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JP2008242035A - Liquid crystal display panel and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2008242035A
JP2008242035A JP2007081792A JP2007081792A JP2008242035A JP 2008242035 A JP2008242035 A JP 2008242035A JP 2007081792 A JP2007081792 A JP 2007081792A JP 2007081792 A JP2007081792 A JP 2007081792A JP 2008242035 A JP2008242035 A JP 2008242035A
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liquid crystal
substrate
crystal display
display panel
columnar
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Application number
JP2007081792A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Kawamura
武彦 河村
Masakatsu Tominaga
真克 冨永
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display panel which can be manufactured in a manufacturing method simpler than the conventional one and has structure by which generation of low temperature air bubbles is suppressed and a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: The liquid crystal display panel is provided with a first substrate 10, a liquid crystal layer 30 and a second substrate 20 arranged so as to be opposite to the first substrate via the liquid crystal layer. The first substrate has a plurality of pillar structures 15a and 15b substantially of the same height provided on a predetermined position on the side of the liquid crystal layer and the second substrate has a plurality of recessed parts 24b at a position opposite to a part 15b preliminarily selected among the plurality of pillar structures. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は液晶表示パネルおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display panel and a manufacturing method thereof.

液晶表示装置は、小型、薄型、低消費電力、および軽量という特徴を有するため、現在、各種の電子機器に広く用いられている。特に、スイッチング素子を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置は、パソコン等のOA機器、テレビ等のAV機器や携帯電話、車載用途などに広く採用されている。また、近年、液晶表示装置の大型化や、高精細化、画素有効面積比率の向上(高開口率化)、広視野角化、または色純度向上などの表示品位の向上が急速に進んでいる。   Liquid crystal display devices are characterized by their small size, thinness, low power consumption, and light weight, and are currently widely used in various electronic devices. In particular, an active matrix liquid crystal display device having a switching element is widely used for OA equipment such as a personal computer, AV equipment such as a television, a mobile phone, and a vehicle-mounted application. In recent years, liquid crystal display devices have been rapidly improved in display quality, such as upsizing, high definition, improvement in pixel effective area ratio (high aperture ratio), wide viewing angle, or improvement in color purity. .

液晶表示装置は、一般に、互いに対向するように配置された一対の基板(例えばアクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板)と、これら一対の基板の間に配置された液晶層とを有する液晶表示パネルと、液晶表示パネルに所定の信号や電圧を供給する駆動回路とを有する。更に、透過型または半透過型の液晶表示装置は、バックライトなどの照明装置を有する。なお、駆動回路の一部は液晶表示パネルに一体に形成されることもある。最近は、更に、TV受信器を備えた液晶テレビが急速に普及しつつある。   A liquid crystal display device generally includes a liquid crystal display panel having a pair of substrates (for example, an active matrix substrate and a color filter substrate) disposed so as to face each other, and a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates; And a driving circuit for supplying a predetermined signal and voltage to the liquid crystal display panel. Further, the transmissive or transflective liquid crystal display device includes an illumination device such as a backlight. A part of the drive circuit may be formed integrally with the liquid crystal display panel. Recently, liquid crystal televisions equipped with TV receivers are rapidly spreading.

液晶表示パネルにおいて、液晶層の厚さ(セルギャップと呼ばれることもある)は、スペーサと呼ばれる部材によって規定される。スペーサとしては、プラスチックビーズなどの粒状スペーサや、基板に感光性樹脂を用いて形成された柱状スペーサ(「ドット状スペーサ」あるいは「フォトスペーサ」と呼ばれることがある。)が用いられている。液晶層の厚さは、表示モードによるものの、例えば近年広く利用されている垂直配向モード(VAモード)の液晶パネルにおいては、リタデーションに直接影響するため、高い表示品位を得るためには、所定の値に設定・維持することが重要である。また、携帯電子機器やタッチパネルを搭載した表示装置においては、液晶表示パネルの表示面に外部から力が掛かる場合が多く、このような場合にも、液晶層の厚さを維持する、あるいは、短時間で所定の厚さに復帰することが求められる。液晶表示パネルのこの特性は、「耐押圧性」と呼ばれることがある。特に薄型を特徴とした液晶パネルにおいては押圧に対する反応が顕著となる。   In a liquid crystal display panel, the thickness of a liquid crystal layer (sometimes called a cell gap) is defined by a member called a spacer. As the spacer, granular spacers such as plastic beads, and columnar spacers (sometimes referred to as “dot spacers” or “photo spacers”) formed using a photosensitive resin on a substrate are used. Although the thickness of the liquid crystal layer depends on the display mode, for example, in a vertical alignment mode (VA mode) liquid crystal panel that has been widely used in recent years, it directly affects retardation. It is important to set and maintain the value. In a display device equipped with a portable electronic device or a touch panel, a force is often applied from the outside to the display surface of the liquid crystal display panel. In such a case, the thickness of the liquid crystal layer is maintained or short. It is required to return to a predetermined thickness over time. This characteristic of the liquid crystal display panel is sometimes referred to as “pressure resistance”. In particular, in a liquid crystal panel characterized by thinness, the response to pressing becomes remarkable.

