特許 5959236 液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5959236

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1339 20060101AFI20160719BHJP

   G02F 1/13363 20060101ALI20160719BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20160719BHJP

   G02F 1/1345 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/1339 500

   G02F1/13363

   G02F1/1343

   G02F1/1345

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-47770(P2012-47770)

(22)【出願日】2012年3月5日

(65)【公開番号】特開2013-182237(P2013-182237A)

(43)【公開日】2013年9月12日

【審査請求日】2015年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001184

【氏名又は名称】特許業務法人むつきパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】岩本 宜久

(72)【発明者】

【氏名】片野 邦彦

【審査官】 佐藤 洋允

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−１９１８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５６４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１０５９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１８３６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３７３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０５４２９２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３９

Ｇ０２Ｆ １／１３３６３

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

Ｇ０２Ｆ １／１３４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向配置された第１基板及び第２基板と、
各々が液晶性樹脂からなり、前記第１基板と前記第２基板の間に配置された複数の柱状スペーサーと、
前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた液晶層と、
前記第１基板と前記第２基板を挟んで対向配置される第１偏光板及び第２偏光板、
を含み、
前記第１基板は、第１電極及び第１引き回し線を有し、前記第２基板は、第２電極及び第２引き回し線を有しており、
前記第１電極と前記第２電極が重畳した領域において表示部が構成され、前記第１引き回し線又は前記第２引き回し線が存在する領域において引き回し線部が構成され、前記第１電極、前記第２電極、前記第１引き回し線及び前記第２引き回し線のいずれも存在しない領域において非表示部が構成されており、
前記複数の柱状スペーサーの各々は、前記液晶層の液晶材料と屈折率異方性がほぼ等しく、かつその分子配向状態が電圧無印加時における前記液晶層とほぼ等しく、
前記複数の柱状スペーサーは、前記表示部、前記引き回し線部、前記非表示部のいずれにも配置されており、当該各柱状スペーサーの配置間隔は、前記表示部において最も狭く、次に前記引き回し線部において狭く、前記非表示部において最も広く、
前記液晶層において、前記複数の柱状スペーサーのそれぞれが配置された領域とそれ以外の領域のそれぞれにおける前記第１基板と前記第２基板の間のリタデーションがほぼ等しい、
液晶表示装置。

【請求項2】

対向配置された第１基板及び第２基板と、
各々が液晶性樹脂からなり、前記第１基板と前記第２基板の間に配置された複数の柱状スペーサーと、
光学的に等方性の透明樹脂からなり、前記第１基板又は前記第２基板のいずれかと前記複数の柱状スペーサーのそれぞれとの間に配置された複数の突起部と、
前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた液晶層と、
前記第１基板と前記第２基板を挟んで対向配置される第１偏光板及び第２偏光板、
を含み、
前記第１基板は、第１電極及び第１引き回し線を有し、前記第２基板は、第２電極及び第２引き回し線を有しており、
前記第１電極と前記第２電極が重畳した領域において表示部が構成され、前記第１引き回し線又は前記第２引き回し線が存在する領域において引き回し線部が構成され、前記第１電極、前記第２電極、前記第１引き回し線及び前記第２引き回し線のいずれも存在しない領域において非表示部が構成されており、
前記複数の柱状スペーサーの各々は、前記液晶層の液晶材料よりも屈折率異方性が大きく、かつその分子配向状態が電圧無印加時における前記液晶層とほぼ等しく、
前記複数の柱状スペーサーは、前記表示部、前記引き回し線部、前記非表示部のいずれにも配置されており、当該各柱状スペーサーの配置間隔は、前記表示部において最も狭く、次に前記引き回し線部において狭く、前記非表示部において最も広く、
前記液晶層において、前記複数の柱状スペーサーのそれぞれと前記複数の突起部が配置された領域とそれ以外の領域のそれぞれにおける前記第１基板と前記第２基板の間のリタデーションがほぼ等しい、
液晶表示装置。

【請求項3】

前記第１基板と前記第１偏光板の間又は前記第２基板と前記第２偏光板の間の少なくとも一方に配置された視角補償板、を更に含む、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

【請求項4】

前記複数の柱状スペーサーの平面視における形状は、正方形状、ひし形状、円形状又は長方形状である、請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示装置に関し、特に柱状スペーサーを用いて基板間距離を保つ液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

垂直配向型液晶表示装置は、電圧無印加時における正面観察時リタデーションがほぼゼロであることから、各偏光板をクロスニコル配置することにより非常に良好な暗表示が得られるという特徴をもつ。この垂直配向型液晶表示装置は、さらに液晶層と各偏光板の相互間の少なくとも一方に視角補償板を配置することにより、電圧無印加時における視角特性が良好であるノーマリーブラック表示を実現することができる。

