【手続補正書】
【提出日】平成21年1月7日(2009.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板と対向基板との両基板間に液晶が封止され前記対向基板はそのアレイ基板への対向面側に該両基板間の間隔を保持するための複数の柱状スペーサが当該対向面の面内方向に散在するように位置して各形成された液晶表示装置において、
前記複数の柱状スペーサは、各自己の突出端部が前記アレイ基板側の各対応部位に常時当接する第1群の各柱状スペーサと、各自己の突出端部が前記アレイ基板側の各対応部位に常時は当接せず前記両基板間の間隔が狭められたときに当接する第２群の各柱状スペーサとを含んで構成され、
前記アレイ基板は、前記対向基板への対向面側に前記第1群の各柱状スペーサの各突出端部を常時当接せしめるべく各当接部位を含む位置に無機材料層を含んでなる段差膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記段差膜は、自己の膜厚が略２０００Å以上５０００Å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】
前記段差膜は、当該アレイ基板上の走査線が形成された部位の上層に無機質の材料でなる層を積層して形成されたものであ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。
【請求項４】
前記無機質の材料でなる層は、別種の各無機質の材料でなる層を積層して形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記段差膜は、その材料としてアモルファスシリコン、クロム、又は、アルミニウムのうち何れかを選択的に含んでなるもの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６】
前記第1群の各柱状スペーサは、自己の突出端部が前記アレイ基板側の各対応部位に当接した当初では、夫々の当接箇所における前記両基板間の間隔が、当該各当接箇所の周辺領域における両基板間の間隔よりも相対的に大きくなるような第1の高さ寸法を有するように形成されるもの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７】
前記第1群の各柱状スペーサは、前記当初の第1の高さ寸法から、前記両基板間の間隔を狭める応力によって、前記夫々の当接箇所における前記両基板間の間隔が、当該各当接箇所の周辺領域における両基板間の間隔に略等しくなるような第２の高さ寸法まで縮小されて形成されるものであることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数の柱状スペーサは、それらの前記第1群の各柱状スペーサおよび前記第２群の各柱状スペーサの全てが前記アレイ基板側の各対応部位に当接したときにその当接における接触面積の総和が前記アレイ基板側の単位面積（１ｍｍ２）当り１０００μｍ２以上に相応する密度で形成され、当該接触面積の総和のうち前記第1群の各柱状スペーサが寄与する割合が前記単位面積（１ｍｍ２）当り５００μｍ２以下となるように前記第1群の各柱状スペーサに対応する段差膜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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】液晶表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、アレイ基板と対向基板との両基板間に液晶が封止され対向基板はそのアレイ基板への対向面側に両基板間の間隔を保持するための複数の柱状スペーサが当該対向面の面内方向に散在するように位置して各形成された横電界方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[用語の一般的説明]
本明細書で用いる主要な用語について、具体例を伴って詳述する前に、それらの概要を簡潔に説明する。
アレイ基板：
相互に交差する複数の走査線（走査回路からのアドレス信号が印加される各ゲート線（ロー線）Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3、…Ｙn）と複数の信号線（ホールド回路からのデータ信号が印加されるデータ線（カラム線Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、…Ｘｍ）との各交差部の近傍に夫々配されたＴＦＴ等の能動素子アレイたるスイッチング素子、これらのスイッチング素子に各対応して接続された複数の画素電極、および、これら画素電極に各対応して横方向の電界を生じせしめるべく配された共通電極等が自己の主面上に形成されてなるガラス基板であり、アクティブマトリックス基板或いはアクティブマトリックスＬＣＤ用ガラス基板とも称呼される。
対向基板：
