 이로 인해, 기둥 형상 스페이서의 높이에 대해서는 제작 오차가 생기기 쉽다. 도3a는 기둥 형상 스페이서(5)가 설계치와 같은 높이로 형성된 경우의 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 봉입되어 있는 액정은 표준 액정 계산치보다도 약간 적은 96 ％의 양이 봉입되어 있다. 기둥 형상 스페이서(5)는, 높이 방향으로 압축되기 어렵지만 약간이면 압축이 가능하다. 따라서, 도3a에 도시한 바와 같이 고밀도 영역(31)에 있어서는 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 높기 때문에, 2매의 기판(1a, 1b)의 주표면이 서로 평행해지도록 형성되고, 저밀도 영역(32)에 있어서는 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 낮으므로 2매의 기판(1a, 1b)끼리의 간격이 표시 영역의 중앙으로부터 외주부를 향해 서서히 좁아지도록 형성되어 있다.
기둥 형상 스페이서(5)의 높이가 설계치보다도 낮은 경우에는, 도3b에 도시한 바와 같이, 고밀도 영역(31)에 있어서도 저밀도 영역(32)에 있어서도 2매의 기판(1a, 1b)끼리의 간격은 일정해진다. 기둥 형상 스페이서(5)의 높이가 낮으므로, 기둥 형상 스페이서에 의해 규정되는 기판(1a, 1b) 및 밀봉재(2)에 의해 둘러싸이는 공간이 작아진다. 이 결과, 의도적으로 적게 봉입한 액정의 양과 기판(1a, 1b) 및 밀봉재(2)에 의해 둘러싸이는 공간의 부피가 거의 일치하여, 저밀도 영역(32)에 있어서도 2매의 기판(1a, 1b)의 주표면이 서로 평행해진다.
형성되는 기둥 형상 스페이서(5)의 높이가 설계치보다도 높은 경우에는, 도3c에 도시한 바와 같이 저밀도 영역(32)에 있어서 표시 영역의 중앙으로부터 외측을 향해, 기판(1a, 1b)끼리의 간격은 좁아진다. 기판(1a, 1b) 및 밀봉재(2)로 둘러싸이는 공간에 대해 봉입되는 액정(6)의 양은 적어진다. 고밀도 영역(31)에 있어서는, 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 저밀도 영역(32)에 비해 높게 형성되어 있으므로, 고밀도 영역(31)에 있어서는 2매의 기판(1a, 1b)끼리의 간격은 거의 일 정해진다. 한편, 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 작은 저밀도 영역(32)에 있어서는, 표시 영역 중앙부로부터 외주를 향해[고밀도 영역(31)으로부터 저밀도 영역(32)을 향해] 서서히 기판(1a, 1b)끼리의 간격이 좁아진다.
이와 같이, 표시 영역의 중앙부의 고밀도 영역에 대해 수밀도가 작은 저밀도 영역을 형성함으로써, 기둥 형상 스페이서의 높이에 변동이 발생되어 있어도 저밀도 영역에 있어서 기판끼리의 간격이 좁아지고, 적어도 진공 기포의 발생을 방지하여 표시 품위의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 실시 형태와 같이 봉입되는 액정의 양은, 2매의 기판이 설계치의 간격을 두고 서로 평행해질 때의 표준 액정 계산치보다도 약간 적은 양인 것이 바람직하다. 이 구성을 채용함으로써, 기둥 형상 스페이서의 높이가 설계치보다도 높은 경우 및 낮은 경우 중 어떠한 경우에 있어서도 표시 품위의 저하를 방지할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 저밀도 영역이 밀봉재의 내측 근방에 형성되어 있다. 즉, 영상 등이 표시되는 표시 영역 중의 주변부로부터 밀봉재가 배치되어 있는 외측을 향해 형성되어 있다. 본 발명에 있어서는, 특히 이 형태에 한정되지 않고 영상 등이 표시되는 표시 영역의 중앙 부분에 저밀도 영역을 형성하고, 표시 영역 중의 주변부로부터 외측을 향해 고밀도 영역이 형성되어 있어도 좋다. 그러나, 영상이 표시되는 부분의 표면을 손가락 등으로 누를 가능성이 있는 것에 대해서는, 저밀도 영역의 부분을 눌렀을 때에 영상에 불균일이 생길 가능성이 있으므로, 고밀도 영역을 표시 영역의 중심부에 형성하고, 저밀도 영역을 표시 영역의 주변부에 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 휴대 전화의 표시 패널에 있어서 버튼 조 작 등을 행할 때에, 잘못하여 표시 패널을 누르는 경우가 있지만 이러한 경우라도 저밀도 영역을 주변부에 형성함으로써, 표시되는 영상의 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도4a 및 도4b에, 본 실시 형태에 있어서의 제2 액정 표시 패널의 개략 평면도를 도시한다. 도4a 및 도4b에 도시한 액정 표시 패널은, 글래스 기판 상에 액정을 스위칭하기 위한 TFT를 동작시키는 회로 등이 형성된 이른바 CGS(Continuous Grain Silicon) 액정 방식이다. CGS 액정은 디지털 스틸 카메라나 휴대 전화 등의 표시 패널에 이용되고 있다. 도4a에 있어서, 글래스 기판(3)의 주표면에는 TFT(Thin Film Transistor) 등을 포함하는 표시 영역(35)이 형성되어 있는 것 외에 글래스 기판(3)의 주표면 상에 TFT를 구동하기 위한 드라이버(10)가 형성되어 있다. 액정이 봉입되는 영역은, 표시 영역(35) 및 드라이버(10)를 완전히 둘러싸는 액정 봉입 영역(38)이다. 드라이버(10)가 형성되어 있는 영역은, 한쪽의 기판에 흑색의 마스크 등이 형성된 BM 영역(39)이 형성되어 있다. BM 영역(39)은, 액정 표시 패널의 표면측으로부터 본 경우에 마스크로 덮여 내부가 보이지 않는 영역이다.
도4a에 있어서, 저밀도 영역(32)은 표시 영역(35)의 외연에 따르도록 형성되어 있다. 액정 봉입 영역(38) 중 저밀도 영역(32) 이외의 영역은, 고밀도 영역으로 되어 있다. 즉, 저밀도 영역(32)보다도 수밀도가 커지도록 기둥 형상 스페이서가 형성되어 있다. 이와 같이, CGS 액정과 같은 액정 표시 패널에서도 본 발명을 적용할 수 있다.
