(57)【要約】【課題】レイアウト上の自由度を損なうことなく、低温環境下での気泡の発生を有効に防止し得る高耐圧の液晶表示素子を実現する。【解決手段】液晶表示素子１０は、液晶層３と、液晶層３を介して対向する第１の基板１及び第２の基板２と、それらの基板の間隙を保持する複数の柱状スペーサ４とを備え、複数の柱状スペーサ４は、互いに同一の高さで形成された第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂとを含み、第１の基板１の基板面内には、第２の柱状スペーサ４Ｂが配置される部分に凹部７が設けられ、この凹部７の介在により第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部と第１の基板１の凹部７底面との間に隙間が確保されている。【選択図】図２
2009139672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、
前記液晶層を介して対向する第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隙を保持する複数の柱状スペーサとを備え、
前記複数の柱状スペーサは、互いに同一の高さで形成された第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサとを含み、
前記第１の基板及び前記第２の基板のうち、一方の基板面内には、前記第１の柱状スペーサが配置される部分と前記第２の柱状スペーサが配置される部分のいずれか一方に凹部が設けられている
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記複数の柱状スペーサは、他方の基板面に密着した状態で当該他方の基板上に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記複数の柱状スペーサは、前記一方の基板面に密着した状態で当該一方の基板上に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記一方の基板は、画素を選択的に駆動するためのスイッチング素子と、当該スイッチング素子を覆う絶縁膜と、当該絶縁膜を覆う平坦化膜とを有する駆動基板からなり、
前記凹部は、前記平坦化膜の上面に凹状に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項５】
液晶層と、
前記液晶層を介して対向する第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隙を保持する複数の柱状スペーサとを備え、
前記複数の柱状スペーサは、互いに同一の高さで形成された第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサとを含み、
前記第１の基板及び前記第２の基板のうち、一方の基板面内には、前記第１の柱状スペーサが配置される第１の部分と前記第２の柱状スペーサが配置される第２の部分のいずれか一方に凹部が設けられ、
前記一方の基板は、画素を選択的に駆動するためのスイッチング素子と、当該スイッチング素子を覆う絶縁膜と、当該絶縁膜を覆う平坦化膜とを有する駆動基板からなり、
前記凹部は、前記平坦化膜の上面に凹状に形成されている液晶表示素子の製造方法であって、
前記駆動基板上に前記絶縁膜を覆う状態で感光材料を塗布することにより、当該感光材料によって前記平坦化膜を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で形成された前記平坦化膜の配線による突出部分と前記凹部の形成対象部位を露光処理する第２の工程と、
前記第２の工程で露光処理された前記平坦化膜を現像することにより、前記平坦化膜から前記突出部分を除去し、かつ前記凹部を前記平坦化膜に形成する第３の工程と
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
液晶層と、
前記液晶層を介して対向する第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隙を保持する複数の柱状スペーサとを備え、
前記複数の柱状スペーサは、互いに同一の高さで形成された第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサとを含み、
前記第１の基板及び前記第２の基板のうち、一方の基板面内には、前記第１の柱状スペーサが配置される第１の部分と前記第２の柱状スペーサが配置される第２の部分のいずれか一方に凹部が設けられ、
前記一方の基板は、画素を選択的に駆動するためのスイッチング素子と、当該スイッチング素子を覆う絶縁膜と、当該絶縁膜を覆う平坦化膜とを有する駆動基板からなり、
前記凹部は、前記平坦化膜の上面に凹状に形成されている液晶表示素子の製造方法であって、
前記駆動基板上に前記絶縁膜を覆う状態で感光材料を塗布することにより、当該感光材料によって前記平坦化膜を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で形成された前記平坦化膜に対して、画素コンタクト用の接続孔の形成対象部位に対する露光処理と、前記凹部の形成対象部位に対する露光処理を、順に又は同時に行なう第２の工程と、
前記第２の工程で露光処理された前記平坦化膜を現像することにより、前記画素コンタクトホール用の接続孔と前記凹部を前記平坦化膜に形成する第３の工程と
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、所定の間隙を隔てて２つの基板を対向状態に配置するとともに、それら２つの基板間の間隙部分に液晶を充填封入することにより液晶層を形成した構成となっている。このような構成の液晶表示素子では、２枚の基板の間にスペーサを介在させることにより、２つの基板の間隙（液晶層の厚み）を所定の寸法に保持している。スペーサとしては、これまで微細な粒状（球状）のスペーサが用いられてきたが、最近ではこれに代わって柱状のスペーサ（以下、「柱状スペーサ」と記す）が用いられるようになってきている。柱状スペーサは、フォトレジストなどの感光性の樹脂材料を用いて基板上に形成されることから、「フォトスペーサ」とも呼ばれている。
【０００３】
柱状スペーサを備えた液晶表示素子に対して、厚み方向に負荷荷重が加わると、その負荷荷重に押されて基板や柱状スペーサが変形する。そして、液晶表示素子の一部に過度の負荷荷重が加わると、その部分で基板間の間隙を保持している柱状スペーサが塑性変形を起こす。この結果、負荷荷重を取り除いても、基板間の間隙が元に戻らず、表示ムラが発生する。
【０００４】
近年、モバイル機器の薄型化に伴い、液晶表示素子の薄ガラス化や、その表面をカバーするアクリル板などの薄型化が進み、液晶表示素子に加わる負荷荷重は増加傾向にある。このような状況下で高耐圧の液晶表示素子を実現するためには、基板面内で柱状スペーサの配置密度を高めて、個々の柱状スペーサに加わる圧力を分散させることが有効である。具体的には、単位面積あたりの柱状スペーサの配置本数を増やすか、個々の柱状スペーサの外径を大きくして、基板と柱状スペーサの接地面積を増やせばよい。
【０００５】
しかしながら、一般に液晶表示素子は低温環境下で液晶の密度低下による体積収縮が発生するため、前述したようにスペーサ本数の増加やスペーサ外径の拡大によって柱状スペーサの配置密度を高くすると、柱状スペーサの弾性収縮が液晶の体積収縮に追従できなくなる恐れがある。その結果、低温環境下で液晶表示素子にわずかな衝撃を加えただけで、液晶層内に気泡が発生するという品質上重大な問題が生じる。特にモバイル用途では、低温環境下にさらされる機会が多く、気泡の発生は致命的な品質不良となる。したがって、高耐圧を目的として柱状スペーサの配置密度を高くするにも限界がある。このため、通常は耐圧向上よりも品質維持を優先して柱状スペーサの配置密度を低めに設計している。
