(57)【要約】【課題】仮固定工程時および位置あわせ工程時に柱状スペーサが穴構造に嵌り込むことを抑制した画像表示装置を提供すること。【解決手段】対向基板２上に形成される柱状スペーサ３ａ〜３ｌについて、柱状スペーサ３ａ〜３ｆは、パターンＢ（一点鎖線で示すパターン）上に配置され、柱状スペーサ３ｇ〜３ｌは、パターンＣ（二点鎖線で示すパターン）上に配置される。図４に示すパターンＡ（破線で示すパターン）は対向基板２と貼り合わされるアレイ基板における穴構造の配置パターンを対向基板２上に射影したものであり、パターンＢ、パターンＣは、パターンＡをそれぞれ異なる距離および／または方向だけ平行移動したパターンである。パターンＢ、パターンＣ上にそれぞれ柱状スペーサを１以上、総数の２／３以下配置することによって、穴構造に嵌り込む柱状スペーサの割合を低減している。【選択図】      図４
2004239982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の穴構造を内表面上に備え、該複数の穴構造が所定の配置パターンで配置される第１基板と、
該第１基板と対向して配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、
該第２基板の内表面上であって、前記複数の穴構造の配置パターンを射影したパターンに対して異なる平行移動を施したパターン上に、それぞれ１以上であって総数の２／３以下の柱状スペーサを配置した２以上の柱状スペーサ群と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記穴構造は１μｍ以上の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記柱状スペーサの本数は、前記穴構造の数の３／２倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１基板または前記第２基板は、光の透過を抑制する遮光手段を一部領域上にさらに備え、
前記２以上の柱状スペーサ群は、前記遮光領域に対応した領域上に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記アレイ基板は、スイッチング素子と、該スイッチング素子上に形成された平坦化層と、該平坦化層上に配置された画素電極とを表示画素ごとに備え、
前記穴構造は、該画素電極と前記スイッチング素子とを電気的に接続するために表示画素ごとに前記平坦化層の一部領域に形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記複数の穴構造は、それぞれが属する表示画素内においてほぼ同一の位置に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記アレイ基板は、
前記スイッチング素子の駆動状態を制御する走査線と、
前記スイッチング素子を介して前記画素電極に対して電位を供給する信号線と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記アレイ基板は、前記画素電極近傍に共通電極をさらに備え、前記液晶層に対して前記画素電極と前記共通電極との間の電位差に基づいて前記アレイ基板の内表面と平行方向に電界を印加することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、柱状スペーサによって基板間隔を規定する画像表示装置に関し、特に仮固定工程時および位置あわせ工程時に柱状スペーサが穴構造に嵌り込むことを抑制した画像表示装置画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対向して配置した基板間に液晶層を配置し、かかる液晶層に含まれる液晶分子の配向性を制御することによって画像表示を行う液晶表示装置が知られている。液晶材料における光透過率は液晶分子の配向状態によって規定されることから、液晶分子の配向性を制御することによって液晶層の光透過率は制御され、かかる特性を利用して画像表示を可能としている。
【０００３】
図９は、従来技術にかかる液晶表示装置の断面構造を示す模式図である。図９に示すように、従来構造の液晶表示装置は、アレイ基板１０１と、アレイ基板１０１に対向して配置された対向基板１０２と、アレイ基板１０１と対向基板１０２との間に液晶材料を封入して構成される液晶層１０３とを備えた構造を有し、アレイ基板１０１と対向基板１０２との間の距離は、柱状スペーサ１０４によって規定されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
アレイ基板１０１は、表示画素に対応して画素電極１０５等の配線構造を備え、液晶層１０３に対して電位を供給可能な構造を有する。また、柱状スペーサ１０４は、アレイ基板１０１と対向基板１０２との間隔を一定に保持し、液晶層１０３の厚みを均一化するためのものである。上記のように、液晶表示装置は、液晶層１０３の光学特性を利用して画像表示を行うことから、液晶層１０３の厚みを均一化する必要があるためである。柱状スペーサ１０４は、感光性樹脂等を材料として形成され、具体的には、例えば対向基板１０２の表面上にフォトリソグラフィ法によって形成されている。