アレイ基板に略平行に所定間隔をおいて対向し、対向面側にカラーフィルタ（ＣＦ層）が形成されて、アレイ基板と自己との間に液晶が封止されるガラス基板で、対向基板（対向側基板）又はＣＦ基板若しくはカラーフィルタ基板とも称呼される。
スペーサ：
アレイ基板と対向基板との両基板間の間隔（ＬＣＤギャップ又はセルギャップ若しくはギャップ）を一定にするために適用されるギャップ材。ミクロパール（商標）のような粒子状（球状）のものをスペーサ散布装置で散布する場合もあるが、本発明の技術においては、対向基板上の各定位置に柱状スペーサが（その分布形態が所定パターンをなすようにして）夫々設けられる。
黒表示の不均一ムラ：
外力によってアレイ基板と対向基板との相対位置が基板の面内方向にずれたときに、このずれで生じる摩擦（スペーサとの当接面に加わるずれ方向の成分を持つ応力）に起因して基板（ガラス）内に光学的異方性が生じ、表示にムラが生じる現象。基板内に残留する応力に因るため自然には回復せず、横電界方式の液晶表示装置では、特に黒画面であるべき表示に関して顕著。
局所ギャップムラ：
アレイ基板と対向基板との両基板の間隔（ギャップ）が基板の全面内で均一とならず局所的に異なってしまう現象。スペーサにその弾性限界を超える応力がかかって塑性変形してしまった場合等に生じる。
高温時ギャップムラ（下辺ギャップムラ）：
液晶表示装置を高温下で用いると液晶が膨張してアレイ基板と対向基板とのギャップが増大するが、柱状スペーサの変形回復の限界を超えてこのギャップが増大し（即ち、液晶収容部分が膨張して）、液晶が重力によって液晶表示装置の膨張した下辺近傍部位に溜まってしまいギャップムラを生起する現象。
【０００３】
［背景技術の具体的説明］
液晶表示装置は、薄型軽量で低消費電力のフラットパネルディスプレイとして、広く利用されている。その中でも、横電界方式(In-Plane Switching Mode)の液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板（又はアレイ基板）に形成され、相互に対向する画素電極と対向電極との間に横電界を発生させ、アクティブマトリクス基板と対向基板間に封止された液晶を基板平面に対してほぼ水平方向に回転させて表示を行うものであり、その動作モードから視野角が広い表示特性が得られるので、その利用分野が急速に広がっている。
【０００４】
近年においては、応答速度を更に改善したい要求から、ギャップをより狭くするという技術が使用されている。その結果、より狭くなってきたギャップを、画面内で均一且つ精度よく保持するために、いずれかの基板に柱状スペーサを形成することが多くなっている。
【０００５】
しかし、横電界方式において柱状スペーサを使用した場合には、黒表示において表示ムラが発生する。この表示ムラとは、特に黒画面で強く認識されるものである。外部から何らかの力でアレイ基板に対して対向基板が水平方向（基板面内方向）にずれたときに、柱状スペーサの場合には、２基板間の摩擦力が球形スペーサと比べて大きいため、そのズレが戻らずに、ガラスが応力を蓄えたままになることで光学的異方性がガラス内に生じることに起因している現象である。この黒表示の不均一ムラを解決することだけを考えれば、単純に柱状スペーサの本数を少なくし、２基板間の摩擦力を少なくすればよい。しかし、そうすると外部から液晶パネルを挟み込む方向に圧力が加わったときに、少なくなった柱状スペーサでは、その圧力に耐えられず、柱状スペーサが塑性変形を起こしてギャップムラ（このムラは、局所的に外圧が加わった場合に発生するので、以下局所ギャップムラという）が発生することになる。
【０００６】
そこで、この問題を解決するための従来技術として、主に２つの手法が開示されている。第１の手法は、柱状スペーサのうち一部の柱状スペーサの高さを高くするものである。その高さの高い柱状スペーサが常に基板間を支持し、残りの柱状スペーサが、２基板間に圧力が加わったときのみ支持する。これにより、２基板間を常時支持する柱状スペーサの本数が少なくなるため、摩擦に起因する問題が発生せず、且つパネルを押し潰す圧力が加わった際には、低い柱状スペーサも共に２基板間を支持するため、局所ギャップムラの発生を抑えている。第２の手法は、柱状スペーサをアレイ基板の配線段差部に配置する。配線の上に設置した箇所が常に２基板を支持しており、アレイ基板と接置していない部分が、圧力が加わったときのみ支持するので、上述と同様の効果が期待可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図１０は、上述した従来の液晶表示装置の一部分を拡大した正面図である。実線で囲まれる各正方形の部分が画素（ピクセル）６００であり、それぞれ３原色ＲＧＢのフィルタが形成されている。そして、例えば４個の画素に１個の割合で柱状スペーサ３０４が形成されている。図１１は、従来の液晶表示装置の一例における柱状スペーサ部分とその近傍を拡大した部分拡大断面図である。図１１の断面図に示す如く、アレイ基板２０１と対向基板２０２とを有し、対向基板２０２には段差膜３０６および保護膜３０３を有し、２種類の柱状スペーサが形成されている。即ち、段差膜３０６に高い柱状スペーサ３０４が形成され、段差膜３０６以外の部分に低い柱状スペーサ３０５が形成されている。