JP2003215602A

JP2003215602A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003215602A
Application number: JP2002016140A
Authority: JP
Inventors: Ikuji Konishi; 郁二小西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】反射型および透過反射両用型の液晶表示装置
において、反射電極５を傷つけることなく、セルギャッ
プを制御できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】電極基板２１上の反射電極５が形成され
る領域に相対する電極基板２２上の領域に、電極基板２
１・２２の対向方向に延びる柱状スペーサ１０が形成さ
れ、柱状スペーサ１０は圧縮弾性率が１６０ｋｇ／ｍｍ
²以上２００ｋｇ／ｍｍ²以下の材料からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶層を挟んで互
いに対向する１対の基板のうち、一方の基板上には少な
くとも一部に外光を反射する反射電極が形成されてなる
液晶表示装置に関し、特にそのセルギャップを保持する
スペーサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は薄型で低消費電力である
という特徴を生かし、パーソナルコンピュータを初めと
したＯＡ機器や液晶ＴＶ、カーナビゲーション、液晶モ
ニターを備えたカメラに使用されているが、近年は携帯
電話、ＰＤＡ（携帯情報端末）といった携帯情報機器へ
の用途拡大が図られている。

【０００３】このような液晶表示装置は、画素電極にＩ
ＴＯ（Indium Tin Oxide インジウムと錫との合金）な
どの透明電導性薄膜を用いた透過型、金属などの反射電
極を用いた反射型に大別される。

【０００４】本来、液晶表示装置はＣＴＲ(ブラウン管)
やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などとは異なり、
自ら発光する自発光型の装置ではないため、光を入射し
てその光の透過と遮断を液晶パネルで切り替えて表示を
行う。透過型の液晶表示装置の場合には、液晶表示装置
の背後に蛍光管などの照明装置(バックライト)を配置し
て、バックライトから入射される光によって表示を行っ
ている。また、反射型の表示装置の場合には、外部から
の入射光を反射板によって反射させることにより表示を
行っている。

【０００５】透過型の液晶表示装置は、周囲の明るさに
さほど影響されることなく明るく高コントラストな表示
を行うことができるが、バックライトに全消費電力の半
分もの電力を使うこととなり、消費電力が高くなるとい
う問題を有している。

【０００６】そこで、近年ではバックライトが不要であ
る反射型液晶表示装置が、低消費電力、薄型、軽量化が
可能である点から注目されている。

【０００７】また、透過型の液晶表示装置およびと反射
型の液晶表示装置以外にも、これら両方の利点を生かし
た液晶表示装置として透過反射両用型液晶表示装置があ
る。透過反射両用型液晶表示装置は、反射板（反射領
域）の一部にバックライトの光を通す穴（透過領域）が
設けられているため、バックライトのＯＮ／ＯＦＦによ
り、透過／反射を切り替えることができる。このため、
透過反射両用型液晶表示装置は周囲が暗い場合は透過型
液晶表示装置、明るい場合は反射型液晶表示装置として
用いることができる。

【０００８】しかし、反射型および透過反射両用型の液
晶表示装置においては、反射電極が形成されている反射
領域での液晶層を挟んだ２枚の対向する基板の間隔（セ
ルギャップ）を狭く、安定に保持する必要があり、これ
が課題となっていた。

【０００９】すなわち、反射型および透過反射両用型の
液晶表示装置においては、反射領域のセルギャップは、
透過領域に比較して約半分の厚さに保たなければなら
ず、これより厚くなると、光学特性上黄色味がでるなど
の表示品位の低下を招く。また、セルギャップの厚さが
不均一であると、光が往復２回透過する反射領域では大
きく表示品位に影響する。

【００１０】セルギャップは、基板間にスペーサを配す
ることによって保持される。スペーサとしては一般的に
は、球形のスペーサが用いられ、これを基板上に散布し
て、基板上のあらゆる領域にランダムに配置する。この
球形スペーサを反射型および透過反射両用型の液晶表示
装置に用いる場合、狭いセルギャップを保つために、球
径を小さくしなければならない。

【００１１】しかしながら、球径の小さな球形スペーサ
は、球径を均一化することが難しく、また、このような
スペーサをランダムに配置すると、密度が不均一になる
ことから、厚さも不均一となる。さらに、反射領域の電
極表面に、反射板を兼ねた凹凸形状を有するＭＲＳ（mi
cro-reflecter-structure）構造を採用した場合や、上
記スペーサを液晶層の厚さが違う透過反射両用型の液晶
表示装置に使用した場合は、スペーサを設置する領域に
セルギャップの薄い領域と厚い領域とが存在することと
なり、球状スペーサを均一に散布させたとしても、セル
ギャップの厚い領域に散布された球状スペーサは、セル
ギャップの薄い領域のセルギャップを確保することがで
きない。

【００１２】これを考慮して、多量の球状スペーサを散
布すると、球状スペーサの凝集が生じる。特に、セルギ
ャップの薄い領域で球状スペーサの凝集が生じると、電
極基板の貼り合わせ工程において、圧力をかけたとき、
球状スペーサを挟む両側の電極、即ち、反射電極および
対向電極に球状スペーサがめりこみ、両電極を削り取っ
てしまう。この削りかすは、導電性であるため、上下リ
ークを引き起こす。薄い方のセルギャップが、３μｍよ
り小さくなると、特に上下リークは著しくなる。

【００１３】特に、薄い領域と厚い領域との２種類のセ
ルギャップを有する液晶表示装置においては、セルギャ
ップが１種類の液晶表示装置に比べて、セル厚の制御が
困難であり、また、上下リーク等の不良も発生しやす
い。

【００１４】さらに、球状スペーサを散布させると、散
在した球状スペーサ周辺の液晶の配向が乱れ、球状スペ
ーサ周辺から光が漏れる。このため、液晶表示装置にお
いて、画素間のコントラストの低下が生じる。

【００１５】そこで、最近では、この球状のスペーサに
代わって、柱状に基板間に固定された柱状スペーサを配
置する技術が注目されている。

【００１６】柱状スペーサを使用した従来技術には、特
開昭６１−１７３２２１号公報にポリイミド等の有機系
樹脂からなる柱状スペーサが開示されており、特開昭５
４−４１５４号公報にはＳｉＯ₂等の無機系樹脂、また
は金属等からなる柱状スペーサが開示されている。さら
に、特開昭５６−９９３８４号公報には、柱状スペーサ
として感光性を有するものが開示されており、特開昭６
３−１１６１２６号公報には黒色樹脂からなる柱状スペ
ーサが開示されている。

【００１７】また、柱状スペーサはフォトリソグラフィ
ー工程や印刷、転写などにより形成できることから、密
度や一個あたりの大きさを任意に設定できる。特開昭６
１−２６７７３６号公報には、強誘電性液晶の耐衝撃性
対策として突起体の一辺が２０μｍ以下で、基板面積１
ｍｍ²あたり０．１〜１００個存在することが示されて
いる。また、液晶セルにおけるセルギャップの安定的供
給や、低温気泡対策として、ＵＳＰ５９７８０６１（対
応日本出願は、特開平９−７３０９３号公報、特開平９
−７３０９９号公報、特開平９−７３０８８号公報）で
は、基盤面積１ｍｍ²あたりの柱状スペーサが占める面
積の割合が規定されている。

【００１８】また、特開平１０−４８６３８には、柱状
スペーサへの負荷荷重が高い場合に、柱状スペーサまた
は柱状スペーサの土台の隆起や割れないしクラックを防
止するために、柱状スペーサの圧縮応力に対する破壊強
度を、０．１ＧＰａ以上とすることが示されている。ま
た、特開平１０−４８６４１には、基板に圧縮応力が負
荷されたときに、柱状スペーサが歪み、セルギャップが
変動することに起因する表示品位の低下、および低温時
における泡の発生の問題を克服するために、柱状スペー
サの０．５〜０．６ＧＰａの圧縮応力に対する対荷重圧
縮変位を０．００１〜１μｍ／ｍＮとすることが示され
ている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
反射領域に柱状スペーサを形成した時に、２枚の基板を
貼り合わせる時のプレス圧により、反射電極に局部的に
力がかかり、反射電極を傷つけることを防止するための
具体的な対策はとられていないのが現状である。

【００２０】本発明は、上記従来の問題に鑑みなされた
ものであり、その目的は反射電極にダメージを与えない
で、セルギャップの制御が可能な液晶表示装置を提供す
ることにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる液晶表示
装置は、上記の課題を解決するために、液晶層を挟んで
互いに対向する１対の基板のうち、一方の基板上には少
なくとも一部に外光を反射する反射電極が形成されてな
る液晶表示装置において、液晶セルギャップを保持する
ために基板の対向方向に延びる柱状スペーサが、上記一
対の基板のうち他方側の基板における上記反射電極に相
対する領域に形成され、上記柱状スペーサは圧縮弾性率
が１６０ｋｇ／ｍｍ²以上２００ｋｇ／ｍｍ²以下の材料
からなることを特徴としている。