【0003】

また、上下基板間における液晶層の液晶分子のねじれ角が１８０°〜２４０°程度に設定されたＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型液晶表示装置は、光学補償用セルを設けた積層構造とし、各偏光板をクロスニコル配置することにより正面観察時において良好な暗表示が得られるという特徴をもつ。ここでいう光学補償用セルとは、上記のＳＴＮ型液晶表示装置と基本的に同様の構造を有し、相対的に液晶層のねじれ方向が互いに逆で、かつ液晶層の層厚方向の略中央における液晶分子の配向方向が互いに直交して配置される液晶セルである。なお、上記の光学補償用セルは、同様な光学特性を有する液晶性高分子フィルムに代替させることもできる。また、上記のようなＳＴＮ型液晶表示装置において、液晶層と各偏光板の相互間に正の一軸異方性を有する位相差板を配置するフィルム補償ＳＴＮ型液晶表示装置も知られている。いずれのタイプのＳＴＮ型液晶表示装置においてもノーマリーブラック表示を実現できる。

【0004】

また、液晶層の液晶分子が略水平配向しており、一方の基板上に設けられた櫛歯状電極を用いて基板面と平行な電界を生じさせることにより液晶層内の配向状態を変化させるインプレーンスイッチング型液晶表示装置が知られている。このインプレーンスイッチング型液晶表示装置は、各偏光板をクロスニコル配置とし、かつ電圧無印加時の液晶層の配向方向と一方の偏光板の吸収軸とを平行にすることにより、電圧無印加時における良好な暗表示と電圧印加時の明表示を得られるノーマリーブラック表示を実現することができる。

【0005】

上記した種々のタイプの液晶表示装置のいずれにおいても、上下基板の間隙を保持して液晶層を均一な層厚とするために、上下基板間に球状のスペーサーが配置される。このような球状のスペーサーは、液晶表示装置の製造過程において、例えば特開２００１−２１８９９号公報（特許文献１）に示される乾式散布法などにより一方の基板に均等かつランダムに散布される。しかし、この手法においては、一方の基板上でランダムにスペーサーが配置されていることから表示領域にもスペーサーが入り込む。このように表示領域に入り込んだスペーサーは、電圧無印加時あるいは電圧印加時における液晶層内の配向状態に不均一性を誘発し、液晶表示装置の表示品位の低下を招く場合がある。

【0006】

これに対して、球状のスペーサーに代えて、感光性樹脂を用いた柱状のスペーサーを用いて上下基板の間隙を保持する構造の液晶表示素子が提案されている。このような構造の液晶表示装置においては、表示領域における配向不良が発現しないような位置にスペーサーを意図的に配置できることから、電圧無印加時あるいは電圧印加時における表示品位の低下を防ぐことができる。このような柱状のスペーサーは、主に、矩形状画素がマトリクス状に形成されたドットマトリクス型液晶表示装置において用いられる。この場合には、有効画素外に配置されるブラックマスク下に柱状のスペーサーを配置し、有効画素内には柱状のスペーサーを配置しない構造が広く知られている。

【0007】

ところで、一般に上記したような液晶表示装置に用いられる球状のスペーサーまたは柱状のスペーサーは、光学的な異方性を有する材料である液晶材料とは異なり、光学的な等方性を有する材料を用いて形成されている。したがって、スペーサーの配置された領域においては、液晶層と補償板間のリタデーションを相殺出来ないため、当該領域に対して少なくとも一方の基板に遮光膜を配置しない限り、正面観察時や斜め方向観察時に、スペーサーの配置された領域において光抜けが生じ、液晶表示装置の表示品位を低下させる。なお、予め配置される位置が定まっている柱状のスペーサーに対応して遮光膜を設けることは可能であるが、乾式散布法等により基板面内にランダムに配置される球状のスペーサーの場合にはそれらの位置に応じて遮光膜を設けることは困難である。他方で、柱状のスペーサー自体に遮光性能を持たせることも考えられる。具体的には、例えばカーボン粒子を分散した感光性樹脂を用いて柱状のスペーサーを形成することが考えられる。しかし、この種の感光性樹脂は膜厚を厚くすることにより感光性が低下してパターニング性が低下する傾向が見られることから、現状では２μｍよりも厚い膜厚とすると、十分な遮光性能を有する柱状のスペーサーを得ることは困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００１−２１８９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明に係る具体的態様は、柱状スペーサーに起因する光抜けを低減することが可能な液晶表示装置を提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る一態様の液晶表示装置は、（ａ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｂ）各々が液晶性樹脂からなり、第１基板と第２基板の間に配置された複数の柱状スペーサーと、（ｃ）第１基板と第２基板の間に設けられた液晶層と、（ｄ）第１基板と第２基板を挟んで対向配置される第１偏光板及び第２偏光板を含み、（ｅ）第１基板は、第１電極及び第１引き回し線を有し、第２基板は、第２電極及び第２引き回し線を有しており、（ｆ）第１電極と第２電極が重畳した領域において表示部が構成され、第１引き回し線又は第２引き回し線が存在する領域において引き回し線部が構成され、第１電極、第２電極、第１引き回し線及び第２引き回し線のいずれも存在しない領域において非表示部が構成されており、（ｇ）複数の柱状スペーサーの各々は、液晶層の液晶材料と屈折率異方性がほぼ等しく、かつその分子配向状態が電圧無印加時における液晶層とほぼ等しく、（ｈ）複数の柱状スペーサーは、表示部、引き回し線部、非表示部のいずれにも配置されており、当該各柱状スペーサーの配置間隔は、表示部において最も狭く、次に引き回し線部において狭く、非表示部において最も広く、（ｉ）液晶層において、複数の柱状スペーサーのそれぞれが配置された領域とそれ以外の領域のそれぞれにおける第１基板と第２基板の間のリタデーションがほぼ等しい、ことを特徴とする液晶表示装置である。

