JP2005156866A

JP2005156866A - 高画質表示の液晶ディスプレイ

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Publication number: JP2005156866A
Application number: JP2003394395A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Nishide; 雅彦西出; Hironao Tanaka; 大直田中; Takashi Fujita; 崇藤田
Original assignee: Chi Mei Electronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: TW200528884A; JP4477862B2; TWI293396B

Abstract

【課題】本発明の液晶ディスプレイは、セル荷重耐性を悪化させずに輝度ムラ及び重力ムラを改善できる。
【解決手段】本発明の液晶ディスプレイは、アレイ基板と、これと一定のセルギャップを保って対向するカラーフィルター基板と、カラーフィルター基板上またはアレイ基板上に形成され、カラーフィルター基板とアレイ基板との間を一定のセルギャップに保って支持するポストスペーサーと、アレイ基板とカラーフィルター基板とに加圧封止荷重を負荷して、両基板間に加圧封止された液晶層と、を含む液晶ディスプレイであって、ポストスペーサーの面積占有率が０．０７５％以下であり、ポストスペーサーに４ＧＰａの圧力をかけた時、常温環境下においてポストスペーサーの弾性変形率が２４．０％より大きく、かつ、塑性変形率が１４．９％未満を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、輝度ムラ、重力ムラを改善した表示品質に優れた液晶ディスプレイに関するものである。

液晶ディスプレイは、アレイ基板とカラーフィルター基板が対向し、基板間には液晶が充填されている。液晶ディスプレイは、アレイ基板により液晶の分子配列を電気的に制御して、バックライトの光がカラーフィルタ基板を透過する量を選択的に変化させて表示を行なう。

図７は液晶ディスプレイの断面図の一例である。液晶ディスプレイ１０は、アレイ基板１２と、アレイ基板１２と一定のセルギャップを有して対向するカラーフィルター基板１４と、アレイ基板１２とカラーフィルター基板１４間のセルギャップを一定に保持する複数のポストスペーサー１６と、アレイ基板１２とカラーフィルター基板１４及びポストスペーサー１６の表面に形成された配向膜１８を含む。

アレイ基板１２とカラーフィルター基板１４間の表示エリアには液晶２０が注入され、両基板１２及び１４に加圧封止荷重を負荷してセルギャップを調整して封止される。また、偏光板２２は両基板１２と１４の液晶２０に接しない側に設けられ、カラーフィルター基板１４内には画素間の境界部を遮光するためのブラックマトリックス２４が形成されている。

ポストスペーサー１６は、例えばアレイ基板１２又はカラーフィルター基板１４上にエポキシやアクリル樹脂を均一な厚さに積層し、フォトリソグラフィーによってパターニングして形成される。表示エリアをディスプレイ全体のうち実際に画像が映し出される領域とし、開口部を当該表示エリア内で実際に光が透過できる部分とすると、ポストスペーサー１６は開口部は避け、ブラックマトリックス２４と重なるような非開口部に形成されるのが好ましい。ポストスペーサー１６を開口部に形成すると光が透過できる領域が小さくなり、又、ポストスペーサー１６近傍の液晶２０の配向が乱されて輝度ムラ等の表示品質低下をもたらすからである。

また、ポストスペーサー１６が表示エリア内に占める面積の割合である面積占有率Ｓは次式で定義される。

ここでポストスペーサー１６の側壁部は図７のように直線的な形にエッチングされず、図８に示すようにいびつな形状に形成されるのが通常である。そこでポストスペーサー１６の上底の寸法は図８を用いて次のように定義するのが好ましい（特許文献２を参照）。まずポストスペーサー１６の上底１１０に接線１１２を引き、ついで、接線１１２と同方向の下底１１４の一辺の長さをＤとする。次にポストスペーサー１６の下底１１４と上底１１０の接線１１２の間隔Ｈとして、この高さＨに１未満の定数Ｃ、例えば０．９をかけた寸法を基板１２０からの上底の高さ（Ｃ×Ｈ）として、その位置に基板１２０と平行な線Ｘを引き、その線Ｘとポストスペーサー１６の側面１１８との交わった点間の間隔を上底の寸法と定義する。従って、上記液晶ディスプレイの表示エリア内のポストスペーサー１個当たりの上底面積Ｓｘと同下底面積の比は、当該定義における上底の寸法と下底の寸法Ｄの略２乗比となる。

