JP2000338503A

JP2000338503A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2000338503A
Application number: JP14584699A
Authority: JP
Inventors: Ryota Mizusako; 亮太水迫
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】高い加圧力を必要とせずに一対の基板を所望
する間隔に精度良く接合でき、かつ十分な耐圧をも確保
できるようにする。【解決手段】液晶１１が封入される一対のガラス基板
１、２間に第１、第２柱状スペーサ２１、２２からなる
スペーサ体２０をブラックマトリクス８に対応させて設
けるときに、第２柱状スペーサ２２の断面積を第１柱状
スペーサ２１よりも小さく形成し、かつ第２柱状スペー
サ２２の高さを第１柱状スペーサよりも高く形成した。
従って、スペーサ体２０を介して一対のガラス基板１、
２を加圧する際、第２柱状スペーサ２２を第１柱状スペ
ーサ２１とほぼ同じ高さまで変形させるので、高い加圧
力を必要とせずに一対のガラス基板１、２を所望する間
隔に精度良く接合でき、また接合した状態では第１、第
２柱状スペーサ２１、２２が共に一対のガラス基板１、
２を支えるので、十分な耐圧を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示素子においては、一対
のガラス基板間に封止された液晶層に厚みムラがある
と、表示ムラが発生して視認性が低下するため、一対の
ガラス基板間の間隔を均一に保って液晶層の厚みを一定
にする必要がある。このような液晶表示素子としては、
例えば、一対のガラス基板間にビーズ状のスペーサを散
在させ、この散在されたビーズ状のスペーサにより一対
のガラス基板間を所定間隔に保つようにしたものがあ
る。しかし、この液晶表示素子では、ビーズ状のスペー
サを一様で均一に散在させる必要があるが、ビーズ状の
スペーサが団子状態になりやすく不安定であるため、液
晶分子の配列が乱れて表示不良を起こしやすいほか、十
分な耐圧強度が得られないなどの問題がある。

【０００３】このような問題を解消した液晶表示素子と
して、一対のガラス基板間に柱状スペーサを形成し、こ
れら柱状スペーサによって一対のガラス基板を所定間隔
に保つようにしたものが提案されている。図１３はその
一例を示した図である。この液晶表示素子は、カラー画
像を表示するアクティブタイプのものであり、一対の透
明なガラス基板１、２を備えている。これら一対のガラ
ス基板１、２は、上下に対向して配置されている。この
場合、下側のガラス基板２の対向面（同図では上面）に
は、ＩＴＯなどからなる透明な画素電極３が行方向およ
び列方向に配列形成されており、各画素電極３間には、
それぞれＴＦＴ（薄膜トランジスタ）４が各画素電極３
と電気的に接続されて形成されているとともに、各ＴＦ
Ｔ４のゲート線およびドレイン線などの配線部５が形成
されている。なお、下側のガラス基板２の下面には透明
板６が設けられており、この透明板６の上面にはＴＦＴ
４および配線部５に対応する遮光部７が形成されてい
る。

【０００４】また、上側のガラス基板１の対向面（同図
では下面）には、ブラックマトリクス８およびカラーフ
ィルタ９が形成されている。ブラックマトリクス８は、
クロムなどの金属からなり、ＴＦＴ４の誤動作および画
素電極３間の配線部５による反射などを防止するため
に、所定の線幅で画素電極３間に対応して設けられてい
る。カラーフィルタ９は、赤、緑、青の各フィルタ部９
Ｒ、９Ｇ、９Ｂを互い違いに配列したもので、これら各
フィルタ部９Ｒ、９Ｇ、９Ｂが画素電極３に対応し、か
つ各フィルタ部９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの互いに隣接する境界
部分がブラックマトリクス８の線幅上に位置した状態で
形成されている。なお、このカラーフィルタ９の下面に
は、ＩＴＯなどの透明な共通電極１０が形成されてい
る。