【0011】

本発明に係る他の態様の液晶表示装置は、（ａ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｂ）各々が液晶性樹脂からなり、第１基板と第２基板の間に配置された複数の柱状スペーサーと、（ｃ）光学的に等方性の透明樹脂からなり、第１基板又は第２基板のいずれかと複数の柱状スペーサーのそれぞれとの間に配置された複数の突起部と、（ｄ）第１基板と第２基板の間に設けられた液晶層と、（ｅ）第１基板と第２基板を挟んで対向配置される第１偏光板及び第２偏光板を含み、（ｆ）第１基板は、第１電極及び第１引き回し線を有し、第２基板は、第２電極及び第２引き回し線を有しており、（ｇ）第１電極と第２電極が重畳した領域において表示部が構成され、第１引き回し線又は第２引き回し線が存在する領域において引き回し線部が構成され、第１電極、第２電極、第１引き回し線及び第２引き回し線のいずれも存在しない領域において非表示部が構成されており、（ｈ）複数の柱状スペーサーの各々は、液晶層の液晶材料よりも屈折率異方性が大きく、かつその分子配向状態が電圧無印加時における液晶層とほぼ等しく、（ｉ）複数の柱状スペーサーは、表示部、引き回し線部、非表示部のいずれにも配置されており、当該各柱状スペーサーの配置間隔は、表示部において最も狭く、次に引き回し線部において狭く、非表示部において最も広く、（ｊ）液晶層において、複数の柱状スペーサーのそれぞれと複数の突起部が配置された領域とそれ以外の領域のそれぞれにおける第１基板と第２基板の間のリタデーションがほぼ等しい、ことを特徴とする液晶表示装置である。

【0012】

上記いずれかの液晶表示装置によれば、液晶性樹脂からなり液晶層と略同等な分子配向状態の複数の柱状スペーサーを用いて第１基板と第２基板の間隙を保持する構造を採用することにより、各柱状スペーサーと液晶層の光学特性（具体的にはリタデーション）をほぼ等しくすることができる。このため、液晶層への電圧無印加時においては、外観上はほぼ同等に観察され、電圧印加時においても液晶層の表示部以外と同じ光学特性を示すことから、従来の光学的に等方性の樹脂を用いた柱状スペーサーを用いた場合における表示品位の低下を抑制することが可能になる。

【0013】

上記いずれかの液晶表示装置は、第１基板と第１偏光板の間又は第２基板と第２偏光板の間の少なくとも一方に配置された視角補償板又は位相差板を更に含むことも好ましい。

【0014】

これにより、第１基板と第２基板間のリタデーションを相殺するための視角補償板又は位相差板の機能を各柱状スペーサーが配置された領域でも発揮できることから、液晶表示装置の表示品位をより向上させることができる。

【0015】

上記いずれかの液晶表示装置において、複数の柱状スペーサーの平面視における形状は、例えば正方形状、ひし形状、円形状又は長方形状とすることができ、これらの２種類以上を混在させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、一実施形態の液晶表示装置の構成を模式的に示す平面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図3】図３（Ａ）は第１基板に設けられる電極および引き回し線の一例を示す平面図であり、図３（Ｂ）は第２基板に設けられる電極および引き回し線の一例を示す平面図である。

【図4】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、それぞれ各柱状スペーサーの形状および配置パターンを例示する平面図である。

【図5】図５は、第２実施形態の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0018】

図１は、一実施形態の液晶表示装置の構成を模式的に示す平面図である。図１に示すように本実施形態の液晶表示装置は、時計表示を行うことを目的としたセグメント表示型の液晶表示装置であり、点線により示した有効表示領域４内に複数のセグメント表示部３を備えている。ここでいう「有効表示領域」とは、液晶表示装置が種々の機器等に組み込まれる際にその機器筐体から外部へ露出される部分として定義される。また、液晶表示装置には、セグメント表示部３の明暗表示を制御するために外部取り出し電極端子部２が設けられている。この外部取り出し電極端子部２は裏側基板より張り出している。

【0019】

図２は、第１実施形態の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図２に示す断面図は図１に示したＡ−Ｂ線方向の断面に対応している（後述する図５も同様）。図２に示す第１実施形態の液晶表示装置は、対向配置された第１基板１１および第２基板１２と、両基板の間に配置された液晶層１９を主に備える。第１基板１１の外側には第１偏光板３１が配置され、第２基板１２の外側には第２偏光板３２が配置され、第２基板１２と第２偏光板３２の間には視角補償板３３が配置されている。液晶層１９の周囲はシール材（図示省略）によって封止されている。

【0020】

第１基板１２および第２基板２２は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。第１基板１１と第２基板１２との相互間には複数の柱状スペーサー２０が規則的又は不規則的に配置されている。これらの柱状スペーサー２０により、第１基板１１と第２基板１２との間隙が所定距離（例えば数μｍ程度）に保たれる。