従って数１より明らかなように、ある液晶ディスプレイ（表示エリア面積Ｓａａ一定）において面積占有率Ｓを小さくする手段は２つある。一つはＳｘを小さくすることであり、もう一つはＮｓｘを減らすことである。

一方、ポストスペーサー１６の面積占有率Ｓを小さくするとセル荷重耐性が弱くなり、液晶ディスプレイ１０に外部荷重が加わった時に破壊されやすくなるという問題がある。また、セル荷重耐性が十分強くないと、外部荷重が負荷されポストスペーサー１６が一定量以上塑性変形した場合、その塑性変形は液晶ディスプレイ１０上にギャップムラとして認識される。

また、液晶ディスプレイ１０の表示品質を低下させる原因としては、上記ポストスペーサー１６の塑性変形によるギャップムラの他に輝度ムラ、重力ムラ等が考えられる。

輝度ムラとは、例えばガラス基板に応力がかかり歪み、局所的に複屈折が生じることにより光抜けが生じ、全体で輝度ムラと認識される現象をいう。

また、重力ムラとは、液晶ディスプレイを立てた状態で高温で保持した場合に、液晶の熱膨張がポストスペーサーの加圧封止時の弾性変形量の範囲を超えた場合に、液晶セル内の液晶が重力作用により下部にたまり、ギャップムラとして認識される現象をいう。

文献１に、室温において２．０ＧＰａの圧力荷重に対して弾性変形率[（弾性変形量／総変形量）×１００]が６０％以上であるポストスペーサーを使用した液晶パネルが開示されている。文献１によれば、当該発明のポストスペーサーは圧力荷重に対して塑性変形しにくい十分な強度と、使用環境温度内での液晶収縮及び膨張に追従し得るしなやかさを有している。従ってアレイ基板とカラーフィルター基板を貼り合わせる場合に、圧力ムラを緩和あるいは吸収することによって基板全体にわたり荷重を均一化してギャップムラの発生を防止するとともに、圧縮荷重の開放後は、略完全にもとの高さに復元してセルギャップを所定距離に維持できる。また、完成した液晶パネルは、衝撃や押圧力等の外力が加えられた場合に一時的にゆがんでも、セルギャップは元通りに復元できるので、表示ムラを阻止できる。更に、室温を含む広い温度範囲において液晶の熱的収縮又は膨張に追従できるので、気泡の発生も阻止できる。

しかし、文献１の発明はセル荷重耐性によるギャップムラ、輝度ムラ及び重力ムラの各表示ムラと、ポストスペーサーの弾性変形率Ｅ、塑性変形率Ｐ及び面積占有率Ｓとの関係が不明であり、どの程度の加圧封止荷重を負荷させて各表示ムラを抑えた液晶ディスプレイを製造可能か明らかではない。尚、以下本明細書においてポストスペーサーの弾性変形率Ｅ及び塑性変形率Ｐは、弾性変形率Ｅ＝弾性変形量／ポストスペーサーの元の高さ、塑性変形率Ｐ＝塑性変形量／ポストスペーサーの元の高さ、と定義され、百分率（％）で表される。

特開２００３−２４１１９９号公報（[２３]〜[３１]）特開２０００−３２１５８０号公報（[２４]〜[２６]）

そこで本発明は、セル荷重耐性を悪化させずに輝度ムラ及び重力ムラを改善できる液晶ディスプレイを提供することを目的とする。また本発明は、輝度ムラ又は重力ムラのどちらの改善の効果を大きく発揮させるかを、加圧封止荷重をパラメータとして自由に選択できる液晶ディスプレイの設計方法を提供することを目的とする。

本発明の液晶ディスプレイは、アレイ基板と、前記アレイ基板と一定のセルギャップを保って対向するカラーフィルター基板と、前記カラーフィルター基板上またはアレイ基板上に形成され、該カラーフィルター基板と前記アレイ基板との間を一定のセルギャップに保って支持するポストスペーサーと、前記アレイ基板と前記カラーフィルター基板とに加圧封止荷重を負荷して、該両基板間に加圧封止された液晶層と、を含む液晶ディスプレイであって、前記ポストスペーサーの面積占有率Ｓ[表示エリア内のポストスペーサー上底面積の総和／表示エリアの面積]が０．０７５％以下であり、前記ポストスペーサーに４ＧＰａの圧力をかけた時、常温環境下において該ポストスペーサーの弾性変形率Ｅが２４．０％より大きく、かつ、塑性変形率Ｐが１４．９％未満を満たす。ここで、ポストスペーサーの上底の一辺又は直径と下底の一辺又は直径との比は５０〜１００％であり、より好ましくは５０〜９０％である。尚、図８において上底１１０の高さＨにかけられる定数Ｃの値によって上底と下底の比は異なるものであり、上記範囲５０〜１００％及び５０〜９０％は定数Ｃを０．９に設定したときの値である。

