JP2001343655A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示体に対する剛性補強を行なわなくともス
ペーサ部材の均一な配置により表示体の外部圧力に対す
る強度を保持できる。 【解決手段】 液晶表示装置１０は、複数の画素電極が
配置されて成るアレイ基板６と、このアレイ基板６に対
向して配置された対向基板７と、前記アレイ基板６およ
び対向基板７の間に保持された光変調層９と、光変調層
９の変調により画像を表示する表示画面１とを備える。
光変調層９は、前記表示画面１の少なくとも中央部分に
おいて、所定半径当たり所定重さの力を所定周波数によ
り加えても画面内輝度変化量が所定割合以内となるよう
に構成されている。具体的には、光変調層９を構成する
ために液晶が挟持される空間８に所定画素に対して所定
個数のスペーサ５を所定の割合で配置することにより構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に画面上の位置に関わらず画面全体の輝度変化量
が安定している液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置に代表される平面表
示装置は、薄型、軽量、低消費電力等の特徴を生かし
て、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ用の表
示装置として、またテレビジョン表示装置として、さら
に投射型の表示装置として、各種の分野において利用さ
れている。

【０００３】なかでも、各画素電極にスイッチング素子
が電気的に接続されているアクティブマトリックス型液
晶表示装置は、隣接する画素間でクロストークのない良
好な表示画像を実現できることから、盛んに研究・開発
が行なわれている。以下に、光透過型のアクティブマト
リックス型液晶表示装置を例にとって、その構成につい
て簡単に説明する。

【０００４】アクティブマトリックス型液晶表示装置
は、アレイ基板と対向基板との間に配向膜を介して液晶
組成物が保持されることにより構成されている。アレイ
基板はがら空き万丈に複数本の信号線と複数本の走査線
とがマトリックス状に配置されており、信号線と走査線
との各交点の近傍にスイッチング素子として配置された
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ―Thin-Film Transist
or―と略記する。）を介してＩＴＯ（Indium Tin Oxid
e）から成る画素電極が設けられている。さらに、この
ガラス基板上には、走査線と略々平行する補助容量線が
配置されており、補助容量線と画素電極との間には絶縁
膜が設けられている。

【０００５】対向基板は、前記ガラス基板上にＴＦＴお
よび画素電極周辺を遮光するためのマトリックス状の遮
光膜が配置されており、この上にカラーフィルタとして
赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の着色層が形
成され、さらにＩＴＯから成る対向電極が形成されてい
る。

【０００６】一方、アレイ基板と対向基板との間のギャ
ップを所定の値に保持するために、プラスチック材料か
ら成る球形のスペーサ部材をアレイおよび対向の両基板
間に一定の密度で介在させるように構成している。

【０００７】しかしながら、上記のように構成された液
晶表示装置においては、スペーサ部材を設けることに起
因する以下のような不具合が発生していた。すなわち、
スペーサ部材は基板同士を貼り合わせる前に一方の基板
上に散布されるが、散布位置の細かい調整ができないた
めに、ＴＦＴ層上，信号線上，走査線上のように様々な
位置に散布されてしまうことになり、部分的に密集した
り疎らに散布されたりすることになる。

【０００８】このため、組立時の基板間に介在されてい
るスペーサ部材は、その変形量が場所により異なるため
基板間ギャップの変形量も場所により異なることにな
る。したがって、外部からの圧力が基板に対して加えら
れたときの基板間ギャップの変動量の異なりに伴う輝度
変化量も大きくなる。このように、輝度変化量が画面上
の位置により大きく異なることによって液晶表示装置の
画質品位の低下が発生してしまうという問題があった。

【０００９】最近は、上述のような不具合を回避するた
めに基板の厚みを厚くしたり、表示体の全体を金属フレ
ームによって包囲したりすることにより、表示体そのも
のの剛性を強化するような対策もとられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したア
クティブマトリックス型液晶表示装置は、近年、薄型軽
量化を図るために、基板の厚さを制限したり金属フレー
ムをマグネシウム合金等の軽量の金属に置き換えたりし
て薄型化を実現するような改良が種々試みられている。

【００１１】しかしながら、液晶表示装置の薄型化が進
むと、表示体そのものの剛性が弱くなって上述したよう
な不具合が発生するために、上述したような補強対策が
講じられており、このため液晶表示装置の薄型軽量化は
フレームを含む表示体に対する剛性補強との兼ね合いで
考えていかなくてはならないという問題があった。