【０００６】
このような問題を解決するために、例えば、下記特許文献１，２には、高さの異なる２種類の柱状スペーサを配置し、負荷荷重（負荷圧力）の大きさによって、２つの基板を支える柱状スペーサの数を変化させることが報告されている。また、特許文献２には、基板構成材料による積層層によって凸状の段差部を形成し、この段差部に第１の柱状スペーサを接触させることにより、当該第１の柱状スペーサと同一材料かつ同一高さで形成した第２の柱状スペーサと基板との間に間隙を介在させた構成が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２６８８７号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、高さの異なる２種類の柱状スペーサを形成するには、第１の柱状スペーサを形成する工程と、当該第１の柱状スペーサと高さの異なる第２の柱状スペーサを形成する工程を、別々に行なう必要がある。このため、製造工程の大幅な増加を伴い、コストアップにつながるという欠点がある。また、柱状スペーサを大判の露光マスクを用いて形成する場合は、柱状スペーサの配置密度に変更等が生じた場合に、それに合わせて大判の露光マスクを改版する必要があり、多額のコストが生じるという問題点もある。
【０００９】
一方、基板構成材料によって凸状の段差部を形成する場合は、もともと段差の無かった部分に基板構成材料を積層して凸状の段差部を設けることになる。このため、特許文献２に開示されている電極材料、配線材料及び絶縁材料の積層層をパターニングして段差部を形成する場合は、液晶表示素子の画素回路の構成要素となる電極部や配線部、絶縁部等との位置的な干渉を避けて段差部を設ける必要がある。したがって、段差部を設ける場合のレイアウト上の自由度が低いという難点がある。
【００１０】
本発明の目的は、レイアウト上の自由度を損なうことなく、低温環境下での気泡の発生を有効に防止し得る高耐圧の液晶表示素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る液晶表示素子は、
液晶層と、
前記液晶層を介して対向する第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隙を保持する複数の柱状スペーサとを備え、
前記複数の柱状スペーサは、互いに同一の高さで形成された第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサとを含み、
前記第１の基板及び前記第２の基板のうち、一方の基板面内には、前記第１の柱状スペーサが配置される部分と前記第２の柱状スペーサが配置される部分のいずれか一方に凹部が設けられている
ことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る液晶表示素子においては、第１の基板と第２の基板の間に設けられるすべての柱状スペーサの高さを共通化した場合でも、第１の柱状スペーサ及び第２の柱状スペーサのうち、一方の柱状スペーサは、基板面に加わる負荷荷重の大小にかかわらず常に第１の基板と第２の基板の両方に接触する状態となるのに対して、他方の柱状スペーサは、負荷荷重が所定値以下の状況では一方の基板（第１の基板又は第２の基板）だけに接触し、負荷荷重が所定値を超えた場合には両方の基板に接触する状態となる。このため、負荷荷重が所定値以下の場合は、柱状スペーサの実効的な配置密度を低く抑え、負荷荷重が所定値を超えた場合は、柱状スペーサの実効的な配置密度を増大させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１の基板及び前記第２の基板のうち、一方の基板面内には、第１の柱状スペーサが配置される部分と第２の柱状スペーサが配置される部分のいずれか一方に凹部が設けられた構成となっているため、凸状の段差部を設ける場合に比較して、レイアウト上の自由度が高くなる。このため、レイアウト上の自由度を損なうことなく、低温環境下での気泡の発生を有効に防止し得る高耐圧の液晶表示素子を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００１５】
図１は本発明が適用される液晶表示素子の構成例を示す概略断面図である。図示した液晶表示素子１０は、大きくは、第１の基板１と、第２の基板２と、液晶層３と、複数の柱状スペーサ４と、封止部５とを備えた構成となっている。第１の基板１及び第２の基板２は、いずれも光透過性を有する基板によって構成されている。第１の基板１の平面寸法は第２の基板２の平面寸法よりも大きく設定されている。第１の基板１と第２の基板２は、表示領域６で液晶層３を介して対向する状態に配置されている。液晶層３は、第１の基板１と第２の基板２との間（間隙）に液晶を注入・充填することにより形成されるものである。液晶層３は、第１の基板１と第２の基板２の間で表示用の光を選択的に透過させるものである。液晶層３における光の透過量は、図示しない画素回路によって単位画素ごとに制御される。単位画素は、液晶層３で光の透過量を制御するための最小単位の画素となる。
【００１６】
柱状スペーサ４は、第１の基板１と第２の基板２の間隙を保持するものである。柱状スペーサ４は、表示領域６内に分散するかたちで複数配置されている。本実施形態においては、複数の柱状スペーサ４を、「第１の柱状スペーサ」と「第２の柱状スペーサ」に区分する。封止部５は、表示領域６を取り囲む状態で四角い枠状に形成されている。封止部５は、第１の基板１と第２の基板２の接合に用いるシール材によって構成されている。この液晶表示素子１０は、例えば、第１の基板１側から入射したバックライトの光を第２の基板２側から透過させる構成となっている。
【００１７】
（第１実施形態）
図２は本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す要部拡大断面図である。図２においては、第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂが、第２の基板２に密着した状態で当該第２の基板２上に形成されている。第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂは、互いに同一の高さで柱状に形成されている。また、各々の柱状スペーサ４Ａ，４Ｂは、基端部の外径が先端部の外径よりも大きい台形円錐形に形成されている。
【００１８】
第２の基板２の基板面内において、第１の柱状スペーサ４Ａが配置された部分と第２の柱状スペーサ４Ｂが配置された部分は、互いに段差のない平坦な面となっている。これに対して、第１の基板１の基板面内においては、第１の柱状スペーサ４Ａが配置された部分は平坦な面となっているのに対して、第２の柱状スペーサ４Ｂが配置された部分は凹状にへこんだ状態となっており、このへこみ部分が凹部７となっている。凹部７は平面視円形に形成されている。
【００１９】
また、第１の柱状スペーサ４Ａの基端部は第２の基板２の内面に接触し、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は第１の基板１の内面に接触している。一方、第２の柱状スペーサ４Ｂの基端部は第２の基板２の内面に接触し、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は凹部７の存在により第１の基板１の内面に接触せずに離れている。本明細書中において、第１の基板１の内面とは、第２の基板２と対向する側の面をいい、第２の基板２の内面とは、第１の基板１と対向する側の面をいう。