液晶表示パネルの耐押圧性は、スペーサの密度(単位面積あたりのスペーサの数)を高くすることによって向上させることができる。しかしながら、スペーサの密度を高くすると、「低温気泡」が発生するという問題がある。「低温気泡」とは、液晶表示パネルを低温下に置いた際に発生する気泡で、液晶材料の熱収縮による液晶層の体積減少にスペーサが追随できない、あるいは、基板が変形できないために発生する。   The pressure resistance of the liquid crystal display panel can be improved by increasing the density of the spacers (the number of spacers per unit area). However, when the density of the spacer is increased, there is a problem that “cold bubbles” are generated. “Low-temperature bubbles” are bubbles that are generated when the liquid crystal display panel is placed at a low temperature, and are generated because the spacer cannot follow the volume reduction of the liquid crystal layer due to thermal contraction of the liquid crystal material or the substrate cannot be deformed. .

低温気泡の発生を抑制した液晶表示パネルが特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の技術では、高さが異なる2種類の柱状スペーサ(本明細書の定義によると柱状構造体)を有し、且つ、高い方の柱状スペーサの弾性変形範囲内で低い方の柱状スペーサにも外部荷重が掛かるように柱状スペーサの高さ等が設定されている。高い方の柱状スペーサのみで温度変化に伴う液晶層の厚さの収縮を吸収し、低温気泡の発生を低減する。
特開2003-84289号公報
Patent Document 1 discloses a liquid crystal display panel in which the generation of low temperature bubbles is suppressed. The technique described in Patent Document 1 has two types of columnar spacers (columnar structures according to the definition in the present specification) having different heights, and the lower one within the elastic deformation range of the higher columnar spacer. The height of the columnar spacer is set so that an external load is also applied to the columnar spacer. Only the higher columnar spacer absorbs the contraction of the thickness of the liquid crystal layer accompanying the temperature change, and reduces the generation of low-temperature bubbles.
JP 2003-84289 A

しかしながら、特許文献1に記載されているように高さが異なる柱状スペーサを形成する(正確には、「基板の表面から柱状スペーサの頂点までの距離を異ならせる」ことを意味している。)ためには、製造プロセスが複雑化し、製造効率の低下やコストが上昇するという問題がある。例えば、特許文献1の第1の実施形態として記載されているように、柱状スペーサの下地となるカラーフィルタ層の厚さを異ならせることによって、高さの異なる柱状スペーサを形成する場合には、カラーフィルタの色味が厚さの違いによって変わらないように、色材料濃度を調整する必要があり、カラーフィルタ基板の製造プロセスが複雑化する。また、特許文献1には、変形例として、感光性樹脂を用いて形成する柱状スペーサの長さ自体を異ならせてよいと記載されているが、そのような柱状スペーサを形成するための具体的な方法は記載されていない。高さの異なる柱状スペーサを個別に形成すると、当然に、フォトリソグラフィプロセスの回数が増加する。   However, columnar spacers having different heights are formed as described in Patent Document 1 (to be precise, this means that the distance from the surface of the substrate to the apex of the columnar spacers is different). For this reason, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated, and the manufacturing efficiency decreases and the cost increases. For example, as described in the first embodiment of Patent Document 1, when the columnar spacers having different heights are formed by varying the thickness of the color filter layer serving as the base of the columnar spacer, The color material density needs to be adjusted so that the color of the color filter does not change due to the difference in thickness, which complicates the manufacturing process of the color filter substrate. Further, Patent Document 1 describes, as a modified example, that the length of the columnar spacer formed using the photosensitive resin may be varied, but a specific example for forming such a columnar spacer. This method is not described. When the columnar spacers having different heights are individually formed, naturally, the number of photolithography processes is increased.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その主な目的は、従来よりも簡単な製造方法で製造できる、低温気泡の発生が抑制される構造を有する液晶表示パネルおよびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its main object is to produce a liquid crystal display panel having a structure in which the generation of low-temperature bubbles is suppressed, which can be produced by a simpler production method than before, and the production thereof. It is to provide a method.

本発明の液晶表示パネルは、第1基板と、液晶層と、前記液晶層を介して前記第1基板に対向するように配設された第2基板とを備え、複数の画素を含む表示領域を有する液晶表示パネルであって、前記第1基板は前記液晶層側の予め決められた所定の位置に設けられた、実質的に同じ高さの複数の柱状構造体を有し、前記第2基板は前記複数の柱状構造体の内の予め選択された一部と対向する位置に複数の凹部を有することを特徴とする。
ある実施形態において、前記複数の柱状構造体の内、前記複数の凹部に対向する位置に配置された柱状構造体は、室温で静置されている状態においては、前記第2基板に接触しない。
A liquid crystal display panel according to the present invention includes a first substrate, a liquid crystal layer, and a second substrate disposed so as to face the first substrate with the liquid crystal layer interposed therebetween, and includes a display region including a plurality of pixels. The first substrate has a plurality of columnar structures having substantially the same height provided at predetermined positions on the liquid crystal layer side, and the second substrate. The substrate has a plurality of recesses at positions facing a preselected part of the plurality of columnar structures.
In one embodiment, among the plurality of columnar structures, the columnar structures disposed at positions facing the plurality of recesses do not contact the second substrate in a state where the columnar structures are allowed to stand at room temperature.

