(57)【要約】【課題】コラムスペーサーに突起を対応させてタッチ不良を改善し、コラムスペーサーの配置密度及び弾性回復力を高めることによって、基板自体が有する波打ち現象を和らげた液晶表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】相対向して形成された第１基板及び第２基板と、第１基板上に形成された複数個の突起と、これら複数個の突起に対応して形成され、その接触密度を１７０ｐｐｍ以下として第２基板上に形成された複数個のコラムスペーサーと、第１基板と第２基板との間に充填された液晶層と、を備えてなることにその特徴がある。あるいは、突起とコラムスペーサー間の接触密度の変化なしにコラムスペーサーの弾性回復力を７５％以上としてなることを特徴とする。【選択図】図１４
2006293360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向して形成された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板上に形成された複数個の突起と、
前記複数個の突起に対応して形成され、その接触密度が第１基板に対して１７０ｐｐｍ以下となるように前記第２基板上に形成された複数個のコラムスペーサーと、
前記第１基板と第２基板との間に充填された液晶層と、
を備えてなることを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項２】
前記コラムスペーサーと突起との接触密度が、前記第１基板に対して１４０ｐｐｍ以上１６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１基板上には薄膜トランジスタアレイが形成され、前記第２基板上にはカラーフィルタアレイが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
相対向して形成された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板上に形成された複数個の突起と、
前記複数個の突起にそれぞれ対応して形成され、弾性回復率７５％以上の材質によって前記第２基板上に形成された複数個のコラムスペーサーと、
前記第１基板と第２基板との間に充填された液晶層と、
を備えてなることを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項５】
前記コラムスペーサーと突起との接触密度が、第１基板に対して６０ｐｐｍ以上１７０ｐｐｍ以下であることを特徴とする、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１基板上には薄膜トランジスタアレイが形成され、前記第２基板上にはカラーフィルタアレイが形成されることを特徴とする、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
相対向する第１基板及び第２基板を用意する段階と、
前記第１基板上にコラムスペーサーを形成する段階と、
前記第２基板上に前記コラムスペーサーとの接触密度が１７０ｐｐｍ以下となるように複数個の突起を形成する段階と、
前記第１基板上に液晶を滴下する段階と、
前記第２基板を反転させる段階と、
前記第１基板と第２基板とを合着させ、前記突起とコラムスペーサーとが接触し、前記第１基板または第２基板に内在する波動の高低は平坦化する段階と、
を備えてなることを特徴とする、液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記コラムスペーサーと突起との接触密度は、前記第２基板に対して１４０ｐｐｍ以上１６０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする、請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
相対向する第１基板及び第２基板を用意する段階と、
前記第１基板上に弾性回復率７５％以上のコラムスペーサーを形成する段階と、
前記第２基板上に前記コラムスペーサーと対応する複数個の突起を形成する段階と、
前記第１基板上に液晶を滴下する段階と、
前記第２基板を反転させる段階と、
前記第１基板及び第２基板を合着させ、前記突起とコラムスペーサーとが接触し、前記第１基板または第２基板に内在する波動の高低は平坦化する段階と、
を備えてなることを特徴とする、液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記コラムスペーサーと突起との接触密度は、第２基板に対して６０ｐｐｍ以上１７０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする、請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に、コラムスペーサーに突起を対応させてタッチ不良を改善し、コラムスペーサーの配置密度及び弾性回復力を高めることによって基板自体が有する波打ち現象（waviness）を和らげる液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会の発展に伴い、表示装置への要求も多様な形態に漸増しており、これに応えて近来は、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、ＥＬＤ(Electro Luminescent Display)、ＶＦＤ(Vacuum Fluorescent Display)など種々の平板表示装置が研究されてきており、一部は既にさまざまな装置に表示装置として活用されている。
【０００３】
なかでも、ＬＣＤは、高画質、軽量、薄型、低消費電力の特長から、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)に代えて移動型画像表示装置として最も多用されており、さらには、ノートブックコンピュータのモニターのような移動型の用途だけでなく、放送信号を受信してディスプレイするテレビ及びコンピュータのモニターなどさまざまに開発されてきている。
【０００４】
このような液晶表示装置が一般の画面表示装置として多様な部分に使用されるためには、軽量、薄型、低消費電力の特長を維持しながらも、高精細、高輝度、大面積などの高品質の画像を実現しなければならない。
【０００５】
一般の液晶表示装置は、一定空間をおいて合着された第１基板及び第２基板と、これら第１基板と第２基板との間に注入された液晶層と、で構成されている。
【０００６】
より具体的に説明すると、第１基板には、画素領域を定義すべく、一定の間隔で一方向に配列された複数本のゲートラインと、これらゲートラインに垂直な方向に一定の間隔で配列された複数本のデータラインとが形成される。こうして定義された各画素領域には画素電極が形成され、各ゲートラインとデータラインが交差する部分に薄膜トランジスタが形成され、よって、ゲートラインに印加される信号によってデータラインのデータ信号を各画素電極に印加する。
【０００７】
そして、第２基板には、画素領域以外の部分の光を遮断するためのブラックマトリクス層が形成され、各画素領域に対応する部分には色相を表現するためのＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ層が形成され、これらカラーフィルタ層上には画像を具現するための共通電極が形成されている。