【0021】

液晶層１９は、第１基板１１と第２基板１２の相互間に設けられている。この液晶層１９は、例えば、誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）の液晶材料（ネマティック液晶材料）を用いて構成されており、モノドメインの垂直配向に配向制御されている。

【0022】

第１偏光板３１および第２偏光板３２は、例えば、各々の吸収軸が互いに略直交するように配置されている。また、第１偏光板３１および第２偏光板３２は、いずれか一方の吸収軸が有効表示領域４の左右方向に対して時計回りに４５°、他方の吸収軸が反時計回りに４５°に配置されている。視角補償板３３は、例えば負の二軸光学異方性を有する光学板であり、第２基板１２と第２偏光板３２の間に配置されている。なお、この視角補償板３３は、第１基板１１と第１偏光板３１の間に配置されていてもよい。また、第１基板１１と第１偏光板３１の間、第２基板１２と第２偏光板３２の間の双方に視角補償板が配置されてもよい。

【0023】

電極１３および引き回し線１４は、それぞれ第１基板１１の一面上に設けられている。また、電極１６および引き回し線１７は、それぞれ第２基板２の一面上に設けられている。各電極１３、１６および各引き回し線１４、１７は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。ここでは、電極１３と電極１６とが対向する領域がセグメント表示部３に相当する。

【0024】

配向膜１５は、第１基板１１の一面側に電極１３および引き回し線部１４を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜１８は、第２基板１２の一面側に、電極１６および引き回し線部１７を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜１５および配向膜１８として液晶層１９の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を垂直配向状態に規制するもの（垂直配向膜）が用いられている。各配向膜１５、１８にはラビング処理等の配向処理が施されており、各配向膜１５、１８は液晶層１９の液晶分子に対して９０°に近い角度のプレティルト角を付与する。

【0025】

柱状スペーサー２０は、第２基板１２の配向膜１８上に設けられ、かつ第１基板１１と第２基板１２の間に配置されている。これらの柱状スペーサー２０は、第１基板１１と第２基板１２の間隙を保持するために設けられたものである。本実施形態の各柱状スペーサー２０は、液晶性を有する感光性樹脂を用いて形成されている。これら柱状スペーサー２０は、その形成材料の屈折率異方性が液晶層１９に用いる液晶材料の屈折率異方性と略等しいことが好ましく、また導電性を有しないことも好ましい。

【0026】

各柱状スペーサー２０は、液晶層１９の電圧無印加時における配向状態とほぼ等しい配向状態を有する。このような分子配向状態は、柱状スペーサー２０の形成時に、第２基板１２上に設けられた配向膜１８による配向規制力を利用することで実現できる。具体的には、各柱状スペーサー２０は、所定の材料液を第２基板１２の配向膜１８上に塗布し、所定領域のみが感光される様に遮光膜でパターニングされたフォトマスクに略密着された状態で紫外線を露光後、アルカリ水溶液にて現像、焼成することによりパターン形成される。このとき、配向膜１８上に塗布されることでこの配向膜１８による配向規制力を受ける。

【0027】

各柱状スペーサー２０の厚さをｄ１、屈折率異方性をΔｎ１、液晶層１９の厚さをｄ２、液晶材料の屈折率異方性をΔｎ２とすると、Δｎ１とΔｎ２を略等しくすることにより、各柱状スペーサー２０が配置された領域のリタデーションΔｎ１ｄ１と液晶層１９におけるそれ以外の領域のリタデーションΔｎ２ｄ２をほぼ等しくすることができる。

【0028】

次に、各柱状スペーサー２０の面内の配置パターンについて説明する。図１に示した液晶表示装置の有効表示領域４には、電極１３と電極１６が重畳した領域である「表示部」と、一方の基板にのみ引き回し線１４または引き回し線１７が存在する「引き回し線部」と、両基板ともに電極も引き回し線も存在しない「非表示部」とが含まれる。このような電極および引き回し線の具体例を以下に説明する。図３（Ａ）は第１基板１１に設けられる電極１３および引き回し線１４の一例を示す平面図であり、図３（Ｂ）は第２基板１２に設けられる電極１６および引き回し線１７の一例を示す平面図である。ここでは、液晶表示装置をスタティック駆動にて動作させる場合の電極パターン例を示している。図３（Ａ）に示す第１基板１１は、セグメント電極外部取り出し端子２４、コモン電極外部取り出し端子２５、導通パッド部２６、セグメント電極引き回し線２７、枠状シール部２８を備えている。また、図３（Ｂ）に示す第２基板１２は、コモン電極引き回し線２９と導通バッド部３０を備えている。

