JP2002350865A - 液晶パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 片側基板上に設置した突起によって液晶パネ
ルのセルギャップを保持するビーズレス方式の液晶パネ
ルでは、突起の周辺に発生する非配向領域を覆い隠すた
めに、ＢＭ幅を広くする必要があり、パネルの開口率が
低下してしまう。 【解決手段】 表示画素２間に遮光層３１，３２を設け
たパネルであり、突起５が形成された画素の突起５と重
なる領域の遮光層３１の幅が、突起が形成されていない
画素の、遮光層３１に対応する領域の遮光層３２の幅よ
りも広くなるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶層の層厚を一
定に保持するための突起を具備した液晶パネルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の液晶パネルの概略断面図で
ある。液晶パネルは２枚の基板１１，１２を貼り合せて
組み立てられているが、２枚の基板１１，１２間のギャ
ップを均一に保持するために、スペーサーを設置する事
が必要である。従来、このスペーサーとしてジビニール
ベンゼン系やベンゾグアナミン系の樹脂製ビーズ４、ま
たは酸化珪素系の無機ビーズ４を、２枚の基板１１，１
２のいずれか一方に散布した後に、２枚の基板１１，１
２を貼り合せていた。

【０００３】上記ビーズ散布方式は、その簡便性によ
り、現在生産されている大多数の液晶パネルの組立てに
適用されている。

【０００４】しかしながら、近年、液晶パネルに対する
表示品位向上の要求にともない、以下の点の改善が必要
とされている。すなわち、 １．散布されたビーズ４及びその周辺からの光ぬけや、
散布時のビーズ凝集による光ぬけに起因する、表示の不
均一性やコントラストの低下、 ２．更なるセルギャップ均一性の向上、 ３．液晶パネルに振動を与えた時のビーズ粒子４の移動
に起因するセルギャップ均一性の低下、または配向膜４
表面への傷、 ４．液晶パネルの一部に集中荷重が負荷された場合に、
ビーズ４がカラーフィルター基板１１上の樹脂層(カラ
ーフィルター層３１等)にめり込む事に起因するセルギ
ャップムラ発生等である。

【０００５】これらの問題点を解決すべく、近年、予め
カラーフィルター基板１１または対向するアレイ基板１
２上にフォトリソグラフィー等の手法を用いて、一定間
隔に、均一高さとなるように形成された樹脂製の突起５
（図４等参照）をセルギャップ保持のためのスペーサー
とし、散布ビーズ４を省略する構成（ビーズレス構成）
が検討され、一部の商品では、すでに採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビーズ
４の散布以前にラビングによる配向処理を行なう事が可
能であったビーズ散布方式とは異なり、上記ビーズレス
構成の場合、予め突起５を形成済みのカラーフィルター
基板１１またはアレイ基板１２にラビング処理を施すた
めに、突起５の陰となる側ではラビング処理が十分に行
なわれず、またその反対側では、ラビング布が突起５と
干渉するために、配向膜６２やラビング布のカスが溜ま
りやすいという現象が発生する。これらのラビング不十
分によって発生する非配向領域を隠すためには、突起５
をカラーフィルターの画素２間に形成する遮光層（ブラ
ックマトリクス：ＢＭ）と重なるように形成し、かつ、
遮光層を突起とその周辺の非配向領域を覆うように広く
する必要があった。このために、液晶パネルの開口率が
低下するという課題があった（図４）。

【０００７】更に近年、反射型や高精細仕様等の液晶パ
ネルでは、開口率を向上させるために遮光層を画素間に
は設けず、スイッチング素子と重なる領域や表示領域周
辺などの最小限の領域にのみ形成する構成も提案されて
いるが、このようなパネルに突起５を形成する場合に
は、突起５及び突起周辺の非配向領域が画素開口部には
み出してしまい、表示品位を低下させてしまうという課
題があった（図８）。

【０００８】本発明の目的は、スペーサーとして片側基
板上に形成した突起を用いた液晶パネルにおいて、上記
課題の開口率の低下や表示品位の低下を防止できる液晶
パネルを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶パネルでは、各表示画素に配置された
遮光層の形状が、突起が形成された画素と突起が形成さ
れていない画素で異なった構成である。