【００２０】
凹部７のへこみ寸法ｄは、負荷荷重の印加によって第１の柱状スペーサ４Ａが塑性変形を起こさないように、第１の基板１の基板面内で第１の柱状スペーサ４Ａが配置された部分（面）を基準にして、例えばｄ＝０．１〜１．５μｍ、好ましくはｄ＝０．１〜０．５μｍの範囲内に設定されるものである。これにより、液晶表示素子１０に対して厚み方向の負荷荷重が加わっていない状態（負荷荷重＝０の場合）では、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部と第１の基板１の凹部７底面との間に、上記寸法ｄに相当する間隙が介在した状態となっている。凹部７の底面は、第２の柱状スペーサ４Ｂの外径よりも大径に形成されている。例えば、第２の柱状スペーサ４Ｂの直径がＤｓμｍに設定され、第１の基板１と第２の基板２の貼り合わせ時の位置ずれ許容量が±αμｍに設定されている場合は、凹部７底面の円直径は“Ｄｓ＋２α”に設定される。
【００２１】
また、液晶表示素子１０全体でみると、第１の柱状スペーサ４Ａは表示領域６全体に均一に分散した状態で配置され、第２の柱状スペーサ４Ｂも表示領域６全体に均一に分散した状態で配置されている。図３は柱状スペーサと凹部の平面的な配置例を示す図である。この配置例においては、マトリクス状に並ぶ複数の柱状スペーサ４（４Ａ，４Ｂ）のうち、行方向と列方向に第１の柱状スペーサ４Ａが２個おきに配置され、その間を埋めるかたちで第２の柱状スペーサ４Ｂと凹部７が２個ずつ配置されている。このため、１個の第１の柱状スペーサ４Ａを含む３×３のマトリクス内には、第２の柱状スペーサ４Ｂと凹部７が８個ずつ配置されている。
【００２２】
ここで、液晶表示素子１０の表示領域６の面積（表示面積）を「Ｓ１」とし、第１の基板１と第２の基板２の間に配置されたすべての柱状スペーサ４の配置面積（柱状スペーサ４の断面積×柱状スペーサ４の総個数）を「Ｓ２」とし、全柱状スペーサ４のうち第１の柱状スペーサ４Ａの配置面積（第１の柱状スペーサ４Ａの断面積×第１の柱状スペーサ４Ａの個数）を「Ｓ３」とし、全柱状スペーサ４のうち第２の柱状スペーサ４Ｂの配置面積（第２の柱状スペーサ４Ｂの断面積×第２の柱状スペーサ４Ｂの個数）を「Ｓ４」と定義する。そうした場合、表示領域６における全柱状スペーサ４の配置密度Ｄ０は以下の（１）式で表され、表示領域６における第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１は下記の（２）式で表され、表示領域６における第２の柱状スペーサ４Ｂの配置密度Ｄ２は下記の（３）式で表される。
【００２３】
Ｄ０＝Ｓ２÷Ｓ１      …（１）
Ｄ１＝Ｓ３÷Ｓ１      …（２）
Ｄ２＝Ｓ４÷Ｓ１      …（３）
【００２４】
第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１は、主として、低温環境下での液晶の密度低下に伴う液晶層３の体積収縮に対して、柱状スペーサ４の弾性収縮の追従性を良好に維持する観点から、“０．１＜Ｄ１＜０．３”の条件で設定することが望ましい。これに対して、第２の柱状スペーサ４Ｂの配置密度Ｄ２は、負荷荷重に対する液晶表示素子１０の耐圧性を向上させる観点から、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１と同じか、それよりも高くなるように“Ｄ２≧Ｄ１”の条件（より好ましくは、“Ｄ２≧２×Ｄ１”の条件）で設定することが望ましい。
【００２５】
上記構成からなる液晶表示素子１０においては、負荷荷重が所定値以下の場合（負荷荷重＝０の場合を含む）、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は、第１の基板１に接触した状態で配置され、第１の基板１の凹部７に対峙するように第２の基板２上に形成された第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は、第１の基板１から離れた状態で配置される。このため、第１の基板１と第２の基板２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａだけで保持されることになる。したがって、所定値以下の負荷荷重が加わった場合に、第１の基板１と第２の基板２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１に依存したものとなる。
【００２６】
これに対して、負荷荷重が所定値を超えた場合は、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部が第１の基板１に接触した状態のまま、負荷荷重の印加に伴う第２の基板２の変形によって第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部が第１の基板１の凹部７底面に接触した状態となる。このため、第１の基板１と第２の基板２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂの両方で保持されることになる。したがって、所定値を超える負荷荷重が加わった場合に、第１の基板１と第２の基板２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、全柱状スペーサ４の配置密度Ｄ０（＝Ｄ１＋Ｄ２）に依存したものとなる。
【００２７】
これにより、例えば液晶表示素子１０に負荷荷重が加わっていない場合は、柱状スペーサ４の実効的な配置密度が低く抑えられるため、仮に低温環境下で液晶の密度低下による体積収縮が発生しても、これに柱状スペーサ４（第１の柱状スペーサ４Ａ）の弾性収縮が追従できるようになる。また、液晶表示素子１０に所定値を超えるような過度の負荷荷重が加わった場合は、その場合のみ柱状スペーサ４の実効的な配置密度を増大させることができる。このため、低温環境下での気泡の発生を有効に防止し得る高耐圧の液晶表示素子１０を実現することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す要部拡大断面図である。図４においては、第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂが、第１の基板１に密着した状態で当該第１の基板１上に形成されている。第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂは、互いに同一の高さで柱状に形成されている。また、各々の柱状スペーサ４Ａ，４Ｂは、基端部の外径が先端部の外径よりも大きい台形円錐形に形成されている。
【００２９】
第２の基板２の基板面内において、第１の柱状スペーサ４Ａが配置された部分と第２の柱状スペーサ４Ｂが配置された部分は、互いに段差のない平坦な面となっている。これに対して、第１の基板１の基板面内においては、第１の柱状スペーサ４Ａが配置された部分は平坦な面となっているのに対して、第２の柱状スペーサ４Ｂが配置された部分は凹状にへこんだ状態となっており、このへこみ部分が凹部７となっている。そして、第２の柱状スペーサ４Ｂは、第１の基板１上で凹部７内に形成されている。凹部７は平面視円形に形成されている。
【００３０】
