JP2004077860A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性を有するアレイ基板及び対向基板間に液晶部材を挟持する液晶表示装置に係り、特に夫々の基板に対向するスペーサ素子を形成し、このスペーサ素子の先端同士を当接させて両基板間の間隔を規定するスペーサとした液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在のカラー液晶表示装置としては、隣接画素間でのクロストークがなく、良好な表示画像の実現が可能なことから、アクティブマトリクス型カラー液晶表示装置が主流となっている。このアクティブマトリクス型カラー液晶表示装置は、図6に示すように、板厚が0.5〜1mm程度の透明なガラス材からなる基板61上にマトリクス状に、例えばアモルファスシリコンを半導体層とした薄膜トランジスタ(TFT)62を設け、このTFT62の少なくとも一部を覆うようにアクリル材等から構成される青、緑、赤の3色カラーフィルタ63を形成する複数の着色層63B,63G,63Rが設けられる。この着色層63B,63G,63Rに夫々スルーホール部64B,64G,64Rを形成してTFT62と接続される複数の透明な画素電極65をカラーフィルタ63上に配置し、更にこの画素電極65面上にポリイミド等から構成される配向膜66を形成したアレイ基板67を有している。
【0003】
このアレイ基板67と対向して配置される対向基板68は、同様に板厚が0.5〜1mm程度の透明なガラス材にて形成された基板69を有し、この基板69のアレイ基板67と対向する対向面上には、ITO等から構成される透明な対向電極70が設けられている。そしてこの対向電極70上には、ポリイミド等から構成される配向膜71が設けられている。
【0004】
また、このアレイ基板67上から対向基板68へ電圧を印加する電極転移材として銀ペースト(図示せず)等が画面周辺部に配置され、この電極転移材によってアレイ基板67と対向基板68間を電気的に接続するようになされている。
【0005】
このアレイ基板67と対向基板68間は、両基板67,68間に介在される複数のスペーサ72によって規定されて所定の間隙を持って対向配置されるとともに、周辺部が熱または紫外線硬化型のアクリル系あるいはエポキシ系の接着剤から構成されるシール材73を介して貼合わされており、この間隙部分には液晶部材74が封止され、また必要に応じて額縁層75が基板61等の面上に配置されて液晶パネル76が構成されている。
【0006】
この液晶パネル76の両外表面には、偏光板77が接着剤によって貼付され、更に、アレイ基板67側の偏光板77の外方には、必要に応じてバックライトもしくは反射板(図示せず)等が配置されてカラー液晶表示装置が構成されている。
【0007】
このように構成されたカラー液晶表示装置は、例えば光源となるバックライトを点灯し、TFT62を駆動することによって画素電極65をスイッチング制御して、画素電極65電圧と対向する対向電極70に供給される電圧との電位差により、各々の画素電極65上の液晶部材74を制御して光シャッターの役目を行わせることにより、所定のカラー画像を表示している。このカラー液晶表示装置は、この構成においても十分な輝度及びコントラスト等の表示品位をもってカラー画像を表示することが可能である。
【0008】
しかしながら、このカラー液晶表示装置においては、両基板61,69に0.5〜1mm程度の板厚を有するガラス材を使用しているために可撓性を全く有しておらず、専らカラーテレビジョン受像機やカラー端末ディスプレイ、あるいは携帯電話のモニター画面用等の固体化された表示装置として活用されている。この固体化された液晶表示装置では、使用用途が特定されるために、液晶表示装置自体に可撓性を持たせる試みが進められるようになってきた。
【0009】
この液晶表示装置で可撓性を具現化するには、両基板61,69自体に可撓性を持たせることが必須の条件となる。そこでガラス基板としてその板厚を0.1mm以下の極薄板状とし、この基板を液晶表示装置のアレイ基板67及び対向基板68に応用することで軽量化され、しかも曲げても壊れることがないように強度を向上させた可撓性を有する液晶表示装置として構成することが可能となり、将来においては電子ブックや電子手帳、形状が異なる各種形態の広告媒体等の新しい分野に展開し得る可能性がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような可撓性を有するガラス基板を単純に液晶表示装置のアレイ基板67及び対向基板68として採用したとしても、良好な画像品位を有する液晶表示装置として構成することができないことが判明した。
