JP2004077703A

JP2004077703A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004077703A
Application number: JP2002236503A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sano; 佐野　雄一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】アレイ基板と対向基板とをシール材により貼り合わせた際に、遮光層およびその近傍で、基板相互間の間隔が減少して液晶材料が十分に注入されなくなったり、液晶材料の量の影響により遮光層およびその近傍で表示不良が発生することを防止する。
【解決手段】この発明の液晶表示装置１は、アレイ基板２００と対向基板４００との間に液晶層４１０が設けられている有効表示領域１０２の周縁部を覆う遮光光２５０と対向される対向基板の所定の位置または遮光層の所定の位置若しくはその両方に、両基板をシール材１０６により貼り合わせた際に、遮光層およびその近傍で、基板相互の間隔が減少することを抑止可能な突起４５０（２５０ａ）を有する。
【選択図】　　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の基板間に液晶材料が保持されてなる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置等に代表される平面表示装置は、軽量、薄型、低消費電力の特徴を生かして各種分野で利用されている。
【０００３】
中でも液晶表示装置は、パーソナル・コンピュータに代表される携帯情報機器に多用されている。
【０００４】
ところで、液晶表示装置の製造工程において、アレイ基板と対向基板の位置あわせの精度を必要以上に高めることを不要とするために、例えばアレイ基板側に遮光層を設ける試みが成されている。例えば、有効表示領域を囲む周辺領域に対応してアレイ基板上に黒色遮光層を配置することが考えられている。また、この黒色遮光層を樹脂材料で構成すると共に、同一工程で有効表示領域にスペーサを形成することも考えられている。そして、このような構成によれば、スペーサ位置をマスクパターンで決定することができるため、スペーサが表示に与える影響を防止できるという効果がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したように周辺の遮光層とスペーサとを同一工程で作成すると、周辺の遮光層上には別途スペーサを配置する以外に間隙を保持することができない。
【０００６】
このため、有効表示領域の大きい液晶表示装置では、基板のたわみ等によって基板間隙が不均一になり、有効表示領域内にも影響を及ぼす。主として旋光性を用いる液晶表示装置に比べて複屈折性を主として用いる表示モード、例えば垂直配向液晶を用いる場合等ではこの影響が顕著となる。更に、垂直配向膜の影響等により液晶材料の注入がし難く、このため基板間隙の不均一に起因して真空部が残存するという問題が生じることもある。
【０００７】
この発明は、上記した技術背景に鑑み、基板間隙の均一性に優れ、これにより液晶材料の注入不良が大幅に改善される液晶表示装置を提供することを目的とする。また、この発明は、製造工程を増大させることなく、良好な表示特性が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の画素電極がマトリクス状に配置された表示領域と、この表示領域を囲む周辺領域とを含むアレイ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を備えた対向基板と、前記画素電極と前記対向電極との間に保持され、複屈折効果に基づき表示を行う液晶材料と、を備えた液晶表示装置において、前記アレイ基板は、前記周辺領域に配置される遮光層と、この遮光層と同一工程で作成され前記表示領域上に配置されるスペーサとを含み、前記対向基板は、前記アレイ基板の前記周辺領域に対応する領域に配置される複数の間隙制御突起とを含むことを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１に示される通り、液晶表示装置１は、内部に液晶材が封入されている液晶パネル１００と液晶パネル１００が表示すべき画像情報や駆動電源を供給可能な駆動回路５００とを有している。
【００１１】
液晶パネル１００と駆動回路基板５００とは、フレキシブルプリント基板（可撓性の高い配線材と称される、以下ＦＰＣと略称する）５５０を介して電気的に接続されている。ＦＰＣ５５０の一端は、例えば異方性導電膜（ＡＣＦ）５５１（図２参照）により、アレイ基板２００の所定の位置に設けられている接続電極１７１に接続されている。ＦＰＣ５５０の他端は、同様に、ＡＣＦ５５１により駆動回路基板５００に接続されている。
