JP3936126B2

JP3936126B2 - 透過反射両用型液晶表示装置

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Publication number: JP3936126B2
Application number: JP2000261652A
Authority: JP
Inventors: 孝一藤森; 陽三鳴瀧; 時彦四宮
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: US20020075441A1; KR20040068094A; TWI269919B; US6864945B2; KR20020018047A; KR100544554B1; TW200406627A; US7538840B2; US7298450B2; TWI295401B; US20040169810A1; JP2002072220A; US20080174725A1; KR100791180B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に一つの画素内または異なる画素間で、液晶層が複数の厚さを有する透過反射両用型液晶表示装置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て、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどのＯＡ機器や電子手帳等の携帯情報機器或いは、液晶モニタを備えたカメラ一体型ＶＴＲ等に広く用いられる。
【０００３】
液晶パネルは、ＣＲＴ（ブラウン管）やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置とは異なり自ら発光しないため、バックライトと呼ばれる蛍光管を備えた装置を背後に設置し、バックライトから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液晶表示装置として用いられている。
【０００４】
透過型液晶表示装置では、周囲が非常に明るい場合、周囲の明るさに比べて表示光が暗く見え、視認性が低下する。また、通常、バックライトに要する電力が、液晶表示装置の全消費電力の内、５０％以上を占めるため、バックライトを設けることで消費電力が増大する。
【０００５】
従って、戸外や常時携帯して使用する機会が多い携帯情報機器では、バックライトの代わりに反射板を設置し、反射板で反射した光の透過と遮断を液晶パネルで切り替えて表示を行う反射型液晶表示装置が用いられている。反射型液晶表示装置で用いられている表示モードは、ＴＮ（twisted nematic)モード、ＳＴＮ（super twisted nematic)モードといった、偏光板を利用するものや、偏光板を用いないため明るい表示を実現できる相転移型ゲストホストモードも近年盛んに開発が行われている。
【０００６】
しかしながら、光の反射を利用する反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置とは逆に、周囲が暗い場合に視認性が低下する。また、液晶表示装置が反射板を有していると、この反射板が、液晶層を挟み込んでいるガラス基板の外側に設けられる場合、液晶層と反射板との間の視差により、像の２重映りが発生し、表示品位が損なわれる。また、反射板が凹凸を有していると、液晶層に接するように反射板がガラス基板の内側に設けられる場合、本来均一であることが望ましいガラス基板間の間隔が、反射板の凹凸により、均一に制御することが困難となる。
【０００７】
これら透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置における視認性の低下を防止するために、半透過反射膜を用いた液晶表示装置や透過反射両用型液晶表示装置が提案されている。後者は、反射板の一部にバックライトの光を通す穴が設けられているため、バックライトのＯＮ／ＯＦＦにより、反射／透過を切り替えることができ、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なる。また、反射板上には凹凸が設けられており、反射時の光の拡散により、より明るく見える構造となっている。
【０００８】
一方、液晶表示装置における液晶セルは、ガラス等から形成された２枚の基板を対向して配置させ、液晶を封入する間隔を保つ構造となっている。これらの対向する基板の間隔、即ち、セルギャップは、一般的に球状の粒子、いわゆるスペーサを介して保持されている。このスペーサは、基板上のあらゆる領域にランダムに配置される。
【０００９】
例えば、特開平１１−１０１９９２号公報（従来公報（Ａ））には、透過反射両用型液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置は、図９に示すように、基板１０５上に、ＴＦＴ１１１、画素電極１０２、層間絶縁膜１１０が形成されている。対向基板１０４上にはＢＭ１０６を有するカラーフィルター１０７、透明電極１０８、配向層１０９がこの順に積層されている。基板１０５と対向基板１０４とは球状スペーサ１０３を介して対向され、両基板の間には、液晶が封入され液晶層１０１が形成されている。また、画素電極１０２は１画素内において、金属膜からなる反射領域１０２ａと、ＩＴＯからなる透過領域１０２ｂとからなる。画素電極１０２における反射領域１０２ａのセルギャップ、即ち、液晶を封入する間隔は、透過領域１０２ｂの液晶層１０１のセルギャップの１／２である。例えば、球状スペーサ１０３を使用した場合、セルギャップは、球状スペーサ１０３によって保持されており、球状スペーサ１０３を適宜数量を散布して所望のセルギャップを実現するようにしている。
【００１０】
このように、反射領域１０２ａのセルギャップを、透過領域１０２ｂの液晶のセルギャップの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。また、反射領域１０２ａが凹凸を有していても、反射領域１０２ａは層間絶縁膜１１０上に形成されているので、その凹凸がセルギャップに影響を及ぼすことはない。
【００１１】
上記従来公報（Ａ）の場合、セルギャップは、球状スペーサ１０３の径によってほぼ決定される。このため、基板１０４、１０５上の場所によって球状スペーサ１０３の散布量が異なると、セルギャップが場所によってばらつくこととなる。しかしながら、この球状スペーサ１０３の散布量を安定して制御することは困難であり、このため、次のような問題が生じる。
【００１２】
図１０（ａ）（ｂ）に示すように、セルギャップは散布する球状スペーサ１０３の大きさや数量によって大きく左右される。例えば、散布する球状スペーサ１０３の量が多い場合と少ない場合とを比較する。散布する球状スペーサ１０３の量が多い場合の反射領域のセルギャップをｄ_１、散布する球状スペーサ１０３の量が少ない場合の反射領域のセルギャップをｄ_２とすると、ｄ_１＞ｄ_２となる。また、散布する球状スペーサ１０３の量が多い場合の透過領域のセルギャップをｄ_３、散布する球状スペーサ１０３の量が少ない場合の透過領域のセルギャップをｄ_４とすると、ｄ_３＞ｄ_４となる。このように、球状スペーサ１０３では、散布量によってセルギャップが変化するため、安定したセルギャップが得難く、また、散布量を安定に制御することが困難である。
【００１３】
また、球状スペーサ１０３を均一に散布させたとしても、セルギャップの薄い領域と厚い領域とが存在しているため、セルギャップの厚い領域に散布された球状スペーサ１０３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。一方、これを考慮して、多量の球状スペーサ１０３を散布すると、球状スペーサ１０３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１０３の凝集が生じると、基板１０４、１０５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１０３を挟む両側の電極、即ち、反射領域１０２ａおよび透明電極１０８（図９参照）に球状スペーサ１０３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。このように、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１０３を散布させると、散在した球状スペーサ１０３周辺の液晶の配向が乱れ、球状スペーサ１０３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】