また、第１の柱状スペーサ４Ａの基端部は第１の基板１の内面に接触し、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は第２の基板２の内面に接触している。一方、第２の柱状スペーサ４Ｂの基端部は第１の基板１の凹部７底面に接触し、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は凹部７の存在により第２の基板２の内面に接触せずに離れている。
【００３１】
凹部７のへこみ寸法ｄは、負荷荷重の印加によって第１の柱状スペーサ４Ａが塑性変形を起こさないように、第１の基板１の基板面内で第１の柱状スペーサ４Ａが配置された部分（面）を基準にして、例えばｄ＝０．１〜１．５μｍ、好ましくはｄ＝０．１〜０．５μｍの範囲内に設定されるものである。これにより、液晶表示素子１０に対して厚み方向の負荷荷重が加わっていない状態（負荷荷重＝０の場合）では、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部と第２の基板２の内面との間に、上記寸法ｄに相当する間隙が介在した状態となっている。凹部７の底面は、第２の柱状スペーサ４Ｂの外径（基端部の外径）よりも大径に形成されている。また、液晶表示素子１０全体でみると、第１の柱状スペーサ４Ａは表示領域６全体に均一に分散した状態で配置され、第２の柱状スペーサ４Ｂも表示領域６全体に均一に分散した状態で配置されている。
【００３２】
前述した第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１や第２の柱状スペーサ４Ｂの配置密度Ｄ２に関しては、上記第１実施形態と同様の条件で設定することが望ましい。すなわち、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１は、“０．１＜Ｄ１＜０．３”の条件で設定することが望ましく、第２の柱状スペーサ４Ｂの配置密度Ｄ２は、“Ｄ２≧Ｄ１”の条件（より好ましくは、“Ｄ２≧２×Ｄ１”の条件）で設定することが望ましい。
【００３３】
上記構成からなる液晶表示素子１０においては、負荷荷重が所定値以下の場合（負荷荷重＝０の場合を含む）、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は、第２の基板２に接触した状態で配置され、第１の基板１の凹部７内に形成された第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は、第２の基板２から離れた状態で配置される。このため、第１の基板１と第２の基板２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａだけで保持されることになる。したがって、所定値以下の負荷荷重が加わった場合に、第１の基板１と第２の基板２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１に依存したものとなる。
【００３４】
これに対して、負荷荷重が所定値を超えた場合は、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部が第２の基板２に接触した状態のまま、負荷荷重の印加に伴う第２の基板２の変形によって第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部が第２の基板２の内面に接触した状態となる。このため、第１の基板１と第２の基板２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂの両方で保持されることになる。したがって、所定値を超える負荷荷重が加わった場合に、第１の基板１と第２の基板２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、全柱状スペーサ４の配置密度Ｄ０（＝Ｄ１＋Ｄ２）に依存したものとなる。
【００３５】
これにより、例えば液晶表示素子１０に負荷荷重が加わっていない場合は、柱状スペーサ４の実効的な配置密度が低く抑えられるため、仮に低温環境下で液晶の密度低下による体積収縮が発生しても、これに柱状スペーサ４（第１の柱状スペーサ４Ａ）の弾性収縮が追従できるようになる。また、液晶表示素子１０に所定値を超えるような過度の負荷荷重が加わった場合は、その場合のみ柱状スペーサ４の実効的な配置密度を増大させることができる。このため、低温環境下での気泡の発生を有効に防止し得る高耐圧の液晶表示素子１０を実現することができる。
【００３６】
さらに、凹部７が設けられた第１の基板１上に柱状スペーサ１４を形成した構成となっているため、凹部７の大きさを設定するにあたって、第１の基板１と第２の基板２を貼り合わせる際の位置合わせずれを考慮する必要がない。このため、上記第１の実施形態のように凹部７と柱状スペーサ４を別々の基板に形成する場合に比較して、凹部７の形成領域を小さくすることができる。したがって、柱状スペーサ４周りの液晶配向乱れによる光漏れを抑制するための遮光エリアを小さくすることができ、第１の実施形態に比較して、より透過率の高い液晶表示素子を実現することが可能となる。
【００３７】
図５は間隙変化量と負荷荷重の関係を実験的に求めてグラフで表した図である。図中の縦軸にとった間隙変化量（μｍ）は、第１の基板１と第２の基板２の間隙の変化量を示し、横軸にとった負荷荷重（Ｎ／ｍｍ2）は、液晶表示素子１０に印加した厚み方向の負荷荷重を示している。実験では、Ｄ１＝０．２６、Ｄ２＝０の配置密度で第１の柱状スペーサ４Ａのみを第１の基板１と第２の基板２の間に介在させた構成を、本発明との（比較例）としている。また実験では、上記の寸法ｄ＝０．２μｍの条件で第１の基板１の基板面内に凹部７を形成するとともに、Ｄ１＝０．２６、Ｄ２＝０．２６の配置密度で第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂの両方を第１の基板１と第２の基板２の間に介在させた構成を、本発明の（適用例１）とし、Ｄ１＝０．２６、Ｄ２＝０．５２の配置密度で第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂの両方を第１の基板１と第２の基板２の間に介在させた構成を、本発明の（適用例２）としている。このため、（比較例）の構成では、柱状スペーサ４の実効的な配置密度が常に０．２６となるのに対して、（適用例１）の構成では、柱状スペーサ４の実効的な配置密度が、負荷荷重を増加していく途中で０．２６から０．５２に増大し、（適用例２）の構成では、柱状スペーサ４の実効的な配置密度が、負荷荷重を増加していく途中で０．２６から０．７８に増大することになる。
【００３８】
図５から分かるように、第１の基板１と第２の基板２の間に第１の柱状スペーサ４Ａしか介在しない（比較例）の構成では、液晶表示素子１０に加わる負荷荷重が１（Ｎ／ｍｍ2）を超えたあたりから間隙変化量が急激に増加し、負荷荷重が２（Ｎ／ｍｍ2）強の段階では間隙変化量が０．２（μｍ）に達している。そして、負荷荷重が３（Ｎ／ｍｍ2）、４（Ｎ／ｍｍ2）、５（Ｎ／ｍｍ2）と大きくなるにつれて、間隙変化量は０．２８（μｍ）、０．３６（μｍ）、０．４１（μｍ）と増大し、間隙変化量の最大値は０．４３（μｍ）程度となっている。
【００３９】
これに対して、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１と第２の柱状スペーサ４Ｂの配置密度Ｄ２を０．２６で揃えた（適用例１）の構成では、負荷荷重が２（Ｎ／ｍｍ2）強の段階でも間隙変化量が０．０５（μｍ）未満に抑えられ、負荷荷重が２．５（Ｎ／ｍｍ2）を超えたあたりから間隙変化量が徐々に大きくなっている。ただし、負荷荷重が５（Ｎ／ｍｍ2）の段階では、間隙変化量が（比較例）の場合の約７０％に相当する０．２７（μｍ）程度に抑えられ、間隙変化量の最大値は０．３２（μｍ）程度となっている。