【００２２】液晶表示装置の反射電極が形成される領域
は、セルギャップを狭く安定に保つ必要がある。柱状ス
ペーサは、高さを低く制御することが容易であり、狭い
セルギャップを保持するのに適している。また、柱状ス
ペーサは特定位置に固定して設置できるので、設置密度
を一定とでき、厚さを均一化することもできる。

【００２３】さらに、柱状スペーサは反射電極に当接す
るように設けられることにより、柱状スペーサ付近に生
じる配向欠陥を外観上見えにくくすることができる。柱
状スペーサは反射電極を形成するための層間絶縁膜が該
層間絶縁膜形成時に膜厚ムラが生じやすいことから反射
電極形成側の基板と対向する側の基板上に設けられる。

【００２４】また、柱状スペーサは、球状スペーサの場
合と比べると、数十倍の接触面積を有し、２枚の基板を
貼り合わせるときのプレス圧により、基板表面にかかる
力が数十分の１に軽減される。

【００２５】しかしながら、このような柱上スペーサを
用いた場合においても２枚の基板を貼り合わせるときの
プレス圧により、接触する反射電極に局部的に力がかか
り、傷をつけ、表示不良を招く場合がある。

【００２６】そこで、柱状スペーサの圧縮弾性率を２０
０ｋｇ／ｍｍ²以下とすれば、上述したような柱状スペ
ーサが接している反射電極および柱状スペーサを設けた
土台部分を傷つけることなくセルギャップを制御するこ
とができる。また、柱状スペーサの圧縮弾性率が低すぎ
ると、強度が足りず、セルギャップを保持できなくな
り、表示ムラが生じるので、柱状スペーサの圧縮弾性率
は１６０ｋｇ／ｍｍ²以上とすることが必要である。上
記構成によれば、反射電極を傷つけずに、安定に均一な
セルギャップの保持を行うことができる。

【００２７】本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課
題を解決するために上記柱状スペーサは、底面と側面と
でなす仰角が７０°以上、８０°以下であり、底面の直
径が５μｍ以上、１０μｍ以下の円錐台状であることを
特徴としている。

【００２８】柱状スペーサの基板と平行な断面（横断
面）形状に角部を有する場合、配向膜を配向処理をする
時に、角部を挟んだその前後で配向処理が不均一となっ
て、この領域で表示品位が落ちるおそれがある。柱状ス
ペーサ横断面が円状である場合には、上記のような問題
は発生せず、配向処理の方向が流線型となり、どのよう
な視角方向からも表示品位の低下が認められなくなる。
よって、柱状スペーサの横断面は円状とするのが好まし
い。

【００２９】このように、柱状スペーサの断面形状を円
にすることで配向を均一にすることができるが、この場
合、仰角が８０°より大きいとスペーサ周囲の配向膜の
段差により、配向乱れが生じる。しかし、仰角を小さく
するためには、柱状スペーサの上面のサイズを小さく
し、底面のサイズを大きくする必要があり、柱状スペー
サの仰角を７０°未満とすると、底面サイズが視認され
る程度に大きくなる。この場合、スペーサを配する画素
部分は常に白く光り、コントラストを下げるため、上記
柱状スペーサの底面を直径１０μｍ以下の円とし、従来
よりも小型化することで、この白光は視認されにくくな
る。しかし、セルギャップを安定に保つには直径５μｍ
以上とする必要がある。また、底面に角があると、角を
起点として剥がれやすくなるので、密着性の点からも柱
状スペーサの底面は円状であることが好ましい。したが
って、上記構成によれば、さらに良好な表示品位を保ち
ながら安定に均一なセルギャップを保持することができ
る。

【００３０】本発明における液晶表示装置は、上記の課
題を解決するために、上記柱状スペーサはブラックマト
リックスの遮光範囲外に形成されていることを特徴とし
ている。

【００３１】柱状スペーサを形成する場合には、その段
差により周囲の配向膜に影響を与えて表示品位を落とす
ため、配向が乱れる領域を遮光板にて遮光することで配
向欠陥を外観上見えにくくすることができるが、この場
合、開口率を低下させることになる。

【００３２】反射型の液晶表示装置の場合は、外部から
の入射光を利用しているため、周囲の明るさなどの使用
条件によって表示の明るさやコントラストが左右され
る。つまり、周囲が暗い場合に入射光が減り、視認性が
低下するので、上述した開口率の低下が特に問題にな
る。

【００３３】しかしながら、本発明における柱状スペー
サは、上述したように、従来より小型で、段差が軽減さ
れているので、ブラックマトリックスの遮光が不要とな
る。よって、開口率を損なわずにセルギャップの保持が
可能となる。

【００３４】本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課
題を解決するために、上記一対の基板のうち、一方の基
板上には、反射電極と、透過領域（例えば透過部）を有
する透明電極とからなる液晶駆動電極（例えば絵素電
極）が形成され、上記反射電極の形成領域における液晶
セルギャップは上記透過領域の形成領域における液晶セ
ルギャップより小さいことを特徴としている。

【００３５】一般に、セルギャップの薄い領域は厚い領
域よりも、セルギャップの制御が困難である。しかしな
がら、上記の構成によれば、スペーサが２枚の基板の対
向方向に延びる柱状スペーサからなり、この柱状スペー
サが、反射電極の形成領域、すなわち液晶層の厚さが異
なる複数の領域のうちの液晶層の厚さが最も薄い領域に
設けられていることにより、液晶層の厚さ、即ちセルギ
ャップの薄い領域のセルギャップを確保することができ
る。これにより、液晶層の厚さを容易に制御することが
できる。また、上記２枚の基板を貼り合わせる工程にお
いては２枚の基板に均一に圧力をかける。この時、セル
ギャップの制御が困難な最も液晶層の厚さが薄い領域に
柱状スペーサが設けられていることにより、均一でかつ
安定したセルギャップを得ることができる。

【００３６】また、本発明にかかる液晶表示装置は、上
記の課題を解決するために、上記柱状スペーサはカラー
フィルタにおける青色の着色層上に相当する位置に形成
されていることを特徴としている。

【００３７】上記の構成によれば、柱状スペーサがカラ
ーフィルタにおける青色の着色層上に相当する位置、即
ち、青色の画素（青版）上に形成されることにより、た
とえ配向欠陥部分があったとしても、この配向欠陥は青
色の着色層上、即ち、最も視感度の悪い画素上に位置す
るのでざらつきが視認されにくい。

【００３８】また、本発明にかかる液晶表示装置は、上
記の課題を解決するために、上記柱状スペーサはカラー
フィルタにおける複数の各色の着色層上に形成されてい
ることを特徴としている。

【００３９】上記の構成によれば、柱状スペーサがカラ
ーフィルタにおける複数の各色の着色層上に形成されて
いることにより、同一色の着色層上に形成する場合に生
じるざらつき感を減じることができる。

【００４０】また、本発明にかかる液晶表示装置は、上
記の課題を解決するために、上記柱状スペーサはアクリ
ル樹脂を主成分とするネガ型感光性樹脂により形成され
ていることを特徴としている。

【００４１】上記の構成によれば、柱状スペーサはアク
リル樹脂を主成分としたネガ型感光性樹脂により形成さ
れることで、パターン露光法により作成することがで
き、規定された形状の柱状スペーサを精度を保ちながら
簡単に作成することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明にかかる
一実施の形態における液晶表示装置について図１〜５を
用いて説明すれば以下の通りである。

【００４３】図１は本発明の実施の形態１における反射
型の液晶表示装置の要部の構造を示す断面図である。本
発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する電極基板２
１・２２(基板)を備えている。上記一対の電極基板２１
・２２のうち、一方の電極基板２１は、ガラス等からな
る透明な絶縁性基板１を備え、該絶縁性基板１における
電極基板２２との対向面側に、絶縁性基板１側から薄膜
トランジスタ（以下ＴＦＴ：thin film transistorと称
する）３、層間絶縁膜４、反射電極５および配向膜６が
この順に形成された構成を有している。一方、電極基板
２２もまた、ガラス等からなる透明な絶縁性基板２を備
え、該絶縁性基板２における電極基板２１との対向面側
に該絶縁性基板２側からブラックマトリックス７を有す
るカラーフィルタ８、対向電極９および配向膜１１がこ
の順に積層されている。上記電極基板２１と電極基板２
２とは柱状スペーサ１０を介して対向しており、両電極
基板２１・２２間に液晶が封入され液晶層１２が形成さ
れている。

【００４４】上記反射電極５は、アルミニウム等の高反
射率を有する金属により形成されており、マトリクス状
に設けられている。この反射電極５の周辺には、互いに
直交するように、走査信号を供給するための図示しない
ゲート配線と、表示信号を供給するための図示しないソ
ース配線とが設けられている。ゲート配線とソース配線
とはその一部が、反射電極５と層間絶縁膜４とを介して
重なっている。そして、ゲート配線とソース配線の交差
点付近には上記ＴＦＴ３が設けられ、反射電極５はＴＦ
Ｔ３に接続されている。

