JP2003207785A

JP2003207785A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003207785A
Application number: JP2002005818A
Authority: JP
Inventors: Tomio Tanaka; 中富雄田; Masayuki Sugawara; 原正行菅
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶の配向不良を抑制してコントラストの低
下等の表示不良を効果的に防止することができる液晶表
示装置を提供する。【解決手段】電極基板２０の表面（電極層１２および
スペーサ２１の表面）には配向膜（図示せず）が設けら
れており、この配向膜の表面をラビングすることによ
り、電極基板２０の表面に対して配向処理が施される。
スペーサ２１の側面２１ｃのうち電極基板２０のラビン
グ方向に関して後方側に位置する部分には、ラビングさ
れない陰の領域を覆うよう上面２１ａ側から底面２１ｂ
側に向かって外方に広がるように傾斜した傾斜面２１ｄ
が設けられている。この傾斜面２１ｄは、ラビングの条
件に応じた所定の水平距離Ｌだけラビング方向に沿って
延びており、この部分で確実にラビング布と接触するよ
うになっている。

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、とりわけ、液晶層が挟持される一対の電極基板間の
間隙を一定に保つための柱状のスペーサを備えた液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示装置は、互いに対向し
て配置された一対の電極基板と、これら一対の電極基板
間に挟持された液晶層とを備えている。このような液晶
表示装置では、一対の電極基板間の間隙（ギャップ）を
一定に保つため、電極基板間に樹脂やシリカ等からなる
球状のスペーサ粒子を散布する方法が用いられることが
多い。しかしながら、電極基板間にスペーサ粒子を均一
に分散することは非常に困難であり、スペーサ粒子が一
箇所に凝集した状態で電極基板同士を貼り合わせると、
電極基板間の間隙が設計値以上に広がってギャップ不良
と呼ばれる問題を引き起こしやすい。このため、近年で
は、一対の電極基板間の間隙を一定に保つための方法と
して、図７に示すように、一対の電極基板のうちの一方
の電極基板２０（ガラス基板１１および電極層１２が積
層されてなる電極基板）上に柱状のスペーサ１８を形成
しておき、このような柱状のスペーサ１８を介して電極
基板２０とそれに対向する電極基板との間の間隙を一定
に保つ方法が導入されるようになってきている。

【０００３】ところで、液晶表示装置で用いられる電極
基板は、液晶層中の液晶分子を配向させるため、その表
面を配向させておく必要がある。このため、図７に示す
ようなスペーサ付きの電極基板２０でも、電極基板２０
の表面（電極層１２およびスペーサ１８の表面）に対し
て配向処理を施す必要がある。なお、このような配向処
理は、例えばラビング布等で電極基板２０の表面を擦る
（ラビングする）ことにより行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すようなスペーサ付きの電極基板２０の表面をラビン
グした場合には、ラビング布で擦られない領域（ラビン
グされない陰の領域）が残ってしまう。すなわち、電極
基板２０の表面のうちスペーサ１８の近傍部分では、ラ
ビング布で擦られたときに、ラビング布が接触しない陰
の領域ができてしまい、その領域に対して配向処理が施
されなくなる。配向処理が施されない領域は液晶を配向
させることができない領域であり、液晶表示装置として
の表示不良を引き起こすことになる。

【０００５】図８は図７に示すスペーサ付きの電極基板
２０の詳細を示す図である。図８において、ガラス基板
上に設けられた電極層１２は、互いに直交するように延
びる信号線１２ａおよびゲート線１２ｂと、ＴＦＴ素子
（スイッチング素子）１２ｃと、画素電極１２ｄとから
なり、このうち信号線１２ａおよびゲート線１２ｂの交
点部に柱状のスペーサ１８が形成されている。このよう
なスペーサ付きの電極基板２０の表面をラビングする
と、ラビング方向に関してスペーサ１８の後方に配向処
理が施されない領域１９が生じ、その領域１９で液晶が
配向しなくなる。ここで、スペーサ１８は電極層１２の
うち画素電極１２ｄの近傍に配置されており、配向処理
が施されない領域の一部が画素電極１２ｄの一部にかか
ってしまうことが多い。この場合には、画素（画素電極
１２ｄ）内の液晶の一部が配向しなくなり、画素（画素
電極１２ｄ）内に白抜けする領域ができてしまい、液晶
表示装置としての表示不良（コントラストの低下等）を
招くこととなる。

【０００６】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、ラビングに起因した液晶の配向不良を抑制
して、コントラストの低下等の表示不良を効果的に防止
することができる液晶表示装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに対向し
て配置された一対の電極基板と、前記一対の電極基板間
に挟持された液晶層と、前記一対の電極基板の少なくと
も一方に形成され、前記一対の電極基板間の間隙を一定
に保つ柱状のスペーサとを備え、前記スペーサは、互い
に平行に延びる上面および底面と、これら上面および底
面の間に設けられた側面とを有し、前記スペーサの前記
側面のうち電極基板のラビング方向に関して後方側に位
置する部分には、ラビングされない陰の領域を覆うよう
前記上面側から前記底面側に向かって外方に広がるよう
に傾斜した傾斜面が設けられていることを特徴とする液
晶表示装置を提供する。