【０００８】
このような液晶表示装置では、画素電極と共通電極間の電界によって第１及び第２基板間に形成された液晶層の液晶が配向され、この液晶層の配向度合によって液晶層を透過する光の量を調節して画像を表現することができる。
【０００９】
このような液晶表示装置をＴＮ（Twisted Nematic）モード液晶表示装置というが、このＴＮモード液晶表示装置は、視野角が狭いという短所を有する。そこで、ＴＮモードの短所を克服するためのＩＰＳ(In-Plane Switching）モード液晶表示装置が開発された。
【００１０】
ＩＰＳモード液晶表示装置は、第１基板の画素領域に画素電極と共通電極を一定距離離して互いに平行に形成することによって、これら画素電極と共通電極間に横電界（水平電界）が発生するようにし、この横電界によって液晶層が配向されるようにしたものである。
【００１１】
一方、このように形成される液晶表示装置の第１及び第２基板間には、液晶層が形成される一定の間隔を維持するようにスペーサーが形成される。
【００１２】
このスペーサーは、その形状によってボールスペーサーとコラムスペーサーとに分類される。
【００１３】
ボールスペーサーは、第１及び第２基板上に散布してなる球形状のもので、第１及び第２基板の合着後にも比較的自由に動けるし、第１及び第２基板との接触面積が小さい。
【００１４】
これに対し、コラムスペーサーは、第１基板または第２基板上のアレイ工程で形成されるもので、所定基板上に所定高さを持つ柱状に固定形成される。したがって、第１及び２基板との接触面積もボールスペーサーに比べて相対的に大きい。
【００１５】
以下、コラムスペーサーを有する横電界型液晶表示装置について添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は、従来の横電界型液晶表示装置を示す平面図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ’線上の構造断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、従来の横電界型液晶表示装置は、第１基板３０上に画素領域を定義するためにゲートライン３１及びデータライン３２が互いに直交するように配列され、各ゲートライン３１とデータライン３２が交差する部分に薄膜トランジスタＴＦＴが形成され、各画素領域には画素電極３３と共通電極３５ａが交互に形成される。
【００１８】
ここで、薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲートライン３１から突出したゲート電極３１ａ、データライン３２から突出したソース電極３２ａ、及びこれと所定間隔だけ離れたドレイン電極３２ｂを備えてなる。そして、ゲート電極３１ａを覆う形状にソース電極３２ａ／ドレイン電極３２ｂの下部に半導体層３４がさらに形成される。
【００１９】
また、第１基板３０上には、ゲートライン３１を含む基板全面に、ゲート絶縁膜３６が形成され、ゲート絶縁膜３６上に保護膜３７が形成される。保護膜３７において、ドレイン電極３２ｂの所定部位上部は露出されて保護膜ホール３７ａが定義され、この保護膜ホール３７ａを介して画素電極３３がドレイン電極３２ｂと接続されている。ここで、ゲート絶縁膜３６及び保護膜３７は、無機絶縁膜成分として２０００〜４０００Åの厚さに蒸着されて形成される。
【００２０】
共通電極３５ａは、ゲートライン３１と平行な共通ライン３５から分岐して形成され、共通ライン３５は、画素電極３３とオーバーラップして形成される。
【００２１】
そして、第１基板３０に対向する第２基板４０は、画素領域以外の非画素領域（ゲートライン３１、データライン３２及び薄膜トランジスタＴＦＴ領域）を遮るためのブラックマトリクス層４１と、このブラックマトリクス層４１を含むカラーフィルタ基板４０上に、各画素領域別に順にＲ、Ｇ、Ｂ顔料が対応して形成されたカラーフィルタ層４２と、このカラーフィルタ層４２を含む第２基板４０の全面に形成されたオーバーコート層４３とを備えてなる。そして、第１及び第２基板３０，４０が一定間隔を有するようにセルギャップ（cell gap）を維持するためのコラムスペーサー２０が形成される。
【００２２】
ここで、コラムスペーサー２０は、ゲートライン３１の上側に対応して形成される。
【００２３】
図３は、タッチむら発生時の液晶パネルの表面を示す平面図であり、図４Ａ及び図４Ｂは、従来のＩＰＳモード液晶表示装置のタッチむら発生前後の様子を示す断面図である。
【００２４】
図３に示すように、上記従来のコラムスペーサーを有するＩＰＳモード液晶表示装置は、液晶パネル１０の表面に手などを当てて所定方向に引きずると、タッチされた部位でむらが発生する。このむらは、タッチによって発生することから“タッチむら”といい、このむらが画面においても観察されるので“タッチ不良”ともいう。
【００２５】
このタッチ不良は、ボールスペーサーの構造に比べて、下部基板と接触するコラムスペーサーの接触面積が大きく、それだけ摩擦力が増加することから現れるものと把握される。すなわち、ボールスペーサーに比べて、円柱状に形成されるコラムスペーサーは、下部基板との接触面積が大きいため、タッチによって第１及び第２基板間にシフトが発生する場合、元の状態に戻るまで長い時間がかかり、この時間だけむらが存在することになる。
【００２６】
以下、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、タッチ前後の表示領域と非表示領域における変化について説明する。
【００２７】
図４Ａに示すように、従来のＩＰＳモード液晶表示装置は、表示がなされる表示領域と、表示がなされない表示領域周りの非表示領域とからなる。
【００２８】
したがって、非表示領域では、第１基板３０と第２基板４０との間にシールパターン５０が形成されてこれら両基板を合着している。この場合、非表示領域の第２基板４０にはブラックマトリクス層４１が形成され、光漏れを防止する。また、非表示領域のブラックマトリクス層４１上には、オーバーコート層４３がさらに形成されても良い。
【００２９】
そして、表示領域は、図１及び図２の説明と同様に構成される。
【００３０】
従来のＩＰＳモード液晶表示装置は、異なる層に共通電極３５ａと画素電極３３が交互に配置されてなり、よって、各電極に電圧印加時に両電極間に横電界が形成される。
【００３１】
この場合、共通電極３５ａと画素電極３３との間には、ゲート絶縁膜３６と保護膜３７ａが介在されている。
【００３２】
また、第１基板３０のゲートライン（図１の３１参照）、データライン３２及び薄膜トランジスタ（図１のＴＦＴ表示部位）に対応する位置の第２基板４０上に、ブラックマトリクス層４１が形成され、このブラックマトリクス層４１と一部オーバーラップしながら上記の画素領域に対応してカラーフィルタ層４２が形成され、これらブラックマトリクス層４１及びカラーフィルタ層４２を含む第２基板４０の全面にオーバーコート層４３が形成される。
【００３３】
ここで、ブラックマトリクス層４１は、共通電極３５ａとデータライン３２間の領域で発生する轉傾線に起因する光漏れを防止するために、共通電極３５ａと一部オーバーラップして形成することが好ましい。
【００３４】