本発明の液晶ディスプレイは、前記アレイ基板と前記カラーフィルター基板とに負荷する加圧封止荷重を変化させて、液晶ディスプレイの表示品質における阻害要因である輝度ムラと重力ムラを調整し得る。

本発明の液晶ディスプレイは、前記加圧封止荷重により前記アレイ基板と前記カラーフィルター基板が受ける加圧封止荷重の圧力が２５ＫＰａ以下であり得る。

本発明の液晶ディスプレイは、セル荷重耐性を悪化させずに輝度ムラ及び重力ムラを改善することができる。また本発明の液晶ディスプレイの設計方法によれば、輝度ムラ又は重力ムラのどちらの改善の効果を大きく発揮させるかを加圧封止荷重をパラメータとして自由に選択することができる。

発明の課題を解決するために、まず、セル荷重耐性によるギャップムラ、輝度ムラ及び重力ムラと、ポストスペーサーの面積占有率Ｓ、弾性変形率Ｅ及び塑性変形率Ｐ、及び加圧封止荷重、との関係を実験により調べた。ここで弾性変形率Ｅ及び塑性変形率Ｐは、代表値として、柱１つ（面積Ｓｘ＝５０μｍ^２、高さ４．５μｍ）に室温下で２００ｍＮの荷重（４ＧＰａの圧力）をかけた時の弾性変形率及び塑性変形率をいうものとする。

セル荷重耐性によるギャップムラは、図２（ａ）に示すようにディスプレイ表面に荷重を加えた場合に、図２（ｂ）のように液晶ディスプレイ１０上に生じる歪に起因して発生する。セル荷重耐性が十分強くないと、外部荷重が負荷されポストスペーサー１６が一定量以上塑性変形した場合、その塑性変形は液晶ディスプレイ１０上にギャップムラとして認識される。

セル荷重耐性を向上させる手段としては次の２つがある。即ち、（Ａ１）ポストスペーサーの面積占有率Ｓを上げる、若しくは、（Ａ２）ポストスペーサーに弾性変形率Ｅが大きく、塑性変形率Ｐが小さい材料を用いる。（Ａ１）又は（Ａ２）の手段を用いることにより、セル荷重耐性によるギャップムラを抑制することができた。

輝度ムラとは一般に図３（ａ）に示すように、例えばガラス基板に応力がかかり歪み、局所的に複屈折が生じることにより光抜けが生じ、全体で輝度ムラと認識される現象をいう。ただし、本実施形態において液晶ディスプレイは、両電極間に電圧を印加しない場合は図３（ｂ）のように光を透過させない、ノーマリーブラック型のディスプレイを用いた。以後本明細書において輝度ムラとは、両電極間に電圧を印加しない場合にディスプレイ表面に現れる光のムラ（Ｌ０ムラという）をいうものとする。

応力をかけたガラスの歪みを小さくし、応力を解除した時に歪を開放する要素としては、（Ｂ１）ポストスペーサー１６の面積占有率Ｓを小さくする、（Ｂ２）加圧封止荷重を小さくする、の２要素が主要なものである。

重力ムラとは上述のように、液晶ディスプレイを立てた状態で高温で保持したとき、液晶の熱膨張がポストスペーサーの加圧封止時の弾性変形量の範囲を超えた場合に、液晶セル内の液晶が重力作用により下部にたまり、ギャップムラとして認識される現象をいう。図４（ａ）〜（ｃ）に重力ムラの発生メカニズムを図示する。

図４（ａ）に示す、液晶を加圧封止した液晶ディスプレイを加熱すると、図４（ｂ）のように液晶の熱膨張によりカラーフィルター基板がポストスペーサーから剥がれた状態となる。この図４（ｂ）の状態で液晶ディスプレイを地面に対して垂直に保持すると、重力作用により液晶が液晶セルの下部にたまり、ディスプレイ下部に重力ムラが発生することとなる。