【００１２】
液晶パネル１００は、第１の基板すなわちアレイ基板２００と第２の基板すなわち対向基板４００との間に、任意本数の信号線Ｘと、任意本数の走査線Ｙと、信号線Ｘと走査線Ｙとの交点近傍に配置される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であるスイッチ素子２１１からなる複数個の画素Ｐｘを有している。なお、両基板間には、図１では省略されているが、例えばＭＶＡ（マルチドメイン・バーチカル・アライン）用に誘電率異方性が負のネマチック型の液晶材料が封入され、垂直配向膜の配向能によって液晶分子は垂直配向している。また、個々の画素Ｐｘには、補助容量Ｃが与えられている。
【００１３】
信号線Ｘおよび走査線Ｙは、第１の基板２００に一体に形成されたＸドライバ１５１ならびにＹドライバ１６１に接続されている。なお、各ドライバとＦＰＣ５５０との接続に利用される図示しない接続電極部も第１の基板２００に一体に設けられている。
【００１４】
また、図２を用いて後段に詳述するが、第１の基板２００と第２の基板４００とを貼り合わせる際に利用されるシール材の内側の所定の位置に設けられる遮光層２５０と対向する第２の基板４００の所定の位置には、遮光層２５０に向けて僅かに突出された複数の突起（間隔維持部材）４５０が形成されている。なお、図３を用いて後段に説明するが、第１の基板２００の遮光層２５０に複数の突起（間隔維持部材）２５０ａを設け、第２の基板４００の突起２５０ａと対向する位置に同様に突起４５０を設けてもよい。
【００１５】
図２は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶パネルの構成の一例を説明する概略断面図である。
【００１６】
図２に示される通り、液晶パネル１００は、マトリクス状に配置された複数の表示画素部Ｐｘが設けられた有効表示領域１０２と、駆動回路部（周辺電極部）１１０とを有している。
【００１７】
液晶パネル１００は、アレイ基板（第１の基板）２００と対向基板（第２の基板）４００とが所定の間隔で対向され、両基板間に液晶材料が封止された液晶層４１０が形成されたものである。なお、アレイ基板２００および対向基板４００のそれぞれには、例えば厚さが０．７ｍｍの無アルカリガラス板製で光透過性の絶縁基板が用いられる。
【００１８】
アレイ基板２００の基材であるガラス板２０１の一方の主面には、マトリクス状に配置された複数の信号線Ｘおよび複数の走査線Ｙ、信号線Ｘと走査線Ｙとの交点近傍に配置される薄膜トランジスタすなわちＴＦＴから構成されるスイッチ素子２１１およびスイッチ素子２１１に接続された画素電極２１３が設けられている。
【００１９】
スイッチ素子２１１は、チャネル領域２１２ｃならびにチャネル領域２１２ｃを挟んで配置されたソース領域２１２ｓおよびドレイン領域２１２ｄからなる多結晶シリコン（低温ポリシリコン）膜すなわちｐ−Ｓｉ膜を活性層として備えている。
【００２０】
スイッチ素子２１１のゲート電極２１５は、例えばＭｏＷ合金膜からなり、ｐ−Ｓｉ膜のチャネル領域２１２ｃ上にＴＥＯＳ膜等からなるゲート絶縁膜２１４を介して配置され、走査線Ｙに接続されている。なお、走査線ＹもＭｏＷ合金により、ゲート電極２１５と一体的に形成されている。
【００２１】
スイッチ素子２１１のソース電極２１６ｓは、例えばＭｏ／ＡｌＮｄ／Ｍｏ合金（以下、ＭＡＭ膜と略称する）膜からなり、ソース領域２１２ｓに接続されるとともに画素電極２１３に接続されている。
【００２２】
スイッチ素子２１１のドレイン電極２１６ｄは、例えばＭＡＭ膜からなり、ドレイン領域２１２ｄに接続されるとともに信号線Ｘに接続されている。なお、信号線Ｘも合金により、ドレイン電極２１６ｄと一体的に形成されている。
【００２３】
画素電極２１３は、光透過性を有する導電性部材、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）やＩＺＯ（インジウム・ジンク・オキサイド）から形成されており、電圧印加時の液晶材料の配列方向を各領域で異ならしめるため、例えば不図示のスリットが設けられている。このスリットに代えて後述する突起等を対向基板と同様に設けても構わない。画素電極２１３は、スイッチ素子（ＴＦＴ）２１１上に、順に積層されたＳｉＯ_２等の酸化膜またはＳｉＮｘ等の窒化膜からなる層間絶縁膜２１７およびカラーレジスト層が露光・現像されて構成されるカラーフィルタ層ＣＦ上に配置される。なお、この実施形態では、層間絶縁膜２１７には、窒化シリコンを用いている。
【００２４】
カラーフィルタ層２１８は、例えば赤、緑および青にそれぞれ着色されたネガ型のカラーレジスト層によって形成されている。各色のカラーフィルタ層２１８は、対応する色の表示画素部Ｐｘ毎に配置されている。
【００２５】