【００４０】
また、第２の柱状スペーサ４Ｂの配置密度Ｄ２を第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度Ｄ１の２倍とした（適用例２）の構成では、（適用例１）と同様に負荷荷重が２．５（Ｎ／ｍｍ2）を超えたあたりから間隙変化量が徐々に大きくなっているものの、負荷荷重が３（Ｎ／ｍｍ2）強の段階でも間隙変化量が０．０５（μｍ）程度に抑えられている。そして、負荷荷重が５（Ｎ／ｍｍ2）の段階では、間隙変化量が（比較例）の場合の約４０％に相当する０．１５程度に抑えられ、間隙変化量の最大値は０．１８（μｍ）程度となっている。
【００４１】
以上の実験結果からも、第１の基板１と第２の基板２の間で柱状スペーサ４の実効的な配置密度を高めることが、液晶表示素子１０の耐圧性向上に大きく寄与することが立証された。また、図示はしないが、第１の基板１と第２の基板２の間にＤ１＝０．２６の配置密度で第１の柱状スペーサ４Ａのみを介在させた場合と、第１の基板１と第２の基板２の間にＤ１＝０．５２の配置密度で第１の柱状スペーサ４Ａのみを介在させた場合と、第１の基板１と第２の基板２の間にＤ１＝０．７８の配置密度で第１の柱状スペーサ４Ａのみを介在させた場合で、それぞれ低温環境での衝撃による気泡の発生有無を確認したところ、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度をＤ１＝０．５２とＤ１＝０．７８に設定したものでは気泡の発生が「有り」と確認されたが、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度をＤ１＝０．２６に設定したものでは気泡の発生が「無し」と確認された。
【００４２】
（第１の具体例）
図６は第１の基板を駆動基板とし第２の基板を対向基板とした液晶表示素子への第１の具体例を示す概略断面図である。第１の基板となる駆動基板１１は、例えば透明なガラス基板１１Ａをベースに構成され、第２の基板となる対向基板１２も、例えば透明なガラス基板１２Ａをベースに構成されている。第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂは、対向基板１２に密着した状態で当該対向基板１２上に形成されている。なお、図６においては、液晶層３の表示を省略している。
【００４３】
駆動基板１１には、すべての柱状スペーサ４の配置部位に対応して、例えば金属からなる遮光膜１３が形成されている。駆動基板１１の外側（背面側）から入射した表示用の光（バックライト光など）は、駆動基板１１を透過する際に遮光膜１３で遮光される。このため、柱状スペーサ４周りの液晶配向乱れによる光漏れを抑止できる。また、駆動基板１１上には、遮光膜１３を覆う状態で、例えば絶縁性の有機材料（有機樹脂材料）からなる平坦化膜１４が形成されている。平坦化膜１４は、駆動基板１１の上面に形成される遮光膜１３や図示しないスイッチング素子の存在によって生じる段差を平坦化するために形成されるものである。
【００４４】
駆動基板１１の基板面内において、第２の柱状スペーサ４Ｂが配置される部分には凹部７が形成されている。凹部７は、平坦化膜１４の上面に凹状に形成されている。このため、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部と凹部７の底面との間には、凹部７のへこみ寸法に対応した間隙が確保されている。したがって、駆動基板１１の最も内側の面を平坦化膜１４の上面と仮定すると、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は平坦化膜１４から離れた状態で配置されているが、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は平坦化膜１４に接触した状態で配置されている。
【００４５】
一方、対向基板１２には、例えば図示しないカラーフィルタ層が形成されている。カラーフィルタ層は、駆動基板１１から液晶層３を透過して対向基板１２に到達した光のうち、特定の波長域の光を選択的に透過させるものである。例えば、赤色のカラーフィルタであれば、赤色波長域の光を選択的に透過させ、緑色のカラーフィルタであれば、緑色波長域の光を選択的に透過させ、青色のカラーフィルタであれば、青色波長域の光を選択的に透過させる。
【００４６】
上記構成からなる液晶表示素子１０においては、負荷荷重が所定値以下の場合（負荷荷重＝０の場合を含む）、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は、駆動基板１１の平坦化膜１４に接触した状態で配置され、駆動基板１１の凹部７に対峙するように対向基板１２上に形成された第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は、駆動基板１１の平坦化膜１４から離れた状態で配置される。このため、駆動基板１１と対向基板１２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａだけで保持されることになる。したがって、所定値以下の負荷荷重が加わった場合に、駆動基板１１と対向基板１２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度に依存したものとなる。
【００４７】
これに対して、負荷荷重が所定値を超えた場合は、図７に示すように、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部が駆動基板１１の平坦化膜１４に接触した状態のまま、負荷荷重の印加に伴う対向基板１２の変形によって第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部が平坦化膜１４の凹部７底面に接触した状態となる。このため、駆動基板１１と対向基板１２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂの両方で保持されることになる。したがって、所定値を超える負荷荷重が加わった場合に、駆動基板１１と対向基板１２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、全柱状スペーサ４の配置密度に依存したものとなる。
【００４８】
これにより、例えば液晶表示素子１０に負荷荷重が加わっていない場合は、柱状スペーサ４の実効的な配置密度が低く抑えられるため、仮に低温環境下で液晶の密度低下による体積収縮が発生しても、これに柱状スペーサ４（第１の柱状スペーサ４Ａ）の弾性収縮が追従できるようになる。また、液晶表示素子１０に所定値を超えるような過度の負荷荷重が加わった場合は、その場合のみ柱状スペーサ４の実効的な配置密度を増大させることができる。このため、低温環境下での気泡の発生を有効に防止し得る高耐圧の液晶表示素子１０を実現することができる。
【００４９】
また、駆動基板１１に凹部７を設けるにあたっては、駆動基板１１と対向基板１２を貼り合わせる際に第２の柱状スペーサ４Ｂが配置される部分に対応して、平坦化膜１４の上面を部分的にへこませることにより、平坦化膜１４の上面に凹状に凹部７を形成している。平坦化膜１４は文字通り平坦化を目的に厚い膜で形成されるため、その上面を部分的に例えば１．５μｍ程度へこませても、液晶表示素子１０の機能上、特に問題は生じない。また、駆動基板１１上の平坦化膜１４は、後述する透明電極を平らに形成するための下地膜として必須の構成要素となる。このため、液晶表示素子１０の構成要素として、もともと存在する平坦化膜１４の一部（第２の柱状スペーサ４Ｂが配置される部分）を凹状にへこませて凹部７を形成するにあたり、例えば画素回路を構成する電極部や配線部、絶縁部との位置的な干渉が生じることはない。このため、駆動基板１１上に凹部７を設ける場合のレイアウト上の自由度が高いものとなる。