重力ムラの改善には、（Ｃ１）加圧封止荷重を上げること、（Ｃ２）ポストスペーサー１６に弾性変形率Ｅが大きく、塑性変形率Ｐが小さい材料を採用すること、が効果的である。

以上の結果の考察から、本発明ではセル荷重耐性を向上させる手段として上記（Ａ２）の、ポストスペーサー１６に弾性変形率Ｅが大きく、塑性変形率Ｐが小さい材料を用いるという手段を用いた。この結果（Ｃ２）より重力ムラを改善することもできる。

一方、面積占有率Ｓはできるだけ小さくした。即ち本発明では、（Ａ１）とは逆にポストスペーサー１６の面積占有率Ｓを下げるが、（Ａ２）の手段を採用して、セル荷重耐性を現状同等で良しとした。ポストスペーサー１６の面積占有率Ｓを下げることが、（Ｂ１）に示すように輝度ムラの改善に大きく寄与するからである。また同時に重力ムラ改善への(Ｃ２)の寄与を強めることができるからである。

更に、加圧封止荷重を小さくすると（Ｂ２）より輝度ムラは抑制されるが、（Ｃ１）より重力ムラが増大するという相反する結果が確認された。

以上のような考察をもとにして得られた本発明の液晶ディスプレイは、ポストスペーサーの面積占有率[表示エリア内のポストスペーサー上底面積の総和／表示エリアの面積]が０．０７５％以下であり、前記ポストスペーサーに４ＧＰａの圧力をかけた時、常温環境下において該ポストスペーサーの弾性変形率が２４．０％より大きく、かつ、塑性変形率が１４．９％未満を満たし、図１（ｂ）に示すダイヤグラムを満足する液晶ディスプレイである。尚、常温環境下とは人間が日常体験し得る生活環境における温度で、少なくとも摂氏０度から４０度が含まれ得る。

図１（ｂ）は本発明の液晶ディスプレイの輝度ムラ及び荷重耐性、液晶封止時の加圧封止荷重、ポストスペーサー１６の面積占有率Ｓ、輝度ムラ及び重力ムラの関係を表すダイヤグラムである。このダイヤグラムを作成するにあたって使用した液晶ディスプレイは、表示エリアの大きさが４３ｃｍ×２７ｃｍ、セルギャップが３．４μｍの液晶ディスプレイである。また、当該液晶ディスプレイはＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式であり、基板に沿った電場のｏｎ／ｏｆｆにより液晶分子の配列が基板面内で変化する。

図１（ｂ）において、横軸は液晶２０をアレイ基板１２とカラーフィルター基板１４間に封止する際に両基板１２、１４に負荷する加圧封止荷重（Ｋｇｆ）、縦軸はポストスペーサー１６の面積占有率を表す。便宜のため、上記定義に従ったポストスペーサー１６の面積占有率Ｓが０．１２５％のときに、図１（ｂ）の縦軸に示す柱占有率が１００％となるように再規格化している。下記のように、従来例の液晶ディスプレイでは規格化柱占有率が１００％（面積占有率Ｓ＝０．１２５％）である。尚、Ｋｇｆは工学単位であり、１Ｋｇｆ＝９．８Ｎである。

加圧封止荷重とともに増加する直線は重力ムラの、加圧封止荷重とともに減少する直線は輝度ムラの、それぞれ限界値ラインである。また、加圧封止荷重に対して一定値となる直線は荷重耐性の限界値ラインを表す。

ここで重力ムラ又は輝度ムラの限界値ラインとは、液晶ディスプレイを製品化するに際して許容し得る最大の重力ムラ又は輝度ムラがディスプレイ上に発生し得るラインであり、両直線より下の領域が液晶ディスプレイを製品化可能な領域である。即ち上述のように、加圧封止荷重を小さくすると輝度ムラは抑制されるが、重力ムラが増大することがわかる。

