(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２枚の基板の周囲がシール材を介して張り合わせられ、その内部に液晶が封入された表示領域を有するイン・プレイン・スイッチング方式の液晶表示装置において、前記シール材の両側に柱状スペーサを設け、前記表示領域内において前記柱状スペーサの面積は前記表示領域内の画素面積の０．０５〜０．１５％であることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタ上にスペーサーを形成したカラーフィルタを用いた横電界の液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＣＤは軽量・薄型・低消費電力などの特性を生かし、各種情報機器端末やビデオ機器などに使用されている。これらのＬＣＤは、ＴＮ（ツイスト・ネマチック）及びＳＴＮ（スーパー・ツイスト・ネマチック）型として構成されているが、視野角が比較的狭いという問題があり、イン・プレイン・スイッチング（ＩＰＳ：Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式のＬＣＤが提案されている。
【０００３】
次に上述したＩＰＳ方式のＬＣＤを、本発明を説明するための図面を使って説明する。従来例に係るＩＰＳ方式のＬＣＤは図１において、ガラスのような透明な基板であるＴＦＴ基板６とＣＦ基板（カラーフィルター基板）１３との周囲が図示しないシール材で封止され、これらＴＦＴ基板６とＣＦ基板１３とシール材とによって形成された空間内に液晶１０が封入され、横電界が印加されて駆動する構造になっている。
【０００４】
図１においてＴＦＴ基板６は、ガラスのような透明な基板であり、ＴＦＴ基板６の内面には図３に示すように、一対の櫛歯状の透明な共通電極２と画素電極３とが互いに噛み合った状態で、かつ相互間が絶縁されて形成されており、他方のＣＦ基板１３には、各画素電極３に対応してカラーフィルタ（図１では緑色層１６のカラーフィルタのみを図示）が形成されており、ＴＦＴ基板６及びＣＦ基板１３の各内面には配向膜９がそれぞれ形成されている。
【０００５】
配向膜９は図４に示すように、共通電極２と画素電極３の各櫛歯と垂直な方向θ３に対して角度θ１の方向に配向処理（ラビング処理）がされている。
【０００６】
またＴＦＴ基板６及びＣＦ基板１３の外面には図１に示すように、偏光板１９が形成され、その一方の偏光板１９の偏光方向は配向方向θ１と同一になっているが、その他方の偏光板１９の偏光方向は配向方向θ１と直交する方向θ２になっている。
【０００７】
図５（ａ）に示すように共通電極２と画素電極３の間に電圧を印加しない状態では、ＬＣＤに入射された光は入射側の偏光板１９により直線偏光とされ、その偏光方向と液晶分子２６の長軸方向とが一致しているため、偏光方向を変えられることなく液晶１０を透過することとなり、出射側の偏光板１９に達した光の偏光方向は偏光板１９の偏光方向と直交することとなり、遮断される。
【０００８】
図５（ｂ）に示すように共通電極２と画素電極３の間に電圧を印加すると、これら電極２，３の櫛歯間の電界により液晶分子２６の長軸方向が、電極２，３の櫛歯の長手方向と直交する方向に曲げられる。したがって、偏光板１９により直線偏向とされた光は、液晶１０を透過する際に液晶１０の複屈折により楕円偏光に変化し、偏光板１９を透過する。
【０００９】
このようなＬＣＤにおいて画像を表示するには、例えば共通電極２と画素電極３を各画素対応に設け、その一方の電極を走査電極とし、その他方を信号電極として、従来の単純マトリクス（ＸＹマトリクス）ＬＣＤと同様に表示する方法がある。
【００１０】