ある実施形態において、前記複数の凹部の深さは0.3μm以上である。   In one embodiment, the depth of the plurality of recesses is 0.3 μm or more.

ある実施形態において、前記第2基板は、透明基板と、前記透明基板上に設けられた回路要素と、前記回路要素を覆う絶縁層とを有し、前記複数の凹部は前記絶縁層に形成されている。   In one embodiment, the second substrate has a transparent substrate, a circuit element provided on the transparent substrate, and an insulating layer covering the circuit element, and the plurality of recesses are formed in the insulating layer. ing.

ある実施形態において、前記絶縁層は、感光性樹脂から形成されている。   In one embodiment, the insulating layer is made of a photosensitive resin.

ある実施形態において、前記複数の凹部は、前記表示領域内であって前記複数の画素の外側周辺部に設けられている。   In one embodiment, the plurality of recesses are provided in an outer peripheral portion of the plurality of pixels in the display area.

ある実施形態において、前記第1基板は対向電極を有し、前記複数の柱状構造体は、前記対向電極上に形成された感光性樹脂層を含む。   In one embodiment, the first substrate has a counter electrode, and the plurality of columnar structures include a photosensitive resin layer formed on the counter electrode.

本発明の表示装置は、上記のいずれかの液晶表示パネルを備えることを特徴とする。   A display device according to the present invention includes any one of the liquid crystal display panels described above.

本発明の液晶表示パネルの製造方法は、予め決められた所定の位置に実質的に同じ高さの複数の柱状構造体を有する第1透明基板を用意する工程(a)と、後の工程(c)において前記第1基板と貼り合わせる際に、前記複数の柱状構造体の内の予め選択された一部と対向する位置に複数の凹部を有する第2基板を用意する工程(b)と、前記複数の柱状構造体を介して前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程(c)とを包含することを特徴とする。   The method for producing a liquid crystal display panel of the present invention includes a step (a) of preparing a first transparent substrate having a plurality of columnar structures having substantially the same height at a predetermined position, and a subsequent step ( a step (b) of preparing a second substrate having a plurality of recesses at a position facing a preselected part of the plurality of columnar structures when being bonded to the first substrate in c); And a step (c) of bonding the first substrate and the second substrate through the plurality of columnar structures.

本発明によると、一方の基板(典型的にはカラーフィルタ基板)には実質的に同じ高さの複数の柱状構造体を形成するだけでよいので、柱状構造体の高さを異ならせるために特別なプロセスを必要としない。また、他方の基板(典型的にはTFT基板)に設ける凹部は、例えば、従来のTFT基板の製造プロセスにおいて形成される絶縁層をパターニングする際に凹部を形成するだけでよいので、例えばフォトマスクを変更するだけでよい。このように、本発明によると、従来よりも簡単な製造方法で製造できる、低温気泡の発生が抑制される構造を有する液晶表示パネルおよびその製造方法が提供される。   According to the present invention, since it is only necessary to form a plurality of columnar structures having substantially the same height on one substrate (typically a color filter substrate), in order to vary the height of the columnar structures. Does not require a special process. Further, the recess provided in the other substrate (typically the TFT substrate) only needs to be formed when patterning an insulating layer formed in a conventional TFT substrate manufacturing process, for example, a photomask, for example. You just need to change. Thus, according to the present invention, there are provided a liquid crystal display panel having a structure in which the generation of low-temperature bubbles can be suppressed and a method for manufacturing the same, which can be manufactured by a simpler manufacturing method than before.

以下、図面を参照して本発明による実施形態の液晶表示パネルの構造およびその製造方法を説明する。   A structure of a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明による実施形態の液晶表示パネル100の断面構造を模式的に示す図である。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display panel 100 according to an embodiment of the present invention.

液晶表示パネル100は、カラーフィルタ基板10と、液晶層30と、液晶層30を介してカラーフィルタ基板10に対向するように配設されたTFT基板20とを有し、複数の画素を含む表示領域を有する。表示領域外の周辺領域は額縁領域と呼ばれる。   The liquid crystal display panel 100 includes a color filter substrate 10, a liquid crystal layer 30, and a TFT substrate 20 disposed so as to face the color filter substrate 10 with the liquid crystal layer 30 in between, and includes a plurality of pixels. Has a region. A peripheral area outside the display area is called a frame area.

