JP5283579B2 - 液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法および電子機器に関し、特に、第１基板側に、第２基板側と当接するように形成された第１スペーサー、および、第２基板側と間隔を隔てて形成された第２スペーサーを備える液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法および電子機器に関する。

従来、第１基板側に、第２基板側と当接するように形成された第１スペーサー、および、第２基板側と間隔を隔てて形成された第２スペーサーを備える液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法および電子機器が知られている（たとえば、特許文献１〜３参照）。

上記特許文献１には、互いに対向するように配置される透明基板（第１基板）および対向基板（第２基板）のうちの透明基板側に形成された第１柱状スペーサー（第１スペーサー）および第２柱状スペーサー（第２スペーサー）を備えた液晶表示装置が開示されている。上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、第１柱状スペーサーの対向基板側の表面と、対向基板の表面とは、当接して配置されている。第２柱状スペーサーの対向基板側の表面と、対向基板の表面とは、間隔を隔てて配置されている。また、透明基板および対向基板に荷重が加えられた際には、透明基板および対向基板が透明基板と対向基板との間に設けられた液晶層側に撓む。これにより、第２柱状スペーサーが、対向基板の表面に当接（全面接触）することによって、透明基板と対向基板とのセルギャップが規制されるように構成されている。

また、上記特許文献２には、互いに対向するように配置される上基板（第１基板）および下基板（第２基板）のうちの上基板側に形成された第１スペーサーおよび第２スペーサーと、下基板側に形成された感光性樹脂からなる平坦化膜と、下基板側の平坦化膜の第２スペーサーに対応する領域に形成された凹部とを備えた液晶表示装置が開示されている。上記特許文献２に記載の液晶表示装置では、第１スペーサーの下基板側の表面と、平坦化膜の上基板側の表面とは、当接して配置されている。第２スペーサーの下基板側の表面と、凹部の表面とは、間隔を隔てて配置されている。また、凹部の表面は、平坦面形状に形成されている。また、上基板および下基板に荷重が加えられた際には、第２スペーサーが、凹部の平坦面形状の表面に当接（全面接触）することによって、上基板と下基板とのセルギャップが規制されるように構成されている。

また、上記特許文献３には、互いに対向するように配置される第１基板および第２基板のうちの第１基板側に形成された第１柱状構造体（第１スペーサー）および第２柱状構造体（第２スペーサー）と、第２基板側に形成された感光性樹脂からなる絶縁層と、絶縁層の第２柱状構造体に対応する領域に形成された凹部とを備えた液晶表示装置が開示されている。上記特許文献３に記載の液晶表示装置では、第１柱状構造体の第２基板側の表面と、絶縁層の第１基板側の表面とは、当接して配置されている。第２柱状構造体の第２基板側の表面と、凹部の第１基板側の表面とは、間隔を隔てて配置されている。また、凹部の第１基板側の表面は、平坦面形状に形成されている。また、第１基板および第２基板に荷重が加えられた際には、第２柱状構造体が、凹部の上基板側の平坦面形状の表面に当接（全面接触）することによって、第１基板と第２基板とのセルギャップが規制されるように構成されている。

特開２００３−１２１８５７号公報 特開２００７−１７１７１５号公報 特開２００８−２４２０３５号公報

上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、透明基板および対向基板に過剰な荷重が加えられた際には、予め対向基板の表面と当接して配置されている第１柱状スペーサーは、透明基板および対向基板に加えられた過剰な荷重が分散されることにより当接面が破損されにくい一方、対向基板の表面と間隔を隔てて設けられる第２柱状スペーサーは、対向基板の平坦面形状の表面に当接（全面接触）する際に、第２柱状スペーサーの当接面に大きな荷重が加わりやすい。このため、第２柱状スペーサーが破損する場合があるという問題点がある。

また、上記特許文献２に記載の液晶表示装置では、上基板および下基板に過剰な荷重が加えられた際には、予め下基板の表面と当接して配置されている第１スペーサーは、上基板および下基板に加えられた過剰な荷重が分散されることにより当接面が破損されにくい一方、下基板の表面と間隔を隔てて設けられる第２スペーサーは、凹部の平坦面形状の表面に当接（全面接触）する際に、第２スペーサーの当接面に大きな荷重が加わりやすい。このため、第２スペーサーが破損する場合があるという問題点がある。

また、上記特許文献３に記載の液晶表示装置では、第１基板および第２基板に荷重が加えられた際には、予め第２基板の表面と当接して配置されている第１柱状構造体は、第１基板および第２基板に加えられた過剰な荷重が分散されることにより当接面が破損されにくい一方、第２基板の表面と間隔を隔てて設けられる第２柱状構造体は、凹部の平坦面形状の表面に当接（全面接触）する際に、第２柱状構造体の当接面に大きな荷重が加わりやすい。このため、第２柱状構造体が破損する場合があるという問題点がある。