また他の画像表示方法としては、従来のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アクティブマトリクスＬＣＤ（以下、ＡＭ−ＬＣＤという）と同様に、ＴＦＴ基板６の内面に各画素ごとに共通電極２と画素電極３と共にスイッチング素子としてＴＦＴを形成し、各画素を選択表示する方法がある。なお、ＡＭ−ＬＣＤではＴＦＴのような三端子スイッチング素子以外にダイオードやバリスタ等の二端子スイッチング素子を設ける場合もある。
【００１１】
上述したＩＰＳ方式のＬＣＤは視野角が広いため、従来のＣＲＴディスプレイの置換え用として需要が高まっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来使用されているＴＮモードやＩＰＳモード（横電界方式）などのカラー液晶表示素子は、通常液晶層の厚み（セルギャップ）を保持するために、一般に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や複数の走査電極などを具備した電極基板とカラーフィルタ側の基板との間にプラスチックビーズ又はガラス繊維をスペーサーとして使用している。
【００１３】
ここで、プラスチックビーズなどのスペーサーは散布されるため、ＴＦＴ基板６とＣＦ基板１３の間のどの位置（面内位置）に配置されるかは定まっていない。プラスチックビーズなどをスペーサーとして用いるカラー液晶表示素子においては、プラスチックビーズなどのスペーサーの位置が定まっておらず、画素上に位置するスペーサーによる光の散乱や透過により液晶表示素子の表示品位が低下するという問題がある。
【００１４】
プラスチックビーズなどのスペーサーを散布して使用する液晶表示素子には、この他にも下記の問題がある。すなわち、スペーサーが球状あるいは棒状の形であり、セル圧着時に点または線で接触するために、配向膜や透明電極が破損し、表示欠陥が発生しやすいという問題がある。
【００１５】
さらに配向膜９や透明電極２，３の破損により、液晶１０が汚染され、電圧が低下しやすいという問題がある。またスペーサーを均一に散布する工程が必要であり、或いはスペーサーの粒度分布を高精度に管理することが必要であるため、簡便な方法で安定した表示品位の液晶表示素子を得ることが困難である。
【００１６】
そこで、特許第２７５１３９２号及び特開平１０−１０４６０６号公報には、カラーフィルタを形成する着色層を重ね合わせた構造をスペーサーとして用いた液晶表示素子が提案されている。
【００１７】
上述した特許第２７５１３９２号及び特開平１０−１０４６０６号公報に開示されたスペーサーは、従来のカラーフィルターの製造プロセスに追加工程が必要でないため、従来と同じコストでカラーフィルターを作成することが可能であり、今後普及が予想されている。
【００１８】
また特開平１０−８２９０９号公報には、従来構造のカラーフィルターに別途スペーサーを形成する方法がある。この場合のスペーサーの形成方法としては、オーバーコート層をパターニングする等がある。
【００１９】
この方法では、追加工程が必要になるため、従来よりはコストが割高になる。このようなスペーサー（以下、柱状スペーサーという）を有するカラーフィルターを液晶表示装置に用いる場合、ＴＮ型の液晶表示装置においては、スペーサーの対向基板への付き当て部の透明電極が対向基板の電極と短絡するのを防ぐため、対向基板若しくはスペーサー上部に絶縁膜を形成する必要があり、或いはスペーサーの形成位置、サイズに制限を設ける必要があり、カラーフィルターの作成を困難にしている。
【００２０】
一方、ＩＰＳ方式のＬＣＤは対向基板に電極が形成されていないため、スペーサーの形成位置、サイズに制限が少なく、ＴＮ型と比較して、設計の自由度が大きい。
【００２１】
しかしながら、ＩＰＳ方式のＬＣＤは外界の温度が上昇すると、パネル内部の液晶１０と液晶１０に直接接している配向膜９との摩擦力（表面張力）が弱まり、液晶表示装置を立てて使用する場合は、重力により液晶１０がパネル下部に下降するため、パネル下部に液晶１０が溜まることによって下部のパネルギャップが厚くなり、結果として下部の輝度とその他の部分の輝度差がムラとなって見える現象が発生していた（下辺白ムラ）。
