JP2010078944A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】柱状スペーサが画素領域側に侵入することを防ぎ、光漏れを防ぐことで表示不良を防止しうる、高開口率の構造を提供する。
【解決手段】ＦＦＳ方式の液晶表示装置１であって、一方の基板１０に、データ線と走査線とスイッチング素子５とを少なくとも覆う平坦化膜１８と、平坦化膜１８上に形成された第１電極３１と、第１電極３１を覆う絶縁膜３３と、絶縁膜３３上に形成され、第１電極３１との間に生じる電界によって液晶層５０を構成する液晶分子を駆動する第２電極３２と、が設けられ、一対の基板１０,２０のうちの他方の基板２０には、データ線、走査線、スイッチング素子５の少なくともいずれか一つと平面的に重なる位置に、一対の基板１０,２０間の間隔を保持する柱状スペーサ４０が設けられ、一方の基板１０の表面に、平坦化膜１８を窪ませて形成された凹部４１が設けられ、柱状スペーサ４０の一部が凹部４１の内部に収容されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関するものである。

近年、高開口率化に伴い、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置の開発が盛んに行われている。ＦＦＳ方式の液晶表示装置は、画素領域における電極間に補助容量が構成されるため、従来のＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式やＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式に比べて、画素領域の周囲の遮光領域を効率良く削減でき、開口率を高めることができる。

また、これらの液晶表示装置を構成する一対の基板の間には、基板間の距離（セルギャップ）を一定に保つために柱状スペーサが設けられている。しかしながら、柱状スペーサは、製造工程においてガラス転移点を越えた状態でその先端が溶けることが多く、焼成後の形状にバラツキが発生してしまう。そのため、セルギャップを一定に保つことができず、液晶表示装置の表示不良が生じる場合がある。

このような問題点を解決するために、例えば特許文献１では、柱状スペーサを一方の基板に形成された凸部の端縁に重なるように設けることで、柱状スペーサの先端と基板との接触面積を拡大し、荷重に対する柱状スペーサ及び基板の強度を向上させている。これにより、柱状スペーサの形状の変形を抑制してセルギャップを一定に保持し、液晶表示装置の表示不良の防止を可能にしている。
特開２００５−６２５８９号公報

しかしながら、特許文献１では、柱状スペーサが凸部を構成する信号線やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に重なるように設けられているため、加圧試験を行う際に、荷重が加わったことによって柱状スペーサが画素領域側に侵入してしまう場合がある。また、柱状スペーサの画素領域側への侵入は通常使用時における基板の歪みやたわみによっても起こりうる。これにより、配向膜の表面に傷が付き、液晶分子の配向乱れが引き起こされ、黒表示となるべき箇所の光漏れが生じ、液晶表示装置の表示不良が発生してしまう惧れがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ＦＦＳ方式の液晶表示装置において、荷重が加わった場合に柱状スペーサが画素領域側に侵入することを防ぎ、光漏れを防ぐことで表示不良を防止しうる、高開口率の液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板に、互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、前記データ線及び前記走査線に電気的に接続された複数のスイッチング素子と、が設けられた液晶表示装置であって、前記一方の基板に、前記データ線と前記走査線と前記スイッチング素子とを少なくとも覆う平坦化膜と、前記平坦化膜上に形成された第１電極と、前記第１電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され、前記第１電極との間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動する第２電極と、が設けられ、前記一対の基板のうちの他方の基板には、前記データ線、前記走査線、前記スイッチング素子の少なくともいずれか一つと平面的に重なる位置に、前記一対の基板間の間隔を保持する柱状スペーサが設けられ、前記一方の基板の表面に、前記平坦化膜を窪ませて形成された凹部が設けられ、前記柱状スペーサの一部が前記凹部の内部に収容されていることを特徴とする。
この構成によれば、柱状スペーサは、平坦化膜に少なくとも底部を設けられた凹部の内部に収容されるので、荷重が加わっても画素領域側に侵入することがない。一般に、ＦＦＳ方式の液晶表示装置において、第１電極及び第２電極は、平らな平坦化膜の上に形成される。この理由としては、第１電極及び第２電極が、一方の基板におけるＴＦＴ等の凹凸を反映した層間絶縁膜の上に形成されると、歪んで形成されてしまうことが挙げられる。その結果、第１電極と第２電極との間に生じる電界に乱れが生じ、液晶分子の配向乱れが引き起こされ、表示不良が発生する問題がある。したがって、ＦＦＳ方式の一方の基板におけるＴＦＴの上には、十分な厚さの平坦化膜が形成されているので、この厚い平坦化膜に十分な深さの凹部を形成することができる。すなわち、柱状スペーサは、平坦化膜を窪ませて設けられた凹部に深く埋め込まれ、柱状スペーサの先端の凹部に対する嵌め合い代は十分に確保されるため、しっかりと収容されて配置される。例えば、平坦化膜の上にいくつかの膜が積層され、平坦化膜に設けられた凹部の内面に沿って多層の膜が積層された場合でも、凹部の底部は平坦化膜に十分な深さで形成されるので、柱状スペーサの先端の嵌め合い代は十分に確保される。したがって、ＦＦＳ方式において荷重が加わった場合の柱状スペーサの画素領域側への侵入を防ぎ、表示性能に優れ、高開口率の液晶表示装置が提供できる。