また、上記特許文献１〜３に記載の液晶表示装置において、第２スペーサーは、第２基板と一定の間隔を設けて形成されている。この時、第２スペーサーと第２基板との間隔が広すぎる場合には、第１スペーサーの変形が余りに大きくなってしまい、第２スペーサーと第２基板とが接する前に、第１スペーサーが破壊されてしまうおそれがある。反対に、第２スペーサーと第２基板との間隔が狭すぎる場合には、低温時に液晶表示装置内の液晶層が収縮した際に、早い段階で第２スペーサーと第２基板とが接してしまい、スペーサーと基板との当接面積が急激に増加し、液晶層の収縮に追従できなくなり、気泡が発生してしまうおそれがある。したがって、第２スペーサーと第２基板との間隔を最適に調整するのが非常に困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、第１基板および第２基板に過剰な荷重が加えられた際に、第２スペーサーが破損するのを抑制するとともに、第２スペーサーと第２基板との間隔を調整し易くすることが可能な液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法および電子機器を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における液晶表示装置は、互いに対向するように配置される第１基板および第２基板を有し、第１基板は、第１基板の表面と直交する垂直方向の高さが等しくなるように形成された第１スペーサーおよび第２スペーサーを備え、第２基板は、弾性変形可能な感光性樹脂からなり、少なくとも第１スペーサーに対応する領域に平坦面を形成する平坦化膜と、第２スペーサーに対応する領域に平坦化膜に一体的に形成され、凸部の頂部が平坦化膜の平坦面よりも低くなる凹凸形状を有する窪み部と、を備え、第１基板および第２基板に垂直方向の荷重が加えられていないとき、第１スペーサーは第２基板側の平坦面と直接的または間接的に当接し、第２スペーサーは第２基板側の窪み部と間隔を隔てて対向しており、第１基板および第２基板に垂直方向の荷重が加わると、窪み部の凹凸形状の凸部は、第２スペーサーに当接した後、押しつぶされる方向に弾性変形する。

この第１の局面による液晶表示装置では、まず、低温時に液晶表示装置内の液晶層が収縮した場合に、第２スペーサーと第２基板とが間隔を隔てて形成されているので、スペーサーと基板とが接している面積が少ないので、液晶層の収縮に基板間隔も十分に追従でき、気泡の発生を抑えることができる。そして、上記のように、第２基板の第１基板側の第２スペーサーに対応する領域に、凹凸形状を有する窪み部を形成することによって、第１基板および第２基板に過剰な荷重が加えられた際に、第２スペーサーの第２基板側の表面が第２基板側に形成された凹部の平坦面形状の表面に当接（全面接触）する場合と異なり、最初に、第２スペーサーの第２基板側の表面が凹凸形状の凸部の頂部に接触する。そして、凹凸形状の凸部が押しつぶされるように弾性変形する。このとき、第２スペーサーの第２基板側の表面形状も平坦面形状から凹凸形状の表面形状を反映するような形状に弾性変形するとともに、第２スペーサーの第２基板側の表面が凹凸形状の凹部の表面に当接するまで弾性変形する。これにより、第２スペーサーの第２基板側の表面が凹凸形状の凸部の頂部に当接してから、凹凸形状の凹部の表面に当接するまでの分、第１基板および第２基板に加えられた過剰な荷重が第２スペーサーの当接部に集中してしまうのを和らげることができるので、第１基板および第２基板に過剰な荷重が加えられた際に、第２スペーサーが破損するのを抑制することができる。また、第２基板側の凹凸形状を利用することで、第２スペーサーと第２基板との当接面積に緩やかな変化を持たせることが可能となるので、基板とスペーサーとの当接面積の急激な変化を抑えることができる。したがって、第２スペーサーと第２基板との間隔を多少狭くしても、十分液晶層の収縮に追従できるので、第２スペーサーと第２基板との間隔調整を従来に比べて容易に行うことができる。

上記第１の局面による液晶表示装置において、好ましくは、第１基板および第２基板は、複数の副画素を含み、複数の副画素は、それぞれ、光を透過する透過領域と、光を反射する反射領域とを含み、第１スペーサーおよび第２スペーサーは、平面的に見て、副画素の反射領域に形成されており、反射領域の第２スペーサーに対応する領域には、凹凸形状が形成されている。このように構成すれば、凹凸形状を透過領域に形成する場合と比べて、透過領域の光の透過率が低下するのを抑制することができる。

この発明の第２の局面による液晶表示装置の製造方法は、互いに対向するように配置される第１基板および第２基板と、第１基板側に第２基板側と直接的または間接的に当接するように形成された第１スペーサー、および、第１基板側に第２基板側と間隔を隔てて形成された第２スペーサーとを備えた液晶表示装置の製造方法であって、第１基板に、当該第１基板の表面と直交する垂直方向の高さが等しくなるように第１スペーサーおよび第２スペーサーを形成する工程と、第２基板側に、弾性変形可能な感光性材料からなり、少なくとも第１スペーサーに対応する領域に平坦面を形成する平坦化膜を形成するとともに、第２スペーサーに対応する領域に平坦化膜に一体的に絶縁膜を形成する工程と、凹凸形状形成用のパターンが形成されたマスクを用いて、第２スペーサーに対応する領域を露光することにより、絶縁膜に凸部の頂部が平坦化膜の平坦面よりも低くなる凹凸形状を有する窪み部を形成する露光工程と、を備える。