【０００５】これら一対のガラス基板１、２の共通電極
１０と画素電極３とが対向する対向面間には、図１３に
示すように、柱状スペーサ１１がブラックマトリクス８
と画素電極３間とに対応して設けられている。そして、
一対のガラス基板１、２は、柱状スペーサ１１により所
定間隔Ｃを保って接合されており、これら一対のガラス
基板１、２の対向面間には、液晶１２がシール材（図示
せず）により封止されている。これにより、液晶表示素
子が構成されている。このような液晶表示素子におい
て、柱状スペーサ１１を形成する場合には、上下一対の
ガラス基板１、２のうち、例えば、下側のガラス基板２
の上面に形成された画素電極３、ＴＦＴ４、および配線
部５を覆って感光性樹脂などのスペーサ材料を塗布し、
このスペーサ材料を露光して現像することにより、柱状
スペーサ１１をブラックマトリクス８と対応する画素電
極３間に形成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶表示素子では、ガラス基板２の表面にスペーサ
材料を塗布してパタンニングすることにより、柱状スペ
ーサ１１を形成しているので、スペーサ材料を塗布した
ときの膜厚によって柱状スペーサ１１の高さが決定さ
れ、この柱状スペーサ１１の高さ精度によって表示品位
への悪影響が懸念される。このため、柱状スペーサ１１
を介して一対のガラス基板１、２を加圧することによ
り、一対のガラス基板１、２間が所望する間隔Ｃになる
ように貼り合わせる必要がある。しかし、このときに
は、柱状スペーサ１１の上端面が上側のガラス基板１の
対向面（図１３では下面）に面接触し、かつ柱状スペー
サ１１の硬度も高いことから、通常のプレス条件では各
柱状スペーサ１１がほとんど変形せず、柱状スペーサ１
１の高さ精度（膜厚精度）がそのまま一対のガラス基板
１、２間の間隔精度となり、所望するガラス基板１、２
間の間隔Ｃを得ることができないという問題がある。

【０００７】例えば、画素数が９６０×２４０で画素ピ
ッチが１１５×３４５μｍでガラス基板１、２間の間隔
Ｃが５．５μｍの液晶表示素子の場合、各画素ごとに柱
状スペーサ１１を形成すると、柱状スペーサ１１の密度
が約２１．３（個／ｍｍ²）となる。このため、この液
晶表示素子で十分な耐圧を得るためには、柱状スペーサ
１１の断面積が約１００μｍ²（一辺の長さが１０μｍ
の正方形）以上必要である。ここで、断面積が約１００
μｍ²で、高さが５．５μｍの柱状スペーサ１１を各画
素ごとに形成した場合、柱状スペーサ１１の高さ精度
（±０．１５μｍ程度）の影響を考慮してガラス基板
１、２間の間隔精度を向上させるために、一対のガラス
基板１、２を加圧して柱状スペーサ１１を変形させる必
要があるが、プレス時の圧力はプレス封止圧と柱状スペ
ーサの密度との関係を示した図１４（ａ）、およびプレ
ス封止圧と柱状スペーサの断面積との関係を示した図１
４（ｂ）のように１．２（Ｋｇｆ／ｃｍ²）程度必要と
なり、実際の生産工程でこれだけの加圧を加えることは
困難であるため、所望するガラス基板１、２間の間隔Ｃ
を得ることは難しい。なお、プレス時の圧力を下げるた
めに、柱状スペーサ１１の密度や断面積を小さくする
と、十分な耐圧が得られなくなる。

【０００８】この発明の課題は、高い加圧力を必要とせ
ずに一対の基板を所望する間隔に精度良く接合でき、か
つ十分な耐圧をも確保できるようにすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、液晶が封入
される一対の透明な基板間の所定箇所に、高さの異なる
複数の柱状スペーサからなるスペーサ体を設け、これら
スペーサ体を介して前記一対の基板を加圧することによ
り、前記複数の柱状スペーサのうち、高さの高い柱状ス
ペーサを変形させて前記一対の基板を接合したことを特
徴とする。この発明によれば、スペーサ体を介して一対
の基板を加圧する際、高さの高い柱状スペーサのみを変
形させるので、高い加圧力を必要とせずに一対の基板を
所望する間隔に精度良く接合でき、また接合した状態で
は変形した柱状スペーサと高さの低い柱状スペーサとが
共に一対の基板を支えるので、十分な耐圧を確保するこ
とができる。

【００１０】この場合、請求項２に記載のごとく、前記
スペーサ体は、第１柱状スペーサと第２柱状スペーサと
からなり、前記第２柱状スペーサが、前記第１柱状スペ
ーサの耐圧よりも低く、かつ前記第１柱状スペーサの高
さよりも高く形成されていることにより、スペーサ体を
介して一対の基板を加圧する際、耐圧の低い第２柱状ス
ペーサを第１柱状スペーサとほぼ同じ高さまで容易に変
形させることができ、このため高い加圧力を必要とせず
に一対の基板を所望する間隔に精度良く接合でき、また
接合した状態では第１、第２柱状スペーサが共に一対の
基板を支えるので、十分な耐圧を確保することができ
る。特に、請求項３に記載のごとく、前記第２柱状スペ
ーサは、前記第１柱状スペーサよりも断面積が小さく形
成されていることにより、耐圧の異なる第１、第２柱状
スペーサを容易に形成することができる。