【００１０】本発明の請求項１記載の液晶パネルは、２
枚の基板間に液晶材料を挟持し、液晶層の層厚を一定に
保持するために、上記２枚の基板のうちいずれか一方の
表面に突起を具備する液晶パネルであって、各表示画素
に配置される遮光層の形状が、突起が形成される画素と
突起が形成されていない画素とで異なる事を特徴とす
る。

【００１１】本発明の請求項２記載の液晶パネルは、請
求項１記載の液晶パネルにおいて、突起が形成された画
素の突起と重なる領域の遮光層の幅が、突起が形成され
ていない画素の、対応する領域の遮光層の幅よりも広く
なるように、遮光層を備える事を特徴とする。

【００１２】本発明の請求項３記載の液晶パネルは、請
求項１記載の液晶パネルにおいて、表示領域面内で、行
方向と列方向のマトリクス状に形成される表示画素のう
ちの、同一の行または同一の列に突起が集中する事なく
均一に配分されている事を特徴とする。

【００１３】本発明の請求項４記載の液晶パネルは、２
枚の基板間に液晶材料を挟持し、液晶層の層厚を一定に
保持するために、上記２枚の基板のうちいずれか一方の
表面に突起を具備する液晶パネルであって、突起が形成
される画素の突起と重なる領域には遮光層を有し、突起
が形成されていない画素の対応する領域には遮光層を有
しない事を特徴とする。

【００１４】本発明の請求項５記載の液晶パネルは、請
求項４記載の液晶パネルにおいて、表示領域面内で、行
方向と列方向のマトリクス状に形成される表示画素のう
ちの、同一の行または同一の列に突起が集中する事なく
均一に配分されている事を特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１の液晶パネルの概略断面図を図１に示す。

【００１６】本実施の形態１の液晶パネルは、表示画素
２間に遮光層３１，３２を設けたパネルであり、突起５
が形成された画素の突起５と重なる領域の遮光層３１の
幅が、突起が形成されていない画素の、遮光層３１に対
応する領域の遮光層３２の幅よりも広くなるように構成
している。

【００１７】本実施の形態１による効果を説明する上
で、以下のようなパネルａ，ｂ，ｃ，ｄを作製して比較
を行った。 ａ．突起５が形成された画素の突起と重なる領域の遮光
層３１の幅が、突起が形成されていない画素の、対応す
る領域の遮光層３２の幅よりも広くなるように作成した
液晶パネル（図１）。 ｂ．突起５が形成された画素の突起と重なる領域の遮光
層３１の幅と突起が形成されていない画素の、対応する
領域の遮光層３２の幅を同様に広くなるように作成した
液晶パネル（図４）。 ｃ．突起５が形成された画素の突起と重なる領域の遮光
層３１の幅と突起が形成されていない画素の、対応する
領域の遮光層３２の幅をビーズ品と同様に狭くなるよう
に作成した液晶パネル（図５）。 ｄ．突起を設置せず、樹脂製ビーズ４によって作成した
液晶パネル（図９）。

【００１８】更に、パネルａに関しては、 ａ−１．突起５が、表示領域面内のマトリクス状に配置
された表示画素のうちの同一列方向に集中する事なく配
置された液晶パネル（図２）と、 ａ−２．同一列方向に集中して配置された液晶パネル
（図３）とを作成して、表示品位の比較を行なった。

【００１９】画素間の遮光層の幅が３０μｍのカラーフ
ィルター基板（ｂ用）１枚と、２０μｍのカラーフィル
ター基板（ｃ，ｄ用）２枚と、３０μｍと２０μｍのパ
ターンが混在したカラーフィルター基板（ａ−１，ａ−
２用）２枚をそれぞれ準備した。特に遮光層の幅が３０
μｍのものと２０μｍのものが混在したパターンでは、
４画素に１画素が３０μｍ、４画素に３画素が２０μｍ
であり、その配置は図２，図３に示すように、マトリク
ス状に形成された表示画素２のうちの、３０μｍ幅の遮
光層３１を同一の列に配置したパターン（図３）と、同
一の列に集中する事無く均一に配置したパターン（図
２）の２通りをそれぞれ１枚準備した。