この発明の第３の局面による電子機器は、上記のいずれかの構成を有する液晶表示装置を備える。このように構成すれば、第１基板および第２基板に過剰な荷重が加えられた場合でも、第２スペーサーが破損するのを抑制することが可能な液晶表示装置を備えた電子機器を得ることができる。

本発明の第１実施形態による液晶表示装置の平面図である。 図１の２００−２００線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による液晶表示装置に過剰な荷重が加えられた際の様子について説明するための図である。 本発明の第１実施形態による液晶表示装置に過剰な荷重が加えられた際の様子について説明するための図である。 本発明の第２実施形態による液晶表示装置の断面図である。 本発明の第３実施形態による液晶表示装置の平面図である。 図６の３００−３００線に沿った断面図である。 本発明の第４実施形態による液晶表示装置の平面図である。 本発明の第１〜第４実施形態による液晶表示装置を用いた電子機器の第１の例を説明するための図である。 本発明の第１〜第４実施形態による液晶表示装置を用いた電子機器の第２の例を説明するための図である。 本発明の第１〜第４実施形態による液晶表示装置を用いた電子機器の第３の例を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による液晶表示装置１００の構成について説明する。なお、第１実施形態では、縦電界モードの液晶表示装置１００に本発明を適用した場合について説明する。

第１実施形態による液晶表示装置１００は、図１に示すように、走査線１と、走査線１と交差するように配置される信号線２とが設けられている。また、走査線１と信号線２とが交差する位置に対応して、副画素３（副画素３ａ、３ｂおよび３ｃ）が複数設けられている。そして、複数の副画素３（副画素３ａ、３ｂおよび３ｃ）には、それぞれ、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４が設けられている。

副画素３（副画素３ａ〜３ｃ）の断面構造としては、図２に示すように、ＴＦＴ基板５の表面上には、ゲート電極６が形成されている。なお、ＴＦＴ基板５は、本発明の「第２基板」の一例である。また、ゲート電極６およびＴＦＴ基板５の表面上には、ＳｉＮからなるゲート絶縁膜７ａを含む絶縁膜７が形成されている。また、ゲート電極６と絶縁膜７を介して対向するように、半導体層８が形成されている。なお、半導体層８は、ａ−Ｓｉとｎ^＋Ｓｉとからなる。半導体層８の上部には、ソース電極９およびドレイン電極１０が形成されている。そして、ゲート電極６、絶縁膜７、半導体層８、ソース電極９およびドレイン電極１０により薄膜トランジスタ４が構成されている。

また、ソース電極９およびドレイン電極１０を覆うように、ＳｉＮからなるパッシベーション層１１が形成されている。パッシベーション層１１の表面上には、弾性変形可能な感光性のアクリル樹脂からなる平坦化膜１２が形成されている。平坦化膜１２には、コンタクトホール１２ａが形成されている。ここで、第１実施形態では、平坦化膜１２の副画素３ｃに対応する領域には、窪み部１２ｂが形成されている。この窪み部１２ｂは、平坦化膜１２に一体的に形成されている。なお、窪み部１２ｂは、本発明の「凹凸部」の一例である。この窪み部１２ｂは、平面的に見て、薄膜トランジスタ４の上方（矢印Ｚ２方向）に形成されている。また、窪み部１２ｂの表面は、凹凸形状（波型形状）を有している。また、平坦化膜１２の平坦面（上面）１２ｃと、窪み部１２ｂの表面の凸部の頂部１２ｄとの距離Ｌ１は、約０．５μｍである。また、第１実施形態では、窪み部１２ｂの凸部の頂部１２ｄは、平坦化膜１２の窪み部１２ｂ以外の領域の上面１２ｃよりも低くなるように形成されている。また、窪み部１２ｂの表面の凸部の頂部１２ｄと、窪み部１２ｂの凹部の底部１２ｅとの距離Ｌ２は、約０．４μｍである。

ここで、窪み部（凹凸部）１２ｂの形成方法（製造方法）としては、まず、平坦化膜形成工程において、塗布法により、アクリル系の感光性材料からなる平坦化膜１２をパッシベーション層１１の表面上に形成する。なお、平坦化膜１２は、本発明の「絶縁膜」の一例である。そして、窪み部（凹凸部）形成工程（露光工程）において、平坦化膜１２に対向するようにマスク（図示せず）を配置する。このマスクは、ガラス基板の表面上にクロムなどの金属からなる遮光膜が形成されている。また、マスクの遮光膜には、窪み部（凹凸部）１２ｂを形成するための露光限界解像度よりも小さい幅の複数の開口部（窪み部（凹凸部）形成用のパターン）が形成されている。そして、第１実施形態では、このマスクを用いて露光工程を行うことにより、平坦化膜１２の後述するサブ柱状スペーサー２０ｂに対応する領域に窪み部（凹凸部）１２ｂが形成される。これにより、平坦化膜１２の表面には、複数の凹凸を有する窪み部（凹凸部）１２ｂが形成される。なお、露光工程において窪み部を形成するためのマスクとしては、ハーフトーンマスクの使用も考えられる。このハーフトーンマスクには、照射された光が略全て透過する透過部と、照射された光の一部が透過する透過率の低い膜が形成されている半透過部分と、照射された光が透過しない遮光部分とが設けられている。ハーフトーンマスクの半透過部分には、透過率の低い膜が形成されているため、その分、ハーフトーンマスクの構造が複雑化すると共に、所望の露光強度に調整するのが非常に難しい。一方、上記で示したような、露光限界解像度よりも小さい幅の複数の開口部が形成されているマスクを使用すれば、ハーフトーンマスクのような問題も少ないため、非常に簡単に窪み部を形成することが可能となる。

