JP2004151459A - 液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、電子機器の表示部等に用いられる液晶表示装置及びそれに用いる液晶表示装置用基板に関し、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置及びそれに用いる液晶表示装置用基板を提供することを目的とする。
【解決手段】対向配置された一対の基板と、基板間に封止された液晶と、一方の基板４上に格子状に形成されたＢＭ１０と、ＢＭ１０で画定された複数の画素領域と、ＢＭ１０上に形成され、基板面に垂直方向に見て、隣り合う４つの画素領域にＢＭ１０上からはみ出して配置された柱状スペーサ１８とを有するように構成する。
【選択図】 図２
【解決手段】対向配置された一対の基板と、基板間に封止された液晶と、一方の基板４上に格子状に形成されたＢＭ１０と、ＢＭ１０で画定された複数の画素領域と、ＢＭ１０上に形成され、基板面に垂直方向に見て、隣り合う４つの画素領域にＢＭ１０上からはみ出して配置された柱状スペーサ１８とを有するように構成する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の表示部等に用いられる液晶表示装置及びそれに用いる液晶表示装置用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、対向面に透明電極を備えた一対の基板と、両基板間に封止された液晶層とを有している。液晶表示装置は、透明電極間に電圧を印加して液晶を駆動させ、画素毎に光の透過率を制御している。近年、液晶表示装置の需要は増加しており、液晶表示装置に対する要求も多様化している。その中でも、特に表示品質の改善が強く要求されている。
【０００３】
現在主流であるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、スイッチング素子として画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えている。液晶表示装置の液晶層の厚み（セルギャップ）は、球状スペーサ又は棒状スペーサで保持されている。球状スペーサや棒状スペーサは、プラスチック製又はガラス製である。通常これらのスペーサは、スペーサ散布工程で一方の基板上に散布される。その後２枚の基板が貼り合わされ、スペーサの直径程度にセルギャップが保持されるように、両基板が外側からプレスされる。
【０００４】
しかし、上記のスペーサは画素内にも配置されるため、液晶の配向不良や光漏れ等の原因になる。液晶の配向不良や光漏れが生じると、表示画面上でコントラスト低下やぎらつきが発生し、表示品質が低下する。また、基板サイズの大型化によってスペーサの均一な散布が困難になっている。スペーサが不均一に散布されると、基板面内でのセルギャップにばらつきが生じ、輝度むらが発生する。特に、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードや、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等の液晶表示装置では、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置に比較して、セルギャップの変化に対する輝度の変化が大きい。このため、輝度むらのない表示を得るには、より均一なセルギャップの制御が必要になる。さらに、画素の高精細化によって１画素の面積が小さくなっているため、スペーサの占める面積が画素に対して相対的に大きくなり、スペーサの表示品質への影響がより顕著になる。
【０００５】
上記の問題は、感光性樹脂からなり、フォトリソグラフィ工程で形成される柱状スペーサ（ポストスペーサ）を用いることにより解決される。柱状スペーサは、フォトリソグラフィ工程で形成されるため、遮光膜（ＢＭ；Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）で遮光される領域に任意の配置密度で配置することができる。したがって、画素内では液晶の配向不良や光漏れが生じないため、コントラスト低下やぎらつきが発生することがない。また柱状スペーサは、膜厚（高さ）を均一に形成できるため、セルギャップを基板面内で均一に保持できる。したがって、セルギャップのばらつきによる輝度むらが生じない。このように、柱状スペーサを用いることにより、優れた表示特性の液晶表示装置が得られる。
【０００６】
図７は、従来の液晶表示装置の対向基板の構成を示している。図８は、図７のＸ−Ｘ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図７及び図８に示すように、対向基板１０４のガラス基板１０７上には、光を遮光するＢＭ１１０が格子状に形成されている。図示していないが、ＢＭ１１０で遮光される領域のＴＦＴ基板１０２側には、ＴＦＴ、ゲートバスライン及びドレインバスラインが形成されている。対向基板１０４側の画素領域は、ＢＭ１１０により画定されている。なお、ＢＭ１１０は、画素領域を横切ってＴＦＴ基板１０２上に形成された蓄積容量バスライン（図示せず）も遮光しているため、図７中に破線で示した２つの開口部α、βが１画素を構成している。
【０００７】
対向基板１０４の各画素領域には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうちいずれか１色のカラーフィルタ（ＣＦ）層が形成されている。ＣＦ層のＲ、Ｇ、Ｂの各色は、例えば図７の上下方向に延びるストライプ状に形成されている。ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面には、透明導電膜からなる共通電極１１６が形成されている。共通電極１１６上の基板全面には、配向膜１１５が形成されている。
【０００８】
ＴＦＴ基板１０２は、ガラス基板１０６上の画素領域毎に形成された画素電極１１２を有している。画素電極１１２上の基板全面には、配向膜１１４が形成されている。
【０００９】
対向基板１０４とＴＦＴ基板１０２との間には、液晶１０８が封止されている。セルギャップは、対向基板１０４上のＢＭ１１０で遮光される領域に形成された柱状スペーサ１１８により保持されている。図７では、柱状スペーサ１１８が蓄積容量バスラインを遮光するＢＭ１１０上であってＣＦ層Ｂの形成された領域に形成され、６画素毎に１つ配置されている。
【００１０】
次に、従来の対向基板１０４及びそれを備えた液晶表示装置の製造方法について図９を用いて説明する。まず、図９（ａ）に示すように、透明で絶縁性を有するガラス基板１０７上の全面に、クロム（Ｃｒ）等の金属膜又は黒色樹脂膜を形成してパターニングし、ＢＭ１１０を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、顔料分散型感光性着色樹脂等を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のＣＦ層をストライプ状に順次形成する。次に、図９（ｃ）に示すように、スパッタリング法を用いてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜をＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面に成膜し、共通電極１１６を形成する。共通電極１１６を形成する前に、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上にアクリル樹脂やエポキシ樹脂等を塗布してオーバーコート層を形成し、表面を平坦化してもよい。
【００１１】
次に、例えばアクリル樹脂系ネガ型感光性レジストを基板全面に塗布する。続いて、図９（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて任意の位置に任意の配置密度で柱状スペーサ１１８を形成する。柱状スペーサ１１８は、ＢＭ１１０上のみに配置される。柱状スペーサ１１８は、高さの精度が重要であるため、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂの各色間の膜厚のばらつきを考慮すると、極力Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか一色のＣＦ層上に形成するのが好ましい。以上の工程を経て対向基板１０４が完成する。
【００１２】