また、荷重耐性の限界値ラインは、製品化に際して液晶ディスプレイが備えるべき最小の荷重耐性を示すラインであり、限界値ラインの上の領域が液晶ディスプレイを製品化可能な領域である。荷重耐性の限界値ラインは、アレイ基板とカラーフィルター基板に負荷する加圧封止荷重の圧力が約２５ＫＰａ（本実施形態では加圧封止荷重が３００Ｋｇｆ）以下の場合は、図１（ｂ）のように横軸（加圧封止荷重）と略平行となる。上述のように本実施形態の液晶ディスプレイは、上記輝度ムラ（Ｌ０ムラ）を防ぎ重力ムラを改善するため、面積占有率Ｓを０．０７５％以下（規格化柱占有率が約６０％以下）とする。一方で面積占有率Ｓを小さくすることによるセル荷重耐性の不足を補うため、ポストスペーサー１６に弾性変形率Ｅが大きく、塑性変形率Ｐが小さい材料を用いるという手段を用いた。本実施形態の液晶ディスプレイに使用するポストスペーサー１６は、４ＧＰａの圧力をかけた時に弾性変形率が２４．０％より大きく、かつ、塑性変形率が１４．９％未満である。

図１（ｂ）から分かるように、本発明の液晶ディスプレイは、アレイ基板１２とカラーフィルター基板１４とに負荷する加圧封止荷重を変化させて、液晶ディスプレイの表示品質における阻害要因である輝度ムラと重力ムラの割合を調整することができる。

以下実施例１〜４において、本発明の液晶ディスプレイと従来例の液晶ディスプレイを比較し、図１（ｂ）に示すダイヤグラムをより詳細に説明する。便宜のため本発明の液晶ディスプレイにおいて使用するポストスペーサーを高弾性柱と、従来例の液晶ディスプレイを構成するポストスペーサーをＲｔｎ柱という。上記のように図１（ｂ）に示す規格化柱占有率は、Ｒｔｎ柱の面積占有率Ｓが０．１２５％のときに、規格化柱占有率が１００％となるように再規格化している。

実施例１〜４においては、それぞれ次の比較を行なった。（１）実施例１ではＲｔｎ柱と高弾性柱の弾性変形率Ｅと塑性変形率Ｐを比較した。（２）実施例２ではＲｔｎ柱と高弾性柱のセル荷重耐性を比較した。（３）実施例３ではＲｔｎ柱と高弾性柱の輝度ムラを比較した。（４）実施例４ではＲｔｎ柱と高弾性柱の重力ムラを比較した。

図５は面積Ｓｘ＝５０μｍ^２のＲｔｎ柱と高弾性柱の、弾性変形率Ｅ及び塑性変形率Ｐと柱１つに係る荷重の関係を表すグラフである。弾性変形率Ｅ（％）及び塑性変形率Ｐ（％）はそれぞれ、柱１つ（面積Ｓｘ＝５０μｍ^２、高さ＝４．５μｍ)に２００ｍＮの荷重をかけた時の弾性変形率及び塑性変形率とする。

本実施形態における上記Ｒｔｎ柱と高弾性柱は、何れもフォトリソグラフィ法によって形成されている。即ち、ブラックマトリックスおよびカラーレジスト層およびオーバーコート層が形成されたガラス基板上にポストスペーサーのレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光し、さらに現像およびベークを行うことによりポストスペーサーのパターンを形成された。ここで高弾性柱は、Ｒｔｎ柱の形成に用いる樹脂より高弾性・低塑性を得る既存の光硬化性樹脂により形成されている。

図５より本発明の液晶ディスプレイを構成する高弾性柱は、従来例のＲｔｎ柱に比べて弾性変形率が大きく塑性変形率が小さいことがわかる。即ち、図５のグラフより、高弾性柱は柱１つにかけた荷重が４ＧＰａの場合に、弾性変形率Ｅ＞２４．０％及び塑性変形率Ｐ＜１４．９％の両条件を満たすが、Ｒｔｎ柱は弾性変形率Ｅ＝２４．０％及び塑性変形率Ｐ＝１４．９％であることが分かる。

本実施例では、実施例１で用いたＲｔｎ柱と高弾性柱の規格化柱占有率を変え、カラーフィルター基板１４上の偏光板２２上から荷重を加えた時に、液晶ディスプレイにギャップムラが認識される圧力を測定した。

液晶ディスプレイは図６（ｂ）の表に示すように、規格化柱占有率１００％（面積占有率Ｓ＝０．１２５％）、４５％のＲｔｎ柱、及び規格化柱占有率１０２％、５７％の高弾性柱をポストスペーサーとする４種類の液晶ディスプレイを用いた。各ディスプレイの大きさは４３ｃｍ×２７ｃｍであり、セルギャップが３．４μｍである。偏光板２２上から１（Ｋｇｆ／１０ｍｍφ）単位で荷重を加えた時に液晶ディスプレイにギャップムラが認識される圧力を測定し、図６（ａ）のグラフを得た。

