JP2009237234A - 液晶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりもセルギャップが小さく、周辺領域に比較的膜厚の大きい樹脂遮光膜が形成されている場合であっても、周辺領域における基板の間隔を保持することができ、かつ液晶層に真空気泡が発生することを防止できる液晶装置を提供する。
【解決手段】素子基板１０および対向基板１０の少なくとも一方の液晶層５０側には、柱状スペーサ４０が配置された領域Ｄｒ，１０ｂで比較した場合に、表示領域１０ａの外側の周辺領域１０ｂにおける基板間隔Ｓｂを表示領域１０ａにおける基板間隔Ｓａよりも大きくするようなギャップ調整層１５が形成され、表示領域１０ａに配置された柱状スペーサ４０は、素子基板１０および対向基板２０の双方に接し、周辺領域１０ｂに配置された柱状スペーサ４０は、素子基板１０および対向基板２０のいずれか一方に接していることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

この発明は、液晶装置に関するものである。

従来から、複数の表示素子がマトリクス状に配置された素子基板と、この素子基板に対向配置された対向基板と、素子基板と対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、対向基板には表示領域を囲む額縁状の樹脂遮光膜が形成され、素子基板と対向基板との基板間隔を規定する複数の柱状スペーサを備えた液晶装置が知られている。
このような液晶装置として、一画素に対応して複数本の柱状スペーサを用い、スペーサの高さを変えて、高い方のスペーサが外部荷重により収縮したときに、低い方のスペーサもともに外部荷重を受けるようにしたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、一画素内に反射部と透過部とを備えたマルチギャップ半透過型液晶表示装置において、柱状スペーサの高さの違いに起因するセルギャップ不良をなくすものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−８４２８９号公報 特開２００４−２０９４６号公報

しかしながら、上記従来の液晶装置では、液晶の応答速度の向上等、液晶の表示特性向上の要求から、液晶を挟持して対向する一対の基板間隔であるセルギャップを小さくした場合には、柱状スペーサの高さが十分に確保できなくなる。
また、基板強度や環境対策の観点から液晶装置の表示領域の外側の周辺領域には樹脂遮光膜が用いられる。樹脂遮光膜の厚さは、クロム等の金属からなるブラックマトリクスやカラーフィルタ層等、表示領域における他の層の厚さと比較して大きく形成される。そのため、周辺領域における基板の間隔が表示領域における基板の間隔よりも小さくなる。

このように、スペーサの高さが十分に確保できず、周辺領域における基板間隔が表示領域よりも小さい状態で基板の外面を押す力が作用すると、表示領域の柱状スペーサが弾性変形して圧縮され、周辺領域において基板の間隔を保持しきれなくなるという課題がある。基板間隔を保持しきれずに基板同士が接触すると、各基板が導通して輝点や液晶の配向の乱れが発生してしまう。

これを避けるために柱状スペーサの配置密度を増加させると、基板の外面に衝撃力を受けた場合に、液晶層に真空気泡が発生しやすくなるという課題がある。このような課題を解決するためには、特許文献１のように、柱状スペーサの配置密度を増加させるとともに、高さを異ならせることが有効である。
しかし、セルギャップが小さく、柱状スペーサの高さが十分に確保できない場合には、製造工程による制約や製造装置等の制約から、高さの異なる柱状スペーサを製造するのは困難である。

そこで、この発明は、従来よりもセルギャップが小さく、周辺領域に膜厚の大きい樹脂遮光膜が形成されている場合であっても、周辺領域における基板の間隔を保持することができ、かつ液晶層に真空気泡が発生することを防止できる液晶装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の液晶装置は、複数の表示素子がマトリクス状に配置された素子基板と、前記素子基板に対向配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、前記対向基板には表示領域を囲む額縁状の樹脂遮光膜が形成され、前記素子基板と前記対向基板との基板間隔を規定する複数の柱状スペーサを備えた液晶装置であって、前記素子基板および前記対向基板の少なくとも一方の前記液晶層側には、前記柱状スペーサが配置された領域で比較した場合に、前記表示領域の外側の周辺領域における基板間隔を前記表示領域における基板間隔よりも大きくするようなギャップ調整層が形成され、前記表示領域に配置された前記柱状スペーサは、前記素子基板および前記対向基板の双方に接し、前記周辺領域に配置された前記柱状スペーサは、前記素子基板および前記対向基板のいずれか一方に接していることを特徴とする。