도4b는 CGS 액정의 액정 표시 패널에 있어서, 표시 영역(35)을 피한 영역에 저밀도 영역(32)을 형성한 것이다. 이 구성을 채용함으로써, 표시 영역(35) 전체를 고밀도 영역으로 할 수 있다. 이와 같이, 저밀도 영역(32)은 특별히 표시 영역의 일부분을 포함할 필요는 없으며, 임의의 위치에 형성할 수 있다. 예를 들어, 밀봉재와 표시 영역 사이만을 저밀도 영역으로 해도 좋다.
도5에, 본 실시 형태에 있어서의 제3 액정 표시 패널의 설명도를 도시한다. 상기한 본 실시 형태에 있어서는, 고밀도 영역 및 저밀도 영역의 2개의 영역이 형성되고, 각각의 영역 내에서는 기둥 형상 스페이서의 수밀도가 일정하다. 이에 반해, 제3 액정 표시 패널은 화살표(51)로 나타낸 바와 같이 표시 영역의 중앙으로부터 외주부를 향해 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 서서히 작아지도록 형성되어 있다. 이 구성을 채용함으로써, 본 실시 형태에 있어서의 제1 액정 표시 패널과 동등한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우에 있어서도, 봉입하는 액정의 양은 표준 액정 계산치보다도 약간 적은 것이 바람직하다. 도5에 도시한 액정 표시 패널은, 액정의 양을 약간 적게 한 한편, 설계치대로 기둥 형상 스페이서(5)가 형성된 경우에 있어서의 것이다. 이 액정 표시 패널의 경우에 있어서는, 기판(1a)과 기판(1b) 사이의 간격이, 표시 영역의 중앙부로부터 외주부를 향해 서서히 작아진다.
도6 내지 도7b를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 제조 방법은, 서로 접합되어야 할 2매의 기판 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 공정과, 서로 접합되어야 할 2매의 기판 중 어느 한쪽의 기 판 또는 양쪽의 기판의 주표면에 밀봉재를 배치하는 밀봉재 배치 공정을 포함한다. 또한, 어느 한쪽의 기판에 환상으로 배치한 밀봉재의 내측이 되어야 할 영역에, 액정을 한쪽 기판에 적하하는 액정 적하 공정을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서의 제조 방법은, 액정 적하 공정 후에 진공 중에서 2매의 기판 접합하는, 이른바 적하 접합법이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 제조 방법의 설명은, 주로 제1 액정 표시 패널의 제조 방법에 대해 행한다.
도6은, 2매의 기판을 접합할 때의 개략 단면도이다. 기판(1b)에는, 스페이서 형성 공정에 있어서 포토리소 그래피법을 이용하여 대략 동일한 높이의 기둥 형상 스페이서(5)가 형성되어 있다. 기둥 형상 스페이서(5)는, 액정이 봉입되어야 할 영역에 형성되어 있다. 표시 영역의 중앙부에는, 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 높은 고밀도 영역(31)이 형성되고, 고밀도 영역(31)의 외측이며 환상의 밀봉재(2)의 내측 근방에는 수밀도가 고밀도 영역(31)보다 작은 저밀도 영역(32)이 형성되어 있다.
기판(1a)의 주표면에는, 환상으로 밀봉재(2)가 배치되어 있다. 기판(1a)의 주표면 중, 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에는 액정(6)이 적하되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 액정(6)의 적하량은, 2매의 기판이 설계치의 간격을 두고 서로 평행해질 때의 설계치보다 약간 적은 양이다.
도6의 화살표(50)로 나타낸 바와 같이, 2매의 기판을 접합한다. 접합은 진공 중에서 행한다. 접합 후에 외부를 대기압에 개방하면, 2매의 기판(1a, 1b)의 표면 전체에 대해 대기압이 인가되어 기판(1a, 1b)끼리를 압축할 수 있다.
도7a 및 도7b에, 2매의 기판(1a, 1b)이 접합되는 경우의 기둥 형상 스페이서의 개략 확대 단면도를 도시한다. 도7a는 기판 상에 형성된 기둥 형상 스페이서의 개략 확대 단면도이다. 기판(1b)의 주표면에 형성된 기둥 형상 스페이서(5)는, 정상면의 직경이 바닥면의 직경보다도 약간 작게 되어 있는 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 기둥 형상 스페이서(5)는, 아크릴 수지 등으로 형성되어 있다. 기둥 형상 스페이서(5)는, 플라스틱 비즈 등과 비교하여 찌부러지기 어려운 특징을 갖고 있다. 그러나, 기둥 형상 스페이서(5)는 도7b에 도시한 바와 같이 기판(1b)에 대해 기판(1a)이 접합된 경우, 도7a에 도시한 압축폭(40)으로 압축되는 여유를 갖고 있다. 기둥 형상 스페이서(5)의 높이는, 반사형 액정 표시 패널이나 투과형 액정 표시 패널 등의 종류에 따라 다르지만, 수 ㎛ 정도이며 이에 대해 압축폭(40)은 1/10 ㎛ 정도이다. 이와 같이, 기둥 형상 스페이서(5)가 압축되는 폭은 약간이다. 그러나, 기둥 형상 스페이서(5)는 기둥 형상 스페이서(5)의 제작 오차를 흡수할 수 있을 정도로 압축할 수 있어, 도3a 또는 도3c에 도시한 바와 같이 2매의 기판끼리의 간격이 좁아지는 부분이 생긴다. 이와 같이, 기둥 형상 스페이서의 높이의 제작 오차를 자연스럽게 흡수하여, 접합 작업을 복잡화하지 않고 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제조할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 적하하는 액정의 양은 표준 액정 계산치의 96 ％의 양의 액정이 적하되어 있다. 이와 같이, 적하하는 액정의 양을 표준 액정 계산치보다 적게 함으로써, 도3a 내지 도3c에 도시한 바와 같이 기둥 형상 스페이서가 설계치와 같은 높이인 경우, 설계치보다도 낮은 경우 및 설계치보다도 높은 경우 중 어떠한 경우라도 진공 기포의 발생이나 표시면의 불균일의 발생을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 제2 액정 표시 패널에 대해서는, 각각의 필요한 영역에 있어서 기둥 형상 스페이서의 수밀도가 작아지는 영역과 기둥 형상 스페이서의 수밀도가 커지는 영역을 형성하면 된다. 이 방법을 채용함으로써, 본 실시 형태에 있어서의 제2 액정 표시 패널을 제조할 수 있다. 또한, 제3 액정 표시 패널에 대해서는 형성되어야 할 표시 영역의 중앙으로부터 외주부를 향해 서서히 수밀도가 작아지도록 기둥 형상 스페이서를 형성한다.
