JP2006039155A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造工数の増大を伴うことのない液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板に複数の支柱状のスペーサが形成されたものであって、各支柱状のスペーサは、前記一方の基板面に形成された、少なくとも、各支柱状のスペーサの配置個所を除いてその周辺に形成された第１の材料層と、この第１の材料層をも被って形成された第２の材料層との積層体の上方における前記配置個所に形成され、前記第１の材料層の前記支柱状のスペーサの配置個所を含んで除かれた領域のスペース幅が異なっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、液晶を介して対向配置される各基板の間隙を一様に保持するためのいわゆる支柱状のスペーサを備える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、液晶を介して対向配置される各基板を外囲器とし、該液晶の広がり方向に多数の画素を備えて構成されている。
各画素にはそれぞれ一対の電極が備えられ、これら電極の間に発生される電界によって、各画素毎の液晶の光透過率を制御するようになっている。
このため、各画素ごとに所定の輝度を得るためには、各画素ごとの液晶の層厚が均一であることが必要とされ、この液晶を挟持する各基板の間隙を一様とすることが要求される。

このための手段としてスペーサが用いられるが、そのうち、いわゆる支柱状のスペーサは、それをフォトリソグラフィ技術による選択エッチングによってその高さを均一に形成でき、各基板の間に介在される液晶の層厚を均一にすることができる。

しかし、近年にあって、該支柱状のスペーサは、その全てにおいて高さが均一であるよりも、たとえば一定の高さを有する支柱状のスペーサとそれよりも若干高さの低い支柱状のスペーサとが混在するようにすることが望まれるようになった（下記特許文献１、２、３参照）。

一方の基板を他方の基板に対して水平方向に力を加えた場合に、該一方の基板が元の位置に即復旧できるように、いわゆる“拭ずれ防止”を図った構成とすることができるからである。

特開２００３−１２１８５７号公報 特開２００３−１３１２３８号公報 特開２００２−３４１３５４号公報

しかし、このように構成される液晶表示装置は、該支柱状のスペーサはその高さの異なるものを有するため、その製造の際に、少なくとも２回のフォトリソグラフィ技術による選択エッチングを行なうことを余儀なくされるものである。
それ故、製造工数の増大を伴うことなく高さの異なる支柱状のスペーサを備えたものが要求されるに至った。
本発明は、製造工数の増大を伴うことのない液晶表示装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
（１）本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板に複数の支柱状のスペーサが形成されたものであって、各支柱状のスペーサは、前記一方の基板面に形成された、少なくとも、各支柱状のスペーサの配置個所を除いてその周辺に形成された第１の材料層と、この第１の材料層をも被って形成された第２の材料層との積層体の上方における前記配置個所に形成され、前記第１の材料層の前記支柱状のスペーサの配置個所を含んで除かれた領域のスペース幅が異なっていることを特徴とする。
（２）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記第１の材料層はカラーフィルタであることを特徴とする。
（３）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、第２の材料層は塗布により形成される平坦化膜であることを特徴とする。
（４）本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板に複数の支柱状のスペーサが形成され、前記各スペーサは、少なくとも、選択的に形成される第１材料層と、該第１材料層の中央を除く領域を被って形成される第２材料層と、この第２材料層および第１材料層を被って形成される第３材料層との積層体の上方であって、前記第２材料層が形成されていない個所に形成され、前記第１材料層は、少なくとも前記スペーサの形成個所の近傍にてスペース幅が異なっていることを特徴とする。
（５）本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板に複数の支柱状のスペーサが形成され、前記各スペーサは、少なくとも、選択的に形成される第１材料層と、該第１材料層の少なくとも前記スペーサが配置される個所を除く領域を被って形成される第２材料層と、この第２材料層および第１材料層を被って形成される第３材料層との積層体の上方に形成され、前記第１材料層は、少なくとも前記スペーサの形成個所の近傍にてスペース幅が異なっていることを特徴とする。
（６）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（４）、（５）のいずれかの構成を前提とし、前記第３材料層は塗布により形成されるものであることを特徴とする。
（７）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（４）、（５）のいずれかの構成を前提とし、前記第１材料層はブラックマトリックスであることを特徴とする。
（８）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（４）、（５）のいずれかの構成を前提とし、前記第２材料層はカラーフィルタであることを特徴とする。

なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
なお、上述において表現したスペーサ幅とは、材料層の除かれた領域が帯状の場合、その幅を意味し、また、円あるいは矩形の閉じられた領域の場合、その径あるいは一辺の長さを意味するものである。