次に、対向基板１０４上の全面に配向膜１１５を塗布し、アレイ製造工程を経て製造されたＴＦＴ基板１０２上の全面に配向膜１１４を塗布する。次に、配向膜１１４、１１５を所定方向にラビングする。次に、配向膜１１４、１１５が形成された面を対向させて両基板１０２、１０４を貼り合わせ、両基板１０２、１０４間に液晶を注入する。以上の工程を経て、液晶表示装置が製造される。柱状スペーサ１１８は、ＴＦＴ基板１０２側に形成してもよい。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−３０５０８６号公報
【特許文献２】
特開２００１−７５５００号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０１７５０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、柱状スペーサ１１８は、１０〜３０μｍ□（角）の寸法で４〜５μｍの高さに形成される。ラビング工程では、柱状スペーサ１１８周囲の領域の配向膜１１４又は１１５が十分にラビングされない。このため、当該領域の配向膜１１４又は１１５に所定の配向規制力を付与できず、柱状スペーサ１１８周囲に液晶の配向不良領域が形成されてしまう。また、柱状スペーサ１１８自体の影響によっても、周囲に液晶の配向不良領域が形成されてしまう。したがって、液晶の配向が乱れても表示品質を低下させないように、柱状スペーサ１１８は、その周囲がＢＭ１１０で十分に遮光される位置に配置される必要がある。
【００１５】
しかし、近年の液晶表示装置は、高精細化や高透過率化の要求から、ＢＭ１１０の幅を狭く形成して開口率を向上させる傾向にある。したがって、柱状スペーサ１１８の周囲を遮光する十分なスペースの確保が困難であるという問題が生じている。また、場合によっては、柱状スペーサ１１８の周囲を遮光するためにＢＭ１１０の幅を太く形成する必要がある。その結果、画素の開口率が低下し、液晶表示装置の表示輝度が低下してしまうという問題が生じる。
【００１６】
また、柱状スペーサ１１８の配置密度の設計では、柱状スペーサ１１８形成材料の圧縮変位や塑性変形量等の物性が重要である。したがって、液晶の熱膨張、収縮に追従できる柔らかさと、加圧に対する耐性を有する硬さとを備えるように設計される。このような条件で設計された柱状スペーサ１１８は、通常数画素に対して１個程度の配置密度となる。このとき、柱状スペーサ１１８の配置される位置のみＢＭ１１０の幅を太く形成した場合や、逆に柱状スペーサ１１８の周囲をＢＭ１１０で特に遮光しない場合には、他の画素に比較して柱状スペーサ１１８近傍の画素の透過率が低下し、画面上で表示むらとして視認されてしまうという問題が生じる。
【００１７】
本発明の目的は、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置及びそれに用いる液晶表示装置用基板を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、対向配置された一対の基板と、前記基板間に封止された液晶と、一方の前記基板上に格子状に形成された遮光膜と、前記遮光膜で画定された複数の画素領域と、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域間に跨って前記液晶の配向不良領域が形成されるように配置された柱状スペーサとを有することを特徴とする液晶表示装置によって達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。図１に示すように、液晶表示装置は、画素電極やＴＦＴ等が画素領域毎に形成されたＴＦＴ基板２と、ＣＦ層や共通電極等が形成された対向基板４とを対向させて貼り合わせ、その間に液晶を封止した構造を有している。
【００２０】
ＴＦＴ基板２には、複数のゲートバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたゲートバスライン駆動回路３０と、複数のドレインバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたドレインバスライン駆動回路３２とが設けられている。両駆動回路３０、３２は、制御回路３４から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定のゲートバスラインあるいはドレインバスラインに出力するようになっている。
【００２１】
対向基板４は、画素領域毎にＲ、Ｇ、Ｂのうちいずれか１色が形成されたＣＦ層を有している。両基板２、４の対向面には、液晶分子を所定方向に配向させる配向膜が形成されている。
【００２２】
ＴＦＴ基板２の素子形成面と反対側の表面には、偏光板３７が貼り付けられている。偏光板３７のＴＦＴ基板２と反対側には、例えば線状の一次光源と面状導光板とからなるバックライトユニット３８が配置されている。一方、対向基板４のＣＦ形成面と反対側の表面には、偏光板３６が貼り付けられている。
【００２３】
図２は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示している。図２（ａ）は対向基板４の１２画素の構成を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した対向基板４の断面構成を示している。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、対向基板４のガラス基板７上には、光を遮光するＢＭ１０が格子状に形成されている。図示していないが、ＢＭ１０で遮光される領域のＴＦＴ基板２側には、ＴＦＴやゲートバスライン、ドレインバスライン等が形成される。対向基板４上の画素領域は、ＢＭ１０により画定されている。なお、ＢＭ１０は、画素領域のほぼ中央を横切ってＴＦＴ基板２上に形成される蓄積容量バスライン（図示せず）も遮光するため、図２（ａ）中に破線で示した２つの開口部α、βが１画素を構成している。
【００２４】
対向基板４は、ガラス基板７上に形成されたＣＦ層を有している。ＣＦ層は、例えば顔料分散型感光性着色樹脂により形成されている。ＣＦ層のＲ、Ｇ、Ｂの各色は、例えば図２（ａ）の上下方向に延びるストライプ状に形成されている。各画素領域には、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちいずれか１色のＣＦ層が形成されている。ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面には、例えば透明導電膜からなる共通電極１６が形成されている。共通電極１６上の基板全面には、後のパネル製造工程で配向膜が形成される。
【００２５】
ＢＭ１０の交点上には、セルギャップを保持する柱状スペーサ１８が形成されている。柱状スペーサ１８は、例えば長方形状の平面形状を有し、例えば１２画素毎に１つ配置されている。柱状スペーサ１８は、基板面に垂直方向に見ると、隣り合う４つの画素領域にＢＭ１０上からはみ出して配置されている。当該４つの画素領域のうち、図２（ａ）の左右方向に隣り合う画素領域には、互いに異なる色のＣＦ層Ｂ、Ｒが形成されている。また、当該４つの画素領域のうち、図２（ａ）の上下方向に隣り合う画素領域には、それぞれ同一色のＣＦ層Ｂ又はＲが形成されている。
【００２６】
柱状スペーサ１８自体の影響により、周囲に液晶の配向不良領域が形成される。本実施の形態では、配向不良領域を複数の画素領域にほぼ均等に分散させることにより表示むらが視認され難く、表示特性の低下が抑制できる。このため、柱状スペーサ１８の形成領域及びその周囲を遮光するためにＢＭ１０の幅を広く形成する必要がない。したがって、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【００２７】
液晶の配向不良による輝度低下の抑制を重視する場合には、ＣＦ層Ｂが形成された画素領域のみに柱状スペーサ１８がはみ出るようにする。ＣＦ層Ｂは他のＣＦ層Ｒ、Ｇに比較して光の透過率が低いため、表示画面上の輝度低下を最低限に抑えることができる。
【００２８】
ラビング処理の必要な液晶表示装置では、柱状スペーサ１８周囲の領域の配向膜が十分にラビングされない。このため、当該領域の配向膜には所定の配向規制力が付与されず、柱状スペーサ１８周囲に液晶の配向不良領域が形成される。この配向不良領域は、柱状スペーサ１８からラビング方向側に広く、ラビング方向の反対方向側に狭く形成される。配向不良領域の分布を考慮して柱状スペーサ１８を配置し、配向不良領域を複数の画素領域にほぼ均等に分散させることにより、表示むらが視認され難く、表示特性の低下が抑制できる。このため、柱状スペーサ１８の形成領域及びその周囲を遮光するためにＢＭ１０の幅を広く形成する必要がない。したがって、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