複数の画素は、一般に、行および列を有するマトリクス状に配列される。図1には、行方向に互いに隣接する3つの画素を示している。ここでは、青カラーフィルタ13Bを備える青を表示する画素と、赤カラーフィルタ13Rを備える赤を表示する画素と、緑カラーフィルタ13Gを備える緑を表示する画素とを有し、これら3つの画素が1つのカラー表示画素を構成する例を示している。もちろん、これら3原色に限らず他の色のカラーフィルタを備える画素を設けても良いし、カラーフィルタを省略しても良い。各画素13は、対向電極14と、画素電極26と、これらの間に設けられた液晶層30とを有しており、液晶層30に印加される電圧を画素ごとに制御することによって表示を行う。画素電極26は、TFT基板20に設けられており、TFT(不図示)を介して表示信号電圧が供給される。対向電極14には所定の共通電圧(対向電圧)が供給される。TFT型液晶表示パネルの画素構成およびその駆動方法は良く知られているので詳細は省略する。以下に、液晶表示パネル100の構成を詳細に説明する。   The plurality of pixels are generally arranged in a matrix having rows and columns. FIG. 1 shows three pixels adjacent to each other in the row direction. Here, it has a pixel displaying blue with the blue color filter 13B, a pixel displaying red with the red color filter 13R, and a pixel displaying green with the green color filter 13G, and these three pixels are The example which comprises one color display pixel is shown. Of course, a pixel including a color filter of another color is not limited to these three primary colors, and the color filter may be omitted. Each pixel 13 has a counter electrode 14, a pixel electrode 26, and a liquid crystal layer 30 provided therebetween, and displays a voltage by controlling the voltage applied to the liquid crystal layer 30 for each pixel. Do. The pixel electrode 26 is provided on the TFT substrate 20 and is supplied with a display signal voltage via a TFT (not shown). A predetermined common voltage (counter voltage) is supplied to the counter electrode 14. Since the pixel configuration and driving method of the TFT type liquid crystal display panel are well known, the details are omitted. Hereinafter, the configuration of the liquid crystal display panel 100 will be described in detail.

カラーフィルタ基板10は、透明基板(例えばガラス基板)11と、基板11上に形成されたブラックマトリクス12およびカラーフィルタ層13と、ブラックマトリクス12およびカラーフィルタ層13を覆う対向電極14とを有している。ブラックマトリクス12は、例えば、黒色樹脂またはクロム(Cr)などの金属によって形成されている。対向電極14はITOなどの透明導電材料によって形成されている。必要に応じて、対向電極14の液晶層30側の表面には配向膜(不図示)や配向規制構造体(例えば、MVAモードのためのリブ(突起))が設けられる。   The color filter substrate 10 includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 11, a black matrix 12 and a color filter layer 13 formed on the substrate 11, and a counter electrode 14 that covers the black matrix 12 and the color filter layer 13. ing. The black matrix 12 is made of, for example, a black resin or a metal such as chromium (Cr). The counter electrode 14 is made of a transparent conductive material such as ITO. If necessary, an alignment film (not shown) and an alignment regulating structure (for example, a rib (projection) for MVA mode) are provided on the surface of the counter electrode 14 on the liquid crystal layer 30 side.

対向電極14の液晶層30側には柱状スペーサ15aおよび15bが設けられている。ここでは、柱状スペーサ15aはR画素に対応して設けられており、柱状スペーサ15bはG画素に対応して設けられている。B画素に対応する柱状スペーサは設けられていない。従って、表示領域内に設けられている柱状スペーサ15aおよび15bの合計の数は、画素数の2/3ということになる。   Columnar spacers 15 a and 15 b are provided on the counter electrode 14 on the liquid crystal layer 30 side. Here, the columnar spacer 15a is provided corresponding to the R pixel, and the columnar spacer 15b is provided corresponding to the G pixel. A columnar spacer corresponding to the B pixel is not provided. Therefore, the total number of columnar spacers 15a and 15b provided in the display area is 2/3 of the number of pixels.

柱状スペーサ15aおよび15bはフォトリソグラフィプロセスを用いて感光性樹脂層をパターニングすることによって形成され、実質的に同じ大きさおよび形状を有している。ここで「実質的に同じ」とは、製造プロセスのばらつきの範囲内であることを意味し、柱状スペーサの位置に応じて柱状スペーサの高さや太さ(典型的には直径)などを積極的に違える製造プロセスを採用していないことを意味する。   The columnar spacers 15a and 15b are formed by patterning the photosensitive resin layer using a photolithography process, and have substantially the same size and shape. Here, “substantially the same” means within the range of variations in the manufacturing process, and the height and thickness (typically diameter) of the columnar spacers are positively determined according to the position of the columnar spacers. This means that the manufacturing process is not adopted.

柱状スペーサ15aと15bとは実質的に同じ高さ(長さ)を有しており、設けられている位置が異なるだけである。すなわち、柱状スペーサ15aと15bとは、後述するTFT基板20のこれらに対向する位置に凹部24bが形成されている(15b)か、形成されていない(15a)かによって区別される。柱状スペーサはカラーフィルタ基板10とTFT基板20とのギャップ(すなわち液晶層30の厚さ)を制御するために設けられているが、柱状スペーサの高さだけでは、ギャップは決まらない。すなわち、特許文献1に記載されているように、柱状スペーサ自身の高さ(長さ)が同じであっても、下地層(特許文献1においてはカラーフィルタ)の厚さを異ならせることによって、基板11の表面から柱状スペーサの頂点(液晶層側の端)までの高さを異ならせることができる。本明細書においては、基板11の表面から柱状スペーサの頂点までに存在するものを柱状構造体と呼び、柱状構造体の高さが同じであるということは、基板11の表面から柱状スペーサの頂点までの距離が同じであることを意味するものとする。   The columnar spacers 15a and 15b have substantially the same height (length), and are provided only at different positions. That is, the columnar spacers 15a and 15b are distinguished depending on whether a recess 24b is formed (15b) or not (15a) at a position facing the TFT substrate 20 described later. The columnar spacer is provided to control the gap between the color filter substrate 10 and the TFT substrate 20 (that is, the thickness of the liquid crystal layer 30), but the gap is not determined only by the height of the columnar spacer. That is, as described in Patent Document 1, even if the height (length) of the columnar spacer itself is the same, by changing the thickness of the underlayer (color filter in Patent Document 1), The height from the surface of the substrate 11 to the top of the columnar spacer (end on the liquid crystal layer side) can be varied. In this specification, what exists from the surface of the substrate 11 to the top of the columnar spacer is called a columnar structure, and the height of the columnar structure is the same as that of the columnar spacer from the surface of the substrate 11. It means that the distance to is the same.