【０００５】
ところで、液晶表示装置の組み立て工程は、アレイ基板１０１と対向基板１０２とを所定の間隔を維持して貼り合わせた後に、アレイ基板１０１と対向基板１０２との間に液晶層１０３を構成する液晶材料を封入することによって行われる。ここで、アレイ基板１０１および対向基板１０２は、それぞれ表示画素に対応した配線構造等を有するため、張り合わせの際に位置あわせを精密に行う必要がある。従って、実際の組み立て工程では、まずアレイ基板１０１と対向基板１０２とを対向させた状態でプレスして仮固定した後、アレイ基板１０１または対向基板１０２を水平方向に移動させて位置あわせを行った後に本固定を行っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−２２３９２２号公報（第４頁、第３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アレイ基板１０１と対向基板１０２とを仮固定した後の位置あわせ工程において、柱状スペーサ１０４の存在が問題となる場合がある。具体的には、仮固定の後にアレイ基板１０１または対向基板１０２を水平方向に移動させる際に、柱状スペーサ１０４がアレイ基板１０１または対向基板１０２の移動を妨げることによって、位置あわせの精度が低下するという問題が存在する。以下、かかる問題について説明する。
【０００８】
図１０は、柱状スペーサ１０４が穴構造１０９に嵌り込んだ状態を示す模式図である。図１０に示すように、アレイ基板１０１は、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１０７と、画素電極１０５とを有する。薄膜トランジスタ１０７と画素電極１０５の間には平坦化層１０８が配置され、平坦化層１０８の一部に設けられた穴構造１０９を介して画素電極１０５と薄膜トランジスタ１０７は電気的に接続されている。そして、画素電極１０５と、画素電極１０５の下層に位置する薄膜トランジスタ１０７等の配線構造との間に生じる寄生容量を低減するため、平坦化層１０８は２〜４μｍ程度の膜厚を必要とし、その結果、穴構造１０９の深さも２〜４μｍ程度となる。
【０００９】
アレイ基板１０１が穴構造１０９を有することによって、仮固定工程および位置あわせ工程の際に柱状スペーサ１０４が穴構造１０９に嵌り込む場合が存在する。穴構造１０９に嵌り込んだ柱状スペーサ１０４は、アレイ基板１０１または対向基板１０２を水平方向に移動する際に基板の移動を妨げる方向に力を及ぼすため、位置あわせ工程に支障を生じることとなる。
【００１０】
一般に、液晶層１０３の厚みを均一に保持するために、柱状スペーサ１０４は、設計上は対向して配置される基板表面に存在する穴構造１０９を避けるよう配置されている。しかし、仮固定工程の際にはアレイ基板１０１と対向基板１０２の位置関係を設計通りに貼り合わせることは困難であり、一定の位置ずれを生じることから、柱状スペーサ１０４が穴構造１０９に嵌り込む場合が生じる。また、仮固定工程の際に柱状スペーサ１０４が穴構造１０９に嵌り込まなくとも、位置あわせ工程の際にアレイ基板１０１または対向基板１０２を水平方向に移動する途中で柱状スペーサ１０４が穴構造１０９に嵌り込むこともあり、かかる場合には嵌り込んだ後における位置あわせが困難となる。
【００１１】
また、従来技術にかかる液晶表示装置では、画素電極１０５、薄膜トランジスタ１０７等の配線構造がそれぞれの表示画素内でほぼ同一の構造を有するため、穴構造１０９の表示画素内における位置もほぼ一定の位置となる。同様に、柱状スペーサ１０４についても、対向基板１０２の内表面上において、表示画素に対応して規則的に配置された構造を有する。従って、仮固定工程または位置あわせ工程の途中で一旦柱状スペーサ１０４が穴構造１０９に嵌り込む位置関係となった場合には、複数設けられたほぼすべての柱状スペーサが嵌り込むこととなり、位置あわせ工程を行うことが著しく困難となる。
【００１２】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、柱状スペーサによって基板間隔を規定する画像表示装置において、仮固定工程時および位置あわせ工程時に柱状スペーサが穴構造に嵌り込むことを抑制した画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる画像表示装置は、複数の穴構造を内表面上に備え、該複数の穴構造が所定の配置パターンで配置される第１基板と、該第１基板と対向して配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、該第２基板の内表面上であって、前記複数の穴構造の配置パターンを射影したパターンに異なる平行移動を施したパターン上に、それぞれ１以上であって総数の２／３以下の柱状スペーサを配置した２以上の柱状スペーサ群とを備えたことを特徴とする。なお、「異なる平行移動」とは、距離および／または方向が異なる平行移動のことをいう。
【００１４】