以下、本実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について具体的実施例を用いて説明する。
【００２９】
〔実施例１〕
まず、本実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本実施例によるＴＮモードの液晶表示装置の対向基板４の構成を示している。図中の矢印Ａは、本実施例による対向基板４のラビング方向を示している。ラビング方向は例えば左上方向である。ＢＭ１０の延びる方向（図中上下又は左右方向）とラビング方向とがなす角度は、例えば４５°である。対向基板４は、格子状に形成されたＢＭ１０の交点Ｃ上からラビング方向の反対方向側に偏った位置に配置された柱状スペーサ１８を有している。本実施例の柱状スペーサ１８は、基板面に垂直に見ると、画素領域にはみ出さずＢＭ１０上に配置されている。例えば柱状スペーサ１８は、図中上下の２端辺がＢＭ１０の端辺とほぼ一致して面一になるように配置されている。
【００３０】
図４は、図３に示す対向基板４を用いて作製した液晶表示装置の液晶の配向不良領域を示している。図４に示すように、柱状スペーサ１８の周囲には、略楕円形状の配向不良領域ａが形成されている。配向不良領域ａは、隣り合う４つの画素領域間に跨って形成されている。配向不良領域ａは、柱状スペーサ１８からラビング方向側に広く形成され、ラビング方向の反対方向側に狭く形成される。
【００３１】
ここで、各画素領域毎に見ると、柱状スペーサ１８の図中右上の画素領域には配向不良領域ａの一部である配向不良領域ａ１が形成され、柱状スペーサ１８の図中右下の画素領域には配向不良領域ａの一部である配向不良領域ａ２が形成されている。同様に、柱状スペーサ１８の図中左上の画素領域には配向不良領域ａ３が形成され、柱状スペーサ１８の図中左下の画素領域には配向不良領域ａ４が形成されている。配向不良領域ａ１、ａ４は互いにほぼ同面積になり、配向不良領域ａ２、ａ３は互いにほぼ同面積になっている。配向不良領域ａ１〜ａ４は、全てほぼ同面積になっているのが望ましい。
【００３２】
本実施例では、配向不良領域ａの形状を考慮して柱状スペーサ１８を配置し、配向不良領域ａ１〜ａ４を複数の画素領域にほぼ均等に分散させている。これにより、表示むらが視認され難く、液晶表示装置の表示特性の低下が抑制できる。このため、柱状スペーサ１８の形成領域及びその周囲を遮光するためにＢＭ１０の幅を広く形成する必要がない。したがって、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【００３３】
次に、本実施例による液晶表示装置用基板の製造方法について説明する。まず、ガラス基板上の全面に、Ｃｒ等の金属膜又は黒色樹脂膜を形成してパターニングし、格子状のＢＭ１０を形成する。次に、ＢＭ１０上の基板全面に、顔料分散型感光性着色樹脂の青色（Ｂ）レジストを例えば１．５μｍの厚さに塗布する。続いて、所定のパターンが描画されたフォトマスクを用いて露光して現像し、ポストベークしてＣＦ層Ｂを形成する。次に、同様に顔料分散型感光性着色樹脂の赤色（Ｒ）レジストを例えば１．５μｍの厚さに塗布してパターニングし、ＣＦ層Ｒを形成する。続いて、同様に顔料分散型感光性着色樹脂の緑色（Ｇ）レジストを例えば１．５μｍの厚さに塗布してパターニングし、ＣＦ層Ｇを形成する。これにより、ストライプ状のＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂが形成される。なお、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂの形成順序は上記の例に限られない。また、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面にアクリル樹脂やエポキシ樹脂等を塗布してオーバーコート層を形成し、表面を平坦化してもよい。
【００３４】
次に、スパッタリング法等を用いて例えば膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ等の透明導電膜を基板全面に成膜し、共通電極を形成する。次に、例えばアクリル樹脂系ネガ型感光性レジストを共通電極上の基板全面に塗布してパターニングし、図３に示すような形状及び配置密度で所定の位置に柱状スペーサ１８を形成する。柱状スペーサ１８の高さは、例えば４．０μｍである。以上の工程を経て、図３に示す対向基板４が完成する。次に、対向基板４上に配向膜を形成し、所定方向にラビングする。次に、アレイ製造工程を経て製造され、表面に所定の配向処理が施されたＴＦＴ基板２と、上記の対向基板４とを貼合せ、両基板２、４間に液晶を注入して封止し、液晶表示装置が完成する。なお、本実施例では柱状スペーサ１８を対向基板４側に形成しているが、ＴＦＴ基板２側に形成してもよい。以上のように、本実施例では従来の液晶表示装置と比較して製造工程が増加することがなく、製造コストが増加することもない。
【００３５】
〔実施例２〕
次に、本実施の形態の実施例２による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施例によるＭＶＡモードの液晶表示装置のＴＦＴ基板２の構成を示している。本実施例による液晶表示装置は、ＴＦＴ基板２上にＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂが形成されたＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造を有している。図５に示すように、ＴＦＴ基板２は、格子状に形成されたＢＭ１０を有している。ＢＭ１０は、ＴＦＴ基板２上に形成されたＴＦＴやバスラインを遮光している。ＢＭ１０の交点上には柱状スペーサ１８が形成されている。柱状スペーサ１８は、基板面に垂直方向に見ると、隣り合う４つの画素領域にＢＭ１０上からはみ出して配置されている。当該４つの画素領域のうち、図５の左右方向に隣り合う画素領域には、互いに異なる色のＣＦ層Ｂ、Ｒが形成されている。また、当該４つの画素領域のうち、図５の上下方向に隣り合う画素領域には、それぞれ同一色のＣＦ層Ｂ又はＲが形成されている。
【００３６】
図６は、図５に示すＴＦＴ基板２を用いて作製した液晶表示装置の液晶の配向不良領域を示している。図６に示すように、柱状スペーサ１８の４つの角部の周囲には、当該角部を迂回するような略三日月形状の配向不良領域ｂ〜ｅが各々形成されている。配向不良領域ｂは柱状スペーサ１８の図中右上の画素領域に配置され、配向不良領域ｃは柱状スペーサ１８の図中右下の画素領域に配置されている。また、配向不良領域ｄは柱状スペーサ１８の図中左上の画素領域に配置され、配向不良領域ｅは柱状スペーサ１８の図中左下の画素領域に配置されている。各配向不良領域ｂ〜ｅは、互いにほぼ同面積になっている。なお、本実施例による液晶表示装置はＭＶＡモードであるため、ラビング処理の必要はない。
【００３７】
本実施例では、配向不良領域ｂ〜ｅを４つの画素領域にほぼ均等に分散させることにより表示むらが視認され難く、液晶表示装置の表示特性の低下が抑制できる。このため、柱状スペーサ１８の形成領域及びその周囲を遮光するためにＢＭ１０の幅を広く形成する必要がない。したがって、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【００３８】
また、本実施例による液晶表示装置は、高精細化と高開口率化とを両立させるＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造である。本実施例によれば、ＢＭ１０の幅を広く形成する必要がないため、より高精細で高開口率の液晶表示装置を実現できる。
【００３９】
次に、本実施例による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置の製造方法について説明する。まず、ガラス基板上の全面に、例えば膜厚１００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）と膜厚５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）をこの順に成膜してパターニングし、ＴＦＴのゲート電極、ゲートバスライン及び蓄積容量バスラインを形成する。次に、例えば膜厚３５０ｎｍのシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、膜厚３０ｎｍのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層、膜厚１２０ｎｍのＳｉＮ膜を基板全面に連続成膜する。続いてパターニングし、チャネル保護膜を自己整合的に形成するとともに、島状の動作半導体層を形成する。次に、膜厚３０ｎｍのｎ＋ａ−Ｓｉ層、膜厚２０ｎｍのＴｉ層、膜厚７５ｎｍのＡｌ層、及び膜厚４０ｎｍのＴｉ層をこの順に基板全面に成膜してパターニングし、ＴＦＴのソース／ドレイン電極及びドレインバスラインを形成する。