ここでは、柱状スペーサ15aと15bとは同じ高さを有し、且つ、その下地の構造も同じであり、柱状スペーサ15aを含む柱状構造体と柱状スペーサ15bを含む柱状構造体は同じ高さを有している。簡単のために、柱状構造体の参照符号として、それが含む柱状スペーサの参照符号を用いることもある。なお、柱状スペーサ15aおよび15bの下地は、対向電極14、カラーフィルタ層13およびブラックマトリクス12である。もちろん、下地の構成はこれに限られず、柱状スペーサ15aおよび15bの下地の厚さ(高さ)が同じであれば良く、カラーフィルタ層の構成や、ブラックマトリクス12の構成など、液晶表示パネルによって異なってよい。例えば、ブラックマトリクス12を省略する、あるいは、ブラックマトリクス12の幅を広くし、カラーフィルタ層13が下地とならないようする、など種々の構成であり得る。また、図示していないが、額縁領域にも、柱状スペーサ15aおよび15bと同じ柱状スペーサが設けられ、その下地の構成も表示領域の柱状スペーサ15aおよび15bと同じである。   Here, the columnar spacers 15a and 15b have the same height and the underlying structure is the same, and the columnar structure including the columnar spacer 15a and the columnar structure including the columnar spacer 15b have the same height. Have. For simplicity, the reference numerals of the columnar spacers included therein may be used as the reference numerals of the columnar structures. The bases of the columnar spacers 15 a and 15 b are the counter electrode 14, the color filter layer 13, and the black matrix 12. Of course, the configuration of the base is not limited to this, and the thickness (height) of the bases of the columnar spacers 15a and 15b may be the same. Depending on the liquid crystal display panel such as the configuration of the color filter layer and the configuration of the black matrix 12 May be different. For example, various configurations may be employed such as omitting the black matrix 12 or increasing the width of the black matrix 12 so that the color filter layer 13 does not serve as a base. Although not shown, the frame region is also provided with the same columnar spacers as the columnar spacers 15a and 15b, and the underlying structure is the same as the columnar spacers 15a and 15b in the display region.

このように、対向基板10は実質的に同じ高さを有する柱状構造体15aおよび15bを有するので、低温気泡の問題に対する対策を施していない従来の対向基板と同じ方法で製造され得る。柱状構造体(柱状スペーサ)の配置密度、高さ、大きさ(典型的には直径)、配置位置は、従来と同様に適宜設定できる。   Thus, since the counter substrate 10 has the columnar structures 15a and 15b having substantially the same height, the counter substrate 10 can be manufactured by the same method as a conventional counter substrate that does not take measures against the problem of low temperature bubbles. The arrangement density, height, size (typically diameter), and arrangement position of the columnar structures (columnar spacers) can be appropriately set as in the conventional case.

TFT基板20は、透明基板(例えばガラス基板)21と、透明基板21上に形成された回路要素(TFTや配線を含む)22と、回路要素22を覆う絶縁層24と、絶縁層24上に形成された画素電極26とを有している。必要に応じて、画素電極26の液晶層30側の表面には配向膜(不図示)が設けられる。画素電極26は、ITOなどの透明導電材料によって形成されている。絶縁層24は、例えば感光性樹脂から形成されている。画素電極26は絶縁層24に形成されたコンタクトホール24a内で、回路要素22(例えばTFTのドレイン電極)と接続されている。   The TFT substrate 20 includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 21, a circuit element (including TFT and wiring) 22 formed on the transparent substrate 21, an insulating layer 24 covering the circuit element 22, and an insulating layer 24. The pixel electrode 26 is formed. As necessary, an alignment film (not shown) is provided on the surface of the pixel electrode 26 on the liquid crystal layer 30 side. The pixel electrode 26 is made of a transparent conductive material such as ITO. The insulating layer 24 is made of, for example, a photosensitive resin. The pixel electrode 26 is connected to a circuit element 22 (for example, a drain electrode of a TFT) in a contact hole 24 a formed in the insulating layer 24.