【0011】
即ち、図7に示すように、可撓性を持たせた液晶表示装置では、アレイ基板67と対向基板68とが頻繁に湾曲されて使用される機会が必然的に多くなり、この湾曲変形動作のために両基板67,68は夫々反対方向への応力を受けることになる。このために両基板67,68の間隔を一定に保つために介在されているスペーサ72は、球状のスペーサ72では可動してしまうので、少なくとも一端を両基板61,69側のいずれか一方側に固定して位置固定させておく必要がある。この場合でもスペーサ72の遊端部が湾曲方向に強制的に引張られる現象が発生する。このスペーサ72は非表示領域に設置するように位置決めするために、スペーサ72の一端を、例えばアレイ基板67側に固定しているので、遊端部側は当接されている対向基板68の湾曲方向に強制的に引張られて、図中破線にて示すように変形する。この湾曲の程度が弱い場合には、スペーサ72はその応力に従って変形するだけに留まっているが、更に湾曲の度合いが増加した場合には、その応力に抗しきれずに対向基板68上に形成された配向膜71面上を引きずられるようになる。その結果、スペーサ72の遊端部にて配向膜71、あるいは配向膜71とともに対向電極70までも損傷したり、あるいはスペーサ72自身が破壊することになり、良好な液晶表示機能を発揮することができなくなるばかりでなく、一度損傷を与えてしまったり破壊されてしまうと現状に復帰させることができないので、表示画像の欠点や表示むら等として画面上に現れて画像品位を大幅に低下させるばかりでなく、商品価値自体をもなくし兼ねないものとなる。
【0012】
本発明は、このような課題に対処してなされたものであり、スペーサをアレイ基板及び対向基板の両面に夫々形成したスペーサ素子対から構成し、このスペーサ素子の当接面で両スペーサ素子を滑動させるように構成することで、スペーサによる配向膜等の損傷やスペーサ自身の破壊を防止し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画素電極を備えた可撓性を有するアレイ基板と、このアレイ基板と対向して配置され対向面に対向電極を備えた可撓性を有する対向基板と、この対向基板とアレイ基板間のギャップを規定するスペーサと、対向するアレイ基板と対向基板間に挟持された液晶部材とを備えた液晶表示装置において、スペーサをアレイ基板及び対向基板の双方に形成したスペーサ素子対から構成し、且つこのスペーサ素子の先端同士を当接させるようにしている。
【0014】
このように構成することによって、液晶表示装置が湾曲されてアレイ基板及び対向基板間に反対方向の応力が加わった場合にあっても、スペーサはスペーサ素子間で滑動することによって応力変動を吸収することが可能となり、スペーサによる配向膜等の損傷やスペーサ自身の破壊の発生を防止することができ、表示品位の良好な液晶表示装置を得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
本発明に係るカラー液晶表示装置は、図1に示すように、透明なガラス材から構成される基板11の主面上に、成膜、パターニング等の微細技術を駆使して電極配線とTFT12が設けられる。このTFT12及び電極配線は、例えば次のようにして構成される。
【0017】
即ち、当初の板厚が0.7mmである基板11の主面上にスパッタリング法を用いてモリブデン・タングステン(MoW)膜を堆積させた後にパターニングして、TFT12を構成するゲート電極並びに走査信号を供給する走査線を配置する。このゲート電極や走査線を覆うようにして、基板11上に酸化シリコン、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜を設け、このゲート絶縁膜上のゲート電極が配置された面上に、CVD法を用いてアモルファス・シリコン膜を堆積させた後にパターニングして、TFT12を構成する半導体層を配置する。更にこの半導体層には、モリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)を順次堆積させてパターニングすることで、3層構造としたTFT12を構成するソース電極、ドレイン電極、及び映像信号を供給する信号線を形成するようにして構成されている。
【0018】