本発明においては、前記データ線と前記走査線とによって囲まれた画素領域内に少なくとも反射表示領域を有し、前記反射表示領域における前記平坦化膜上に反射膜が形成され、前記反射膜の下層側にあたる前記平坦化膜の表面に、光散乱用の凹凸が形成されていることが望ましい。
反射表示領域を有する液晶表示装置において、反射表示モードの表示品質を確保するために、反射膜の下層側に光散乱用の凹凸を形成することは有効である。この構成によれば、柱状スペーサは、反射膜に凹凸を付与するために平坦化膜に形成された光散乱用の凹凸と同一工程で、柱状スペーサを収容する凹部を形成できる。すなわち、柱状スペーサの収容のための凹部を形成するための工程を増やす必要がなく、凹部は光散乱用の凹凸と同一工程で形成されるので、特に製造工程を増やすことなく効率良く形成できる。したがって、反射型又は半透過反射型の液晶表示装置において、表示品質及び生産性に優れた液晶表示装置が提供できる。

本発明においては、前記柱状スペーサが、前記データ線もしくは前記走査線と平面的に重なる位置に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、柱状スペーサが、データ線もしくは走査線によって遮光される遮光領域と平面的に重なるので、遮光の効果を格段に高めることが可能となる。

本発明においては、前記凹部が、前記データ線もしくは前記走査線に沿う方向に長手方向を有することが望ましい。
この構成によれば、柱状スペーサは荷重がかけられても画素領域に侵入することがない。凹部の大きさは、柱状スペーサの先端をしっかりと固定して収容可能な大きさに限らず、柱状スペーサの先端が移動可能な大きさに形成されていてもよい。すなわち、柱状スペーサは荷重が加わったことにより凹部の内部で移動する場合、平坦化膜のデータ線もしくは走査線に沿って設けられた凹部の延在する方向に優先的に移動するので、画素領域に向かって移動することがない。したがって、配向膜の表面に傷が付き、液晶分子の配向乱れが引き起こされ、黒表示となるべき箇所の光漏れが生じることによる表示不良を防止することが可能となる。

本発明においては、前記柱状スペーサが、前記スイッチング素子と平面的に重なる位置に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、柱状スペーサは、データ線もしくは走査線と重なる領域よりも面積の大きいスイッチング素子と重なる領域に配置されるので、凹部の内部に柱状スペーサをはめ込むときの精度は粗くても良い。また、凹部の内部に柱状スペーサがはめ込まれなかった場合に、具体的には設計上のセルギャップよりも大きく仕上がることにより発生するコントラスト低下等の表示品位の低下を確実に防ぐことが可能となる。

本発明の電子機器は、前述した本発明の液晶表示装置を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、柱状スペーサの画素領域側への侵入を防ぎ、表示性能に優れ、高開口率の電子機器が提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示した平面図である。なお、液晶表示装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。

図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、ＴＦＴアレイ基板（一方の基板）１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされている。このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。シール材５２の一部には液晶を注入する注入口５４が設けられている。注入口５４は封止材５５により封止されている。シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。周辺見切り５３の内側の領域は、画像や動画等を表示する表示領域９になっている。表示領域９には、複数の画素Ｇがマトリクス状に設けられている。また、表示領域９には、格子状にブラックマトリクス２２が設けられている。このブラックマトリクス２２の開口部が画素領域Ｌとなっている。なお、画素領域Ｌの周囲に位置する領域は、対向基板２０上に格子状のブラックマトリクス２２が形成されており、遮光領域Ｍとなっている。

ＴＦＴアレイ基板１０の周縁部は、対向基板２０から張り出した張出領域となっている。この張出領域のうち図中下辺側には、データ線駆動回路２０１と、端子部２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されている。この一辺に隣接する二辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺（図中上辺側）には、表示領域９の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の引き回し配線１０５が設けられている。