また、平坦化膜１２を覆うように、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）や、ＩＺＯ（Ｉｎｄｕｉｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極からなる画素電極１３が形成されている。画素電極１３の表面は、平坦化膜１２の窪み部１２ｂの表面の凹凸形状を反映した形状に形成されている。また、パッシベーション層１１のコンタクトホール１１ａと平坦化膜１２のコンタクトホール１２ａとを介して、画素電極１３とドレイン電極１０とが接続されている。また、画素電極１３の表面上には、ポリイミドなどの有機膜からなる配向膜１４が形成されている。配向膜１４の表面は、平坦化膜１２の窪み部１２ｂおよび画素電極１３の表面の凹凸形状を反映した形状に形成されている。

また、ＴＦＴ基板５と対向するように、対向基板１５が設けられている。なお、対向基板１５は、本発明の「第１基板」の一例である。対向基板１５の表面上には、樹脂などからなるブラックマトリクス１６が形成されている。

また、ブラックマトリクス１６の表面上には、カラーフィルター（ＣＦ）１７が形成されている。なお、カラーフィルター１７は、図１に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３色のカラーフィルター１７からなるとともに、副画素３ａ〜３ｃ毎に設けられている。また、図２に示すように、カラーフィルター１７の表面上には、保護膜としてのオーバーコート層（ＯＣ）１８が形成されている。また、オーバーコート層１８の表面上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明電極からなる対向電極１９が形成されている。

また、第１実施形態では、副画素３ｂに対応する対向電極１９の表面上には、感光性アクリル樹脂などの弾性変形可能な感光性樹脂からなるメイン柱状スペーサー（ＰＳ）２０ａが設けられている。なお、メイン柱状スペーサー２０ａは、本発明の「第１スペーサー」の一例である。また、メイン柱状スペーサー２０ａは、セルギャップ（ＴＦＴ基板５と対向基板１５との間の距離）を調整する機能を有する。

また、第１実施形態では、副画素３ｃに対応する対向電極１９の表面上には、メイン柱状スペーサー２０ａと同じ感光性アクリル樹脂などの弾性変形可能な感光性樹脂からなるサブ柱状スペーサー２０ｂが設けられている。なお、サブ柱状スペーサー２０ｂは、本発明の「第２スペーサー」の一例である。また、サブ柱状スペーサー２０ｂは、平面的に見て、窪み部１２ｂと対向する領域に配置されている。また、副画素３ｃに形成されたサブ柱状スペーサー２０ｂの矢印Ｚ１方向の表面と、窪み部１２ｂの矢印Ｚ２方向の表面とは、所定の間隔を隔てて配置されている。

また、第１実施形態では、メイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｂは、図１に示すように、平面的に見て、薄膜トランジスタ４とオーバラップするように設けられるとともに、略円形形状に形成されている。また、図２に示すように、メイン柱状スペーサー２０ａのＺ方向の高さｈ１は、サブ柱状スペーサー２０ｂのＺ方向の高さｈ２と略等しい。また、メイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｂの表面上には、ポリイミドなどの有機膜からなる配向膜２１が形成されている。また、メイン柱状スペーサー２０ａの表面上に形成された配向膜２１は、ＴＦＴ基板５側の配向膜１４に当接するように配置されている。このように、第１実施形態では、メイン柱状スペーサー２０ａは、配向膜２１を介して、ＴＦＴ基板５側に形成された配向膜１４と間接的に当接している。

また、配向膜１４と配向膜２１との間には、液晶層２２が設けられている。また、ＴＦＴ基板５の矢印Ｚ１方向側には、バックライト４０が設けられている。バックライト４０は、ＴＦＴ基板５側から対向基板１５側（矢印Ｚ２方向側）に向かって光が出射されるように構成されている。

次に、図２〜図４を参照して、液晶表示装置１００に過剰な荷重が加えられた際のメイン柱状スペーサー２０ａ、サブ柱状スペーサー２０ｂおよび窪み部１２ｂの弾性変形の様子について説明する。

まず、液晶表示装置１００にＺ方向に荷重が加わっていない場合には、図２に示すように、副画素３ｂに形成されたメイン柱状スペーサー２０ａは、弾性変形していない。また、メイン柱状スペーサー２０ａの表面に形成された配向膜２１の表面と、ＴＦＴ基板５側に形成された配向膜１４の表面とは、当接（全面接触）している。また、副画素３ｃに形成されたサブ柱状スペーサー２０ｂは、ＴＦＴ基板５側と間隔を隔てて配置されている。