【0029】

ここで、従来の液晶表示装置の多くはドットマトリクス型電極構造を有しており、表示部以外で、かつ遮光膜を配置した領域に柱状スペーサーを配置することが行われてきた。しかし、本実施形態の液晶表示装置は、遮光膜を有しておらず、かつ表示部の１画素における面積が複数の表示部で等しいドットマトリクス型電極構造だけでなく、文字や数字等の所望の形状の表示を実現する表示部が複数存在する場合を想定していることから、表示部内にも柱状スペーサーを配置しなければ第１基板１１と第２基板を略平行に支持することが困難になり、液晶層の層厚ムラによる表示品位の低下を引き起こすと考えられる。したがって、図３（Ａ）に示す第２基板１２のセグメント電極パターンにおいては、例えば、右側に注入口を備える枠状シール部２８内の電極配置部および非配置部の全領域に対して規則的、又は不規則的な間隔で各柱状スペーサー２０を配置することが有効である。

【0030】

図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、それぞれ各柱状スペーサー２０の形状および配置パターンを例示する平面図である。ここでは第２基板１２の法線方向から観察したときの各柱状スペーサー２０の形状および配置パターンの一例が示されている。図４（Ａ）に示す各柱状スペーサー２０は、それぞれが正方形状に形成されており、上下左右の各方向に等間隔に配置されている。図４（Ｂ）に示す各柱状スペーサー２０は、それぞれがひし形状に形成されており、上下左右の各方向に等間隔に配置されている。同様に、図４（Ｃ）に示す各柱状スペーサー２０は、それぞれが円形状に形成されており、上下左右の各方向に等間隔に配置されている。図４（Ｄ）に示す各柱状スペーサー２０は、左右方向に対して長い矩形状（帯状）に形成されており、左右方向について間欠的に配置され、上下方向に対して等間隔に配置されている。なお、矩形状の柱状スペーサー２０は、左右方向に対して一続きに形成されていてもよい。なお、必ずしもシール枠部２８内の全域で同じパターンが用いられなくてもよく、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す各形状および配置パターンのうち２つ以上のパターンが用いられてもよい。

【0031】

ここで、上記したように液晶表示装置には、「表示部」、「引き回し線部」および「非表示部」が存在する。例えば、各電極や引き回し線のシート抵抗が１０Ω/sq.であるとすると、それらの膜厚は略２５０ｎｍとなることから、電極や引き回し線の有無により液晶層の層厚が変化する懸念がある。従来の球状スペーサーを用いる液晶表示装置の場合においても、単位面積当たりのスペーサー配置数によって上下基板の間隔が変化する傾向があり、配置量が少ないと上下基板間が狭くなり、ある一定数値まではスペーサー個数が増加するに従って上下基板間が広くなる傾向が観察される。これは上記で示した乾式散布法で基板全面に球状スペーサーを散布してスペーサーを配置する手法で見られる傾向である。このような不都合に対しては、上記した「表示部」、「非表示部」、「引き回し部」のそれぞれで柱状スペーサーの配置間隔を変化させることにより、各部における上下基板間距離を制御できると考えられる。すなわち、「表示部」において最も配置間隔が狭く、次に「引き回し線部」、「非表示部」が最も広くなるように各柱状スペーサー２０を配置すれば、電極の有無による段差によって生じる上下基板間距離の差を緩和することができると考えられる。また、上記した「表示部」、「非表示部」、「引き回し部」のそれぞれで、基板法線方向から観察した時の各柱状スペーサー２０の形状および配置パターンを異なるようにすることも可能と考えられる。特に「表示部」以外の「引き回し線部」と「非表示部」は、各柱状スペーサー２０の配置面積をより大きくしたとしても「表示部」がスイッチングした時への影響がないことからそのような措置をとりやすい。

【0032】

図５は、第２実施形態の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。第２実施形態の液晶表示装置は、柱状スペーサー２０の構成材料の屈折率異方性Δｎ１が液晶層１９の液晶材料の屈折率異方性Δｎ２よりも大きい場合に適した構造を有する。なお、第１実施形態の液晶表示装置（図２参照）と共通する構成要素については同一符号を付しており、それらについては詳細な説明を省略する。第２実施形態の液晶表示装置は上記した第１実施形態の液晶表示装置との比較では、第２基板１２上に、各柱状スペーサー２０にそれぞれ対応付けて透光性樹脂からなる突起部２１が設けられた点が主に異なっている。

【0033】

各突起部２１は、第２基板１２の一面側において各柱状スペーサー２０のそれぞれとの間に配置されている。これらの突起部２１は、光学的に等方性の透明樹脂を用いて形成されている。

【0034】

配向膜１８は、第２基板１２の一面側において電極１６、引き回し線１７および各突起部２１を覆って形成されている。

【0035】

各柱状スペーサー２０は、第２基板１２の配向膜１８上に設けられ、かつ第１基板１１と第２基板１２の間に配置されている。第２実施形態における各柱状スペーサー２０は、液晶層１９の液晶材料よりも屈折率異方性が大きく、かつその分子配向状態が液晶層とほぼ等しく形成されている。

【0036】

このように、各柱状スペーサー２０に対応づけて各突起部２１を設けることで、各突起部２１の存在しない領域の液晶層１９の厚さｄ２と、各柱状スペーサー２０の厚さｄ１に差を与えることができる。すなわち、各柱状スペーサー２０の屈折率異方性をΔｎ１、液晶層１９の液晶材料の屈折率異方性をΔｎ２とし、Δｎ１＞Δｎ２である場合には、各柱状スペーサー２０の厚さｄ１と液晶層１９の厚さｄ２の関係を適宜調整することにより、Δｎ１ｄ１とΔｎ２ｄ２を略等しくすることができる。