このように構成することで、ギャップ調整層により、周辺領域の柱状スペーサと素子基板および対向基板のいずれかとの間に間隙を形成することができる。
そのため、いずれかの基板の外面を押す力が作用すると、まず、双方の基板に接した表示領域の柱状スペーサが弾性変形して圧縮され、表示領域及び周辺領域の基板間隔が徐々に小さくなっていく。そして、周辺領域において柱状スペーサと基板との間に間隙がなくなり、柱状スペーサが双方の基板に接すると、基板の外面を押す力に対して周辺領域の柱状スペーサによる抗力が作用する。
すなわち、所定値よりも小さい外力に対しては表示領域の柱状スペーサのみによって抗力を発生させ、所定値以上の外力に対しては表示領域および周辺領域の双方の柱状スペーサによって抗力を発生させることができる。
したがって、本発明の液晶装置によれば、従来よりも基板間隔（セルギャップ）が小さく、周辺領域に膜厚の大きい樹脂遮光膜が形成されている場合であっても、基板の間隔を保持し、かつ液晶層に真空気泡が発生することを防止できる。

また、本発明の液晶装置は、前記柱状スペーサの高さは均一であることを特徴とする。

このように構成することで、従来よりもセルギャップが小さい場合に、高さの異なる柱状スペーサを形成する場合と比較して、柱状スペーサの製造を容易にすることができる。

また、本発明の液晶装置は、前記ギャップ調整層は、前記素子基板の液晶層側に形成された反射凹凸形成層を有することを特徴とする。
また、前記反射凹凸形成層は、前記表示領域のみに形成されていることを特徴とする。
また、前記反射凹凸形成層は、前記周辺領域における層厚が前記表示領域における層厚よりも小さく形成されていることを特徴とする

このように構成することで、反射凹凸形成層を利用して周辺領域における基板間隔を表示領域における基板間隔よりも大きくすることができる。

また、本発明の液晶装置は、前記ギャップ調整層は、前記対向基板の液晶層側に形成されて前記液晶層の層厚を調整する液晶層厚調整層を有し、前記液晶層厚調整層は、前記表示領域のみに形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、液晶層厚調整層を利用して周辺領域における基板間隔を表示領域における基板間隔よりも大きくすることができる。

また、本発明の液晶装置は、前記ギャップ調整層は、前記樹脂遮光膜上に形成されたカラーフィルタ層を有することを特徴とする。
また、本発明の液晶装置は、前記ギャップ調整層は、前記樹脂遮光膜上に形成されたオーバーコート層を有することを特徴とする。

このように構成することで、カラーフィルタ層を利用して周辺領域における基板間隔を調整することができる。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。

図１（ａ）は液晶装置１００を対向基板２０側から見た平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＨ−Ｈ′線に沿う断面図である。図２は、液晶装置１００を構成するＴＦＴアレイ基板１０の等価回路図である。図３は、表示領域１０ａの一画素領域におけるＴＦＴアレイ基板１０の平面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板（素子基板）１０と、対向基板２０と、これらの間に挟持された液晶層５０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、対向基板２０の縁に沿って額縁状に配置されたシール材５２によって貼り合わされている。そしてシール材５２によって囲まれた領域に液晶が注入されてシール材５２の開口部が封止されることにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。

図１（ａ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上のシール材５２によって囲まれた領域の外側には、図示下側の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１が配置されている。また、図示左右の各辺に沿って、それぞれ走査線駆動回路１０４が配置されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０上のデータ線駆動回路１０１が形成された張り出し領域には多数の端子１０２が形成されている。また、図示上側の一辺に沿って複数の配線１０５が形成されている。これらの配線１０５は、表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４同士を電気的に接続している。矩形の対向基板２０の角部に相当する部分には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配置されている。

図１（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側には、画素電極９を備えた複数の表示素子が表示領域１０ａに対応してマトリクス状に配置されている。画素電極９は、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料により形成されている。また、画素電極９を覆って配向膜１６が形成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、これらの間隔を規定する複数の柱状スペーサ４０が配置されている。

対向基板２０の液晶層５０側でシール材５２によって囲まれた領域には、液晶装置１００の表示領域１０ａを囲み、表示領域１０ａを規定する周辺見切り用の周辺遮光膜（樹脂遮光膜）５３が形成されている。周辺遮光膜５３は、例えば、遮光性を有する樹脂材料により額縁状に形成されている。周辺遮光膜５３によって囲まれた対向基板２０の表示領域１０ａには、ＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９の縦横の境界領域に対応してブラックマトリクス２３が格子状に形成されている。

ここで、本実施形態のブラックマトリクス２３は、例えばクロム等の遮光性を有する材料により形成され、周辺遮光膜５３や後述するカラーフィルタ層の層厚よりも膜厚が薄く形成されている。ブラックマトリクス２３および周辺遮光膜５３の上層側には、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる対向電極２１がベタ状に形成されている。対向電極２１上には、対向電極２１を覆って配向膜２６が形成されている。

また、ＴＦＴアレイ基板１０の外側（液晶層５０の反対側）には、ＬＥＤ（発光ダイオード）、冷陰極管等を光源とするバックライト１２０が配設されている。
なお、図１（ｂ）では図示を省略しているが、本実施形態の液晶装置１００は、対向基板２０の液晶層５０側に、各々の画素電極９に対応して、ＲＧＢのカラーフィルタ層２４が設けられている（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）。