また一方、図１２は、従来の液晶表示装置の他の例における柱状スペーサ部分とその近傍を拡大した部分拡大断面図である。図１２に示す他の従来例では、信号線４０が形成されたアレイ基板２０１および対向基板２０２を備え、対向基板２０２には、信号線４０に対応する位置に形成された柱状スペーサ３０４および信号線４０の位置と離れた位置に形成された柱状スペーサ３０５を有する。即ち、信号線４０に対して異なる位置に柱状スペーサが形成されており、柱状スペーサ３０４は信号線４０に接触して両基板２０１および２０２間の間隔を保持し、柱状スペーサ３０５は通常状態ではアレイ基板２０１と離間しており、対向基板２０２に外力が加えられたときのみアレイ基板２０１に接触する。
【０００８】
図１６は、液晶表示装置を高温下で用いたときに液晶が液晶表示装置の膨張した下辺近傍部位に溜まってしまうといった従来の問題を説明するための図である。  図１６において、アレイ基板（アクティブマトリクス基板）２０１と対向基板２０２との間に液晶５００が封止され、両基板２０１、２０２間には複数のスペーサ３０４が形成されて両者の間隔ｈが維持されている。図１６の（Ａ）部は温度が比較的低いＴ１℃のときの様子を、（Ｂ）部は温度がそれよりも高いＴ２℃のときの様子を、（Ｃ）部は温度が更に高いＴ３℃のときの様子を夫々表わしている。
すなわち、温度が上昇したとき、液晶５００が膨張するが、柱状スペーサ３０４の戻り量（ギャップ形成時に潰した量）以上に膨張すると、柱状スペーサ３０４が基板間に支えられない状態（即ち、アレイ基板２０１と対向基板２０２とのギャップｈが増大した状態）で液晶５００が膨張し、図１６の（Ｃ）部に表わされたように液晶５００が重力によって液晶表示装置の膨張した下辺近傍部位に溜まってしまいギャップのムラとなる。この現象を、本明細書では、下辺ギャップムラまたは高温時ギャップムラと称する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１８２２２０号公報（第３〜４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１３（Ａ）〜（Ｂ）は図１１に示す従来例の課題を説明するための図である。図１１に示す如く柱状スペーサ３０４および３０５の高さを変えるために、対向基板２０２の色材料およびブラックマトリクス（ＢＭ）材料で柱状スペーサ３０４の下に枕を設けると、図１３（Ａ）に示す如く、高い柱状スペーサ３０４と低い柱状スペーサ３０５では、その高さ（突出量）に約１μｍ近い差がついてしまう。そのような場合には、図１３（Ｂ）に示す如くアレイ基板２０１と対向基板２０２とに両者の間隔を狭める方向成分を有する圧力（外力）が加わった際に、柱状スペーサ３０５がアレイ基板２０１に接触して支持される状態に到るまでに約１μｍ弱も柱状スペーサ３０４が潰れてしまうことになる。ところで、柱状スペーサ３０４、３０５の材料は、一般に塑性変形を起こすため、圧力が解放されたときに、柱状スペーサ３０４は元の高さまで戻らず局所ギャップムラとなってしまう。図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、この局所ギャップが発生する過程を（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の順で表している。このように、段差膜３０６の膜厚が大きすぎると、目的である摩擦低減と局所ギャップムラの発生防止を同時に解決することができないという課題を有する。
【００１１】
他方、図１２に示す他の従来例では、柱状スペーサ３０４のアレイ（又はアクティブマトリクス）基板２０１における設置又は接触場所が、アレイ基板２０１の信号線（又は配線部端部）４０に対応し、柱状スペーサ３０５はパネルを押し潰す圧力が加わったときのみアレイ基板２０１に接触する構造である。図１５（Ａ）〜（Ｂ）は、この図１２に示す他の従来例の開口率への影響を説明する図であって、液晶表示装置のパネルの拡大部分正面図である。図１５の（Ａ）部に図示の場合は柱状スペーサ３０４が走査線１１上の位置に当接するので開口率への影響はないが、図１５の（Ｂ）部に図示の場合は柱状スペーサ３０５が走査線１１や信号線４０或いは枠状のブラックマトリクス３０１上から逸脱したところに位置する（即ち、柱状スペーサ３０５が開口部に必然的に近づく）ために開口率の低下を招くことになる。また、開口部に近い箇所に柱状スペーサ３０５が配置されるため、これらの柱状スペーサ３０５の近傍の液晶層５００の配向に悪影響を生じる虞があるという課題を有する。
【００１２】
更に、アレイ基板２０１および対向基板２０２は、一般に数μｍの嵌合ズレがある。このズレ量がばらつくと、柱状スペーサ３０４、３０５がアレイ基板２０１と接触する面積がばらつくことになるため、目的とする効果もばらつくことになるという課題があった。また、図１１および図１２に示す従来例では、基板２０１および２０２を常に支持する柱状スペーサ３０４と、パネルに圧力が加わったときのみ支持する柱状スペーサ３０５の２種類の柱状スペーサを設けているが、上述した開口率の減少といった問題や適切な範囲の膜厚が得難いという課題があった。