すなわち、従来の保護膜を無機絶縁膜で形成する構造のＩＰＳモード液晶表示装置においては、データライン３２とこれに隣接する共通電極３５ａ間の寄生容量を低減させるために、共通電極３５ａとデータライン３２間に一定以上の間隔をおいた。この場合、データライン３２と共通電極３５ａ間の離隔された空間では、データライン３２と隣接する共通電極３５ａ間の寄生キャパシタンス（Ｃｄｐ）の形成によって正常の横電界が形成されず、よって、共通電極３５ａとデータライン３２間の空間をブラックマトリクス層４１で遮った。このようにブラックマトリクス層４１が形成された区間だけ開口されない部分が増え、その結果、一定部分以上、すなわち、データラインと隣接した画素領域間の空間だけ開口率が損失してしまう。
【００３５】
一方、図４Ｂに示すように、タッチ後には第１基板３０に比べて第２基板４０が相対的に押されるため、非表示領域においてシールパターン５０はシフトされて一方向に偏向するが、このときに、タッチ前にブラックマトリクス層４１に覆われていた共通電極３５ａとデータライン３２間の離隔領域は、タッチによって露出され、この部位で光漏れが生じてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
従来のコラムスペーサーを有する液晶表示装置は、次のような問題点があった。
第一にコラムスペーサーを使用する場合には、ボールスペーサーを使用する場合に比べて、パネル面をタッチする際にコラムスペーサーとこれに接する対向基板との接触面積が大きいために摩擦力が増加し、よって、タッチによる一側基板のシフト後に元の状態への復元が難しく、光漏れ現象が一定時間続くタッチ不良が観察される。
【００３７】
第二に上述したタッチ不良は、液晶が不足する場合にタッチによってパネル面が押される影響が大きいことから主として生じるもので、液晶量を増やせば解消できるが、液晶滴下方式で製造される液晶表示装置において適正量の液晶量を基板上に滴下することは事実上難しい。しかも、滴下量が増えると重力不良という問題点にもつながるため、滴下量を増やすのには限界があった。
【００３８】
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、コラムスペーサーに突起を対応させてタッチ不良を改善し、コラムスペーサーの配置密度及び弾性回復力を高めることによって基板自体が有する波動現象を緩和させられる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
上記の目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置は、相対向して形成された第１基板及び第２基板と、前記第１基板上に形成された複数個の突起と、前記複数個の突起に対応して形成され、その接触密度が第１基板に対して１７０ｐｐｍ以下となるように前記第２基板上に形成された複数個のコラムスペーサーと、前記第１基板と第２基板との間に充填された液晶層と、を備えてなることを特徴とする。
【００４０】
ここで、前記コラムスペーサーと突起との接触密度は、前記第１基板に対して１４０ｐｐｍ以上１６０ｐｐｍ以下である。
【００４１】
前記第１基板上には薄膜トランジスタアレイが形成され、前記第２基板上にはカラーフィルタアレイが形成される。
【００４２】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る他の液晶表示装置は、相対向して形成された第１基板及び第２基板と、前記第１基板上に形成された複数個の突起と、前記複数個の突起にそれぞれ対応して形成され、弾性回復率７５％以上の材質によって前記第２基板上に形成された複数個のコラムスペーサーと、前記第１基板と第２基板との間に充填された液晶層と、を備えてなることを特徴とする。
【００４３】
ここで、前記コラムスペーサーと突起との接触密度が、第１基板に対して６０ｐｐｍ以上１７０ｐｐｍ以下である。
【００４４】
前記第１基板上には薄膜トランジスタアレイが形成され、前記第２基板上にはカラーフィルタアレイが形成される。
【００４５】
上記の目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、相対向する第１基板及び第２基板を用意する段階と、前記第１基板上にコラムスペーサーを形成する段階と、前記第２基板上に前記コラムスペーサーとの接触密度が１７０ｐｐｍ以下となるように複数個の突起を形成する段階と、前記第１基板上に液晶を滴下する段階と、前記第２基板を反転させる段階と、前記第１基板と第２基板とを合着させ、前記突起とコラムスペーサーとが接触し、前記第１基板または第２基板に内在する波動の高低は平坦化する段階と、を備えてなることを特徴とする。
【００４６】
ここで、前記コラムスペーサーと突起との接触密度は、前記第２基板に対して１４０ｐｐｍ以上１６０ｐｐｍ以下とする。
【００４７】
上記の目的を達成するための本発明に係る他の液晶表示装置の製造方法は、相対向する第１基板及び第２基板を用意する段階と、前記第１基板上に弾性回復率７５％以上のコラムスペーサーを形成する段階と、前記第２基板上に前記コラムスペーサーと対応する複数個の突起を形成する段階と、前記第１基板上に液晶を滴下する段階と、前記第２基板を反転させる段階と、前記第１基板及び第２基板を合着させ、前記突起とコラムスペーサーとが接触し、前記第１基板または第２基板に内在する波動の高低は平坦化する段階と、を備えてなることを特徴とする。
【００４８】
ここで、前記コラムスペーサーと突起との接触密度は、第２基板に対して６０ｐｐｍ以上１７０ｐｐｍ以下とする。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の液晶表示装置及びその製造方法は、次のような効果を有する。
第一、コラムスペーサーと突起間の接触密度を、タッチ不良が感知されない範囲内で 増やすため、供給される基板に内在する波動現象を緩和させ、それによる縦線不良のようなギャップ性不良を防止することが可能になる。
【００５０】
第二、コラムスペーサーと突起間の接触密度を増加させない場合にも、コラムスペーサーを弾性回復率の高い物質で形成するため、基板に存在する波動の底点に形成されたコラムスペーサーに局所的な圧力が印加され変形されても、合着直後に外部圧力が除去されると、変形されたコラムスペーサーが、平衡状態において他の部位に近似する程度に回復可能になる。
【００５１】
第三、本発明によれば、基板の波動現象によるセルギャップ不均一を防止できるため、それによるむら性輝度不均一を除去し、画像品質を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法について詳細に説明する。
【００５３】
液晶表示装置のパネル面をタッチする時に発生するタッチ不良は、タッチ時に基板シフトが起きる場合、コラムスペーサーと対向基板間の広い接触面積による大きい摩擦力によって、元の状態に回復するまで時間かかるが、この時間の間に表れる表示不良のことを意味する。
【００５４】
そこで、液晶表示装置のコラムスペーサーとこれに対向する基板との接触面積を減らすことによって、タッチ不良を解決しようとする方法が提案されてきた。その一つに、コラムスペーサーと対応する対向基板上に、コラムスペーサーの上部表面よりも小さい上部面を有する突起を対向させる方法がある。
【００５５】
図５は、本発明に適用される突起を有する液晶表示装置を示す概略断面図である。