このTFT12の周囲には、少なくともその一部を覆うように赤(R)、青(B)、緑(G)に夫々色分けされたカラーフィルタ13の役目を担うRGB着色層13R,13G,13Bが夫々の色毎にストライプ状に設けられる。この着色層13R,13G,13Bは、例えば第1色を赤で構成する場合には、まず赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストをスピンナーにて基板11の全面に均一になるように塗布し、次いで赤を着色したい部分に光が照射されるようなフォトマスクパターンを介して、365nmの波長で100mJ/cm2の強度の紫外線を照射して露光する。このフォトマスクパターンには、1色目に対応するストライプ形状のパターン部分と、夫々後述する画素電極とTFT12との接続のためのスルーホール部の四角形状のパターン部分と、積層型スペーサ素子用の四角形状のパターン部分とを有している。
【0019】
その後、KOHの1%水溶液で20秒間現像し、当該パターン部分に膜厚3.2μmの赤の着色層13Rとスルーホール部14Rを形成する。引続き緑の着色層13G及び青の着色層13B、並びに各スルーホール部14G,14Bを同様にして夫々形成する。このカラーフィルタ13材料をパターニングする際に、カラーフィルタ13を構成する着色層13R,13G,13B材を順次積層させて形成したスペーサ素子15aを1色目と2色目の画素パターン間、及び3色目と1色目の画素パターン間、2色目と3色目の画素パターン間に配置するように、夫々着色層13R,13G,13Bの形成と同時に形成する。このスペーサ素子15aが位置する箇所は、1個もしくは複数の画素セルあたりに少なくとも1個の割合で画素セルの表示領域以外の画素パターン間に設けられている。
【0020】
また、このカラーフィルタ13上には、ITO等を1500Åの厚さにスパッタリング法によって成膜し、フォトリソグラフィ法によってパターニングすることにより透明な画素電極16を形成し、この画素電極16の一端は、TFT12のソース・ドレイン通路と各スルーホール部14R,14B,14Gを介して接続されている。これらTFT12は、マトリクス状に配置された信号線及び走査線の交差部分毎に配置され、更に、画素電極16上には、ポリイミド等を600Åの厚さに塗布して形成した配向膜17が配置されてアレイ基板19を構成している。
【0021】
一方、このアレイ基板19に対向して対向基板20が配置される。この対向基板20は、同じく当初の板厚が0.7mmの透明なガラス材から構成される基板21の対向面上に、ITO等からなる透明な対向電極22と、この対向電極22上にポリイミド等からなる600Åの膜厚の配向膜23を順次積層配置し、更に、配向膜23上には、スペーサ素子15aと対向する位置で、先端がスペーサ素子15aと当接するようにスペーサ素子15bを設けて対向基板20を構成している。
【0022】
この対向基板20とアレイ基板19とは、積層型のスペーサ素子15a及びこのスペーサ素子15aと夫々先端同士を当接させたスペーサ素子15bの一対からなるスペーサ15によって所定の間隙を保ちながら、例えば熱硬化型エポキシ系接着剤からなるシール材25によって注入口を除いた周辺部を加熱接着して固定されており、またアレイ基板19から対向基板20に電圧を印加するための電極転移材をシール材25の周辺の電極転移電極(図示せず)上に形成している。そしてこの状態で基板11及び基板21の表面を機械研磨または化学研磨またはこれらの両方を組み合わせる等して、夫々の基板11,21の板厚を0.1mmとし、可撓性を持たせる。そして更に両基板11,21の外側面に破損防止用の透明な樹脂板等からなる可撓性のある補強板18,24を貼り付ける。そしてアレイ基板19と対向基板20の間隙部分には、例えばフッ素系液晶化合物からなる液晶部材26が注入され、その後にこの注入口を紫外線硬化樹脂によって封止して液晶パネル27を形成している。
【0023】
更に、この液晶パネル27のアレイ基板19及び対向基板20の補強材18,24外表面には、夫々偏光板28が接着固定されるとともに、アレイ基板19側の偏光板28外側には、必要に応じてバックライトや反射板(図示せず)等が配置され、またカラーフィルタ13の周辺には額縁層29が配置されてカラー液晶表示装置が構成されている。
【0024】