【００４０】
次に、ソース／ドレイン電極及びドレインバスライン上の基板全面に、顔料分散型感光性着色樹脂のＲレジストを例えば３．０μｍの厚さに塗布する。続いて、所定のパターンが描画されたフォトマスクを用いて露光して現像し、ポストベークしてＣＦ層Ｒを形成する。次に、同様に顔料分散型感光性着色樹脂のＧレジストを例えば３．０μｍの厚さに塗布してパターニングし、ＣＦ層Ｇを形成する。次に、同様に顔料分散型感光性着色樹脂のＢレジストを例えば３．０μｍの厚さに塗布してパターニングし、ＣＦ層Ｂを形成する。なお、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂの形成順序は、上記の例に限られない。次に、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面に例えばＣｒ等の金属を成膜してパターニングし、ＢＭ１０を形成する。次に、例えば膜厚７０ｎｍのＩＴＯ等の透明導電膜を基板全面に塗布してパターニングし、画素領域毎に画素電極を形成する。必要であれば、画素電極の形成と同時に電極の抜き部（スリット）が形成され、あるいは画素電極上にレジスト等からなる線状の突起が形成される。スリットや線状の突起は、液晶の配向を規制する配向規制用構造物として機能する。
【００４１】
次に、例えばノボラック樹脂系ポジ型感光性レジストを画素電極上の基板全面に塗布してパターニングし、図５に示すような形状及び配置密度で所定の位置に柱状スペーサ１８を形成する。柱状スペーサ１８の高さは、例えば４．０μｍである。以上の工程を経て、ＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造の液晶表示装置のＴＦＴ基板２が完成する。次に、ＴＦＴ基板２上に垂直配向膜を形成する。次に、所定の工程を経て製造された対向基板４と上記のＴＦＴ基板２とを貼合せ、両基板２、４間に液晶を注入して封止し、液晶表示装置が完成する。なお、本実施例では柱状スペーサ１８をＴＦＴ基板２側に形成しているが、対向基板４側に形成してもよい。以上のように、本実施例では従来の液晶表示装置と比較して製造工程が増加することがなく、製造コストが増加することもない。
【００４２】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。
【００４３】
また、上記実施の形態ではアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、単純マトリクス型の液晶表示装置にも適用できる。
【００４４】
さらに、上記実施の形態では金属又は黒色樹脂によりＢＭ１０を形成しているが、本発明はこれに限られない。ＢＭ１０は、ＣＦ層を積層した樹脂重ね構造により形成してもよい。また、例えばＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造の液晶表示装置等において、ＴＦＴ基板２上に形成されたゲートバスライン及びドレインバスラインにより、隣り合う画素領域間を遮光する構成（バスライン遮光）では、当該ゲートバスライン及びドレインバスラインがＢＭ１０として機能する。
【００４５】
以上説明した実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
対向配置された一対の基板と、
前記基板間に封止された液晶と、
一方の前記基板上に格子状に形成された遮光膜と、
前記遮光膜で画定された複数の画素領域と、
基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域間に跨って前記液晶の配向不良領域が形成されるように配置された柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【００４６】
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域毎に形成された前記配向不良領域が互いにほぼ同面積になるように配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００４７】
（付記３）
付記１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは前記遮光膜上に形成され、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域に前記遮光膜上からはみ出して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００４８】
（付記４）
付記３記載の液晶表示装置において、
前記一方の基板は、前記画素領域に形成された複数色のカラーフィルタ層を有し、
前記柱状スペーサは、互いに異なる色の前記カラーフィルタ層が形成された隣り合う前記画素領域にはみ出して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００４９】
（付記５）
付記３記載の液晶表示装置において、
前記一方の基板は、前記画素領域に形成された複数色のカラーフィルタ層を有し、
前記柱状スペーサは、同一色の前記カラーフィルタ層が形成された隣り合う前記画素領域にはみ出して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００５０】
（付記６）
付記５記載の液晶表示装置において、
前記同一色は青色であること
を特徴とする液晶表示装置。
【００５１】
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記一方の基板は、前記画素領域毎に形成された薄膜トランジスタを有していること
を特徴とする液晶表示装置。
【００５２】
（付記８）
付記１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサ上に形成され、所定のラビング方向にラビングされた配向膜をさらに有し、
前記柱状スペーサは、前記遮光膜の交点上から前記ラビング方向の逆方向側に偏った位置に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００５３】
（付記９）
基板上に格子状に形成された遮光膜と、
前記遮光膜で画定された複数の画素領域と、
前記遮光膜上に形成され、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域に前記遮光膜上からはみ出して配置された柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
【００５４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置の配向不良領域を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態の実施例２による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態の実施例２による液晶表示装置の配向不良領域を示す図である。
【図７】従来の液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図８】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図９】従来の液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
２ ＴＦＴ基板
４ 対向基板
７ ガラス基板
１０ ＢＭ
１６ 共通電極
１８ 柱状スペーサ
３０ ゲートバスライン駆動回路
３２ ドレインバスライン駆動回路
３４ 制御回路
３６、３７ 偏光板
３８ バックライトユニット
ａ〜ｅ 配向不良領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の表示部等に用いられる液晶表示装置及びそれに用いる液晶表示装置用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、対向面に透明電極を備えた一対の基板と、両基板間に封止された液晶層とを有している。液晶表示装置は、透明電極間に電圧を印加して液晶を駆動させ、画素毎に光の透過率を制御している。近年、液晶表示装置の需要は増加しており、液晶表示装置に対する要求も多様化している。その中でも、特に表示品質の改善が強く要求されている。