【００２２】
本発明の目的は、均一な表示画面を得るとともに、高温時に画面下部に液晶が溜まってパネルギャップが厚くなることによって発生するギャップムラの発生を防止した液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る液晶表示装置は、対向する２枚の基板の周囲がシール材を介して張り合わせられ、その内部に液晶が封入された表示領域を有するイン・プレイン・スイッチング方式の液晶表示装置において、前記シール材の両側に柱状スペーサを設け、前記表示領域内において前記柱状スペーサの面積は前記表示領域内の画素面積の０．０５〜０．１５％、としたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。
【００３１】
（実施形態１）図１は、本発明の実施形態１に係る液晶表示装置を示す図であって、図２のＡ−Ａ線断面図である。図２のＡ−Ａ線断面図は、緑色層のカラーフィルターの部分を断面した図である。図３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を示す平面図である。
【００３２】
図１に示すように、厚みが１．１ｍｍで表面を研磨した透明基板であるガラス基板をＴＦＴ基板６，ＣＦ基板（カラーフィルター基板）１３として用い、ＴＦＴ基板６とＣＦ基板１３の間に液晶１０を介装している。
【００３３】
一方のＴＦＴ基板６には図３に示すように、一対の櫛歯状の透明な共通電極２と画素電極３とが互いに噛み合った状態で、かつ相互間が絶縁されて形成され、かつ薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）１８が形成されている。
【００３４】
図３に示すようにＴＦＴ１８のゲート電極１には走査信号が入力され、ＴＦＴ１８のソース電極には画素電極３が結線され、ＴＦＴ１８のドレイン電極５には映像信号が入力されるようになっている。また共通電極２には、後述する柱状スペーサー２１を接触させる幅広の柱状スペーサー接触部４が設けられている。また共通電極２とゲート電極１は同層に位置し、ドレイン電極５と画素電極３は同層に位置し、さらに共通電極２及びゲート電極１と、ドレイン電極５及び画素電極３は、異なる層に形成された金属層をパターン化して構成されている。さらに蓄積容量素子は、画素電極３と共通電極２との間にゲート絶縁膜７を挟む構造として形成されている。
【００３５】
図３に示す具体例において画素電極３の２本の櫛歯は、共通電極２の３本の櫛歯間にそれぞれ配置されている。画素ピッチは、縦方向（すなわち、ドレイン電極５相互間）が２７０μｍ、横方向（すなわち、ゲート電極１相互間）が９０μｍである。前述の各電極２，３の幅は、ゲート電極１，ドレイン電極５，共通電極２の複数画素間に跨る配線部分は広めに設定され、線欠陥を防止するようになっており、その幅は、それぞれ１０μｍ，７μｍ，７μｍに設定されている。また画素内部の画素電極３と共通電極２の幅は、開口率を高くするため狭い幅になっており、３μｍに設定している。
【００３６】
さらに画素電極３と共通電極２との間には、ゲート絶縁膜７の一部を介装して１０μｍの間隙が確保されている。画素数は、１６００×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）本の信号配線電極と１２００本の走査配線電極とにより、１６００×３×１２００個としてある。
【００３７】
他方のＣＦ基板１３には図１に示すように、表示部分以外から洩れる光を遮光するＢＭ層（ブラックマトリクス層）１７を各色のカラーフィルターの形成位置にそれぞれ形成し、ＢＭ層（ブラックマトリクス層）１７の位置にカラーフィルターをそれぞれ形成する。図１では、緑色層１６のカラーフィルターをＢＭ層（ブラックマトリクス層）１７の位置に形成した状態を断面して示している。
【００３８】