【０００８】なお、本発明においては、前記スペーサ
は、前記一対の電極基板のいずれかに設けられた信号線
およびゲート線の交点部に配置され、前記スペーサの前
記傾斜面は前記交点部の近傍に位置するスイッチング素
子の反対側に位置していることが好ましい。また、前記
傾斜面の前記ラビング方向に沿った水平距離Ｌは、スペ
ーサの高さをｄ１、ラビング布の毛足の長さをｌ、電極
基板に対するラビング布の押し込み量をｄ２としたとき
に、

【数２】により表されることが好ましい。

【０００９】本発明によれば、電極基板上に形成された
スペーサの側面のうち電極基板のラビング方向に関して
後方側に位置する部分に、ラビングされない陰の領域を
覆うよう上面側から底面側に向かって外方に広がるよう
に傾斜した傾斜面を設けているので、電極基板の表面を
ラビング布等によりラビングしたときでもラビング布が
傾斜面に確実に接触することとなり、ラビング方向に関
してスペーサの後方に配向処理が施されない領域が生じ
ることを防止することができる。このため、ラビングに
起因した液晶の配向不良を抑制して、コントラストの低
下等の表示不良を効果的に防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１乃至図５は本発明によ
る液晶表示装置の一実施の形態を説明するための図であ
る。

【００１１】まず、図５により、本実施の形態に係る液
晶表示装置の全体構成について説明する。図５に示すよ
うに、液晶表示装置１０は、互いに対向して配置された
一対の電極基板２０，２５と、電極基板２０，２５間に
挟持された液晶層１３と、電極基板２０に形成され、電
極基板２０，２５間の間隙（ギャップ）を一定に保つ柱
状のスペーサ２１とを備えている。このうち、電極基板
２０は、ガラス基板１１と、ガラス基板１１上に積層さ
れた電極層１２とからなっている。また、電極基板２５
は、ガラス基板１４と、ガラス基板１４上に積層された
電極層１５とからなっている。なお、電極基板２０のガ
ラス基板１１および電極基板２５のガラス基板１４の外
側表面には偏光板１６，１７がそれぞれ積層されてい
る。

【００１２】次に、図１(a)(b)および図２により、電極
基板２０およびそれに形成されるスペーサ２１の詳細に
ついて説明する。図１(a)(b)および図２に示すように、
ガラス基板１１上に設けられる電極層１２は、互いに直
交するように延びる信号線１２ａおよびゲート線１２ｂ
と、ＴＦＴ素子（スイッチング素子）１２ｃと、画素電
極１２ｄとからなり、このうち信号線１２ａおよびゲー
ト線１２ｂの交点部に柱状のスペーサ２１が形成されて
いる。ここで、電極基板２０の表面（電極層１２および
スペーサ２１の表面）には配向膜（図示せず）が設けら
れており、この配向膜の表面をラビングすることによ
り、電極基板２０の表面に対して配向処理が施されるよ
うになっている。

【００１３】図１(a)(b)に示すように、スペーサ２１
は、互いに平行に延びる上面２１ａおよび底面２１ｂ
と、上面２１ａおよび底面２１ｂの間に設けられた側面
２１ｃとを有している。また、スペーサ２１の側面２１
ｃのうち電極基板２０のラビング方向に関して後方側に
位置する部分には、ラビングされない陰の領域を覆うよ
う上面２１ａ側から底面２１ｂ側に向かって外方に広が
るように傾斜した傾斜面２１ｄが設けられている。な
お、この傾斜面２１ｄは、信号線１２ａおよびゲート線
１２ｂの交点部の近傍に位置するＴＦＴ素子１２ｃの反
対側に位置している（図２参照）。