また、透過反射両用型液晶表示装置は、図１１に示すように、反射領域１０２ａの電極表面に、反射板を兼ねた凹凸形状を有するＭＲＳ（micro-reflecter-structure)構造を採用すると、球状スペーサ１０３が反射領域１０２ａの凹凸のどこに位置しているかによってセルギャップは異なる。
【００１６】
そこで、最近では、この球状のスペーサに代わって、柱状であり、樹脂等からなる柱状スペーサを配置する技術が注目されている。
【００１７】
反射型液晶表示装置や透過型液晶表示装置において、柱状スペーサを使用した従来の技術には以下のようなものがある。例えば、特開昭５０−３９０９５号公報、特開昭５９−１４３１２４号公報、特開昭５６−３３６２６号公報、特開昭５６−９９３８４号公報に開示されているように、柱状スペーサは、液晶セルを構成する基板の一方の任意の位置に、フォトリソグラフィー工程などによって配置することができる。また、上記公報に開示の構成では、カラーフィルターが設けられたガラス基板上にＩＴＯ電極、柱状スペーサ、配向膜を形成する。これらの形成順序は、配向膜が最後であれば、任意に設定してかまわない。また、特開昭６１−１７３２２１号公報には、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５４−４１５４号公報には、ＳｉＯ_２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、また、特開昭６３−１１６１２６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。
【００１８】
また、カラーフィルターの積層によって柱状スペーサを形成することも提案されている。例えば、柱状スペーサを、電極間や電極などの非透光性部材上に配置したり、カラーフィルターのブラックマトリクス上に配置する例（特開昭６２−２３９１２６号公報参照）が知られている。また、その形状としては、特開昭６３−１１６１２６号公報に記載されているように、ドット状（貝柱状）やストライプ状のものがある。
【００１９】
さらに、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することができることから、その密度や１個あたりの大きさを任意に設定することができるといった利点がある。特開昭６１−２６７７３６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１ｍｍ^２当たり０．１個〜１００個存在することが示されている。また、液晶セルのセルギャップにおける安定的供給や、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、基板面積１ｍｍ^２当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。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の公報いずれにおいても、複数のセルギャップを有する液晶表示装置において、セルギャップを安定して得るための柱状スペーサの配置構造については十分に検討されていない。
【００２１】
また、柱状スペーサを形成した後に配向膜のラビング処理を行う場合には、柱状スペーサ付近に配向欠陥が生じるが、これを抑制するための構成についても検討されていない。
【００２２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のセルギャップを備えていても安定したセルギャップを有し、かつ、表示品位の良好な透過反射両用型液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、対向する２枚の基板間に、液晶層と液晶セルギャップを保持するためのスペーサとを有するとともに、一つの画素内または異なる画素間に、上記液晶層の厚さが異なる複数の領域を有する透過反射両用型液晶表示装置において、上記スペーサが上記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おり、上記２枚の基板のうちの一方には、反射モードの表示を行う反射電極と、透過モードの表示を行う透過電極とからなる液晶駆動電極が配され、上記一方の基板上における液晶層の厚さが最も薄い上記領域には、層間絶縁膜が設けられ、この層間絶縁膜上に上記反射電極が設けられており、これにより、上記画素における上記反射モードの表示を行う領域に上記柱状スペーサが設けられることを特徴としている。
【００２４】
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。
【００２５】
また、液晶層の厚さが最も薄い領域に反射電極を有しているので、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができ、液晶セルの黒レベルと階調レベルとを一致させることができる。
【００２６】
また、画素における上記反射電極の設けられた領域に上記柱状スペーサが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。
【００２７】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、反射電極の表面が、入射光を拡散する凹凸面と、上記柱状スペーサが当接する平坦面とからなることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、反射電極の表面は、入射光を拡散する凹凸面を有することにより、様々な角度から入射する光の利用が可能になり、液晶駆動電極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。また、平坦面上に柱状のスペーサが当接することにより、柱状スペーサが安定して当接し、セルギャップを安定して維持することができる。
【００２９】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、最も厚い上記液晶層の厚さが、上記柱状のスペーサの高さと上記層間絶縁膜の厚さとの和であることが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができる。
【００３１】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、液晶層を介して対向する２枚の基板間における一つの画素内または異なる画素間に、上記液晶層の厚さが異なる複数の領域を有する透過反射両用型液晶表示装置において、上記液晶層の厚さが異なる複数の領域のうち、液晶層の厚さが最も薄い領域には、入射する光を反射することにより反射モードで表示を行う反射部が設けられており、液晶層の厚さが他の厚さの領域には、入射する光を透過することにより透過モードで表示を行う透過部が設けられており、上記対向する２枚の基板間に、セルギャップを保持するための、上記２枚の基板の対向方向に延びる柱状スペーサが、上記画素における上記反射モードで表示を行う反射部に設けられていることを特徴としている。
【００３２】
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。
【００３３】
また、液晶層の厚さが最も薄い領域に反射部を有しているので、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができ、液晶セルの黒レベルと階調レベルとを一致させることができる。
【００３４】
また、画素における上記反射部の設けられた領域に上記柱状スペーサが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。
【００３５】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、上記反射部の表面が、入射光を拡散する凹凸面と、上記柱状スペーサが当接する平坦面とからなることが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、反射部の表面は、入射光を拡散する凹凸面を有することにより、様々な角度から入射する光の利用が可能になる。また、平坦面上に柱状のスペーサが当接することにより、柱状スペーサが安定して当接し、セルギャップを安定して維持することができる。