【００４５】層間絶縁膜４は、アクリル樹脂等の樹脂か
らなり、上記絶縁性基板１上に、ＴＦＴ３を覆うように
積層されている。層間絶縁膜４には、エッチング等によ
り凹凸形状が設けられていてもよく、この場合、反射電
極５と反射電極５上に形成される配向膜６とが凹凸形状
を有する構造となっている。これにより、表示装置は様
々な角度から入射する光が利用でき、反射電極５は反射
板の特性を兼ね備えることになる。また、柱状スペーサ
１０を視認されにくくするという効果もある。なお、反
射電極５は少なくとも層間絶縁膜４上面に形成されてい
ればよく、層間絶縁膜４の側面における反射電極５の有
無は特に限定されるものではない。

【００４６】カラーフィルタ８は、絶縁性基板２上にブ
ラックマトリックス７を樹脂や金属、酸化膜によって形
成した後、アクリル系顔料を分散させて感光材をスピン
コートし、概ね０．７〜１．６μｍの赤色、緑色、青色
の各色計３回繰返し形成し、活性光によりパターン露光
した後、アルカリ現像液にて現像し、その後、水洗のう
え、熱処理を行うことで形成することができる。カラー
フィルタ８は、絶縁性基板２全面上に設けられる。

【００４７】このようにして形成されたカラーフィルタ
８は、３原色の着色層に被覆された画素を一絵素とし、
多数の絵素が配列されてなる。ブラックマトリックス７
は各絵素の境界上のＴＦＴ３および配線領域上に配さ
れ、遮光を行う。これにより、隣り合う画素の混色を防
止し、液晶表示装置の表示コントラストを高め、色純度
を向上させる。

【００４８】本実施の形態では、スピンコート法により
カラーフィルタ８を形成した。しかし、他にも赤色、緑
色、青色の顔料を分散させて感光性のドライフィルムを
貼り付けた後にフォトリソグラフィーにより形成する方
法、インクジェット・プリンティング技術を応用し、顔
料もしくは染料を含んだ感光性の樹脂を吹きつけ形成す
る方法、あるいは電着技術を応用し、帯電させた顔料粒
子とバインダーとなる樹脂材料とを溶媒に分散させ、電
圧を印加することにより形成する方法などがあり、特に
製造方法は限定しない。

【００４９】また、カラーフィルタ８の３原色は、赤、
緑、青でも、シアン、マゼンダ、イエローでもよく、絵
素の配列はストライプ状でもデルタ状でもよく、特に限
定はしない。

【００５０】カラーフィルタ８上、すなわち、絶縁性基
板２上全面には、ＩＴＯ(透明薄膜電極)膜等により形成
されている対向電極９が形成されている。なお、対向電
極９は液晶表示装置の表示モードによっては、形成する
必要のないものもある。例えば、ＴＮモード、ゲストホ
ストモード、ＰＤＬＣ（polymer dispersed liquidcrys
tal）モード等の、基板に垂直に電圧を印加することで
液晶をスイッチする場合には対向電極９は必要である。
一方、ＩＰＳ（in plane switching）モードのように、
基板と水平な電界により液晶を駆動する場合には対向電
極９は必要ない。

【００５１】上記柱状スペーサ１０は、対向電極９上
に、アクリル系透明感光材、例えばＪＳＲ製のオプトマ
ーＮＮ７００をスピンコートし、所望の膜厚、例えば３
μｍの塗膜を形成した後、活性光によりパターン露光、
アルカリ現像液での現像、水洗を経て熱処理により形成
される。

【００５２】そして、上記柱状スペーサ１０が形成され
た後に柱状スペーサ１０以外の領域全面に配向膜１１を
形成している。

【００５３】このため、柱状スペーサ１０を形成する際
の材料や現像液等が配向膜１１に影響を及ぼすことはな
い。また、対向電極９が形成された後に柱状スペーサ１
０が形成されるため、対向電極９が段切れ状態となるこ
ともない。このため、対向電極９の抵抗値が上昇するこ
とはなく、液晶層１２の駆動電圧への影響を防止するこ
とができる。また、対向電極９における段切れ部でのパ
ーティクル化を防止し、その部分におけるリークの発生
を防止することができる。

【００５４】また、柱状スペーサ１０は絶縁性基板２上
の、対向電極９と配向膜１１との間に設ける。他の位置
としては、対向電極９とカラーフィルタ８間に形成する
ことも考えられるが、この場合、柱状スペーサ１０の絶
縁性基板１側に対向電極９を成膜することとなり、対向
電極９と反射電極５とが接触し、上下リークが生じる。
また、柱状スペーサ１０は対向電極９表面との密着性と
比較してカラーフィルタ８表面との密着性が弱い。よっ
て、柱状スペーサ１０は対向電極９と配向膜１１との間
に設けるのがよい。

【００５５】配向膜６・１１も対向電極９と同様に、液
晶表示装置の表示モードによっては、形成する必要のな
いものもある。例えば、ＴＮモード、ＥＣＢ（electric
allycontrolled birefringence）モード等の場合は、配
向膜を形成した後、ラビング処理により溝を設けるが、
一方、垂直配向モードやＰＤＬＣモード等の場合は、配
向膜を設けない場合もある。

【００５６】また、反射電極５上の柱状スペーサ１０が
当接する部分には、凹凸を設けず、平坦面とすることが
望ましい。これにより、柱状スペーサ１０が安定して当
接し、層間絶縁膜４上面に形成された反射電極５上の液
晶層１２の厚さ、即ち、反射領域のセルギャップを安定
して維持することができる。

【００５７】また、反射電極５の上面は全面が平坦であ
ってもよい。これによれば、柱状スペーサ１０を反射電
極上に当接させる際に精密な位置合わせが不要になる。

【００５８】さらに、電極基板２１と電極基板４２とを
対向させたときに、柱状スペーサ１０が当接する層間絶
縁膜４上の部分には、導電性材料からなる反射電極５や
配線等を設けない構造としてもよい。これにより、柱状
スペーサ１０の少なくとも一方の底面が電気的に絶縁性
を有する材料からなる部分と接することとなる。従っ
て、柱状スペーサ１０付近には液晶層１２を駆動するよ
うな電圧が印加されることはなく、柱状スペーサ１０付
近で配向欠陥が生じたとしても、液晶層１２のスイッチ
ングは起こらない。このため、実質的には配向欠陥を有
する領域は低減され、信頼性および表示品位面で優れた
特性を示す液晶表示装置を提供することができる。

【００５９】また、電極基板２２において、対向電極９
および配向膜１１は共になくてもかまわない。この場
合、柱状スペーサ１０の高さが反射領域のセルギャップ
となる。このとき、柱状スペーサ１０の高さは層間絶縁
膜４に当接するように予め設計する必要がある。

【００６０】このように、電極基板２１と電極基板２２
との間には、柱状スペーサ１０が対向方向にのびてい
る。柱状スペーサ１０の配置位置は決まっており、従っ
て、球状スペーサのように散布密度が不均一になること
がないため、安定したセルギャップを得ることができ
る。また、球状スペーサを散布することがないため、球
状スペーサ付近で生じていた液晶の配向の乱れによる光
漏れを防止することができる。従って、液晶表示装置に
おける画素間のコントラストは良好になる。

【００６１】また、層間絶縁膜４は形成する際に、膜厚
ムラが生じやすいので、柱状スペーサ１０は、電極基板
２１上（層間絶縁膜４上）ではなく電極基板２２上に設
けられる。これにより、柱状スペーサ１０が設けられた
電極基板２２と層間絶縁膜４が設けられた電極基板２１
とを貼り合わせた時に、より安定したセルギャップを得
ることができる。

【００６２】以下に柱状スペーサ１０の形成方法につい
てさらに詳細に説明する。まず、柱状スペーサ１０をパ
ターン露光によって作成する方法について図２（ａ）〜
（ｃ）を用いて述べる。

【００６３】まず、図２（ａ）に示すように、アクリル
樹脂を主成分とした粘度が１６〜２０ｍＰａ・ｓｅｃの
ネガ型感光性樹脂１５を電極基板２２上にスピンコート
で、目標とする柱状スペーサ１０の高さの１．１〜１．
２倍の膜厚（図中ｇ）に塗布する。このときの膜厚ｇの
制御はスピンコートの回転数と時間で調整できる。この
あと、８０〜１２０℃の温度にて仮ベーク（プレベー
ク）を行う。

【００６４】次に図２（ｂ）に示すような、ある形状
（図では直径ｅの円）の透光領域１３と遮光領域１４と
を有する遮光板（フォトマスク）１６を、図２(ａ)に示
すように電極基板２２上に配置し、遮光板１６に対して
電極基板２２の反対側に配した図示しない露光機から１
００〜１５０ｍＪ／ｃｍ²のｈ線光（照射光Ｌ）を照射
する。

【００６５】これにより、透光領域１３を通った照射光
Ｌがネガ型感光性樹脂１５に照射され、その照射部分が
露光されて不溶となり（現像されて）、柱状スペーサ１
０を形成する。露光されない図２（ｃ）で示す破線の部
分（非露光部２４）は固まらずに溶ける。よって、ネガ
型感光性樹脂１５上面は透光領域１３の形に露光され、
柱状スペーサ１０の上面形状はマスクの透光領域１３の
形状と同じになる。