図２は、本実施形態の液晶表示装置１の画素領域Ｌを拡大して示した部分平面図である。液晶表示装置１の画素領域Ｌには、画素電極（第１電極）３１と、画素電極３１をスイッチング制御するためのＴＦＴ（スイッチング素子）５と、が形成されている。このＴＦＴ５は、ソースがデータ線駆動回路２０１から延在するデータ線１５ａに電気的に接続されている。また、ＴＦＴ５は、ゲートが走査線駆動回路１０４から延在する走査線１２ａに電気的に接続されている。また、ＴＦＴ５は、ドレインが画素電極３１に電気的に接続されている。

また、データ線１５ａはＹ軸方向（図示縦方向）に延在しており、走査線１２ａはＸ軸方向（図示横方向）に延在している。したがって、データ線１５ａ及び走査線１２ａが平面視で略格子状に配線されている。

半導体層１４は、走査線１２ａと部分的に重なる領域に形成されている。また、ソース電極１５は、平面視で略逆Ｌ字状を有する配線であって、データ線１５ａから分岐して半導体層１４と導通している。そして、ドレイン電極１６は、後述する層間絶縁膜１７及び平坦化膜１８を貫通するコンタクトホール１９を介して、画素電極３１と電気的に接続されている。これら、半導体層１４、ソース電極１５及びドレイン電極１６によってＴＦＴ５が構成される。したがって、ＴＦＴ５は、データ線１５ａ及び走査線１２ａの交差部近傍に設けられている。

画素電極３１は、画素領域Ｌに対応して平面視で略矩形状を有しており、共通電極３２と平面視で重なる領域に形成されている。画素電極３１は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電材料で構成されている。

共通電極３２は、平面視で略梯子状に形成されている。共通電極３２は、画素電極３１と同様に、例えばＩＴＯ等の透明導電材料で構成されている。また、共通電極３２は、画素電極３１との重なり部分においてスリット３２ａを有しており、隣接するスリット３２ａとスリット３２ａとの間が帯状の電極部３２ｂを構成している。そして、スリット３２ａを介して画素電極３１と共通電極３２との間で印加される電界によって液晶分子を駆動している。なお、本実施形態の液晶表示装置１はＦＦＳ方式の液晶表示装置の構造の一例に挙げて説明している。

柱状スペーサ４０は、平面視で円形状に形成されている。柱状スペーサ４０は、ＴＦＴ５を構成する半導体層４と重なる領域に形成されている。なお、柱状スペーサ４０を収容する凹部４１が、柱状スペーサ４０と同じ位置に形成されている。また、凹部４１の大きさは、柱状スペーサ４０の先端をしっかりと固定して収容可能な大きさに形成されている。

ところで、一般的な液晶表示装置は、液晶表示装置を構成する一対の基板の間に、セルギャップを一定に保つために柱状スペーサを設けている。この柱状スペーサは、製造工程においてガラス転移点を越えた状態でその先端が溶けることが多く、焼成後の形状にバラツキが発生することが多い。その結果、セルギャップを一定に保つことができず、液晶表示装置の表示不良の問題が生じる場合がある。

このような問題点を解決するために、特許文献１では、柱状スペーサを一方の基板に形成された凸部の端縁に重なるように設けることで、柱状スペーサの先端と基板との接触面積を拡大し、荷重に対する柱状スペーサ及び基板の強度を向上させ、柱状スペーサの形状の変形を抑制してセルギャップを一定に保持している。しかしながら、特許文献１では、柱状スペーサが凸部を構成する信号線やＴＦＴに重なるように設けられているため、液晶表示装置の外側から加わる荷重によって柱状スペーサが凸部から外れて画素領域側に侵入してしまう可能性が高い。

ここで、従来の液晶表示装置１０００の表示不良の発生のメカニズムを説明する。図３（ａ）から図３（ｄ）は、液晶表示装置１０００の表示不良の発生のメカニズムを模式的に示した概略断面図である。液晶表示装置１０００は、ＴＦＴアレイ基板１０１１（図示下側基板）と、対向基板１０２１（図示上側基板）と、配向膜１０３４,１０３５と、液晶層１０５０と、ブラックマトリクス１０２２と、柱状スペーサ１０４０と、を備えている。ブラックマトリクス１０２２により覆われた領域が遮光領域１０００Ｍとなっている。また、遮光領域１０００Ｍの外側に位置する領域が、画素領域１０００Ｌとなっている。