기둥 형상 스페이서의 형성은, 주지의 포토리소 그래피법 등에 의해 행할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서의 기둥 형상 스페이서는 원주 형상으로 형성되어 있지만, 특별히 이 형태에 한정되지 않고 예를 들어 각기둥 형상이라도 좋다. 또한, 기둥 형상 스페이서의 수밀도, 기둥 형상 스페이서의 재질 또는 봉입하는 액정의 양 등은 액정 표시 패널의 크기나 종류에 따라서 적절하게 변경하는 것이 바람직하다.
(제2 실시 형태)
도8a 내지 도10을 참조하여, 본 발명을 기초로 하는 제2 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널 및 액정 표시 패널의 제조 방법에 대해 설명한다.
도8a 및 도8b는 본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 설명도로, 도8a는 개략 단면도, 도8b는 개략 평면도이다. 2매의 기판(1a, 1b)이 밀봉재(2)에 의해 고정되고, 2매의 기판(1a, 1b)과 밀봉재(2)에 의해 둘러싸이는 공간에 액정이 봉입되어 있는 것은 제1 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널과 동일하다.
본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널은, 밀봉재(2)의 내측 근방의 제1 영역으로서의 저스페이서 배치 영역(34)과, 저스페이서 배치 영역(34)의 더욱 내측의 제2 영역으로서의 고저 스페이서 배치 영역(33)을 갖는다. 또한, 액정 표시 패널은 저스페이서 배치 영역(34) 및 고저 스페이서 배치 영역(33)에 배치된 제1 기둥 형상 스페이서와, 고저 스페이서 배치 영역(33)에 배치된 제2 기둥 형상 스페이서를 포함한다. 본 실시 형태에 있어서는, 제1 기둥 형상 스페이서로서 저기둥 형상 스페이서(30)가 형성되고, 제2 기둥 형상 스페이서로서 고기둥 형상 스페이서(29)가 형성되어 있다. 고기둥 형상 스페이서(29)는, 무부하시의 높이가 저기둥 형상 스페이서(30)보다 높아지도록 형성되어 있다. 환언하면, 고기둥 형상 스페이서(29)는 2매의 기판으로부터의 압력을 개방하였을 때에, 저기둥 형상 스페이서(30)보다 높이가 높아지도록 형성되어 있다.
도9a 및 도9b에, 저스페이서 배치 영역(34) 및 고저 스페이서 배치 영역(33)에 있어서의 기둥 형상 스페이서의 배치를 설명하는 도면을 도시한다. 도9a는 고저 스페이서 배치 영역(33)의 평면도이다. 고기둥 형상 스페이서(29) 및 저기둥 형상 스페이서(30)의 2 종류의 높이를 갖는 기둥 형상 스페이서가 각각의 회소의 경계 부분의 배선 영역에 형성되어 있다. 고기둥 형상 스페이서(29) 및 저기둥 형상 스페이서(30)는, 각각이 혼재하도록 배치되어 있다. 도9b는 저스페이서 배치 영역(34)의 평면도이다. 저스페이서 배치 영역(34)에는 높이가 낮은 저기둥 형상 스페이서(30)만이 형성되어 있다. 2매의 기판 사이에는 2매의 기판이 서로 평행하 게 접합할 때의 양, 즉 표준 액정 계산치의 양의 액정이 봉입되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널은 높이 방향의 압력을 개방하였을 때에 높이가 다른 2개의 스페이서를 구비하고 있다. 예를 들어, 하나의 회소의 크기가 세로 115 ㎛, 가로 65 ㎛인 액정 표시 패널에 있어서 고저 스페이서 배치 영역(33)에는 ø10 ㎛, 높이가 4.5 ㎛인 고기둥 형상 스페이서(29)가 10개의 회소에 대해 1개의 비율로 배치되어 있다. 또한, ø10 ㎛, 높이가 4.3 ㎛인 저기둥 형상 스페이서(30)가 15개의 회소에 대해 1개의 비율로 배치되어 있다. 이에 반해, 저스페이서 배치 영역(34)에는 ø10 ㎛, 높이가 4.3 ㎛인 저기둥 형상 스페이서(30)가, 15개의 회소에 대해 1개의 비율로 배치되어 있다. 2매의 기판의 간격의 설계치는, 저기둥 형상 스페이서의 높이의 설계치와 동일하다
본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널에서는, 고저 스페이서 배치 영역(33)에 고기둥 형상 스페이서(29)가 저스페이서 배치 영역(34)의 저기둥 형상 스페이서(30)의 수밀도보다 높게 형성되어 있으므로, 이 고저 스페이서 배치 영역(33)에 있어서는, 2매의 기판(1a, 1b)의 주표면은 서로 평행해진다. 또한, 고저 스페이서 배치 영역(33)보다도 우선적으로 저스페이서 배치 영역(34)에 있어서 2매의 기판(1a, 1b)끼리의 간격을 좁힐 수 있다.
기둥 형상 스페이서의 높이가 설계치대로 형성되어 있는 경우에는, 고기둥 형상 스페이서(29)가 저기둥 형상 스페이서(30)보다도 우선적으로 압축되고, 저기둥 형상 스페이서(30)의 높이(2매의 기판끼리의 설계치의 간격)에서 압축이 정지한다. 도8a에 도시한 바와 같이, 2매의 기판은 서로 평행해진다.
기둥 형상 스페이서의 높이가 설계치보다도 낮은 경우에는, 고저 스페이서 배치 영역(33)의 고기둥 형상 스페이서(29)가 충분히 압축되지 않고 고저 스페이서 배치 영역(33)의 기판끼리의 간격이 저스페이서 배치 영역(34)의 기판끼리의 간격보다 커진다.
기둥 형상 스페이서의 높이가 설계치보다도 높은 경우에는, 고기둥 형상 스페이서(29)가 저기둥 형상 스페이서(30)의 높이까지 압축된 후에 저스페이서 배치 영역(34)에 있어서 기판(1a, 1b)끼리의 간격이 작아져 진공 기포의 발생 등을 방지할 수 있다.