図６（ａ）から、規格化柱占有率１００％のＲｔｎ柱に比べて、規格化柱占有率１０２％の高弾性柱を用いた液晶ディスプレイは略２倍の圧力までギャップムラは認識されなかった。
セル荷重耐性が十分強くないと、外部荷重が負荷されポストスペーサーが一定量以上塑性変形し、その塑性変形が液晶ディスプレイ上にギャップムラとして認識される。従って規格化柱占有率が同等である場合、高弾性柱を用いた液晶ディスプレイは、Ｒｔｎ柱の液晶ディスプレイの約２倍のセル荷重耐性を持つことがわかる。このことは、規格化柱占有率１００％のＲｔｎ柱を用いた液晶ディスプレイと、規格化柱占有率５７％の高弾性柱を用いた液晶ディスプレイのセル荷重耐性が、略同等であることからも裏付けられる。

本実施例により、ポストスペーサーに弾性変形率Ｅが大きく（Ｅ＞２４．０％）、塑性変形率Ｐが小さい（Ｐ＜１４．９％）材料を用いることにより（高弾性柱）、既存のポストスペーサー（Ｒｔｎ柱）に比べてセル荷重耐性が倍以上向上することがわかる。そのためポストスペーサーの面積占有率を５７％に下げても（Ｓ＝０．０７１％）、従来と同等のセル荷重耐性を確保することができた。尚、本実施形態の液晶ディスプレイは、加圧工程ばらつきやその他の誤差を考慮して、上記輝度ムラ（Ｌ０ムラ）を防ぎ得る面積占有率Ｓを０．０７５％以下（規格化柱占有率が約６０％以下）とする。

本実施例では、規格化柱占有率１００％のＲｔｎ柱（面積占有率Ｓ＝０．１２５％）と、規格化柱占有率５７％（面積占有率Ｓ＝０．０７１％）の高弾性柱を用いた液晶ディスプレイに発生する輝度ムラを比較した。表１に示す通り、液晶ディスプレイに液晶を封止する際にアレイ基板１２とカラーフィルター基板１４間に加える加圧封止荷重はともに２００（Ｋｇｆ）であり、両液晶ディスプレイのセルギャップは略同一である。

本実施例の実験結果として、本発明の規格化柱占有率５７％の高弾性柱を用いた液晶ディスプレイでは、従来の規格化柱占有率１００％のＲｔｎ柱を用いた液晶ディスプレイに見られた輝度ムラが、殆ど全く観察されなかった。上記（Ｂ１）のように、従来例の液晶ディスプレイよりポストスペーサー１６の面積占有率Ｓ（規格化柱占有率）を約半分にしたために（０．５７倍）、輝度ムラを大幅に改善できたものと理解される。

本実施例では、実施例１で用いたＲｔｎ柱と高弾性柱の規格化柱占有率を変え、液晶ディスプレイに重力ムラが認識される加圧封止荷重を測定した。ここで加圧封止荷重とは、上述のように液晶ディスプレイに液晶を封止する際にアレイ基板１２とカラーフィルター基板１４間に加える荷重である。本実施例では加圧封止荷重が１５０（Ｋｇｆ）、２００（Ｋｇｆ）、２５０（Ｋｇｆ）の場合に、液晶ディスプレイ上に重力ムラが認識されるか否かを調べた。

本実施例で用いた液晶ディスプレイは表２に示すように、規格化柱占有率１００％（面積占有率Ｓ＝０．１２５％）、４５％のＲｔｎ柱、及び規格化柱占有率１０２％、５７％の高弾性柱をポストスペーサーとする４種類の液晶ディスプレイである。又、各ディスプレイの大きさは４３ｃｍ×２７ｃｍである。パネルを垂直に立てた状態で６０℃に約２時間保持し、重力ムラの程度を観察した。なお垂直に立てる際、パネルの短辺が下にくるようにした。

本実施例により、加圧封止荷重を挙げることにより重力ムラが改善されることが分かる。また、高弾性柱を規格化柱占有率５７％（面積占有率Ｓ＝０．０７１％）配して構成される本発明の液晶ディスプレイは、Ｒｔｎ柱を規格化柱占有率１００％に配した従来例の液晶ディスプレイよりも、重力ムラが大幅に改善された。