【００６６】しかし、柱状スペーサ１０の底面形状は透
光領域形状と同じにはならない。図２（ｃ）に示すよう
に、電極基板２２に近づくにしたがって、照射光Ｌが透
光領域１３の外にまわりこむ量（まわりこみ量Δｄ）が
大きくなっていき、照射範囲が広がっていく。例えば、
透光領域１３が直径ｅの円状であった場合、電極基板２
２表面に届く照射範囲の直径は、電極基板２２上でのま
わりこみ量Δｄ分だけｅより大きいｆとなる。よって、
形成される柱状スペーサ１０は上面が直径ｅ、底面が直
径ｆの円錐台状になる。透光領域１３を正方形とすれ
ば、四角錐台ができる。透光領域１３の形状と柱状スペ
ーサ１０底面の形状との関係は表１の通りである。

【００６７】

【表１】

【００６８】上記の柱状スペーサ作成方法において、図
２（ｃ）に示した柱状スペーサ１０の底面（すなわち、
土台となる電極基板２２との接触面）と側壁とでなす仰
角αの調整は露光量と露光時間とで制御される。露光量
を大きくし、かつ露光時間を長くすると仰角αが大きく
なり、９０°に近づいていく。さらに、露光量を多く、
露光時間を長くすると、固まった部分の感光性樹脂の表
面で乱反射が生じ、図３に示す逆テーパーの柱状スペー
サ１０が形成される。露光量および露光時間と仰角αと
の関係は表２のとおりである。

【００６９】

【表２】

【００７０】柱状スペーサ１０の材料は、ネガ型感光性
樹脂１５としては、ポリビニルシンメナートや、ゴム系
レジスト、ノボラック樹脂などが挙げられ、例えば、ゴ
ム系フォトレジスト環化ポリイソブレン系フォトレジス
トなどでも構わない。

【００７１】本実施の形態では、柱状スペーサ１０の形
成方法としてパターン露光の方法を用いたが、エッチン
グによるパターニング、印刷方式、あるいは転写方式の
方法を用いてもよく、特に限定しない。

【００７２】この場合、材料は有機系材料でも無機系材
料でも構わない。感性着色樹脂、ポジ型レジスト、ポリ
シロキサン、ポリシラン等でもよい。無機系の材料では
ＳｉＯ₂等が適当である。

【００７３】上記した材料の中でも、上記柱状スペーサ
１０はアクリル樹脂を主成分としたネガ型感光性樹脂に
より形成されることが好ましい。

【００７４】上記柱状スペーサ１０がアクリル樹脂を主
成分としたネガ型感光性樹脂により形成されることで、
パターン露光法によりスペーサを作成することができ、
規定された形状のスペーサを精度を保ちながら簡単に作
成することができる。

【００７５】上記反射領域は、セルギャップを狭く安定
に保つ必要がある。柱状スペーサ１０は、高さを低く制
御することが容易であり、狭いセルギャップを保持する
のに適している。また、特定位置に固定して設置できる
ので、密度を一定にでき、厚さを均一化することもでき
る。

【００７６】また、柱状スペーサは反射電極に当接する
ように設けられることにより、柱状スペーサ付近に生じ
る配向欠陥を外観上見えにくくすることができる。柱状
スペーサは反射電極を形成するための層間絶縁膜が該層
間絶縁膜形成時に膜厚ムラが生じやすいことから反射電
極形成側の基板と対向する側の基板上に設けられる。

【００７７】さらに、柱状スペーサ１０は反射電極５お
よび対向電極９に面状に接し、球状スペーサの数十倍の
接触面積を有する。よって、２枚の電極基板２１・２２
を貼り合わせるときのプレス圧により、柱状スペーサ１
０が基板表面に形成された反射電極５表面にかける力が
数十分の１に軽減される。それに伴い、柱状スペーサ１
０が接している反射電極５、柱状スペーサ１０を設けた
土台部分である例えば、対向電極９へ与えるダメージが
小さくなり、電極がはがれにくくなる。そして、これを
原因とした、画素が常に点灯した状態（輝点）の発生や
ライン欠陥等の表示不良も軽減される。

【００７８】上記した柱状スペーサ１０が電極を傷つけ
ることによって生じる問題は、柱状スペーサ１０の材料
の圧縮弾性率を一定値以下とすることで解消できる。し
かし、圧縮弾性率が低すぎるとセルギャップを保持する
だけの強度を持たなくなり、セルギャップが不均一にな
り、表示ムラなどの表示品位劣化を起こす。

【００７９】柱状スペーサ１０の圧縮弾性率と、それを
用いて液晶パネルを作成した場合のセルギャップの高
さ、輝点の有無を測定した結果を表３に示す。なお、以
下の測定においては、柱状スペーサとして底面直径が８
μｍの円状で、高さ２．５μｍ、仰角８０°の円錐台状
スペーサを使用した。圧縮弾性率測定は、ＡＳＴＭ（Am
erican Society for Testing and Materials）のＤ２５
６に規定の方法に準じて行った。また、柱状スペーサ１
０の強度は２枚の電極基板２１・２２をプレス圧０．５
ｋｇ／ｃｍ²で貼り合わせたときにセルギャップが保持
されているか否かにより評価した。このとき、セルギャ
ップが保持されたものを「○」、セルギャップを保持で
きなかったもの、つまり、柱状スペーサ１０が一部破壊
されたものを「×」とした。

【００８０】

【表３】

【００８１】上記測定結果によれば、圧縮弾性率が１５
０ｋｇ／ｍｍ²では、セルギャップを保持できず、一部
破壊されてしまう場合があるが、１６０ｋｇ／ｍｍ²以
上ではセルギャップを良好に保っている。また、圧縮弾
性率が２００ｋｇ／ｍｍ²以下では、柱状スペーサ１０
は反射電極５にダメージを与えず輝点はないが、２００
ｋｇ／ｍｍ²を超えると、プレス時の圧力により、電極
基板２１側の反射電極５を傷つけて、表示品位が低下す
る傾向にあり、また、電極基板２２側の対向電極９およ
びカラーフィルタ８へののめりこみが生じ信頼性が低下
するおそれもある。

【００８２】よって、本発明における柱状スペーサ１０
を圧縮弾性率が１６０ｋｇ／ｍｍ²以上、２００ｋｇ／
ｍｍ²以下の材料により形成することで、反射電極５に
ダメージを与えることなく、セルギャップを制御（保
持）することが可能である。

【００８３】また、本願発明者が鋭意検討した結果、上
記柱状スペーサ１０を特定の大きさ並びに形状とするこ
とで、セルギャップを安定かつ均一の高さに保持するこ
とができると共に、表示品位を保つことを見出した。本
願発明者らの検討によれば、特に上記柱状スペーサ１０
を特定の形状、大きさとすることで、柱状スペーサ１０
が土台に密着して安定に形成され、高さを均一に保持す
ることができると共に、柱状スペーサ１０が視認され
ず、また、配向の乱れを抑制することができる。

【００８４】ここで、柱状スペーサ１０の形状とその特
性、すなわち密着性、高さの均一性、および表示品位
(視認性、配向の乱れる領域に関して)、との関係につい
て以下に説明する。

【００８５】密着性は、テープ剥離テスト、綿棒擦り試
験、超音波試験の３つの方法を用いて５段階で評価し
た。この方法では、密着性は、柱状スペーサ１０を電極
基板２２に形成した後の剥がれやすさで表している。

【００８６】[テープ剥離テスト]図４（ａ）に示すテー
プ剥離テスト（ピールテスト）は、以下に示す手順で行
った。柱状スペーサ１０(図示せず)を形成した電極基板
２２表面に、ＪＩＳＫ５４００準拠の粘着テープ１８
(幅１５ｍｍ)の端から約２０ｍｍまでの部分をしっかり
と密着させて貼り付けてから約一分後に、上記粘着テー
プ１８を電極基板２２に垂直な方向（矢印方向）へ一瞬
にして引き剥がし、１０ｍｍ角の範囲でのスペーサパタ
ーンの剥がれを光学顕微鏡で観察して、それぞれの面積
内における剥がれの有無を判定した。

【００８７】[綿棒擦りテスト]綿棒擦り試験は、無負荷
の場合と、負荷を加えて試験する場合との２段階で行っ
た。無負荷の場合は、図４（ｂ）に示すように綿棒１９
を３０〜４５°に傾けて、柱状スペーサ１０が形成され
た電極基板２２の表面に沿って(矢印ａ方向)、自重だけ
で軽く往復５〜８回こすり、５ｍｍ角の範囲のスペーサ
パターンの剥がれの有無を観察した。負荷ありの場合
は、図４（ｃ）に示すように、綿棒１９を３０〜４５°
の傾きで電極基板２２の表面に沿って(矢印ａ方向)、往
復５〜８回こする時に、綿棒１９に対して電極基板２２
に向かって垂直方向から（矢印ｂ方向）、人差し指に力
を入れて負荷を加え、柱状スペーサ１０を擦り取るよう
にする。このように、電極基板２２上の柱状スペーサ１
０を擦る動作を行った後、５ｍｍ角の範囲でのスペーサ
パターンの剥がれを光学顕微鏡で観察して、それぞれの
面積内における剥がれの有無を判定した。