さらに図１に示すように、一方のＴＦＴ基板６のゲート絶縁膜７上には窒化シリコン等の保護膜８が形成され、その上にポリイミド等の配向膜９が塗布され、配向膜９にラビング処理が施されている。
【００３９】
さらに他方のＣＦ基板１３には、ＴＦＴ基板６との間隔（ギャップ）を保持する柱状スペーサー２１が形成されている。図１に示す柱状スペーサー２１は、ＣＦ基板１３のＢＭ層１７上に緑，青，赤の色層１６，１５，１４を積み重ねることにより柱状に突出して形成されており、柱状スペーサー２１は、幅広の柱状スペーサー接触部４に突き当てられるようになっている。図１の例では、柱状スペーサー２１の高さは、４．０μｍに設定している。
【００４０】
さらにＣＦ基板１３の色層上には、色層１４，１５，１６からの不純物溶出を防止するためのオーバーコート１１が形成され、最表面にポリイミド等の配向膜９が塗布され、配向膜９にラビング処理が施されている。
【００４１】
ここで、カラーフィルター上に形成された柱状スペーサー２１は、特に着色層の重ねで形成されたものでなくてもよく、例えばオーバーコート１１をパターン化したものでもよい。
【００４２】
また柱状スペーサー２１の頂上がＴＦＴに接する位置は図３に示すゲート電極１上の柱状スペーサー接触部４であり、したがって柱状スペーサー２１の配置は図２に示すように画素ピッチでの配置となり、表示面のＲ、Ｇ、Ｂ各画素（カラーフィルタ）毎に配置する。表示面以外では、柱状スペーサー２１は、シール材２３，補助シール材２４の位置を除く部分に配置しており、したがってシール材２３のない注入孔部や、シール材とシール材の間には柱状スペーサー２１を配置している。
【００４３】
また図１に示すようにＴＦＴ基板６とＣＦ基板１３の外側には偏光板１９が添着されている。図４に示すように、一方の偏光板１９の偏光透過軸は、θ１＝７５°に設定され、他方の偏光板１９の偏光透過軸θ２は、前述の偏光板１９の偏光透過軸に直交するθ２＝−１５°に設定されている。
【００４４】
前述したようなアクティブマトリクス型液晶表示素子が形成されるＴＦＴ基板６の液晶との界面を形成する配向膜９上のラビング方向と、ブラックマトリクス付カラーフィルターが形成されたＣＦ基板１３の液晶との界面を形成する配向膜９上のラビング方向は互いにほぼ平行であり、印加電界方向θ３とのなす角度θ１を７５度に設定している。
【００４５】
ＴＦＴ基板６とＣＦ基板１３は、シール材２３，２４によって張り合わされる。シール材２３内にはギャップを保つため、図１に示すようにシール内スペーサー２２が設けられる。シール２３材は図２に示すように、液晶１０を注入するための注入口２５を除いた表示画面の周囲を囲む位置に設けてある。
【００４６】
基板６、１３間には、誘電率異方性Δεが正でその値が７．０であり、かつ屈折率異方性Δｎが０．０７０（５８９ｎｍ、２０℃）のネマチック液晶１０を挟んで液晶パネルが構成される。
【００４７】
またＴＦＴ基板６とＣＦ基板１３を張合わせたシール材２３の位置には柱状スペーサー２１が設けられていない。これは、シール材２３内のスペーサー２２と柱状スペーサー２１とが突き当たると、その部分での基板６，１３間のギャップが（柱状スペーサー２１＋スペーサー２２）の高さとなり、表示領域での基板６，１３間のギャップと均一にならないためである。
【００４８】
シール内スペーサー２２の径は、緑色層１６の膜厚をＡμｍ、オーバーコート１１の膜厚をＢμｍ、配向膜９の膜厚をＣμｍ、柱状スペーサー２２の高さをＤμｍ、ＴＦＴの保護膜８の膜厚をＥμｍ、ゲート絶縁膜７の膜厚をＦμｍ、ゲート電極１の膜厚をＧμｍ、ＢＭ層１７の膜厚をＨμｍとした場合、以下の計算によって決定する。
【００４９】
シール内スペーサー２２の径＝（Ａ＋Ｂ＋２Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ）−Ｈ−Ｂ−Ｅ−Ｆ−Ｇ＝Ａ＋Ｄ＋２Ｃ−Ｈ（μｍ）
ここで、柱状スペーサーの高さＤとは、緑色層１６上でのオーバーコート１１の表面から柱状スペーサーの高さの頂上までの高さとする。