【００１２】特に、この剛性補強の問題は、大面積を有
する画面に対する薄型化を図る場合には顕著となり、大
画面を有する液晶表示装置における薄型化を困難とする
１つの要因ともなっており、特にマグネシウム合金等を
補強フレームとして用いる場合のコストの増加をも招来
するという問題があった。

【００１３】したがって、比較的小面積の液晶表示画面
を有する液晶表示装置に対する上記対策はある程度の目
的を達成できたとしても、大面積の液晶表示画面を有す
る液晶表示装置に対しては基板の厚さを増加させたり補
強フレームを強化したりすることは技術的にもコスト的
にも難しいという問題もあった。

【００１４】本発明は、アレイ基板および対向基板間に
設けられるスペーサ部材の配置の仕方に対して改良を加
えることにより、表示体に対する剛性補強を行なわなく
ともスペーサ部材の均一な配置により表示体の外部圧力
に対する強度を保持できると共に輝度変化量のばらつき
も除去して表示画質品位の低下を防止することのできる
液晶表示装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の基本構成に係る液晶表示装置は、複数の画
素電極が配置されて成るアレイ基板と、前記アレイ基板
に対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板およ
び対向基板の間に保持された光変調層と、前記光変調層
の変調により画像を表示する表示画面とを備える液晶表
示装置において、前記表示画面の少なくとも中央に、所
定半径当たり所定重さの力を所定周波数により加えても
画面内輝度変化量が所定割合以内となるように前記光変
調層を構成したことを特徴としている。

【００１６】上記基本構成において、本発明に係る液晶
表示装置は、前記所定半径当たりの所定重さの力は４０
ｇ／１５ｍｍ径であり、前記所定周波数は１〜１０Ｈｚ
であり、前記画面内輝度変化量は５％以内となるように
構成しても良い。

【００１７】上記基本構成において、本発明に係る液晶
表示装置は、前記所定半径当たりの所定重さの力は４０
ｇ／１５ｍｍ径であり、前記所定周波数は１〜１０Ｈｚ
であり、前記画面内輝度変化量は３％以内となるように
構成しても良い。

【００１８】上記基本構成において、本発明に係る液晶
表示装置は、前記所定半径当たりの所定重さの力は４０
ｇ／１５ｍｍ径であり、前記所定周波数は１〜１０Ｈｚ
であり、前記画面内輝度変化量は実質的に０％となるよ
うに構成しても良い。

【００１９】すなわち、この構成に係る液晶表示装置
は、複数の画素電極が配置されて成るアレイ基板と、前
記アレイ基板に対向して配置された対向基板と、前記ア
レイ基板および対向基板の間に保持された光変調層と、
前記光変調層の変調により画像を表示する表示画面とを
備える液晶表示装置において、前記表示画面の少なくと
も中央に、１〜１０Ｈｚの周波数で４０ｇ／１５ｍｍの
力を加えても、画面全体に斑点状の輝度変化がないよう
な構成となっている。

【００２０】上記のような構成において、さらに最適な
スペーサ部材の配置は、赤色画素のラインについてはス
ペーサを配置しないような構成にすると共に、赤色，緑
色および青色を均等に含む１２画素当たりに配置される
スペーサ部材の数を５個程度とすることにより、より外
部圧力に対する強度信頼性が高く、表示画質品位を高く
維持することができる。

【００２１】赤色画素が配列されたラインについてスペ
ーサを配置しないようにした根拠としては、以下の理由
が考えられる。カラー表示体を製造する際に赤色のカラ
ーフィルタは最終の写真食刻工程（ＰＥＰ―Photograph
ic Etching Process―）で製造されるために、赤色カラ
ーフィルタの近傍にスペーサ部材を配置するとこの部分
のスペーサ部材の高さが多色のカラーフィルタが配置さ
れている領域の高さよりも低くなってしまうことを防止
するためである。