図５に示すように、本発明に適用される突起を有する液晶表示装置は、第１基板６０上にコラムスペーサーを形成する際に、これに対向する第２基板７０上に突起８５を形成することによって、コラムスペーサー８０と第２基板７０間の接触面積を減らす。
【００５６】
このような突起構造は、タッチ不良がコラムスペーサーと対向基板間の大きい接触面積から発生するという点に着目したもので、コラムスペーサーと対向基板間の接触面積を減らすことによってその摩擦力を減らし、タッチ不良の防止を図っている。
【００５７】
以下、各実施形態及び関連図面を参照して、突起構造を有する本発明の液晶表示装置及びその製造方法について説明する。
【００５８】
−第１実施形態−
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第１実施形態による液晶表示装置の合着前後の様子をそれぞれ示す断面図である。
【００５９】
本発明の第１実施形態による液晶表示装置は、コラムスペーサー８０と突起８５との接触密度を５０ｐｐｍ（５０×１０−６）とし、コラムスペーサー８０の弾性回復率を６８％として形成される。この弾性回復率６８％は、一般のコラムスペーサー材質で表れる値である。
【００６０】
ここで、弾性回復率（Elastic recovery rate）とは、所定の圧力が印加された時にコラムスペーサーが元の状態に回復しようとする力のことをいうもので、圧力が印加されて弾性体が変わった長さに対する、圧力除去後の回復した長さの割合で示される。すなわち、弾性体は、一定以上の圧力に対しては元の状態に完全に復元し難く、圧力方向に対してある程度縮小する性質を有するが、このような弾性体の変わった長さに対する回復した長さの割合が弾性回復率である。したがって、弾性回復率が高い弾性体は、一定以上の圧力除去後に、元の状態への回復が容易であり、これと同一圧力を除去した条件において、弾性回復率が低い弾性体は、元の状態への回復が容易でない。
【００６１】
一般に、突起を有しない従来の液晶表示装置では、コラムスペーサーと対向基板間の接触面積は、数％（数万ｐｐｍ）程度であったのに対し、本発明の第１実施形態では、コラムスペーサー８０と突起８５との接触密度は５０ｐｐｍと、接触面積が極めて少ない。したがって、本発明の第１実施形態による液晶表示装置の表面がタッチされても、相対的に接触面積が小さいためにコラムスペーサー８０の対向基板に対する摩擦力が小さく、よって、タッチによるシフト後の元の状態への復元が容易となり、タッチ不良が解消される。
【００６２】
しかしながら、本発明の第１実施形態では次のような新たな欠陥が見つかる場合がある。
【００６３】
液晶表示装置の製造に用いられる基板、例えば、ガラス基板は、実際に平坦でなく、微細な波動が内在することがある。この場合、基板の波動は、約５〜２０ｍｍの周期で微細な波状に形成され、最高点と最低点の高さ差は約０．０２〜０．０３μｍに該当する。このような波動は実際の基板形成時の製造工程で生じる公差とされ、肉眼で観察できるような程度の数値ではない。このような公差は、図面では誇張して示されているが、約０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの基板厚に比べて約１／２００００以下と小さい数値であるため、肉眼では識別し難い。
【００６４】
図面には第１基板６０にのみ波動が存在する例が示されているが、第２基板７０（下板）側にも類似の形態で波動が内在することがある。すなわち、上記波動は、第１基板６０と第２基板７０のいずれか一側に現れるか、あるいは、第１及び第２基板６０，７０の両方に現れる。第１及び第２基板６０，７０の両方に波動が現れる場合、波が相対向して対応すると補強干渉または相殺干渉によってセルギャップの不均一が悪化または弱化することがある。ただし、第１及び第２基板６０，７０における波動の周期、大きさ及び位置が正確に一致する場合に限って上記の干渉が弱化するが、このような場合はほとんどなく、したがって、より強いか広い範囲の不均一を招くのが一般である。
【００６５】
次に、本発明の第１実施形態において、両基板の合着前後のセルギャップについて説明する。
【００６６】
図６Ａに示すように、まず、第２基板７０上については薄膜トランジスタアレイ工程を完了し、第１基板６０上についてはカラーフィルタアレイ工程を完了する。続いて、第２基板７０上に液晶を滴下した後、第１基板６０を反転させて第１及び第２基板６０，７０を合着する。この場合、第１基板６０のコラムスペーサー８０を第２基板７０の突起８５に対応させる。
【００６７】
ここで、第２基板７０上に形成される薄膜トランジスタアレイは、互いに交差して画素領域を定義するゲートライン（図示せず）及びデータライン（図示せず）と、該画素領域に形成された画素電極（図示せず）と、ゲートラインとデータラインとの交差部に形成された薄膜トランジスタ（図示せず）と、を備えてなる。
【００６８】
また、第１基板６０上に形成されるカラーフィルタアレイは、画素領域以外の領域及び薄膜トランジスタを覆うブラックマトリクス層（図示せず）と、このブラックマトリクス層を含む第１基板６０上に形成されたカラーフィルタ層（図示せず）と、ブラックマトリクス層及びカラーフィルタ層を含む第１基板６０の全面に形成された共通電極（ＴＮモードまたはＩＰＳモードではオーバーコート層が形成される。）と、を備える。
【００６９】
合着時に外部から加えられる力をＦＥＸＴとし、内部で支える力をＦＩＮＮＥＲとする時、合着工程初期状態ではＦＥＸＴ＞ＦＩＮＮＥＲとなる。この場合、内部で支える力ＦＩＮＮＥＲは、液晶が第１基板６０（上部基板）を支持する力をＦＬＣ、コラムスペーサー８０が第１基板６０を支持する力をＦＣＳとする時、これらの和、つまり、ＦＩＮＮＥＲ＝ＦＬＣ＋ＦＣＳとなる。
【００７０】
合着工程は、外部から加えられる力と内部で支える力が平衡（ＦＥＸＴ＝ＦＩＮＮＥＲ）になるまで、第１基板６０が下降しながらなされる。
【００７１】
図６Ｂに示すように、合着によってＦＥＸＴ＝ＦＩＮＮＥＲとなる場合は、ＦＥＸＴ＝ＦＩＮＮＥＲ＝ＦＬＣ＋ＦＣＳを満足する。この場合、コラムスペーサー８０が第１基板６０を支持する力はＦＣＳ＝ＰＣＳ＊ＡＳを満足する（ここで、ＰＣＳはコラムスペーサー８０と突起８５との接触部に適用される圧力であり、ＡＳはコラムスペーサー８０と突起８５との接触部面積である。）。
【００７２】
したがって、内部と外部の力が平衡になった状態で全体コラムスペーサー８０，８０ａは同じ力を受けるようになり、コラムスペーサー８０，８０ａに伝達される力は同一であるが、この場合、波動現象を有する第１基板６０に形成されたコラムスペーサー８０，８０ａのうち、底点に形成されたコラムスペーサー８０ａが先に突起８５に接触するため、各コラムスペーサー８０，８０ａが実質的に受ける圧力は、対向基板との接触時間によって異なってくる。
【００７３】
すなわち、突起と先に接触するコラムスペーサー８０ａは、第１基板６０に圧力が加えられると先に突起８５に接触し、続いて突起８５に対応する部位が局所的に押されるため、第１基板６０に加えられる圧力が除去されても元の状態へ回復されずに変形された状態をほとんど維持し、よって、第１基板６０の波動はほぼ緩和されなくなる。したがって、第１実施形態による液晶表示装置は、波動現象をそのまま有する状態でセルギャップ平衡が取れる。
【００７４】