【００８８】[超音波試験]図４（ｄ）に示す超音波試験
は、６００ｋＷ超音波装置を使用して行った。まず、超
音波槽３１内に純水３２を入れ、その中に、ビーカー３
３を浮かせた状態で固定した。次に、上記ビーカー３３
中に純水３２を外部と同じ水位になるように入れた。超
音波槽３１内の純水３２には２８ｋＨｚの周波数で超音
波が流れており、上記ビーカー３３内の純水３２中に、
電極基板２２を該電極基板２２がビーカー３３に接しな
いように固定して１２０秒間浸漬した。その後、この電
極基板２２をＮ₂パージにて乾燥し、１０ｍｍ角の範囲
でのスペーサパターンの剥がれを光学顕微鏡で観察し
て、それぞれの面積内における剥がれの有無を判定し
た。

【００８９】各試験での柱状スペーサ１０にかかる負荷
は、テープ剥離＜綿棒擦り（負荷なし）＜超音波試験＜
綿棒擦り（負荷あり）の順に強くなっており、各試験で
の剥がれの有無により密着性を５段階に評価した。評価
値「１」はすべての試験で剥がれが生じたもの、評価値
「２」はテープ剥離試験のみで剥がれが生じなかったも
の、評価値「３」はテープ剥離および綿棒擦り（負荷な
し）で剥がれが生じなかったもの、評価値「４」はテー
プ剥離、綿棒擦り（負荷なし）および超音波試験で剥が
れが生じなかったもの、評価値「５」はすべての試験に
おいて剥がれが生じなかったものを示す。つまり、この
評価値は数字が大きくなるほど柱状スペーサ１０の密着
性が良好となることを示す。上記評価値は、実使用上、
評価値が「３」以上であることが好ましい。

【００９０】高さの均一性は、パネル内での柱状スペー
サ１０の高さのばらつきを段差計にて計測し、このとき
の柱状スペーサ１０の高さの最大値から最小値を引いた
値にて評価した。上記の値が０．５μｍ以上の場合は評
価値「１」、０．３μｍ以上、０．５μｍ未満の場合は
評価値「２」、０．２μｍ以上、０．３μｍ未満の場合
は評価値「３」、０．１μｍ以上、０．２μｍ未満の場
合は評価値「４」、０．１μｍ未満の場合は評価値
「５」とした。つまり、この評価値は数字が大きくなる
ほどパネルの高さの均一性が良好となることを示す。上
記値は、セルギャップを均一に保持する上で、０．３μ
ｍ未満（評価値「３」以上）であることが好ましく、
０．２μｍ未満（評価値「４」以上）であることがより
好ましい。

【００９１】表示品位の評価は、目視による官能評価で
ある。柱状スペーサ１０部分での白光もしくは、柱状ス
ペーサ１０周辺での配向の乱れを原因とするざらつき等
が認められる場合を評価値「１」とし、最適視角方向で
のみざらつきが認められない場合を評価値「２」、どの
方向からでも表示不良が認められない場合を評価値
「３」とした。

【００９２】上記測定は、柱状スペーサ１０の横断面形
状、底面サイズおよび設置個数について、次のように変
化させて行った。

【００９３】横断面形状は円状のものと正方形のものと
を比べた。底面サイズは円の場合直径を３，５，８，１
０，１２，１５μｍに、正方形の場合一辺を３，５，
８，１０μｍに変化させた。設置密度は１絵素につき１
個、場合によって、２個、４個と変えた。また、柱状ス
ペーサ１０はすべて仰角αを８０°、高さを３μｍとし
た。上記測定結果を表４に示す。

【００９４】

【表４】

【００９５】この結果から、スペーサ形状（横断面形状
・底面サイズ）が密着性、高さの均一性および表示品位
へ及ぼす影響について述べる。

【００９６】まず、横断面形状、特に底面形状に注目し
て、密着性、高さの均一性および表示品位への影響を述
べる。横断面形状、特に底面形状が正方形の場合（すな
わち、柱状スペーサ１０が四角錐台の場合）、周辺の配
向不良により画面にざらつきが生じる傾向にある。これ
は、例えば底面形状が正方形のような角のある柱状スペ
ーサ１０の場合、配向膜１１における配向処理が柱状ス
ペーサ１０を挟んだ前後で乱れるためと考えられる。

【００９７】配向膜１１は、柱状スペーサ１０を形成し
た後、柱状スペーサ１０以外の領域にスキージ印刷によ
り印刷され、ある一定の方向から布状のもので擦って配
向を整える配向処理（ラビング処理）を行う。この時に
柱状スペーサ１０が四角柱など角部を有する形状であっ
た場合、角部で流れがよどみ、柱状スペーサ１０を挟ん
でその前後で配向が均一でなくなる。このように配向が
乱れた領域では、電圧を印加した時に液晶分子が一定方
向を向かずに常に光が抜けた状態になり、この領域が散
在することで画面上にざらつきが認められる。

【００９８】一方、配向処理は、液晶表示装置の最適視
角方向に応じて、その配向処理の方向が決定されるが、
柱状スペーサ１０の横断面形状、特に底面形状が円状で
ある場合には、柱状スペーサ１０があらゆる方向から流
線型であることから、その配向処理方向に拘らず、配向
乱れが生じないので、どのような視角方向からもざらつ
きが認められなくなる。

【００９９】また、密着性についても、底面形状を正方
形にした場合、角部が起点となり剥がれが生じやすくな
るため、底面を円状にした時と比べてわずかに弱くなる
傾向にある。

【０１００】高さの均一性については、柱状スペーサ１
０の横断面形状(底面形状)に関わらず、底面が小さ過ぎ
る場合以外はセルギャップが保たれている。底面積につ
いては後に詳しく述べる。

【０１０１】以上のように、柱状スペーサ１０の断面形
状は円状であることが望ましい。ここで言う「円状」と
は、卵型および楕円を含んでおり、この場合も上述した
効果が得られるが、正円ならば全方向に均一に流線型で
あるから最も適している。

【０１０２】次に、底面サイズに注目して、密着性、高
さの均一性および表示品位への影響を述べる。柱状スペ
ーサ１０は、配した部分に液晶分子がなくなるので、そ
の部分が常に白く光り、コントラストを下げるという問
題を有している。これは、柱状スペーサ１０を従来より
も小型化することで解決できるが、高さの均一性の観点
からはサイズの小型化に限界がある。すなわち、底面サ
イズが小さすぎると柱状スペーサ１０としてセルギャッ
プを支えるための強度が不足し、また土台との接面が狭
くなり密着性が損なわれるおそれがある。

【０１０３】なお、柱状スペーサ１０の底面が直径３μ
ｍ以下の円の場合、密着面積が小さいために密着力不足
となり、現像はされるものの、現像後の洗浄（例えばブ
ラシ洗浄）により、一部の柱状スペーサ１０が剥がれ落
ちてしまう場合がある。このため、この場合は、高さの
均一性や表示品位の評価は行わなかった。また、底面の
一辺の長さが３μｍ以下の正方形の場合、横断面形状を
原因とする表示不良は軽減するもののセルギャップの高
さの均一性が低下する傾向にある。

【０１０４】したがって、表４に示すように、柱状スペ
ーサ１０が円錐台状の場合、密着性、高さの均一性の面
からは、直径が５μｍ以上であることが好ましく、直径
が大きくなるほど密着性、高さの均一性が向上する。

【０１０５】しかし、底面が直径１２，１５μｍの円で
は、柱状スペーサ１０部分の画素の白光が視認される程
度に目立ち、表示品位が低下する傾向にある。直径１０
μｍの場合は、視角方向（角度）によってはざらつきが
認められるが概ね問題ない。

【０１０６】よって、柱状スペーサ１０はその底面形状
が、直径が５μｍ以上１０μｍ以下の円状であることが
さらに望ましい。

【０１０７】また、以上の測定は柱状スペーサ１０設置
密度について、底面直径が３，５，８，１０μｍの円錐
台状スペーサ、一辺が３，５μｍの四角錐台状スペーサ
について１絵素につき２つのスペーサを、底面が直径３
μｍの円である円錐台状スペーサについては１絵素につ
き４つのスペーサを設置した測定も行った。しかし、柱
状スペーサ１０の設置密度を上げることにより、わずか
に高さの均一性評価が上がったもののほとんど違いはな
かった。

【０１０８】なお、上記測定において、柱状スペーサ１
０を円柱ではなく、円錐台状としているのは配向膜１１
の印刷、配向処理の際に、下位に対して上位が小さい方
が印刷膜厚ムラを小さくすることができ、セル圧の制御
が容易になると共に、柱状スペーサ１０付近での配向を
均一にすることができるためである。