【００１４】ここで、図３(a)(b)および図４により、電
極基板２０上に形成されたスペーサ２１とラビング工程
との関係について説明する。

【００１５】図３(a)はラビング工程の一例を模式的に
示す図であり、図３(b)は図３(a)に示すIIIb部分の拡大
図である。図３(a)において、符号３１は円筒形のロー
ルであり、その表面にはラビング布３２が巻き付けられ
ている。ここで、ロール３１はモータ（図示せず）によ
りその中心軸のまわりに回転するようになっている。ま
た、電極基板２０は、それを載置するステージ（図示せ
ず）により水平方向に並進移動するようになっている。
すなわち、ロール３１と電極基板２０とは、ラビング布
３２と電極基板２０とが互いに接触した状態で相対的に
並進および回転移動するようになっており、これによ
り、電極基板２０が表面をラビングされる。このとき、
電極基板２０上に形成された円柱状の突起物２０ａとラ
ビング布３２（毛足３２ａ）との関係は図３(b)に示す
ように表される。すなわち、図３(b)に示すように、基
板２０上でロール３１が相対的に並進および回転移動す
ることによりラビング布３２の毛足３２ａが順次突起物
２０ａの前方側（図中左側）から後方側（図中右側）へ
と移動する。このとき、ラビング布３２の毛足３２ａが
突起物２０ａの上面を図３(b)に示すようにして乗り越
えていき、突起物２０ａの後方に毛足３２ａが接触しな
い陰の領域（長さＬ）ができる。具体的には、円柱状の
突起物２０ａの高さをｄ１、ラビング布３２の毛足３２
ａの長さをｌ、電極基板２０に対するラビング布３２の
押し込み量をｄ２とすると、ラビングされない陰の領域
の長さＬは、次式(1)(2)(3)により求められる。なお、
次式(1)(2)(3)において、θ１は電極基板２０上で折れ
た毛足３２ａの角度、θ２は突起物２０ａ上で折れた毛
足３２ａの角度である。

【００１６】

【数３】具体的には例えば、ｄ１＝５μｍの場合において、ｌ＝
１．０，２．０，３．０，４．０ｍｍのそれぞれについ
て、Ｌおよびｄ２の関係を求めると、図４のようにな
る。図４によれば、ｄ１＝５μｍ、ｌ＝３．０ｍｍ、ｄ
２＝０．１ｍｍとすると、Ｌ≒２０μｍとなる。ここ
で、スペーサ２１の傾斜面２１ｄが上式(1)(2)(3)によ
り求められる長さＬに対応する水平距離だけラビング方
向に沿って延びるようにすれば、円柱状のスペーサでは
ラビングされない陰の領域となっていた領域でも、ロー
ル３２の毛足３２ａがスペーサ２１の傾斜面２１ａに接
触することとなり、傾斜面２１ｄ上にて確実に配向処理
が施されることとなる。このため、スペーサ２１の傾斜
面２１ｄの形状は、上式(1)(2)(3)により求められるＬ
（およびｄ１）を用いて図１(a)(b)に示すようにして決
定するとよい。

【００１７】次に、このような構成からなる液晶表示装
置１０の製造方法について説明する。

【００１８】まず、電極基板２０を製造するため、ガラ
ス基板１１上にスパッタリング法によりクロム（Ｃｒ）
膜を形成し、ホトリソグラフィ法によりゲート線１２ｂ
およびゲート電極をパターン化する。次いで、その上に
ＣＶＤ法により窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるゲー
ト絶縁膜およびアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を
形成する。そして、その上にスパッタリング法によりク
ロム（Ｃｒ）膜を形成し、ホトリソグラフィ法により信
号線１２ａ、ソース電極およびドレイン電極をパターン
化する。なお、ゲート電極、アモルファスシリコン膜、
ソース電極およびドレイン電極によりＴＦＴ素子１２ｃ
が構成される。また、ＩＴＯ膜をスパッタリング法およ
びホトリソグラフィ法によりパターン化することにより
画素電極１２ｄを形成する。

【００１９】次いで、このようにして形成された信号線
１２ａ、ゲート線１２ｂ、ＴＦＴ素子１２ｃおよび画素
電極１２ｄからなる電極層１２上にスペーサ２１を形成
する。なお、スペーサ２１は、信号線１２ａおよびゲー
ト線１２ｂの交点部に形成される。ここで、スペーサ２
１の材料としては、電極層１２上に形成される保護膜と
同一の材料（窒化シリコン（ＳｉＮｘ））を用いること
ができ、エッチングによるパターン化により図１(a)(b)
に示すような形状のスペーサ２１を形成することができ
る。なお、スペーサ２１の形状は露光条件により制御す
ることができる。

【００２０】その後、電極基板２０の表面（電極層１２
およびスペーサ２１の表面）に配向膜を形成する。そし
て、この配向膜の表面を図２に示すようなラビング方向
にラビングすることにより、電極基板２０の表面（電極
層１２およびスペーサ２１の表面）に対して配向処理を
施す。

【００２１】一方、電極基板２０に対向する電極基板２
５を製造するため、ガラス基板１４上に対向電極として
の電極層１５を形成し、次いで、電極層１５の表面には
配向膜を形成する。そして、この配向膜の表面をラビン
グすることにより、電極基板２５の表面（電極層１５の
表面）に対して配向処理を施す。

【００２２】その後、スペーサ２１を介して電極基板２
０，２５を対向させた後、電極基板２０，２５間に液晶
材料を注入して液晶層１３を形成する。また、電極基板
２０のガラス基板１１および電極基板２５のガラス基板
１４の外側表面には偏光板１６，１７をそれぞれ積層す
る。これにより、図５に示すような液晶表示装置１０が
製造される。