液晶滴下工程の初期状態において、液晶は、滴下された基板（第２基板）７０の中央部に集まってから周辺部に漸次拡散されるので、中央部のセルギャップは、液晶が拡散された分だけ低くなり、最終的に平衡を維持しながらセルギャップを形成するようになる。
【００７５】
このとき、第１実施形態のように、コラムスペーサー８０と突起８５との接触密度が５０ｐｐｍ程度と足りない場合には、波動を有する基板がセルギャップ平衡点に到達する過程で第２基板７０の突起８５に先に触れ始まるコラムスペーサー８０ａに力が及び、よって、第１基板６０に加えられる圧力は、第２基板７０に形成された突起８５に先に接触したコラムスペーサー８０ａの部位に集中してしまう。コラムスペーサー８０ａと接触した突起８５の面積が十分に広くないと、突起８５に対してコラムスペーサー８０ａが受ける圧力が相対的に大きくなり、第１基板６０が下降し続いて内部圧と外部圧とが平衡を取りセルギャップが形成されるまでの力がそのままコラムスペーサー８０ａに伝達されるため変形が容易に起き、波動をそのまま維持することになる。この場合、コラムスペーサー８０ａ上部に集中して圧力が加えられるため、突起８５と先に触れるコラムスペーサー８０ａが局所的に押される現象が発生し、最終平衡状態でも第１基板６０の波動現象が緩和されず、セルギャップ偏差によるギャップ性むらが生じてしまう。
【００７６】
図７は、本発明の液晶表示装置を示す平面図であり、図８は、本発明の第１実施形態による液晶表示装置において、図７のIII−III’線上のセルギャップを示すグラフである。
【００７７】
図７に示すように、第１基板６０及び第２基板７０が合着されてなる液晶パネルには、一定の周期に縦線が現れ、これら縦線に交差するようにIII−III’線に沿って切った断面において２ｍｍ単位にセルギャップを測定すると、図８に示すようなデータが得られる。図８を参照すると、約１５〜２０ｍｍ周期にセルギャップが低くなる部位が発生し、これらの部位で縦線が現れることが確認できた。
【００７８】
すなわち、図８は、第１実施形態によって製作した液晶パネルにおけるセルギャップデータを示すもので、第１基板の波動が緩和されず、この波動が最終セルギャップにもそのまま反映され波動が存在していることが分かる。
【００７９】
液晶パネルの基板として用いられるガラスは、波動現象と呼ばれる自体屈曲を有しており、これは、セルギャップ均一度に影響を与える。なお、セルギャップの変化は輝度変化を意味するもので、セルギャップ均一度の低下は輝度不均一を招き、画面むらを生じさせる。
【００８０】
以下では、ガラス波動現象によるセルギャップ不均一を、コラムスペーサーの材質改善あるいはコラムスペーサーの配置密度変更を通じて除去することについて説明する。
【００８１】
−第２実施形態−
本実施形態では、コラムスペーサー１２０と突起１２５との接触密度を１４０ｐｐｍ（５０×１０−６）とし、コラムスペーサー１２０の弾性回復率を６８％とした。
【００８２】
図９は、本発明の第２実施形態による液晶表示装置において合着前の上下部基板が対応している様子を示す断面図であり、図１０は、本発明の第２実施形態による液晶表示装置において合着後の上下部基板が対応している様子を示す断面図である。
【００８３】
図９に示すように、まず、第１基板１００上に対しては薄膜トランジスタアレイ工程を完了し、第２基板１１０上に対してはカラーフィルタアレイ工程を完了する。続いて、第１基板１００上に液晶を滴下した後、第２基板１１０を反転させて、第１及び第２基板１００，１１０を合着する。このときに、第２基板１１０のコラムスペーサー１２０を第１基板１００の突起１２５に対応させる。
【００８４】
合着時に外部から加えられる力をＦＥＸＴとし、内部で支える力をＦＩＮＮＥＲとする時、合着工程初期状態ではＦＥＸＴ＞ＦＩＮＮＥＲとなる。ここで、内部で支える力ＦＩＮＮＥＲは、液晶が第２基板１１０（上部基板）を支持する力をＦＬＣ、コラムスペーサー１２０が第２基板１１０を支持する力をＦＣＳとする時、これらの和、つまりＦＩＮＮＥＲ＝ＦＬＣ＋ＦＣＳとなる。
【００８５】
合着工程は、外部から加えられる力と内部で支える力が平衡（ＦＥＸＴ＝ＦＩＮＮＥＲ）となるまで、第２基板１１０が下降してなされる。
【００８６】
図１０に示すように、合着によって液晶パネル１５０の外部から加えられる力と内部で支える力が平衡（ＦＥＸＴ＝ＦＩＮＮＥＲ）となる場合は、ＦＥＸＴ＝ＦＩＮＮＥＲ＝ＦＬＣ＋ＦＣＳを満足する。この場合、コラムスペーサー１２０が第２基板１１０を支持する力はＦＣＳ＝ＰＣＳ＊ＡＳを満足する（ここで、ＰＣＳはコラムスペーサー１２０と突起１２５との接触部に適用される圧力を表し、ＡＳはコラムスペーサー１２０と突起１２５との接触部面積を表す。）。
【００８７】
本実施形態のように、第１実施形態に比べて約３倍程度、つまり１４０ｐｐｍにコラムスペーサー１２０と突起１２５との接触面積を増やすと、接触部位が増えた分だけ突起１２５と先に接触するコラムスペーサー１２０の部位（点線で表す部位）への圧力が減り、コラムスペーサー１２０が局所的に押される現象が減る。また、圧力が第２基板１１０の全面に均等に広がるため、相対的に高点に位置しているコラムスペーサー１２０部位の第２基板１１０が下降してセルギャップを形成しようとする傾向が大きくなる。すなわち、セル内部全体に加えられる力は接触面積に関わらずに同じであるが、局所のコラムスペーサーに加えられる力が弱くなるので、その余分の力は第２基板１１０の高点を押す力として作用する。したがって、第２基板１１０の波動現象が緩和されながらセルギャップの平衡が取れる。
【００８８】
図１１は、本発明の第２実施形態による液晶表示装置において、図７のIII−III’線上のセルギャップを示すグラフである。
【００８９】
図１１は、第２実施形態の条件（コラムスペーサーと突起との接触密度１４０ｐｐｍ、コラムスペーサーの弾性回復率６８％）で製作した最終セルのセルギャップデータを示すものである。図１１に示すように、液晶パネル１５０のII−II’線上において２ｍｍ間隔でセルギャップデータを観察した結果、第２基板１１０の波動現象が緩和され、最終セルギャップの均一度（uniformity）が向上したことが分かる。
【００９０】
実際、縦線の隣接した部位でセルギャップの差が０．０２μｍ以上となる場合に縦線が観察されるが、第２実施形態の条件においては、各セルギャップの観察地点で、互いに隣接する部位との偏差はいずれも０．０２μｍ未満であることが分かる。したがって、液晶パネル１５０の最高点のセルギャップと最低点のセルギャップとの差が０．０２μｍ以上であっても、観察地点では周囲とのセルギャップ偏差が識別できないような程度となるため、第２実施形態ではセルギャップ不良による表示不良が現れない。
【００９１】
以上の実験から、コラムスペーサーと突起との接触密度を５０ｐｐｍ（５０×１０−６の確率）とする場合に比べ、１４０ｐｐｍとした場合にセルギャップ不均一が解消されることが確認できた。
【００９２】
しかしながら、突起の本来の形成目的がコラムスペーサーとの摩擦力を減らしてタッチ不良を改善するという点にあるので、コラムスペーサーと突起との接触密度を増加させるには限界がある。
【００９３】