이와 같이, 액정이 봉입되는 공간의 크기의 조정을 고저 스페이서 배치 영역 및 저스페이서 배치 영역의 양방으로 행할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널은, 기둥 형상 스페이서의 제조 오차를 소거하기 위한 여유가 커진다. 또한, 봉입하는 액정의 양을 표준 액정 계산치보다 적게 하지 않아도 형성된 기둥 형상 스페이서의 높이가 설계치보다 높은 경우 및 낮은 경우 중 어떠한 경우에도 표시 품위의 저하를 방지할 수 있다.
도10을 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널의 제조 방법에 대해 설명한다.
한쪽의 기판(1b)에 대해, 포토리소 그래피법 등에 의해 기둥 형상 스페이서를 형성하는 것이나, 다른 쪽 기판(1a)에 있어서 밀봉재(2)를 환상으로 형성한 후에 밀봉재(2)의 내측에 액정(6)을 적하해 두는 것은 제1 실시 형태에 있어서의 제조 방법과 동일하다.
본 실시 형태에 있어서는, 기판(1b)에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 공정에 있어서, 밀봉재의 내측 근방에 제1 영역으로서의 저스페이서 배치 영역(34)을, 저스페이서 배치 영역(34)의 더욱 내측에 제2 영역으로서의 고저 스페이서 배치 영역(33)을 형성한다. 저스페이서 배치 영역(34)에는, 제1 기둥 형상 스페이서로서의 저기둥 형상 스페이서(30)만을 형성한다. 이에 반해, 고저 스페이서 배치 영역(33)에 있어서는, 저기둥 형상 스페이서(30) 외에 저기둥 형상 스페이서(30)보다 높이가 높은 고기둥 형상 스페이서(29)를 형성한다. 한편, 기판(1a)에는 환상으로 밀봉재(2)가 배치되고, 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역의 내측에 액정(6)이 배치되어 있다. 액정(6)은 표준 액정 계산치의 양이 적하되어 있다.
2매의 기판의 접합은 진공 분위기 중에서 행한다. 화살표(52)로 나타낸 바와 같이, 2매의 기판을 진공 중에서 접합한 후에 기판(1a, 1b)의 주표면을 가압한다. 이와 같이, 각각의 기판(1a, 1b)의 주표면이 근접해지도록 압축한다.
고저 스페이서 배치 영역(33)에 있어서는, 저기둥 형상 스페이서(30) 외에 고기둥 형상 스페이서(29)를 형성하고 있다. 접합시에는, 고기둥 형상 스페이서(29)가 저기둥 형상 스페이서(30)보다도 먼저 기판(1a)에 접촉한다. 기판(1a, 1b)의 주표면에 압력을 가함으로써, 고기둥 형상 스페이서(29)의 선단부가 먼저 압축되고, 액정(6)의 양과 2매의 기판(1a, 1b)으로 둘러싸이는 공간의 부피가 일치한 시점에서 압축은 자연스럽게 정지한다.
형성한 기둥 형상 스페이서의 높이가 낮은 경우에는, 고기둥 형상 스페이서의 압축의 도중에서 압축이 정지하여, 고저 스페이서 배치 영역(33)의 간격이 저스 페이서 배치 영역(34)의 간격보다도 커진다. 한편, 형성한 기둥 형상 스페이서의 높이가 높은 경우에는, 저스페이서 배치 영역(34)에 있어서 기판(1a, 1b)끼리의 간격이 근접해진다. 이와 같이, 기둥 형상 스페이서의 제작 오차에 따라서 진공 기포의 발생을 방지하면서 2매의 기판의 접합을 행할 수 있다.
이 결과, 제1 실시 형태에 있어서의 제조 방법과 마찬가지로 진공 기포의 발생 등에 의한 표시 품위의 저하를 방지한 액정 표시 패널을 제조할 수 있다. 또한, 손가락 등으로 표시부를 눌렀을 때에도 표시에 불균일 등이 발생하는 것을 방지한 액정 표시 패널을 제조할 수 있다.
그 밖의 구성, 작용, 효과 및 제조 방법에 대해서는, 제1 실시 형태에 있어서의 액정 표시 패널과 동일하므로 여기서는 설명을 반복하지 않는다.
제1 및 제2 실시 형태에서 나타낸 도면에 있어서, 기둥 형상 스페이서의 높이나 기판끼리의 간격의 상대적인 크기에 대해서는 이해하기 쉽게 하기 위해 과장하여 기재하고 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 2매의 기판끼리의 사이에 주표면이 서로 평행해지지 않는 부분이 생기지만, 그 부분의 변화는 작으므로 표시 품위에 영향을 미치는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 흑백 액정 표시 패널 또는 컬러 액정 표시 패널 중 어느 것에 대해서도 적용할 수 있다.
(제3 실시 형태)
이하의 실시 형태에서는, 액정 패널에 이용되는 스페이서가 구비된 기판에 대해 설명하지만, 본 발명의 스페이서가 구비된 기판은 액정 패널뿐만 아니라 무기 또는 유기 EL 패널, 플라즈마 패널, 필드 이미션 패널, 일렉트로크로믹 패널 등에 도 이용할 수 있다. 또한, 액정 패널은 액정 표시 패널뿐만 아니라, 화소를 광학적으로 순차 시프트시키는 화상 시프트 패널이나 삼차원 영상을 표시 가능하게 하는 패러랙스 배리어(parallax barrier) 패널에 적용할 수도 있다. 또한, 화상 시프트 패널은 빛의 편광 상태를 변조하는 액정 패널과, 이 액정 패널로부터 출사된 빛의 편광 상태에 따라서 광로를 시프트시키는 복굴절 소자와의 조합을 적어도 1 세트 갖는다. 또한 패러랙스 배리어 패널은, 왼쪽 눈용 화소 및 오른쪽 눈용 화소를 갖는 영상 표시 소자와 조합함으로써 입체 영상을 표시할 수 있다.
도13 내지 도18을 참조하여, 본 발명을 기초로 하는 제3 실시 형태에 대해 설명한다.