この請求項１の発明によれば、第２基板上に、穴構造の配置パターンを射影したパターンに異なる平行移動を施したそれぞれのパターン上に１以上、総数の２／３以下の柱状スペーサを配置することで、第１基板と第２基板とについて仮固定および位置あわせを行う際に同時に穴構造に嵌り込む柱状スペーサの割合を低減し、位置あわせの際における基板の移動が妨げられることを抑制している。
【００１５】
また、請求項２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記穴構造は１μｍ以上の深さを有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記柱状スペーサの本数は、前記穴構造の数の３／２倍以上であることを特徴とする。
この請求項３の発明によれば、第２基板上に配置する柱状スペーサの本数を穴構造の数の３／２倍以上とすることで、任意の配置パターンに従って柱状スペーサを配置しても仮固定および位置あわせの際に穴構造に嵌り込む割合を総数の２／３以下に抑制することができる。
【００１７】
また、請求項４にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記第１基板または前記第２基板は、光の透過を抑制する遮光手段を一部領域上にさらに備え、前記２以上の柱状スペーサ群は、前記遮光領域に対応した領域上に形成されることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記アレイ基板は、スイッチング素子と、該スイッチング素子上に形成された平坦化層と、該平坦化層上に配置された画素電極とを表示画素ごとに備え、前記穴構造は、該画素電極と前記スイッチング素子とを電気的に接続するために表示画素ごとに前記平坦化層の一部領域に形成されたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記複数の穴構造は、それぞれが属する表示画素内においてほぼ同一の位置に設けられることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記アレイ基板は、前記スイッチング素子の駆動状態を制御する走査線と、前記スイッチング素子を介して前記画素電極に対して電位を供給する信号線とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記アレイ基板は、前記画素電極近傍に共通電極をさらに備え、前記液晶層に対して前記画素電極と前記共通電極との間の電位差に基づいて前記アレイ基板の内表面と平行方向に電界を印加することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置について説明する。また、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２３】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１にかかる画像表示装置について説明する。本実施の形態１にかかる画像表示装置は、アレイ基板と対向基板の間隔を対向基板の内表面上に形成された複数の柱状スペーサによって規定する構造を有する。そして、アレイ基板の内表面上には所定の配置パターンに従って複数の穴構造が存在し、対向基板上に形成された複数の柱状スペーサは、穴構造の配置パターンを対向基板の表面上に射影したパターンに対して異なる平行移動を施した２以上のパターン上に配置される。なお、各パターン上に配置される柱状スペーサの本数は１以上、全本数の２／３以下となるよう調整されている。柱状スペーサをかかる２以上のパターン上に配置することによって、本実施の形態１にかかる画像表示装置では、アレイ基板と対向基板との仮固定および位置あわせを行う際に、同時に穴構造に嵌り込む柱状スペーサの割合を全本数の２／３以下に抑制している。以下、実施の形態１にかかる画像表示装置について詳細に説明する。
【００２４】
図１に示すように、実施の形態１にかかる画像表示装置は、所定の配線構造を備えたアレイ基板１と、アレイ基板１に対して対向配置された対向基板２とを有し、アレイ基板１と対向基板２の間隔は、柱状スペーサ３によって規定された構造を有する。アレイ基板１と対向基板２との間に生じる間隙には液晶層４が配置され、アレイ基板１の外表面および対向基板２の外表面上には偏光板５および偏光板６がそれぞれ配置された構造を有する。また、アレイ基板１と液晶層４の界面および対向基板２と液晶層４の界面には、配向膜７、配向膜８がそれぞれ配置されている。
【００２５】
アレイ基板１は、基板上に所定の配線構造を備えた構造を有する。図２は、アレイ基板１の構造を示す平面図である。アレイ基板１は、図２に示すように画素電極９と、画素電極９の周囲を覆うよう形成された共通電極１０と、画素電極９に対してスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１１と、薄膜トランジスタ１１の駆動状態を制御する走査線１２と、薄膜トランジスタ１１を介して画素電極９に対して所定の電位を供給する信号線１３とを備える。信号線からの電位を画素電極９に供給するために画素電極９と薄膜トランジスタ１１とは電気的に接続されており、具体的には、薄膜トランジスタ１１と画素電極９との間はコンタクトホールとして機能する穴構造１４を介して接続される。