次に、液晶表示装置１００にＺ方向の荷重が加えられるか、または、低温時に液晶表示装置１００内の液晶層２２が収縮する場合には、対向基板１５は、矢印Ｚ１方向に撓むとともに、ＴＦＴ基板５は、矢印Ｚ２方向に撓む。そして、図３に示すように、副画素３ｂに形成されたメイン柱状スペーサー２０ａは、メイン柱状スペーサー２０ａの表面の配向膜２１がＴＦＴ基板５側の配向膜１４と当接（全面接触）した状態から、対向基板１５とＴＦＴ基板５とによりＺ方向に押しつぶされ、弾性変形する。具体的には、メイン柱状スペーサー２０ａは、Ｚ方向に圧縮されるとともに、Ｘ方向に膨張するように弾性変形する。また、副画素３ｃに形成されたサブ柱状スペーサー２０ｂの表面に形成された配向膜２１の表面は、まず、第１段階として、窪み部１２ｂの凸部の頂部１２ｄに対応する配向膜１４の表面に部分的に当接する。

そして、液晶表示装置１００にさらにＺ方向の荷重が加えられた場合には、図４に示すように、対向基板１５およびＴＦＴ基板５は、Ｚ方向にさらに撓む。そして、副画素３ｂに形成されたメイン柱状スペーサー２０ａは、メイン柱状スペーサー２０ａの表面の配向膜２１がＴＦＴ基板５側の配向膜１４と当接（全面接触）した状態で、対向基板１５とＴＦＴ基板５とによりＺ方向に押しつぶされ、さらに弾性変形する。この場合、メイン柱状スペーサー２０ａの表面に形成された配向膜２１は、ＴＦＴ基板５側に形成された配向膜１４と予め当接して配置されているので、液晶表示装置１００に加えられた荷重が当接面に集中することなく分散される。これにより、メイン柱状スペーサー２０ａが破損するのを抑制することが可能である。

また、副画素３ｃに形成されたサブ柱状スペーサー２０ｂの表面に形成された配向膜２１の表面は、窪み部１２ｂの凸部の頂部１２ｄに対応する配向膜１４の表面に当接した状態から、第２段階として、対向基板１５とＴＦＴ基板５とによりＺ方向に押しつぶされ、弾性変形する。また、サブ柱状スペーサー２０ｂは、Ｚ方向に圧縮されるとともに、Ｘ方向に膨張するように弾性変形する。この際、サブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面、および、配向膜２１のサブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面に対応する部分は、窪み部１２ｂの表面の凹凸形状を反映するような凹凸形状になるように弾性変形する。また、窪み部１２ｂの凸部もＺ方向に押しつぶされ、弾性変形する。

そして、最終的に、配向膜２１のサブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面に対応する部分が、配向膜１４の窪み部１２ｂの凹部の底部１２ｅの表面に対応する部分に当接するまで弾性変形すると、それ以上は弾性変形しなくなる。このようにして、第１段階および第２段階の２段階でサブ柱状スペーサー２０ｂおよび窪み部１２ｂの弾性変形が行われるので、液晶表示装置１００に加わった過剰な荷重がサブ柱状スペーサー２０ｂに急激に加わるのを和らげることが可能である。また、スペーサーと基板との接する面積を第１段階および第２段階の間で徐々に増加させていくことが可能となる。そして、その後、液晶表示装置１００に荷重が加えられなくなった際には、対向基板１５は、矢印Ｚ２方向側に戻るとともに、ＴＦＴ基板５は、矢印Ｚ１方向側に戻る。これにより、メイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｂの形状は、図２に示す状態に戻る。

第１実施形態では、上記のように、ＴＦＴ基板５の対向基板１５側のサブ柱状スペーサー２０ｂに対応する領域に、窪み部１２ｂを形成することによって、たとえば、対向基板１５およびＴＦＴ基板５に過剰な荷重が加えられた際に、サブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面がＴＦＴ基板５側に形成された凹部の平坦面形状の表面に当接（全面接触）する場合と異なり、最初に、サブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面が窪み部１２ｂの凸部の頂部１２ｄに対応する配向膜１４に接触する。そして、窪み部１２ｂの凸部が押しつぶされるように弾性変形する。このとき、サブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面、および、配向膜２１のサブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面形状も平坦面形状から窪み部１２ｂの表面形状を反映するような形状に弾性変形するとともに、配向膜２１のサブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面に対応する部分が、配向膜１４の窪み部１２ｂの凹部の底部１２ｅの表面に対応する部分に当接するまで弾性変形する。これにより、配向膜２１のサブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面に対応する部分が、配向膜１４の窪み部１２ｂの凸部の頂部１２ｄに対応する部分に当接してから、配向膜１４の窪み部１２ｂの凹部の底部１２ｅに対応する部分に当接するまでの分、対向基板１５およびＴＦＴ基板５に加えられた過剰な荷重がサブ柱状スペーサー２０ｂに集中してしまうのを和らげることができるので、対向基板１５およびＴＦＴ基板５に過剰な荷重が加えられた際に、サブ柱状スペーサー２０ｂが破損するのを抑制することができる。また、スペーサーと基板との接する面積を徐々に増加させていくことができるので、サブ柱状スペーサー２０ｂとＴＦＴ基板５側の表面との距離が多少短くとも、低温時の液晶層２２の収縮に追従させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、平坦化膜１２のサブ柱状スペーサー２０ｂに対応する領域に、窪み部１２ｂを形成することによって、感光性樹脂膜からなる平坦化膜１２を用いる場合には、フォトリソグラフィー技術により、容易に、平坦化膜１２に窪み部１２ｂを形成することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、窪み部１２ｂの凸部の頂部１２ｄを、平坦化膜１２の窪み部１２ｂ以外の領域の上面１２ｃよりも低くなるように形成することによって、配向膜２１のサブ柱状スペーサー２０ｂのＴＦＴ基板５側の表面に対応する部分と、配向膜１４の窪み部１２ｂの凸部の頂部１２ｄに対応する部分との間に、容易に、間隔を設けることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、窪み部１２ｂを、薄膜トランジスタ４の上方に形成することによって、ブラックマトリクス１６により遮光される領域である薄膜トランジスタ４の形成領域に対応する領域に窪み部１２ｂおよびサブ柱状スペーサー２０ｂが配置されるので、薄膜トランジスタ４とは別にサブ柱状スペーサー２０ｂを遮光するためのブラックマトリクス１６を遮光領域に設ける必要がない。これにより、遮光領域が増加するのを抑制することができるので、光の透過率の低下を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、窪み部１２ｂが平坦化膜１２に一体的に形成された上記第１実施形態と異なり、平坦化膜１２１の表面に平坦化膜１２１とは別個に凹凸部１１２が設けられた例について説明する。