このようにカラー液晶表示装置を構成すると、カラー液晶表示装置が湾曲された場合には、図2にその概略を示すように、スペーサ15を構成する互いに先端同士を当接しているスペーサ素子15a,15bの先端当接面同士が図中破線で示すように滑動し、アレイ基板19及び対向基板20の湾曲による応力を吸収し、スペーサ15がアレイ基板19または対向基板20の配向膜17,23等を引掻くような事態、あるいはスペーサ15自身の破壊を防止することができ、結果として配向膜17,23や対向電極22、画素電極16、スペーサ15等の損傷の発生を防止することが可能となり、良好な表示品位を保つことが可能となる。この際、両スペーサ素子15a,15bの当接面を平坦化しておくことにより、滑動動作を滑らかに行わせることができる。
【0025】
このスペーサ素子15bは、図3及び図4に示すように、対向基板20に額縁層29を形成する場合に、この額縁層29材を使用して一緒に形成することも可能である。
【0026】
即ち、対向基板22の外周囲部分である表示領域の外周部分に、額縁層29を形成する黒色の遮光膜がフォトリソグラフィ法によって非表示領域を隠すように形成され、併せて同じ額縁層29材を使用して、アレイ基板19上のスペーサ素子15aと対向する位置にスペーサ素子15bを形成してもよい。
【0027】
このようにしてスペーサ素子15bを、額縁層29を構成する額縁層29材と同じ材料を使用して形成すれば、額縁層29の形成時にスペーサ素子15bを同時に同じ材料を使用して作り込むことが可能となり、工程の削減を図ることができる。このことは着色層13B,13G,13Rを用いて積層型として構成したスペーサ素子15aについても同様なことがいえる。
【0028】
更に、図5に示すように、一方のスペーサ素子、例えばスペーサ素子15aの先端当接面に凹部30を形成し、他方のスペーサ素子15bの先端を四角錐や円錐等の尖端部31として形成して、この凹部30中に尖端部31を係合させるように形成すれば、両スペーサ素子15a,15bは係合位置を変えることなく滑動させることが可能となり、アレイ基板19及び対向基板20に湾曲移動が生じても、尖端部31を中心にして凹部30内で回転滑動するようになるために、両者の滑動をより滑らかにすることが可能となる。また、このスペーサ素子15bの先端を凹部30中に嵌合する半球状等として形成しても、同様の効果を得ることが可能である。
【0029】
なお、上記説明では、カラーフィルタ13をアレイ基板19側に配置した場合について説明しているが、このカラーフィルタ13は対向基板20上に設けるように構成することも可能で、更にカラー液晶表示装置に限らず白黒用の液晶表示装置にも適用することが可能なことは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明によれば、液晶表示装置が湾曲されてアレイ基板及び対向基板間に反対方向の応力が加わった場合であっても、スペーサはスペーサ素子間で滑動することによって応力変動を吸収することが可能となり、スペーサによる配向膜等の損傷及びスペーサ自身の破壊の発生を防止することができるので、表示品位の良好な液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図2】同じく液晶表示装置を構成するスペーサの動作を説明するための概略説明図。
【図3】本発明に係る液晶表示装置の他の構成を示す断面図。
【図4】同じく液晶表示装置を構成するスペーサの動作を説明するための概略説明図。
【図5】同じく液晶表示装置を構成するスペーサの他の構成を示す断面図。
【図6】従来の液晶表示装置を示す断面図。
【図7】同じく液晶表示装置を構成するスペーサの動作を説明するための概略説明図。
【符号の説明】
13:カラーフィルタ
13b,13G,13R:着色層
15:スペーサ
15a,15b:スペーサ素子
16:画素電極
19:アレイ基板
20:対向基板
22:対向電極
26:液晶部材
29:額縁層
30:凹部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device in which a liquid crystal member is sandwiched between a flexible array substrate and a counter substrate, and in particular, a spacer element facing each substrate is formed, and the tips of the spacer elements are brought into contact with each other. And a liquid crystal display device serving as a spacer for defining an interval between the two substrates.