即ち、ポストスペーサーに弾性変形率Ｅが大きく（Ｅ＞２４．０％）、塑性変形率Ｐの小さい（Ｐ＜１４．９％）材料を使い（高弾性柱）、かつポストスペーサーの面積占有率Ｓを約６０％（Ｓ＜０．０７５％）に下げることにより、重力ムラを大きく改善することができた。

最後に、以上の実施例等により得られた結果をより包括的に理解するために、図１（ａ）と図１（ｂ）を対比して説明する。図１（ａ）は従来例の規格化柱占有率１００％のＲｔｎ柱を用いた液晶ディスプレイについてのダイヤグラムであり、図１（ｂ）は上記のように本発明の規格化柱占有率５７％（面積占有率Ｓ＝０．０７１％）の高弾性柱を用いた液晶ディスプレイについてのダイヤグラムである。ここで、本発明の液晶ディスプレイにおいて使用するポストスペーサー（高弾性柱）は、弾性変形率Ｅ＞２４．０％及び塑性変形率Ｐ＜１４．９％の両条件を同時に満足する。また、ダイヤグラム図１（ｂ）の見方は上述の通りである。

図１（ａ）は従来例の規格化柱占有率１００％のＲｔｎ柱を用いた液晶ディスプレイの輝度ムラ及び荷重耐性、液晶封止時の加圧封止荷重、ポストスペーサー１６の規格化柱占有率(面積占有率Ｓに対応)、輝度ムラ及び重力ムラの関係を表すダイヤグラムである。このダイヤグラムを作成するにあたって使用した液晶ディスプレイは、図１（ｂ）で用いたディスプレイと同様であり、大きさが４３ｃｍ×２７ｃｍ、セルギャップが３．４μｍのＩＰＳ液晶ディスプレイである。

また、図１（ａ）において、横軸は加圧封止荷重（Ｋｇｆ）、縦軸はポストスペーサー１６の面積占有率、加圧封止荷重とともに増加する直線は重力ムラの限界値ライン、加圧封止荷重とともに減少する直線は輝度ムラの限界値ラインであり、図１（ｂ）と同様である。但し荷重耐性の限界値ラインは、図１（ｂ）では規格化柱占有率が約５０％である横軸と平行な直線であるのに対し、図１（ａ）では規格化柱占有率が１００％である横軸と平行な直線となる。従って、本発明の液晶ディスプレイは規格化柱占有率が約５０％以上であればセル荷重耐性が十分であるのに対し、従来例のＲｔｎ柱を用いた液晶ディスプレイは規格化柱占有率を１００％以上としなければセル荷重耐性が不足し、ギャップムラが発生する。

上述のように、液晶ディスプレイを製品化するにあたって重力ムラ、輝度ムラに関する表示品位が保証されるのは重力ムラ又は輝度ムラの限界値ラインより下の領域であり、ギャップムラに関する表示品位が保証されるのは荷重耐性の限界値ラインより上の領域である。図１（ａ）のダイヤグラムにおいて上記３つのムラに関する表示品位が保証される領域は存在しないのに対し、図１（ｂ）のダイヤグラムでは上記３つのムラに関する表示品位が満足される領域が存在することがわかる。

即ち、従来例の液晶ディスプレイはギャップムラに関する表示品位を保証するならば、重力ムラ又は輝度ムラのどちらか一方が発生するのは許容せざるを得なかった。しかし、本発明の、ポストスペーサー１６の面積占有率Ｓが０．０７５％以下（規格化柱占有率が６０％以下）であり、ポストスペーサー１６に４ＧＰａの荷重をかけた時に弾性変形率が２４．０％より大きく、かつ、塑性変形率が１４．９％未満である液晶ディスプレイは、重力ムラ、輝度ムラ、ギャップムラのすべてのムラに関する表示品位を満足することができる。

更に図１（ｂ）から分かるように、本発明の液晶ディスプレイは、アレイ基板１２とカラーフィルター基板１４とに負荷する加圧封止荷重を変化させて、液晶ディスプレイの表示品質における阻害要因である輝度ムラと重力ムラの度合を調整することができる。

以上、本発明の液晶ディスプレイについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において液晶ディスプレイはＩＰＳ方式を用いたが、本発明の液晶ディスプレイはツイスティド・ネマティク（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ；ＴＮ）方式等他の方式の液晶ディスプレイであってもよい。