次に、液晶表示装置１の表示不良の発生のメカニズムを図３（ａ）から図３（ｄ）を用いて順に説明する。柱状スペーサ１０４０は、遮光領域１０００Ｍにおける一対の基板１０１１，１０２１の間に設けられている。先ず、図３（ａ）に示すように、液晶表示装置１０００に対して、対向基板１０２１をＴＦＴアレイ基板側１０１１に押圧する方向に荷重が加わったとする。

そのとき、図３（ｂ）に示すように、液晶表示装置１０００の対向基板１０２１（図示左側）が荷重により押し込まれ、左下がりに斜めに傾くように変形する。この対向基板１０２１の傾きに伴い、柱状スペーサ１０４０が圧縮されるように変形する。

次に、図３（ｃ）に示すように、柱状スペーサ１０４０の圧縮変形により、柱状スペーサ１０４０のＴＦＴアレイ基板１０１１側（底部）の位置が、遮光領域１０００Ｍ側から画素領域１０００Ｌ側の方へ移動する。そして、柱状スペーサ１０４０の移動に伴い、ＴＦＴアレイ基板１０１１側で柱状スペーサ１０４０と配向膜１０３４との摩擦により、擦れ領域Ｓが形成される。この擦れ領域Ｓにおいて、配向膜１０３４の表面が乱れてしまう場合がある。

次に、図３（ｄ）に示すように、液晶表示装置１０００に対して、対向基板１０２１の図示左側上方からの荷重が開放される。すると、遮光領域１０００Ｍから画素領域１０００Ｌへ移動していた柱状スペーサ１０４０が、もとの位置に戻る。また、圧縮変形していた柱状スペーサ１０４０が、もとの形状に戻ろうとする復元力により、変形中の圧縮形状からもとの形状へもどる。

このとき、ＴＦＴアレイ基板１０１１側に形成された擦れ領域Ｓでは、柱状スペーサ１０４０と配向膜１０３４との間で往復分の摩擦が生じている。よって、擦れ領域Ｓにおける、往復分の摩擦による配向膜１０３４の乱れは、図３（ｃ）で示した一方の移動分による配向膜１０３４の乱れよりも大きくなる。このような荷重が繰り返し加わることで、配向膜１０３４の乱れが一層大きくなる場合がある。具体的には、擦れ領域Ｓにおいて、ラビングによって形成された所望の液晶分子配向が荒らされた状態であり、液晶層１０５０を構成する液晶分子の配向は無秩序状態となる。その結果、画素領域１０００Ｌに対応する配向膜１０３４の乱れた擦れ領域Ｓから、黒表示となるべき箇所の光漏れ（図示矢印）が生じ、液晶表示装置１０００の表示不良が発生してしまう場合がある。

このような問題を解消すべく、本実施形態に係る液晶表示装置１においては、図４に示すように、遮光領域Ｍにおける平坦化膜１８を窪ませて形成された凹部４１が設けられ、この凹部４１の内部に柱状スペーサ４０を収容している。

図４は、図２のＡ−Ａ線に沿う液晶表示装置１の断面図である。液晶表示装置１は、ガラス等の透明基板１１からなるＴＦＴアレイ基板１０（図示下側基板）と、ガラス等の透明基板２１からなる対向基板２０（図示上側基板）とを有し、これら基板間に液晶層５０を挟持している。

遮光領域ＭにおけるＴＦＴアレイ基板１０を構成する透明基板１１上には、ＴＦＴ５が形成されている。ＴＦＴ５は、透明基板１１上に形成されたゲート電極１２と、ゲート電極１２を覆うように形成されたゲート絶縁膜１３と、ゲート電極１２上にゲート絶縁膜１３を介して形成された半導体層１４と、半導体層１４の一方の端部上に形成されたソース電極１５と、半導体層１４の他方の端部上に形成されたドレイン電極１６と、を有している。

ＴＦＴ５上には、層間絶縁膜１７が形成されている。層間絶縁膜１７上には、層間絶縁膜１７の表面の凹凸を平坦にする平坦化膜１８が形成されている。平坦化膜１８は、感光性アクリル等の絶縁性透明樹脂から構成されている。

層間絶縁膜１７及び平坦化膜１８を貫通して、ドレイン電極１６の表面に達するコンタクトホール１９が設けられている。そして、コンタクトホール１９の内面及び平坦化膜１８上にＩＴＯ等の導電材料からなる画素電極３１が形成されることにより、画素電極３１とドレイン電極１６とが電気的に接続されている。