【００２２】以上のように、本発明に係る液晶表示装置
によれば、対向基板またはアレイ基板の何れかの上にフ
ォトグラフィック・リソグラフ法により柱状スペーサを
形成し、基板間のギャップが面内で均一となるような位
置に配置するようにしているため、球状スペーサが有し
ている散布時の部分的な密集や部分的な空疎に起因する
変形や、外部圧力による斑点状の輝度変化を発生させる
ことがなくなる。これにより、薄型で軽量であっても大
画面を有する高輝度な液晶表示装置を提供することが可
能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明
する。

【００２４】図１は本発明の実施形態に係る液晶表示装
置の表示画面の概略を示す平面図であり、本発明の特徴
である表示画面の少なくとも中央に、所定半径当たり所
定重さの力を所定周波数により加えても画面内輝度変化
量が所定割合以内となるように前記光変調層を構成する
という趣旨をより具体的に示すものである。

【００２５】すなわち、図１において、平面的に捉えた
表示画面１は、赤色画素電極列２、緑色画素電極列３，
青色画素電極列４のように各色毎の画素電極の列が設け
られており、この画素電極列２〜４の３列のうち４行分
の１２画素に関して、以下のような配置割合でスペーサ
５が設けられている。上述した理由により赤色画素電極
列２にはスペーサ５が設けられておらず、緑色および青
色のが素列に含まれる残りの８画素についてランダムに
５つのスペーサが設けられている。

【００２６】このような割合でスペーサ５を配置するこ
とにより、表示画面１の全体にわたって均一なばらつき
をもってスペーサ５による補強を行なうことができ、所
定個数の画素、例えば８画素当たり例えば５つのスペー
サによりアレイ基板と対向基板間の間隙の補強をするこ
とができるので、少なくとも表示画面１の中心付近の強
度は飛躍的に増大することになる。この強度が保障され
る度合いは、所定半径当たりの所定重さの力としては４
０ｇ／１５ｍｍ径であり、その際の駆動周波数は１〜１
０Ｈｚであり、画面内輝度変化量は５％以内となるよう
に設定されている。

【００２７】また、異なる数値としては、所定半径当た
りの所定重さの力を４０ｇ／１５ｍｍ径とし、所定周波
数は１〜１０Ｈｚのときに、画面内輝度変化量は３％以
内となるようにしても良い。さらに、所定半径当たりの
所定重さの力を４０ｇ／１５ｍｍ径とし、所定周波数が
１〜１０Ｈｚのときに、画面内輝度変化量を実質的に０
％となるようにしても良い。すなわち、上記所定条件の
ときの輝度変化量が、０〜５％の範囲に収まるようにす
るために、図１に示した上記のような画素個数に対する
スペーサの配置割合としている。

【００２８】図１に示される表示画面１の断面構成は図
２に示すようになっている。すなわち、アレイ基板６と
対向基板７との間の液晶充填空間に液晶８が挟持され、
この液晶８の中に所定間隔をおいて上述したスペーサ５
が配置されている。なお、この図２は、断面構造を示し
ている。

【００２９】図３および図４を参照しながら、図２より
もやや詳細な液晶表示装置の構成について説明する。図
３は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置における対
向基板を取り去った状態での配線と画素電極の様子を横
断面で示している。図３において、液晶表示装置１０
は、Ｘ方向に設けられた走査線１１と、これに略々直交
するＹ方向に設けられた信号線１２と、走査線１１と信
号線１２との交点付近に設けられた画素電極（ＩＴＯ）
１３と、前記交点のより近傍に設けられたＴＦＴ１４
と、を備えており、前記スペーサ５は平面的に捉えると
例えば走査線１１の下側に図示のように設けられてい
る。

【００３０】図４は、図３のIV―IV線切断の縦断面図で
あり、図４において、液晶表示装置１０は、アレイ基板
６と対向基板７との間の液晶挟持空間８に液晶９が挟持
されて構成されている。走査線１１上にはゲート酸化膜
１４が設けられ、その上方には窒化シリコン（ＳｉＮ
ｘ）により形成された保護膜１５が設けられている。液
晶９の上面側および下面側には配向膜１６がそれぞれ設
けられ、対向基板７側の配向膜１６の対向基板７側に画
素電極１３がＩＴＯにより形成されている。