【０００３】
現在主流であるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、スイッチング素子として画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えている。液晶表示装置の液晶層の厚み（セルギャップ）は、球状スペーサ又は棒状スペーサで保持されている。球状スペーサや棒状スペーサは、プラスチック製又はガラス製である。通常これらのスペーサは、スペーサ散布工程で一方の基板上に散布される。その後２枚の基板が貼り合わされ、スペーサの直径程度にセルギャップが保持されるように、両基板が外側からプレスされる。
【０００４】
しかし、上記のスペーサは画素内にも配置されるため、液晶の配向不良や光漏れ等の原因になる。液晶の配向不良や光漏れが生じると、表示画面上でコントラスト低下やぎらつきが発生し、表示品質が低下する。また、基板サイズの大型化によってスペーサの均一な散布が困難になっている。スペーサが不均一に散布されると、基板面内でのセルギャップにばらつきが生じ、輝度むらが発生する。特に、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードや、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等の液晶表示装置では、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置に比較して、セルギャップの変化に対する輝度の変化が大きい。このため、輝度むらのない表示を得るには、より均一なセルギャップの制御が必要になる。さらに、画素の高精細化によって１画素の面積が小さくなっているため、スペーサの占める面積が画素に対して相対的に大きくなり、スペーサの表示品質への影響がより顕著になる。
【０００５】
上記の問題は、感光性樹脂からなり、フォトリソグラフィ工程で形成される柱状スペーサ（ポストスペーサ）を用いることにより解決される。柱状スペーサは、フォトリソグラフィ工程で形成されるため、遮光膜（ＢＭ；Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）で遮光される領域に任意の配置密度で配置することができる。したがって、画素内では液晶の配向不良や光漏れが生じないため、コントラスト低下やぎらつきが発生することがない。また柱状スペーサは、膜厚（高さ）を均一に形成できるため、セルギャップを基板面内で均一に保持できる。したがって、セルギャップのばらつきによる輝度むらが生じない。このように、柱状スペーサを用いることにより、優れた表示特性の液晶表示装置が得られる。
【０００６】
図７は、従来の液晶表示装置の対向基板の構成を示している。図８は、図７のＸ−Ｘ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図７及び図８に示すように、対向基板１０４のガラス基板１０７上には、光を遮光するＢＭ１１０が格子状に形成されている。図示していないが、ＢＭ１１０で遮光される領域のＴＦＴ基板１０２側には、ＴＦＴ、ゲートバスライン及びドレインバスラインが形成されている。対向基板１０４側の画素領域は、ＢＭ１１０により画定されている。なお、ＢＭ１１０は、画素領域を横切ってＴＦＴ基板１０２上に形成された蓄積容量バスライン（図示せず）も遮光しているため、図７中に破線で示した２つの開口部α、βが１画素を構成している。
【０００７】
対向基板１０４の各画素領域には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうちいずれか１色のカラーフィルタ（ＣＦ）層が形成されている。ＣＦ層のＲ、Ｇ、Ｂの各色は、例えば図７の上下方向に延びるストライプ状に形成されている。ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面には、透明導電膜からなる共通電極１１６が形成されている。共通電極１１６上の基板全面には、配向膜１１５が形成されている。
【０００８】
ＴＦＴ基板１０２は、ガラス基板１０６上の画素領域毎に形成された画素電極１１２を有している。画素電極１１２上の基板全面には、配向膜１１４が形成されている。
【０００９】
対向基板１０４とＴＦＴ基板１０２との間には、液晶１０８が封止されている。セルギャップは、対向基板１０４上のＢＭ１１０で遮光される領域に形成された柱状スペーサ１１８により保持されている。図７では、柱状スペーサ１１８が蓄積容量バスラインを遮光するＢＭ１１０上であってＣＦ層Ｂの形成された領域に形成され、６画素毎に１つ配置されている。
【００１０】
次に、従来の対向基板１０４及びそれを備えた液晶表示装置の製造方法について図９を用いて説明する。まず、図９（ａ）に示すように、透明で絶縁性を有するガラス基板１０７上の全面に、クロム（Ｃｒ）等の金属膜又は黒色樹脂膜を形成してパターニングし、ＢＭ１１０を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、顔料分散型感光性着色樹脂等を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のＣＦ層をストライプ状に順次形成する。次に、図９（ｃ）に示すように、スパッタリング法を用いてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜をＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面に成膜し、共通電極１１６を形成する。共通電極１１６を形成する前に、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上にアクリル樹脂やエポキシ樹脂等を塗布してオーバーコート層を形成し、表面を平坦化してもよい。
【００１１】
次に、例えばアクリル樹脂系ネガ型感光性レジストを基板全面に塗布する。続いて、図９（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて任意の位置に任意の配置密度で柱状スペーサ１１８を形成する。柱状スペーサ１１８は、ＢＭ１１０上のみに配置される。柱状スペーサ１１８は、高さの精度が重要であるため、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂの各色間の膜厚のばらつきを考慮すると、極力Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか一色のＣＦ層上に形成するのが好ましい。以上の工程を経て対向基板１０４が完成する。
【００１２】
次に、対向基板１０４上の全面に配向膜１１５を塗布し、アレイ製造工程を経て製造されたＴＦＴ基板１０２上の全面に配向膜１１４を塗布する。次に、配向膜１１４、１１５を所定方向にラビングする。次に、配向膜１１４、１１５が形成された面を対向させて両基板１０２、１０４を貼り合わせ、両基板１０２、１０４間に液晶を注入する。以上の工程を経て、液晶表示装置が製造される。柱状スペーサ１１８は、ＴＦＴ基板１０２側に形成してもよい。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−３０５０８６号公報
【特許文献２】
特開２００１−７５５００号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０１７５０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、柱状スペーサ１１８は、１０〜３０μｍ□（角）の寸法で４〜５μｍの高さに形成される。ラビング工程では、柱状スペーサ１１８周囲の領域の配向膜１１４又は１１５が十分にラビングされない。このため、当該領域の配向膜１１４又は１１５に所定の配向規制力を付与できず、柱状スペーサ１１８周囲に液晶の配向不良領域が形成されてしまう。また、柱状スペーサ１１８自体の影響によっても、周囲に液晶の配向不良領域が形成されてしまう。したがって、液晶の配向が乱れても表示品質を低下させないように、柱状スペーサ１１８は、その周囲がＢＭ１１０で十分に遮光される位置に配置される必要がある。
【００１５】