【００１１】また、請求項４に記載のごとく、前記一対
の基板のうち、一方の基板の対向面には多数の画素電極
およびこれら画素電極間に位置する配線部が形成され、
前記第１柱状スペーサは前記画素電極間における前記配
線部の近傍に対応して形成され、前記第２柱状スペーサ
は前記配線部に対応して形成されていることにより、第
１、第２柱状スペーサを形成する際、一方の基板の対向
面にスペーサ材料を塗布してパタンニングすることによ
り、第１、第２柱状スペーサを一度に形成することがで
きるとともに、第２柱状スペーサが配線部に対応して形
成されることにより、耐圧の低い第２柱状スペーサを配
線部の膜厚だけ第１柱状スペーサよりも高く形成するこ
とができる。

【００１２】さらに、請求項５に記載のごとく、前記一
対の基板のうち、一方の基板の対向面には、色ごとに膜
厚が異なる複数色のフィルタ部からなるカラーフィルタ
が設けられ、前記スペーサ体は、前記各フィルタ部にそ
れぞれ対応して同じ膜厚で形成された柱状スペーサのう
ち、色ごとに膜厚が異なる前記フィルタ部を１組とし、
その１組のフィルタ部にそれぞれ対応して形成された複
数の柱状スペーサからなることにより、各色のフィルタ
部の膜厚に応じてスペーサ体の１組の柱状スペーサの基
板面からの高さがそれぞれ異なるので、これら柱状スペ
ーサを介して一対の基板を加圧する際、基板面からの高
さが最も高い柱状スペーサの密度が複数の柱状スペーサ
全体の密度に比べて低いので、高い加圧力を必要とせず
に、基板面からの高さが高い柱状スペーサから順に変形
させることができ、これにより一対の基板を所望する間
隔に精度良く接合でき、また接合した状態では複数の柱
状スペーサが共に一対の基板を支えるので、十分な耐圧
を確保することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、図１〜図
６を参照して、この発明の液晶表示素子の第１実施形態
について説明する。なお、図１３に示された液晶表示素
子と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。図１は液晶表示素子の加圧前の状態を示した断面図
である。この液晶表示素子は、一対のガラス基板１、２
間にスペーサ体２０を設けた構成で、これ以外は従来例
と同じ構成になっている。すなわち、スペーサ体２０
は、第１柱状スペーサ２１と第２柱状スペーサ２２とか
らなり、上側のガラス基板１のブラックマトリクス８に
対応する下側のガラス基板２の画素電極３間の所定箇所
に形成されている。

【００１４】第１柱状スペーサ２１は、図２および図３
に示すように、断面形状がほぼＬ字状に形成され、その
高さが一対のガラス基板１、２間の所望する間隔Ｃと同
じ長さ（例えば５．５μｍ）に形成されている。第２柱
状スペーサ２２は、第１柱状スペーサ２１のＬ字状の切
欠部分に接近した位置に形成され、その断面形状が正方
形に形成され、かつその高さが第１柱状スペーサ２１よ
りも０．３μｍ程度高く形成されている。この場合、第
２柱状スペーサ２２は、図３（ａ）に示すように、例え
ば、各辺の長さがそれぞれ５μｍ程度で、断面積が２５
μｍ²程度に形成されている。また、第１柱状スペーサ
２１は、断面Ｌ字形状の縦横の長辺の長さがそれぞれ１
０μｍ程度で、第１、第２柱状スペーサ２１、２２の隙
間が例えば２μｍ程度とすると、断面積が５１μｍ²程
度であり、第２柱状スペーサ２２よりも断面積が大き
く、かつ第２柱状スペーサ２２よりも耐圧が高く形成さ
れている。