【００２６】
図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図３に示すように、薄膜トランジスタ１１、走査線１２および信号線１３と画素電極９との間には平坦化層１８が介在している。平坦化層１８は、走査線１２、信号線１３等の配線構造における電位変動が画素電極９の電位に影響を与えることを抑制するため、１〜４μｍ程度の膜厚を有する必要がある。従って、画素電極９と薄膜トランジスタ１１とを電気的に接続する穴構造１４は１〜４μｍ程度の深さを有する。アレイ基板１上には図２、図３に示す回路構造が表示画素ごとに設けられ、かかる回路構造がマトリックス状に配置された構造を有する。従って、アレイ基板１上に形成される穴構造についても複数のものがマトリックス状のパターンに従って規則的な間隔で配列されている。
【００２７】
図２および図３に示した回路構造の動作について簡単に説明する。まず、走査線１２から薄膜トランジスタ１１のゲート電極に対して所定の電位が供給され、薄膜トランジスタ１１がオン状態となる。そして、オン状態となった薄膜トランジスタ１１に対して、信号線１３から所定の電位が供給され、薄膜トランジスタ１１のチャネル層を介して画素電極９に所定の電位が書き込まれる。一方、画素電極９の周囲に位置する共通電極１０はほぼ一定の電位に維持されるため、画素電極に電位が書き込まれることによって、画素電極９と共通電極１０との間に電位差が生じる。画素電極９と共通電極１０はアレイ基板１上に形成されているため、生じた電位差に基づく電界がアレイ基板１の表面に対して平行方向に生じ、電界強度に応じてアレイ基板１の上に配置された液晶層に含まれる液晶分子の配向状態が変化し、光透過率が変化する。かかる動作をそれぞれの表示画素において行い、光透過率が変化した液晶層に対して外部から光を透過させることによって画像表示が行われる。
【００２８】
次に、柱状スペーサ３の構造および配置パターンについて説明する。柱状スペーサ３は、対向基板２の内表面上に形成され、具体的には、対向基板２の内表面上に感光性樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ法等によってパターニングを行うことによって形成される。従って、柱状スペーサ３は、従来の球状スペーサと異なり、パターニングの際に使用するマスクパターンを調整することによってほぼ任意の配置パターンを実現することが可能である。なお、本実施の形態１における柱状スペーサの構造については上記のものに限定されず、具体的には基板上における配置パターンが可能なものであれば本実施の形態１における柱状スペーサとして使用することが可能である。
【００２９】
図４は、対向基板２および対向基板２の内表面上における柱状スペーサ３の配置パターンを示す模式図である。図４に示すように、対向基板２は、表示画素ごとに開口部１９ａ〜開口部１９ｒを備え、その他の領域を遮光部２０によって覆われた構造を有する。そして、対向基板２の内表面上には、柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｌが、図４に示すように形成されている。なお、図４において、複数の破線領域によって示すパターンＡは、アレイ基板１の内表面上に存在する穴構造１４の配置パターンを対向基板２に射影したものを示している。また、複数の一点鎖線領域によって示すパターンＢは、穴構造１４の射影領域を平行移動したものである。さらに、複数の二点鎖線領域によって示すパターンＣは、パターンＢの場合と異なる方向および／または異なる距離だけパターンＡを平行移動したものである。
【００３０】
まず、柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｌは、それぞれ開口部１９ａ〜１７ｒを避け、遮光部２０上に形成される。開口部１９ａ〜開口部１９ｒ上に配置されることによって、位置あわせ工程時に柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｌの頂部がアレイ基板１上に配置された配向膜７の配向性を乱し、表示画像の品位が低下することを防ぐためである。
【００３１】
また、本実施の形態１において、柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｌは、それぞれ穴構造１４の配置パターンの射影を平行移動したパターン上に配置されている。具体的には、柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｆは、パターンＢに従って配置される一方、柱状スペーサ３ｇ〜柱状スペーサ３ｌは、パターンＣに従って配置されている。
【００３２】
本実施の形態１にかかる画像表示装置では、図４に示すようなパターンで対向基板２の内表面上に柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｌを形成している。かかるパターンに従うことにより、仮固定工程および位置あわせ工程時において穴構造１４に同時に嵌り込む柱状スペーサ３の割合を１／２以下に抑制し、柱状スペーサ３に起因した抗力の影響を抑制し、精密な位置あわせを可能としている。