また、更にカラーフィルタ層２１８上の所定の位置には柱状スペーサ１０４が形成されている。この柱状スペーサ１０４は、有効表示領域とシール材１０６との間に設けられる遮光層２５０と同一材料、同一工程で作成することができ、たとえば黒色レジストで構成することができる。そして、この実施形態では、遮光層２５０および柱状スペーサ１０４はそれぞれ３．５μｍに形成されている。　配向膜２１９は、全ての画素電極２１３を覆うように、有効表示領域１０２の全面に配置されている。
【００２６】
対向基板４００の基材であるガラス板４０１の一方の主面には、画素電極２１３に対向して配置された対向電極４０３が設けられている。
【００２７】
対向電極４０３は、光透過性を有する導電性部材、例えばＩＴＯによって形成されている。また、ガラス板４０１と対向電極４０３との間には透明な樹脂性の高さ１μｍの突起４５０が設けられており、有効表示領域に設けられる突起４５０によって上述した画素電極２１３と協調して電圧印加時の液晶材料の配列方向を各領域で異ならしめるよう制御する。
【００２８】
そして、アレイ基板２００と対向基板４００とは、柱状スペーサ１０４を介して、例えば３．５μｍのギャップが与えられて、シール材１０６によって貼り合せられる。
【００２９】
アレイ基板２００側の有効表示領域１０２の外側には、遮光層２５０が額縁状に配置され、対向基板４００側の対応する領域には突起４５０が有効表示領域と同様に設けられている。従って、図２から明らかなように、遮光層２５０に向かって、例えば１μｍ程度突出されている突起４５０により、アレイ基板２００の遮光層２５０の開放端と対向基板４００の突起４５０の先端との間の距離は、配向膜４０５の厚さを含んで、１μｍ程度となる。
【００３０】
このように、シール材１０６により相互に貼り合わせられるアレイ基板２００と対向基板４００の周縁部の近傍に定義される遮光層２５０（アレイ基板側）に対向させて、対向基板４００側から複数の突起４５０を設けることにより、貼り合わせに際して基板のたわみ等によって基板相互の距離がシール材１０６の近傍で狭くなる範囲が少なくとも１μｍよりも小さく抑えることができる。これにより、基板間隙に液晶材料を注入するに際し、真空領域が残存することもなく、均一な注入が達成される。
【００３１】
また、例えば滴下注入により注入するに際しても、液晶材料の滴下後に基板を貼り合せるにしても、基板間隙を各所で均一に維持できるため、良好な表示特性を確保することができる。
【００３２】
図３は、図２に示した突起を、対向基板ならびにアレイ基板の双方から延ばす例を示している。
【００３３】
図３に示されるように、アレイ基板２００にカラーフィルタ層２１８を設ける工程において、遮光層２５０が形成される領域に、予めカラーフィルタ層２１８と同時に、複数のリブ（芯材）２１８ａを設け、その後通常の工程により遮光層２５０を形成する。
【００３４】
この場合、リブ２１８ａが形成された領域では、遮光層２５０の一部が開放端側に盛り上がり、突起２５０ａが形成される。従って、カラーフィルタ層２１８を設ける工程と遮光層２５０を設ける工程のみにより、遮光層２５０の一部を、突起２５０ａとすることができる。
【００３５】
一方、対向基板４００には、上述した実施形態と同様に遮光層２５０の突起２５０ａと対向する位置にも、任意の高さの突起４５０が有効表示領域に設けられる配向制御用の突起と同一工程で形成される。
【００３６】
この方法によれば、有効表示領域外においても突起２５０ａと突起２５０とを当接させることでアレイ基板と対向基板との間隙を均一に維持することができ、基板間隙を各所で均一に維持することができる。
【００３７】
なお、突起２５０ａと突起２５０とは、必ずしも当接している必要はなく、セルギャップに対して十分に近接していれば良い。
【００３８】
図４は、図２または図３を用いて説明した遮光層および突起を模式的に示した概略図である。
【００３９】
図４に示される通り、対向基板４００およびアレイ基板２００のいずれかまたは双方から、突起４５０または突起２５０ａと４５０と設けたとしても、遮光層２５０の面積に示す突起の割合は低く、このため滴下注入により液晶材料をアレイ基板上に滴下し、液晶材料を基板上に広げる際に、液晶材料の流れを阻害しないことが認められる。なお、突起４５０または突起２５０ａと４５０とが設けられる領域は、平面方向から見た状態で、遮光層２５０の幅（面積）から逸脱しない程度であるから、液晶パネル１００の有効表示領域１０２に、何ら影響を与えることもないことはいうまでもない。
【００４０】
有効表示領域１０２の周辺領域には、一体的に構成される駆動回路部１１０が配置されている。駆動回路部１１０は、図１を用いて概略的に説明したが、任意の信号線Ｘに画像信号を供給する信号線駆動回路部１５１および個々の走査線Ｙに走査パルスを供給する走査線駆動回路１６１を含む。なお、信号線駆動回路部（Ｙドライバ）１５１および走査線駆動回路部（Ｘドライバ）１６１のそれぞれは、有効表示領域１０２内に設けられるスイッチ素子と同様に、多結晶シリコン膜を含む薄膜トランジスタによって構成されている。