液晶装置１００の表示領域１０ａには、図２に示すように、複数の走査線３ａと、走査線３ａに対して交差する方向に延びる複数のデータ線６ａと、各々の走査線３ａと並列に延びる容量線３ｂとがそれぞれ配線されている。走査線３ａとデータ線６ａとによって囲まれる領域には、サブ画素Ｄが形成されている。サブ画素Ｄの各々には、画素電極９と、画素スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３０とが形成されている。ＴＦＴ３０のソースには画像信号が供給されるデータ線６ａが電気的に接続され、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されている。また、ＴＦＴ３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。

また、画素電極９に書き込まれた画像信号のリークを防止するために、画素電極９と並列に保持容量７０が設けられている。保持容量７０を構成する一方の電極は容量線３ｂと電気的に接続されている。
このような構成の液晶装置１００においては、走査線３ａから供給した走査信号によってＴＦＴ３０をスイッチングすることで、データ線６ａから供給される画像信号が所定のタイミングで画素電極９に書き込まれる。そして、図１（ｂ）に示すように、液晶層５０を挟持して対向する画素電極９と対向電極２１との間で画像信号を保持するよう構成されている。

表示領域１０ａには、図３に示すように、液晶装置１００の１表示単位を構成するサブ画素Ｄであるサブ画素Ｄ１、サブ画素Ｄ２、サブ画素Ｄ３が、平面視でマトリクス状に複数配置されている。本実施形態の対向基板２０は、サブ画素Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に、それぞれ、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の異なる色の着色部が形成されている。これら異なる色の着色部が対向基板上に周期的に配列されて、後述するカラーフィルタ層２４が形成されている（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）。そして、これら３つ異なる色の着色部を備えたサブ画素Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３により、液晶装置１００の一画素が構成されている。

液晶装置１００の一画素を構成するサブ画素Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、平面視で略矩形状の透明な画素電極９が形成された領域を区画する透過表示領域Ｄｔと反射表示領域Ｄｒとを有している。反射表示領域Ｄｒには、画素電極９の下層側に光反射手段である反射層２９が形成されている。透過表示領域Ｄｔには、反射層２９は形成されず透明な画素電極９のみが形成されている。すなわち、画素電極９の形成領域のうち、反射層２９が形成された領域が反射表示領域Ｄｒに対応し、反射層２９の形成されていない領域が透過表示領域Ｄｔに対応している。

サブ画素Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の境界には、データ線６ａと走査線３ａとが、それぞれサブ画素Ｄ１，Ｄ２，Ｄ２の縦横の境界に沿って延びるように形成されている。そして、データ線６ａと走査線３ａとの交差部の近傍には、ＴＦＴ３０が形成されている。

図４（ａ）は、図３のＪ−Ｊ’線に沿う部分断面図である。図４（ｂ）は、図１（ｂ）のＡ部に対応する部分断面図である。
図４（ａ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば、ガラスや石英、プラスチック等の透光性を有する材料により形成された基板本体１０Ａを備えている。基板本体１０Ａの液晶層５０側には、酸化シリコン等からなる下地絶縁膜１１が形成されている。下地絶縁膜１１上には、ＴＦＴ３０が形成されている。

ＴＦＴ３０は、下地絶縁膜１１上に形成され、所定の平面形状にパターニングされた半導体層３０ｓを備えている。半導体層３０ｓは、例えば、アモルファスシリコン薄膜をレーザ結晶化法により結晶化した低温ポリシリコン薄膜等により構成されている。また、ＴＦＴ３０は、ソース電極３６ａと、ドレイン電極３６ｂと、ゲート電極３０ｇとを備えている。画素電極９および反射層２９は、コンタクトホール１３ａ，１５ａを介してドレイン電極３６ｂと電気的に接続されている。画素電極９は反射層２９を覆って形成されており、反射層２９は液晶層５０に電界を印加する電極の一部を構成している。なお、図３および図４（ａ）では図示は省略したが、サブ画素Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３には、それぞれ図２に示した保持容量７０が形成されている。

半導体層３０ｓ上を含む下地絶縁膜１１上には、ゲート絶縁膜２が形成されており、このゲート絶縁膜２を介して半導体層３０ｓと対向するようにゲート電極３０ｇが形成されている。ＴＦＴ３０を構成する半導体層３０ｓには、ゲート電極３０ｇと対向する領域にチャネル領域３０ａが形成されており、チャネル領域３０ａを挟んで両側にそれぞれ低濃度ソース領域３０ｄ、低濃度ドレイン領域３０ｅが形成されている。低濃度ソース領域３０ｄの外側に高濃度ソース領域３０ｂが形成され、低濃度ドレイン領域３０ｅの外側に高濃度ドレイン領域３０ｃが形成されている。ゲート電極３０ｇは、図３に示すように、分岐された走査線３ａの一部により形成されている。