平坦化膜１８及び画素電極３１の上には、ＦＦＳ絶縁膜３３が形成されている。そして、画素領域ＬにおけるＦＦＳ絶縁膜３３上には、共通電極３２がフリンジ状のスリット３２ａを有して形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の最上層で液晶層５０に接する面には、配向膜３４が設けられている。

遮光領域ＭにおけるＴＦＴアレイ基板１０には、平坦化膜１８を窪ませて形成された凹部４１が設けられている。換言すると、凹部４１は、平坦化膜に少なくとも底部４１ａを有するように設けられている。柱状スペーサ４０は、配向膜３４の凹部４１の内部に収容されている。具体的には、柱状スペーサ４０のＴＦＴアレイ基板１０側の柱状スペーサ４０の先端が、平坦化膜１８の上に積層された配向膜３４の凹部４１の内部に収容されるようになっている。

一方、対向基板２０には、透明基板２１の内面側（液晶層５０側）にカラーフィルタを構成する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの色材層２３が画素Ｇ（図１参照）毎に形成されている。各色材層２３の周囲には、画素Ｇ周辺の光漏れを防止するために、ブラックマトリクス２２が形成されている。なお、このブラックマトリクス２２により覆われた領域が遮光領域Ｍを構成している。また、色材層２３を保護するとともに色材層２３による段差を平坦化するためのオーバーコート層（図示略）が形成され、オーバーコート層上にＴＦＴアレイ基板１０側と同様の配向膜３５が形成されラビング処理が施されている。

なお、柱状スペーサ４０は、一対の基板１０,２０が貼り合わされ固定される前に、対向基板２０の液晶層５０の側に形成され、次いで、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０の側に設けられた凹部４１に嵌め合わされる。

このように、同一基板である透明基板１１上に、ＦＦＳ絶縁膜３３を介して下部電極である画素電極３１と上部電極である共通電極３２を形成し、上部電極である共通電極３２にスリット３２ａを形成して、下部電極である画素電極３１との間に電圧を印加し、基板面に対し主に平行な横電界を発生させて配向膜３４を介して液晶分子を駆動することができる。

本実施形態の液晶表示装置１によれば、柱状スペーサ４０は、平坦化膜１８に少なくとも底部４１ａを設けられた凹部４１の内部に収容されるので、荷重が加わっても画素領域Ｌ側に侵入することがない。一般に、ＦＦＳ方式の液晶表示装置１において、第１電極３１及び第２電極３２は、平らな平坦化膜１８の上に形成される。この理由としては、第１電極３１及び第２電極３２が、ＴＦＴアレイ基板１０におけるＴＦＴ５等の凹凸を反映した層間絶縁膜１７の上に形成されると、歪んで形成されてしまうことが挙げられる。その結果、第１電極３１と第２電極３２との間に生じる電界に乱れが生じ、液晶分子の配向乱れが引き起こされ、表示不良が発生する問題がある。したがって、ＦＦＳ方式のＴＦＴアレイ基板１０におけるＴＦＴ５の上には、十分な厚さの平坦化膜１８が形成されているので、この厚い平坦化膜１８に十分な深さの凹部４１を形成することができる。すなわち、柱状スペーサ４０は、平坦化膜１８を窪ませて設けられた凹部４１に深く埋め込まれ、柱状スペーサ４０の先端の凹部４１に対する嵌め合い代は十分に確保されるため、しっかりと収容されて配置される。例えば、平坦化膜１８の上にいくつかの膜が積層され、平坦化膜１８に設けられた凹部４１の内面に沿って多層の膜が積層された場合でも、凹部４１の底部４１ａは平坦化膜１８に十分な深さで形成されるので、柱状スペーサ４０の先端の嵌め合い代は十分に確保される。したがって、ＦＦＳ方式において荷重が加わった場合の柱状スペーサ４０の画素領域Ｌ側への侵入を防ぎ、表示性能に優れ、高開口率の液晶表示装置１が提供できる。

なお、本実施形態では、柱状スペーサ４０が設けられる凹部４１において、平坦化膜１８の上には配向膜３４のみの一つの膜が積層されているが、これに限らず、複数の膜が積層されていてもよい。すなわち、柱状スペーサ４０を十分に収容できる凹部４１の深さが備えられていればよい。また、逆に平坦化膜１８の上に何も積層されておらず、平坦化膜１８がむき出しになっていてもよい。