【００３３】
図５、図６は、仮固定工程および位置あわせ工程の際におけるアレイ基板１上に存在する穴構造１４と、対向基板２上に形成された柱状スペーサ３との位置関係について説明するための模式図である。より具体的には、図５は穴構造１４の配置パターンと図４におけるパターンＢとが重なり合った状態を示し、図６は、穴構造１４の配置パターンと図４におけるパターンＣとが重なり合った状態を示す。
【００３４】
まず、仮固定工程または位置あわせ工程の際に、アレイ基板１と対向基板２の位置関係が図５に示す状態となった場合について説明する。図５に示す状態では、図４に示したパターンＢが穴構造１４の配置パターンと重なり合うため、柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｆが同時に穴構造１４ａ〜穴構造１４ｒのいずれかに嵌り込んでいる。柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｆは、対向基板２の内表面上であって、穴構造１４の配置パターンを平行移動したパターンＢ上にそれぞれ形成されている。従って、仮固定工程や位置あわせ工程時のようにアレイ基板１と対向基板２の位置あわせが完了していない段階では、パターンＢと穴構造１４の配置パターンとが一致する場合があり、かかる場合にはパターンＢ上に形成された柱状スペーサ３ａ〜３ｆはすべて穴構造に嵌り込むこととなる。
【００３５】
一方、柱状スペーサ３ｇ〜柱状スペーサ３ｌは、図５に示すように穴構造１４ａ〜穴構造１４ｒのいずれにも嵌り込むことはない。上記のように、柱状スペーサ３ｇ〜柱状スペーサ３ｌは、パターンＢと異なる平行移動を施したパターンＣ上に形成される。このため、パターンＢと穴構造１４の配置パターンとが重なり合った状態では柱状スペーサ３ｇ〜柱状スペーサ３ｌは穴構造１４の配置パターン外に位置することとなる。従って、アレイ基板１と対向基板２とが図５に示す位置関係となった場合、穴構造１４ａ〜穴構造１４ｒのいずれかに嵌り込む柱状スペーサ３の本数は、全本数の半分となる。
【００３６】
次に、アレイ基板１と対向基板２の位置関係が図６の状態となった場合について説明する。図６に示す状態では、柱状スペーサ３ｇ〜柱状スペーサ３ｌが穴構造１４ａ〜穴構造１４ｒのいずれかに嵌り込む一方、柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｆはそれぞれ穴構造１４ａ〜穴構造１４ｒのいずれにも嵌り込むことがない。図６の場合には穴構造１４ａ〜穴構造１４ｒの配置パターンとパターンＣとが重なり合うようアレイ基板１と対向基板２が位置する。従って、パターンＣ上に形成される柱状スペーサ３ｇ〜柱状スペーサ３ｌが穴構造に嵌り込む一方、パターンＣと異なるパターンＢ上に形成される柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｆは、穴構造１４ａ〜穴構造１４ｒの配置領域の外部に位置することとなるためである。
【００３７】
なお、仮固定工程および位置あわせ工程の際には、アレイ基板１と対向基板２とはほぼ任意の位置関係を取りうることから、図５、図６に示す状態以外の位置関係にもなりうる。かかる位置関係の場合には、柱状スペーサ３ａ〜柱状スペーサ３ｌのすべてが穴構造１４の外部に位置し、いずれの柱状スペーサについても穴構造１４に嵌り込むことはない。
【００３８】
既に説明したように、アレイ基板１上の穴構造１４の配置と、対向基板２上の柱状スペーサ３の配置は、従来から本固定時においては互いに重なり合うことがないよう設計されており、本固定後の画像表示装置において柱状スペーサ３の頂部が穴構造１４に嵌り込むことはない。しかしながら、アレイ基板１と対向基板２とを仮固定した段階および位置あわせを行っている途中では正確な位置あわせが完了していないため、柱状スペーサ３の一部が穴構造１４に嵌り込む可能性がある。従って、本実施の形態１にかかる画像表示装置では、仮固定工程および位置あわせ工程に柱状スペーサ３の一部が穴構造１４に嵌り込むことを前提とした上で、同時に嵌り込む柱状スペーサ３の割合を一定以下に抑制することによって、位置あわせ工程の際に穴構造１４に嵌り込んだ柱状スペーサ３によって生じる抗力の値を実用上問題が生じない程度に抑制することとしている。
【００３９】
具体的には、仮固定工程および位置あわせ工程の際に穴構造１４に嵌り込む柱状スペーサ３の本数が柱状スペーサ３全体の本数の２／３以下、より好ましくは１／２以下となるように柱状スペーサ３を形成する位置の分布を決定している。嵌り込む柱状スペーサ３の量を絶対数ではなく総数に対する割合によって規定した理由は以下の通りである。
【００４０】