【００５０】
ただし、実際にはシール内スペーサー２２の径が、ＣＦ基板１３のＢＭ層１７、オーバーコート１１にめり込むため、実際のシール内スペーサー２２の径≦（計算によるシール内スペーサー２２の径＋２μｍ）の範囲で決定する。
【００５１】
また本発明では、シール２３内に設けたシール内スペーサー２２の下層にはゲート電極１と同時に形成される層が存在するが、そのものが存在しない場合は、シール内スペーサー２２の径＝（Ａ＋Ｂ＋２Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ）−Ｈ−Ｂ−Ｅ−Ｆ＝Ａ＋Ｄ＋２Ｃ＋Ｇ−Ｈ（μｍ）となる。
この場合も実際のシール内スペーサー２２の径≦（シール内スペーサー２２の径＋２μｍ）の範囲で決定する。
【００５２】
本発明の実施形態に係る液晶表示装置を製造するには、ＣＦ基板１３及びＴＦＴ基板６に配向膜９をそれぞれ印刷し、その配向膜９にラビング処理が施した後、ＴＦＴ基板６にシール材２３と補助シール材２４を印刷する。
【００５３】
次にＣＦ基板１３とＴＦＴ基板６を貼り合わせる。この工程は重ね合わせ装置で行われるが、ステップとしては、▲１▼基板非接触の位置合わせ、▲２▼基板貼り付け、▲３▼基板接触で位置微合わせの３ステップで行われる。
【００５４】
▲１▼のステップでは、まずＣＦ基板１３、ＴＦＴ基板６を非接触で位置合わせを行い、▲２▼のステップで貼り合わせるが、接触時の衝撃でズレが生じるため、▲３▼のステップでは、両基板６，１３を接触させたまま再度位置の微調整を行う。ここでは、シール材の密着性を高めるため、圧力をかけながら▲２▼，▲３▼のステップを行っている。
【００５５】
従来の球形スペーサーであれば、球形であるためコロの役割を果たすので、圧力をかけても基板を動かすことが可能である。ところが、上述の柱状スペーサの場合は、頂上が平面であるから、基板間で摩擦力を生じるため、ある圧力以上では動かない不具合を生じる。水準実験の結果、柱頂上の面積によらず、０．０１Ｎ／ｍ２以上６ｋＮ／ｍ２以下の圧力でないと、基板６，１３間を相互にずらすことができず、基板６，１３間の位置の微調整を行うことができないことが分かった。そこで本発明では、▲２▼基板貼り付け、▲３▼基板接触で位置の微調整を０．０１Ｎ／ｍ２以上６ｋＮ／ｍ２以下の圧力で行った。この基板貼り合わせ後、シール焼成装置にて圧力と温度をかけてシール材２３，２４を固める。
【００５６】
その後、重合わせた基板６，１３から必要部分を切り出すパネル切断を行い、注入孔２５より液晶１０を注入し、施蓋した後に偏光板１９を基板６，１３の表面に貼り付ける。
【００５７】
液晶注入前のパネルギャップ（基板６，１３間のギャップ）形成時に問題となるのは、シール焼成装置にて圧力と温度を加えて、シール材２３，２４を固める工程において、柱状スペーサー２１の配置によってパネルギャップの仕上がりが変化することにある。例えば、表示面のみに柱状スペーサー２１を配置した場合は図１１に示すように、シール焼成時の圧力により、非表示面に相当する基板６，１３間のギャップが潰れるため、てこの原理により、表示面に相当する基板６，１３間のギャップが増加し、周辺ギャップムラ状態となる。
【００５８】
本発明の実施形態によれば、シール材２３以外の非表示面にもスペーサー２１，補助シール材２４を配置するため、非表示面がつぶれることがなく、周辺ギャップムラになることはない。なお、非表示面にスペーサー２１，補助シール材２４を配置する場合にも均等に配置しないと、その部分の近傍にギャップムラが発生するため、均等に配置することが必要である。
【００５９】
液晶注入後は、液晶漏れを防ぐため注入口２５を封止する必要がある。このとき、過剰な液晶１０を押し出すために基板６，１３を加圧して液晶１０を押し出した後、注入口２５をＵＶ硬化樹脂で封止する（加圧封孔）。
【００６０】
過剰な液晶１０を押し出して基板６，１３間を若干減圧した状態にすることにより、高温時に画面下部に液晶１０が溜まることによって発生するギャップムラ（下辺白ムラ）の発生を防止することができる。