【００１５】このような第１、第２柱状スペーサ２１、
２２からなるスペーサ体２０を形成する場合には、例え
ば、下側のガラス基板２の上面に形成された画素電極
３、ＴＦＴ４、および配線部５を覆って感光性樹脂など
のスペーサ材料を第１柱状スペーサ２１の高さと同じ膜
厚（例えば５．５μｍ）で塗布し、このスペーサ材料を
露光して現像することにより、まず、第１柱状スペーサ
２１をブラックマトリクス８に対応する画素電極３間の
所定箇所に形成する。この後、再び、感光性樹脂などの
スペーサ材料を第２柱状スペーサ２２の高さと同じ膜厚
（例えば５．８μｍ）で塗布し、このスペーサ材料を露
光して現像することにより、第２柱状スペーサ２２を第
１柱状スペーサ２１に接近した位置に形成する。

【００１６】このような液晶表示素子では、第１、第２
柱状スペーサ２１、２２からなるスペーサ体２０を介し
て一対のガラス基板１、２を上下に対向させて配置する
と、第２柱状スペーサ２２の高さが第１柱状スペーサ２
１よりも高いので、図１に示すように、第２柱状スペー
サ２２のみが上側のガラス基板１の共通電極１０に当接
することになる。この状態で、一対のガラス基板１、２
を加圧して接合する場合には、図４に示すように、一対
のガラス基板１、２をプレス装置２３の固定盤２３ａと
加圧盤２３ｂとの間に配置し、所定の圧力で加圧する
と、図５に示すように、第２柱状スペーサ２２が第１柱
状スペーサ２１とほぼ同じ高さまで変形して接合され
る。

【００１７】このときには、第２柱状スペーサ２２の断
面積が２５μｍ²程度であるから、加圧に必要な圧力
が、図６に示すように、０．３（Ｋｇｆ／ｃｍ²）程度
となり、従来のような断面積が１００μｍ²の柱状スペ
ーサ１１の場合に比べて、十分に低い圧力となる。この
ため、現状のプレス装置２３でも容易に第２柱状スペー
サ２２を変形させることができ、高い加圧力を必要とせ
ずに一対のガラス基板１、２を所望する間隔Ｃに精度良
く接合できる。また、第２柱状スペーサ２２が変形して
第１柱状スペーサ２１とほぼ同じ高さになると、第１、
第２柱状スペーサ２１、２２が共に一対のガラス基板
１、２を支えるので、耐圧が高くなり、十分な耐圧を確
保することができる。

【００１８】なお、上記第１実施形態では、第１柱状ス
ペーサ２１を断面Ｌ字形状に形成したが、これに限ら
ず、断面形状は何のような形状でも良く、要は第１柱状
スペーサ２１の断面積が第２柱状スペーサ２２よりも大
きく、第１柱状スペーサ２１の耐圧が第２柱状スペーサ
２２よりも高ければ良い。また、上記第１実施形態で
は、第２柱状スペーサ２２の断面積を第１柱状スペーサ
２１よりも小さく形成して、第２柱状スペーサ２２の耐
圧を第１柱状スペーサ２１よりも低く形成したが、これ
に限らず、例えば、第２柱状スペーサ２２を第１柱状ス
ペーサ２１よりも弾性係数の大きい材料で形成して、第
２柱状スペーサ２２を第１柱状スペーサ２１よりも変形
しやすい構造にしても良い。このようにすれば、第１、
第２柱状スペーサ２１、２２の断面積を異ならせる必要
がなく、同じ断面積で形成しても、第１実施形態と同様
の効果が得られる。

【００１９】［第２実施形態］次に、図７〜図１０を参
照して、この発明の液晶表示素子の第２実施形態につい
て説明する。この場合にも、図１３に示された液晶表示
素子と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。この液晶表示素子は、一対のガラス基板１、２間に
スペーサ体３０を設けた構成で、これ以外は従来例と同
じ構成になっている。このスペーサ体３０は、図７およ
び図８に示すように、第１柱状スペーサ３１と第２柱状
スペーサ３２とからなり、下側のガラス基板２の画素電
極３間の所定箇所に形成されている。この場合、画素電
極３間に位置する下側のガラス基板２の上面には、配線
部５が０．３μｍ程度の膜厚で形成されており、この配
線部５は絶縁膜３３で覆われている。