絶縁層24の画素の外側周辺部(画素電極26が存在しない部分)には、凹部24bが設けられている。ここでは、G画素に対応して設けられている柱状スペーサ15bに対向する位置にのみ凹部24bが形成されている。この凹部24bは、例えば、フォトグラフィプロセスを用いて感光性樹脂層をパターニングすることによって形成される。ここで示した例では、絶縁層24のコンタクトホール24aを形成する際に、同じプロセスで、凹部24bを形成することができるので、製造プロセスが複雑化することがない。ここで例示したように、感光性樹脂を用いて絶縁層24を形成するプロセスの中で凹部24bを形成することが最も好ましいが、この方法に限られず、TFT基板20の液晶層30側の表面に所望の凹部を形成することが出来れば、カラーフィルタ基板10を従来の製造方法で製造できるという利点が得られる。すなわち、カラーフィルタ基板10を製造するプロセスを機種等によって特に変更する必要がない、また同じカラーフィルタを用いて耐押圧性の異なる液晶パネルを作製することができるという利点が得られる。   A concave portion 24 b is provided in the outer peripheral portion of the insulating layer 24 (a portion where the pixel electrode 26 does not exist). Here, the recess 24b is formed only at a position facing the columnar spacer 15b provided corresponding to the G pixel. The recess 24b is formed, for example, by patterning the photosensitive resin layer using a photolithography process. In the example shown here, since the recess 24b can be formed by the same process when the contact hole 24a of the insulating layer 24 is formed, the manufacturing process is not complicated. As exemplified here, it is most preferable to form the recess 24b in the process of forming the insulating layer 24 using a photosensitive resin. However, the method is not limited to this, and the surface of the TFT substrate 20 on the liquid crystal layer 30 side is not limited. If a desired recess can be formed, the advantage that the color filter substrate 10 can be manufactured by a conventional manufacturing method is obtained. That is, it is not necessary to change the process for manufacturing the color filter substrate 10 depending on the model or the like, and it is possible to produce liquid crystal panels having different pressure resistance using the same color filter.

液晶表示パネル100は、上述のように柱状構造体15aおよび15bが形成されたカラーフィルタ基板10と、凹部24bが形成されたTFT基板20とを貼り合せ、液晶材料を注入することによって得られる。凹部24bを形成する工程以外は、公知なので説明を省略する。   The liquid crystal display panel 100 is obtained by bonding the color filter substrate 10 on which the columnar structures 15a and 15b are formed and the TFT substrate 20 on which the recess 24b is formed as described above, and injecting a liquid crystal material. Except for the step of forming the recess 24b, the description is omitted because it is known.

図2に本発明による実施形態の液晶表示パネル200の構成の模式的な平面図を示す。液晶表示パネル200におけるスペーサ15aおよび15b並びに凹部24bの配置は図1に示した液晶表示パネル100とは異なるが、スペーサ15aおよび15b並びに凹部24bを形成した部分の断面構造は液晶表示パネル100と同じであってよいので、断面図は省略する。ここに示すスペーサ15aおよび15b並びに凹部24bの配置は一例に過ぎず、液晶表示パネルの大きさや画素サイズさらには用途に応じて適宜変更できる。   FIG. 2 is a schematic plan view of the configuration of the liquid crystal display panel 200 according to the embodiment of the present invention. The arrangement of the spacers 15a and 15b and the recess 24b in the liquid crystal display panel 200 is different from the liquid crystal display panel 100 shown in FIG. 1, but the cross-sectional structure of the portion where the spacers 15a and 15b and the recess 24b are formed is the same as the liquid crystal display panel 100. Therefore, the sectional view is omitted. The arrangement of the spacers 15a and 15b and the recesses 24b shown here is merely an example, and can be appropriately changed according to the size of the liquid crystal display panel, the pixel size, and the application.

液晶表示パネル200においては、柱状構造体15aをB画素13Bの半数に対して設け、柱状構造体15bおよび凹部24bをR画素13Rの半数に対して設けている。また、柱状構造体15aと柱状構造体15bとは行方向に互いに隣接するB画素13BとR画素13Rとに関連付けて設けている。G画素に関連付けられる柱状構造体15a、15bは設けていない。B画素13BとR画素13Rとに関連付けて設けられている柱状構造体15aおよび15bはいずれもストライプ状に配列された画素列の画素と画素との間隙に配置されており、TFT基板に設けられた回路要素(例えばバスライン)22によって遮光される。   In the liquid crystal display panel 200, the columnar structures 15a are provided for half of the B pixels 13B, and the columnar structures 15b and the recesses 24b are provided for half of the R pixels 13R. Further, the columnar structure 15a and the columnar structure 15b are provided in association with the B pixel 13B and the R pixel 13R adjacent to each other in the row direction. The columnar structures 15a and 15b associated with the G pixel are not provided. The columnar structures 15a and 15b provided in association with the B pixel 13B and the R pixel 13R are both arranged in the gap between the pixels in the pixel column arranged in a stripe pattern, and are provided on the TFT substrate. The circuit elements (for example, bus lines) 22 are shielded from light.