도13은 제3 실시 형태의 스페이서가 구비된 기판을 이용한 액정 패널을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 액정 패널은 한 쌍의 기판(101, 102)과, 양 기판(101, 102)에 끼워진 주변 밀봉재(103)와, 양 기판(101, 102)에 끼워지고 주변 밀봉재(103)로 둘러싸인 액정층(104)과, 액정층(104)의 셀 갭을 균일하게 하기 위한 스페이서(105)를 갖는다. 한쪽 기판(101)은 컬러 필터 기판으로, 컬러 필터층(도시하지 않음)과 ITO(인듐 주석 산화물) 등으로 이루어지는 투명 전극(도시하지 않음)과, 폴리이미드 등으로 이루어지고 러빙 처리된 액정 배향막(도시하지 않음)을 갖는다. 다른 쪽 기판(102)은 TFT(Thin Film Transistor) 기판이며, 각각이 행방향으로 연장되는 복수의 게이트 버스 라인(도시하지 않음)과, 게이트 버스 라인과 교차하여 연장되는 복수의 소스 버스 라인(도시하지 않음)과, 게이트 버스 라인 및 소스 버스 라인의 교차부 근방에 설치된 TFT(도시하지 않음)와, TFT를 거쳐서 소스 버스 라인(도시하지 않음)에 접속되고 매트릭스 형상으로 배치된 화소 투명 전극(도시하지 않음)과, 화소 투명 전극을 덮는 액정 배향막(도시하지 않음)을 갖는다.
기판(101, 102)의 재료로서는, 석영 글래스나 소다 라임 글래스, 붕소규산 글래스, 저알칼리 그래스, 무알칼리 글래스 등의 글래스, 폴리에스테르나 폴리이미드 등의 플라스틱, 실리콘 등의 반도체를 예로 들 수 있다.
도14는 본 실시 형태의 스페이서(105)를 모식적으로 도시하는 확대 단면도이고, 도15는 스페이서(105)의 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 컬러 필터 기판(101) 상에 스페이서(105)가 형성되어 있는 경우에 대해 설명하지만, TFT 기판(102) 상에 스페이서(105)가 형성되어 있어도 좋다.
스페이서(105)는 제1 스페이서부(105a)와, 제1 스페이서부(105a)의 상부에 형성된 제2 스페이서부(105b)를 갖는다. 제1 스페이서부(105a) 및 제2 스페이서부(105b)는, 각각 뿔대의 형상을 갖고 있고, 제1 스페이서부(105a)의 상부의 직경(A)이 제2 스페이서부(105b)의 바닥부의 직경(B)보다도 길다.
도14 및 도15에 도시한 바와 같이, 스페이서(105)는 상부 바닥 면적(상면의 면적)이 상대적으로 큰 제1 스페이서부(105a)와, 상부 바닥 면적이 상대적으로 작은 제2 스페이서부(105b)를 조합한 형상을 하고 있다. 이와 같이 조합한 형상을 채용함으로써, 기판(101)의 면으로부터 높은 위치에 상부 바닥 면적이 상대적으로 작은 부분[제2 스페이서부(105b)]이 있어도 러빙 공정시에 손상을 받기 어려워진다.
또한, 상부 바닥 면적(상면의 면적)이 상대적으로 큰 제1 스페이서부(105a) 상에 상부 바닥 면적이 상대적으로 작은 제2 스페이서부(105b)를 형성함으로써, 스페이서의 하중-변위 특성을 단계적으로 변화시킬 수 있다. 도16은 본 실시 형태의 스페이서(105)의 하중-변위 특성을 나타내는 그래프이다. 도16에 나타낸 바와 같이, 하중-변위 특성의 그래프는 제2 스페이서부(105b)의 높이(h2)를 넘을 때까지는 경사가 급한 비선형을 그리고 있지만, 제2 스페이서부(105b)의 높이(h2)를 넘어 하중을 계속하면, 하중-변위 특성이 극단적으로 바뀌어 경사가 완만한 비선형을 그린다. 즉, 제2 스페이서부(105b)의 높이(h2)를 넘어 하중을 계속하면, 변위하기 어려워진다. 이에 의해, 액정 적하량의 오차 및 온도 변화에 의한 하중에 대해 제2 스페이서부(105b)가 탄성 변형함으로써 추종할 수 있다. 한편, 국소적인 강한 압력에 대해서는, 제1 스페이서부(105a)의 응력에 의해 패널이 비교적 변형되기 어려워진다.
다음에, 본 실시 형태의 대비 설명을 하기 위해, 비교예에 대해 기재한다. 도17은 비교예의 스페이서(150)를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 스페이서(150)는, 도17에 도시한 바와 같이 1개의 뿔대의 형상을 갖는다. 일반적으로, 스페이서는 포토리소 그래피법을 이용하여 형성되므로, 스페이서(150)의 상부의 직경(C)은 노광 장치의 정밀도 등에 의해 제약된다. 일반적으로 사용되고 있는 프록시미티 방식의 노광 장치를 이용한 경우에는, 스페이서(150)의 상부의 직경(C)은 6 내지 10 ㎛ 정도이고, 스페이서(150)의 바닥부의 직경은 1.5 × C ㎛ 정도이다. 따라서, 스페이서(150)의 높이를 H ㎛라 하면, 스페이서(150)의 종횡비는 H/1.5 × C 정도가 된다. 스테퍼 방식이나 미러 프로젝션 방식 등의 정밀도가 보다 높은 노 광 장치를 이용함으로써, 더욱 작은 사이즈의 스페이서를 작성하는 것도 가능하다. 그러나, 너무 작은 사이즈의 스페이서를 작성한 경우, 러빙 공정에서 파손될 우려가 있다.
도18은 본 실시 형태의 스페이서(105)의 크기를 설명하기 위한 단면도이다. 본 실시 형태의 스페이서(105)는, 각각이 뿔대의 형상을 갖는 제1 스페이서부(105a)와 제2 스페이서부(105b)를 상하로 조합한 구조이며, 제1 스페이서부(105a)의 상부의 직경(A)이 제2 스페이서부(105b)의 바닥부의 직경(B)보다도 길기 때문에, 비교예의 스페이서(150)에 비해 스페이서(105)의 바닥부의 직경(D)을 길게 할 수 있다. 예를 들어, 스페이서(105)의 바닥부의 직경(D)을 1.8 × C 이상으로 할 수 있다. 따라서, 스페이서(105)의 종횡비를 H/1.8 × C 이하, 즉 비교예의 스페이서(150)보다도 종횡비를 작게 할 수 있으므로, 작은 사이즈의 스페이서를 작성한 경우라도 러빙 공정에서의 파손을 방지할 수 있다.