このように構成される液晶表示装置は、たとえば（１）の構成で示されるように、第１の材料層の支柱状のスペーサの配置個所を含んで除かれた領域のスペース幅が異なる場合、該第１の材料層をも被って形成される第２の材料層の厚さは、前記第１の材料層の支柱状のスペーサの配置個所を含んで除かれた領域のスペース幅に応じて異なって形成されることに鑑みてなされたものである。
このため、厚さの大きい第２の材料層上に形成されるスペーサは、厚さの小さい第２の材料層上に形成されるスペーサよりも実質的に高く形成されることになる。

以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。
図２は本発明による液晶表示装置の断面を示した図である。
同図において、液晶ＬＣを介して対向配置された各基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２がある。基板ＳＵＢ１の液晶側の面には材料層ＭＬ１が形成され、基板ＳＵＢ２の液晶側の面にも材料層ＭＬ２が形成されている。

材料層ＭＬ１は、該液晶表示装置がたとえばアクティブマトリックス型の場合、パターン化された導電層、絶縁層、および半導体層等が積層されて形成され、各画素に独立して電界を発生させる電子回路が組み込まれたものとなっている。

より詳しく説明すれば、一例として、基板ＳＵＢ１の液晶側の面に、そのｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線、y方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線が形成され、これら各信号線で囲まれた領域において画素領域が構成されるようになっている。各画素領域にはゲート信号線からの信号によってオンされる薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線からの信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に電界を発生せしめる対向電極等が形成されている。

材料層ＭＬ２は、各画素を隣接する他の画素と画するブラックマトリックスＢＭ、各画素を被うようにして形成されるカラーフィルタＣＦ、これらブラックマトリックスＢＭおよびカラーフィルタＣＦをも被って形成される平坦化膜ＯＣが積層されて形成されている。

そして、基板ＳＵＢ１と基板ＳＵＢ２は、それらの間にたとえば基板ＳＵＢ２の材料層ＭＬ２上に形成された支柱状のスペーサＳＰによって、一様な間隙を有するようになっており、ここに介在される液晶の層厚を均一なものとしている。

支柱状のスペーサＳＰは、基板の面の全域に及んでたとえば均一な分布で散在されて配置されているが、それ自体の高さは全て等しく形成され、一回のフォトリソグラフィ技術による選択エッチングで形成されたものとなっている。

しかし、前記各支柱状のスペーサＳＰの中には、図に示すように、その頂部において対向する基板ＳＵＢ１（詳しくは材料層ＭＬ１）に当接するものと、当接しないものとが混在された状態で配置されている。これは、次の説明で明らかとなるように、基板ＳＵＢ２に形成された材料層ＭＬ２においてその層厚の大きい部分と小さな部分とがあり、大きい部分に前者のスペーサＳＰが配置され、小さい部分に後者のスペーサＳＰが配置されているからである。

なお、図２は断面の一部を示すもので、基板ＳＵＢ１、２の周辺において、液晶ＬＣを封入し、かつ、たとえば基板ＳＵＢ１に対する基板ＳＵＢ２の固着を図るシール剤（図示せず）が設けられている。

図１は、これら高さの異なる各スペーサＳＰを並設させて示した図であり、図中左側のスペーサＳＰは対向する基板ＳＵＢ１側に当接しないもの、右側のスペーサＳＰは当接するものを示している。

基板ＳＵＢ２の液晶側の面には、いずれにおいてもブラックマトリックスＢＭ、カラーフィルタＣＦ、平坦化膜ＯＣが形成されている。ブラックマトリックスＢＭは隣接する画素の間の領域に形成されいわゆるコントラストの向上を図るようにしたものである。カラーフィルタＣＦはカラー表示用の３原色の各色を担当する画素を構成するもので、たとえば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）がある。平坦化膜ＯＣは液晶側の表面を平坦にするもので、その上面に形成される配向膜等の光学的機能に信頼性をもたせるようになっている。

そして、各スペーサＳＰはブラックマトリックスＢＭの上方に位置づけられて配置されている。画素内すなわちブラックマトリックスＢＭの間の領域にスペーサＳＰを配置させた場合、それによりいわゆる画素の開口率を低減させることになってしまうからである。