仮固定工程および位置あわせ工程の際には、アレイ基板１と対向基板２とを近づける方向に圧力が印加されており、具体的には、柱状スペーサ３の先端とアレイ基板１の表面とが互いに押し合う状態となっている。そして、穴構造１４に嵌り込んだ柱状スペーサ３についても圧力が印加された状態となっており、位置あわせ工程の際に生じる抗力は、かかる圧力に応じて強くなることが知られている。一方、仮固定工程および位置あわせ工程時の圧力はアレイ基板１および対向基板２の表面全体にほぼ均一に印加され、柱状スペーサ３の１本あたりに印加される圧力は、全圧力を柱状スペーサ３の本数で割った値となる。従って、位置あわせ工程の際に穴構造１４に嵌り込んだ柱状スペーサ３に起因して生じる抗力は、嵌り込んだ本数の絶対値ではなく、柱状スペーサ３全体に対する嵌り込んだ本数の比が増加するにつれて大きくなる。かかる知見に基づいて本願発明者等は、柱状スペーサ３全体に対して同時に嵌り込む柱状スペーサ３の本数の比が２／３以下であれば抗力の大きさを位置合わせ工程時に事実上問題ない程度に抑制することが可能であることを見いだし、かかる比を実現する構造を実現している。
【００４１】
なお、本実施の形態１に示す配置で柱状スペーサ３を形成した場合であっても、従来に比べて製造が煩雑となることはない。上記のように、柱状スペーサ３は、対向基板２の内表面上に一様に感光性樹脂等によって形成される膜構造を形成した後、フォトリソグラフィ法によって形成される。本実施の形態１に示したような配置を実現するためにはフォトリソグラフィに使用するフォトマスクのパターンを工夫すればよく、使用材料、製造工程等については従来と同様のものを用いることが可能であるためである。従って、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、製造上の負担を増すことなく精密な位置あわせを可能となるという利点を有する。
【００４２】
（変形例）
次に、実施の形態１にかかる画像表示装置の変形例について説明する。図７は、変形例にかかる画像表示装置において、対向基板２の内表面上に形成された柱状スペーサの配置パターンを示す図である。変形例にかかる画像表示装置では、図７に示すように柱状スペーサ２１ａ〜柱状スペーサ２１ｌについて、実施の形態１の条件を満たしつつ２本を対にした状態で対向基板２上に形成している。ここで、個々の対を配置する位置については任意のものとして良いが、本変形例では従来技術にかかる一般的な柱状スペーサの配置と同様のパターンで柱状スペーサの対を形成することとする。
【００４３】
図７からも明らかなように、本変形例では、破線で示した領域で示す穴構造１４の配置パターンを射影したパターンに対して、柱状スペーサ２１ａ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｇ、２１ｉ、２１ｋは所定の平行移動を施したパターンに属し、柱状スペーサ２１ｂ、２１ｄ、２１ｆ、２１ｈ、２１ｊ、２１ｌは異なる平行移動を施したパターンに属する。なお、本変形例では柱状スペーサの断面積は、従来一般に用いられる柱状スペーサの断面積のほぼ半分の値であるものとする。
【００４４】
すなわち、本変形例では穴構造１４の配置パターンを射影したパターンに対して異なる平行移動を施した複数のパターン上に柱状スペーサ２１を形成した構造を有する。従って、実施の形態１の場合と同様に、仮固定工程および位置あわせ工程の際に穴構造１４に嵌り込む柱状スペーサの割合を抑制し、位置あわせの際に問題が生じることを回避している。
【００４５】
また、本変形例では、従来構造において柱状スペーサを配置した位置に、半分の断面積の柱状スペーサを２本配置する構造としており、巨視的な観点からは柱状スペーサの分布は従来の画像表示装置とほぼ同様なものとみなすことが可能である。従って、完成後の画像表示装置における基板間の加重分布等の観点から最適化された従来の柱状スペーサの配置を流用することによって、完成後の画像表示装置において、従来と同等の特性を得ることが可能となる。
【００４６】
本来、柱状スペーサの配置パターンは、完成後の画像表示装置における特性を考慮して定められる必要がある。従って、実施の形態１で示した条件を満たすよう柱状スペーサを配置する場合、かかる条件に従った上で完成後の画像表示装置にとって最適な柱状スペーサの配置パターンを設計することとなり、設計が煩雑となる場合がある。本変形例では従来の半分の断面積を有する柱状スペーサ対を従来のパターンに従って配置することとしたため、設計上の負担を増加させることなく、実施の形態１に示す条件を満たす配置パターンに従った画像表示装置を実現することができるという利点を有する。
【００４７】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる画像表示装置について説明する。実施の形態２にかかる画像表示装置は、アレイ基板と対向基板との間隔を規定する柱状スペーサが、アレイ基板上に存在する穴構造の数の３／２倍以上の本数となるよう形成されている。かかる構造とすることで、仮固定工程時および位置あわせ工程時において、同時に穴構造に嵌り込む柱状スペーサの全本数に対する割合を２／３以下に抑制している。なお、本実施の形態２にかかる画像表示装置の基本構造は実施の形態１で示すものと同様であって、実施の形態１にかかる画像表示装置との相違点は柱状スペーサの配置態様のみである。従って、以下では柱状スペーサの配置パターンおよびかかる配置パターンにすることの利点について説明を行う。
【００４８】