【００２０】次にこれら５枚のカラーフィルター基板の
うちの４枚（ａ−１，ａ−２，ｂ，ｃ用）に、突起の材
料となるアクリル系樹脂をスピンコーターで厚さ４．５
μｍに均一に塗布した後に、フォトリソグラフィー法に
よって、直径１８μｍの突起５をパターンニングし、２
３０℃の熱効果を施して硬化した。この時突起５は、４
画素に１画素の密度で形成し、特に遮光層の幅が３０μ
ｍのものと２０μｍのものが混在したパターンでは、３
０μｍの遮光層３１と突起が重なるようにパターン形成
を行なった（図２，図３）。

【００２１】これらのカラーフィルター基板１１と予め
準備しておいた５枚のアレイ基板１２を洗浄後、配向膜
４を８００オングストロームの膜厚で所定のパターンに
塗布し、２３０℃に昇温したオーブンにて２時間の熱硬
化を実施した。

【００２２】次にこれらのアレイ基板１２、突起付きカ
ラーフィルター基板１１にそれぞれ、ラビング処理を行
なった後、純水にてラビングによって発生したカスの洗
浄を行なった。

【００２３】また、５枚のアレイ基板１２のうち１枚に
は、粒子径４．７μｍのベンゾグアナミン系の樹脂製ビ
ーズ４を平方ミリメートル当たり１５０個の密度で散布
した。

【００２４】次にカラーフィルター基板１１にシール印
刷を行い、アレイ基板１２と貼り合せた後にシール硬化
を実施した。突起５を形成していないカラーフィルター
基板１１（ｄ用）には、樹脂製ビーズ４を散布したアレ
イ基板１２を貼り合せた。この時、シール材料中には繊
維径４．５μｍのガラスファイバーを１．５〜２．０重
量％だけ混入した。

【００２５】シール硬化後、ガラス割断、液晶７の真空
注入、封口の所定の工程を実施してＴＮ型液晶パネルａ
−１，ａ−２，ｂ，ｃ，ｄを作成した。

【００２６】これら５枚の液晶パネルａ−１（図１，図
２），ａ−２（図１，図３），ｂ（図４），ｃ（図
５），ｄ（図９）に周辺回路を実装した後、表示させて
目視観察による評価（パネルのぎらつき）、及びコント
ラスト、輝度の測定を実施した。その結果を（表１）に
示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】(表１)に示すように、幅２０μｍの遮光層
上に突起を形成したパネル（ｃ）とビーズ散布方式で作
成した液晶パネル（ｄ）では、表示に突起５やビーズ４
周辺の非配向領域の光りぬけによるぎらつきが発生し、
表示品位を低下させている。

【００２９】一方、幅３０μｍの遮光層３１上に突起５
を形成したパネル（ａ−１，ａ−２，ｂ）では、光ぬけ
によるぎらつきが無く、さらに高コントラスト値が得ら
れ、良好な表示品位であった。ただ、ＢＭ幅が表示画素
全てにおいて３０μｍであったパネル（ｂ）に関して
は、白画面における輝度が他のパネルよりも若干低下す
るという問題もあった。

【００３０】これらの事から、本実施の形態のパネル
（ａ−１，ａ−２）のように、突起５の形成された画素
の遮光層３１の幅を突起５の形成されていない画素の遮
光層３２の幅よりも広くする事は、表示品位の向上を図
るために効果的である事がわかる。

【００３１】次に、本実施の形態における、突起５形成
を行なった画素の遮光層３１の幅を、突起形成を行なっ
ていない画素の遮光層３２の幅よりも広くしたパネル
の、突起５の配列による影響を調べるために、パネルａ
−１とａ−２の表示に関してさらに詳しく観察した結果
を（表２）に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】（表２）に示すように、突起５を同一の列
上に集中して配置したパネルａ−２では、ごく僅かなが
ら、中間調表示において濃淡の縦縞状パターンが見られ
る。