【0037】

以上のような各実施形態によれば、液晶性樹脂からなり液晶層と略同等な分子配向状態の複数の柱状スペーサーを用いて第１基板と第２基板の間隙を保持する構造を採用することにより、各柱状スペーサーと液晶層の光学特性（具体的にはリタデーション）をほぼ等しくすることができる。このため、液晶層への電圧無印加時においては、外観上はほぼ同等に観察され、電圧印加時においても液晶層の表示部以外と同じ光学特性を示すことから、従来の光学的に等方性の樹脂を用いた柱状スペーサーを用いた場合における表示品位の低下を抑制することが可能になる。

【0038】

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した各実施形態では垂直配向型の液晶表示装置を例示したが、前述したようなＳＴＮ型液晶表示装置やインプレーンスイッチング型液晶表示装置など種々の液晶表示装置において本発明を適用することが可能である。また、液晶表示装置の駆動方法については、スタティック駆動法のほか、マルチプレックス駆動法、アクティブマトリクス駆動法などいずれであってもよい。液晶表示装置の表示部の形式についても、セグメント表示、セグメント表示とドット表示の混合、ドットマトリクス表示のいずれであってもよい。

【0039】

（実施例１）
以下、Δｎ１とΔｎ２が略等しく、かつ液晶層が垂直配向である液晶表示装置の実施例を説明する。

【0040】

厚さ０．７ｍｍの青板ガラスの一方の面を研磨した後にＳｉＯ_２膜によるアンダーコートを施し、さらにＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明導電膜を基板全面に成膜してなるシート抵抗３０Ω/sq.の基板（下基板）を用意した。そして、この下基板の透明導電膜に対してフォトリソグラフィー工程およびウェットエッチング工程を行うことにより、セグメント表示部に対応したパターンの透明電極を形成した。

【0041】

次に、透明電極を形成した下基板に、表面自由エネルギーが３７．５ｍＮ／ｍを示す垂直配向膜をフレキソ印刷にてパターン形成し、この垂直配向膜に対して、ラビング処理により液晶表示装置の上方向に均一なプレティルト配向状態が得られるようにした。

【0042】

次いで、一方の基板上に、屈折率異方性が約０．１であり液晶性を示す感光性樹脂を含有する溶液をスピンナーにて塗布し、６０℃で１２０秒間のプリベーク後、所望のパターンのフォトマスクを介して密着露光機にて高圧水銀ランプ光源による紫外線を１０００ｍＪ露光した。露光後、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）０．１％水溶液にて浸漬現像を行い、純水リンスすることにより現像液と純水を置換し、下基板を乾燥させ、２４０℃のオーブンにて２０分間焼成した。なお、フォトマスクには一辺２０μｍのひし形状パターン（図４（Ｂ）参照）を上下左右それぞれに１００μｍ間隔にてシール枠内全面に配置した。なお、触針式段差計の測定結果から樹脂膜の膜厚は約３．０μｍであった。

【0043】

上基板も下基板と同様にして所定パターンの透明電極を形成した後に垂直配向膜を形成し、この垂直配向膜に対して、ラビング処理により液晶表示装置の下方向に均一なプレティルト配向状態が得られるようにした。

【0044】

次に、下基板側に粒径が３．２μｍのシリカ粒子が２ｗｔ％混入したシール材を両基板が重なる面内領域外形枠より１ｍｍ小さく枠状にディスペンサーにて塗布した。ただし、下基板側にある導通パッド部では粒径３．５μｍの金コートプラスティック粒子が２ｗｔ％、上記シリカ粒子に加えて混入されている。また、液晶表示装置の右側辺の一部に真空注入用の注入口を配置した。上基板と下基板を基板端面にて位置合わせして貼り合わせ、一定の圧力でプレスした状態にて１５０℃で６０分間焼成した。

【0045】

次に、注入口から上基板と下基板の間にΔεが負でΔｎが約０．１の液晶材料を真空注入にて注入し、注入口を紫外線硬化樹脂で封止した後、１２０℃で６０分間焼成した。

【0046】

その後、上基板と下基板の合体物であるセルを中性洗剤で洗浄し乾燥させた後、下基板の外側に、面内位相差５５ｎｍで厚さ方向位相差が２２０ｎｍの負の二軸光学異方性を有する視角補償板が一体となっている偏光板をその吸収軸方向が液晶層の層厚方向の略中央における分子配向方向に対して略４５°になるようにして貼り合わせた。同様に、上基板の外側に、偏光板をその吸収軸方向が下基板側の偏光板の吸収軸方向と略直交するようにして貼り合わせた。以上により実施例１の液晶表示装置が完成した。