【００１３】
更にまた、従来の技術では、高温下での作動に際して上述の下辺ギャップムラ（高温時ギャップムラ）が生じてしまう虞があるという課題を残していた。
【００１４】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、これらの課題を克服又は軽減する液晶表示装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の課題を解決するため本発明による液晶表示装置は次のような特徴的な構成を採用している。
【００１６】
（１）アレイ基板と対向基板との両基板間に液晶が封止され前記対向基板はそのアレイ基板への対向面側に該両基板間の間隔を保持するための複数の柱状スペーサが当該対向面の面内方向に散在するように位置して各形成された液晶表示装置において、
前記複数の柱状スペーサは、各自己の突出端部が前記アレイ基板側の各対応部位に常時当接する第1群の各柱状スペーサと、各自己の突出端部が前記アレイ基板側の各対応部位に常時は当接せず前記両基板間の間隔が狭められたときに当接する第２群の各柱状スペーサとを含んで構成され、
前記アレイ基板は、前記対向基板への対向面側に前記第1群の各柱状スペーサの各突出端部を常時当接せしめるべく各当接部位を含む位置に無機材料層を含んでなる段差膜が形成されている液晶表示装置。
【００１７】
（２）前記段差膜は、自己の膜厚が略２０００Å以上５０００Å以下である上記（１）の液晶表示装置。
【００１８】
（３）前記段差膜は、当該アレイ基板上の走査線が形成された部位の上層に無機質の材料でなる層を積層して形成されたものである上記（１）又は（２）の液晶表示装置。
【００１９】
（４）前記無機質の材料でなる層は、別種の各無機質の材料でなる層を積層して形成されたものである上記（３）の液晶表示装置。
【００２０】
（５）前記段差膜は、その材料としてアモルファスシリコン、クロム、又は、アルミニウムのうち何れかを選択的に含んでなるものである上記（１）の液晶表示装置。
【００２１】
（６）前記第1群の各柱状スペーサは、自己の突出端部が前記アレイ基板側の各対応部位に当接した当初では、夫々の当接箇所における前記両基板間の間隔が、当該各当接箇所の周辺領域における両基板間の間隔よりも相対的に大きくなるような第1の高さ寸法を有するように形成されるものである上記（１）の液晶表示装置。
【００２２】
（７）前記第1群の各柱状スペーサは、前記当初の第1の高さ寸法から、前記両基板間の間隔を狭める応力によって、前記夫々の当接箇所における前記両基板間の間隔が、当該各当接箇所の周辺領域における両基板間の間隔に略等しくなるような第２の高さ寸法まで縮小されて形成されるものである上記（６）の液晶表示装置。
【００２３】
（８）前記複数の柱状スペーサは、それらの前記第1群の各柱状スペーサおよび前記第２群の各柱状スペーサの全てが前記アレイ基板側の各対応部位に当接したときにその当接における接触面積の総和が前記アレイ基板側の単位面積（１ｍｍ２）当り１０００μｍ２以上に相応する密度で形成され、当該接触面積の総和のうち前記第1群の各柱状スペーサが寄与する割合が前記単位面積（１ｍｍ２）当り５００μｍ２以下となるように前記第1群の各柱状スペーサに対応する段差膜が形成されている上記（１）の液晶表示装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の液晶表示装置によると、その該当する実施形態において、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、開口率の減少がなく、製造工程の複雑化を招かず、上述の黒表示の不均一ムラ、局部ギャップムラ、高温時ギャップムラ（下辺ギャップムラ）が改善される。また、開口部周辺での液晶の配向不良発生の虞が払拭される。更に、用途に応じて段差膜の膜厚を適宜選定でき、且つ、比較的高温でも表示の品位が維持され得る。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明による液晶表示装置の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
先ず、図１は、本発明による液晶表示装置の一部分の拡大正面図である。即ち、図１は、液晶表示装置１０のアレイ基板と対向基板との一対の基板間の間隔を保持する柱状スペーサの配置状況（配置密度）を示す。後述する如く、液晶表示装置１０は、それぞれ３原色（ＲＧＢ）のフィルタが設けられたマトリクス状の多数の画素（ピクセル）６００により構成される。
【００２７】
この一実施例としての液晶表示装置１０では、一対の基板間の間隔を保持するために２種類の柱状スペーサ、即ち第１群の柱状スペーサＡ３０４および第２群の柱状スペーサＢ３０５が配置されている。これらの柱状スペーサＡ３０４および柱状スペーサＢ３０５は、例えば４個の画素毎に１個の割合で、対向基板のアレイ基板へ対向面の面内方向に散在するように位置して、液晶表示装置１０の表示パネル全面に渡り均一に分布される。