実験によれば、コラムスペーサーと突起との接触密度は、セルギャップ偏差による表示不良を改善するためには１２０ｐｐｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは、１４０ｐｐｍ以上が要求される。すなわち、コラムスペーサーと突起との接触密度を１２０ｐｐｍ以上に製作すると、基板が波動現象を有しているとしても、突起と先に触れるコラムスペーサーへの圧力が相対的に小さくなり、よって、コラムスペーサーが局所的に押されながら平衡を維持するよりは、基板の波動現象が緩和されながら平衡を維持する効果がより大きくなる。したがって、最終セルギャップ形成時にパネル全体にわたってギャップが均一に形成され、基板の波動現象によるギャップ性むらが生じなくなる。
【００９４】
一方、接触密度が大きすぎると、タッチ時にブラック（black）輝度不均一を招き画像品位を低下させる不良につながるため、コラムスペーサー接触密度は最大１７０ｐｐｍを越えないように設計することが好ましく、より好ましくは、１６０ｐｐｍ以下とする。
【００９５】
−第３実施形態−
第３実施形態では、コラムスペーサーと突起との接触密度を、第１実施形態と同様に５０ｐｐｍとし、ただし、コラムスペーサーの弾性回復率を７８％とする。
【００９６】
図１２は、本発明の第３実施形態による液晶表示装置おいて、合着直後の上下部基板が対応している様子を示す断面図である。
【００９７】
図１２に示すように、本発明の第３実施形態による液晶表示装置は、第１及び第２基板１００，１１０の合着直後に、各コラムスペーサーと突起との接触面積が非常に小さいため、第１実施形態と同様に、第２基板１１０に内在する波動の低点に対応して形成された第２コラムスペーサー１４１が先に突起１４５に接触し、該第２コラムスペーサー１４１は接触し続く状態で、液晶パネル１５０を外部から押す力と液晶パネル１５０で支持する力が平衡となるまで第２基板１１０上に圧力が印加される。このため、第２基板１１０に内在する波の底点に対応して形成された第２コラムスペーサー１４１が相対的に多く圧力の影響を受け変形も大きく、第２基板１１０に内在する波動の高点に対応して形成された第１コラムスペーサー１４０は、圧力による影響が少ないために変形も小さい。したがって、図１２に示すように、第１及び第２基板１００，１１０の合着直後には、第２基板１１０の波動がそのまま反映されている。
【００９８】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本発明の第３実施形態による液晶表示装置において、合着直後及び一定時間後のコラムスペーサーの形状を示す断面図である。
【００９９】
図１３Ａに示すように、第３実施形態による液晶表示装置のコラムスペーサー１４１は、合着直後には突起１４５によって押された分の変形程度を示すが、その弾性回復率が７８％と相対的に第１及び第２実施形態に比べて大きいため、一定時間後には、図１３Ｂの１４１ａのように元の形状に回復される。
【０１００】
図１４は、本発明の第３実施形態による液晶表示装置において、合着してから一定時間後の対応している上下部基板を示す断面図である。
【０１０１】
図１４に示すように、本発明の第３実施形態によれば、合着してから一定時間が経過すると、弾性体である第２コラムスペーサー１４１ａの弾性回復率によって第２基板１１０の底点がやや上昇し、全体的に波動現象が緩和された平坦な液晶パネルが得られる。
【０１０２】
コラムスペーサーの弾性回復力は、Ｆ＝−ｋｘ（ｘ：変位量、ｋ：弾性係数）の式によって計算される。ここで、コラムスペーサーの弾性係数は弾性回復率と比例するため、弾性回復率が高いほどコラムスペーサーの回復力も強くなり、最終セルギャップ平衡状態でガラスの波動が緩和される。
【０１０３】
第２実施形態ではコラムスペーサー接触密度を高めてギャップむらを緩和させたが、そうすると、接触密度の増加によるタッチ不良などでさらなる画像品位の低下が起きる可能性が高かった。そこで、本発明の第３実施形態では、できるだけ接触密度を低く設計しタッチ不良を防止しながらも、基板の波動現象によるギャップ性むらを解消するために、硬度（hardness）及び弾性回復力を向上させた材質のコラムスペーサーを使用したわけである。
【０１０４】
弾性体のコラムスペーサーを有する液晶表示装置では、合着後に、セルギャップが平衡をとる過程において接触密度が足りない（１００ｐｐｍ以下である）と、突起によってコラムスペーサーが押されるが、このコラムスペーサーは固有の弾性回復力による反発力（repulsion force）によって突起を押し返す。このとき、コラムスペーサーの固有特性である弾性回復率が７０％以下であると、基板の波動を緩和させうるような充分の反発力が働かず、最終平衡セルギャップの非平坦性（unevenness）が発生する。実験から、コラムスペーサーの弾性回復率が７５％未満になると、基板の波動現象を緩和させられる程度の反発力を有することができないということが確認された。
【０１０５】
したがって、第３実施形態のように、コラムスペーサーと突起との接触密度が１２０ｐｐｍ未満である場合にも、コラムスペーサーの弾性回復率の値が７５％以上になると、コラムスペーサーが突起によって押されても元の状態に回復しようとする力が大きいため、基板の波動現象を緩和させギャップ性むらを防止することが可能になる。このため、本発明の第３実施形態では、コラムスペーサーと突起との接触密度を、約６０ｐｐｍ以上１７０ｐｐｍ以下までの範囲とすることができる。
【０１０６】
第１及び第２実施形態における弾性回復率６８％のコラムスペーサーの基本構造は、単一機能基（mono-またはbi-）を持つ単一種の高分子とする。
【０１０７】
これに対し、本発明の第３実施形態による液晶表示装置のコラムスペーサーは、バインダー、クロスリンクエポキシ、光開始剤（photoinitiator）などをさらに含めて多数の機能基を有し、分子量が相対的に小さい高分子（Multi-functional polymer）が、一（mono-）機能または二（bi-）機能基を持つ高分子（Multi-functional monomer）または多機能オリゴマー（Multi-functional oligomer）と混合された混合物で構成する。このように、本発明の第３実施形態による液晶表示装置において、コラムスペーサーは、全体的に緻密な構造を持つように架橋密度を高めてその硬度を向上させる。本発明の第３実施形態において、弾性回復率を高めたというのは、より硬くしたという意味であり、これは、強力なバインダーなどを使用したり、バインダー含量を増やすことで実現できる。
【０１０８】
本発明の第３実施形態において、コラムスペーサーを構成する材料の役割は、次の通りである。光開始剤が光を受けて分解されながら多機能高分子及びバインダーの反応を開始させる。多機能モノマー、多機能オリゴマー及び多機能高分子は、光を受けて反応し膜を形成する。その他の添加剤（additives）は、コーティング性膜均一度、下部膜との接着性などを調節する役割を担う。
【０１０９】
以下では、グラフを参照してコラムスペーサーの材料別圧縮特性と弾性回復率について説明する。
【０１１０】
図１５は、コラムスペーサー材料別圧縮特性を示すグラフであり、図１６は、コラムスペーサー材料別弾性回復率を示すグラフである。
【０１１１】
図１５に示すように、所定の力（load）を垂直方向に印加した時、弾性力を有するコラムスペーサーは圧縮されて高さが変化し、この力が除去されると、コラムスペーサーが持つ弾性回復率によって元の状態またはこれに近似する高さに回復される。ここで、回復する度合が元の状態に近いほど弾性回復率が良いものと判断し、そうでないと弾性回復率が低いものと判断する。
【０１１２】