しかし、近年の液晶表示装置は、高精細化や高透過率化の要求から、ＢＭ１１０の幅を狭く形成して開口率を向上させる傾向にある。したがって、柱状スペーサ１１８の周囲を遮光する十分なスペースの確保が困難であるという問題が生じている。また、場合によっては、柱状スペーサ１１８の周囲を遮光するためにＢＭ１１０の幅を太く形成する必要がある。その結果、画素の開口率が低下し、液晶表示装置の表示輝度が低下してしまうという問題が生じる。
【００１６】
また、柱状スペーサ１１８の配置密度の設計では、柱状スペーサ１１８形成材料の圧縮変位や塑性変形量等の物性が重要である。したがって、液晶の熱膨張、収縮に追従できる柔らかさと、加圧に対する耐性を有する硬さとを備えるように設計される。このような条件で設計された柱状スペーサ１１８は、通常数画素に対して１個程度の配置密度となる。このとき、柱状スペーサ１１８の配置される位置のみＢＭ１１０の幅を太く形成した場合や、逆に柱状スペーサ１１８の周囲をＢＭ１１０で特に遮光しない場合には、他の画素に比較して柱状スペーサ１１８近傍の画素の透過率が低下し、画面上で表示むらとして視認されてしまうという問題が生じる。
【００１７】
本発明の目的は、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置及びそれに用いる液晶表示装置用基板を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、対向配置された一対の基板と、前記基板間に封止された液晶と、一方の前記基板上に格子状に形成された遮光膜と、前記遮光膜で画定された複数の画素領域と、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域間に跨って前記液晶の配向不良領域が形成されるように配置された柱状スペーサとを有することを特徴とする液晶表示装置によって達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。図１に示すように、液晶表示装置は、画素電極やＴＦＴ等が画素領域毎に形成されたＴＦＴ基板２と、ＣＦ層や共通電極等が形成された対向基板４とを対向させて貼り合わせ、その間に液晶を封止した構造を有している。
【００２０】
ＴＦＴ基板２には、複数のゲートバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたゲートバスライン駆動回路３０と、複数のドレインバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたドレインバスライン駆動回路３２とが設けられている。両駆動回路３０、３２は、制御回路３４から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定のゲートバスラインあるいはドレインバスラインに出力するようになっている。
【００２１】
対向基板４は、画素領域毎にＲ、Ｇ、Ｂのうちいずれか１色が形成されたＣＦ層を有している。両基板２、４の対向面には、液晶分子を所定方向に配向させる配向膜が形成されている。
【００２２】
ＴＦＴ基板２の素子形成面と反対側の表面には、偏光板３７が貼り付けられている。偏光板３７のＴＦＴ基板２と反対側には、例えば線状の一次光源と面状導光板とからなるバックライトユニット３８が配置されている。一方、対向基板４のＣＦ形成面と反対側の表面には、偏光板３６が貼り付けられている。
【００２３】
図２は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示している。図２（ａ）は対向基板４の１２画素の構成を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した対向基板４の断面構成を示している。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、対向基板４のガラス基板７上には、光を遮光するＢＭ１０が格子状に形成されている。図示していないが、ＢＭ１０で遮光される領域のＴＦＴ基板２側には、ＴＦＴやゲートバスライン、ドレインバスライン等が形成される。対向基板４上の画素領域は、ＢＭ１０により画定されている。なお、ＢＭ１０は、画素領域のほぼ中央を横切ってＴＦＴ基板２上に形成される蓄積容量バスライン（図示せず）も遮光するため、図２（ａ）中に破線で示した２つの開口部α、βが１画素を構成している。
【００２４】
対向基板４は、ガラス基板７上に形成されたＣＦ層を有している。ＣＦ層は、例えば顔料分散型感光性着色樹脂により形成されている。ＣＦ層のＲ、Ｇ、Ｂの各色は、例えば図２（ａ）の上下方向に延びるストライプ状に形成されている。各画素領域には、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちいずれか１色のＣＦ層が形成されている。ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面には、例えば透明導電膜からなる共通電極１６が形成されている。共通電極１６上の基板全面には、後のパネル製造工程で配向膜が形成される。
【００２５】
ＢＭ１０の交点上には、セルギャップを保持する柱状スペーサ１８が形成されている。柱状スペーサ１８は、例えば長方形状の平面形状を有し、例えば１２画素毎に１つ配置されている。柱状スペーサ１８は、基板面に垂直方向に見ると、隣り合う４つの画素領域にＢＭ１０上からはみ出して配置されている。当該４つの画素領域のうち、図２（ａ）の左右方向に隣り合う画素領域には、互いに異なる色のＣＦ層Ｂ、Ｒが形成されている。また、当該４つの画素領域のうち、図２（ａ）の上下方向に隣り合う画素領域には、それぞれ同一色のＣＦ層Ｂ又はＲが形成されている。
【００２６】
柱状スペーサ１８自体の影響により、周囲に液晶の配向不良領域が形成される。本実施の形態では、配向不良領域を複数の画素領域にほぼ均等に分散させることにより表示むらが視認され難く、表示特性の低下が抑制できる。このため、柱状スペーサ１８の形成領域及びその周囲を遮光するためにＢＭ１０の幅を広く形成する必要がない。したがって、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【００２７】
液晶の配向不良による輝度低下の抑制を重視する場合には、ＣＦ層Ｂが形成された画素領域のみに柱状スペーサ１８がはみ出るようにする。ＣＦ層Ｂは他のＣＦ層Ｒ、Ｇに比較して光の透過率が低いため、表示画面上の輝度低下を最低限に抑えることができる。
【００２８】
ラビング処理の必要な液晶表示装置では、柱状スペーサ１８周囲の領域の配向膜が十分にラビングされない。このため、当該領域の配向膜には所定の配向規制力が付与されず、柱状スペーサ１８周囲に液晶の配向不良領域が形成される。この配向不良領域は、柱状スペーサ１８からラビング方向側に広く、ラビング方向の反対方向側に狭く形成される。配向不良領域の分布を考慮して柱状スペーサ１８を配置し、配向不良領域を複数の画素領域にほぼ均等に分散させることにより、表示むらが視認され難く、表示特性の低下が抑制できる。このため、柱状スペーサ１８の形成領域及びその周囲を遮光するためにＢＭ１０の幅を広く形成する必要がない。したがって、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
以下、本実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について具体的実施例を用いて説明する。
【００２９】
〔実施例１〕
まず、本実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本実施例によるＴＮモードの液晶表示装置の対向基板４の構成を示している。図中の矢印Ａは、本実施例による対向基板４のラビング方向を示している。ラビング方向は例えば左上方向である。ＢＭ１０の延びる方向（図中上下又は左右方向）とラビング方向とがなす角度は、例えば４５°である。対向基板４は、格子状に形成されたＢＭ１０の交点Ｃ上からラビング方向の反対方向側に偏った位置に配置された柱状スペーサ１８を有している。本実施例の柱状スペーサ１８は、基板面に垂直に見ると、画素領域にはみ出さずＢＭ１０上に配置されている。例えば柱状スペーサ１８は、図中上下の２端辺がＢＭ１０の端辺とほぼ一致して面一になるように配置されている。
【００３０】
図４は、図３に示す対向基板４を用いて作製した液晶表示装置の液晶の配向不良領域を示している。図４に示すように、柱状スペーサ１８の周囲には、略楕円形状の配向不良領域ａが形成されている。配向不良領域ａは、隣り合う４つの画素領域間に跨って形成されている。配向不良領域ａは、柱状スペーサ１８からラビング方向側に広く形成され、ラビング方向の反対方向側に狭く形成される。