【００２８】
次に、図２は、図１中の柱状スペーサＡ３０４および柱状スペーサＢ３０５を含む部分の拡大断面図である。この図２（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ液晶表示装置１０の柱状スペーサＡ３０４および柱状スペーサＢ３０５とこれらに関連する構成要素を示す。図２（Ａ）および（Ｂ）において、柱状スペーサＡ３０４および柱状スペーサＢ３０５は、一対のガラス基板２０１および２０２間に設けられ、これらガラス基板２０１および２０２間の間隔を保持する。これらのガラス基板２０１、２０２間に後述する液晶組成物の層、即ち液晶層が公知の方法で封止されている。
【００２９】
ガラス基板２０１は、アレイ基板であって、その内側表面には、後述するスイッチング素子（ＴＦＴ）および付随する電極等のアレイが形成される。一方、ガラス基板２０２は、アレイ基板２０１と一定間隔で対向する対向側基板である。柱状スペーサＡ３０４および柱状スペーサＢ３０５は、共に対向基板２０２の内面、即ちアレイ基板２０１との対向面に被着（形成）されている。また、アレイ基板２０１の内面の柱状スペーサＡ３０４と対応する位置には、段差膜１００が形成されている。この段差膜１００の膜厚Ｌ１は、好ましくは０．２〜０．５μｍ（即ち、２０００Å〜５０００Å）である。第1群の複数の各柱状スペーサＡ３０４の先端は、各対応するこの段差膜１００と常時当接するが、第２群の複数の各柱状スペーサＢ３０５の先端とアレイ基板２０１の対応部との間には、通常状態（即ち、外部から外力が加えられない状態）では、上述した段差膜１００の膜厚Ｌ１に相応する間隔を有する。
【００３０】
次に、図３（Ａ）は、本発明による液晶表示装置１０の第１実施例において、上述した柱状スペーサＡ３０４が形成された１画素部分を拡大した平面図である。この１画素中には、走査線１１、共通配線１２、無機絶縁膜２１、トランジスタ（アモルファスシリコン：ａ−Ｓｉ）３２、信号線４０、ピクセル配線４４、保護膜４５、ピクセル電極７１、共通電極７２ａ、シールド共通電極７２ｂ、段差膜１００、共通電極用コンタクトホール１０１ａ、ピクセル電極用コンタクトホール１０１ｂおよび柱状スペーサＡ３０４を有する。
【００３１】
次に、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中の柱状スペーサＡ３０４を含む部分の断面図である。この図３（Ｂ）において、アレイ基板２０１の内面（即ち、図中の上面）には、例えばアルミニウム（Ａｌ）製の走査線１１ａ、例えばクロム（Ｃｒ）製の走査線１１ｂ、例えばアルミニウム製の共通配線１２ａ、例えばクロム製の共通電極１２ｂ、無機絶縁膜２１、保護膜５１、有機膜６１および柱状スペーサＡ３０４に対応する位置に形成された段差膜１００を有する。この段差膜１００は、最下層のアモルファスシリコンによる段差膜３１の上に順次積層された第１クロム層４１、アルミニウム層４２、および、第２クロム層４３により構成される。
【００３２】
他方、対向基板２０２の内面（即ち、図中の下面）には、ブラックマトリクス（ＢＭ）３０１、色層３０２および保護層３０３が形成され、この保護層３０３に所定の高さの柱状スペーサＡ３０４が被着形成されている。そして、これら両基板２０１および２０２間の間隔に、液晶層５００が挟持又は注入（封止）されている。
【００３３】
次に、図４（Ａ）および（Ｂ）は、柱状スペーサＢ３０５に対応する画素位置の部分拡大図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の柱状スペーサＢ３０５を含む部分の断面図である。図４（Ａ）は、実質的に図３（Ａ）と同様であるが、図３（Ａ）の段差膜１００が形成されていない点で相違する。また、図４（Ｂ）も図３（Ｂ）と類似するが、柱状スペーサＡ３０４に代わり、柱状スペーサＢ３０５が形成され、アレイ基板２０１の柱状スペーサＢ３０５に対応する位置には段差膜１００が形成されていない。従って、柱状スペーサＢ３０５の先端は、保護膜５１から離間している。
【００３４】
上述の如く、第１群の各柱状スペーサＡ３０４は、その対向するアレイ基板２０１に形成された段差膜１００に向けて常時当接している柱状スペーサである。一方、第２群の各柱状スペーサＢ３０５は、その対向するアレイ基板２０１には上述のような段差膜１００が設けられておらず、常時は同基板２０１に当接せず両基板２０１、２０２の間隔が狭められたときに当接する柱状スペーサである。図１中の太線で囲まれた領域が１画素に相当する。この図１の実施例では、柱状スペーサＡ３０４は１６画素に1個の柱状スペーサを配置しており、柱状スペーサＢ３０５は１６画素に３個配置している。例えば、柱状スペーサ１本の柱状スペーサの接触面積を仮に縦２０μｍ横２０μｍで４００μｍ２とし、画素ピッチを縦３００μｍ横３００μｍ、柱状スペーサの接触密度を図１と同じく４画素に１個とすると、単位面積（１ｍｍ2）当りの全ての柱状スペーサ（柱状スペーサＡ３０４と柱状スペーサＢ３０５との総数）の接触面積の総和は、４００μｍ２×（１０００／３００）×（１０００／３００）×（１／４）＝１１１１μｍ２  ということになる。このうち柱状スペーサＡ３０４のみの接触面積の総和は、更に１／４であるから、単位面積（１ｍｍ2）当り２７８μｍ２である。