（柱状スペーサと凹部の変形例１）
次に、柱状スペーサ４０の形状と凹部４１の形状との関係を詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る液晶表示装置１の柱状スペーサ４０の第１変形例を示した概略平面図である。本図は、図２に対応した、液晶表示装置１のデータ線１５ａ、走査線１２ａ及びＴＦＴ５の周辺、及び柱状スペーサ４０の配置の位置関係を示す図となっている。図２と同様の要素には同一の記号を付し、詳細な説明を省略する。なお、図５中では、画素電極３１と、共通電極３２の図示を省略している。

データ線１５ａ、走査線１２ａ及びＴＦＴ５を覆うように、ブラックマトリクス２２が形成されている。このブラックマトリクス２２の形成された領域が、遮光領域Ｍとなっている。本変形例では、遮光領域Ｍにおいて、図示上下方向に延在するデータ線１５ａと平面視で重なり合う領域に、柱状スペーサ４０及び凹部４１が形成されている。

凹部４１は、データ線１５ａの延在方向に長手を有する長円状に形成されている。この凹部４１の形成領域に、平面視円形状の柱状スペーサ４０が略中央に位置して収容されている。

凹部４１のデータ線１５ａの幅方向（図示横方向）の長さ４１Ｘは、柱状スペーサ４０の径４０Ｄと略同じに、または、柱状スペーサ４０の径４０Ｄよりも小さくなっている。また、凹部４１のデータ線１５ａに延在する方向（図示縦方向）の長さ４１Ｙは、柱状スペーサ４０の径４０Ｄよりも、十分に大きくなっている。すなわち、柱状スペーサ４０の凹部４１に対するデータ線１５ａの延在する方向のクリアランスは、柱状スペーサ４０の凹部４１に対するデータ線１５ａの幅方向のクリアランスに比べて、柱状スペーサ４０が十分に移動可能に大きくなっている。

本変形例によれば、柱状スペーサ４０が、データ線１５ａもしくは走査線１２ａによって遮光される遮光領域Ｍと平面的に重なるので、遮光の効果を格段に高めることが可能となる。

また、本変形例によれば、柱状スペーサ４０は荷重がかけられても画素領域Ｌに侵入することがない。凹部４１の大きさは、柱状スペーサ４０の先端をしっかりと固定して収容可能な大きさに限らず、柱状スペーサ４０の先端が移動可能な大きさに形成されていてもよい。すなわち、柱状スペーサ４０は荷重が加わったことにより凹部４１の内部で移動する場合、平坦化膜１８のデータ線１５ａもしくは走査線１２ａに沿って設けられた凹部４１の延在する方向に優先的に移動するので、画素領域Ｌに向かって移動することがない。したがって、配向膜３４の表面に傷が付き、液晶分子の配向乱れが引き起こされ、黒表示となるべき箇所の光漏れが生じることによる表示不良を防止することが可能となる。

なお、本変形例では、柱状スペーサ４０及び凹部４１は、遮光領域Ｍにおけるデータ線１５ａと平面視で重なり合う領域に設けられているが、これに限らず、遮光領域Ｍにおいて、データ線１５ａと直交する方向に延在する走査線１２ａと平面視で重なり合う領域に設けられていてもよい。すなわち、遮光領域Ｍにおいて、データ線１５ａもしくは走査線１２ａと重なり合う領域に設けられていればよい。

（柱状スペーサと凹部の変形例２）
図６は、本発明に係る液晶表示装置１の柱状スペーサ４０の第２変形例を示した概略平面図である。本図は、図５に対応した、液晶表示装置１のデータ線１５ａ、走査線１２ａ及びＴＦＴ５の周辺、及び柱状スペーサ４０の配置の位置関係を示す図となっている。図５と同様の要素には同一の記号を付し、詳細な説明を省略する。

本変形例では、遮光領域Ｍにおいて、ＴＦＴ５と平面視で重なり合う領域に、柱状スペーサ４０及び凹部４１が形成されている。凹部４１は、平面視円形状に形成されている。柱状スペーサ４０は平面視円形状に形成され、凹部４１の形成領域の略中央に位置して収容されている。

凹部４１の径４１Ｄは、柱状スペーサ４０の径４０Ｄよりも十分に大きくなっている。すなわち、柱状スペーサ４０は、データ線１５ａもしくは走査線１２ａと重なり合う領域よりも、面積の大きい凹部４１を形成できるＴＦＴ５と重なる領域の中で、十分に移動可能となっている。

本変形例によれば、柱状スペーサ４０は、データ線１５ａもしくは走査線１２ａと重なる領域よりも面積の大きいＴＦＴ５と重なる領域に配置されるので、凹部４１の内部に柱状スペーサ４０をはめ込むときの精度は粗くても良い。また、凹部４１の内部に柱状スペーサ４０がはめ込まれなかった場合に、具体的には設計上のセルギャップよりも大きく仕上がることにより発生するコントラスト低下等の表示品位の低下を確実に防ぐことが可能となる。