스페이서(105)의 전형적인 크기에 대해 설명한다. 프록시미티 방식의 노광 장치를 사용하는 것이 비용적으로 유리하기 때문에, 프록시미티 방식의 노광 장치를 이용한 경우에 대해 설명한다. 프록시미티 방식의 노광 장치에 의한 정밀도는 6 ㎛ 정도가 한계이므로, 제2 스페이서부(105b)의 상부의 직경(C)은 최저 6 ㎛ 정도가 된다. 한편, 스페이서(105)의 바닥부[본 실시 형태에서는 제1 스페이서부(105a)의 바닥부]의 직경(D)은 제2 스페이서부(105b)의 상부의 직경(C)의 1.8배 이상으로 설정한다. 단, 스페이서(105)의 바닥부의 직경(D)을 너무 크게 하면, 화소 개구부에 스페이서(105)가 걸려, 투과율이나 반사율을 저하시키는 등의 표시에의 악영향이 생긴다. 그래서, 화소 개구부에 걸리지 않도록, 스페이서(105)의 바닥부의 직경(D)은 14 ㎛ 정도로 한다. 제2 스페이서부(105b)의 상부의 직경(C)을 6 ㎛로 한 경우에 있어서의 셀 내의 스페이서 밀도는 1000 개/㎠ 정도가 바람직하다.
스페이서(105)의 높이(H)는, 액정층(104)의 셀 갭과 대략 동일하다. 구체적으로는, 투과 표시형이면 5 ㎛ 정도이고, 반사 표시형이면 2.5 ㎛ 정도이다. 단, 기판(101, 102)을 포개었을 때에 스페이서(105)가 약간 찌부러지므로, 그만큼의 예상량(0.2 ㎛ 정도)을 셀 갭에 더한 값이 스페이서(105)의 높이(H)가 된다. 예를 들어, 투과 표시형이면 5.2 ㎛ 정도이고, 반사 표시형이면 2.7 ㎛ 정도이다.
제2 스페이서부(105b)는 액정 적하량의 오차나 온도 변화에 의한 하중에 추종하여 탄성 변형한다. 제2 스페이서부(105b)의 높이(h2)는, 국소적인 강한 압력에 대해서도 소정의 두께 이상으로 스페이서(105)가 찌부러지지 않도록 설정한다. 또한 액정 적하량이나 스페이서(105)의 높이의 변동, 액정 재료의 팽창에 의한 셀 갭의 면내 어긋남 등을 고려하여 높이(h2)를 설정한다. 제2 스페이서부(105b)의 높이(h2)는, 바람직하게는 0.4 ㎛ 이상 0.7 ㎛ 이하이며, 전형적으로는 0.5 ㎛이다.
본 실시 형태의 스페이서(105)는 스페이서(105)의 바닥부로부터 상부까지의 높이를 H라 하면, 스페이서(105)의 바닥부로부터 0.85 × H의 높이에 있어서의 스페이서(105)의 직경(E)이 스페이서(105)의 상부의 직경(C)의 1.05배 이하, 즉 1.05 × C 이하이다.
다음에, 본 실시 형태의 스페이서가 구비된 기판을 이용하여 액정 표시 패널 을 제조하는 공정에 대해 설명한다. 우선, 한쪽 기판(101) 상에 스패터법이나 인쇄법 등에 의해, 컬러 필터층 및 투명 전극을 차례로 형성한다. 자외선 경화형의 아크릴 수지 레지스트를 기판(101) 상에 도포하여 건조시킨 후, 포토리소 그래피법에 의해 화소간의 차광 위치에 스페이서(105)를 형성한다. 포토리소 그래피법에서는, 일부의 투과율이 연속적 또는 단계적으로 변화되는 차광부를 갖는 계조 포토마스크를 이용한다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2002-229040호 공보를 참조). 계조 포토마스크를 이용하여 노광한 후, 현상함으로써 높이가 다른(환언하면 단차가 있는) 스페이서(105)를 형성할 수 있다. 또한, 배향막 재료로서 폴리이미드를 기판(101) 상에 도포하고, 러빙 처리를 행하여 배향막을 형성한다.
다른 쪽의 기판(102) 상에, 포토리소법이나 인쇄법 등에 의해 각종 버스 라인이나 절연막, TFT, 화소 투명 전극을 형성한 후, 화소 투명 전극을 덮는 러빙 처리된 배향막을 형성한다. 양 기판(101, 102) 중 어느 한쪽의 기판의 면에 스크린 인쇄 방식이나 디스펜서 방식에 의해 에폭시 수지를 함유하는 UV 경화형의 주변 밀봉재(103)를 형성한다. 주변 밀봉재(103)의 패턴은 액정 주입구가 되는 개구를 갖지 않고 폐쇄된 루프 형상이다. 주변 밀봉재(103)의 패턴 범위 내에, 예를 들어 네마틱 액정 재료를 적하한 후 진공 챔버 내에서 양 기판(101, 102)을 포개어 양 기판(101, 102)의 간격에 액정층(104)을 형성한다.
양 기판(101, 102)의 간격, 환언하면 액정층(104)의 두께(셀 갭)는 적하하는 액정 재료의 양과 주변 밀봉재(103)의 높이에 의해 결정된다. 그러나, 액정 재료와 주변 밀봉재(103)만으로는 셀 갭의 면내 불균일이 발생되기 쉬워진다. 또한 패 널의 주변부 이외에는 셀 갭을 규정하는 부재가 없으므로, 패널이 외부 압력에 의한 영향을 크게 받아 표시 불균일이 생긴다. 본 실시 형태에서는, 셀 갭을 규정하는 스페이서(105)가 기판(101) 상의 표시 영역 내에서 거의 균일해지도록 배치되어 있으므로, 패널이 외부 압력에 의한 영향을 받기 어렵고, 따라서 표시 불균일이 생기기 어렵다.
또한 본 실시 형태에서는, 제1 스페이서부(105a) 상의 제2 스페이서부(105b)에 의해 액정 적하량의 오차나 온도 변화에 의한 하중이 흡수되기 때문에, 셀 갭의 면내 불균일에 의한 표시 불균일을 경감할 수 있다. 또한, 제1 스페이서부(105a)의 상부의 직경(A)이 제2 스페이서부(105b)의 바닥부의 직경(B)보다도 길기 때문에, 기판이 접합시 등에 발생되는 국소적인 강한 압력에 대해서는, 제1 스페이서부(105a)의 응력에 의해 패널이 변형하기 어려워져 표시 품위가 유지된다.