この場合、カラーフィルタＣＦは、ブラックマトリックスＢＭの左右の画素における各カラーフィルタＣＦにおいて、光の漏洩を防止するため該ブラックマトリックスＢＭの辺部に重ね合わされるようにして形成されているが、該辺部を除く中央部には該カラーフィルタＣＦは形成されていないものとなっている。

ここで、後述のスペーサＳＰが配置される部分には前記カラーフィルタＣＦが形成されていない領域に重畳されて形成され、対向する基板ＳＵＢ１と当接することなく形成されるスペーサＳＰ側において該領域の幅が、それ以外のスペーサＳＰ側において前記領域と対応する領域の幅よりも大きく形成されている。

このことは、カラーフィルタＣＦの形成の後に該カラーフィルタＣＦおよびこのカラーフィルタＣＦから露出されたブラックマトリックスＢＭをも被って平坦化膜ＯＣを形成した場合、前記各領域のうち、前者の領域において薄く、後者の領域において厚く形成されるようになる。この理由は、面積の小さな凹陥部において、面積の大きな凹陥部よりも、それを被って形成される材料の該凹陥部への流れ込み量が多くなるからだと考えられる。

図１において、各スペーサＳＰは、基板ＳＵＢ２の表面からそれぞれの頂部までの高さにおいて、ｔの差を有して形成され、このｔは各スペーサＳＰの形成個所の平坦化膜ＯＣの膜厚の差に対応したものとなっている。

図３は、図１に示した基板ＳＵＢ２を液晶の側から観た平面図であり、図３のＬ−Ｌ、Ｒ−Ｒにおけるそれぞれの断面図が図１の左側、右側の図に対応している。
図３において、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるブラックマトリックスＢＭが形成されている。これらのブラックマトリックスＢＭは、図中ｘ方向に並設される複数の画素から構成される画素群と同様の隣接する他の画素群とを画するようにしてそれらの間に設けられている。

各画素には、その画素領域を被うようにしてカラーフィルタＣＦが形成されている。なお、この実施例では該画素領域の形状として矩形の中央を屈曲させた逆“く”の字状として形成されている。屈曲された部分を境にして各側の光照射の方向を異ならしめいわゆるマルチドメイン効果をねらったものである。したがって、この形状に限定されることなく、正規の矩形状であってもよいことはもちろんである。

カラーフィルタＣＦは、図中ｘ方向に並設される各画素において、たとえば左側から赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のそれが順次配列され、この順の配列が繰り返されて配置されている。

ここで、各カラーフィルタＣＦは、そのｙ方向の上下端でその一部がブラックマトリックスＢＭと重ね合わされて形成され、図中ｙ方向に隣接する他の画素のカラーフィルタＣＦと分離されて形成されている。すなわち、その分離された個所はカラーフィルタＣＦ面からブラックマトリックスＢＭが露出された領域となっている。

このブラックマトリックスＢＭの露出面において、散在的に配置される支柱状のスペーサＳＰが前記平坦化膜ＯＣを介して配置されている。ここで、基板ＳＵＢ２面に対して高さの低いスペーサＳＰ（図中Ｌ−Ｌ線の個所のそれ）と高いスペーサＳＰ（図中Ｒ−Ｒ線の個所のそれ）のそれぞれの近傍におけるカラーフィルタＣＦの構成に相違を有したものとなっている。

すなわち、高さの低いスペーサＳＰの近傍において、該スペーサＳＰを間に位置づけて配置される各カラーフィルタＣＦは、それらの離間距離が比較的大きいのに対し、高さの高いスペーサＳＰの近傍において、該スペーサＳＰを間に位置づけて配置される各カラーフィルタＣＦは、それらの離間距離が比較的小さくなっている。これは、図１における説明で示したように、カラーフィルタＣＦが形成されていない領域におけるスペース幅に差をもたせるためである。

これにより、上述したように、カラーフィルタＣＦが形成されていない前記領域をも被って平坦化膜ＯＣを形成した場合、該領域におけるスペース幅の相違に応じて該平坦化膜ＯＣの膜厚が異なったものとなり、この上面に形成するスペーサＳＰ（たとえそれ自体の高さが同じでも）の基板ＳＵＢ２表面からの高さが異なったものとなる。

図４は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図３と対応した図となっている。図３の場合と比較した場合、基板ＳＵＢ２面から高い方のスペーサＳＰの近傍の構成、すなわちカラーフィルタＣＦの構成に相違を有する。