【００２０】第１柱状スペーサ３１は、下側のガラス基
板２の画素電極３間における配線部５の近傍（図７では
左側）に対応する絶縁膜３３上に形成されており、第２
柱状スペーサ３２は、下側のガラス基板２の画素電極３
間の配線部５に対応する絶縁膜３３上に第１柱状スペー
サ３１と接近して形成されている。このため、第２柱状
スペーサ３２は、ガラス基板２の上面からの高さが配線
部５の膜厚（０．３μｍ程度）だけ、第１柱状スペーサ
３１よりも高く形成されている。この場合、第１、第２
柱状スペーサ３１、３２は、その厚み（絶縁膜３３から
の高さ）がそれぞれ一対のガラス基板１、２間の所望す
る間隔Ｃと同じ長さで形成されている。また、第１柱状
スペーサ３１は、第１実施形態とほぼ同じ断面積を有す
る角柱状に形成されており、第２柱状スペーサ３２は、
第１実施形態とほぼ同じ断面積の角柱状に形成されてい
る。これにより、第２柱状スペーサ３２は、第１柱状ス
ペーサ３１よりも断面積が小さく形成され、第１柱状ペ
ーサ３１よりも耐圧が低く形成されている。

【００２１】このようなスペーサ体３０を形成する場合
には、下側のガラス基板２の上面に画素電極３、ＴＦＴ
４、および配線部５を形成した上、絶縁膜３３を形成
し、この絶縁膜３３上に感光性樹脂からなるスペーサ材
料３４を例えば５．５μｍ程度の膜厚で塗布する。する
と、図９に示すように、配線部５に対応する絶縁膜３３
上のスペーサ材料３４は、その近傍のスペーサ材料３４
よりも配線部５の膜厚（０．３μｍ程度）だけ盛り上が
って形成される。この後、図１０に示すように、スペー
サ材料３４の上方にフォトマスク３５を配置する。この
フォトマスク３５には、第１柱状スペーサ３１に対応す
る第１透光部３５ａと、第２柱状スペーサ３２に対応す
る第２透光部３５ｂとが設けられている。そして、第１
透光部３５ａを配線部５の左側近傍に対応するスペーサ
材料３４に対応させ、第２透光部３５ｂを配線部５に対
応するスペーサ材料３４に対応させる。

【００２２】この状態で、フォトマスク３５を介してス
ペーサ材料３４を露光して現像すると、図７に示すよう
に、第１、第２柱状スペーサ３１、３２が一度に形成さ
れる。このときには、第１柱状スペーサ３１が画素電極
３間における配線部５の左側近傍に対応する絶縁膜３３
上に形成され、第２柱状スペーサ３２が配線部５と対応
する絶縁膜３３上に形成されるので、第２柱状スペーサ
３２を配線部５の膜厚だけ第１柱状スペーサ３１よりも
高く形成することができるとともに、第１、第２柱状ス
ペーサ３１、３２が一度に形成されるので、製造工程の
簡素化を図ることができる。

【００２３】このような液晶表示素子では、第１、第２
柱状スペーサ３１、３２からなるスペーサ体３０を介し
て一対のガラス基板１、２を上下に対向させて配置する
と、ガラス基板２の上面からの第２柱状スペーサ３２の
高さが第１柱状スペーサ３１よりも高いので、図８に示
すように、第２柱状スペーサ３２が上側のガラス基板１
の共通電極（図示せず）を介してカラーフィルタ９に当
接することになる。この状態で、一対のガラス基板１、
２を加圧すると、第１実施形態と同様、断面積が小さく
耐圧の低い第２柱状スペーサ３２のみが第１柱状スペー
サ３１とほぼ同じ高さまで変形するので、高い加圧力を
必要とせずに一対のガラス基板１、２を所望する間隔Ｃ
に精度良く接合することができる。また、第２柱状スペ
ーサ３２が変形して第１柱状スペーサ３１とほぼ同じ高
さになると、第１、第２柱状スペーサ３１、３２が共に
一対のガラス基板１、２を支えるので、十分な耐圧を確
保することができる。

【００２４】なお、上記第１、第２実施形態では、第
１、第２柱状スペーサ２１、２２または３１、３２から
なるスペーサ体２０または３０を各画素ごとに対応させ
て形成したが、これに限らず、第１、第２柱状スペーサ
が十分な耐圧を確保できる断面積を有していれば、画素
数、画素サイズによりスペーサ体の密度を下げても良
い。

【００２５】［第３実施形態］次に、図１１および図１
２を参照して、この発明の液晶表示素子の第３実施形態
について説明する。この場合にも、図１３に示された液
晶表示素子と同一部分には同一符号を付し、その説明は
省略する。この液晶表示素子は、一対のガラス基板１、
２のうち、上側のガラス基板１のカラーフィルタ４０に
対応させてスペーサ体４１を設けた構成で、これ以外は
従来例と同じ構成になっている。