本発明の第２実施形態による液晶表示装置１１０では、図５に示すように、副画素３ｃでは、平坦化膜１２１の表面上に凹凸部１１２が形成されている。また、第２実施形態では、凹凸部１１２は、平坦化膜１２１の表面上に、平坦化膜１２１とは別個に形成されている。また、凹凸部１１２は、平坦化膜１２１の表面上に、弾性変形可能なアクリル系の感光性樹脂膜を塗布し、その後、フォトリソグラフィー（露光工程）により形成されるように構成されている。また、凹凸部１１２の表面は、凹凸形状に形成されている。また、第２実施形態では、凹凸部１１２の凸部の頂部１１２ａは、平坦化膜１２１の上面１２１ｃよりも高くなるように形成されている。

また、凹凸部１１２の表面上には、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極からなる画素電極１３１が形成されている。この画素電極１３１は、凹凸部１１２の表面形状（凹凸形状）を反映した形状に形成されている。また、画素電極１３１の表面上には、ポリイミドなどの有機膜からなる配向膜１４１が形成されている。この配向膜１４１の表面は、凹凸部１１２および画素電極１３の表面形状（凹凸形状）を反映した形状に形成されている。

また、対向基板１５側の副画素３ｃには、感光性樹脂膜からなるサブ柱状スペーサー２０ｃが形成されている。なお、サブ柱状スペーサー２０ｃは、本発明の「第２スペーサー」の一例である。このサブ柱状スペーサー２０ｃは、凹凸部１１２の上方（矢印Ｚ２方向側）に形成されている。また、第２実施形態では、凹凸部１１２の上方（矢印Ｚ２方向側）に形成されたサブ柱状スペーサー２０ｃの高さｈ３は、副画素３ｂに形成されたメイン柱状スペーサー２０ａの高さｈ１よりも低い。

また、メイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｃの表面上には、ポリイミドなどの有機膜からなる配向膜２１１が形成されている。また、サブ柱状スペーサー２０ｃの矢印Ｚ１方向側の表面に形成された配向膜２１１の表面と、凹凸部１１２の矢印Ｚ２方向側に形成された配向膜１４１の表面とは、間隔を隔てて配置されている。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記した第１実施形態と同様である。また、液晶表示装置１１０に過剰な荷重が加えられた際のメイン柱状スペーサー２０ａ、サブ柱状スペーサー２０ｃおよび凹凸部１１２の弾性変形の様子は、上記した第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、凹凸部１１２の凸部の頂部１１２ａを、平坦化膜１２１の上面１２１ｃよりも高くなるように形成することによって、配向膜２１１のサブ柱状スペーサー２０ｃのＴＦＴ基板５側の表面に対応する部分と、配向膜１４１の凹凸部１１２の凸部の頂部１１２ａに対応する部分との間に、容易に、間隔を設けることができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記した第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図６および図７を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、各副画素３（３ａ〜３ｃ）の透過領域にメイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｂのうちのいずれか一方を配置した上記第１実施形態と異なり、各副画素３（３ａ〜３ｃ）の反射領域にメイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｂのうちのいずれか一方を配置した例について説明する。

本発明の第３実施形態による液晶表示装置１２０では、図６に示すように、各副画素３（３ａ〜３ｃ）には、副画素３の矢印Ｙ１方向側に光を透過する透過領域と、副画素３の矢印Ｙ２方向側に光を反射する反射領域とが設けられている。これにより、半透過型の液晶表示装置１２０が構成されている。