該カラーフィルタＣＦは、図中ｙ方向に並設される画素のそれと互いに接続されたパターン（蛇行する帯状のパターン）をなし、該スペーサＳＰを形成する個所において、開口ＨＬが形成されている。

これにより、基板ＳＵＢ２面から高い方のスペーサＳＰの形成領域におけるスペーサ幅を前記開口ＨＬによって小さくするようにし、図３の場合と同様の効果を奏するようにしたものである。

上述した実施例では、基板ＳＵＢ２側にブラックマトリックスＢＭを備えた構成となっているものである。しかし、このブラックスマトリックスＢＭは、本発明の効果を得るためには必ずしも必要とされるものではなく、したがって、なくてもよい。

すなわち、図５に示すように、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板ＳＵＢに複数の支柱状のスペーサＳＰが形成されたものであって、各支柱状のスペーサＳＰは、前記基板ＳＵＢ面に形成された、少なくとも、各スペーサＳＰの配置個所を除いてその周辺に形成された第１の材料層ＭＴＬ１（たとえば、カラーフィルタ）と、この第１の材料層ＭＴＬ１をも被って形成された第２の材料層ＭＴＬ２（たとえば平坦化膜）との積層体の上方における前記配置個所に形成され、前記第１の材料層ＭＴＬ１の前記スペーサＳＰの配置個所を含んで除かれた領域のスペース幅を異ならしめることによって同様の効果を得ることができるからである。

このことから、上述した構成は、基板ＳＵＢ２側に限定されることなく、基板ＳＵＢ１側においても適用できることが明らかになる。

たとえば、支柱状のスペーサをドレイン信号線あるいはゲート信号線の上方向に位置づけるようにし、前記平坦化膜に相当する材料層として保護膜を形成する場合があるからである。該保護膜は、薄膜トランジスタを液晶との直接の接触を回避する機能を備えるもので、たとえば有機材料層で構成する場合がある。この有機材料層を介して互いに交差して配置される信号線の間の寄生容量を低減させることができるからである。

上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。

本発明による液晶表示装置の一実施例を示す断面図で、液晶を介して対向される各基板のうち一方の基板側の断面図を示している。 本発明による液晶表示装置の一実施例を示す断面図で、液晶を介して対向される基板とそれらの間に形成される支柱状のスペーサとの関係を示した図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例を示す平面図で、液晶を介して対向される各基板のうち一方の基板を液晶側から観た図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す平面図で、図３に対応した図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例を示す断面図で、図１と対応した図である。

符号の説明

ＳＵＢ…基板、ＭＬ…材料層、ＢＭ…ブラックマトリックス、ＣＦ…カラーフィルタ、ＯＣ…平坦化膜、ＳＰ…支柱状のスペーサ、ＬＣ…液晶、ＨＬ…開口。

Claims (8)

1. 液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板に複数の支柱状のスペーサが形成されたものであって、
   各支柱状のスペーサは、前記一方の基板面に形成された、少なくとも、各支柱状のスペーサの配置個所を除いてその周辺に形成された第１の材料層と、この第１の材料層をも被って形成された第２の材料層との積層体の上方における前記配置個所に形成され、
   前記第１の材料層の前記支柱状のスペーサの配置個所を含んで除かれた領域のスペース幅が異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の材料層はカラーフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 第２の材料層は塗布により形成される平坦化膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板に複数の支柱状のスペーサが形成され、
   前記各スペーサは、少なくとも、選択的に形成される第１材料層と、該第１材料層の中央を除く領域を被って形成される第２材料層と、この第２材料層および第１材料層を被って形成される第３材料層との積層体の上方であって、前記第２材料層が形成されていない個所に形成され、
   前記第２材料層は、少なくとも前記スペーサの形成個所の近傍にて除かれた領域のスペース幅が異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板に複数の支柱状のスペーサが形成され、
   前記各スペーサは、少なくとも、選択的に形成される第１材料層と、該第１材料層の少なくとも前記スペーサが配置される個所を除く領域を被って形成される第２材料層と、この第２材料層および第１材料層を被って形成される第３材料層との積層体の上方に形成され、
   前記第１材料層は、少なくとも前記スペーサの形成個所の近傍にて除かれた領域のスペース幅が異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記第３材料層は塗布により形成されるものであることを特徴とする請求項４、５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 前記第１材料層はブラックマトリックスであることを特徴とする請求項４、５のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 前記第２材料層はカラーフィルタであることを特徴とする請求項４、５のいずれかに記載の液晶表示装置。
   
   

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