【００３５】
次に、上述した構成の液晶表示装置１０の製造工程を、図３を参照して説明する。最初に、アレイ基板２０１に走査線１１、共通電極線１２が形成される。それに続いて、無機絶縁膜２１が形成される。続いて、トランジスタ３２を形成するために、アモルファスシリコン層３１が形成されるが、この実施例では、この工程において段差膜１００が同時に形成される。また、この実施例では、アモルファスシリコン層３１の上に、信号線４０を形成する第１クロム層４１、アルミニウム層４２および第２クロム層４３の３層を積層して段差膜１００が形成される。その際、同時にトランジスタ３２のドレイン電極、ソース電極および下層画素電極が形成される。その後、無機絶縁膜（保護膜）５１が形成され、その後に有機膜６１が形成される。次に、コンタクトホール１０１ｂを形成する。このコンタクトホール１０１ｂは、有機膜６１に形成される画素電極および共通電極１２を、それらよりも下層に形成された画素電極や共通配線に接続するためのものである。このとき、同時に柱状スペーサ配置箇所の有機膜も削除する。最後に、最上層にＩＴＯ透明電極が形成されて完成となる。
【００３６】
図３（Ｂ）に断面図で示す如く、柱状スペーサ３０４の当接部には、アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）３１と、信号線層（第１クロム層４１、アルミニウム層４２および第２クロム層４３）との積層構造により段差膜１００が形成されることになる。製品毎に各層の膜厚は様々であることから、実際には上述の例のように別種の各無機質の材料でなる層を適切に組み合わせて積層することによって、積層された結果としての膜厚が好ましくは２０００Å〜５０００Åとなるような段差膜１００を形成する。また、有機膜６１の膜厚は、約１．５μｍで形成されている。
【００３７】
上述のとおり、段差膜１００は、信号線やアモルファスシリコン層を形成する際に同時に形成される。図３（Ｂ）に段差膜１００の一例を示したが、本発明における段差膜１００は、図３（Ｂ）に例示したものに限定されず、積層する各層に適用する材料や積層の数や各層の厚みは種々選択することができる。図５（Ａ）に示す段差膜１００は、信号線を形成する第１クロム層４１、アルミニウム層４２および第２クロム層４３で形成されている。一方、図５（Ｂ）に示す段差膜１００は、信号線を形成する第１クロム層４１および第２クロム層４３のみで形成されている。このように、必要に応じて適切に無機膜を積層させることにより所望の段差（膜厚）を得ることが可能である。尚、必要とする膜厚に応じて、これらの無機膜層を適切に組み合わせて段差膜１００を形成すればよい。
【００３８】
一方、上述した如く、柱状スペーサＢ３０５が配置されている画素部を拡大し、アレイ基板２０１側の平面図および断面構造を、それぞれ図４（Ａ）および（Ｂ）に示す。柱状スペーサＢ３０５の突出端に対応する部位には、段差膜１００が形成されていない。従って、柱状スペーサＢ３０５とアレイ基板２０１の間には、隙間がある。パネルを押し潰す外力が加わったときのみ、この柱状スペーサＢ３０５がアレイ基板２０１に接触し、これら両基板２０１および２０２の間隔を保持することになる。
【００３９】
上述の如く形成したアレイ基板２０１を対向基板２０２と重ね合わせ、最終的に図３（Ｂ）、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す如き断面構造となる。ここで、上述した隙間（ギャップ）形成のプロセスについて説明する。図６が簡易的に段差を表現してギャップ形成過程を示す図である。図６の(Ａ)〜（Ｃ）において、左側に柱状スペーサ３０４（第1群の柱状スペーサＡ）を含む部分、右側に柱状スペーサ３０５（第２群の柱状スペーサＢ）を含む部分を示す。図６(Ａ)は、アレイ基板２０１および対向基板２０２がそれぞれ単板の状態を示す。図６（Ｂ）は、柱状スペーサＡ３０４が潰れることなくアレイ基板２０１と接している状態を示す。また、図６（Ｃ）は、最終的にギャップが形成された状態を示す。
【００４０】
先ず、アレイ基板２０１および対向基板２０２が重ねられる前の柱状スペーサの高さは、ギャップ形成時より高く、両基板２０１、２０２を重ねてギャップ形成する際には、１０００〜２０００Å程度押し込んでギャップ形成しておく必要がある。この押込み量が大きければ大きいほど液晶が温度の上昇に伴って膨張した際に柱状スペーサが復元する量が大きい。しかし、押込み量が大きいと、両基板２０１および２０２間の摩擦力が増えるため黒表示の不均一ムラは悪化する。従って、これらを両立するためにはギャップ形成時に０．１μｍ〜０．２μｍ程度柱状スペーサを押込むのが丁度よい。
【００４１】