【００３４】同様に、突起を同一の行上に配置したパタ
ーンにおいては横縞状の濃淡パターンが見られる事は容
易に推測できる。このように、表示品位を更に向上させ
るためには、同一の行或いは、同一の列に集中する事な
く均一に突起を配置する事が効果的である。

【００３５】（実施の形態２）本発明の実施の形態２の
液晶パネルの概略断面図を図６に示す。

【００３６】本実施の形態２の液晶パネルは、遮光層を
画素間には設けず、スイッチング素子と重なる領域や表
示領域周辺などの最小限の領域にのみ形成する構成の液
晶パネルであり、突起５が形成された画素の突起５と重
なる領域には遮光層３１を形成するものの、突起が形成
されていない画素の、遮光層３１と対応する領域には遮
光層を設けない構成である。

【００３７】そして本実施の形態２では、近年提案され
ている、開口率を向上させるために遮光層を画素間には
設けず、スイッチング素子と重なる領域や表示領域周辺
などの最小限の領域にのみ形成する構成に関して、突起
形成個所の遮光層の有無による表示品位への影響を調べ
た。

【００３８】以下の３通りのパネルｅ，ｆ，ｇを作成し
て比較を行なった。 ｅ．突起５が形成された画素の突起と重なる領域に遮光
層３１を設け、突起が形成されていない画素の、対応す
る領域には遮光層を配置しないパネル（図６）。 ｆ．突起５が形成された画素の突起と重なる領域に遮光
層３１を設け、突起が形成されていない画素の、対応す
る領域にも同様に遮光層３２を配置したパネル（図
７）。 ｇ．突起５が形成された画素の突起と重なる領域にも、
突起が形成されていない画素の、対応する領域にも遮光
層を設けないパネル（図８）。

【００３９】突起が形成される画素の突起と重なる領域
に遮光層３１を設け、突起が形成されない画素の、対応
する領域には遮光層を設置しないカラーフィルター基板
１１（ｅ用，図６）と、突起が形成される画素の突起と
重なる領域と、さらに突起の存在しない画素の、対応す
る領域に３０μｍ幅の遮光層を設けたカラーフィルター
基板１１(ｆ用，図７)と、突起が形成される画素の突起
と重なる領域にも、突起が形成されない画素の、対応す
る領域にも遮光層を設けないカラーフィルター基板１１
（ｇ用，図８）をそれぞれ１枚ずつ準備した。

【００４０】次にこれら３枚のカラーフィルター基板
（ｅ，ｆ，ｇ用）に、突起の材料となるアクリル系樹脂
をスピンコーターで厚さ４．５μｍに均一に塗布した後
に、フォトリソグラフィー法によって、突起５をパター
ンニングし、２３０℃の熱効果を施して硬化した。この
時突起５は、４画素に１画素の密度で形成し、特に突起
用の遮光層を設けたカラーフィルター１１基板では、遮
光層３１と突起５が重なるようにパターン形成を行なっ
た。

【００４１】これらの突起付きカラーフィルター基板１
１と予め準備しておいた３枚のアレイ基板１２を洗浄
後、配向膜６２を８００オングストロームの膜厚で所定
のパターンに塗布し、２３０℃に昇温したオーブンにて
２時間の熱硬化を実施した。

【００４２】次にこれらのアレイ基板１２、カラーフィ
ルター基板１１にそれぞれ、ラビング処理を行なった
後、純水にてラビングによって発生したカスの洗浄を行
なった。

【００４３】次にカラーフィルター基板１１にシール印
刷を行い、アレイ基板１２と貼り合せた後にシール硬化
を実施した。この時、シール材料中には繊維径４．５μ
ｍのガラスファイバーを１．５〜２．０％混入した。

【００４４】シール硬化後、ガラス割断、液晶真空注
入、封口の所定の工程を実施してＴＮ型液晶パネルｅ
（図６），ｆ（図７），ｇ（図８）を作成した。

【００４５】これら３枚の液晶パネルｅ，ｆ，ｇに周辺
回路を実装した後、表示させて目視観察による評価（パ
ネルのぎらつき）、及びコントラスト測定を実施した。
その結果を（表３）に示す。