【００２６】この場合、カラーフィルタ４０は、図１１
に示すように、赤、緑、青の各フィルタ部４０Ｒ、４０
Ｇ、４０Ｂを互い違いに配列したもので、これら各フィ
ルタ部４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂが画素電極３に対応し、
かつ各フィルタ部４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの互いに隣接
する境界部分がブラックマトリクス８の線幅上に位置し
た状態で形成されている。また、このカラーフィルタ４
０は、各フィルタ部４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの膜厚が各
色ごとに０．１μｍ程度ずつ異なって形成されている。
例えば、赤色のフィルタ部４０Ｒの膜厚が１．５μｍ程
度で最も厚く、緑色のフィルタ部４０Ｇの膜厚が１．４
μｍ程度で次に厚く、青色のフィルタ部４０Ｂの膜厚が
１．３μｍ程度で最も薄く形成されている。なお、この
カラーフィルタ４０の下面には、ＩＴＯなどの透明な共
通電極（図示せず）が形成されている。

【００２７】スペーサ体４１は、ブラックマトリクス８
に対応する各フィルタ部４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂにそれ
ぞれ図示しない共通電極を介して同じ膜厚（例えば５．
５μｍ程度）で形成された柱状スペーサ４２〜４４のう
ち、各色ごとに膜厚が異なるフィルタ部４０Ｒ、４０
Ｇ、４０Ｂを１組とし、その１組のフィルタ部４０Ｒ、
４０Ｇ、４０Ｂにそれぞれ対応して形成された第１〜第
３柱状スペーサ４２〜４４からなっている。例えば、第
１柱状スペーサ４２は、膜厚の最も厚い赤色のフィルタ
部４０Ｒに対応して形成され、ガラス基板１の下面から
の高さが最も高く形成されており、第２柱状スペーサ４
３は、次に膜厚の厚い緑色のフィルタ部４０Ｇに対応し
て形成され、ガラス基板１の下面からの高さが第１柱状
スペーサ４２よりも膜厚の差（０．１μｍ程度）だけ低
く形成されており、さらに第３柱状スペーサ４４は、膜
厚の最も薄い青色のフィルタ部４０Ｂに対応して形成さ
れ、ガラス基板１の下面からの高さが第１柱状スペーサ
４２よりも膜厚の差（０．２μｍ程度）だけ低く形成さ
れている。また、これら第１〜第２柱状スペーサ４２〜
４４の断面積は、それぞれ１００μｍ²程度で同じ大き
さに形成されている。

【００２８】このような液晶表示素子では、第２実施形
態と同様、カラーフィルタ４０の表面にスペーサ材料を
均一な膜厚で塗布し、このスペーサ材料を露光し現像す
ることにより、同じ膜厚の第１〜第３柱状スペーサ４２
〜４４からなるスペーサ体４１を一度に形成することが
できる。また、第１〜第３柱状スペーサ４２〜４４から
なるスペーサ体４１を介して一対のガラス基板１、２を
加圧して接合する場合には、一対のガラス基板１、２を
上下に対向させて配置すると、スペーサ体４１のうち、
上側のガラス基板１の下面からの高さが最も高い第１柱
状スペーサ４２のみが下側のガラス基板２に当接し、こ
の状態で一対のガラス基板１、２を加圧すると、第１〜
第３柱状スペーサ４２〜４４全体の密度に対して、第１
柱状スペーサ４２の密度が１／３であるから、第１柱状
スペーサ４２を第２柱状スペーサ４３とほぼ同じ高さま
で容易に変形させることができる。この後、第１、第２
柱状スペーサ４２、４３が加圧されると、これら第１、
第２柱状スペーサ４２、４３の密度が全体の密度が２／
３と小さいので、第１、第２柱状スペーサ４２、４３を
共に変形させることができ、これにより高い加圧力を必
要とせずに一対のガラス基板１、２を所望する間隔Ｃに
精度良く接合することができる。また、第１、第２柱状
スペーサ４２、４３が変形して第３柱状スペーサ４４と
ほぼ同じ高さになると、第１〜第３柱状スペーサ４２〜
４４が共に一対のガラス基板１、２を支えるので、十分
な耐圧を確保することができる。