【００６１】
加圧封孔後は、偏光板１９を基板６，１３に貼ることにより液晶表示装置が完成する。このような液晶表示装置を用いて表示を行うには、低電圧（ＶＯＦＦ）で暗状態、高電圧（ＶＯＮ）で明状態をとるノーマリブラック特性を採用して制御した場合、図５に示すように液晶分子２６は、配向されて明状態、暗状態を生成する。
【００６２】
すなわち暗状態の場合、図５（ａ）に示すように、液晶分子２６は、ラビング方向に並ぶように配向される。この液晶分子の配向方向と２枚の偏光板１９との作用により、表示装置は暗状態に制御される。
【００６３】
また、明状態の場合、図５（ｂ）に示すように、液晶分子２６は、印加された電界よりラビング軸から一定の角度だけ回転した方向に配向される。これにより、表示装置は、明状態に制御される。
【００６４】
このような液晶表示装置は外界の温度が上昇すると、パネル内部の液晶１０と液晶１０に直接接している配向膜９との摩擦力（表面張力）が弱まり、液晶表示装置を立てて使用する場合は、重力により液晶１０がパネル下部に下降する。
【００６５】
このため、パネル下部に液晶１０が溜まることによって下部のパネルギャップが厚くなり、結果として下部の輝度とその他の部分の輝度差がムラとなって見える現象が発生する（下辺白ムラ）。これを防止するためには、液晶注入後にパネルを加圧して液晶を押し出した後、注入口２５をＵＶ硬化樹脂で封止する（加圧封孔）が有効である。
【００６６】
このようにすると、パネルの変形体積分（または、押し出された液晶の体積分）だけ液晶パネル内部が減圧される。したがって、減圧分＝（大気圧−パネル内圧）だけパネルが外部から圧力を常に受けるようになり、高温時の液晶下降を阻止することができる。
【００６７】
したがって加圧封孔時のパネルの変形が少ないと、減圧分が少ないため高温時表示ムラは発生しやすくなる。変形は、パネルギャップを支える柱状スペーサー２１の設置密度を変えることによって制御することができる。当然ではあるが、柱状スペーサー２１の設置密度が低いと柱状スペーサ２１の１個に加わる圧力が大きくなるため変形しやすく、逆に柱状スペーサー２１の設置密度が高いと柱状スペーサ２１の１個に加わる圧力が小さくなるため変形しにくい。ここでは、柱状スペーサー２１の設置密度を表現するのに１画素の面積に対する柱状スペーサ２１の面積比で表すことにする。
【００６８】
下辺白ムラに対しては、１画素の面積に対する柱状スペーサ２１の設置密度が低い方が有利ではあるが、逆に変形しやすくするとパネル面内で変形のバラツキが大きくなり、ギャップの違いによる表示ムラが発生する（ギャップムラ）。このため、ギャップムラと下辺白ムラのバランスをとることが重要である。
【００６９】
図６は、柱状スペーサー２１の配置及び設置密度と、高温時に画面下部に液晶１０が溜まることによって下部のパネルギャップが厚くなることにより発生するムラ（下辺白ムラ）の発生との関係を示した図である。図６において、横軸は画素面積に対する柱状スペーサー２１の面積比、左縦軸はギャップムラの程度、右縦軸は下辺白ムラの発生温度である。
【００７０】
柱状スペーサー２１の面積比＝（柱状スペーサー２１の面積／柱状スペーサー２１が支える画素面積）になる。ここで柱状スペーサー２１の面積比を変えて、ギャップムラと下辺白ムラの発生状況を示した。
【００７１】
柱状スペーサー２１の面積比が大きい場合は、前述したようにパネルの製造工程でのシール焼成の圧力、液晶注入後の加圧封孔時の圧力に対する柱状スペーサー２１の変形量が大きくなる。
【００７２】
図６に示すように柱状スペーサー２１の面積比を大きくすると、ギャップムラはなくなるが、下辺の白ムラが発生する。
【００７３】
また柱状スペーサー２１の面積比を小さくすると、下辺の白ムラはなくなるが、ギャップムラが発生することになる。
【００７４】
したがって、ギャップムラと下辺白ムラに対して最適な柱状スペーサー２１の面積比を設定する必要がある。