【００４６】

【表３】

【００４７】(表３)に示すように、突起と重なる領域に
遮光層を設けなかったパネル（ｇ）では、表示に突起周
辺の非配向領域の光りぬけによるぎらつきが発生し、表
示品位を低下させている。

【００４８】一方、突起と重なる領域に遮光層を設けた
パネル（ｅ）では、光ぬけによるぎらつきが無く、さら
に高コントラスト値が得られ、良好な表示品位であっ
た。

【００４９】また、突起が形成された画素の突起と重な
る領域に遮光層を設け、更に突起が形成されていない画
素の、対応する領域にも同様に遮光層を配置したパネル
（ｆ）に関しては、白画面における輝度が他のパネルよ
りも若干低下するという問題があった。

【００５０】これらの事から、本実施の形態のように、
突起５と重なる領域にのみ遮光層３１を設けた構成は、
表示品位の向上を図るために効果的である事がわかる。

【００５１】

【発明の効果】このように本発明によると、ブラックマ
トリクスなどの遮光層の幅の狭い、開口率の高いパネル
であっても、突起スペーサーを用いて高表示品位の液晶
パネルを得る事が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の液晶パネルの概略断面
図

【図２】本発明の実施の形態１における突起と遮光層の
配置を示す概略図

【図３】本発明の実施の形態１における突起と遮光層の
配置を示す概略図

【図４】比較例の液晶パネルの概略断面図

【図５】比較例の液晶パネルの概略断面図

【図６】本発明の実施の形態２の液晶パネルの概略断面
図

【図７】比較例の液晶パネルの概略断面図

【図８】比較例の液晶パネルの概略断面図

【図９】従来の液晶パネルを示す概略断面図

【符号の説明】 １１ カラーフィルター基板 １２ アレイ基板 ２ 表示画素 ３０ カラーフィルター層 ３１ 突起の形成された画素の突起と重なる領域の遮光
層 ３２ 突起を形成していない画素の、遮光層３１に対応
する個所の遮光層 ４ ビーズ ５ 突起 ６１ 透明電極 ６２ 配向膜 ６３ アレイ配線 ７ 液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 義則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 LA10 NA01 QA16 TA01 TA04 TA05 TA12 TA13 2H090 JA02 LA02 LA15 MB01 2H091 FA02Y FA34Y GA01 GA06 GA07 GA08 GA13 GA16 LA16 LA17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の基板間に液晶材料を挟持し、液晶
   層の層厚を一定に保持するために、上記２枚の基板のう
   ちいずれか一方の表面に突起を具備する液晶パネルであ
   って、 各表示画素に配置される遮光層の形状が、突起が形成さ
   れる画素と突起が形成されていない画素とで異なる事を
   特徴とする液晶パネル。
2. 【請求項２】 突起が形成された画素の突起と重なる領
   域の遮光層の幅が、突起が形成されていない画素の、対
   応する領域の遮光層の幅よりも広くなるように、遮光層
   を備える事を特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
3. 【請求項３】 表示領域面内で、行方向と列方向のマト
   リクス状に形成される表示画素のうちの、同一の行また
   は同一の列に突起が集中する事なく均一に配分されてい
   る事を特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
4. 【請求項４】 ２枚の基板間に液晶材料を挟持し、液晶
   層の層厚を一定に保持するために、上記２枚の基板のう
   ちいずれか一方の表面に突起を具備する液晶パネルであ
   って、 突起が形成される画素の突起と重なる領域には遮光層を
   有し、突起が形成されていない画素の対応する領域には
   遮光層を有しない事を特徴とする液晶パネル。
5. 【請求項５】 表示領域面内で、行方向と列方向のマト
   リクス状に形成される表示画素のうちの、同一の行また
   は同一の列に突起が集中する事なく均一に配分されてい
   る事を特徴とする請求項４記載の液晶パネル。