【０１０９】ここで、上記柱状スペーサ１０として円錐
台状もしくは四角錐台状のスペーサを形成した場合に、
該柱状スペーサ１０の高さを３μｍ、仰角を８０°に固
定し、柱状スペーサ１０の横断面形状を円状、もしくは
正方形とし、その底面の面積を変えて、配向乱れの領域
を測定した結果を図５のグラフに示す。配向乱れとは、
上述したようにスペーサ周辺で配向処理が乱れることに
起因して表示不良を起こすもので、液晶分子の向きがそ
ろわず、電圧を印加しても、光って画面にざらつきが認
められる。配向乱れ領域は電圧を印加させても光ってい
る領域を光学顕微鏡にて確認し、柱状スペーサ１０か
ら、最も広く広がった箇所までの距離で示した。

【０１１０】底面形状による配向乱れの領域の違いは、
表２の結果と同様で、四角錐台状スペーサの方が円錐台
状スペーサよりもかなりひろい。また、柱状スペーサ１
０周辺の配向乱れは底面周辺で起こるので、底面積が大
きくなるにつれて配向乱れの領域も広くなっている。

【０１１１】これによっても、柱状スペーサ１０の横断
面形状は円状であることが望ましく、また、上記柱状ス
ペーサ１０は円錐台状であることが望ましいという結果
となった。

【０１１２】次に、上記と同様の評価方法により、柱状
スペーサ１０の仰角αを７０°から１１０°に変化させ
て、その密着性、高さの均一性、表示品位を測定した。
測定に使用した柱状スペーサ１０は、その底面形状が直
径８μｍもしくは１０μｍの円状であり、高さが３μｍ
の円錐台状のものとした。

【０１１３】図２（ｃ）に示すように、仰角αが９０°
以下の場合、電極基板２２側に太くなる円錐台（順テー
パー）となり、図３に示すように、仰角αが９０°を超
えると、電極基板２２側に細くなる円錐台（逆テーパ
ー）となる。上記測定は、仰角７０°および８０°の順
テーパーの円錐台状、仰角９０°の円柱状、仰角１００
°および１１０°の逆テーパーの円錐台状に柱状スペー
サ１０を形成して行った。この結果を表５に示す。

【０１１４】

【表５】

【０１１５】表５に示すように、仰角１００°および１
１０°の逆テーパーの柱状スペーサ１０を形成した場
合、仰角７０°および８０°の円錐台状に形成した場合
に比べて密着性が劣る結果となった。

【０１１６】また、仰角が９０°以下の場合は仰角を９
０°に近づけるほど配向が乱れる領域が広くなる傾向に
ある。

【０１１７】配向膜１１は柱状スペーサ１０が形成され
た後に形成されるため、配向膜１１を形成するとき、柱
状スペーサ１０付近では表面張力により配向膜１１が厚
くなる。その他の部分よりも配向膜１１の膜厚が厚くな
ったり、柱状スペーサ１０付近に配向膜１１のラビング
処理を行う際、毛あたりが不十分となり、配向欠陥が生
じる虞れがある。

【０１１８】柱状スペーサ１０の仰角を８０°以下とす
ることにより段差が減り、柱状スペーサ１０付近で配向
膜１１が厚くなりにくくなる。

【０１１９】また、仰角αは小さいほど高さの均一性が
向上し、上記した配向乱れも減少する。この結果、表５
に示すように、仰角αが例えば、８０°以下となると良
好な表示品位が得られる。しかし、仰角αを小さくする
ためにはフォトマスクのパターン形状（すなわち柱状ス
ペーサ１０上面）を小さくし、柱状スペーサ１０底面の
サイズを大きくしなければならない。柱状スペーサの仰
角αは、７０°未満の場合、底面サイズが大きくなり、
視認性の問題が生じるので７０°以上に設定される。

【０１２０】以上のように、本発明の実施の形態によれ
ば、柱状スペーサ１０は底面が円状で、直径が５μｍ以
上１０μｍ以下のものが適しており、より好ましくは８
μｍのものがよい。さらに仰角αは、７０°以上、８０
°以下のものが適している。なお、使用する柱状スペー
サ１０は円錐台状であるので、底面を円状と規定するこ
とで横断面も円状となる。

【０１２１】また、上述したとおり、配向膜１１は、柱
状スペーサ１０が形成された後に形成されるため、配向
膜１１を形成するとき、柱状スペーサ１０付近では表面
張力により配向膜１１が厚くなり、配向欠陥が生じる虞
れがある。配向が乱れる領域は遮光板にて遮光すること
で配向欠陥を外観上見えにくくすることができるが、こ
の場合、開口率を低下させることになる。

【０１２２】反射型の液晶表示装置の場合は、外部から
の入射光を利用しているため、周囲の明るさなどの使用
条件によって表示の明るさやコントラストが左右され
る。つまり、周囲が暗い場合に入射光が減り、視認性が
低下するので、上述した開口率の低下が特に問題にな
る。

【０１２３】この問題に対応するには、上記柱状スペー
サ１０はブラックマトリックス７の遮光範囲外に形成す
ることが望ましい。

【０１２４】本発明における柱状スペーサは、上述した
ように、従来より小型で、段差が軽減されているので、
ブラックマトリックス７の遮光が不要となる。よって、
開口率を損なわずにセルギャップの保持が可能となる。

【０１２５】また、上記柱状スペーサ１０はカラーフィ
ルタ８における青色の着色層上に相当する位置に形成さ
れることが好ましい。

【０１２６】配向欠陥は緑色の画素においては目立ちや
すいが、青色の画素における配向欠陥は見えにくい。上
記の構成によれば、柱状スペーサ１０がカラーフィルタ
８における青色の着色層上に相当する位置、即ち、青色
の画素（青版上）に設けられていることにより、たとえ
上記したような配向欠陥部分があったとしても、この配
向欠陥は最も視感度の悪い画素である青版上に位置する
のでざらつきが視認されにくい。なお、青版とはカラー
フィルタ８における３原色の着色層に被覆された画素の
うち、青色の着色層に被覆された画素を指す。同様に、
赤版とは赤色の着色層に被覆された画素を、緑版とは緑
色の着色層に被覆された画素を指す。

【０１２７】また、上記柱状スペーサ１０はカラーフィ
ルタ８における複数の各色の着色層上に相当する位置に
形成されていることが好ましい。

【０１２８】柱状スペーサ１０をカラーフィルタ８にお
いて、同一色の着色層上に相当する位置に形成すると、
ざらつき感が生じる。このため、上記柱状スペーサ１０
は青色の着色層上に相当する位置、すなわち青版上に設
けることが望ましいが、青版を含めた複数の各色の着色
層上に相当する位置、例えば、赤版上や、緑版上にも形
成することがより好ましい。上記柱状スペーサ１０を複
数の各色の着色層上に形成することで、柱状スペーサ１
０を特定の一色の着色層上だけに形成する場合に生じる
ざらつき感を減じることができる。

【０１２９】また、上記柱状スペーサ１０は、底面から
上面までの高さが２μｍ以上、５μｍ以下であることが
好ましい。

【０１３０】上記の構成によれば、配向欠陥を有する領
域を小さく抑えることができる。柱状スペーサ１０の高
さが３μｍの場合、配向欠陥を有する領域は、最大で、
柱状スペーサ１０からラビング方向における下流側に１
０μｍに及んでいる。また、柱状スペーサ１０の高さが
５μｍの場合、配向欠陥を有する領域は、最大で、柱状
スペーサ１０からラビング方向における下流側に１５μ
ｍに及んでいる。また、長時間通電することにより、配
向欠陥を有する領域は広がる可能性がある。

【０１３１】また、反射電極５との接触面積を十分に確
保することができ、反射領域に適したセルギャップを保
つこともできる。

【０１３２】上記柱状スペーサ１０の色は透明であるこ
とが好ましい。上記の構成によれば、柱状スペーサ１０
がブラックマトリックス７の遮光範囲外に形成されて
も、柱状スペーサ１０が透明であることで、視認されに
くくなる。

【０１３３】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について、図６〜７に基づいて説明すれば、以下のとお
りである。なお、本実施の形態において、実施の形態１
における構成要素と同等の機能を有する構成要素につい
ては、同一の符号を付記してその説明を省略する。

【０１３４】図６は本発明の実施の形態２における透過
反射両用型の液晶表示装置の要部の構造を示す断面図で
ある。本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する電
極基板４１・４２を備えている。上記一対の電極基板４
１・４２のうち、一方の電極基板４１は、絶縁性基板１
を備え、該絶縁性基板１における電極基板４２との対向
面側に絶縁性基板１側から、ＴＦＴ３並びに透過電極４
３（透明電極）、層間絶縁膜４、反射電極５および配向
膜６がこの順に形成されている。電極基板４２は、絶縁
性基板２を備え、該絶縁性基板２における電極基板４１
との対向面側に、絶縁性基板２からブラックマトリック
ス７を有するカラーフィルタ８、対向電極９および配向
膜１１が積層されている。電極基板４１と電極基板４２
とは柱状スペーサ１０を介して対向され、両電極基板４
１・４２の間には液晶が封入され、液晶層１２が形成さ
れている。