【００５０】
（第２の具体例）
図８は第１の基板を駆動基板とし第２の基板を対向基板とした液晶表示素子への第２の具体例を示す概略断面図である。第１の基板となる駆動基板１１は、例えば透明なガラス基板１１Ａをベースに構成され、第２の基板となる対向基板１２も、例えば透明なガラス基板１２Ａをベースに構成されている。第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂは、駆動基板１１に密着した状態で当該駆動基板１１上に形成されている。なお、図８においては、液晶層３の表示を省略している。
【００５１】
駆動基板１１には、すべての柱状スペーサ４の配置部位に対応して、例えば金属からなる遮光膜１３が形成されている。駆動基板１１の外側（背面側）から入射した表示用の光（バックライト光など）は、駆動基板１１を透過する際に遮光膜１３で遮光される。このため、柱状スペーサ４周りの液晶配向乱れによる光漏れを抑止できる。また、駆動基板１１上には、遮光膜１３を覆う状態で、例えば絶縁性の有機材料（有機樹脂材料）からなる平坦化膜１４が形成されている。平坦化膜１４は、駆動基板１１の上面に形成される遮光膜１３や図示しないスイッチング素子の存在によって生じる段差を平坦化するために形成されるものである。
【００５２】
駆動基板１１の基板面内において、第２の柱状スペーサ４Ｂが配置される部分には凹部７が形成されている。凹部７は、平坦化膜１４の上面に凹状に形成されている。また、第２の柱状スペーサ４Ｂは、平坦化膜１４の凹部７底面にスペーサの基端部を密着させた状態で駆動基板１１上に形成されている。このため、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部と対向基板１２の内面との間には、凹部７のへこみ寸法に対応した間隙が確保されている。したがって、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は対向基板１２に接触した状態で配置されているが、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は対向基板１２の内面から離れた状態で配置されている。
【００５３】
一方、対向基板１２には、例えば図示しないカラーフィルタ層が形成されている。カラーフィルタ層は、駆動基板１１から液晶層３を透過して対向基板１２に到達した光のうち、特定の波長域の光を選択的に透過させるものである。例えば、赤色のカラーフィルタであれば、赤色波長域の光を選択的に透過させ、緑色のカラーフィルタであれば、緑色波長域の光を選択的に透過させ、青色のカラーフィルタであれば、青色波長域の光を選択的に透過させる。
【００５４】
上記構成からなる液晶表示素子１０においては、負荷荷重が所定値以下の場合（負荷荷重＝０の場合を含む）、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は、対向基板１２の内面に接触した状態で配置され、駆動基板１１の凹部７底面に形成された第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は、対向基板１２の内面から離れた状態で配置される。このため、駆動基板１１と対向基板１２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａだけで保持されることになる。したがって、所定値以下の負荷荷重が加わった場合に、駆動基板１１と対向基板１２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度に依存したものとなる。
【００５５】
これに対して、負荷荷重が所定値を超えた場合は、図９に示すように、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部が対向基板１２の内面に接触した状態のまま、負荷荷重の印加に伴う対向基板１２の変形によって第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部が対向基板１２の内面に接触した状態となる。このため、駆動基板１１と対向基板１２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂの両方で保持されることになる。したがって、所定値を超える負荷荷重が加わった場合に、駆動基板１１と対向基板１２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、全柱状スペーサ４の配置密度に依存したものとなる。
【００５６】
これにより、例えば液晶表示素子１０に負荷荷重が加わっていない場合は、柱状スペーサ４の実効的な配置密度が低く抑えられるため、仮に低温環境下で液晶の密度低下による体積収縮が発生しても、これに柱状スペーサ４（第１の柱状スペーサ４Ａ）の弾性収縮が追従できるようになる。また、液晶表示素子１０に所定値を超えるような過度の負荷荷重が加わった場合は、その場合のみ柱状スペーサ４の実効的な配置密度を増大させることができる。このため、低温環境下での気泡の発生を有効に防止し得る高耐圧の液晶表示素子１０を実現することができる。
【００５７】
また、駆動基板１１に凹部７を設けるにあたっては、駆動基板１１と対向基板１２を貼り合わせる際に第２の柱状スペーサ４Ｂが配置される部分に対応して、平坦化膜１４の上面を部分的にへこませることにより、平坦化膜１４の上面に凹状に凹部７を形成している。平坦化膜１４は文字通り平坦化を目的に厚い膜で形成されるため、その上面を部分的に例えば１．５μｍ程度へこませても、液晶表示素子１０の機能上、特に問題は生じない。また、駆動基板１１上の平坦化膜１４は、後述する透明電極を平らに形成するための下地膜として必須の構成要素となる。このため、液晶表示素子１０の構成要素として、もともと存在する平坦化膜１４の一部（第２の柱状スペーサ４Ｂが配置される部分）を凹状にへこませて凹部７を形成するにあたり、例えば画素回路を構成する電極部や配線部、絶縁部との位置的な干渉が生じることはない。このため、駆動基板１１上に凹部７を設ける場合のレイアウト上の自由度が高いものとなる。
【００５８】
なお、柱状スペーサ４の外径は、すべて同一寸法である必要はなく、例えば図１０に示すように、第１の柱状スペーサ４Ａの外径に対して、第２の柱状スペーサ４Ｂの外径をそれよりも大きく、又は小さく設定してもよい。また、柱状スペーサ４の断面形状は、円形である必要はなく、例えば図示はしないが四角形や六角形などの多角形であってもよく、柱状スペーサ４の断面形状に合わせて凹部７の平面形状を変えてもよい。
【００５９】
（実施例）
図１１は本発明の実施例に係る液晶表示素子の構成例を示す要部断面図である。図示のように、駆動基板１１のベースとなるガラス基板１１Ａ上には、上記遮光膜１３を兼ねる容量電極１３Ａとともに、薄膜トランジスタ１５が設けられている。薄膜トランジスタ１５は、画素を選択的に駆動するためのスイッチング素子となるものである。薄膜トランジスタ１５は、ゲート配線（走査線）につながるゲート電極１６と、このゲート電極１６を覆うゲート絶縁膜１７と、このゲート絶縁膜１７の上に積層されたポリシリコン層１８と、このポリシリコン層１８を覆う絶縁膜１９とを用いて構成されている。また、駆動基板１１上には、薄膜トランジスタ１５や後述する蓄積容量素子等を覆う状態で平坦化膜１４が形成されている。