【００７５】
下辺白ムラ発生の温度を５５℃、ギャップムラ程度を２を下限とすると、図６から明らかなように最も最適な柱状スペーサー２１の面積比は０．１％付近であり、０．０５％〜０．１５％の範囲に柱状スペーサー２１の面積比を設定するのが良いことが実験の結果分かった。
【００７６】
（実施形態２）図７は、本発明の実施形態例２におけるＣＦ基板上での柱状スペーサーの配置を示す図である。
【００７７】
本発明の実施形態１において画素面積２７０μｍ×９０μｍに対して柱状スペーサー２１の面積比を０．１％に設定すると、柱状スペーサー２１の頂部面積は２４．３μｍ２になる。この柱状スペーサー２１の頂部面積を実現する場合は柱状スペーサー２１の形状を四角形にする場合は、５μｍ×５μｍとなる。
【００７８】
実際には、このように微小面積の柱状スペーサー２１を形成するのは困難であるため、複数画素に１つ大きな柱状スペーサー２１を形成する等の工夫が必要となる。例えば図７において、６画素に対して１つの柱状スペーサー２１を形成する場合には、２７０μｍ×９０μｍ×６画素に対して柱状スペーサー２１の面積比が０．０１％であるから、柱状スペーサー２１の頂部面積は１４６μｍ２になり、１５μｍ×１０μｍの柱状スペーサー２１の頂部面積で良いことになり、実際に形成しやすい柱状スペーサー２１の頂部面積が可能である。
【００７９】
図７において、２１は柱状スペーサー、１４，１６，１５はそれぞれ赤色層（Ｒ），緑色層（Ｇ），青色層（Ｂ）のストライプパターンである。ＲＧＢ画素の３色の内、Ｇ色のみに市松状に柱状スペーサー２１を配置している。図７ではＧ色であるが、ＲＧＢ画素の３色の内の任意の１色の市松配置でよい。
【００８０】
（実施形態３）図８は、本発明の実施形態例３におけるＣＦ基板上での柱状スペーサーの配置を示す図である。
【００８１】
図８に示す本発明の実施形態例３と図７に示す実施形態２との違いは、柱状スペーサー２１自体は、ＲＧＢ画素の３色の内、Ｇ色すべてに配置するが、柱状スペーサー２１の構造をＡとＢの２種類用意し、適宜選択して設けるようにしたものである。
【００８２】
図９は、柱状スペーサーＡとＢの断面を示す図である。図９において、ＢＭ層１７とオーバーコート１１を省略している。
【００８３】
柱状スペーサーＡは実施形態１の柱状スペーサー２１と同じ構造であり、ＲＧＢの色重ねから構成されている。柱状スペーサーＢはＧＢのみの色重ねから構成されている。このため、柱状スペーサーＡ，Ｂの高さは、柱状スペーサーＡの方が柱状スペーサーＢより高くなる。
【００８４】
これは、複数画素に対して疎らに柱状スペーサーを配置する場合、柱状スペーサーと柱状スペーサーの間隔が開き、シール焼成の圧力、液晶注入後の加圧封孔時の圧力に対して柱状スペーサーと柱状スペーサーの間のガラスの撓み変形によるギャップムラが発生する場合があるため、撓みを減らすため柱状スペーサーの高さが低い柱状スペーサーを間に挿入したものである。
【００８５】
なお、柱状スペーサーを配置しているのは、この図ではＧ色であるが、ＲＧＢ画素の３色の内の任意の１色の市松配置でよい。
【００８６】
（実施形態４）
【００８７】
本発明の実施形態例１〜３では、ギャップムラと下辺黄色ムラに対して最適な柱状スペーサーの面積比を設定する例を示している。このような場合、柱状スペーサーが変形しやすいためパネルの表示面を指で突つくような動作を行うと、瞬間的なパネルのギャップ変化により表示がゆがむ場合がある。
【００８８】
これを抑えるためには柱状スペーサーの面積比を大きくすると、パネルが剛直になり、指で突つくような動作ではギャップ変化が起こらず表示の歪みも生じない。しかしながら、柱状スペーサーの面積比を大きくすると、下辺白ムラが発生するという問題がある。
【００８９】
そこでパネルが剛直にしつつ下辺白ムラを防止するために、表示面以外の領域にギャップ大の領域を形成することにより下辺白ムラを防止する必要がある。
【００９０】