ゲート電極３０ｇを含むゲート絶縁膜２上には、例えば酸化シリコン等により第一層間絶縁膜１２が形成されている。第一層間絶縁膜１２には、第一層間絶縁膜１２とゲート絶縁膜２とを貫通して半導体層３０ｓに到達するコンタクトホール１２ａ、１２ｂが開口されている。そして、ソース電極３６ａは、一方のコンタクトホール１２ａを介して半導体層３０ｓの高濃度ソース領域３０ｂと電気的に接続されている。ドレイン電極３６ｂは、他方のコンタクトホール１２ｂを介して半導体層３０ｓの高濃度ドレイン領域３０ｃと電気的に接続されている。
ここで、ソース電極３６ａは、図３に示すように、データ線６ａの一部を画素電極９側へ分岐して形成されている。また、ドレイン電極３６ｂは矩形の島状に形成され、その一部が半導体層３０ｓと平面的に重なるように配置されている。

第一層間絶縁膜１２上には、ソース電極３６ａ、ドレイン電極３６ｂ等を覆うように、例えば酸化シリコン等により第二層間絶縁膜１３が形成されている。第二層間絶縁膜１３には、第二層間絶縁膜１３を貫通してドレイン電極３６ｂに到達するコンタクトホール１３ａが形成されている。第二層間絶縁膜１３を覆って、反射凹凸形成層（ギャップ調整層）１５が形成されている。

反射凹凸形成層１５は、例えばアクリル樹脂等の透光性樹脂材料により形成されている。反射凹凸形成層１５には、反射凹凸形成層１５を貫通して第二層間絶縁膜１３のコンタクトホール１３ａと連通するコンタクトホール１５ｂが形成されている。反射凹凸形成層１５の表面には、多数の凹部１５ａが、平面視でランダムに、かつ互いに隣接するように形成されている。
また、図４（ｂ）に示すように、本実施形態の反射凹凸形成層１５は、液晶装置１００のＴＦＴ３０及び画素電極９が配置された表示領域１０ａのみに形成されている。すなわち、表示領域１０ａの外側である周辺領域１０ｂにおいては、反射凹凸形成層１５が形成されていない。

また、図４（ａ）に示すように、反射凹凸形成層１５上の凹部１５ａにより凹凸形状が形成された部分には、その凹凸形状に沿って反射層２９が形成されている。反射層２９は、例えばアルミニウムや銀等の光反射性を有する金属膜により形成されている。反射層２９の液晶層５０側の表面には、反射凹凸形成層１５の凹凸形状の影響により凹凸が形成されている。また、反射層２９の一部は、コンタクトホール１３ａ、１５ｂを介してドレイン電極３６ｂに接続されている。反射凹凸形成層１５上には、反射層２９を覆って、画素電極９が形成されている。

画素電極９は、例えばＩＴＯ等の透明導電材料により、平面視で略矩形状に形成されている（図３参照）。また、画素電極９の一部は、コンタクトホール１３ａ、１５ｂを介してドレイン電極３６ｂに電気的に接続されている。画素電極９上には、配向膜１６が形成されている。
配向膜１６は、例えばポリイミド等の有機材料や無機透明酸化膜等、液晶層５０の液晶の特性に応じた材料により形成されている。また、基板本体１０Ａの外側（液晶層５０と反対側）には、偏光板や位相差板等の光学フィルム１７が接合されている。

対向基板２０は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａと同様の基板本体２０Ａを備えている。基板本体２０Ａの液晶層５０側で表示領域１０ａ内には、上述のようにサブ画素Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３毎にＲＧＢの異なる色の着色部を備えたカラーフィルタ層２４が形成されている。

図４（ｂ）に示すように、基板本体２０Ａの内側で表示領域１０ａの外側の周辺領域には、上述の周辺遮光膜５３が形成されている。本実施形態では、周辺遮光膜５３の膜厚は、例えば、約１．０μｍ程度であり、上述のブラックマトリクス２３（図１（ｂ）参照）の膜厚や、カラーフィルタ層２４の層厚よりも大きい膜厚に形成されている。周辺遮光層５３上及びカラーフィルタ層２４上の一部には、液晶層厚調整層２５が形成されている。

液晶層厚調整層２５は、例えば、アクリル樹脂等の透光性樹脂材料により形成され、表示領域１０ａにおいては、上述の反射表示領域Ｄｒに対応して形成されている。液晶層厚調整層２５の層厚や屈折率等は、ＴＦＴアレイ基板１０の外側から透過表示領域Ｄｔの液晶層５０に入射して対向基板２０の外側に射出される透過光と、対向基板２０の外側から反射表示領域Ｄｒの液晶層５０に入射して反射層２９により反射されて対向基板２０の外側に射出される反射光との関係を最適化するように調整されている。また、本実施形態の液晶層厚調整層２５は、周辺領域１０ｂの周辺遮光膜５３上にも形成されている。表示領域１０ａの液晶層厚調整２５の層厚と周辺領域１０ｂの液晶層厚調整層２５の層厚は同等に形成されている。