【００３１】カラーフィルタは図４に示されるように、
赤色カラーフィルタ１７と、緑色カラーフィルタ１８
と、青色カラーフィルタ１９のように配置されており、
それぞれのカラーフィルタの厚みはａないしｃのように
なっている。青色カラーフィルタ１９の上方には１．５
μｍ程度の厚みを有するポリイミド樹脂が設けられてい
る。なお、アレイ基板６の厚さＤ１は０．７ｍｍ程度、
対向基板８の厚さＤ２は０．５ｍｍ程度であり、液晶９
の層の厚さＤ３は４．８μｍ程度である。緑色カラーフ
ィルタ１８の厚さｃは２．３μｍ程度であり、実際には
各色カラーフィルタの厚さａ，ｂ，ｃの関係は「ａ＜ｂ
＜ｃ」となっている。この液晶表示装置１０における表
示画面１の大きさは１３．３インチのＸＧＡ（１０２４
×３×７６８）となっている。

【００３２】以上の構成を備える液晶表示装置１０の表
示画面１をより詳細に説明すると、図５に示すようにな
っており、各色の画素列２〜４で４列の１２画素のうち
赤色カラーフィルタは最終のＰＥＰ工程で形成されるた
め、赤色カラーフィルタの近傍にはスペーサ５が設けら
れていない。したがって、赤色を除く２色の８画素にス
ペーサ５が所定の割合でばらまかれて設けられている。

【００３３】以上のように、所定の赤色カラーフィルタ
が設けられている領域を除く他の２色のカラーフィルタ
の部分には位置された画素の所定数に対して所定個数の
スペーサを所定割合で配置したので、少なくとも表示画
面の中心を含むアレイ基板と対向基板間の液晶挟持空間
の間隙を一定の力により保持することができることにな
る。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る液晶表示装置によれば、表示画面の少なくとも中央
に、所定半径当たり所定重さの力を所定周波数により加
えても画面内輝度変化量が所定割合以内となるように前
記光変調層を構成したので、アレイ基板および対向基板
間に設けられるスペーサ部材の配置の仕方に対して改良
を加えることができ、表示体に対する剛性補強を行なわ
なくともスペーサ部材の均一な配置により表示体の外部
圧力に対する強度を保持できると共に輝度変化量のばら
つきも除去して表示画質品位の低下を防止することので
きる液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の表示部
分の概略を示す平面図。

【図２】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の要部を
示す断面図。

【図３】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の配線層
と画素電極の位置関係を示す横断面図。

【図４】図３に示された液晶表示装置におけるIV―IV線
切断の縦断面図。

【図５】本発明の実施形態に係る液晶表示装置のカラー
フィルタにおけるスペーサの配置の詳細を示す平面図。

【符号の説明】

１ 表示画面 ５ スペーサ ６ アレイ基板 ７ 対向基板 ８ 液晶挟持空間 ９ 光変調層（液晶層） １０ 液晶表示装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素電極が配置されて成るアレイ基
   板と、前記アレイ基板に対向して配置された対向基板
   と、前記アレイ基板および対向基板の間に保持された光
   変調層と、前記光変調層の変調により画像を表示する表
   示画面とを備える液晶表示装置において、 前記表示画面の少なくとも中央に、所定半径当たり所定
   重さの力を所定周波数により加えても画面内輝度変化量
   が所定割合以内となるように前記光変調層を構成したこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記所定半径当たりの所定重さの力は４０
   ｇ／１５ｍｍ径であり、前記所定周波数は１〜１０Ｈｚ
   であり、前記画面内輝度変化量は５％以内であることを
   特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記所定半径当たりの所定重さの力は４０
   ｇ／１５ｍｍ径であり、前記所定周波数は１〜１０Ｈｚ
   であり、前記画面内輝度変化量は３％以内であることを
   特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記所定半径当たりの所定重さの力は４０
   ｇ／１５ｍｍ径であり、前記所定周波数は１〜１０Ｈｚ
   であり、前記画面内輝度変化量は実質的に０％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。
5. 【請求項５】複数の画素電極が配置されて成るアレイ基
   板と、前記アレイ基板に対向して配置された対向基板
   と、前記アレイ基板および対向基板の間に保持された光
   変調層と、前記光変調層の変調により画像を表示する表
   示画面とを備える液晶表示装置において、 前記表示画面の少なくとも中央に、１〜１０Ｈｚの周波
   数で４０ｇ／１５ｍｍの力を加えても、画面全体に斑点
   状の輝度変化がないことを特徴とする液晶表示装置。