【００２９】例えば、画素数が９６０×２４０で画素ピ
ッチが１１５×３４５μｍでガラス基板１、２間の間隔
Ｃが５．５μｍの液晶表示素子の場合、各画素ごとに断
面積が１００μｍ²程度で、膜厚が５．５μｍ程度の第
１〜第３柱状スペーサ４２〜４４を形成すると、第１〜
第３柱状スペーサ４２〜４４全体の密度は２１．３（個
／ｍｍ²）となる。これら第１〜第３柱状スペーサ４２
〜４４を介して一対のガラス基板１、２を加圧する際に
は、まず、膜厚の最も厚い赤色フィルタ部４０Ｒに対応
する第１柱状スペーサ４２のみが下側のガラス基板２に
当接することになるので、その密度が全体の密度の１／
３の約７（個／ｍｍ²）となり、これら第１柱状スペー
サ４２を０．１μｍ変形させるときの圧力は、図１２に
示すように、０．２５（Ｋｇｆ／ｃｍ²）程度であるか
ら、高い加圧力を必要とせずに第１柱状スペーサ４２を
容易に変形させることができる。

【００３０】そして、第１柱状スペーサ４２が変形して
次に膜厚の厚い緑色のフィルタ部４０Ｇに対応する第２
柱状スペーサ４３と同じ高さなると、第１柱状スペーサ
４２と第２柱状スペーサ４３とが共に下側のガラス基板
２に当接するので、その密度が全体の密度の２／３の約
１４（個／ｍｍ²）となり、これら第１、第２柱状スペ
ーサ４２、４３を０．１μｍ変形させるときの圧力は、
同図に示すように、０．５（Ｋｇｆ／ｃｍ²）程度であ
るから、このときにも、高い加圧力を必要とせずに第
１、第２柱状スペーサ４２、４３を変形させることがで
き、これにより一対のガラス基板１、２を所望する間隔
Ｃに精度良く接合することができる。また、第１、第２
柱状スペーサ４２、４３が変形して膜厚の最も薄い青色
のフィルタ部４０Ｂの第３柱状スペーサ４４とほぼ同じ
高さになると、第１〜第３柱状スペーサ４２〜４４が共
に一対のガラス基板１、２を支えることになり、これら
の密度が約２１（個／ｍｍ²）となるので、これら第１
〜第３柱状スペーサ４２〜４４を０．１μｍ変形させる
ときの圧力は、同図に示すように、１．３（Ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）程度と極めて高くなり、これにより十分な耐圧を
確保することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、液晶が封入される一対の透明な基板間の所定箇所
に、高さの異なる複数の柱状スペーサからなるスペーサ
体を設け、これらスペーサ体を介して一対の基板を加圧
して接合する際、高さの高い柱状スペーサのみを変形さ
せるので、高い加圧力を必要とせずに一対の基板を所望
する間隔に精度良く接合でき、また接合した状態では変
形した柱状スペーサと高さの低い柱状スペーサとが共に
一対の基板を支えるので、十分な耐圧を確保することが
できる。

【００３２】この場合、スペーサ体が第１柱状スペーサ
と第２柱状スペーサとからなり、第２柱状スペーサが、
第１柱状スペーサの耐圧よりも低く、かつ第１柱状スペ
ーサの高さよりも高く形成されていることにより、スペ
ーサ体を介して一対の基板を加圧する際、耐圧の低い第
２柱状スペーサを第１柱状スペーサとほぼ同じ高さまで
容易に変形させることができ、このため高い加圧力を必
要とせずに一対の基板を所望する間隔に精度良く接合で
き、また接合した状態では第１、第２柱状スペーサが共
に一対の基板を支えるので、十分な耐圧を確保できる。

【００３３】また、一対の基板のうち、一方の基板の対
向面に多数の画素電極およびこれら画素電極間に位置す
る配線部を形成し、第１柱状スペーサを画素電極間にお
ける配線部の近傍に対応させて形成し、第２柱状スペー
サを配線部に対応させて形成したことにより、第１、第
２柱状スペーサを形成する際、一方の基板の対向面にス
ペーサ材料を塗布してパタンニングすることにより、第
１、第２柱状スペーサを一度に形成することができると
ともに、第２柱状スペーサが配線部に対応して形成され
ることにより、耐圧の低い第２柱状スペーサを配線部の
膜厚だけ第１柱状スペーサよりも高く形成することがで
きる。