今、仮に第1群の各柱状スペーサＡ３０４を２０００Åだけ押し込んでギャップ形成すれば、段差膜１００が４０００Åのため、第２群の各柱状スペーサＢ３０５はアレイ基板２０１と２０００Åの間隔（クリアランス）を有することになる。この状態であれば、通常は第1群の各柱状スペーサＡ３０４のみしか接触していないために、黒表示の不均一ムラは軽度である。また、パネルを押し潰す荷重が加わった際にも、約２０００Åだけ第1群の各柱状スペーサＡ３０４が押し潰されたとき、第２群の各柱状スペーサＢ３０５が共に荷重を支え始めるので、局所ギャップムラは生じない。
【００４２】
上述とは逆に不都合を生じる場合を想定して説明する。段差膜１００が１００００Å（即ち、1μｍ）であった場合には、間隔は８０００Åとなる。この場合には、パネルを押し潰す荷重が加わったとき、第1群の各柱状スペーサＡ３０４が８０００Å潰れないと第２群の各柱状スペーサＢ３０５はその突出端がアレイ基板２０１に当接するに到らずこれを支持し得ないことになる。第1群の各柱状スペーサＡ３０４が大きく潰れる場合には、柱状スペーサＡ３０４の弾性・塑性特性から明らかな如く、塑性変形量が大きくなるため、第1群の各柱状スペーサＡ３０４は元の高さまでは回復せず、局所ギャップムラが生じることとなる（即ち、図１４を参照して上述したと同様に局所ギャップが発生する）。
【００４３】
上述の如く、段差膜１００の膜厚（即ち、第1群の各柱状スペーサＡ３０４および第２群の各柱状スペーサＢ３０５の高さの差）は極めて重要である。この段差膜１００の膜厚を約２０００Å〜５０００Åに設定すると、上述した、黒表示の不均一ムラ、局部ギャップムラ、高温時ギャップムラ（下辺ギャップムラ）が改善される。
【００４４】
図７は、ギャップ形成時における柱状スペーサの押し込み量とこれに対応する上述の黒表示の不均一ムラ、高温時ギャップムラの発生状況との関係についてその傾向を表わす図である。図７においては、ギャップ形成時における柱状スペーサの押し込み量をその最適値を０としてこの最適値との相対値として表わした値を「ギャップ形成時柱押し込み量」と称して横軸にとり、当該押し込み量に対応して上述の黒表示の不均一ムラ、高温時ギャップムラが発生する程度に係る判定値を「ムラレベル」と称して縦軸にとって、上述の傾向をグラフによって表現している。縦軸の「ムラレベル」は、該当する上述のムラが殆んど発生しないと判定される程度を「○」で、僅かに発生すると判定される程度を「△」で、多く発生し不良であると判定される程度を「×」で表わしている。図７（Ａ）は本発明の特性を示し、図７（Ｂ）は全ての柱状スペーサが同時に接触する構造の場合の参考例である。また、図８は、図７（Ａ）および（Ｂ）の特性を纏めて示した図である。図７、図８から容易に理解される通り、本発明では、上述の黒表示の不均一ムラ、高温時ギャップムラの発生が少ない（良好な状態である）と判定され得る状態が、上述の押し込み量の相対的に広い範囲の値に対して維持されることになる。
【００４５】
一般に走査線１１は、幅広くとられているため、柱状スペーサＡ３０４および柱状スペーサＢ３０５を配置する面積に余裕がある。このため、アレイ基板２０１および対向基板２０２の嵌合ズレに対しても、余裕のある設計を行うことが可能である。そのため、嵌合ズレがあった際も、効果がばらつくことが少ない。更に、この部分は柱状スペーサを配置しても、液晶表示装置の開口率に実質的に影響を与えず、電極部からも遠いため、柱状スペーサＡ３０４および柱状スペーサＢ３０５近傍の配向不良が表示品質に影響を与えることもない。従って、図３（Ｂ）および図５に示す如く走査線１１の上に段差膜１００を専用に設け、且つ適切な無機膜の組合せで所望の膜厚を得ることにより、上述の黒表示の不均一ムラ、局部ギャップムラ、高温時ギャップムラ（下辺ギャップムラ）を改善することが可能である。
【００４６】
更に、図１〜図５の実施例について附言すると、アレイ基板２０１に有機膜６１が形成された構造となっており、無機膜の段差膜１００を利用するために、柱状スペーサ接触部分の近傍の有機膜６１が取り除かれている。これにより、第１群の各柱状スペーサＡ３０４の高さは、画素電極、共通電極部のギャップより高くなっている。このように、有機膜６１がなくなることで、柱状スペーサＡ３０４の高さが高くなるので、相対的に柱状スペーサＡ３０４に加えられる変形量（元の高さに対する割合）も少なくなり、その塑性変形量も少なくなる。また、一般に柱状スペーサＡ３０４の高さがある程度高い方が、再現性よく一定の膜厚を形成できるという点もメリットである。更に、柱状スペーサの弾性変形量が相対的に大きくとれるため、高温時に発生する高温時ギャップムラに対しても、液晶の膨張に対して追随することができる分、このムラの発生が抑制されるというメリットもある。
【実施例２】
【００４７】
次に、図９を参照して、本発明による液晶表示装置の第２実施例を説明する。この第２実施例は、アレイ基板２０１に有機膜（上述した第１実施例における有機層６１）を形成しない構成である。図９は、上述した図３（Ｂ）に対応する断面図であり、説明の便宜上、対応する構成要素には、同じ参照符号を使用する。
【００４８】