【００６０】
ゲート電極１６と容量電極１３Ａは、例えばモリブデン等の金属材料によって構成されている。ゲート絶縁膜１７は、ゲート電極１６と容量電極１３Ａの両方を覆う状態で駆動基板１１のガラス基板１１Ａ上に形成されている。ポリシリコン層１８の上には、当該ポリシリコン層１８を覆う状態で絶縁膜１９が積層形成されている。また、ポリシリコン層１８の一部１８Ａは、容量電極１３Ａと対をなす容量電極として、ゲート絶縁膜１７を介して容量電極１３Ａと対向しており、当該対向領域が蓄積容量素子として構成されている。ゲート電極１６を間に挟んで、ポリシリコン層１８の一方側はソース領域、同他方側はドレイン領域となっている。これに対して、絶縁膜１９には、ポリシリコン層１８のソース領域につながる接続孔（貫通孔）と、ポリシリコン層１８のドレイン領域につながる接続孔（貫通孔）が形成されている。そして、絶縁膜１９上には、ソース領域につながる接続孔を埋め込む状態で信号配線２０が形成されるとともに、ドレイン領域につながる接続孔を埋め込む状態で画素接続配線２１が形成されている。信号配線２０及び画素接続配線２１は、例えばアルミニウムなどの配線材料によって構成されるもので、絶縁膜１９から凸状に突出した状態で形成されている。
【００６１】
平坦化膜１４には、画素接続配線２１につながる画素コンタクト用の接続孔（貫通孔）２３が形成されている。そして、この接続孔２３の内面及び画素接続配線２１の露出面を含めて、平坦化膜１４の上面に透明電極２２が形成されている。透明電極２２は、単位画素ごとに形成される画素電極となるもので、例えば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明電極材料を用いて構成されている。透明電極２２は、図示しない配向膜（例えば、ポリイミド膜）によって覆われる。
【００６２】
一方、対向基板１２のベースとなるガラス基板１２Ａ上には、カラーフィルタ層２５と、このカラーフィルタ層２５を覆うオーバーコート層２６と、このオーバーコート層２６を覆う透明電極２７が、ガラス基板１２Ａ側から順に積層した状態で形成されている。透明電極２７は、すべての単位画素に共通する共通電極となるものである。透明電極２７は、図示しない配向膜（例えば、ポリイミド膜）によって覆われる。そして、駆動基板１１側の透明電極２２を覆う配向膜と、対向基板１２側の透明電極２７を覆う配向膜とに面して液晶層３が形成されている。
【００６３】
第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂは、対向基板１２に密着した状態で当該対向基板１２上に形成されている。具体的には、対向基板１２の透明電極２７から凸状に突出する状態で第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂが形成されている。このため、各々の柱状スペーサ４Ａ，４Ｂの基端部は、対向基板１２上の透明電極２７に密着した状態で形成されている。第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂを含めて、各々の柱状スペーサ４は、液晶表示素子１０を対向基板１２側から平面的に見た場合、図１２に示すように、容量電極１３Ａと重なり合う状態、好ましくは容量電極１３Ａの中央部に重なり合う状態で配置される。
【００６４】
一方、駆動基板１１には凹部７が形成されている。凹部７は、第２の柱状スペーサ４Ｂが配置される部分に位置して平坦化膜１４の上面に凹状に形成されている。また、凹部７は透明電極２２によって覆われている。このため、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部と凹部７底面を覆う透明電極２２との間には、凹部７のへこみ寸法に対応した間隙が確保されている。したがって、駆動基板１１の最も内側の面を透明電極２２の電極面と仮定すると、第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は凹部７の介在により透明電極２２の電極面から離れた状態で配置されているが、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は透明電極２２の電極面に接触した状態で配置されている。
【００６５】
上記構成からなる液晶表示素子１０においては、負荷荷重が所定値以下の場合（負荷荷重＝０の場合を含む）、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部は、駆動基板１１上の透明電極２２に接触した状態で配置され、駆動基板１１の凹部７に対峙するように対向基板１２上に形成された第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部は、駆動基板１１上の透明電極２２から離れた状態で配置される。このため、駆動基板１１と対向基板１２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａだけで保持されることになる。したがって、所定値以下の負荷荷重が加わった場合に、駆動基板１１と対向基板１２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、第１の柱状スペーサ４Ａの配置密度に依存したものとなる。
【００６６】
これに対して、負荷荷重が所定値を超えた場合は、第１の柱状スペーサ４Ａの先端部が駆動基板１１上の透明電極２２に接触した状態のまま、図１３に示すように、負荷荷重の印加に伴う対向基板１２の変形によって第２の柱状スペーサ４Ｂの先端部が凹部７底面を覆う透明電極２２に接触した状態となる。このため、駆動基板１１と対向基板１２の間隙は、第１の柱状スペーサ４Ａと第２の柱状スペーサ４Ｂの両方で保持されることになる。したがって、所定値を超える負荷荷重が加わった場合に、駆動基板１１と対向基板１２を支持する柱状スペーサ４の実効的な配置密度は、全柱状スペーサ４の配置密度に依存したものとなる。
【００６７】
これにより、例えば液晶表示素子１０に負荷荷重が加わっていない場合は、柱状スペーサ４の実効的な配置密度が低く抑えられるため、仮に低温環境下で液晶の密度低下による体積収縮が発生しても、これに柱状スペーサ４（第１の柱状スペーサ４Ａ）の弾性収縮が追従できるようになる。また、液晶表示素子１０に所定値を超えるような過度の負荷荷重が加わった場合は、その場合のみ柱状スペーサ４の実効的な配置密度を増大させることができる。このため、低温環境下での気泡の発生を有効に防止し得る高耐圧の液晶表示素子１０を実現することができる。
【００６８】
続いて、本発明に係る液晶表示素子の製造方法として、特に、駆動基板１１に凹部７を形成する場合に適用される方法について説明する。
【００６９】
（第１の製造方法）
図１４は本発明の実施形態に係る液晶表示素子の第１の製造方法を説明する図である。まず、図１４（Ａ）に示すように、駆動基板１１のベースとなるガラス基板１１Ａ上に周知の成膜プロセスやパターニングプロセスを適用して、前述した容量電極１３Ａ、薄膜トランジスタ１５、絶縁膜１９、信号配線２０等を形成した後、これらを覆う状態でガラス基板１１Ａ上に感光材料としてスラリー状の有機樹脂材料を塗布することにより、当該感光材料（有機樹脂材料）によって平坦化膜１４を形成する。この場合、平坦化膜１４の膜厚は、例えば３μｍとする。平坦化膜１４を形成する前の段階では、絶縁膜１９から信号配線２０が突出した状態になっているため、これを覆うように平坦化膜１４を形成すると、信号配線２０の直上位置で平坦化膜１４の一部１４Ａが凸状に盛り上がった状態で突出することになる。なお、図１４においては、説明の便宜上、駆動基板１１（ガラス基板１１Ａ）の上面を単に絶縁膜１９で覆った状態で簡略的に示している。