また、図７に示すように、反射領域においては、ＴＦＴ基板５側には、弾性変形可能な感光性アクリル樹脂からなる平坦化膜１２２が形成されている。副画素３ｂでは、弾性変形可能なメイン柱状スペーサー２０ａの矢印Ｚ１方向側と当接している平坦化膜１２２の上面１２２ａは、平坦面形状に形成されている。また、反射領域のメイン柱状スペーサー２０ａが配置されている領域以外の領域の平坦化膜１２２の表面には、表面が凹凸形状の凹凸部１２２ｂが形成されている。また、凹凸部１２２ｂの凸部の頂部１２２ｃは、メイン柱状スペーサー２０ａが形成されている領域の平坦化膜１２２の上面１２２ａよりも低くなるように形成されている。

また、平坦化膜１２２の凹凸部１２２ｂに対応する表面上には、光を反射させるためのＡｌ（アルミニウム）層からなる反射膜５０が形成されている。この反射膜５０の表面は、平坦化膜１２２の凹凸部１２２ｂの表面の凹凸形状を反映した形状に形成されている。

また、反射膜５０の表面上には、画素電極１３２が形成されている。また、メイン柱状スペーサー２０ａが配置されている領域以外の領域に形成された画素電極１３２の表面は、凹凸部１２２ｂおよび反射膜５０の表面の凹凸形状を反映した形状に形成されている。

また、画素電極１３２の表面上には、配向膜１４２が形成されている。また、メイン柱状スペーサー２０ａが配置されている領域以外の領域に形成された配向膜１４２の表面は、凹凸部１２２ｂ、反射膜５０および画素電極１３２の表面の凹凸形状を反映した形状に形成されている。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記した第１実施形態と同様である。また、液晶表示装置１２０に過剰な荷重が加えられた際のメイン柱状スペーサー２０ａ、サブ柱状スペーサー２０ｂおよび凹凸部１２２ｂの弾性変形の様子は、上記した第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、上記のように、反射領域に形成された平坦化膜１２２のサブ柱状スペーサー２０ｂに対応する領域に、凹凸部１２２ｂを形成することによって、凹凸部１２２ｂを透過領域に形成する場合と比べて、透過領域の光の透過率が低下するのを抑制することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記した第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
次に、図２および図８を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、各副画素３（３ａ〜３ｃ）にメイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｂのうちのいずれか一方を配置した上記第１実施形態と異なり、各副画素３（３ａ〜３ｃ）にメイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｂの両方を配置した例について説明する。

本発明の第４実施形態による液晶表示装置１３０では、図８に示すように、各副画素３（３ａ〜３ｃ）には、それぞれ、メイン柱状スペーサー２０ａおよびサブ柱状スペーサー２０ｂの両方が形成されている。また、ＴＦＴ基板５側の平坦化膜１２のサブ柱状スペーサー２０ｂに対応する領域には、窪み部１２ｂ（凹凸部）（図２参照）が形成されている。つまり、窪み部１２ｂ（凹凸部）は、副画素３（３ａ〜３ｃ）毎にそれぞれ形成されている。

なお、第４実施形態のその他の構成は、上記した第１実施形態と同様である。また、液晶表示装置１３０に過剰な荷重が加えられた際のメイン柱状スペーサー２０ａ、サブ柱状スペーサー２０ｂおよび窪み部１２ｂの弾性変形の様子は、上記した第１実施形態と同様である。

また、第４実施形態の効果は、上記した第１実施形態と同様である。

図９〜図１１は、それぞれ、上記した第１〜第４実施形態による液晶表示装置１００、１１０、１２０および１３０を用いた電子機器の第１の例〜第３の例を説明するための図である。図９〜図１１を参照して、第１〜第４実施形態による液晶表示装置１００、１１０、１２０および１３０を用いた電子機器について説明する。

第１〜第４実施形態による液晶表示装置１００、１１０、１２０および１３０は、図９〜図１１に示すように、第１の例としてのＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）４００、第２の例としての携帯電話４１０、および、第３の例としての情報携帯端末４２０（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などに用いることが可能である。

図９の第１の例によるＰＣ４００においては、キーボードなどの入力部４００ａおよび表示画面４００ｂなどに第１〜第４実施形態による液晶表示装置１００、１１０、１２０および１３０を用いることが可能である。図１０の第２の例による携帯電話４１０においては、表示画面４１０ａに第１〜第４実施形態による液晶表示装置１００、１１０、１２０および１３０が用いられる。図１１の第３の例による情報携帯端末４２０においては、表示画面４２０ａに第１〜第４実施形態による液晶表示装置１００、１１０、１２０および１３０が用いられる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第４実施形態では、縦電界モードの液晶表示装置を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、縦電界モード以外の方式の液晶表示装置を用いてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、ＴＦＴ基板に形成された平坦化膜の対向基板側に形成されたサブ柱状スペーサーに対応する領域に、窪み部（凹凸部）を形成する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、サブ柱状スペーサーに対応する領域に窪み部（凹凸部）が形成可能であれば、平坦化膜以外に窪み部（凹凸部）を形成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、メイン柱状スペーサーが配向膜を介してＴＦＴ基板側と間接的に当接するように形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、メイン柱状スペーサーの表面上に配向膜を形成せずに、メイン柱状スペーサーの表面とＴＦＴ基板側とが直接的に当接するように形成してもよい。