【００３４】さらに、一対の基板のうち、一方の基板の
対向面に、色ごとに膜厚が異なる複数色のフィルタ部か
らなるカラーフィルタを設け、各フィルタ部にそれぞれ
対応して同じ膜厚で形成された柱状スペーサのうち、ス
ペーサ体が、色ごとに膜厚の異なるフィルタ部を１組と
し、その１組のフィルタ部にそれぞれ対応して形成され
た複数の柱状スペーサからなることにより、各色のフィ
ルタ部の膜厚に応じて複数の柱状スペーサの基板面から
の高さが異なり、これら柱状スペーサを介して一対の基
板を加圧する際、基板面からの高さが最も高い柱状スペ
ーサの密度が複数の柱状スペーサ全体の密度に比べて低
いので、高い加圧力を必要とせずに、基板面からの高さ
が高い柱状スペーサから順に変形させることができ、こ
れにより一対の基板を所望する間隔に精度良く接合で
き、また接合した状態では複数の柱状スペーサが共に一
対の基板を支えるので、十分な耐圧を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の液晶表示素子の第１実施形態におけ
る加圧前の状態を示した断面図。

【図２】図１のスペーサ体を示した外観斜視図。

【図３】図２のスペーサ体を示し、（ａ）はその平面
図、（ｂ）はその正面図。

【図４】図１の液晶表示素子をプレス装置にセットした
状態を示した図。

【図５】図４のプレス装置で液晶表示素子を加圧した状
態を示した図。

【図６】図５におけるスペーサ体の第１、第２柱状スペ
ーサの断面積と圧縮変形との特性を示した図。

【図７】この発明の液晶表示素子の第２実施形態におい
て下側のガラス基板の画素電極間にスペーサ体を設けた
場合の要部の拡大断面図。

【図８】図７のスペーサ体を介して一対のガラス基板を
上下に対向配置した場合の要部の拡大断面図。

【図９】図７の下側のガラス基板上にスペーサ材料を塗
布した状態の要部の拡大断面図。

【図１０】図９のスペーサ材料をフォトマスクを介して
露光する状態を示した要部の拡大断面図。

【図１１】この発明の液晶表示素子の第３実施形態にお
いて上側のガラス基板のカラーフィルタにスペーサ体を
設けた場合の要部の拡大断面図。

【図１２】図１１における第１〜第３柱状スペーサの密
度と圧縮変形との関係を示した図。

【図１３】従来の柱状スペーサを用いた液晶表示素子の
断面図。

【図１４】図１３の柱状スペーサの耐圧特性を示し、
（ａ）はプレス封止圧と柱状スペーサの密度との関係を
示した図、（ｂ）はプレス封止圧と柱状スペーサの断面
積との関係を示した図。

【符号の説明】

１上側のガラス基板２下側のガラス基板３画素電極５配線部８ブラックマトリクス２０、３０、４１スペーサ体２１、３１第１柱状スペーサ２２、３２第２柱状スペーサ２３プレス装置３４スペーサ材料３５フォトマスク４０カラーフィルタ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂフィルタ部４２〜４４第１〜第３柱状スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶が封入される一対の透明な基板間の所
定箇所に、高さの異なる複数の柱状スペーサからなるス
ペーサ体を設け、これらスペーサ体を介して前記一対の
基板を加圧することにより、前記複数の柱状スペーサの
うち、高さの高い柱状スペーサを変形させて前記一対の
基板を接合したことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記スペーサ体は、第１柱状スペーサと第
２柱状スペーサとからなり、前記第２柱状スペーサが、
前記第１柱状スペーサの耐圧よりも低く、かつ前記第１
柱状スペーサの高さよりも高く形成されていることを特
徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記第２柱状スペーサは、前記第１柱状ス
ペーサよりも断面積が小さく形成されていることを特徴
とする請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記一対の基板のうち、一方の基板の対向
面には多数の画素電極およびこれら画素電極間に位置す
る配線部が形成され、前記第１柱状スペーサは前記画素電極間における前記配
線部の近傍に対応して形成され、前記第２柱状スペーサ
は前記配線部に対応して形成されていることを特徴とす
る請求項２または３記載の液晶表示素子。
【請求項５】前記一対の基板のうち、一方の基板の対向
面には、色ごとに膜厚が異なる複数色のフィルタ部から
なるカラーフィルタが設けられ、前記スペーサ体は、前記各フィルタ部にそれぞれ対応し
て同じ膜厚で形成された柱状スペーサのうち、色ごとに
膜厚が異なる前記フィルタ部を１組とし、その１組のフ
ィルタ部にそれぞれ対応して形成された複数の柱状スペ
ーサからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示
素子。