図８は、実施の形態２にかかる画像表示装置において、柱状スペーサの配置パターンを示す模式図である。なお、図８において、破線領域で示すパターンは図４と同様にアレイ基板上に存在する穴構造の配置パターンを射影したものである。実施の形態２にかかる画像表示装置は、図８に示すように表示画素数の３／２倍の柱状スペーサ３が形成されている。柱状スペーサ２２を形成する材料および形成する方法については実施の形態１と同様であるものとする。
【００４９】
本実施の形態２では、図８に示すように、柱状スペーサ２２の配置パターンについて特に制御しておらず、複数の柱状スペーサはいわばランダムに配置されている。以下、本実施の形態２にかかる画像表示装置において、穴構造１４に嵌り込んだ柱状スペーサが位置あわせ工程の阻害要因とならないことを説明する。
【００５０】
上記したように、本実施の形態２にかかる画像表示装置では、穴構造１４の数の３／２倍以上の本数の柱状スペーサ２２が対向基板２の内表面上に形成されている。ところで、仮固定工程および位置あわせ工程において同時に穴構造１４に嵌り込む柱状スペーサ２２の最大本数は穴構造１４の数によって規定され、穴構造１４の数以上の本数の柱状スペーサ２２が穴構造１４に嵌り込むことはない。従って、本実施の形態２のように穴構造１４の数よりも多くの柱状スペーサ２２を形成した場合、すべての柱状スペーサ２２が穴構造１４に嵌り込むことは不可能であって、すべての穴構造１４に柱状スペーサ２２が嵌り込んだ場合であっても、穴構造１４に嵌り込まない柱状スペーサ２２が一定数存在する。特に、本実施の形態２の場合、柱状スペーサ２２が穴構造１４の数の３／２倍以上形成されることから、例え穴構造１４のすべてに柱状スペーサ２２が嵌り込んだ場合であっても、全本数に対する嵌り込んだ柱状スペーサ２２の割合は２／３以下となる。従って、嵌り込んだ柱状スペーサ２２が位置あわせ工程の妨げとなることは事実上なく、精密な位置あわせを行うことが可能となる。
【００５１】
ところで、別の観点から考えると、本実施の形態２における画像表示装置では、柱状スペーサ２２の本数を調整することによって、柱状スペーサ２２について実施の形態１で説明した条件を自動的に満たすと説明することも可能である。すなわち、本実施の形態２では、柱状スペーサ２２を任意に配置したにもかかわらず、穴構造１４の配置パターンを射影したパターンを平行移動した複数のパターン上に配置されることとなると解釈することができる。以下、本実施の形態２において、柱状スペーサ２２の配置が実施の形態１で示した条件を満たすことについて説明する。
【００５２】
極端な例として、柱状スペーサ２２のうち、穴構造１４の数と同じ本数だけ穴構造１４の射影パターンを所定の距離だけ平行移動した第１パターン上に配置され、残りの柱状スペーサ２２については異なる距離および／または方向に平行移動した第２パターン上に配置された状態を仮定する。本実施の形態２では柱状スペーサ２２の本数は穴構造１４の数の３／２倍以上であるため、第１パターン上に配置される柱状スペーサ２２の本数（＝穴構造１４の数）は、総数の２／３以下となる。従って、かかる第１パターン上に配置された柱状スペーサ２２については、実施の形態１に示す条件を満たす。そして、第２パターン上に配置された柱状スペーサ２２は、第１パターン上に配置されたものの残りであるから、配置された本数は総数の１／３以下となる。従って、第２パターン上に配置された柱状スペーサ２２についても、実施の形態１における条件を満たすこととなる。
【００５３】
柱状スペーサ２２の配置は実際には上記のような秩序に従うことはなく、それぞれの柱状スペーサ２２はばらばらに配置される。従って、実際の柱状スペーサ２２は多数のパターン上に配置され、穴構造１４に同時に嵌り込む柱状スペーサの割合は上記の例よりも低くなり、位置あわせ工程時に生じる抗力の値もより小さくなる。
【００５４】
以上、実施の形態１および実施の形態２に渡って本発明の内容について説明してきたが、本発明は上記の記載の内容に限定されることはなく、当業者であれば様々な実施例、変形例等に想到することが可能である。例えば、実施の形態１および実施の形態２では、柱状スペーサを対向基板２の内表面上に形成することとしたが、アレイ基板１上に形成することとしても良い。対向基板２の内表面上にも穴構造が存在し得るため、かかる穴構造に柱状スペーサが嵌り込む割合を抑制することで、嵌り込んだ柱状スペーサが位置あわせ工程の妨げとなることを防止し、精密な位置あわせを実現することが可能となるためである。
【００５５】
また、実施の形態１および実施の形態２では、穴構造の例として画素電極９と薄膜トランジスタ１１とを電気的に接続するためのスルーホールとして機能するものを用いたが、これはあくまで例示であって他の穴構造の配置パターンを考慮することとしても良い。例えば、ＭＶＡ型の液晶表示装置を形成する際に、液晶分子の傾斜角を制御するためにアレイ基板の内表面または対向基板の内表面に凹凸を設けた構造とする場合がある。かかる凹凸に柱状スペーサが嵌り込むことを抑制する観点で本発明を適用することが可能である。また、実施の形態１および実施の形態２では、表示画素ごとに規則的に穴構造が設けられた構造について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られず、穴構造がランダムに配置されたものについて適用することが可能である。穴構造がいずれのパターンで設けられた場合であっても、穴構造の配置パターンを把握した上で射影パターンに対して異なる平行移動を施した複数のパターン上に柱状スペーサを所定の割合で配置すれば本発明で示す利点を享受できるためである。