【００３１】
ここで、各画素領域毎に見ると、柱状スペーサ１８の図中右上の画素領域には配向不良領域ａの一部である配向不良領域ａ１が形成され、柱状スペーサ１８の図中右下の画素領域には配向不良領域ａの一部である配向不良領域ａ２が形成されている。同様に、柱状スペーサ１８の図中左上の画素領域には配向不良領域ａ３が形成され、柱状スペーサ１８の図中左下の画素領域には配向不良領域ａ４が形成されている。配向不良領域ａ１、ａ４は互いにほぼ同面積になり、配向不良領域ａ２、ａ３は互いにほぼ同面積になっている。配向不良領域ａ１〜ａ４は、全てほぼ同面積になっているのが望ましい。
【００３２】
本実施例では、配向不良領域ａの形状を考慮して柱状スペーサ１８を配置し、配向不良領域ａ１〜ａ４を複数の画素領域にほぼ均等に分散させている。これにより、表示むらが視認され難く、液晶表示装置の表示特性の低下が抑制できる。このため、柱状スペーサ１８の形成領域及びその周囲を遮光するためにＢＭ１０の幅を広く形成する必要がない。したがって、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【００３３】
次に、本実施例による液晶表示装置用基板の製造方法について説明する。まず、ガラス基板上の全面に、Ｃｒ等の金属膜又は黒色樹脂膜を形成してパターニングし、格子状のＢＭ１０を形成する。次に、ＢＭ１０上の基板全面に、顔料分散型感光性着色樹脂の青色（Ｂ）レジストを例えば１．５μｍの厚さに塗布する。続いて、所定のパターンが描画されたフォトマスクを用いて露光して現像し、ポストベークしてＣＦ層Ｂを形成する。次に、同様に顔料分散型感光性着色樹脂の赤色（Ｒ）レジストを例えば１．５μｍの厚さに塗布してパターニングし、ＣＦ層Ｒを形成する。続いて、同様に顔料分散型感光性着色樹脂の緑色（Ｇ）レジストを例えば１．５μｍの厚さに塗布してパターニングし、ＣＦ層Ｇを形成する。これにより、ストライプ状のＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂが形成される。なお、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂの形成順序は上記の例に限られない。また、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面にアクリル樹脂やエポキシ樹脂等を塗布してオーバーコート層を形成し、表面を平坦化してもよい。
【００３４】
次に、スパッタリング法等を用いて例えば膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ等の透明導電膜を基板全面に成膜し、共通電極を形成する。次に、例えばアクリル樹脂系ネガ型感光性レジストを共通電極上の基板全面に塗布してパターニングし、図３に示すような形状及び配置密度で所定の位置に柱状スペーサ１８を形成する。柱状スペーサ１８の高さは、例えば４．０μｍである。以上の工程を経て、図３に示す対向基板４が完成する。次に、対向基板４上に配向膜を形成し、所定方向にラビングする。次に、アレイ製造工程を経て製造され、表面に所定の配向処理が施されたＴＦＴ基板２と、上記の対向基板４とを貼合せ、両基板２、４間に液晶を注入して封止し、液晶表示装置が完成する。なお、本実施例では柱状スペーサ１８を対向基板４側に形成しているが、ＴＦＴ基板２側に形成してもよい。以上のように、本実施例では従来の液晶表示装置と比較して製造工程が増加することがなく、製造コストが増加することもない。
【００３５】
〔実施例２〕
次に、本実施の形態の実施例２による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施例によるＭＶＡモードの液晶表示装置のＴＦＴ基板２の構成を示している。本実施例による液晶表示装置は、ＴＦＴ基板２上にＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂが形成されたＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造を有している。図５に示すように、ＴＦＴ基板２は、格子状に形成されたＢＭ１０を有している。ＢＭ１０は、ＴＦＴ基板２上に形成されたＴＦＴやバスラインを遮光している。ＢＭ１０の交点上には柱状スペーサ１８が形成されている。柱状スペーサ１８は、基板面に垂直方向に見ると、隣り合う４つの画素領域にＢＭ１０上からはみ出して配置されている。当該４つの画素領域のうち、図５の左右方向に隣り合う画素領域には、互いに異なる色のＣＦ層Ｂ、Ｒが形成されている。また、当該４つの画素領域のうち、図５の上下方向に隣り合う画素領域には、それぞれ同一色のＣＦ層Ｂ又はＲが形成されている。
【００３６】
図６は、図５に示すＴＦＴ基板２を用いて作製した液晶表示装置の液晶の配向不良領域を示している。図６に示すように、柱状スペーサ１８の４つの角部の周囲には、当該角部を迂回するような略三日月形状の配向不良領域ｂ〜ｅが各々形成されている。配向不良領域ｂは柱状スペーサ１８の図中右上の画素領域に配置され、配向不良領域ｃは柱状スペーサ１８の図中右下の画素領域に配置されている。また、配向不良領域ｄは柱状スペーサ１８の図中左上の画素領域に配置され、配向不良領域ｅは柱状スペーサ１８の図中左下の画素領域に配置されている。各配向不良領域ｂ〜ｅは、互いにほぼ同面積になっている。なお、本実施例による液晶表示装置はＭＶＡモードであるため、ラビング処理の必要はない。
【００３７】
本実施例では、配向不良領域ｂ〜ｅを４つの画素領域にほぼ均等に分散させることにより表示むらが視認され難く、液晶表示装置の表示特性の低下が抑制できる。このため、柱状スペーサ１８の形成領域及びその周囲を遮光するためにＢＭ１０の幅を広く形成する必要がない。したがって、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【００３８】
また、本実施例による液晶表示装置は、高精細化と高開口率化とを両立させるＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造である。本実施例によれば、ＢＭ１０の幅を広く形成する必要がないため、より高精細で高開口率の液晶表示装置を実現できる。
【００３９】
次に、本実施例による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置の製造方法について説明する。まず、ガラス基板上の全面に、例えば膜厚１００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）と膜厚５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）をこの順に成膜してパターニングし、ＴＦＴのゲート電極、ゲートバスライン及び蓄積容量バスラインを形成する。次に、例えば膜厚３５０ｎｍのシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、膜厚３０ｎｍのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層、膜厚１２０ｎｍのＳｉＮ膜を基板全面に連続成膜する。続いてパターニングし、チャネル保護膜を自己整合的に形成するとともに、島状の動作半導体層を形成する。次に、膜厚３０ｎｍのｎ＋ａ−Ｓｉ層、膜厚２０ｎｍのＴｉ層、膜厚７５ｎｍのＡｌ層、及び膜厚４０ｎｍのＴｉ層をこの順に基板全面に成膜してパターニングし、ＴＦＴのソース／ドレイン電極及びドレインバスラインを形成する。
【００４０】
次に、ソース／ドレイン電極及びドレインバスライン上の基板全面に、顔料分散型感光性着色樹脂のＲレジストを例えば３．０μｍの厚さに塗布する。続いて、所定のパターンが描画されたフォトマスクを用いて露光して現像し、ポストベークしてＣＦ層Ｒを形成する。次に、同様に顔料分散型感光性着色樹脂のＧレジストを例えば３．０μｍの厚さに塗布してパターニングし、ＣＦ層Ｇを形成する。次に、同様に顔料分散型感光性着色樹脂のＢレジストを例えば３．０μｍの厚さに塗布してパターニングし、ＣＦ層Ｂを形成する。なお、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂの形成順序は、上記の例に限られない。次に、ＣＦ層Ｒ、Ｇ、Ｂ上の基板全面に例えばＣｒ等の金属を成膜してパターニングし、ＢＭ１０を形成する。次に、例えば膜厚７０ｎｍのＩＴＯ等の透明導電膜を基板全面に塗布してパターニングし、画素領域毎に画素電極を形成する。必要であれば、画素電極の形成と同時に電極の抜き部（スリット）が形成され、あるいは画素電極上にレジスト等からなる線状の突起が形成される。スリットや線状の突起は、液晶の配向を規制する配向規制用構造物として機能する。