양 기판(101, 102)을 포갠 후, UV광으로 주변 밀봉재(103)와는 다른 부분의 밀봉재(더미 밀봉재라고도 함)의 일부를 가경화시킨다. 패널을 진공 챔버 내로부터 취출하고 주변 밀봉재(103)에 UV광을 조사하여 주변 밀봉재(103)의 경화를 행한다. 이상의 공정에 의해, 도13에 도시한 액정 패널이 제조된다.
본 실시 형태의 액정 패널에서는, 액정 구동 소자로서 TFT가 이용되고 있지만, MIM(Metal Insulator Metal) 등의 다른 액티브 구동 소자를 이용해도 좋고, 혹은 구동 소자를 이용하지 않는 패시브(멀티플렉스) 구동이라도 좋다. 또한, 액정 패널을 표시 패널로서 이용하는 경우에는, 투과형, 반사형, 투과 반사 양용형 중 어떠한 표시 패널에도 적용할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 액정 적하 접합 방식에 의해 액정 패널을 제조하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명의 스페이서가 구비된 기판을 이용하여 다른 방식에 의해 액정 패널을 제조할 수도 있다.
(제4 실시 형태)
도19는 제4 실시 형태의 스페이서가 구비된 기판을 모식적으로 도시한 단면도이고, 도20은 그 평면도이다. 본 실시 형태에서 나타낸 스페이서(105)는, 제1 스페이서부(105a)의 상부가 홈(105c)을 갖는 것을 제외하고, 제3 실시 형태의 스페이서(105)와 동일하다. 따라서, 본 실시 형태에서 나타낸 스페이서(105)의 형상이나 크기, 제조법에 대해서는 제3 실시 형태의 기재를 갖고 설명을 대신한다.
제2 스페이서부(105b)의 바닥부 근방에 형성된 홈(105c)은 평면으로부터 보아 제2 스페이서부(105b)를 둘러싼다. 본 실시 형태에서는, 홈(105c)이 연속되는 링 형상이지만, 불연속적인 링 형상이라도 좋다. 홈(105c)의 단면 형상은, 도19에 도시한 V자 형상에 한정되지 않고, 예를 들어 U자 형상이라도 좋다. 홈(105c)의 폭(F)에 대해서도 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 0.2 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하이다. 마찬가지로 홈(105c)의 깊이(G)에 대해서도 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 0.2 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하이다.
평면으로부터 보아 홈(105c)이 제2 스페이서부(105b)를 둘러쌈으로써, 액정 적하량의 오차나 온도 변화에 의한 하중에 대해 제2 스페이서부(105b)의 탄성 변형이 용이해져, 하중의 흡수가 보다 확실해진다.
(제5 및 제6 실시 형태)
제3 및 제4 실시 형태에서는, 제1 스페이서부(105a) 및 제2 스페이서부(105b)가 모두 뿔대의 형상을 갖고 있지만, 제1 스페이서부(105a) 및 제2 스페이서부(105b)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 도21a 및 도21b는 각각 제5 및 제6 실시 형태의 스페이서를 모식적으로 도시한 평면도(상부 도면)와 단면도(하부 도면)이다.
도21a에 도시한 바와 같이, 제1 스페이서부(105a) 및 제2 스페이서부(105b)가 모두 원기둥 형상이며, 제2 스페이서부(105b)가 제1 스페이서부(105a)의 상부의 대략 중앙에 형성되어 있어도 좋다. 또한 도21b에 도시한 바와 같이, 제2 스페이서부(105b)가 제1 스페이서부(105a)의 상부의 주연부에 형성되어 있어도 좋다. 도21a 및 도21b의 각각에 도시하는 스페이서(105)도, 제3 및 제4 실시 형태에 나타낸 스페이서(105)와 동일한 효과를 기대할 수 있다.
(다른 실시 형태)
제1 스페이서부(105a) 및 제2 스페이서부(105b)는, 제3 및 제4 실시 형태에서는 뿔대 형상이고, 제5 실시 형태에서는 원기둥 형상이다. 환언하면, 스페이서부(105a, 105b)는 제3 내지 제5 실시 형태에서는 상부 및 바닥부의 각 면이 원형이다. 그러나 스페이서부(105a, 105b)의 상부 및 바닥부에 있어서의 각 면의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 다각형, 타원 등이라도 좋다. 또한 스페이서부(105a, 105b)의 각 상부의 면은, 기판면에 평행이 아니라도 좋고, 기판면에 대해 경사져 있어도 좋다. 기판면에 평행한 면을 이용하여, 스페이서부(105a, 105b)의 상부 또는 바닥부를 절단하였을 때의 절단면이 원형이 아닌 경우에는, 직선이 그 절단면을 가로질렀을 때에 생기는 선분 중 가장 긴 것을「직경」이라 한다.
제3 내지 제6 실시 형태에서는, 스페이서(105)가 2개의 스페이서부(105a, 105b)로 구성되는 경우에 대해 설명하였지만, 스페이서가 스페이서부를 더 갖는 다단형이라도 좋다.
또한, 금회 개시한 상기 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아닌 청구의 범위에 의해 개시되고, 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이다.
본 발명은, 액정 표시 패널과 액정 표시 패널의 제조 방법에 유리하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 스페이서가 구비된 기판은, 액정 패널, 무기 또는 유기 EL 패널, 플라즈마 패널, 필드 이미션 패널, 일렉트로크로믹 패널 등에 이용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재(2)로 고정된 2매의 기판(1a, 1b, 3)과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정(6)과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서(5)를 구비하고,
    상기 기둥 형상 스페이서(5)는, 표시 영역의 중앙으로부터 외주부를 향해 서서히 수밀도가 작아지도록 배치되어 있는 액정 표시 패널.
  2. 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재(2)로 고정된 2매의 기판(1a, 1b, 3)과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정(6)과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서(5)를 구비하고,
    상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역 중 밀봉재 측에 형성되는 제1 영역(32)에 있어서의 상기 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역 중 중심 측에 형성되는 제2 영역(31)보다 작게 되어 있는 액정 표시 패널.