[0002]
[Prior art]
As a current color liquid crystal display device, an active matrix type color liquid crystal display device is predominant because there is no crosstalk between adjacent pixels and a good display image can be realized. As shown in FIG. 6, the active matrix type color liquid crystal display device has a thin film transistor using amorphous silicon as a semiconductor layer in a matrix on a
[0003]
A
[0004]
In addition, a silver paste (not shown) or the like is disposed around the screen as an electrode transfer material for applying a voltage from above the
[0005]
The
[0006]
A polarizing
[0007]
In the color liquid crystal display device configured as described above, for example, the backlight serving as a light source is turned on, and the
[0008]
However, this color liquid crystal display device has no flexibility at all because a glass material having a thickness of about 0.5 to 1 mm is used for both
[0009]
In order to realize flexibility in this liquid crystal display device, it is essential that both
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that even if such a flexible glass substrate is simply employed as the
[0011]
That is, as shown in FIG. 7, in the liquid crystal display device having flexibility, the
[0012]
The present invention has been made in view of such a problem, and a spacer is constituted by a pair of spacer elements formed on both surfaces of an array substrate and a counter substrate, and both spacer elements are formed on a contact surface of the spacer element. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device with good display quality by preventing the spacer from damaging the alignment film and the like by being configured to slide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a flexible array substrate provided with pixel electrodes, a flexible opposing substrate disposed opposite to the array substrate and provided with opposing electrodes on an opposing surface, the opposing substrate and the array substrate In a liquid crystal display device including a spacer defining a gap between the two, and a liquid crystal member sandwiched between the opposing array substrate and the opposing substrate, the spacer includes a pair of spacer elements formed on both the array substrate and the opposing substrate. In addition, the tips of the spacer elements are brought into contact with each other.
[0014]
With this configuration, even when the liquid crystal display device is curved and a stress in the opposite direction is applied between the array substrate and the opposing substrate, the spacer absorbs the stress fluctuation by sliding between the spacer elements. This makes it possible to prevent damage to the alignment film and the like due to the spacer and to prevent the spacer itself from being broken, and to obtain a liquid crystal display device with good display quality.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
In the color liquid crystal display device according to the present invention, as shown in FIG. 1, an electrode wiring and a
[0017]
That is, a molybdenum-tungsten (MoW) film is deposited on the main surface of the
[0018]
Around the
[0019]
Thereafter, development is performed with a 1% aqueous solution of KOH for 20 seconds to form a 3.2 μm-thick red
[0020]
In addition, a
[0021]
On the other hand, a
[0022]
The opposing
[0023]
Further, a
[0024]
When the color liquid crystal display device is configured as described above, when the color liquid crystal display device is curved, as schematically shown in FIG. 2, the
[0025]
When the
[0026]
That is, a black light-shielding film that forms the
[0027]
If the
[0028]
Further, as shown in FIG. 5, a
[0029]
In the above description, the case where the
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the liquid crystal display device is curved and a stress in the opposite direction is applied between the array substrate and the opposing substrate, the spacer slides between the spacer elements, so that the stress is reduced. Fluctuations can be absorbed, and damage to the alignment film and the like due to the spacer and destruction of the spacer itself can be prevented, so that a liquid crystal display device with good display quality can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram for explaining an operation of a spacer which also forms the liquid crystal display device.
FIG. 3 is a sectional view showing another configuration of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram for explaining an operation of a spacer which also forms the liquid crystal display device.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration of the spacer that similarly configures the liquid crystal display device.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional liquid crystal display device.
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram for explaining an operation of a spacer similarly configuring the liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
13:
Claims (6)
このアレイ基板と対向して配置され対向面に対向電極を備えた可撓性を有する対向基板と、
この対向基板と前記アレイ基板間のギャップを規定するスペーサと、
前記対向するアレイ基板と対向基板間に挟持された液晶部材とを備えた液晶表示装置において、
前記スペーサは前記アレイ基板及び対向基板の双方に形成したスペーサ素子対から成り、且つこのスペーサ素子の先端同士を当接させて構成されていることを特徴とする液晶表示装置。A flexible array substrate with pixel electrodes,
A flexible counter substrate that is disposed to face the array substrate and includes a counter electrode on a counter surface;
A spacer defining a gap between the counter substrate and the array substrate;
In a liquid crystal display device comprising the opposed array substrate and a liquid crystal member sandwiched between the opposed substrates,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the spacer includes a pair of spacer elements formed on both the array substrate and the counter substrate, and the spacer elements are configured such that tips of the spacer elements are in contact with each other.
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- 2002-08-20 JP JP2002238884A patent/JP2004077860A/en active Pending
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