図１０は前述した本発明の実施形態１〜３におけるシール部近傍を示す断面図であり、シール材２３の両側（表示面の内外）に柱状スペーサー２１をそれぞれ配置している。このため、シール焼成時に表示面外側、すなわち図のシール材２３の右側の柱状スペーサー２１が潰れないため、シール材２３内のスペーサー２２が支点となり、てこの原理によって図のシール材２３の左側、すなわち表示面側の基板６，１３のギャップが大きくなることがなく、ギャップムラが生じにくくなる。
【００９１】
これに対して本発明の実施形態４は図１１に示すように、シール材２３の左側（表示面）のみに柱状スペーサー２１を配置している。
【００９２】
シール焼成時にシール材２３の右側部分が潰れることとなり、シール材２３内のスペーサー２２が支点となり、てこの原理によって、左側の表示面がギャップ大になるギャップムラが発生する。
【００９３】
ここで、表示面がシール材２３から離れている場合には表示として見えないため問題とならない。このようなギャップ大の部分は、表示面の四辺のシール材２３の近傍に形成される。
【００９４】
このようなギャップ大の部分が形成されると、高温時に重力により液晶１０がパネル下部に下降しようとするが、ギャップ大の部分が液晶溜めとなって下降する液晶を減らして、結果として下辺白ムラが発生しなくなる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、均一な表示画面を得るとともに、高温時に画面下部に液晶が溜まってパネルギャップが厚くなることによって発生するギャップムラの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る液晶表示装置を示す図であって、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】緑色層のカラーフィルターの部分を断面した図である。
【図３】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を示す平面図である
【図４】偏光板の偏光透過軸を説明する図である。
【図５】液晶分子の明状態、暗状態を示す図である。
【図６】柱状スペーサーの配置及び設置密度と、高温時に画面下部に液晶が溜まることによって下部のパネルギャップが厚くなることにより発生するムラ（下辺白ムラ）の発生との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態例２におけるＣＦ基板上での柱状スペーサーの配置を示す図である。
【図８】本発明の実施形態例３におけるＣＦ基板上での柱状スペーサーの配置を示す図である。
【図９】柱状スペーサーの断面を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態１〜３におけるシール部近傍を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態４におけるシール部近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
１    ゲート電極
２    共通電極
３    画素電極
４    柱状スペーサー接触部
５    ドレイン電極
６    ＴＦＴ基板
７    ゲート絶縁膜
８    ＴＦＴ保護膜
９    配向膜
１０    液晶
１１    オーバーコート
１３    ＣＦ基板
１４    赤色層
１５    青色層
１６    緑色層
１７    ＢＭ層
１８    ＴＦＴ
１９    偏光板
２１    柱状スペーサー
２２    シール内スペーサー
２３    シール材
２４    補助シール材
２６  液晶分子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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