【００３７】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、上記柱状スペーサが設けられている上記反射部には、層間絶縁膜が設けられており、上記他の厚さである上記液晶層の厚さは、上記柱状スペーサの高さと上記層間絶縁膜の厚さとの和であることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができる。
【００３９】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、２枚の基板のうちの一方の基板上にブラックマトリクス層が設けられ、ブラックマトリクス層上には柱状のスペーサがさらに配置されていることが好ましい。
【００４０】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、２枚の基板のうちの一方の基板上には、カラーフィルター層が設けられ、柱状のスペーサがカラーフィルター層における青（Ｂｌｕｅ）版上に設けられていることが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、柱状のスペーサがカラーフィルター層における青（Ｂｌｕｅ）版上に設けられていることにより、たとえ配向欠陥がブラックマトリクス層の外側にはみ出したとしても、この配向欠陥は青のカラーフィルター上、即ち、最も視感度の悪い青色の画素上に位置すれば見えることを抑制できる。
【００４２】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、柱状のスペーサの色は黒色であることが好ましい。
【００４３】
上記の構成によれば、柱状のスペーサの色は黒色であるので、開口部内にブラックマトリクス層がなくても、柱状のスペーサによりバックライトの光を遮断することができる。
【００４４】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、液晶層が、垂直配向性を有することが好ましい。
【００４５】
上記の構成によれば、液晶層が垂直配向性を有することにより、反射セルギャップおよび透過セルギャップの均一性が求められるが、上記の柱状のスペーサを用いることによりこれが可能となる。
【００４６】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、上記２枚の基板と平行方向におけるパネルの断面において、上記柱状スペーサがパネルの面積に占める割合は、０．０５％以上３．０％以下であることが好ましい。
【００４７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４８】
図１は、液晶表示装置の要部の構造を示す断面図である。本実施の形態に係る液晶表示装置は、図１に示すように、基板１と対向基板１１との間に、画素電極２、層間絶縁膜３、液晶層４、カラーフィルター５、ブラックマトリクス（以下、ＢＭと称する）６、透明電極７、配向層８、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ：thin film transistorと称する）９、柱状スペーサ１０および配向層１２を備えている。
【００４９】
基板１上には、ＴＦＴ９、画素電極２、層間絶縁膜３および配向層１２が形成されている。対向基板１１上にはＢＭ６を有するカラーフィルター５、透明電極７および配向層８がこの順に積層されている。基板１と対向基板１１とは柱状スペーサ１０を介して対向され、両基板の間には液晶が封入され、液晶層４が形成されている。
【００５０】
基板１はガラス等からなり、透明であり絶縁性を有する。画素電極２…はマトリクス状に設けられている。この画素電極２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、画素電極２と層間絶縁膜３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ＴＦＴ９が設けられている。
【００５１】
画素電極２は、１画素内において反射部２ａである反射電極と透過部２ｂ_１を有する透過電極２ｂとにより構成されている。反射部２ａ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。透過電極２ｂ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ＴＦＴ９に接続されている。透過電極２ｂにおいて、透過電極２ｂ上に反射部２ａが形成されていない領域は透過部２ｂ_１となっている。透過部２ｂ_１は透明であるため入射する光は透過する。透過電極２ｂにおける透過部２ｂ_１以外の領域では、上部に反射部２ａ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。また、隣接する画素電極２同士は電気的に接続されないように、離間されている。
【００５２】
反射部２ａは凹凸を有する構造となっている。この場合、層間絶縁膜３をエッチング等により凹凸を有する構造に形成し、その上に反射部２ａを形成する。このとき、反射部２ａ上に形成される配向層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、画素電極２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。なお、反射部２ａは、少なくとも層間絶縁膜３上面に形成されていればよく、層間絶縁膜３の側面における反射部２ａの有無は特に限定されるものではない。
【００５３】
また、基板１と対向基板１１との間に反射板の役割を有する反射部２ａが配されているので、液晶層４と反射部２ａ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。また、反射部２ａ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３上面に形成された反射部２ａ上の液晶層４の厚さ、即ち、反射セルギャップｄ_ａを安定して維持することができる。
【００５４】
ここで、図２（ａ）（ｂ）には、図１の１画素ごとの画素電極の構成を拡大して示す。なお、図２（ａ）は液晶表示装置の要部を示すものであり、図２（ｂ）は４つの画素電極２を、図２（ａ）における反射部２ａより下の部分について示す平面図である。図２（ａ）に示すように、反射部２ａの上面は全面が平坦であってもよい。これにより、柱状スペーサ１０を反射部２ａ上に当接させる際に精密な位置合わせが不要になる。
【００５５】
さらに、基板１と対向基板１１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３上の部分には、導電性材料からなる反射部２ａや配線等を設けない構造とする。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４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４のスウィ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。
【００５６】
層間絶縁膜３は、アクリル等の樹脂からなり、基板１上に、ＴＦＴ９と透過部２ｂ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３はその所定位置に、コンタクトホール３ａが貫通している。反射部２ａはコンタクトホール３ａを埋めるようにして層間絶縁膜３上に形成されている。このコンタクトホール３ａを介して反射部２ａと透過電極２ｂとは電気的に接続されている。
【００５７】
基板１上に積層する層間絶縁膜３の厚さは、透過部２ｂ上の液晶層４の厚さを透過セルギャップｄ_ｂとすると、ｄ_ａとｄ_ｂとの間の関係がｄ_ａ：ｄ_ｂ＝１：２となるように形成される。
【００５８】
ここで、透過反射両用型液晶表示装置においては、透過モードと反射モードとの電気光学特性の整合性を図らなければならない。そのためには液晶セルの黒レベルと階調レベルとを一致させることが必要である。このため、ｄ_ａ：ｄ_ｂ＝１：２とし、反射モードのセルギャップである反射セルギャップｄ_ａを透過モードのセルギャップである透過セルギャップｄ_ｂより薄くしている。これにより、偏光モードにおいて同電位で液晶を駆動する場合、透過モードと反射モードとの位相差（Δｎｄ）を近づけることができ、液晶セルの黒レベルと階調レベルとを一致させることができる。
【００５９】