【００２３】このように本実施の形態によれば、電極基
板２０上に形成されたスペーサ２１の側面２１ｃのうち
電極基板２０のラビング方向に関して後方側に位置する
部分に、ラビングされない陰の領域を覆うよう上面２１
ａ側から底面２１ｂ側に向かって外方に広がるように傾
斜した傾斜面２１ｄを設けているので、電極基板２０の
表面をラビング布等によりラビングしたときでもラビン
グ布が傾斜面２１ｄに確実に接触することとなり、ラビ
ング方向に関してスペーサ２１の後方に配向処理が施さ
れない領域が生じることを防止することができる。この
ため、ラビングに起因した液晶の配向不良を抑制して、
コントラストの低下等の表示不良を効果的に防止するこ
とができる。

【００２４】また、本実施の形態によれば、スペーサ２
１の側面２１ｃのうち電極基板２０のラビング方向に関
して後方側に位置する部分にのみ、ラビングの条件に応
じた所定の水平距離Ｌにわたって延びる傾斜面２１ｄを
設けているので、全体に傾斜面２１ｄを設ける場合に比
べて省スペース化を図ることができる。

【００２５】なお、上述した実施の形態においては、画
素電極１２ｃおよびＴＦＴ素子１２ｄ等が設けられた電
極基板２０側にスペーサ２１を形成しているが、これに
限らず、電極基板２０に対向する電極基板２５側にスペ
ーサ２１を形成するようにしてもよい。なお、この場合
には、スペーサ２１の材料として透明な樹脂を用いるこ
とができる。

【００２６】また、上述した実施の形態においては、ス
ペーサとして図１(a)(b)に示すような形状のスペーサ２
１を用いているが、これに限らず、図６(a)(b)に示すよ
うに、電極基板２０のラビング方向に関して後方側に位
置する部分に階段状の傾斜面２２ｄを形成するような、
複数の板状部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなるスペー
サ２２を用いるようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
極基板の表面をラビング布等によりラビングしたときで
もラビング布が傾斜面に確実に接触することとなり、ラ
ビング方向に関してスペーサの後方に配向処理が施され
ない領域が生じることを防止することができる。このた
め、ラビングに起因した液晶の配向不良を抑制して、コ
ントラストの低下等の表示不良を効果的に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の一実施の形態で用
いられるスペーサ付きの電極基板を示す断面図および平
面図。

【図２】図１に示すスペーサ付きの電極基板の詳細を示
す概略平面図。

【図３】電極基板上に形成されたスペーサとラビング工
程との関係を説明するための模式図。

【図４】ラビングの条件とラビングされない陰の領域の
長さとの関係を示す図。

【図５】本発明による液晶表示装置の一実施の形態の全
体構成を示す断面図。

【図６】図１に示すスペーサの変形例を示す断面図およ
び平面図。

【図７】従来の液晶表示装置で用いられるスペーサ付き
の電極基板を示す断面図。

【図８】図７に示すスペーサ付きの電極基板の詳細を示
す概略平面図。

【符号の説明】

１０液晶表示装置１１，１４ガラス基板１２，１５電極層１３液晶層１６，１７偏光板２０，２５電極基板２１，２２スペーサ２１ａ上面２１ｂ底面２１ｃ側面２１ｄ傾斜面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ板状部材２２ｄ傾斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H089 LA09 LA10 LA12 LA16 MA01X NA12 NA17 PA01 QA15 QA16 TA02 TA04 TA09 2H092 JA24 NA04 NA25 PA02 PA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向して配置された一対の電極基板
と、前記一対の電極基板間に挟持された液晶層と、前記一対の電極基板の少なくとも一方に形成され、前記
一対の電極基板間の間隙を一定に保つ柱状のスペーサと
を備え、前記スペーサは、互いに平行に延びる上面および底面
と、これら上面および底面の間に設けられた側面とを有
し、前記スペーサの前記側面のうち電極基板のラビング
方向に関して後方側に位置する部分には、ラビングされ
ない陰の領域を覆うよう前記上面側から前記底面側に向
かって外方に広がるように傾斜した傾斜面が設けられて
いることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記スペーサは、前記一対の電極基板のい
ずれかに設けられた信号線およびゲート線の交点部に配
置され、前記スペーサの前記傾斜面は前記交点部の近傍
に位置するスイッチング素子の反対側に位置しているこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記傾斜面の前記ラビング方向に沿った水
平距離Ｌは、スペーサの高さをｄ１、ラビング布の毛足
の長さをｌ、電極基板に対するラビング布の押し込み量
をｄ２としたときに、【数１】により表されることを特徴とする請求項１または２記載
の液晶表示装置。