ある行について見ると、B画素13B、R画素13RおよびG画素13Gが巡回的に配置されており、画素13B、13Rおよび13Gの1組を1周期とすると、柱状構造体15aおよび15bが関連付けて形成されているB画素13BおよびR画素13Rのペアは2周期ごとに現れる。列方向に隣接する行でも、柱状構造体15aおよび15bが関連付けて形成されているB画素13BおよびR画素13Rのペアは2周期ごとに現れるが、位相が半周期ずれている。すなわち、ある行において柱状構造体15aおよび15bが関連付けて形成されているB画素13BおよびR画素13Rの上下の列のB画素13BおよびR画素13Rには関連付けられる柱状構造体15aおよび15bは設けられていない。このように、柱状構造体15aおよび15bは表示領域の全体に亘って均一に配置されている。また、液晶表示パネル200の表示領域における柱状構造体15aおよび15bのそれぞれの密度は、画素数基準で1/6であり、柱状構造体15aおよび15bの合計の密度は1/3である。   Looking at a certain row, the B pixel 13B, the R pixel 13R, and the G pixel 13G are arranged cyclically. When one set of the pixels 13B, 13R, and 13G is one cycle, the columnar structures 15a and 15b are associated with each other. The formed pair of B pixel 13B and R pixel 13R appears every two periods. Even in rows adjacent in the column direction, pairs of the B pixel 13B and the R pixel 13R formed by associating the columnar structures 15a and 15b appear every two periods, but the phases are shifted by a half period. That is, the columnar structures 15a and 15b that are associated with the B pixel 13B and the R pixel 13R in the upper and lower columns of the B pixel 13B and the R pixel 13R that are formed in association with the columnar structures 15a and 15b in a certain row are provided. Not. Thus, the columnar structures 15a and 15b are uniformly arranged over the entire display area. The density of the columnar structures 15a and 15b in the display area of the liquid crystal display panel 200 is 1/6 on the basis of the number of pixels, and the total density of the columnar structures 15a and 15b is 1/3.

柱状構造体15bに対向する位置には凹部24bが設けられているので、室温の静置状態では、画素数の1/6の数の柱状構造体15aだけがスペーサとして機能する。また、低温(例えば−20℃)で静置された場合には、液晶材料の体積減少に追随して、柱状構造体15aが弾性変形し、低温気泡の発生を抑制する。一方、液晶表示パネルの表示面に外部から力が掛かった場合、外力に応じて柱状構造体15aが弾性変形する。この変形量が大きくなると、柱状構造体15bがTFT基板20と接触し、スペーサとしての機能を発揮する。すなわち、ある程度以上の外力が掛かった場合には、柱状構造体15aだけでなく柱状構造体15bがスペーサとして機能するので、液晶層の厚さを維持する、あるいは、短時間で所定の厚さに復帰することができる。   Since the recess 24b is provided at a position facing the columnar structure 15b, only the columnar structures 15a having a number of 1/6 of the number of pixels function as spacers in a stationary state at room temperature. Further, when left standing at a low temperature (for example, −20 ° C.), the columnar structure 15a is elastically deformed following the decrease in volume of the liquid crystal material, thereby suppressing the generation of low-temperature bubbles. On the other hand, when an external force is applied to the display surface of the liquid crystal display panel, the columnar structure 15a is elastically deformed according to the external force. When the amount of deformation increases, the columnar structure 15b comes into contact with the TFT substrate 20 and exhibits a function as a spacer. That is, when an external force of a certain level or more is applied, not only the columnar structure 15a but also the columnar structure 15b functions as a spacer, so that the thickness of the liquid crystal layer is maintained or a predetermined thickness is achieved in a short time. Can return.

液晶表示パネル200が、例えば、7.0型で、画素ピッチは行方向が65.0μm、列方向が172.5μmで、誘電率異方性が負のネマチック液晶材料からなる液晶層30の厚さが約4.5μmのVAモードの液晶表示パネルの場合、凹部24bの深さが約0.3μm、円柱状の柱状スペーサ15bの頂点の直径が約12.0μmとしたとき、低温気泡の発生は見られなかった。なお、柱状スペーサは市販されている光硬化性樹脂からなるスペーサ材料を用いて形成した。   The liquid crystal display panel 200 is, for example, 7.0 type, the pixel pitch is 65.0 μm in the row direction, 172.5 μm in the column direction, and the thickness of the liquid crystal layer 30 made of a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy. In the case of a VA mode liquid crystal display panel having a thickness of about 4.5 μm, when the depth of the recess 24 b is about 0.3 μm and the diameter of the apex of the columnar columnar spacer 15 b is about 12.0 μm, low temperature bubbles are generated Was not seen. The columnar spacer was formed using a commercially available spacer material made of a photocurable resin.

上述したように、本発明の実施形態によると、従来よりも簡単な製造方法で製造できる、低温気泡の発生が抑制される構造を有する液晶表示パネルおよびその製造方法が提供される。   As described above, according to the embodiment of the present invention, a liquid crystal display panel having a structure in which the generation of low-temperature bubbles can be suppressed and a method for manufacturing the same can be provided.

ここでは、透過型液晶表示パネルを例示するが、本発明はこれに限られず、反射型や、半透過型(透過反射両用型)の液晶表示パネルにも適用できる。また、液晶層を介して互いに対向するように配置された一対の電極(画素電極および対向電極)によって液晶層面に垂直な電界を印加する構造を例示するが、液晶層面内に平行な横電界を生成する構成にも適用できる。   Here, a transmissive liquid crystal display panel is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a reflective type or a transflective type (transmission / reflection type) liquid crystal display panel. In addition, a structure in which an electric field perpendicular to the liquid crystal layer surface is applied by a pair of electrodes (a pixel electrode and a counter electrode) arranged so as to face each other through the liquid crystal layer is illustrated. It can also be applied to generated configurations.