対向基板１１上（基板１との対向面）には、カラーフィルター５が配されている。カラーフィルター５は、赤のカラーフィルター５Ｒ、緑のカラーフィルター５Ｇおよび青のカラーフィルター５Ｂを有しており、各画素に対応してストライプ状に繰り返し配列されている。また、各カラーフィルター５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ…の境界には、ＢＭ６が設けられている。ＢＭ６はＴＦＴ９および配線領域上に配され、遮光を行っている。このＢＭ６は、樹脂や金属、酸化膜等により形成されている。ＢＭ６により、液晶表示装置の光源であるバックライトの光を遮ることができる。従って、隣り合う画素の混色を防止することができる。これにより、色のコントラストを高めることができ、色純度の向上を図ることができる。
【００６０】
なお、カラーフィルター５の色は、シアン（Ｓ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）でもかまわない。また、カラーフィルター５は、デルタ状に配列してもよい。
【００６１】
カラーフィルター５上、即ち、対向基板１１上全面には透明電極７が形成されている。透明電極７は、ＩＴＯ等により形成されている。なお、透明電極７は、液晶表示装置の表示モードによって、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 liquid crystal）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透明電極７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透明電極７は必要ない。
【００６２】
また、透明電極７上面におけるＢＭ６上には、柱状スペーサ１０が設けられている。基板１と対向基板１１とが対向されたとき、柱状スペーサ１０は、ＴＦＴ９上付近の配向層に当接するように設けられている。従って、柱状スペーサ１０は、基板１および基板１１の対向方向に延びており、液晶層４の厚さ、即ち、セルギャップが異なる複数の領域のうちの、セルギャップが最も薄い領域に設けられている。柱状スペーサ１０は感光性樹脂からなり、例えば、オプトマーＮＮ７００（ＪＳＲ社製）等が用いられている。形状は、底面が１５μｍ×１５μｍ、高さが３μｍの四角柱となっている。また、柱状スペーサ１０は青のカラーフィルター５Ｂ上のＢＭ６上に、各画素ピッチ毎、例えば３００μｍ毎に配置されている。
【００６３】
透明電極７上面において、柱状スペーサ１０が形成されていない領域全面には、ポリイミド等からなる配向層８が形成されている。しかし、配向層８も透明電極７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（electrically controlled birefringence ）モード等の場合は、配向層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、配向層を設けない場合もある。
【００６４】
このように、基板１と対向基板１１との間には、柱状スペーサ１０が配されている。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、安定した反射セルギャップｄ_ａおよび透過セルギャップｄ_ｂ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。
【００６５】
また、層間絶縁膜３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、基板１上（層間絶縁膜３上）ではなく対向基板１１上に設けられる。これにより、柱状スペーサ１０が設けられた対向基板１１と層間絶縁膜３が設けられた基板１とを貼り合わせた時に、反射セルギャップｄ_ａや透過セルギャップｄ_ｂといったセルギャップをより安定して得ることができる。
【００６６】
以下に、液晶表示装置の製造方法の一例について説明する。
【００６７】
まず、一般的に知られているＴＦＴ９を形成する工程と同様に、基板１上に、成膜とパターニングを繰り返し、ＴＦＴ９と画素電極２と層間絶縁膜３を有する基板１を形成する。その後、配向膜を基板１全面に塗布し、ラビング処理を行い配向層１２を形成する。
【００６８】
また、対向基板１１上には、感光性の黒色樹脂をスピンナーを用いて塗布し、露光、現像、焼成等によってＢＭ６を形成する。次に、赤色の顔料を分散させたレジストをスピンナーを用いて対向基板１１上全面に塗布し、赤を着色したい部分に光が照射されるようなフォトマスクを介して照射し、現像することにより赤のカラーフィルター５Ｒを形成する。同様に、緑のカラーフィルター５Ｇと青のカラーフィルター５Ｂとを形成した後、焼成する。
【００６９】
次に、対向基板１１上全面にＩＴＯを成膜し、パターニングすることによって透明電極７を形成する。その後、対向基板１１上全面に、スピンコート等により感光性樹脂を塗布する。フォトリソグラフィー法によりパターンマスクを介して露光、現像を行い、所定の位置に柱状スペーサ１０を形成する。ここで、柱状スペーサ１０の高さは、感光性樹脂を塗布した際の膜厚によって決定される。その後、配向膜を対向基板１１全面に塗布し、ラビング処理を行い配向層８を形成する。
【００７０】
次に、基板１と対向基板１１とを周辺シール材を介して対向させ、これら基板間に液晶層４を充填し、液晶セルを完成する。最後に、この液晶セルを挟むように、液晶セルの外側には偏光板、位相差板を、背面にはバックライトを配置し、液晶表示装置を得る。
【００７１】
このように、本製造方法では、柱状スペーサ１０が形成された後に配向層８が形成される。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層８に影響を及ぼすことはない。また、透明電極７が形成された後に柱状スペーサ１０が形成されるため、透明電極７が段切れ状態となることもない。このため、透明電極７の抵抗値が上昇することはなく、液晶層４の駆動電圧への影響を防止することができる。また、透明電極７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。
【００７２】
一方、柱状スペーサ１０が形成された後に配向層８が形成されるため、配向層８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層８が厚くなる。その他の部分よりも配向層８の膜厚が厚くなったり、柱状スペーサ１０付近に配向層８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がある。この配向欠陥は上記の製造工程では避けられない問題であるが、ＢＭ６上に柱状スペーサ１０を形成することにより、配向欠陥を外観上見えにくくすることができる。この場合、緑色の画素における配向欠陥は目立ちやすいが、青色の画素における配向欠陥は見えにくい。従って、柱状スペーサ１０を青のカラーフィルター５Ｂ上のＢＭ６上にのみ形成することにより、たとえ配向欠陥がＢＭ６の外側にはみ出したとしても、青のカラーフィルター５Ｂ上、即ち、最も視感度の悪い青色の画素上であれば、配向欠陥が見えることを抑制できる。
【００７３】
また、画素電極２の透過部２ｂ_１は透明であるのでこの領域に配向欠陥があると目立ちやすい。そこで、本液晶表示装置では、基板１と対向基板１１とを対向させると、柱状スペーサ１０が反射部２ａに当接するように設けられることにより、柱状スペーサ１０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。
【００７４】
また、図３に示すように、各カラーフィルター５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ…のすべての画素上に設けられたＢＭ６上に、柱状スペーサ１０を配置してもよい。このとき、柱状スペーサ１０の形状は、底面が１０μｍ×１０μｍ、高さが３μｍの四角柱となっている。また、カラーフィルター５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ方向には、１００μｍ間隔で配置し、カラーフィルター５のストライプ方向には３００μｍ間隔で配置する。これにより、より安定した反射セルギャップｄ_ａおよび透過セルギャップｄ_ｂを得ることができ、良好なセルギャップ特性を得ることができる。
【００７５】
また、液晶層４は、垂直配向性を示す材料により形成されていてもかまわない。これにより、液晶表示装置の製造工程においてラビング処理を行う工程が不要になる。従って、ラビング処理により生じる配向欠陥をなくすことができる。垂直配向モードの場合、反射セルギャップｄ_ａおよび透過セルギャップｄ_ｂの均一性が求められるが、柱状スペーサ１０を用いることによりこれが可能となる。