  3. 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재(2)로 고정된 2매의 기판(1a, 1b, 3)과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정(6)과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서(5)를 구비하고,
    표시 영역을 피한 제1 영역(32)에 있어서, 상기 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가 상기 제1 영역(32) 밖의 제2 영역(31)보다 작게 되어 있는 액정 표시 패널.
  4. 주표면이 서로 대향하도록 밀봉재(2)로 고정된 2매의 기판(1a, 1b, 3)과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 봉입된 액정(6)과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역에 배치된 복수의 기둥 형상 스페이서(29, 30)를 구비하고, 상기 기둥 형상 스페이서(29, 30)는,
    제1 기둥 형상 스페이서(30)와,
    무부하시의 높이가 상기 제1 기둥 형상 스페이서(30)보다 높은 제2 기둥 형상 스페이서(29)를 포함하고,
    상기 제1 기둥 형상 스페이서는 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역 중 밀봉재 측에 형성되는 제1 영역(34) 및 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역 중 중심 측에 형성되는 제2 영역(33)에 배치되고,
    상기 제2 기둥 형상 스페이서(29)는 상기 제2 영역(33)에 배치된 액정 표시 패널.
  5. 서로 접합되어야 할 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서(5)를 형성하는 스페이서 형성 공정을 포함하고, 상기 스페이서 형성 공정에서는 형성되어야 할 표시 영역의 중앙으로부터 외주부를 향해 서서히 수밀도가 작아지도록 상기 기둥 형상 스페이서(5)를 형성하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판에 액정(6)을 적하하는 액정 적하 공정을 포함하고,
    상기 액정 적하 공정은 상기 2매의 기판(1a, 1b, 3)이 설계치의 간격을 두고 서로 평행할 때 상기 기판 사이에 형성되는 공간을 가득 채우는 액정량의 계산치보다 적은 양의 액정(6)을 적하하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  7. 서로 접합되어야 할 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서(5)를 형성하는 스페이서 형성 공정과,
    서로 접합되어야 할 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판의 주표면에 밀봉재(2)를 배치하는 밀봉재 배치 공정을 포함하고, 상기 스페이서 형성 공정에서는,
    상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역 중 밀봉재 측에 형성되는 제1 영역(32)에 있어서의 상기 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도를, 상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역 중 중심 측에 형성되는 제2 영역(31)보다 작아지도록 상기 기둥 형상 스페이서(5)를 형성하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판에 액정(6)을 적하하는 액정 적하 공정을 포함하고,
    상기 액정 적하 공정은 상기 2매의 기판(1a, 1b, 3)이 설계치의 간격을 두고 서로 평행할 때 상기 기판 사이에 형성되는 공간을 가득 채우는 액정량의 계산치보다 적은 양의 액정(6)을 적하하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  9. 서로 접합되어야 할 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서(5)를 형성하는 스페이서 형성 공정과,
    서로 접합되어야 할 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판의 주표면에 밀봉재(2)를 배치하는 밀봉재 배치 공정을 포함하고, 상기 스페이서 형성 공정에서는,
    형성되어야 할 표시 영역을 피한 제1 영역(32)에 있어서의 상기 기둥 형상 스페이서(5)의 수밀도가, 상기 제1 영역 밖의 제2 영역(31)보다 작아지도록 상기 기둥 형상 스페이서(5)를 형성하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판에 액정(6)을 적하하는 액정 적하 공정을 포함하고,
    상기 액정 적하 공정은 상기 2매의 기판(1a, 1b, 3)이 설계치의 간격을 두고 서로 평행할 때 상기 기판 사이에 형성되는 공간을 가득 채우는 액정량의 계산치보다 적은 양의 액정(6)을 적하하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  11. 서로 접합되어야 할 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판에 기둥 형상 스페이서(29, 30)를 형성하는 스페이서 형성 공정과,
    상기 2매의 기판(1a, 1b, 3) 중, 어느 한쪽의 기판 또는 양쪽의 기판의 주표면에 밀봉재(2)를 배치하는 밀봉재 배치 공정을 포함하고, 상기 스페이서 형성 공정은,
    상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역 중 밀봉재 측에 형성되는 제1 영역(34)에 제1 기둥 형상 스페이서(30)를,
    상기 밀봉재(2)로 둘러싸이는 영역 중 중심 측에 형성되는 제2 영역(33)에, 상기 제1 기둥 형상 스페이서(30) 및 상기 제1 기둥 형상 스페이서(30)보다 높이가 높은 제2 기둥 형상 스페이서(29)를 형성하는 공정을 포함하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  12. 기판(101)과, 상기 기판(101) 상에 형성된 스페이서를 갖는 스페이서가 구비된 기판이며,
    상기 스페이서(105)는 제1 스페이서부(105a)와, 상기 제1 스페이서부(105a)의 상부에 형성된 제2 스페이서부(105b)를 적어도 갖고 있고, 상기 제1 스페이서부(105a)의 상부의 직경이 상기 제2 스페이서부(105b)의 바닥부의 직경보다도 긴 스페이서가 구비된 기판.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 스페이서부(105a)의 상부는 평면으로부터 보아 상기 제2 스페이서부(105b)를 둘러싸는 홈(105c)을 갖는 스페이서가 구비된 기판.
  14. 제12항에 있어서, 상기 스페이서(105)의 상부의 직경을 C라 하고, 상기 스페이서(105)의 바닥부로부터 상부까지의 높이를 H라 하면, 상기 스페이서(105)의 바닥부의 직경이 1.8 × C 이상이고, 상기 스페이서(105)의 바닥부로부터 0.85 × H의 높이에 있어서의 상기 스페이서(105)의 직경이 1.05 × C 이하인 스페이서가 구비된 기판.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제12항에 기재된 스페이서가 구비된 기판과, 상기 스페이서가 구비된 기판(101)에 대향하여 배치된 대향 기판(102)과, 상기 스페이서가 구비된 기판(101) 및 상기 대향 기판(102) 사이에 개재되는 액정층(104)을 갖는 패널을 제조하는 방법으로서,
    상기 스페이서가 구비된 기판(101) 또는 상기 대향 기판(102) 중 어느 한쪽의 기판면에 프레임 형상 밀봉재(103)를 형성하는 공정과,
    상기 밀봉재(103)의 프레임 내에 액정 재료를 적하하는 공정과,
    상기 스페이서가 구비된 기판(101)과 상기 대향 기판(102)을 접합하여 상기 액정층(104)을 형성하는 공정을 갖는 패널의 제조 방법.
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