対向基板２０の液晶層５０側には、上述のブラックマトリクス２３、カラーフィルタ層２４、液晶層厚調整層２５及び周辺遮光膜５３を覆うように、対向電極２１が形成されている。対向電極２１は、例えば、ＩＴＯ等の透光性導電材料により対向基板２０の略一面に形成された平面視でベタ状の導電膜である。対向電極２１の液晶層５０側には、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６に対応する配向膜２６が形成されている。
また、対向基板２０の外側（液晶層５０と反対側）には、ＴＦＴアレイ基板１０側の光学フィルム１７に対応する位相差板や偏光板等の光学フィルム２７が接合されている。

ここで、本実施形態では、上述のように反射凹凸形成層１５が表示領域１０ａのみに形成され、表示領域１０ａの外側である周辺領域１０ｂにおいては形成されていない。このため、周辺領域１０ｂにおけるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の基板間隔Ｓｂが、表示領域１０ａの反射表示領域ＤｒにおけるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の基板間隔Ｓａよりも大きくなっている。すなわち、本実施形態では、反射凹凸形成層１５の層厚Ｔａとカラーフィルタ層２４の層厚Ｔｂとの和が、周辺領域１０ｂに形成された周辺遮光膜５３の膜厚Ｔｃよりも大きく形成されている。

換言すると、反射凹凸形成層１５は、層厚Ｔａを周辺遮光膜５３の膜厚Ｔｃとカラーフィルタ層２４の層厚Ｔｂとの差ΔＴよりも大きくすることで、周辺領域１０ｂの基板間隔Ｓｂを表示領域１０ａの反射表示領域Ｄｒにおける基板間隔Ｓａよりも大きくするギャップ調整層として形成されている。なお、厳密には、画素電極９、対向電極２１、反射層２９及び配向膜１６，２６の層厚等も基板間隔Ｓａ，Ｓｂに影響を与えるが、本実施形態では、これらによる基板間隔Ｓａ，Ｓｂの変動は無視できる程度に小さいものとする。

また、本実施形態では、柱状スペーサ４０の高さは均一に形成され、表示領域１０ａの反射表示領域Ｄｒに配置された柱状スペーサ４０の高さＨａと、周辺領域１０ｂに配置された柱状スペーサ４０の高さＨｂは略等しくなっている。
そのため、図４（ａ）に示すように、反射表示領域Ｄｒに配置された柱状スペーサ４０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との双方に接している。一方、図４（ｂ）に示すように、表示領域１０ａの外側の周辺領域１０ｂに配置された柱状スペーサ４０は、対向基板２０のみに接している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、上述のように反射凹凸形成層１５を表示領域１０ａのみに形成して、表示領域１０ａの反射表示領域Ｄｒにおける基板間隔Ｓａを周辺領域１０ｂの基板間隔Ｓｂよりも小さくするギャップ調整層として利用している。これにより、柱状スペーサ４０の高さを均一に形成し、反射表示領域Ｄｒに配置された柱状スペーサ４０の高さＨａと、周辺領域１０ｂに配置された柱状スペーサ４０の高さＨｂを略等しくした場合であっても、周辺領域１０ｂの柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間に間隙Ｓ１を形成することができる。

そのため、ＴＦＴアレイ基板１０または対向基板２０の外側に液晶層５０方向に押す力が作用すると、まず、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の双方に接した表示領域１０ａの柱状スペーサ４０が弾性変形して圧縮される。そして、表示領域１０ａ及び周辺領域１０ｂの基板間隔Ｓａ，Ｓｂが徐々に小さくなっていく。これにより、周辺領域１０ｂにおいて柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間に間隙Ｓ１がなくなり、柱状スペーサ４０がＴＦＴアレイ基板１０に接触する。

このように、周辺領域１０ｂにおいて柱状スペーサ４０がＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の双方に接すると、ＴＦＴアレイ基板１０または対向基板２０の外側を押す力に対して、表示領域１０ａの柱状スペーサ４０による抗力に加えて、周辺領域１０ｂの柱状スペーサ４０による抗力が作用する。すなわち、周辺領域１０ｂの柱状スペーサ４０をＴＦＴアレイ基板１０に接触させる外力よりも小さい外力や衝撃力に対しては、表示領域１０ａに配置された柱状スペーサ４０のみによって抗力を発生させ、それ以上の外力に対しては表示領域１０ａおよび周辺領域１０ｂの双方に配置された柱状スペーサ４０によって抗力を発生させることができる。