【００７６】
上記の液晶表示装置における基板１には、ＴＦＴ９が形成されたアクティブマトリクス基板を用いたが、ＴＦＴ９が配置されていない基板を用いてもかまわない。
【００７７】
また、図４（ａ）は画素電極が１画素毎に反射部２ａまたは透過部２ｂ_１を有している場合の液晶表示装置の要部の構造を示すものであり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の液晶表示装置の画素の配置を、反射部２ａより下の部分について示す平面図である。図１（図２（ａ）（ｂ））に示した液晶表示装置では、１画素内に反射部２ａおよび透過部２ｂ_１を有しており、２種類のセルギャップを備えているが、図４（ａ）（ｂ）に示すように、１画素毎に反射部２ａまたは透過部２ｂ_１を有していてもよい。この時、反射部２ａはセルギャップが最も薄い層に設けられている。これにより、偏光モードにおいて同電位で液晶を駆動する場合、透過モードと反射モードとの位相差（Δｎｄ）を近づけることができ、液晶セルの黒レベルと階調レベルとを一致させることができる。
【００７８】
対向基板１１において、透明電極７および配向層８が共に必要な表示モード、例えば、ＴＮモードやＥＣＢモード等の場合では、透明電極７、柱状スペーサ１０、配向層８を形成する形成順序を必要に応じて使い分けることができる。
【００７９】
上記製造方法によれば、
（ａ）透明電極７の形成、柱状スペーサ１０の形成、配向層８の形成、配向層８のラビング処理
の工程順で行われるが、
（ｂ）透明電極７の形成、配向層８の形成、柱状スペーサ１０の形成、配向層８のラビング処理
の工程順で行ってもかまわない。工程（ｂ）の順序によると、配向層８を形成した後に柱状スペーサ１０を形成することとなる。これにより、柱状スペーサ１０を形成する際に使用されるエッチング液や現像液により配向膜８が冒される虞れがある。また、配向層８上全面に、柱状スペーサ１０の材料が塗布されると、後に、除去したい柱状スペーサ１０の材料が除去されずに配向層８上に残る虞れがあり、液晶層４の配向や液晶表示装置の信頼性へも影響する可能性がある。
【００８０】
また、
（ｃ）柱状スペーサ１０の形成、透明電極７の形成、配向層８の形成、配向層８のラビング処理
の工程順で行ってもかまわない。工程（ｃ）の順序によると、柱状スペーサ１０を形成した後に透明電極７を形成することとなる。しかしながら、柱状スペーサ１０は高さが３μｍ〜６μｍ程度の突起状になっているため、この上に透明電極７をスパッタリング法等により、柱状スペーサ１０を覆うように成膜することは困難である。また、完全に柱状スペーサ１０を覆うように透明電極７を成膜することができたとしても、柱状スペーサ１０の基板１側の底面にも透明電極７が形成されているので、対向基板１１との電気的リークが発生する。しかし、対向基板１１と透明電極７との間に絶縁層を設けるか、または基板１と対向基板１１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３上の部分には、導電性材料からなる反射部２ａや配線等を設けない構造とすることにより、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。こうして、上記電気的リークの発生を防止することができる。
【００８１】
一方、柱状スペーサ１０の側面が透明電極７によって十分に覆われていない場合、透明電極７は段切れ状態となる。これにより、透明電極７の抵抗値は上昇し、液晶層４の駆動電圧に影響を及ぼす。また、透明電極７は、段切れ部でパーティクル化し、その部分でリークが発生する虞れがある。
【００８２】
また、（ｂ）および（ｃ）の工程順序によると、工程（ａ）と同様に、柱状スペーサ１０を形成した後、配向層８のラビング処理を行うこととなり、柱状スペーサ１０付近にラビング処理を行う際、配向欠陥が生じる虞れがある。しかし、ＢＭ６上に柱状スペーサ１０を形成することにより、配向欠陥を外観上見えにくくすることができる。
【００８３】
さらに、（ｂ）および（ｃ）の工程順序によると、柱状スペーサ１０を形成した後配向層８を形成する。従って、配向層８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層８が厚くなる。その他の部分よりも配向層８の膜厚が厚くなることによって、配向層８のラビング処理を行う際、ラビングの毛あたりが不均一になり、また、プレチルトへ影響が及ぶ。これにより、液晶表示装置を使用する際に通電すると、膜厚が厚い配向層８付近に生じている配向欠陥が拡大し、液晶表示装置の信頼性を低下させる虞れがある。このような場合、柱状スペーサ１０および配向層８において膜厚が厚い部分には、液晶駆動用の電圧を印加しないことが望ましい。そこで、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構成とすることによって、液晶駆動用の電圧が印加されないようにする。なお、実験によると、膜厚が厚い配向層８の領域は、柱状スペーサ１０の高さが３μｍの場合は柱状スペーサ１０から１０μｍの範囲、柱状スペーサ１０の高さが５μｍの場合は柱状スペーサ１０から１５μｍの範囲に及んでいる。
【００８４】
また、柱状スペーサ１０、透明電極７および配向層８並びに配向層８のラビング処理は、
（ｄ）透明電極７の形成、配向層８の形成、配向層８のラビング処理、柱状スペーサ１０の形成
の工程順で行ってもかまわない。配向層８のラビング処理の後に柱状スペーサ１０を形成するので、液晶層４の配向を全体的に安定させることができる。しかしながら、工程（ｂ）と同様に、配向層８を形成した後に柱状スペーサ１０を形成することとなる。柱状スペーサ１０を形成する際に使用されるエッチング液や現像液等はアルカリ性を示す場合が多く、これにより配向層８が冒される虞れがある。この場合、柱状スペーサ１０の材料を適当なものにすることにより、用いられるエッチング液や現像液等によっては、配向層８において冒される部分を軽減することができる。
【００８５】
また、図５に示すように、対向基板１１において、透明電極７および配向層８は共になくてもかまわない。柱状スペーサ１０の高さが反射セルギャップｄ_ａとなる。従って、透過セルギャップｄ_ｂは、反射部２ａ下に配されている層間絶縁膜３の厚さと、反射セルギャップｄ_ａ、即ち柱状スペーサ１０の高さとにより決定される。このとき、柱状スペーサ１０の高さは層間絶縁膜３に当接するように予め設計する必要がある。
【００８６】
以下に、柱状スペーサ１０について詳細に説明する。
【００８７】
柱状スペーサ１０を形成する材料は、有機系の材料でも、無機系の材料でもかまわない。例えばレジストでもよく、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、即ち、ＯＭＲ−８３（東京応化（株）製）やＣＢＲ−Ｍ９０１（ＪＳＲ社製）等でもよい。また、例えば、ＨＴＰＲ−１１００（東レ（株）製）等のポリイミドも良好な感光性を示しており柱状スペーサ１０の材料としては適当である。また、カラーフィルター等に使用される、ＲＧＢおよびブラックの感性着色樹脂、ポジ型またはネガ型レジスト、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、ＳｉＯ_２等が適当である。
【００８８】
柱状スペーサ１０は、例えば、黒色顔料により黒色に着色したＮＮ７００（ＪＳＲ社製）により形成してもかまわない。これにより、柱状スペーサ１０は黒色となり、ＢＭ６外に柱状スペーサ１０が形成されたとしても、外観上の表示品位に与える影響を抑えることができる。
【００８９】
また、柱状スペーサ１０の形状は、対向基板１１と平行方向における断面（横断面）が、四角形や三角形等の多角形、円、楕円、ストライプ状等が望ましい。柱状スペーサ１０を形成した後に配向層８のラビング処理を行う場合、液晶表示装置の断面から見た場合の柱状スペーサ１０の断面（縦断面）の形状は、基板１側に向けて細くなっている順テーパ形状であることが望ましい。
【００９０】
表１に、パネルの面積１ｍｍ^２当たりに占める柱状スペーサ１０の面積の割合（占有率）に対する液晶セルの特性を示す。表１によれば、安定した反射セルギャップｄ_ａおよび透過セルギャップｄ_ｂを得ることができ、高い信頼性を有する液晶セルを得るには、柱状スペーサ１０がパネルの面積に占める割合は、０．０５〜３．０％が望ましい。なお、柱状スペーサ１０の占有率が０．０２％の時、基板１および基板１１の貼り合わせ時の荷重（約１ｔ）で柱状スペーサ１０は変形した。また、「○」は、液晶パネルを指で押しても、弾性を感じることがないということである。