図１５では、第１ないし第５コラムスペーサー（ＪＮＰＣ−１２３、ＪＮＰＣ−１２２、ＪＮＰＣ−１２４、ＪＮＰＣ−１２１、ＪＮＰＣ−６７−Ｒ３）に対して圧力を増加させながら測定したそれぞれの長さ変化と、徐々に圧力を減少させながら測定したそれぞれの長さ変化を示す。同図において、左側から右側の順にそれぞれ示される第１ないし第５コラムスペーサーはいずれも、第２基板（上部基板）に形成される断面の臨界寸法（ＣＤ）は５０μｍ、突起１４５に触れる断面の臨界寸法は４０μｍ、その高さは３．５μｍと、同一条件を有する。また、その圧力変化は、０ｇｆから５ｇｆまで加圧または減圧してなる。
【０１１３】
また、Ｌ１及びＬ２はそれぞれ、第３コラムスペーサー（ＪＮＰＣ−１２４）に０．０ｇｆから５．０ｇｆまで圧力を増加しながら印加した後、逆の順に減圧したときに、０．５ｇｆから５．０ｇｆへの加圧時における収縮長さ（Ｌ１）と、５．０ｇｆから０．５ｇｆへの減圧時における回復長さ（Ｌ２）を示す。
【０１１４】
大部分の自然界に存在する弾性体は、一定以上の圧力が加えられた後、その圧力が除去されないと元の状態に完全に回復されず、ある程度変形された部分が残ることになる。ここで、回復程度が高いと弾性回復力が良いといえる。これと関連し、図１５及び図１６から、加圧時に収縮道さに対する回復道さの偏差が小さい第１コラムスペーサーと第３コラムスペーサー（ＪＮＰＣ−１２３、ＪＮＰＣ−１２４）が、残りのコラムスペーサーに比べて相対的に弾性回復率が高いということがわかる。
【０１１５】
また、図１５において相対的に左側に位置するコラムスペーサーが、右側に位置するコラムスペーサーに比べて弾性回復力が高い傾向を見せ、これは、左側に位置するコラムスペーサーは加圧及び減圧に対して変位が少ない物質であって、硬度が高い物質からなっていることを意味する。すなわち、相対的に硬い物質は圧力に対してより大きい反発力を有し、それだけ変形程度が少なく、元の状態への回復が容易となる。
【０１１６】
本発明の第３実施形態は、例えば、図１５及び図１６における第３コラムスペーサー（ＪＮＰＣ−１２４）のように、弾性回復率７８％〜８０％の材料を用いて進行したもので、コラムスペーサーと突起との少ない接触面積にもかかわらず強い弾性反発力を有するため、基板が持つ波動現象を緩和させる特性が得られる。この場合、第３実施形態のセルギャップデータは、図１１と略同様に現れる。
【０１１７】
−各実施形態による実験データ−
図１７は、第１実施形態による液晶表示装置の上部基板を示す平面図である。
図１７に示すように、第１実施形態による液晶表示装置は、面積密度が６０ｐｐｍ以下で、コラムスペーサーが持つ弾性回復率が６８％と低いため、コラムスペーサーが形成された第１基板（図６Ｂの６０）における波の底点におけるコラムスペーサー８０とこれに対応する突起（図６Ｂの８５）との接触部に荷重が集中し、基板波動によるギャップ性むらが発生する。すなわち、液晶パネルの表面において一定周期に縦線が観察される。
【０１１８】
ここで、コラムスペーサー８０は、６サブピクセルごとに１個ずつ対応して形成され、該コラムスペーサー８０にそれぞれ対応して突起８５が形成され、各突起８５の上部面の面積は５０μｍ２で形成されている。すなわち、突起８５と各コラムスペーサーとの接触面積は５０μｍ２となる。
【０１１９】
未説明符号６１は、ブラックマトリクス層を表し、６２は、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃを表す。図面上に示されたブラックマトリクス層６１は、カラーフィルタ６２の下側において第１基板６０上に形成され、カラーフィルタ６２とオーバーラップされた部位が示されていない状態であり、通常、第２基板７０、下部基板のゲートライン、データライン及び薄膜トランジスタを覆う形状に形成される。したがって、コラムスペーサー８０が形成された部位下側には、ブラックマトリクス層６１が配置される。
【０１２０】
図１８は、第２実施形態による液晶表示装置の上部基板を示す平面図である。
【０１２１】
図１８に示すように、第２実施形態による液晶表示装置は、コラムスペーサー１２０の弾性回復率は６８％と第１実施形態と同一にし、コラムスペーサー１２０の配置密度を第１実施形態の２倍とすることで、突起１２５に対する相対的な接触面積密度を２倍、すなわち、１２０ｐｐｍとしたものである。
【０１２２】
こうすると、第１実施形態に比べ、配置されるコラムスペーサー１２０が増え、コラムスペーサー１２０に集中する圧力が分散されるため、第２基板１１０の波動によるギャップ性不良が緩和される。
【０１２３】
具体的には、コラムスペーサー１２０が３サブピクセル当たり１個ずつ対応して形成され、これらコラムスペーサー１２０にそれぞれ対応して突起１２５が形成され、各突起１２５の上部面の面積は５０μｍ２に形成されている。すなわち、第２実施形態において、各突起１２５当たり各コラムスペーサーの接触面積は５０μｍ２であるが、コラムスペーサー１２０及び突起１２５の配置密度を増やし、一つのコラムスペーサー１２０に集中する圧力負荷を低減することによって、波動現象をより緩和したのである。
【０１２４】
未説明符号１１１は、ブラックマトリクス層を表し、１１２は、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを表す。図面上に表示されたブラックマトリクス層１１１は、カラーフィルタ１１２下側の第２基板１１０上に形成され、カラーフィルタ１１２とオーバーラップされた部位が表示されていない状態であり、通常、第１基板１００（下部基板）のゲートライン、データライン及び薄膜トランジスタを覆う形状に形成される。したがって、コラムスペーサー１２０が形成された部位の下側にはブラックマトリクス層１１１が配置されるようになる。
【０１２５】
図１９は、第４実施形態による液晶表示装置の上部基板を示す平面図である。
図１９に示すように、第４実施形態による液晶表示装置は、第２実施形態の変形例であって、コラムスペーサーの弾性回復率はそのまま６８％とし、コラムスペーサーと突起との接触密度を高めるべく、突起の上部面の面積を増やしたものである。すなわち、本実施形態は、第１実施形態に比べ、突起上部面の面積が２倍となるように１００μｍ２に形成した。第４実施形態では、コラムスペーサー１２０の配置密度は、第１実施形態と同様に６サブピクセル当たり一つのコラムスペーサーを配置する代わりに、突起上部面の面積を２倍としたため、全体コラムスペーサーと突起との接触面積密度は、第２実施形態と同様に１２０ｐｐｍとなる。
【０１２６】
このような第４実施形態は、第２実施形態と同様に、コラムスペーサーに集中する圧力を分散させ、基板波動現象によるギャップ性むらを防止する。
【０１２７】
このように、本発明の第２実施形態や第４実施形態は、コラムスペーサーの配置密度を調節したり、突起の面積を増加させて総接触密度を増加させ、力の均衡度を高めることによって、圧力が局所的に集中することから生じるセルギャップ不均一を緩和させ、ギャップ性不良を防止した構造である。
【０１２８】
図２０は、第３実施形態による液晶表示装置の上部基板を示す平面図である。
図２０に示すように、第３実施形態による液晶表示装置は、第１実施形態と同様にコラムスペーサーと突起との接触密度を６０ｐｐｍとし、ただし、弾性回復率７８％以上の材料を用いてコラムスペーサー１４０を形成したものである。このような材料でコラムスペーサー１４０を形成すると、第１及び第２基板１００，１１０の合着時にコラムスペーサー１４０が第２基板１１０の底点部位に対応する突起１４５によって局所的に押されても、所定時間の後には他のコラムスペーサーと同程度の高さに容易に回復されるので、第２基板１１０の波動現象が緩和され、ギャップ性むら発生が防止される。