【０１３５】絶縁性基板１はガラス等からなり、透明で
あり絶縁性を有する。上記絶縁性基板１上には上記透過
電極４３と反射電極５とにより構成されている絵素電極
４５（液晶駆動電極）が形成されている。上記絵素電極
４５はマトリクス状に設けられている。この絵素電極４
５の周囲には、互いに直交するように、走査信号を供給
するための図示しないゲート配線と、表示信号を供給す
るための図示しないソース配線とが設けられている。ゲ
ート配線とソース配線とはその一部が、絵素電極４５と
層間絶縁膜４とを介して重なっている。そして、ゲート
配線とソース配線との交差点付近には上記のＴＦＴ３が
設けられている。

【０１３６】ここで、１絵素ごとの絵素電極４５の構成
を、図６および図７を用いて以下に説明する。

【０１３７】上記透過電極４３は図６および図７に示す
ように、透過部４３ａを有している。上記透過電極４３
において、透過電極４３上に反射部である反射電極５が
形成されていない領域は透過部４３ａ（透過領域）とな
っている。透過電極４３は透明であるため入射する光は
透過する。透過電極４３における透過部４３ａ以外の領
域では、上部に反射電極５が配されており光を反射する
ため、この領域で光が透過することはない。透過電極４
３は、ＩＴＯ（インジウムと錫との合金）等により形成
されており、個別にＴＦＴ３に接続されている。また、
隣接する絵素電極４５同士は電気的に接続されないよう
に、離間されている。また、隣接する絵素電極４５同士
の間にはブラックマトリックス７が形成されている。

【０１３８】一方、反射電極５はアルミニウム等の高反
射率を有する金属により形成されている。

【０１３９】反射電極５は凹凸を有する構造となってい
る。この場合、層間絶縁膜４をエッチング等により凹凸
を有する構造に形成し、その上に反射電極５を形成す
る。このとき、反射電極５上に形成される配向膜６も同
様に凹凸を有する構造となる。従って、様々な角度から
入射する光の利用が可能になり、反射電極５は優れた反
射特性を有する反射板の役割を兼ねることができる。

【０１４０】層間絶縁膜４は、アクリル等の樹脂からな
り、絶縁性基板１上に、ＴＦＴ３と透過電極４３上面の
一部とを覆うように積層されている。また、層間絶縁膜
４はその所定位置に、コンタクトホール４４が貫通して
いる。反射電極５はコンタクトホール４４を埋めるよう
にして層間絶縁膜４上に形成されている。このコンタク
トホール４４を介して反射電極５と透過電極４３とは電
気的に接続されている。

【０１４１】上記液晶表示装置においては、また、絶縁
性基板１と絶縁性基板２との間に反射板の役割を有する
反射電極５が配されているので、液晶層１２と反射電極
５との間の視差による像の二重映りが発生することがな
く、ペーパーホワイト表示をすることができる。これに
より、より明るい液晶表示装置を提供することができ
る。

【０１４２】絶縁性基板１上に積層する層間絶縁膜４の
厚さは、反射領域のセルギャップと透過領域のセルギャ
ップとの比が、１：２となるように形成される。

【０１４３】このように、反射領域のセルギャップを、
透過領域のセルギャップの１／２とすることにより、像
の２重映りによる表示品位の低下を防止することができ
る。

【０１４４】本実施の形態２にかかる液晶表示装置は、
以上のような透過反射両用型液晶表示装置において、反
射電極５が形成された電極基板４１と対向する電極基板
４２における、反射電極５と相対する領域に柱状スペー
サ１０を設置することによりセルギャップを保持するも
のである。すなわち、柱状スペーサ１０は反射領域に設
けられる。本実施の形態２においても、実施の形態１と
同じく、液晶表示装置の反射領域は、セルギャップを狭
く安定に保つ必要がある。柱状スペーサ１０は、高さを
低く制御することが容易であり、狭いセルギャップを保
持するのに適している。また、特定位置に固定して設置
できるので、密度を一定にでき、厚さを均一化すること
もできる。そして、柱状スペーサ１０の設置場所が凹凸
であっても、セルギャップの厚さが変わり、液晶パネル
の厚さが不均一となることはない。

【０１４５】但し、反射電極５上の柱状スペーサ１０が
当接する部分には、凹凸を設けず、平坦面とすることが
望ましい。これにより、柱状スペーサ１０が安定して当
接し、層間絶縁膜４上面に形成された反射電極５上の液
晶層１２の厚さ、即ち、反射領域のセルギャップを安定
して維持することができる。

【０１４６】また、反射電極５の上面は全面が平坦であ
ってもよい。これによれば、柱状スペーサ１０を反射電
極上に当接させる際に精密な位置合わせが不要になる。

【０１４７】上記柱状スペーサ１０は反射電極５に当接
するように設けられることにより、柱状スペーサ付近に
生じる配向欠陥を外観上見えにくくすることができる。
柱状スペーサは反射電極を形成するための層間絶縁膜４
が層間絶縁膜４形成時に膜厚ムラが生じやすいことから
反射電極５形成側の電極基板４２の上に設けられる。

【０１４８】さらに、柱状スペーサ１０は上下の反射電
極５および対向電極９に面状に接し、球状スペーサの数
十倍の接触面積を有する。よって、２枚の電極基板４１
・４２を貼り合わせるときのプレス圧により、基板表面
に形成された反射電極５および対向電極９表面にかかる
力が数十分の１に軽減される。それに伴い、柱状スペー
サ１０が接している反射電極５および柱状スペーサ１０
を設けた土台部分へ与えるダメージが小さくなり、傷つ
けにくくなる。そして、これを原因とする上下リークも
軽減される。

【０１４９】また、実施の形態１と同様に、柱状スペー
サ１０の材料の圧縮弾性率とそれを使用した液晶パネル
での特性、すなわち、高さの均一性、および反射電極５
が傷つくことによる上下リークに起因する表示品位とを
測定したところ、表３と同様の結果を得た。

【０１５０】これにより、本実施の形態２においても、
柱状スペーサ１０を圧縮弾性率が１６０ｋｇ／ｍｍ²以
上、２００ｋｇ／ｍｍ²以下の材料から形成すること
で、反射電極５にダメージを与えないでセルギャップの
制御が可能であることが示された。

【０１５１】本実施の形態において、上記反射電極５形
成領域におけるセルギャップ、すなわち、反射部(反射
領域)におけるセルギャップは、上記透過部４３ａにお
けるセルギャップよりも小さい(薄い)。一般的に、セル
ギャップの薄い領域は厚い領域よりも、セルギャップの
制御が困難である。しかしながら、上記の構成によれ
ば、スペーサが２枚の基板の対向方向に延びる柱状スペ
ーサからなり、この柱状スペーサが、反射電極の形成領
域、すなわち液晶層の厚さが異なる複数の領域のうちの
液晶層の厚さが最も薄い領域に設けられていることによ
り、セルギャップの薄い領域のセルギャップを確保する
ことができる。これにより、液晶層の厚さを容易に制御
することができる。また、上記２枚の基板を貼り合わせ
る工程においては２枚の基板に均一に圧力をかける。こ
の時、セルギャップの制御が困難な最も液晶層の厚さが
薄い領域に柱状スペーサが設けられていることにより、
均一でかつ安定したセルギャップを得ることができる。

【０１５２】また、本願発明者が鋭意検討した結果、実
施の形態２においても形状を規定することでセルギャッ
プを安定に保持し、表示品位を保つことを見出した。実
施の形態１と同様に、形状とその特性、すなわち密着
性、高さの均一性、および表示品位(視認性、配向の乱
れる領域に関して)を測定したところ、表４、表５と同
様の結果を得た。

【０１５３】これにより、実施の形態２においても、柱
状スペーサ１０は底面が円形で直径が５μｍ以上、１０
μｍ未満のものが適しており、８μｍがより好ましく、
さらに仰角は、７０°以上、８０°以下のものが適して
いることが示された。

【０１５４】以上のように、本実施の形態によれば、セ
ルギャップの制御の難しい、液晶層１２の厚さが薄い領
域に、柱状スペーサ１０を設けることで、電極基板４１
・４２を貼り合わせるときに、均一で安定したセルギャ
ップを得ることができる。

【０１５５】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、以上のよう
に、液晶層を挟んで互いに対向する１対の基板のうち、
一方の基板上には少なくとも一部に外光を反射する反射
電極が形成されてなる液晶表示装置において、液晶セル
ギャップを保持するために基板の対向方向に延びる柱状
スペーサが、上記一対の基板のうち他方側の基板におけ
る、上記反射電極に相対する領域に形成され、上記柱状
スペーサは圧縮弾性率が１６０ｋｇ／ｍｍ²以上２００
ｋｇ／ｍｍ²以下の材料からなる構成である。