この第２実施例の液晶表示装置は、アレイ基板２０１、対向基板２０２、走査線１１ａ、１１ｂ、共通配線１２ａ、１２ｂ、無機絶縁膜２１、段差膜１００、保護膜５１、ブラックマトリクス３０１、色層３０２、保護膜３０３、柱状スペーサＡ３０４および液晶層５００を有し、段差膜１００がアモルファスシリコン層３１、第１クロム層４１、アルミニウム層４２および第２クロム層４３により構成される点で、図３（Ｂ）に示す第１実施例と同様である。しかし、この第２実施例の液晶表示装置では、アレイ基板２０１の内面に図３（Ｂ）の有機膜６１に対応する有機膜が形成されていない点で相違する。
【００４９】
このように、第２実施例の液晶表示装置の場合にも、段差膜１００の形成は、上述した図３（Ｂ）に示す如く有機膜６１がある場合と同様に、アモルファスシリコン層３１、第１クロム層４１、アルミニウム層４２および第２クロム層４３により、信号線層を形成する際に同時に形成される。この構造の場合には、画素電極は信号線と同層で形成され、共通電極１２は走査線１１と同層で形成されている。また、段差膜１００の構成に関しては、上述した図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す如く、複数の無機膜を適切に組み合わせることにより、約２０００Å〜５０００Åの段差を形成する。
【００５０】
以上、本発明による液晶表示装置の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の技術思想を説明するために例示したものであって、本発明の技術思想自体をこれらの例示の限りに限定するものではない。本発明はその要旨を逸脱することなく、上述の例示を越えた種々の態様で具現可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による液晶表示装置の２種類の柱状スペーサの配置状態を示す一部拡大平面図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、図１中の２種類の柱状スペーサを含む部分の拡大断面図である。
【図３】（Ａ）は図１中の第１柱状スペーサを含む画素の詳細構成を示す拡大平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の柱状スペーサを含む部分の断面図である。
【図４】（Ａ）は図１中の第２柱状スペーサを含む画素の詳細構成を示す拡大平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の柱状スペーサを含む部分の断面図である。
【図５】（Ａ）は段差膜の他の構成例を示す図３（Ｂ）と同様の断面図であり、（Ｂ）は更に他の構成例を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明におけるギャップ形成過程を示す図である。
【図７】ギャップ形成時における柱状スペーサの押し込み量とこれに対応する不具合の発生状況との関係を表わす図である。（Ａ）は本発明、（Ｂ）は参照例の特性である。
【図８】図７（Ａ）および（Ｂ）を纏めた特性図である。
【図９】本発明による液晶表示装置の第２実施例の図３（Ｂ）と対応する断面図である。
【図１０】従来の液晶表示装置の一部分を拡大した正面図である。
【図１１】従来の液晶表示装置の一例における柱状スペーサ部分とその近傍を拡大した部分拡大断面図である。
【図１２】従来の液晶表示装置の他の例における柱状スペーサ部分とその近傍を拡大した部分拡大断面図である。
【図１３】図１１に示す従来例の課題を説明するための図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は図１１に示す従来例において外部から応力が加えられた場合の課題を説明する断面図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｂ）は図１２に示す他の従来例における開口率への影響を説明する図である。
【図１６】液晶表示装置を高温下で用いたときに液晶が液晶表示装置の膨張した下辺近傍部位に溜まってしまうといった従来の問題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    液晶表示装置
１１ａ  走査線（アルミニウム層）
１１ｂ  走査線（クロム層）
１２ａ  共通配線（アルミニウム層）
１２ｂ  共通配線（クロム層）
３１    段差膜（それを構成するアモルファスシリコン層）
３２    トランジスタ
４０    信号線
４１    段差膜（それを構成する第１クロム層）
４２    段差膜（それを構成するアルミニウム層）
４３    段差膜（それを構成する第２クロム層）
４４    ピクセル配線
５１    保護膜
６１    有機膜
７１    ピクセル電極
７２ａ    共通電極
７２ｂ    シールド共通電極
１００  段差膜
２０１  アレイ基板（アクティブマトリクス基板）
２０２  対向基板
３０１  ブラックマトリクス
３０２  色層
３０３  保護膜
３０４  柱状スペーサＡ（第１群の柱状スペーサ）
３０５  柱状スペーサＢ（第２群の柱状スペーサ）
５００  液晶（液晶層）
７００  シール