したがって、本実施形態の液晶装置１００によれば、従来よりも基板間隔（セルギャップ）Ｓａ，Ｓｂが小さく、周辺領域１０ｂに比較的膜厚Ｔｃの大きい周辺遮光膜５３が形成されている場合であっても、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を保持することができる。また、ＴＦＴアレイ基板１０または対向基板２０の外側に作用する衝撃力に対しては、柔軟性を維持して液晶層５０に真空気泡が発生することを防止できる。

また、柱状スペーサの高さＨａ，Ｈｂを均一にすることで、従来よりも基板間隔Ｓａ，Ｓｂが小さい場合に、高さの異なる柱状スペーサを形成する場合と比較して、柱状スペーサ４０の製造を容易にすることができる。

また、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側の表示領域１０ａのみに形成された反射凹凸形成層１５をギャップ調整層として利用することで、周辺領域１０ｂにおける基板間隔Ｓｂを表示領域１０ａにおける基板間隔Ｓａよりも大きくすることができる。

また、本実施形態では、表示領域１０ａの液晶層厚調整層２５の層厚と、周辺領域１０ｂの液晶層厚調整層２５の層厚を同等に形成したが、周辺領域１０ｂの液晶層厚調整層２５の層厚を調整することで、柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間の間隙Ｓ１を調整してもよい。
この場合には、作用する外力や衝撃力に応じて間隙Ｓ１を最適化し、より効果的にＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を保持し、かつ液晶層５０に真空気泡が発生することを防止できる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図１〜図４（ａ）を援用し、図５を用いて説明する。本実施形態の液晶装置２００では、周辺領域１０ｂに反射凹凸形成層１５Ｂが形成されている点で、上述の第一実施形態で説明した液晶装置１００と異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態の液晶装置２００では、表示領域１０ａに形成された反射凹凸形成層１５から連続して、周辺領域１０ｂに反射凹凸形成層１５Ｂが延設されている。周辺領域１０ｂの反射凹凸形成層１５Ｂの層厚ｔａは、表示領域１０ａの反射凹凸形成層１５の層厚Ｔａよりも小さく形成されている。ここで、本実施形態では、反射凹凸形成層１５の層厚Ｔａとカラーフィルタ層２４の層厚Ｔｂとの和が、周辺遮光膜５３の膜厚Ｔｃと周辺領域１０ｂに形成された反射凹凸形成層１５Ｂの層厚ｔａとの和よりも大きく形成されている。

すなわち、反射凹凸形成層１５Ｂの層厚ｔａは、反射凹凸形成層１５の層厚Ｔａおよびカラーフィルタ層２４の層厚Ｔｂの和と周辺遮光膜５３の膜厚Ｔｃとの差よりも小さくなるように調整され、下記の式（１）を満たしている。

ｔａ＜Ｔａ＋Ｔｂ−Ｔｃ・・・（１）

なお、本実施形態においても、画素電極９、対向電極２１、反射層２９及び配向膜１６，２６の層厚等は、基板間隔Ｓａ，Ｓｂに対する影響を無視できる程度に小さいものとする。

これにより、第一実施形態と同様に、周辺領域１０ｂにおけるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の基板間隔Ｓｂが、反射表示領域ＤｒにおけるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の基板間隔Ｓａよりも大きくなっている。

換言すると、表示領域１０ａにおける反射凹凸形成層１５の層厚Ｔａを周辺領域１０ｂにおける反射凹凸形成層１５Ｂの層厚ｔａよりも大きくすることで、反射凹凸形成層１５，１５Ｂが、周辺領域１０ｂの基板間隔Ｓｂを表示領域１０ａの反射表示領域Ｄｒにおける基板間隔Ｓａよりも大きくするギャップ調整層として機能している。

したがって、本実施形態の液晶装置２００によれば、上述の第一実施形態と同様に、柱状スペーサ４０の高さを均一に形成して、反射表示領域Ｄｒに配置された柱状スペーサ４０の高さＨａと、周辺領域１０ｂに配置された柱状スペーサ４０の高さＨｂを略等しくした場合であっても、周辺領域１０ｂの柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間に間隙Ｓ２を形成することができる。したがって、上述の第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

加えて、本実施形態では、周辺領域１０ｂにおける反射凹凸形成層１５Ｂの層厚ｔａを調整することで、柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間の間隙Ｓ２の大きさを調整することができる。したがって、作用する外力や衝撃力に応じて間隙Ｓ２を最適化し、より効果的に、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を保持し、かつ液晶層５０に真空気泡が発生することを防止できる。

＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態について、図１〜図４（ａ）を援用し、図６を用いて説明する。本実施形態の液晶装置３００では、周辺領域１０ｂの周辺遮光膜５３上にカラーフィルタ層２４が形成されている点で、上述の第一実施形態で説明した液晶装置１００と異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図６に示すように、本実施形態の液晶装置３００では、周辺領域１０ｂに形成された周辺遮光膜５３上にもカラーフィルタ層２４が形成されている。ここでは、周辺領域１０ｂのカラーフィルタ層２４の層厚Ｔｂ’は、表示領域１０ａのカラーフィルタ層２４の層厚Ｔｂと略等しく形成されているものとする。

そして、本実施形態では、反射凹凸形成層１５の層厚Ｔａを周辺遮光膜５３の膜厚Ｔｃよりも大きく形成し、周辺領域１０ｂには反射凹凸形成層１５を形成しないことで、反射凹凸形成層１５が周辺領域１０ｂの基板間隔Ｓｂを反射表示領域Ｄｒの基板間隔Ｓａよりも大きくするギャップ調整層として機能している。

したがって、本実施形態の液晶装置３００によれば、上述の第一実施形態と同様に、柱状スペーサ４０の高さを均一に形成して、反射表示領域Ｄｒに配置された柱状スペーサ４０の高さＨａと、周辺領域１０ｂに配置された柱状スペーサ４０の高さＨｂを略等しくした場合であっても、周辺領域１０ｂの柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間に間隙Ｓ３を形成することができる。したがって、上述の第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

加えて、本実施形態では、周辺領域１０ｂにおけるカラーフィルタ層２４の層厚Ｔｂ’を調整して、周辺遮光膜５３上のカラーフィルタ層２４をギャップ調整層として利用することで、柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間の間隙Ｓ３の大きさを調整することができる。したがって、作用する外力や衝撃力に応じて間隙Ｓ３を最適化し、より効果的に、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を保持し、かつ液晶層５０に真空気泡が発生することを防止できる。

＜第四実施形態＞
次に、本発明の第四実施形態について、図１〜図３を援用し、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明する。本実施形態の液晶装置４００は、対向基板２０上にブラックマトリクス２３、カラーフィルタ層２４、および周辺遮光膜５３を覆うオーバーコート層２８を備え、周辺領域１０ｂにおいて反射凹凸形成層１５が形成され、周辺遮光膜５３上には液晶層厚調整層２５が形成されていない点で、上述の第一実施形態で説明した液晶装置１００と異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置４００は、対向基板２０上の表示領域１０ａ及び周辺領域１０ｂに亘って、ブラックマトリクス２３、カラーフィルタ層２４及び周辺遮光膜５３を覆うオーバーコート層（被覆層）２８が形成されている。オーバーコート層２８は、例えば、アクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂材料等により形成されている。オーバーコート層２８の層厚は、表示領域１０ａから周辺領域１０ｂまで均一に形成されている。

また、図７（ｂ）に示すように、液晶装置４００の周辺領域１０ｂにおいては、対向基板２０の周辺遮光膜５３上に液晶層厚調整層（ギャップ調整層）２５が形成されていない。また、ＴＦＴアレイ基板１０には、表示領域１０ａから周辺領域１０ｂまで連続して反射凹凸形成層１５が形成されている。
また、本実施形態では、液晶層厚調整層２５の層厚Ｔｄは、周辺遮光膜５３の膜厚Ｔｃとカラーフィルタ層２４の層厚Ｔｂとの層厚差ΔＴよりも大きく形成されている。

すなわち、本実施形態では、表示領域１０ａに液晶層厚調整層２５を形成し、周辺領域１０ｂには液晶層厚調整層２５を形成しないことで、液晶層厚調整層２５が周辺領域１０ｂの基板間隔Ｓｂを反射表示領域Ｄｒの基板間隔Ｓａよりも大きくするギャップ調整層として機能している。

したがって、本実施形態の液晶装置４００によれば、上述の第一実施形態と同様に、柱状スペーサ４０の高さを均一に形成して、反射表示領域Ｄｒに配置された柱状スペーサ４０の高さＨａと、周辺領域１０ｂに配置された柱状スペーサ４０の高さＨｂを略等しくした場合であっても、周辺領域１０ｂの柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間に間隙Ｓ４を形成することができる。したがって、上述の第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

加えて、本実施形態では、表示領域における液晶層厚調整層２５の層厚Ｔｂを調整することで、柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間の間隙Ｓ４の大きさを調整することができる。したがって、作用する外力や衝撃力に応じて間隙Ｓ４を最適化し、より効果的に、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を保持し、かつ液晶層５０に真空気泡が発生することを防止できる。

＜第五実施形態＞
次に、本発明の第五実施形態について、図１〜図３、図７（ａ）を援用し、図８を用いて説明する。本実施形態の液晶装置５００は、対向基板２０上にブラックマトリクス２３、カラーフィルタ層２４、および周辺遮光膜５３を覆うオーバーコート層２８を備えている点で、上述の第一実施形態で説明した液晶装置１００と異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図７（ａ）及び図８に示すように、本実施形態の液晶装置５００は、対向基板２０上にブラックマトリクス２３、カラーフィルタ層２４、および周辺遮光膜５３を覆うオーバーコート層（ギャップ調整層）２８を備えている。
したがって、周辺遮光膜５３上においてオーバーコート層２８の層厚Ｔｅを調整することで、オーバーコート層２８をギャップ調整層として利用して、柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間の間隙Ｓ５を調整することができる。