【0047】

実施例１の液晶表示装置にリードフレームを介して駆動回路に接続して液晶表示装置を動作させ、その正面観察時の動作を確認したところ、図１に示した表示パターンが得られていることが確認できた。電圧無印加時および電圧無印加領域はともに、正面観察時はもちろんのこと、液晶表示装置の表示面法線方向から斜めより観察したとしても柱状スペーサーによる光抜けが観察されないことから、液晶性を有する感光性樹脂からなる各柱状スペーサーの分子配向状態が液晶層の配向状態とほぼ一致しており、リタデーション自体もほぼ同等であり、上下基板内のリタデーションと視角補償板によるリタデーションが良好に相殺されていることが分かった。

【0048】

（実施例２）
以下、Δｎ１とΔｎ２が略等しく設定されたインプレーンスイッチング型液晶表示装置の実施例を説明する。

【0049】

インプレーンスイッチング型液晶表示装置は、一方の基板上にセグメント電極およびコモン電極が配置され、上下基板を導通させるパッドは配置されない。具体的には、表示部では、それぞれ櫛歯状に形成されたセグメント電極が液晶表示装置の上側から下側へ、コモン電極が下側から上側へ延在する電極構造を有する。液晶層は、Δε＜０の液晶材料を用いて形成されており、電圧無印加時において液晶分子が液晶表示装置の左右方向に水平配向するよう配向制御されている。上下偏光板の一方の吸収軸を液晶分子の配向方向と略平行に配置し、他方の吸収軸を略直交に配置した。なお、櫛歯状の電極は、コモン電極とセグメント電極間距離が略２０μｍ、各電極枝の幅が１５μｍで、延在方向に対して±３°交互に屈曲した構造とした。

【0050】

厚さ０．７ｍｍの青板ガラスの一方の面を研磨した後にＳｉＯ_２膜によるアンダーコートを施し、さらにＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明導電膜を基板全面に成膜してなるシート抵抗１０Ω/sq.の基板（下基板）を用意した。そして、この下基板の透明導電膜に対してフォトリソグラフィー工程およびウェットエッチング工程を行うことにより、セグメント電極およびコモン電極に対応したパターンの透明電極を形成した。

【0051】

次に、透明電極を形成した下基板に、水平配向膜をフレキソ印刷にてパターン形成し、この水平配向膜に対して、櫛歯状電極の延在方向と直交する方向へのラビング処理により液晶表示装置の左方向に均一なプレティルト配向状態が得られるようにした。

【0052】

次いで、一方の基板上に、屈折率異方性が約０．１であり液晶性を示す感光性樹脂を含有する溶液をスピンナーにて塗布し、６０℃で１２０秒間のプリベーク後、所望のパターンのフォトマスクを介して密着露光機にて高圧水銀ランプ光源による紫外線を１０００ｍＪ露光した。露光後、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）０．１％水溶液にて浸漬現像を行い、純水リンスすることにより現像液と純水を置換し、下基板を乾燥させ、２４０℃のオーブンにて２０分間焼成した。なお、フォトマスクには一辺２０μｍのひし形状パターン（図４（Ｂ）参照）を上下左右それぞれに１００μｍ間隔にてシール枠内全面に配置した。なお、触針式段差計の測定結果から樹脂膜の膜厚は約３．０μｍであった。

【0053】

上基板については透明電極を形成せずに、水平垂直配向膜を形成し、この水平配向膜に対して、ラビング処理により液晶表示装置の右方向に均一なプレティルト配向状態が得られるようにした。

【0054】

次に、下基板側に粒径が３．２μｍのシリカ粒子が２ｗｔ％混入したシール材を両基板が重なる面内領域外形枠より１ｍｍ小さく枠状にディスペンサーにて塗布した。また、液晶表示装置の右側辺の一部に真空注入用の注入口を配置した。上基板と下基板を基板端面にて位置合わせして貼り合わせ、一定の圧力でプレスした状態にて１５０℃で６０分間焼成した。

【0055】

次に、注入口から上基板と下基板の間にΔεが正でΔｎが約０．１の液晶材料を真空注入にて注入し、注入口を紫外線硬化樹脂で封止した後、１２０℃で６０分間焼成した。

【0056】

その後、上基板と下基板の合体物であるセルを中性洗剤で洗浄し乾燥させた後、下基板の外側に、厚さ方向位相差が略０ｎｍである、正の一軸又は二軸光学異方性を有する視角補償板が一体となっている偏光板をその吸収軸方向が液晶層の分子配向方向に対して吸収軸が略平行となるようにして貼り合わせた。同様に、上基板の外側に、偏光板をその吸収軸方向が下基板側の偏光板の吸収軸方向と略直交するようにして貼り合わせた。以上により実施例２の液晶表示装置が完成した。

【0057】

実施例２の液晶表示装置にリードフレームを介して駆動回路に接続して液晶表示装置を動作させ、その正面観察時の動作を確認したところ、図１に示した表示パターンが得られていることが確認できた。電圧無印加時および電圧無印加領域はともに、正面観察時はもちろんのこと、液晶表示装置の表示面法線方向から斜めより観察したとしても柱状スペーサーによる光抜けが観察されないことから、液晶性を有する感光性樹脂からなる各柱状スペーサーの分子配向状態が液晶層の配向状態とほぼ一致しており、リタデーション自体もほぼ同等であり、上下基板内のリタデーションと視角補償板によるリタデーションが良好に相殺されていることが分かった。