（第２実施形態）
図７は、本発明に係る液晶表示装置の他の表示形態を有する第２実施形態の液晶表示装置１Ａの画素領域Ｌを示した平面図である。本実施形態の液晶表示装置１Ａは、第１実施形態の液晶表示装置１と異なり、一つの画素領域Ｌ内において透過表示と反射表示とをなす半透過反射型の液晶表示装置１Ａである。本図は、図２に対応した、液晶表示装置１Ａの画素領域Ｌを示す図となっている。図２と同様の要素には同一の記号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態の液晶表示装置１Ａにおいて、画素領域ＬのＴＦＴ５側（図示上側）は透過表示領域Ｔとなっている。また、画素領域ＬのＴＦＴ５側と反対側（図示下側）は反射表示領域Ｒとなっている。透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒの境界部は、複数の帯状の電極部３２ｂのうちの一つと重なるように位置している。

図８は、図７のＢ−Ｂ線に沿う液晶表示装置１Ａの断面図である。本図は、図４に対応した、液晶表示装置１Ａの断面構成を示す図となっている。図４と同様の要素には同一の記号を付し、詳細な説明を省略する。

反射表示領域ＲにおけるＴＦＴアレイ基板１０を構成する平坦化膜１８の表面には、光散乱用の凹凸４２が形成されている。この光散乱用の凹凸４２を覆って、例えばアルミニウム等の光反射性の高い金属膜や、屈折率の異なる誘電体膜を積層した誘電体積層膜から構成される反射膜３６が形成されている。このような構成によって、反射膜３６での反射光を散乱させることができ、反射表示の視認性を向上させることができる。

反射膜３６上には、画素電極３１が形成されている。画素電極３１は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間（境界部）で一体に成形されている。また、反射表示領域Ｒにおける画素電極３１は、反射膜３６の凹凸に沿うように、凹凸に形成されている。また、反射表示領域Ｒにおける画素電極３１上に形成されるＦＦＳ絶縁膜３３及び、このＦＦＳ絶縁膜３３上に形成される共通電極３２についても、画素電極３１と同様に凹凸に形成されている。

一方、反射表示領域Ｒにおける対向基板２０は、透明基板２１の内面側（液晶層５０側）に、マルチギャップ構造を形成するための液晶層厚調整層３７が設けられている。この液晶層厚調整層３７は、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚が、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚の半分程度になるように設定されている。これにより、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の位相差が略同一に設定されている。このように、液晶層厚調整層３７によりマルチギャップ構造が実現されて、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔにおいて均一な画像表示を得ることができるようになっている。

また、反射表示領域Ｒに隣り合うＴＦＴ５の形成位置に対応する領域は、遮光領域Ｍとなっている。この遮光領域ＭにおけるＴＦＴアレイ基板１０を構成する平坦化膜１８には、反射表示領域Ｒと同様に光散乱用の凹凸４２が形成されている。この光散乱用の凹凸４２を覆って反射膜３６が凹凸に形成されている。

また、遮光領域Ｍにおける平坦化膜１８上に形成された反射膜３６の凹部４１には、柱状スペーサ４０が設けられている。すなわち、平坦化膜１８の光散乱用の凹凸４２の中の一つの凹部が柱状スペーサ４０を収容するための凹部４１となっている。これにより、平坦化膜１８における、反射膜３６に凹凸を付与するための光散乱用の凹凸４２の形成工程と、柱状スペーサ４０を収容するための凹部４１の形成工程と、を同一工程で形成することができる。

そして、柱状スペーサ４０のＴＦＴアレイ基板１０側の柱状スペーサ４０の先端が、平坦化膜１８の上に積層された反射膜３６、ＦＦＳ絶縁膜３３及び配向膜３４の凹部４１の内部に収容されるようになっている。

本実施形態の液晶表示装置１Ａによれば、柱状スペーサ４０は、反射膜３６に凹凸を付与するために平坦化膜１８に形成された光散乱用の凹凸４２と同一工程で、柱状スペーサ４０を収容する凹部４１を形成できる。すなわち、柱状スペーサ４０の収容のための凹部４１を形成するための工程を増やす必要がなく、凹部４１は光散乱用の凹凸４２と同一工程で形成されるので、特に製造工程を増やすことなく効率良く形成できる。したがって、反射型又は半透過反射型の液晶表示装置１Ａにおいて、表示品質及び生産性に優れた液晶表示装置１Ａが提供できる。