【００７０】
次に、図１４（Ｂ）に示すように、平坦化膜１４の一部（以下、「突出部分」と記す）１４Ａに対向する部分と、凹部７の形成対象部位に対向する部分にそれぞれ開口２８Ａ，２８Ｂが設けられた露光マスク２９を用いて、平坦化膜１４の上面に光を照射することにより、平坦化膜１４を露光する。これにより、平坦化膜１４の上面で、突出部分１４Ａ及び凹部７の形成対象部位が選択的に露光処理される。平坦化膜１４の突出部分１４Ａに対する露光は、その部分を現像で除去して平坦化するために行なわれるものである。この場合は、露光部分が現像液に対して可溶となるポジ型の感光材料を用いて平坦化膜１４を形成してある。
【００７１】
その後、現像液を用いて平坦化膜１４を現像することにより、図１４（Ｃ）に示すように、平坦化膜１４の上面から上記の突出部分１４Ａを除去するとともに、平坦化膜１４の上面に凹部７を形成する。凹部７は、露光マスク２９の開口２８Ｂを通して露光された部分に凹状に形成される。
【００７２】
このような方法によって液晶表示素子を製造することにより、平坦化膜１４の成膜後に突出部分１４Ａを取り除くための露光工程及び現像工程の中で、平坦化膜１４の上面に凹部７を形成することができる。このため、特に新たな工程の増加を招くことなく、駆動基板１１上に凹部構造を形成することが可能となる。
【００７３】
（第２の製造方法）
図１５及び図１６は本発明の実施形態に係る液晶表示素子の第２の製造方法を説明する図である。まず、図１５（Ａ）に示すように、駆動基板１１のベースとなるガラス基板１１Ａ上に周知の成膜プロセスやパターニングプロセスを適用して、前述した容量電極１３Ａ、薄膜トランジスタ１５、絶縁膜１９、信号配線２０等を形成した後、これらを覆う状態でガラス基板１１Ａ上に感光材料として例えばスラリー状の有機樹脂材料を塗布することにより、当該感光材料（有機樹脂材料）によって平坦化膜１４を形成する。この場合、平坦化膜１４の膜厚は、例えば３μｍとする。
【００７４】
その後、図１５（Ｂ）に示すように、前述した画素コンタクト用の接続孔２３の形成対象部位に対向する部分に開口３０が設けられた第１の露光マスク３１を用いて、平坦化膜１４の上面に光を照射することにより、平坦化膜１４を露光する。これにより、平坦化膜１４の上面で、接続孔２３の形成対象部位が選択的に露光処理される。この場合は、露光部分が現像液に対して可溶となるポジ型の感光材料を用いて平坦化膜１４を形成してある。次に、図１５（Ｃ）に示すように、凹部７の形成対象部位に対向する部分に開口３２を有する第２の露光マスク３３を用いて、平坦化膜１４に光を照射することにより、平坦化膜１４を露光する。これにより、平坦化膜１４の上面で、凹部７の形成対象部位が選択的に露光処理される。
【００７５】
その後、現像液を用いて平坦化膜１４を現像することにより、図１６（Ａ）に示すように、平坦化膜１４に画素コンタクト用の接続孔（貫通孔）２３を形成するとともに、平坦化膜１４の上面に凹部７を形成する。画素コンタクト用の接続孔２３は、信号配線２０の表面（上面）を部分的に露出する状態で形成される。凹部７は、第２の露光マスク３３の開口３２を通して露光された部分に凹状に形成される。次に、図１６（Ｂ）に示すように、平坦化膜１４の上面を覆う状態で透明電極２２を形成する。透明電極２２は、例えばＩＴＯをスパッタ法で成膜した後、ＩＴＯ膜を単位画素ごとに区画するようにパターニングすることで形成される。
【００７６】
このような方法によって液晶表示素子を製造することにより、平坦化膜１４の成膜後に画素コンタクト用の接続孔２３を形成するための露光工程及び現像工程の中で、平坦化膜１４の上面に凹部７を形成することができる。このため、特に新たな工程の増加を招くことなく、駆動基板１１上に凹部構造を形成することが可能となる。また、凹部７の形成対象部位に対する露光処理を専用の露光マスク３３を用いて行なうため、画素コンタクト用の接続孔の形成対象部位とは関係なく、所望の露光量で凹部７の形成対象部位を露光することができる。したがって、凹部７のへこみ寸法を精度良く制御することが可能となる。
【００７７】
なお、上記第２の製造方法においては、画素コンタクト用の接続孔２３の形成対象部位に対する露光処理と、凹部７の形成対象部位に対する露光処理を、それぞれ専用の露光マスク３１，３３を用いて、順に（２回に分けて）行なうものとしたが、これに限らず、画素コンタクト用の接続孔２３の形成対象部位に対する露光処理と、凹部７の形成対象部位に対する露光処理を、同時に行なうようにしてもよい。具体的には、例えば図示はしないが、凹部７の形成対象部位に対向する部分を半透過膜としたハーフトーンマスクを用いて、画素コンタクト用の接続孔の形成対象部位は、当該接続孔の形成に必要な所定の光量で露光して「完全露光部分」とし、凹部７の形成対象部位は、例えば上記所定の光量の１／３程度の露光量で露光して「中間露光部」とし、それ以外の部分は「未露光部分」とするように露光することで、平坦化膜１４の露光処理を１回で済ますことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明が適用される液晶表示素子の構成例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す要部拡大断面図である。
【図３】柱状スペーサと凹部の平面的な配置例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す要部拡大断面図である。
【図５】間隙変化量と負荷荷重の関係を実験的に求めてグラフで表した図である。
【図６】第１の基板を駆動基板とし第２の基板を対向基板とした液晶表示素子への第１の具体例を示す概略断面図である。
【図７】図６に示す液晶表示素子に所定値を超える負荷荷重が加わった状態を示す断面図である。
【図８】第１の基板を駆動基板とし第２の基板を対向基板とした液晶表示素子への第２の具体例を示す概略断面図である。
【図９】図８に示す液晶表示素子に所定値を超える負荷荷重が加わった状態を示す断面図である。
【図１０】柱状スペーサの外径の相対関係を説明する図である。
【図１１】本発明の実施例に係る液晶表示素子の構成例を示す要部断面図である。
【図１２】柱状スペーサと容量電極の配置例を示す平面図である。
【図１３】図１１に示す液晶表示素子に所定値を超える負荷荷重が加わった状態を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の第１の製造方法を説明する図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の第２の製造方法を説明する図（その１）である。
【図１６】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の第２の製造方法を説明する図（その２）である。
【符号の説明】
【００７９】
１…第１の基板、２…第２の基板、３…液晶層、４…柱状スペーサ、４Ａ…第１の柱状スペーサ４Ａ、４Ｂ…第２の柱状スペーサ４Ｂ、５…封止部、６…表示領域、７…凹部、１０…液晶表示素子、１１…駆動基板、１１Ａ…ガラス基板、１２…対向基板、１２Ａ…ガラス基板、１４…平坦化膜、１５…薄膜トランジスタ、１９…絶縁膜、２０…信号配線、２３…接続孔
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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