【０１５６】液晶表示装置の反射電極が形成される領域
は、セルギャップを狭く安定に保つ必要がある。柱状ス
ペーサは、高さを低く制御することが容易であり、狭い
セルギャップを保持するのに適している。また、柱状ス
ペーサは特定位置に固定して設置できるので、設置密度
を一定とでき、厚さを均一化することもできる。

【０１５７】また、柱状スペーサは反射電極に当接する
ように設けられることにより、柱状スペーサ付近に生じ
る配向欠陥を外観上見えにくくすることができる。柱状
スペーサは反射電極を形成するための層間絶縁膜が該層
間絶縁膜形成時に膜厚ムラが生じやすいことから反射電
極形成側の基板と対向する側の基板上に設けられる。柱
状スペーサは接触面積が広く、２枚の基板を貼り合わせ
るときのプレス圧により、基板表面にかかる力が軽減さ
れる。

【０１５８】さらに、柱状スペーサの圧縮弾性率を２０
０ｋｇ／ｍｍ²以下とすれば、上述したような柱状スペ
ーサが接している反射電極および柱状スペーサを設けた
土台部分を傷つけることなくセルギャップを制御するこ
とができる。また、柱状スペーサの圧縮弾性率が低すぎ
ると、強度が足りず、セルギャップを保持できなくな
り、表示ムラが生じるので、柱状スペーサの圧縮弾性率
は１６０ｋｇ／ｍｍ²以上とすることが必要である。上
記構成によれば、反射電極を傷つけずに、安定に均一な
セルギャップの保持を行うことができるという効果を奏
する。

【０１５９】本発明における液晶表示装置は、以上のよ
うに、上記柱状スペーサは、底面と側面とでなす仰角が
７０°以上、８０°以下であり、底面の直径が５μｍ以
上、１０μｍ以下の円錐台状であることを特徴とする。

【０１６０】柱状スペーサの横断面形状、特に底面形状
を円状とすることで、配向処理の方向が流線型となって
配向を均一にできる。このとき、仰角を８０°以下とす
ると、配向乱れを軽減できる。しかし、７０°未満とす
ると底面が大きくなり、視認性の問題が生じる。そこ
で、底面を直径１０μｍ以下の円とし、従来よりも小型
化することで、柱状スペーサが視認されにくくなる。ま
た、密着性の点でも柱状スペーサの底面は円状であるこ
とが好ましい。したがって、上記構成によれば、さらに
良好な表示品位を保ち、安定に均一なセルギャップを保
持することができるという効果を奏する。

【０１６１】本発明における液晶表示装置は、以上のよ
うに、上記柱状スペーサはブラックマトリックスの遮光
範囲外に形成されている構成である。

【０１６２】本発明における柱状スペーサは、上述した
ように、従来より小型で、段差が軽減されているので、
ブラックマトリックスの遮光が不要となる。よって、開
口率を損なわずにセルギャップの保持が可能となるとい
う効果を奏する。

【０１６３】本発明における液晶表示装置は、以上のよ
うに、上記一対の基板のうち、一方の基板上には、反射
電極と、透過領域を有する透明電極とからなる液晶駆動
電極が形成され、上記反射電極の形成領域における液晶
セルギャップは、上記透過領域の形成領域における液晶
セルギャップより小さい構成である。

【０１６４】一般に、セルギャップの薄い領域は厚い領
域よりも、セルギャップの制御が困難である。しかしな
がら、上記の構成によれば、スペーサが２枚の基板の対
向方向に延びる柱状スペーサからなり、この柱状スペー
サが、液晶層の厚さが異なる複数の領域のうちの液晶層
の厚さが最も薄い領域に設けられていることにより、液
晶層の厚さ、即ちセルギャップの薄い領域のセルギャッ
プを確保することができる。これにより、液晶層の厚さ
を容易に制御することができる。また、上記２枚の基板
を貼り合わせる工程においては２枚の基板に均一に圧力
をかける。この時、セルギャップの制御が困難な最も液
晶層の厚さが薄い領域に柱状スペーサが設けられている
ことにより、均一でかつ安定したセルギャップを得るこ
とができる。従って、高い信頼性を有する液晶表示装置
を得ることができるといった効果を奏する。

【０１６５】本発明における液晶表示装置は、以上のよ
うに、柱状スペーサはカラーフィルタにおける青色の着
色層に相当する位置に形成されている構成である。

【０１６６】上記の構成によれば、上記柱状スペーサが
カラーフィルタにおける青色の着色層上に相当する位置
に設けられていることにより、たとえ配向欠陥部分があ
ったとしても、この配向欠陥は青色の着色層上、即ち、
最も視感度の悪い画素上に位置するのでざらつきが視認
されにくいという効果を奏する。

【０１６７】また、本発明にかかる液晶表示装置は、以
上のように、上記柱状スペーサはカラーフィルタにおけ
る複数の各色の着色層上に相当する位置形成されている
構成である。

【０１６８】上記の構成によれば、柱状スペーサがカラ
ーフィルタにおける複数の各色の着色層上に相当する位
置に形成されていることにより、ざらつき感を減じるこ
とができるという効果を奏する。

【０１６９】本発明における液晶表示装置は、以上のよ
うに、上記柱状スペーサはアクリル樹脂を主成分とする
ネガ型感光性樹脂により形成されている構成である。

【０１７０】上記の構成によれば、柱状スペーサはアク
リル樹脂を主成分としたネガ型感光性樹脂により形成さ
れることで、パターン露光法により柱状スペーサを作成
することができ、規定された形状の柱状スペーサを精度
を保ちながら簡単に作成することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶表示装置の要
部の構造を表す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る柱状スペーサの製造
方法を示す説明図であり、（ａ）は現像前の状態を示
し、（ｃ）は現像後の状態を示し、（ｂ）は製造の過程
で使用した遮光板を示す。

【図３】逆テーパーの柱状スペーサの形状を示す側面図
である。

【図４】本発明の実施の形態において、柱状スペーサと
基板との密着性の測定方法を示す説明図であり、（ａ）
はテープ剥離による試験を示し、（ｂ）は綿棒こすりに
よる試験を、（ｃ）は負荷を加えた綿棒こすりの試験を
示し、（ｄ）は超音波試験を示す。

【図５】本発明の実施の形態において、円錐台状スペー
サおよび四角錐台状スペーサについて、底面の面積と配
向乱れ領域との関係を示したグラフである。

【図６】本発明の実施の一形態に係る他の液晶表示装置
の要部の構造を表す断面図である。

【図７】図６に示す液晶表示装置の絵素電極の構造を表
す平面図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２絶縁性基板３ＴＦＴ４層間絶縁膜５反射電極６配向膜７ブラックマトリックス８カラーフィルタ９ＩＴＯ（対向電極）１０柱状スペーサ１１配向膜１２液晶層１３透光領域１４遮光領域１５ネガ型感光性樹脂１６遮光板１８粘着テープ１９綿棒２１電極基板（基板）２２電極基板（基板）２４非露光領域３１超音波槽３２純水３３ビーカー４１電極基板（基板）４２電極基板（基板）４３透過電極(透明電極) ４３ａ透過部（透過領域）４４コンタクトホール４５絵素電極（液晶駆動電極）

フロントページの続きＦターム(参考） 2H089 LA05 LA09 LA12 LA19 MA03X NA12 PA05 QA02 TA02 TA12 TA13 2H091 FA02Y FA14Y FA35Y FD04 GA02 GA08 LA02 LA13 2H092 JB07 NA30 PA03 PA08 PA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層を挟んで互いに対向する１対の基板
のうち、一方の基板上には少なくとも一部に外光を反射
する反射電極が形成されてなる液晶表示装置において、液晶セルギャップを保持するために基板の対向方向に延
びる柱状スペーサが、上記一対の基板のうち他方側の基
板における、上記反射電極に相対する領域に形成され、
上記柱状スペーサは圧縮弾性率が１６０ｋｇ／ｍｍ²以
上２００ｋｇ／ｍｍ²以下の材料からなることを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項２】上記柱状スペーサは、底面と側面とでなす
仰角が７０°以上、８０°以下であり、底面の直径が５
μｍ以上、１０μｍ以下の円錐台状であることを特徴と
する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】上記柱状スペーサはブラックマトリックス
の遮光範囲外に形成されていることを特徴とする請求項
２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】上記一対の基板のうち、一方の基板上に
は、反射電極と、透過領域を有する透明電極とからなる
液晶駆動電極が形成され、上記反射電極の形成領域にお
ける液晶セルギャップは上記透過領域における液晶セル
ギャップより小さいことを特徴とする請求項１ないし３
の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】上記柱状スペーサはカラーフィルタにおけ
る青色の着色層上に相当する位置に形成されていること
を特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の液晶表
示装置。
【請求項６】上記柱状スペーサはカラーフィルタにおけ
る複数の各色の着色層上に相当する位置に形成されてい
ることを特徴とする請求項２ないし５の何れかに記載の
液晶表示装置。
【請求項７】上記柱状スペーサはアクリル樹脂を主成分
とするネガ型感光性樹脂により形成されていることを特
徴とする請求項２ないし６の何れかに記載の液晶表示装
置。