【００９１】
【表１】

【００９２】
また、表２に、球状スペーサをパネル１ｍｍ^２当たり５００個散布した場合と、底面が１５μｍ×１５μｍの四角形である四角柱の形状を有する柱状スペーサ１０を用いた場合とにおける、セルギャップのばらつきを示した。柱状スペーサ１０を用いた場合においては、基板１と対向基板１１とを対向させた際に柱状スペーサ１０が当接する領域の形状が、平坦である場合と、凹凸を有する場合とに分けている。表２によれば、柱状スペーサ１０を用いた方が、球状スペーサを散布する場合と比較すると、かなり安定したセルギャップ特性を得ることができる。
【００９３】
【表２】

【００９４】
配向欠陥を有する領域を外観上見えにくくするために必要なＢＭ６の領域の範囲は、表３のような結果となっている。また、配向層８にラビング処理を行う際のラビング方向を図６に示す。
【００９５】
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１０μｍ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１５μｍに及んでいる。従って、図６に示すように、柱状スペーサ１０の端縁部からの距離Ｌは、柱状スペーサ１０の高さが３μｍの場合は１０μｍ以上、柱状スペーサ１０の高さが５μｍの場合は１５μｍ以上必要である。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ので、より、広いＢＭ６の領域が必要である。一方、ＢＭ６の領域が大き過ぎると液晶表示装置における表示領域が狭くなる。このため、例えばＢＭ６の領域は最大でも、スペーサ１０からラビング方向における下流側に２０μｍ以内が好ましい。
【００９６】
なお、配向欠陥を有する領域の大きさは、使用する液晶表示モードや、柱状スペーサ１０の高さや、製造工程の順序等の条件によって変化する。
【００９７】
【表３】

【００９８】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。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。
【００９９】
図７は、本発明の実施の一形態である液晶表示装置における要部の断面図であり、図８は図７における対向基板１１の要部を拡大した説明図である。本実施の形態に係る液晶表示装置では、対向基板１１と液晶層４を介して対向する基板１は図７に示すように、実施の形態１と同様であるとする。対向基板１１は、図８に示すように、実施の形態１と同様、対向基板１１上に、ＢＭ６を有するカラーフィルター５、柱状スペーサ１０および透明電極７を備えている。また、カラーフィルター５における青のカラーフィルター５Ｂは開口部５ａを有しており、青のカラーフィルター５Ｂの領域に配されているＢＭ６は、開口部６ａを有している。
【０１００】
開口部６ａ上には開口部５ａが配されており、対向基板１１のうち開口部６ａおよび開口部５ａから露出した領域上には、柱状スペーサ１０が形成されている。柱状スペーサ１０は黒色の樹脂により形成されている。これにより、開口部６ａ内にＢＭ６がなくても、柱状スペーサ１０によりバックライトの光を遮断することができる。
【０１０１】
なお、柱状スペーサ１０は、バックライトの光が透過しないものであれば、色は黒色ではなく透明でもかまわない。
【０１０２】
本実施の形態における柱状スペーサ１０を形成するには、まず、カラーフィルター５に開口部５ａおよび開口部６ａを設ける。このとき、対向基板１１のうち開口部６ａおよび開口部５ａから露出した領域の形状は、柱状スペーサ１０の底面の形状となるように、例えば、１５μｍ×１５μｍの四角形となるように形成する。そして、カラーフィルター５上に、感光性を有する黒色の材料を塗布し、開口部５ａおよび開口部６ａ内の領域をマスクとして、対向基板１１においてカラーフィルター５が形成されていない側の面より露光を行いパターン化し、これにより、セルフアライメントを行うこととなる。従って、別工程としてマスクアライメントを行わなくてもよいので製造工程を簡略化することができるとともに、柱状スペーサ１０をより精度良く形成することができる。
【０１０３】
なお、本発明の液晶表示装置を下記のように構成してもよい。
【０１０４】
すなわち、本発明の液晶表示装置は、対向する２枚の基板間に、液晶層と液晶セルギャップを保持するためのスペーサとを有するとともに、一つの画素内または異なる画素間に、上記液晶層の厚さが異なる複数の領域を有する液晶表示装置において、上記スペーサが上記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構成である。
【０１０５】
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。
【０１０６】
上記の液晶表示装置は、２枚の基板のうちの一方に、反射電極と透過電極とからなる液晶駆動電極が配され、上記一方の基板上における液晶層の厚さが最も薄い上記領域に、層間絶縁膜が設けられ、この層間絶縁膜上に上記反射電極が設けられていることが好ましい。
【０１０７】
上記の構成によれば、液晶層の厚さが最も薄い領域に反射電極を有しているので、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができ、液晶セルの黒レベルと階調レベルとを一致させることができる。従って、透過モードと反射モードとの電気光学特性の整合性を図ることができるといった効果を奏する。
【０１０８】
上記の液晶表示装置は、反射電極の表面が、入射光を拡散する凹凸面と、上記柱状スペーサが当接する平坦面とからなることが好ましい。
【０１０９】
上記の構成によれば、反射電極の表面は、入射光を拡散する凹凸面を有することにより、様々な角度から入射する光（周囲光）の利用が可能になり、液晶駆動電極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。また、平坦面上に柱状のスペーサが当接することにより、柱状スペーサが安定して当接し、セルギャップを安定して維持することができる。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。
【０１１０】
上記の液晶表示装置は、最も厚い上記液晶層の厚さが、上記柱状のスペーサの高さと上記層間絶縁膜の厚さとの和であることが好ましい。
【０１１１】
上記の構成によれば、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができる。従って、透過モードと反射モードとの電気光学特性の整合性を図ることができるといった効果を奏する。
【０１１２】
上記の液晶表示装置は、２枚の基板のうちの一方の基板上にカラーフィルター層とブラックマトリクス層とが設けられ、ブラックマトリクス層上には柱状のスペーサが配置されていることが好ましい。
【０１１３】
上記の構成によれば、ブラックマトリクス層上に柱状のスペーサが配置されているので、柱状の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。従って、液晶表示装置において、画素間のコントラストの低下を防止することができる。これにより、表示品位が良好な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。
【０１１４】
上記の液晶表示装置は、柱状のスペーサがカラーフィルター層における青（Ｂｌｕｅ）版上に設けられていることが好ましい。
【０１１５】
上記の構成によれば、柱状のスペーサがカラーフィルター層における青（Ｂｌｕｅ）版上に設けられていることにより、たとえ配向欠陥がブラックマトリクス層の外側にはみ出したとしても、この配向欠陥は青のカラーフィルター上、即ち、最も視感度の悪い青色の画素上に位置すれば見えることを抑制できる。従って、表示品位が良好であり、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。
【０１１６】
上記の液晶表示装置は、ブラックマトリクス層が開口部を有し、開口部内に上記柱状のスペーサが形成されていることが好ましい。
【０１１７】
上記の構成によれば、開口部内に柱状のスペーサが形成されていることにより、ブラックマトリクス層の開口部をマスクとして柱状のスペーサを開口部内に形成する製造方法を採用することができる。従って、上記開口部によってセルフアライメントを行うこととなり、別工程としてマスクアライメントを行わなくてもよいので製造工程を簡略化することができるとともに、柱状のスペーサをより精度良く形成することができる。従って、製造工程が少なく、かつ、より安定したセルギャップを有する液晶表示装置を提供することができるといった効果を奏する。