【００４１】
アレイ基板２００の外面および対向基板４００の外面には、それぞれ、液晶層４１０の特性に合わせて偏光方向を設定した一対の偏光板２２０および４０７が設けられている。すなわち、アレイ基板２００を構成する絶縁基板２０１の他方の主面（裏面）上には、粘着剤２２１によって貼り付けられた偏光板２２０が、対向基板４００を構成する絶縁基板４０１の他方の主面（裏面）上には、粘着剤４０６によって貼り付けられた偏光板４０７が、それぞれ、配置されている。
【００４２】
以下、面光源部８１０と、面光源部８１０から出射された光に所定の光学特性を与える少なくとも１枚の光学シート８２０と、からなるバックライトユニット８００が、偏光板２２０側に設けられる。面光源部８１０は、例えば液晶パネル１００と同等の寸法を有する導光板、この導光板の端面に配置された管状光源、この管状光源から放射された光を導光体の端面に導く反射板などによって構成されている。光学シート８２０は、面光源部８１０から出射された光を集光するプリズムシートや拡散する拡散シートなどによって構成される。なお、偏光板２２０の表面には、粘着剤８２１を介して、バックライトユニット８００を構成する光学シート８２０が貼り付けられている。
【００４３】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に挟持されている液晶材料からなる有効表示領域から外部に光が漏れ、あるいは有効表示領域内に外部から光が入ることを阻止するために有効表示領域の周縁部を覆う遮光層に対向する対向基板の所定の位置に複数の突起を設けたことにより、両基板をシール材で貼り合わせた際に、遮光層およびその近傍で、基板相互間の間隔が減少して液晶材料が十分に注入されなくなったり、液晶材料の量の影響により、遮光層およびその近傍で表示不良が発生することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態が適用可能な液晶表示装置の一例を説明する概略図。
【図２】図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶パネルの一例を説明する概略断面図。
【図３】図２に示した液晶パネルの別の構成の一例ヲ説明する概略断面図。
【図４】図２および図３に示した遮光層および突起を平面方向から見た状態を示す概略平面図。
【符号の説明】
１・・・液晶モジュール、
１００・・・液晶パネル、
１０２・・・有効表示領域、
１０４・・・柱状スペーサ、
１０６・・・シール材、
１１０・・・駆動回路部（周辺電極部）、
２００・・・アレイ基板、
２０１・・・ガラス基板、
２１８・・・カラーフィルタ層、
２１８ａ・・リブ、
２５０・・・遮光層、
２５０ａ・・突起（アレイ基板側）、
４００・・・対向基板、
４０１・・・ガラス基板、
４０４・・・柱状スペーサ、
４５０・・・突起（対向基板側）。

Claims

複数の画素電極がマトリクス状に配置された表示領域と、この表示領域を囲む周辺領域とを含むアレイ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を備えた対向基板と、前記画素電極と前記対向電極との間に保持され、複屈折効果に基づき表示を行う液晶材料と、を備えた液晶表示装置において、
前記アレイ基板は、前記周辺領域に配置される遮光層と、この遮光層と同一工程で作成され前記表示領域上に配置されるスペーサとを含み、
前記対向基板は、前記アレイ基板の前記周辺領域に対応する領域に配置される複数の間隙制御突起とを含む、
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶材料は前記アレイ及び対向基板の主面に対して略垂直に配向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。
前記対向基板は、前記アレイ基板側に突出する配向制御突起を含み、前記間隙制御突起と同一工程で作成されることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
前記アレイ基板は、前記表示領域の前記画素電極と積層されるカラーフィルタ層を含み、
且つ前記周辺領域に前記カラーフィルタ層と同一工程で作成される突起層を含み、この突起層上に前記遮光層が積層配置されて第２の間隙制御突起を構成することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記間隙制御用突起と前記第２の間隙制御用突起とは互いに当接していることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。