【００４１】
次に、例えばノボラック樹脂系ポジ型感光性レジストを画素電極上の基板全面に塗布してパターニングし、図５に示すような形状及び配置密度で所定の位置に柱状スペーサ１８を形成する。柱状スペーサ１８の高さは、例えば４．０μｍである。以上の工程を経て、ＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造の液晶表示装置のＴＦＴ基板２が完成する。次に、ＴＦＴ基板２上に垂直配向膜を形成する。次に、所定の工程を経て製造された対向基板４と上記のＴＦＴ基板２とを貼合せ、両基板２、４間に液晶を注入して封止し、液晶表示装置が完成する。なお、本実施例では柱状スペーサ１８をＴＦＴ基板２側に形成しているが、対向基板４側に形成してもよい。以上のように、本実施例では従来の液晶表示装置と比較して製造工程が増加することがなく、製造コストが増加することもない。
【００４２】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。
【００４３】
また、上記実施の形態ではアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、単純マトリクス型の液晶表示装置にも適用できる。
【００４４】
さらに、上記実施の形態では金属又は黒色樹脂によりＢＭ１０を形成しているが、本発明はこれに限られない。ＢＭ１０は、ＣＦ層を積層した樹脂重ね構造により形成してもよい。また、例えばＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造の液晶表示装置等において、ＴＦＴ基板２上に形成されたゲートバスライン及びドレインバスラインにより、隣り合う画素領域間を遮光する構成（バスライン遮光）では、当該ゲートバスライン及びドレインバスラインがＢＭ１０として機能する。
【００４５】
以上説明した実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
対向配置された一対の基板と、
前記基板間に封止された液晶と、
一方の前記基板上に格子状に形成された遮光膜と、
前記遮光膜で画定された複数の画素領域と、
基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域間に跨って前記液晶の配向不良領域が形成されるように配置された柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【００４６】
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域毎に形成された前記配向不良領域が互いにほぼ同面積になるように配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００４７】
（付記３）
付記１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは前記遮光膜上に形成され、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域に前記遮光膜上からはみ出して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００４８】
（付記４）
付記３記載の液晶表示装置において、
前記一方の基板は、前記画素領域に形成された複数色のカラーフィルタ層を有し、
前記柱状スペーサは、互いに異なる色の前記カラーフィルタ層が形成された隣り合う前記画素領域にはみ出して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００４９】
（付記５）
付記３記載の液晶表示装置において、
前記一方の基板は、前記画素領域に形成された複数色のカラーフィルタ層を有し、
前記柱状スペーサは、同一色の前記カラーフィルタ層が形成された隣り合う前記画素領域にはみ出して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００５０】
（付記６）
付記５記載の液晶表示装置において、
前記同一色は青色であること
を特徴とする液晶表示装置。
【００５１】
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記一方の基板は、前記画素領域毎に形成された薄膜トランジスタを有していること
を特徴とする液晶表示装置。
【００５２】
（付記８）
付記１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサ上に形成され、所定のラビング方向にラビングされた配向膜をさらに有し、
前記柱状スペーサは、前記遮光膜の交点上から前記ラビング方向の逆方向側に偏った位置に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００５３】
（付記９）
基板上に格子状に形成された遮光膜と、
前記遮光膜で画定された複数の画素領域と、
前記遮光膜上に形成され、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域に前記遮光膜上からはみ出して配置された柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
【００５４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、輝度が高く、表示特性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示装置の配向不良領域を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態の実施例２による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態の実施例２による液晶表示装置の配向不良領域を示す図である。
【図７】従来の液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図８】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図９】従来の液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
２ ＴＦＴ基板
４ 対向基板
７ ガラス基板
１０ ＢＭ
１６ 共通電極
１８ 柱状スペーサ
３０ ゲートバスライン駆動回路
３２ ドレインバスライン駆動回路
３４ 制御回路
３６、３７ 偏光板
３８ バックライトユニット
ａ〜ｅ 配向不良領域
Claims (5)
- 対向配置された一対の基板と、
前記基板間に封止された液晶と、
一方の前記基板上に格子状に形成された遮光膜と、
前記遮光膜で画定された複数の画素領域と、
基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域間に跨って前記液晶の配向不良領域が形成されるように配置された柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域毎に形成された前記配向不良領域が互いにほぼ同面積になるように配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは前記遮光膜上に形成され、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域に前記遮光膜上からはみ出して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサ上に形成され、所定のラビング方向にラビングされた配向膜をさらに有し、
前記柱状スペーサは、前記遮光膜の交点上から前記ラビング方向の逆方向側に偏った位置に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。 - 基板上に格子状に形成された遮光膜と、
前記遮光膜で画定された複数の画素領域と、
前記遮光膜上に形成され、基板面に垂直方向に見て、隣り合う前記画素領域に前記遮光膜上からはみ出して配置された柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
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