【０１１８】
上記の液晶表示装置は、柱状のスペーサの色は黒色であることが好ましい。
【０１１９】
上記の構成によれば、柱状のスペーサの色は黒色であるので、開口部内にブラックマトリクス層がなくても、柱状のスペーサによりバックライトの光を遮断することができる。従って、外観上の表示品位に与える影響を抑えることができるといった効果を奏する。
【０１２０】
上記の液晶表示装置は、液晶層が、垂直配向性を有する材料からなることが好ましい。
【０１２１】
上記の構成によれば、液晶層が垂直配向性を有する材料からなることにより、液晶表示装置の製造工程においてラビング処理を行わない製造方法を採用することができる。従って、ラビング処理により生じる配向欠陥をなくすことができるといった効果を奏する。
【０１２２】
また、本発明の液晶表示装置の整合方法を下記の方法としてもよい。
【０１２３】
すなわち、本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板上に液晶駆動用の透明電極を形成する工程と、透明電極上に柱状のスペーサを形成する工程と、基板上全面に配向層を形成する工程とをこの順に有する方法である。
【０１２４】
上記の方法によれば、柱状のスペーサを形成することにより、液晶表示装置は均一でかつ安定したセルギャップ特性を得ることができる。また、柱状スペーサを形成した後に配向層を形成することにより、柱状スペーサを形成する際の材料や現像液等の配向層への影響を防止できる。さらに、透明電極が形成された後に柱状スペーサが形成されるため、透明電極が段切れ状態となることも防止できる。これにより、透明電極の抵抗値が上昇することはなく、液晶層の駆動電圧への影響を防止することができる。また、透明電極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。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。
【０１２５】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板上に液晶駆動用の透明電極を形成する工程と、透明電極上に配向層を形成する工程と、配向層にラビング処理を施す工程と、ラビング処理が施された上記配向層上に柱状のスペーサを形成する工程とを有する方法である。
【０１２６】
上記の方法によれば、配向層のラビング処理の後に柱状のスペーサを形成するので、ラビング処理の際に生じる液晶の配向を全体的に安定させることができるといった効果を奏する。
【０１２７】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板上にブラックマトリクス層を形成する工程と、カラーフィルター層を形成する工程と、ブラックマトリクス層に開口部を形成する工程と、開口部をマスクとして柱状のスペーサを上記開口部内に形成する工程とを有する方法である。
【０１２８】
上記の方法によれば、ブラックマトリクス層の開口部をマスクとして柱状のスペーサを開口部内に形成するので、上記開口部によってセルフアライメントを行うこととなる。従って、別工程としてマスクアライメントを行わなくてもよいので製造工程を簡略化することができるとともに、柱状のスペーサをより精度良く形成することができる。従って、製造工程が少なく、かつ、より安定したセルギャップを有する液晶表示装置を提供することができるといった効果を奏する。
【０１２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、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おり、上記２枚の基板のうちの一方には、反射モードの表示を行う反射電極と、透過モードの表示を行う透過電極とからなる液晶駆動電極が配され、上記一方の基板上における液晶層の厚さが最も薄い上記領域には、層間絶縁膜が設けられ、この層間絶縁膜上に上記反射電極が設けられており、これにより、上記画素における上記反射モードの表示を行う領域に上記柱状スペーサが設けられる構成である。
【０１３０】
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透過反射両用型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。
【０１３１】
また、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができ、液晶セルの黒レベルと階調レベルとを一致させることができる。従って、透過モードと反射モードとの電気光学特性の整合性を図ることができるといった効果を奏する。
【０１３２】
また、画素における上記反射電極の設けられた領域に上記柱状スペーサが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。といった効果を奏する。
【０１３３】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、反射電極の表面が、入射光を拡散する凹凸面と、上記柱状スペーサが当接する平坦面とからなる構成である。
【０１３４】
これにより、様々な角度から入射する周囲光が利用可能になり、液晶駆動電極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。また、柱状スペーサが安定して当接しセルギャップを安定して維持することができる。従って、高い信頼性を有する透過反射両用型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。
【０１３５】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、最も厚い上記液晶の厚さが、上記柱状のスペーサの高さと上記層間絶縁膜の厚さとの和である構成である。
【０１３６】
これにより、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができる。従って、透過モードと反射モードとの電気光学特性の整合性を図ることができるといった効果を奏する。
【０１３７】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、液晶層を介して対向する２枚の基板間における一つの画素内または異なる画素間に、上記液晶層の厚さが異なる複数の領域を有する透過反射両用型液晶表示装置において、上記液晶層の厚さが異なる複数の領域のうち、液晶層の厚さが最も薄い領域には、入射する光を反射することにより反射モードで表示を行う反射部が設けられており、液晶層の厚さが他の厚さの領域には、入射する光を透過することにより透過モードで表示を行う透過部が設けられており、上記対向する２枚の基板間に、セルギャップを保持するための、上記２枚の基板の対向方向に延びる柱状スペーサが、上記画素における上記反射モードで表示を行う反射部に設けられている構成である。
【０１３８】
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透過反射両用型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。
【０１３９】
また、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができ、液晶セルの黒レベルと階調レベルとを一致させることができる。従って、透過モードと反射モードとの電気光学特性の整合性を図ることができるといった効果を奏する。
【０１４０】
また、画素における上記反射部の設けられた領域に上記柱状スペーサが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といった効果を奏する。
【０１４１】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、上記反射部の表面が、入射光を拡散する凹凸面と、上記柱状スペーサが当接する平坦面とからなる構成である。
【０１４２】
これにより、様々な角度から入射する周囲光が利用可能になる。また、柱状スペーサが安定して当接しセルギャップを安定して維持することができる。従って、高い信頼性を有する透過反射両用型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。