本発明は、液晶表示パネルに利用される。特に、耐押圧性が要求される表示装置に用いられる液晶表示パネルに好適に利用される。   The present invention is used for a liquid crystal display panel. In particular, it is suitably used for a liquid crystal display panel used in a display device that requires pressing resistance.

本発明による実施形態の液晶表示パネル100の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the liquid crystal display panel 100 of embodiment by this invention. 本発明による実施形態の液晶表示パネル200の模式的な平面図である。It is a typical top view of liquid crystal display panel 200 of an embodiment by the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 第1基板(カラーフィルタ基板)
11 透明基板
12 ブラックマトリクス
13 カラーフィルタ層
14 対向電極
15a、15b 柱状スペーサ(柱状構造体)
20 第2基板(TFT基板)
22 回路要素(例えばTFT、配線)
24 絶縁層
24a コンタクトホール
24b 凹部
26 画素電極
30 液晶層
100、200 液晶表示パネル
10 First substrate (color filter substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Transparent substrate 12 Black matrix 13 Color filter layer 14 Counter electrode 15a, 15b Columnar spacer (columnar structure)
20 Second substrate (TFT substrate)
22 Circuit elements (eg TFT, wiring)
24 Insulating layer 24a Contact hole 24b Recessed part 26 Pixel electrode 30 Liquid crystal layer 100, 200 Liquid crystal display panel

Claims (9)

第1基板と、液晶層と、前記液晶層を介して前記第1基板に対向するように配設された第2基板とを備え、複数の画素を含む表示領域を有する液晶表示パネルであって、
前記第1基板は前記液晶層側の予め決められた所定の位置に設けられた、実質的に同じ高さの複数の柱状構造体を有し、
前記第2基板は前記複数の柱状構造体の内の予め選択された一部と対向する位置に複数の凹部を有する、液晶表示パネル。
A liquid crystal display panel comprising a first substrate, a liquid crystal layer, and a second substrate disposed so as to face the first substrate through the liquid crystal layer, and having a display area including a plurality of pixels. ,
The first substrate has a plurality of columnar structures having substantially the same height provided at predetermined positions on the liquid crystal layer side,
The liquid crystal display panel, wherein the second substrate has a plurality of recesses at a position facing a preselected part of the plurality of columnar structures.
前記複数の柱状構造体の内、前記複数の凹部に対向する位置に配置された柱状構造体は、室温で静置されている状態においては、前記第2基板に接触しない、請求項1に記載の液晶表示パネル。   2. The columnar structure disposed at a position facing the plurality of recesses among the plurality of columnar structures is not in contact with the second substrate in a state where the columnar structure is allowed to stand at room temperature. LCD panel. 前記複数の凹部の深さは0.3μm以上である、請求項1または2に記載の液晶表示パネル。   The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein a depth of the plurality of recesses is 0.3 μm or more. 前記第2基板は、透明基板と、前記透明基板上に設けられた回路要素と、前記回路要素を覆う絶縁層とを有し、
前記複数の凹部は前記絶縁層に形成されている、請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示パネル。
The second substrate has a transparent substrate, a circuit element provided on the transparent substrate, and an insulating layer covering the circuit element,
The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the plurality of recesses are formed in the insulating layer.
前記絶縁層は、感光性樹脂から形成されている、請求項4に記載の液晶表示パネル。   The liquid crystal display panel according to claim 4, wherein the insulating layer is made of a photosensitive resin. 前記複数の凹部は、前記表示領域内であって前記複数の画素の外側周辺部に設けられている、請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示パネル。   6. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the plurality of recesses are provided in an outer peripheral portion of the plurality of pixels in the display region. 前記第1基板は対向電極を有し、前記複数の柱状構造体は、前記対向電極上に形成された感光性樹脂層を含む、請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示パネル。   The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the first substrate has a counter electrode, and the plurality of columnar structures include a photosensitive resin layer formed on the counter electrode. 請求項1から7のいずれかに記載の液晶表示パネルを備えた表示装置。   A display device comprising the liquid crystal display panel according to claim 1. 予め決められた所定の位置に実質的に同じ高さの複数の柱状構造体を有する第1透明基板を用意する工程(a)と、
後の工程(c)において前記第1基板と貼り合わせる際に、前記複数の柱状構造体の内の予め選択された一部と対向する位置に複数の凹部を有する第2基板を用意する工程(b)と、
前記複数の柱状構造体を介して前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程(c)と
を包含する、液晶表示パネルの製造方法。
A step (a) of preparing a first transparent substrate having a plurality of columnar structures having substantially the same height at a predetermined position determined in advance;
A step of preparing a second substrate having a plurality of recesses at a position facing a preselected part of the plurality of columnar structures when being bonded to the first substrate in a later step (c) ( b) and
A method of manufacturing a liquid crystal display panel, comprising a step (c) of bonding the first substrate and the second substrate through the plurality of columnar structures.
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