【0058】

（実施例３）
以下、Δｎ１＞Δｎ２であり、かつ液晶層が垂直配向である液晶表示装置の実施例を説明する。

【0059】

厚さ０．７ｍｍの青板ガラスの一方の面を研磨した後にＳｉＯ_２膜によるアンダーコートを施し、さらにＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明導電膜を基板全面に成膜してなるシート抵抗３０Ω/sq.の基板（下基板）を用意した。そして、この下基板の透明導電膜に対してフォトリソグラフィー工程およびウェットエッチング工程を行うことにより、セグメント表示部に対応したパターンの透明電極を形成した。

【0060】

この下基板に、ネガ型透光性感光性樹脂をスピンナーで塗布し、ホットプレート上で１００℃、１２０秒間仮焼成した後、所望のパターンのフォトマスクを介して密着露光機にて２００ｍＪ露光した。露光後、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）１％水溶液にて浸漬現像を行い、純水リンスすることにより現像液と純水を置換し、基板を乾燥させ、２２０℃のオーブンにて３０分間焼成した。なお、触針式段差計の測定結果から、この透光性感光性樹脂からなる突起部の厚さは約１．０μｍであった。

【0061】

次に、透明電極を形成した下基板に、表面自由エネルギーが３７．５ｍＮ／ｍを示す垂直配向膜をフレキソ印刷にてパターン形成し、この垂直配向膜に対して、ラビング処理により液晶表示装置の上方向に均一なプレティルト配向状態が得られるようにした。

【0062】

次いで、下基板に、屈折率異方性が約０．１であり液晶性を示す感光性樹脂を含有する溶液をスピンナーにて塗布し、６０℃で１２０秒間のプリベーク後、上記した透光性感光性樹脂からなる突起部を形成したときと同じパターンのフォトマスクを介して密着露光機にて高圧水銀ランプ光源による紫外線を１０００ｍＪ露光した。露光後、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）０．１％水溶液にて浸漬現像を行い、純水リンスすることにより現像液と純水を置換し、下基板を乾燥させ、２４０℃のオーブンにて２０分間焼成した。なお、フォトマスクには一辺２０μｍのひし形状パターン（図４（Ｂ）参照）を上下左右それぞれに１００μｍ間隔にてシール枠内全面に配置した。なお、触針式段差計の測定結果から樹脂膜の膜厚は約３．０μｍであった。

【0063】

上基板も下基板と同様にして所定パターンの透明電極を形成した後に垂直配向膜を形成し、この垂直配向膜に対して、ラビング処理により液晶表示装置の下方向に均一なプレティルト配向状態が得られるようにした。

【0064】

次に、下基板側に粒径が３．２μｍのシリカ粒子が２ｗｔ％混入したシール材を両基板が重なる面内領域外形枠より１ｍｍ小さく枠状にディスペンサーにて塗布した。ただし、下基板側にある導通パッド部では粒径３．５μｍの金コートプラスティック粒子が２ｗｔ％、上記シリカ粒子に加えて混入されている。また、液晶表示装置の右側辺の一部に真空注入用の注入口を配置した。上基板と下基板を基板端面にて位置合わせして貼り合わせ、一定の圧力でプレスした状態にて１５０℃で６０分間焼成した。

【0065】

次に、注入口から上基板と下基板の間にΔεが負でΔｎが約０．０９１４の液晶材料を真空注入にて注入し、注入口を紫外線硬化樹脂で封止した後、１２０℃で６０分間焼成した。

【0066】

その後、上基板と下基板の合体物であるセルを中性洗剤で洗浄し乾燥させた後、下基板の外側に、面内位相差５５ｎｍで厚さ方向位相差が２２０ｎｍの負の二軸光学異方性を有する視角補償板が一体となっている偏光板をその吸収軸方向が液晶層の層厚方向の略中央における分子配向方向に対して吸収軸が略４５°になるようにして貼り合わせた。同様に、上基板の外側に、偏光板をその吸収軸方向が下基板側の偏光板の吸収軸方向と略直交するようにして貼り合わせた。以上により実施例３の液晶表示装置が完成した。

【0067】

実施例３の液晶表示装置にリードフレームを介して駆動回路に接続して液晶表示装置を動作させ、その正面観察時の動作を確認したところ、図１に示した表示パターンが得られていることが確認できた。電圧無印加時および電圧無印加領域はともに、正面観察時はもちろんのこと、液晶表示装置の表示面法線方向から斜めより観察したとしても柱状スペーサーによる光抜けが観察されないことから、液晶性を有する感光性樹脂からなる各柱状スペーサーの分子配向状態が液晶層の配向状態とほぼ一致しており、リタデーション自体もほぼ同等であり、上下基板内のリタデーションと視角補償板によるリタデーションが良好に相殺されていることが分かった。

【符号の説明】

【0068】

１１：第１基板
１２：第２基板
１３、１６：電極
１４、１７：引き回し線
１５、１８：配向膜
１９：液晶層
２０：柱状スペーサー
２１：突起部
３１：第１偏光板
３２：第２偏光板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】