また、上記第２実施形態では、平坦化膜の表面上に、平坦化膜と同じ材料からなる凹凸部を形成する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、平坦化膜の表面上に凹凸部を形成可能であれば、平坦化膜の表面上に、平坦化膜とは異なる材料からなる凹凸部を形成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、各副画素にメイン柱状スペーサーおよびサブ柱状スペーサーのうちのいずれか１つが形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、２つの副画素毎に柱状スペーサーおよびサブ柱状スペーサーのうちのいずれか１つを形成したり、３つの副画素毎に柱状スペーサーおよびサブ柱状スペーサーのうちのいずれか１つを形成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、赤、緑および青の３色の副画素から画素を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、２色または４色以上の副画素により、画素を構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、ＴＦＴ基板側の平坦化膜のメイン柱状スペーサーに対応する領域の表面を平坦面状に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＴＦＴ基板側の平坦化膜のメイン柱状スペーサーに対応する領域の表面を凹凸形状の窪み部に形成してもよい。

３、３ａ、３ｂ、３ｃ 副画素 ４ 薄膜トランジスタ ５ ＴＦＴ基板（第２基板） １２ 平坦化膜（絶縁膜） １２ｂ 窪み部（凹凸部） １２ｃ、１２１ｃ、１２２ａ 上面 １２ｄ、１１２ａ、１２２ｃ 頂部 １５ 対向基板（第１基板） ２０ａ メイン柱状スペーサー（第１スペーサー） ２０ｂ、２０ｃ サブ柱状スペーサー（第２スペーサー） １００、１１０、１２０、１３０ 液晶表示装置 １１２、１２２ｂ 凹凸部 １２１、１２２ 平坦化膜 ４００ ＰＣ（電子機器） ４１０ 携帯電話（電子機器） ４２０ 情報携帯端末（電子機器）

Claims (7)

1. 互いに対向するように配置される第１基板および第２基板を有し、
   前記第１基板は、前記第１基板の表面と直交する垂直方向の高さが等しくなるように形成された第１スペーサーおよび第２スペーサーを備え、
   前記第２基板は、
   弾性変形可能な感光性樹脂からなり、少なくとも前記第１スペーサーに対応する領域に平坦面を形成する平坦化膜と、前記第２スペーサーに対応する領域に、前記平坦化膜に一体的に形成され、凸部の頂部が前記平坦化膜の平坦面よりも低くなる凹凸形状を有する窪み部と、を備え、
   前記第１基板および前記第２基板に前記垂直方向の荷重が加えられていないとき、前記第１スペーサーは前記第２基板側の前記平坦面と直接的または間接的に当接し、前記第２スペーサーは前記第２基板側の前記窪み部と間隔を隔てて対向しており、前記第１基板および前記第２基板に前記垂直方向の荷重が加わると、前記窪み部の凹凸形状の凸部は、前記第２スペーサーに当接した後、押しつぶされる方向に弾性変形する、
   液晶表示装置。
2. 前記第１スペーサーおよび前記第２スペーサーは、前記第１基板のブラックマトリクスが形成される領域に、当該ブラックマトリクス領域の対向電極よりも前記第２基板側に形成される、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第２スペーサーは、弾性変形可能な感光性樹脂からなり、前記第１基板および前記第２基板に前記垂直方向の荷重が加えられた場合には、前記垂直方向に圧縮されるように弾性変形する、
   請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１基板および前記第２基板は、複数の副画素を含み、
   前記複数の副画素は、それぞれ、光を透過する透過領域と、光を反射する反射領域とを含み、
   前記第１スペーサーおよび前記第２スペーサーは、平面的に見て、前記副画素の反射領域に形成されており、
   前記反射領域の前記第２スペーサーに対応する領域には、前記凹凸形状が形成されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記第２基板の表面上に形成された薄膜トランジスタをさらに備え、
   前記窪み部は、前記薄膜トランジスタの上方に形成されている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備える、電子機器。
7. 互いに対向するように配置される第１基板および第２基板と、前記第１基板側に前記第２基板側と直接的または間接的に当接するように形成された第１スペーサー、および、前記第１基板側に前記第２基板側と間隔を隔てて形成された第２スペーサーと、を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
   前記第１基板に、当該第１基板の表面と直交する垂直方向の高さが等しくなるように前記第１スペーサーおよび前記第２スペーサーを形成する工程と、
   前記第２基板側に、弾性変形可能な感光性材料からなり、少なくとも前記第１スペーサーに対応する領域に平坦面を形成する平坦化膜を形成するとともに、前記第２スペーサーに対応する領域に前記平坦化膜に一体的に絶縁膜を形成する工程と、
   凹凸形状形成用のパターンが形成されたマスクを用いて、前記第２スペーサーに対応する領域を露光することにより、前記絶縁膜に凸部の頂部が前記平坦化膜の平坦面よりも低くなる凹凸形状を有する窪み部を形成する露光工程と、を備える、
   液晶表示装置の製造方法。
   

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