【０１４３】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、上記柱状スペーサが設けられている上記反射部には、層間絶縁膜が設けられており、上記他の厚さである上記液晶層の厚さは、上記柱状スペーサの高さと上記層間絶縁膜の厚さとの和である構成である。
【０１４４】
これにより、透過モードと反射モードとの位相差を近づけることができる。従って、透過モードと反射モードとの電気光学特性の整合性を図ることができるといった効果を奏する。
【０１４５】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、基板上にカラーフィルター層とブラックマトリクス層とが設けられ、ブラックマトリクス層上には柱状のスペーサがさらに配置されている構成である。
【０１４６】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、２枚の基板のうちの一方の基板上には、カラーフィルター層が設けられ、柱状のスペーサがカラーフィルター層における青（Ｂｌｕｅ）版上に設けられている構成である。
【０１４７】
これによりたとえ配向欠陥がブラックマトリクス層の外側にはみ出したとしても、この配向欠陥は青のカラーフィルター上、即ち、最も視感度の悪い青色の画素上に位置すれば見えることを抑制できる。従って、表示品位が良好であり、高い信頼性を有する透過反射両用型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。
【０１４８】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、柱状のスペーサの色は黒色である構成である。
【０１４９】
これにより、開口部内にブラックマトリクス層がなくても、柱状のスペーサによりバックライトの光を遮断することができる。従って、外観上の表示品位に与える影響を抑えることができるといった効果を奏する。
【０１５０】
本発明の透過反射両用型液晶表示装置は、液晶層が、垂直配向性を有するので、反射セルギャップおよび透過セルギャップの均一性が求められるが、上記の柱状のスペーサを用いることによりこれが可能となるといった効果を奏する。
【０１５１】
上記の透過反射両用型液晶表示装置は、上記２枚の基板と平行方向におけるパネルの断面において、上記柱状スペーサがパネルの面積に占める割合は、０．０５％以上３．０％以下であることが好ましい。
【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示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示した液晶表示装置において画素電極が１画素内に反射部および透過部を有している例における要部の構造を示すものであり、（ｂ）は、４つの画素電極を、図２（ａ）における反射部より下の部分について示す平面図である。
【図３】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示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の一形態の液晶表示装置において、画素電極が１画素毎に反射部または透過部を有している例における要部の構造を示すものであり、（ｂ）は、図４（ａ）の液晶表示装置の画素の配置を、反射部より下の部分について示す平面図である。
【図５】本発明の実施の一形態の液晶表示装置において、透明電極および配向層を共に有していない例における要部の構成を示す拡大断面図である。
【図６】図１に示したＢＭの領域およびラビング処理のラビング方向を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の他の形態に係る液晶表示装置の要部の構造を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の他の形態に係る液晶表示装置における対向基板の要部の構造を示す断面図である。
【図９】従来の液晶表示装置の要部の構造を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は従来の液晶表示装置において球状スペーサを使用した場合に、その量が多い場合の従来の液晶表示装置の説明図であり、（ｂ）は球状スペーサの散布量が少ない場合の説明図である。
【図１１】凹凸の反射領域を有する従来の液晶表示装置において、球状スペーサを使用した場合の状態を示す詳細図である。
【符号の説明】
１基板
２画素電極（液晶駆動電極）
２ａ反射部（反射電極）
２ｂ透過電極
２ｂ_１透過部（透過電極）
３層間絶縁膜
４液晶層
５カラーフィルター（カラーフィルター層）
５ａ開口部
６ＢＭ（ブラックマトリクス層）
６ａ開口部
７透明電極
８配向層
９ＴＦＴ
１０柱状スペーサ
１１対向基板
１２配向層

Claims

対向する２枚の基板間に、液晶層と液晶セルギャップを保持するためのスペーサとを有するとともに、一つの画素内または異なる画素間に、上記液晶層の厚さが異なる複数の領域を有する透過反射両用型液晶表示装置において、
上記スペーサが上記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おり、
上記２枚の基板のうちの一方には、反射モードの表示を行う反射電極と、透過モードの表示を行う透過電極とからなる液晶駆動電極が配され、
上記一方の基板上における液晶層の厚さが最も薄い上記領域には、層間絶縁膜が設けられ、
この層間絶縁膜上に上記反射電極が設けられており、これにより、上記画素における上記反射モードの表示を行う領域に上記柱状スペーサが設けられることを特徴とする透過反射両用型液晶表示装置。
上記反射電極の表面は、入射光を拡散する凹凸面と、
上記柱状スペーサが当接する平坦面とからなることを特徴とする請求項１に記載の透過反射両用型液晶表示装置。
最も厚い上記液晶層の厚さは、上記柱状のスペーサの高さと上記層間絶縁膜の厚さとの和であることを特徴とする請求項１または２に記載の透過反射両用型液晶表示装置。
液晶層を介して対向する２枚の基板間における一つの画素内または異なる画素間に、上記液晶層の厚さが異なる複数の領域を有する透過反射両用型液晶表示装置において、
上記液晶層の厚さが異なる複数の領域のうち、液晶層の厚さが最も薄い領域には、入射する光を反射することにより反射モードで表示を行う反射部が設けられており、液晶層の厚さが他の厚さの領域には、入射する光を透過することにより透過モードで表示を行う透過部が設けられており、
上記対向する２枚の基板間に、セルギャップを保持するための、上記２枚の基板の対向方向に延びる柱状スペーサが、上記画素における上記反射モードで表示を行う反射部に設けられていることを特徴とする透過反射両用型液晶表示装置。
上記反射部の表面は、入射光を拡散する凹凸面と、
上記柱状スペーサが当接する平坦面とからなることを特徴とする請求項４に記載の透過反射両用型液晶表示装置。
上記柱状スペーサが設けられている上記反射部には、層間絶縁膜が設けられており、
上記他の厚さである上記液晶層の厚さは、上記柱状スペーサの高さと上記層間絶縁膜の厚さとの和であることを特徴とする請求項４または５に記載の透過反射両用型液晶表示装置。
上記２枚の基板のうちの一方の基板上には、ブラックマトリクス層が設けられており、
上記柱状スペーサは、さらに、上記ブラックマトリクス層の設けられている領域内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の透過反射両用型液晶表示装置。
上記２枚の基板のうちの一方の基板上には、カラーフィルター層が設けられ、該カラーフィルター層における青（Ｂｌｕｅ）版上に上記柱状スペーサが設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の透過反射両用型液晶表示装置。
上記柱状スペーサの色は黒色であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の透過反射両用型液晶表示装置。
上記液晶層は、垂直配向性を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の透過反射両用型液晶表示装置。
上記２枚の基板と平行方向におけるパネルの断面において、上記柱状スペーサがパネルの面積に占める割合は、０．０５％以上３．０％以下であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の透過反射両用型液晶表示装置。