また、本発明の液晶ディスプレイを構成するポストスペーサーの材料は限定されない。本発明には、４ＧＰａの圧力をかけた時に弾性変形率が２４．０％より大きく、かつ、塑性変形率が１４．９％未満となる材料で形成されたすべてのポストスペーサーが含まれる。
更に、ポストスペーサーの形状は特に限定されず、上述のように、上底の一辺又は直径と下底の一辺又は直径との比は５０〜９０％が好ましい。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

液晶テレビやパソコンディスプレイ、その他のＩＰＳ液晶ディスプレイすべてに利用可能である。

（ａ）従来の液晶ディスプレイの輝度ムラ及び荷重耐性、液晶封止時の加圧封止荷重、ポストスペーサー１６の面積占有率Ｓ、輝度ムラ及び重力ムラの関係を表すダイヤグラムである。（ｂ）本発明の液晶ディスプレイの輝度ムラ及び荷重耐性、液晶封止時の加圧封止荷重、ポストスペーサー１６の面積占有率Ｓ、輝度ムラ及び重力ムラの関係を表すダイヤグラムである。（ａ）荷重を加えない状態の液晶ディスプレイの断面図である。（ｂ）ディスプレイ表面に荷重を加えて歪が発生した液晶ディスプレイの断面図である。（ａ）液晶層の楕円偏光軸の回転により、局所的に複屈折が生じて光抜けが生じた液晶ディスプレイの斜視図である。（ｂ）液晶層の楕円偏光軸が正常な状態の液晶ディスプレイの斜視図である。（ａ）液晶を加圧封止時の液晶ディスプレイの断面図である。（ｂ）液晶の熱膨張により、カラーフィルター基板がポストスペーサーから剥がれた状態の液晶ディスプレイの断面図である。（ｃ）重力作用により液晶が液晶セルの下部にたまり、重力ムラが発生した液晶ディスプレイの断面図である。Ｒｔｎ柱と高弾性柱の、弾性変形率Ｅ（％）及び塑性変形率Ｐ（％）と柱１つに係る圧力（ＧＰａ）の関係を表すグラフである。（ａ）規格化柱占有率の異なる複数のＲｔｎ柱と高弾性柱に対して、カラーフィルター基板上から荷重を加えた時に、液晶ディスプレイにギャップムラが認識される圧力を表すヒストグラムである。（ｂ）規格化柱占有率の異なる複数のＲｔｎ柱と高弾性柱に対して、カラーフィルター基板上から荷重を加えた時に、液晶ディスプレイに生じるギャップムラの様子を表す表である。液晶ディスプレイの断面図である。ポストスペーサーの断面図である。

符号の説明

１０：液晶ディスプレイ
１２：アレイ基板
１４：カラーフィルター基板
１６：ポストスペーサー
１８：配向膜
２０：液晶
２２：偏光板
２４：ブラックマトリックス
１１０：上底
１１２：上底の接線
１１４：下底
１１８：側面
１２０：基板

Claims

アレイ基板と、
前記アレイ基板と一定のセルギャップを保って対向するカラーフィルター基板と、
前記カラーフィルター基板上またはアレイ基板上に形成され、該カラーフィルター基板と前記アレイ基板との間を一定のセルギャップに保って支持するポストスペーサーと、
前記アレイ基板と前記カラーフィルター基板とに加圧封止荷重を負荷して、該両基板間に加圧封止された液晶層と、
を含む液晶ディスプレイであって、
前記ポストスペーサーの面積占有率[表示エリア内のポストスペーサー上底面積の総和／表示エリアの面積]が０．０７５％以下であり、
前記ポストスペーサーに４ＧＰａの圧力をかけた時、常温環境下において該ポストスペーサーの弾性変形率が２４．０％より大きく、かつ、塑性変形率が１４．９％未満を満たす液晶ディスプレイ。
前記アレイ基板と前記カラーフィルター基板とに負荷する加圧封止荷重を変化させて、請求項１に記載の液晶ディスプレイの表示品質における阻害要因である輝度ムラと重力ムラを調整し得る、液晶ディスプレイ。
前記加圧封止荷重により前記アレイ基板と前記カラーフィルター基板が受ける加圧封止荷重の圧力は、２５ＫＰａ以下である、請求項２に記載の液晶ディスプレイ。