【０１２９】
以上の如く、本発明の液晶表示装置は、基板の波動現象を緩和する特性を有するもので、コラムスペーサーと突起間の接触密度を１２０ｐｐｍ乃至１７０ｐｐｍの範囲で調整したり、コラムスペーサーと突起間の接触密度が１２０ｐｐｍ以下であってもコラムスペーサーを弾性回復率７５％以上の材料で形成することによって、基板の波動現象を緩和させ、ギャップ性むら発生を防止する。
【０１３０】
このように、コラムスペーサーと突起との接触密度が大きい場合にセルギャップ均一度（cell gap uniformity）が向上するが、これは、コラムスペーサー自体に加えられる圧力が分散されるためである。すなわち、接触面積にかかわらず第１基板と第２基板に加えられる圧力は同一であり、単に、接触面積によってコラムスペーサーに集まる圧力（Ｐｃｓ）が変化するのである。しかし、接触面積が相対的に小さい場合には、同一の力に対して局所的に働く圧力が増加し、第１基板（上板）が下降して内部圧と外部圧が平衡となってセルギャップが形成されるまでの力がそのままコラムスペーサーに伝えられて変形が起こりやすく、その結果、基板の波動がそのまま維持される（第１実施形態）。
【０１３１】
一方、コラムスペーサーと突起との接触密度が増加すると、相対的にコラムスペーサーに及ぶ圧力が相対的に小さくなる。すなわち、この場合にも、第１基板が下降して内部圧と外部圧との圧力平衡が取れてセルギャップを形成する力は同じであるが、突起に触れるコラムスペーサーに及ぶ圧力が相対的に小さいため、コラムスペーサーが続いて押されながらセルギャップを形成するのではなく、相対的に高点部位の第１基板が下降してセルギャップを形成することになる（すなわち、セルギャップ内部全体に加えられる力は接触面積にかかわらずに同一であるが、コラムスペーサーに加えられる力が弱くなり、その余分の力はガラスの高点を押す力として働く。）。これによって、基板が持つ波動現象を緩和させることが可能になる（第２実施形態及び第４実施形態）。
【０１３２】
なお、弾性回復力に優れた材料は、均一性が良いが、材料特性上硬度が高いためによく押されない。すなわち、第１基板は、セルギャップを形成するために下降し続くが、コラムスペーサーの材料自体が硬いためによく押されず、やむを得ずガラスの高点に対応する部分が下降し全体的に体積を減らす側に力が働くので、セルギャップ均一度が向上する（第３実施形態）。
【０１３３】
以上で説明した接触密度に関連するコラムスペーサーは、第１及び第２基板間のセルギャップを維持するために突起と接触するコラムスペーサーを意味し、このようなセルギャップ維持用コラムスペーサーの他にも、第１基板上に突起が形成されない箇所にスペーサーを別途形成しても良い。この場合、別途形成されるスペーサーは、合着時に対向基板（第１基板）と接触せずに対応するようになる。すなわち、別途形成されるコラムスペーサーは、普段は第１基板から離れているが、第１基板上への液晶滴下後に第２基板を反転させ、第１基板と第２基板に外圧が加えられると、第１基板と対応して全体コラムスペーサーと第１基板との接触密度を瞬間的に増やす役割を果たす。これによって、コラムスペーサーに加えられる外圧が分散され、押圧不良（塗装不良）が防止される。
【０１３４】
上述した本発明の液晶表示装置は、ＴＮモードやＩＰＳモードのいずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】従来の横電界型液晶表示装置を示す平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ’線上の構造断面図である。
【図３】タッチむら発生時の液晶パネルの表面を示す平面図である。
【図４Ａ】従来の横電界型液晶表示装置のタッチむら発生前後の様子を示す断面図である。
【図４Ｂ】従来の横電界型液晶表示装置のタッチむら発生前後の様子を示す断面図である。
【図５】本発明に適用される突起を有する液晶表示装置を示す概略断面図である。
【図６Ａ】本発明の第１実施形態による液晶表示装置の合着前後の様子を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１実施形態による液晶表示装置の合着前後の様子を示す断面図である。
【図７】本発明の液晶表示装置を示す平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態による液晶表示装置において、図７のIII−III’線上のセルギャップを示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態による液晶表示装置における合着前の上下部基板の対応状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による液晶表示装置における合着後の上下部基板の対応状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による液晶表示装置において、図７のIII−III’線上のセルギャップを示すグラフである。
【図１２】本発明の第３実施形態による液晶表示装置における合着直後の上下部基板の対応状態を示す断面図である。
【図１３Ａ】本発明の第３実施形態による液晶表示装置において、合着直後及び一定時間後のコラムスペーサーの形状を示す断面図である。
【図１３Ｂ】本発明の第３実施形態による液晶表示装置において、合着直後及び一定時間後のコラムスペーサーの形状を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による液晶表示装置において、合着してから一定時間後の上下部基板の対応状態を示す断面図である。
【図１５】コラムスペーサーの材料別圧縮特性を示すグラフである。
【図１６】コラムスペーサーの材料別弾性回復率を示すグラフである。
【図１７】第１実施形態による液晶表示装置の上部基板を示す平面図である。
【図１８】第２実施形態による液晶表示装置の上部基板を示す平面図である。
【図１９】第４実施形態による液晶表示装置の上部基板を示す平面図である。
【図２０】第３実施形態による液晶表示装置の上部基板を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１００    第１基板
１１０    第２基板
１１１    ブラックマトリクス層
１１２    カラーフィルタ層
１２０    コラムスペーサー
１２５    突起
１４０，１４１    コラムスペーサー
１４５    突起
【図１】
2006293360.tif 000003
【図２】
2006293360.tif 000004
【図３】
2006293360.tif 000005
【図４Ａ】
2006293360.tif 000006
【図４Ｂ】
2006293360.tif 000007
【図５】
2006293360.tif 000008
【図６Ａ】
2006293360.tif 000009
【図６Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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