【００５６】
さらに、穴構造１４の配置パターンの射影パターンを平行移動したパターンの数について、実施の形態１では２つとしたが、２以上の数であれば、任意の数のパターン上に柱状スペーサ３を配置することが可能である。また、各パターン上に形成される柱状スペーサ３の本数についても、１以上であって、柱状スペーサ３の総本数の２／３以下であれば任意の数として良い。例えば、柱状スペーサ３の本数と等しい数のパターンを用意し、各パターン上に柱状スペーサ３を１本ずつ配置した構造としても良い。かかる構造とした場合には仮固定工程および位置あわせ工程の際に同時に穴構造１４に嵌り込む柱状スペーサが１本のみなので、位置あわせ工程の際に生じる抗力をほとんど無視することが可能である。
【００５７】
また、対向基板２の内表面上に形成する柱状スペーサ３の総本数についても、本発明の適用にあたっては限定する必要はない。柱状スペーサ３の本数は、柱状スペーサ３を形成する材料、柱状スペーサ３の断面積および高さ、さらには本固定工程時に印加する圧力等によって決定される。一般に現時点で使用される材料を用いた場合、柱状スペーサ３の総本数は表示画素数の１／３〜１／７程度であるが、本発明を適用する場合にはこれ以外の総本数としても良い。
【００５８】
また、本発明は、例えば画素電極と共通電極を異なる基板上に配置し、液晶層に対して基板と垂直方向に電界を印加する画像表示装置に適用することも可能である。いわゆる面内応答（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型の画像表示装置以外であっても、一方の基板上に柱状スペーサが形成され、他方の基板上に所定の配置パターンの穴構造を有するあらゆる画像表示装置に本発明を適用できるためである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、第２基板上に、穴構造の配置パターンを射影したパターンに異なる平行移動を施したそれぞれのパターン上に１以上、総数の２／３以下の柱状スペーサを配置する構成としたことで、第１基板と第２基板とについて仮固定および位置あわせを行う際に同時に穴構造に嵌り込む柱状スペーサの割合を低減し、位置あわせの際における基板の移動が妨げられることを抑制できるという効果を奏する。
【００６０】
また、この発明によれば、第２基板上に配置する柱状スペーサの本数を穴構造の数の３／２倍以上とすることで、任意の配置パターンに従って柱状スペーサを配置しても仮固定および位置あわせの際に穴構造に嵌り込む割合を総数の２／３以下に抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる画像表示装置の全体構造を示す模式図である。
【図２】アレイ基板上の配線構造について説明する平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】対向基板の内表面上に形成された柱状スペーサの配置パターンを説明する平面図である。
【図５】仮固定工程または位置あわせ工程時におけるアレイ基板と対向基板との位置関係の一例を示す模式図である。
【図６】仮固定工程または位置あわせ工程時におけるアレイ基板と対向基板との位置関係の他の例を示す模式図である。
【図７】実施の形態１の変形例にかかる画像表示装置において、対向基板上の柱状スペーサの配置パターンを説明する平面図である。
【図８】実施の形態２にかかる画像表示装置において、対向基板上の柱状スペーサの配置パターンを説明する平面図である。
【図９】従来技術にかかる画像表示装置の構造を示す断面図である。
【図１０】従来技術にかかる画像表示装置において、仮固定工程または位置あわせ工程時において柱状スペーサが穴構造に嵌り込んだ状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１          アレイ基板
２          対向基板
３ａ〜３ｌ    柱状スペーサ
４          液晶層
５          偏光板
６          偏光板
７          配向膜
８          配向膜
９          画素電極
１０      共通電極
１１      薄膜トランジスタ
１２      走査線
１３      信号線
１４ａ〜１４ｒ    穴構造
１５    導電層
１６    基板
１７    絶縁層
１８    平坦化層
１９ａ〜１９ｒ    開口部
２０    遮光部
２１ａ〜２１ｌ、２２    柱状スペーサ
１０１  アレイ基板
１０２  対向基板
１０３  液晶層
１０４  柱状スペーサ
１０５  画素電極
１０７  薄膜トランジスタ
１０８  平坦化層
１０９  穴構造
【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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