なお、本実施形態では、柱状スペーサ４０が設けられる凹部４１において、平坦化膜１８の上には反射膜３６が積層されているが、これに限らず、反射膜３６が積層されていなくてもよい。すなわち、柱状スペーサ４０の収容のための凹部４１を形成するための工程を増やすことなく、凹部４１は光散乱用の凹凸４２と同一工程で形成されていればよい。

なお、本実施形態では、柱状スペーサ４０は凹部４１にのみ設けられているが、これに限らず、凹部４１に加えて光散乱用の凹凸４２のうちの凹部に設けられていてもよい。すなわち、柱状スペーサ４０は少なくとも凹部４１に設けられていればよい。

なお、本実施形態の液晶表示装置１Ａにおいても、上述した柱状スペーサ４０と凹部４１の変形例１及び変形例２を適用することができる。

（電子機器）
次に、本実施形態に係る液晶表示装置１を備えた電子機器について説明する。なお、本実施形態では電子機器として携帯電話端末を例示して説明する。

図９は、本実施形態に係る携帯電話端末５００の外観図である。この図９に示すように、本実施形態に係る携帯電話端末５００は、折り畳み可能に連結された第１筐体５０１と第２筐体５０２とから構成されており、第１筐体５０１には表示装置として上記の液晶表示装置１及び音声出力用のスピーカ５０３が設けられており、第２筐体５０２にはテンキーやファンクションキー、電源キー等の各種キーから成る操作キー５０４と、音声入力用のマイク５０５が設けられている。

このように表示装置として液晶表示装置１を備える携帯電話端末５００によると、荷重をかけた場合に柱状スペーサが画素領域側に侵入することを防ぎ、表示性能に優れ、高開口率のものを得ることができる。

なお、本実施形態に係る電子機器として携帯電話端末５００を例示したが、本発明はこれに限定されず、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）やノートパソコン、腕時計等の携帯端末、その他の表示機能を有する各種の電子機器にも適用することができる。例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなども含まれる。

本発明の液晶表示装置の概略構成を示した平面図である。 第１実施形態の液晶表示装置の画素領域を拡大して示した部分平面図である。 液晶表示装置の表示不良の発生のメカニズムを示した模式断面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う液晶表示装置の断面図である。 柱状スペーサと凹部の変形例１を示す平面図である。 柱状スペーサの凹部の変形例２を示す平面図である。 第２実施形態の液晶表示装置の画素領域を拡大して示した部分平面図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿う液晶表示装置の断面図である。 電子機器の一例である携帯電話端末の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１,１Ａ…液晶表示装置、５…ＴＦＴ（スイッチング素子）、１０…ＴＦＴアレイ基板（一方の基板）、１２ａ…走査線、１５ａ…データ線、１８…平坦化膜、２０…対向基板（他方の基板）、３１…画素電極（第１電極）、３２…共通電極（第２電極）、３６…反射膜、４０…柱状スペーサ、４１…凹部、４２…光散乱用の凹凸、５０…液晶層、５００…携帯電話端末（電子機器）、Ｇ…画素、Ｌ…画素領域、Ｍ…遮光領域、Ｒ…反射表示領域

Claims (6)

1. 対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板に、互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、前記データ線及び前記走査線に電気的に接続された複数のスイッチング素子と、が設けられた液晶表示装置であって、
   前記一方の基板に、前記データ線と前記走査線と前記スイッチング素子とを少なくとも覆う平坦化膜と、前記平坦化膜上に形成された第１電極と、前記第１電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され、前記第１電極との間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動する第２電極と、が設けられ、
   前記一対の基板のうちの他方の基板には、前記データ線、前記走査線、前記スイッチング素子の少なくともいずれか一つと平面的に重なる位置に、前記一対の基板間の間隔を保持する柱状スペーサが設けられ、
   前記一方の基板の表面に、前記平坦化膜を窪ませて形成された凹部が設けられ、前記柱状スペーサの一部が前記凹部の内部に収容されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記データ線と前記走査線とによって囲まれた画素領域内に少なくとも反射表示領域を有し、前記反射表示領域における前記平坦化膜上に反射膜が形成され、前記反射膜の下層側にあたる前記平坦化膜の表面に、光散乱用の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記柱状スペーサが、前記データ線もしくは前記走査線と平面的に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記凹部が、前記データ線もしくは前記走査線に沿う方向に長手方向を有することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記柱状スペーサが、前記スイッチング素子と平面的に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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