したがって、本実施形態の液晶装置５００によれば、上述の第一実施形態で説明した効果に加え、周辺遮光膜５３上のオーバーコート層２８をギャップ調整層として利用することで、柱状スペーサ４０とＴＦＴアレイ基板１０との間の間隙Ｓ５の大きさを調整することができる。したがって、作用する外力や衝撃力に応じて間隙Ｓ５を最適化し、より効果的に、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を保持し、かつ液晶層５０に真空気泡が発生することを防止できる。

尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施形態において説明した各層、各基板の材料は、上述の材料に限られない。また、周辺領域の柱状スペーサは、初期状態において、対向基板ではなく、素子基板側であるＴＦＴアレイ基板側に接していてもよい。
また、上述の実施形態では、半導体層にＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）を用いたＴＦＴについて説明したが、半導体層にアモルファスシリコンを用いたＴＦＴ（α―ＴＦＴ）を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、表示領域の柱状スペーサが配置された領域にカラーフィルタ層が形成されている場合について説明したが、表示領域の柱状スペーサが配置された領域には、カラーフィルタ層が形成されていなくてもよい。

本発明の第一実施形態における液晶装置を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。 本発明の第一実施形態における液晶装置の等価回路図である。 本発明の第一実施形態における液晶装置の一画素を示す拡大平面図である。 本発明の第一実施形態における液晶装置の拡大断面図であり、（ａ）は図３のＪ−Ｊ’線に沿う断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＡ部に相当する断面図である。 本発明の第二実施形態における液晶装置の図４（ｂ）に相当する断面図である。 本発明の第三実施形態における液晶装置の図４（ｂ）に相当する断面図である。 本発明の第四実施形態における液晶装置の拡大断面図であり、（ａ）は図４（ａ）に相当する断面図、（ｂ）は図４（ｂ）に相当する断面図である。 本発明の第五実施形態における液晶装置の図７（ｂ）に相当する断面図である。

符号の説明

９ 画素電極（表示素子）、１０ ＴＦＴアレイ基板（素子基板）、１０ａ 表示領域、１０ｂ 周辺領域、１５,１５Ｂ 反射凹凸形成層（ギャップ調整層）、２０ 対向基板、２４ カラーフィルタ層（ギャップ調整層）、２５ 液晶層厚調整層（ギャップ調整層）、２８ オーバーコート層（ギャップ調整層）、３０ ＴＦＴ（表示素子）、４０ 柱状スペーサ、５０ 液晶層、５３ 周辺遮光膜（樹脂遮光膜）、Ｈａ，Ｈｂ 高さ、Ｓａ，Ｓｂ 基板間隔、Ｔａ，ｔａ 層厚、１００，２００，３００，４００，５００ 液晶装置

Claims (8)

1. 複数の表示素子がマトリクス状に配置された素子基板と、前記素子基板に対向配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、前記対向基板には表示領域を囲む額縁状の樹脂遮光膜が形成され、前記素子基板と前記対向基板との基板間隔を規定する複数の柱状スペーサを備えた液晶装置であって、
   前記素子基板および前記対向基板の少なくとも一方の前記液晶層側には、前記柱状スペーサが配置された領域で比較した場合に、前記表示領域の外側の周辺領域における基板間隔を前記表示領域における基板間隔よりも大きくするようなギャップ調整層が形成され、
   前記表示領域に配置された前記柱状スペーサは、前記素子基板および前記対向基板の双方に接し、前記周辺領域に配置された前記柱状スペーサは、前記素子基板および前記対向基板のいずれか一方に接していることを特徴とする液晶装置。
2. 前記柱状スペーサの高さは均一であることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
3. 前記ギャップ調整層は、前記素子基板の液晶層側に形成された反射凹凸形成層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記反射凹凸形成層は、前記表示領域のみに形成されていることを特徴とする請求項３記載の液晶装置。
5. 前記反射凹凸形成層は、前記表示領域における層厚が前記周辺領域における層厚よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項３記載の液晶装置。
6. 前記ギャップ調整層は、前記対向基板の液晶層側に形成されて前記液晶層の層厚を調整する液晶層厚調整層を有し、
   前記液晶層厚調整層は、前記表示領域のみに形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
7. 前記ギャップ調整層は、前記樹脂遮光膜上に形成されたカラーフィルタ層を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の液晶装置。
8. 前記ギャップ調整層は、前記樹脂遮光膜上に形成されたオーバーコート層を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の液晶装置。

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