JP2007156224A - 液晶ディスプレイおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】縦置き状態で均一な基板間距離が保て、均一な表示のできる液晶ディスプレイを提供すること。
【解決手段】液晶表示装置１００の上部は、液晶５０が下部に下がって発生する負圧によって基板間距離が狭くなる方向に力がかかるが、カラムスペーサ６７の密度が上部で高いので力が分散され、一つの上部のカラムスペーサ６７にかかる力は小さくなる。したがって、上部のカラムスペーサ６７の縮量も減少し、基板間距離が保たれて均一な表示が得られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、縦置きの大型の液晶ディスプレイおよびこれを用いた電子機器に関する。

液晶ディスプレイの薄型化に伴い、画面の大面積化に対する要求も高まり、対角４０インチにも及ぶ大画面のディスプレイの需要が増えている。
薄型化されたディスプレイでは、液晶ディスプレイのように、互いに対向するフラットな基板間で表示を制御する構造が多く取られている。液晶ディスプレイは、液晶の配向によって液晶を透過する光の偏光状態が異なることを利用して表示を行う。具体的には、基板間に封止された液晶を有し、基板の対向する面に設けられた電極に電圧を印加することによって、液晶の配向を制御する。ここで、互いに対向する基板間距離は数μｍ〜数十μｍであり、均一な表示のためにはその精度も０．０５μｍ以下が要求される。
基板間距離は、球状あるいはファイバ状のスペーサによって制御することができる。しかし、これらのスペーサは移動し易く、基板に設けられた電極、配向膜等を傷つけ、傷によって表示不良が生じる。
この問題を解決するために、樹脂によってカラム状のスペーサ、いわゆるカラムスペーサを形成し、基板間距離を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２８７９８３号公報（第７項、４図、段落番号［００３７］）

カラムスペーサには、液晶ディスプレイ自体の耐衝撃性向上のために、外力に対する柔軟性も要求されている。ここで、大型のディスプレイでは、縦置き状態で、液晶の重量も含めた自重によって基板にかかる力に大きな差が生じる。また、基板面積の大型化に比してその厚みは、０．７ｍｍ程度で薄い。したがって、場所によってカラムスペーサの伸縮量が異なり、基板間距離も大きく変化し、均一な表示が得られない。

本発明の目的は、縦置き状態で均一な基板間距離が保て、均一な表示のできる液晶ディスプレイを提供することにある。

本発明の液晶ディスプレイは、縦置きで使用される液晶ディスプレイであって、互いに対向する二つの基板と、前記基板間に設けられたシール材と、前記シール材に囲まれた封止領域に配置されたカラムスペーサとを備え、前記カラムスペーサの密度が、前記封止領域の重力がはたらく方向において、下部よりも上部が高いことを特徴とする。
本明細書において、縦置きというのは、重力のはたらく方向とディスプレイの表示面の広がる方向とが垂直でない状態で設置されていることをいう。また、以下で縦方向とは、縦置きされた状態で、重力がはたらく方向をいう。

この発明によれば、液晶ディスプレイの上部は、液晶が下部に下がって発生する負圧によって基板間距離が狭くなる方向に力がかかるが、カラムスペーサの密度が上部で高いので力が分散され、一つの上部のカラムスペーサにかかる力は小さくなる。したがって、上部のカラムスペーサの縮量も減少し、基板間距離が保たれて均一な表示が得られる。

本発明の電子機器は、前述の液晶ディスプレイを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、前述の効果が得られる電子機器を得られる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態における液晶ディスプレイである液晶表示装置１００の概略平面図であり、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う概略断面図である。Ｈ−Ｈ’線方向は、液晶表示装置１００を縦置きにした場合の縦方向になり、Ｈ側が下側、Ｈ’側が上側となる。
液晶表示装置１００は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３０を備えている。
なお、以下の説明に用いる各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺が異なる。

図１および図２において、液晶表示装置１００は、ＴＦＴ素子３０がアレイ状に設けられたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを備えている。これらの互いに対向する基板は、光硬化性の封止材であるシール材５２によって貼り合わされている。シール材５２は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で、外周に沿って枠状に形成されている。そして、このシール材５２に囲まれた封止領域２０３内に液晶５０が封入、保持されている。

図１において、シール材５２の内側には、遮光性材料からなる見切り５３が形成されている。
シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、封止領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナ部には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０に設けられた対向電極１２１との間で電気的導通を取るための基板間導通材２０６が配設されている。

なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。
また、液晶表示装置１００においては、動作モード、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置される（図示省略）。

図３には、液晶表示装置１００の断面を模式的に示した拡大断面図が示されている。
液晶表示装置１００は、カラー表示を行うために対向基板２０にカラーフィルタ１３を備えている。赤色フィルタ１３Ａ、緑色フィルタ１３Ｂ、青色フィルタ１３Ｃのカラーフィルタがその保護膜１８とともに形成されている。また、赤色フィルタ１３Ａと緑色フィルタ１３Ｂと青色フィルタ１３Ｃとの間には、光を透過しないブラックマトリックス９が形成されている。

カラーフィルタ１３の保護膜１８の上には対向電極１２１が形成され、対向電極１２１の上には配向膜１６２が形成されている。また、対向基板２０のカラーフィルタ１３が形成された面の反対面は、偏光板１７５を備えている。

ＴＦＴアレイ基板１０は、透明性を有するガラス基板１７０と、ガラス基板１７０の上に形成されたＴＦＴ素子３０と、ガラス基板１７０とＴＦＴ素子３０の上に形成された配向膜１７２等で構成されている。また、ガラス基板１７０のＴＦＴ素子３０が形成されている面の反対面は、偏光板１７６を備えている。

ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との基板間距離は、カラムスペーサ６７によって制御されている。ここで、カラムスペーサ６７は、縦方向の密度が、下部であるＨ側から上部であるＨ’側に向かって順次高くなるように配置されている。また、その形成場所は、ブラックマトリックス９の形成された場所、またはＴＦＴ素子３０が形成された場所である。
カラムスペーサ６７の高さは、基板間距離に応じて１〜５μｍであり、直径は、１０〜５０μｍで変化させる。
なお、カラムスペーサ６７の数は、説明のための数であり実際の数ではない。

図４には、カラムスペーサ６７の配置を模式的に示した平面図が示されている。図３と同様に、カラムスペーサ６７の数および大きさは説明のためのものであり実際に使用される数および大きさではない。
図４において、カラムスペーサ６７は、縦方向の密度が上部（図ではＨ’方向）に向かって順次高くなるように配置されている。一方、横方向の密度は変わらないように配置されている。

以下に、図５および図６に基づいて、カラムスペーサ６７の形成場所について詳しく説明する。
図５には、液晶表示装置１００の等価回路図が示されている。
図１に示した封止領域２０３には、図５に示すように複数の画素１００Ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００Ａの各々には、ＴＦＴ素子３０が形成されている。そして、ＴＦＴ素子３０に、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを送るデータ線６ＡがＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に送られてもよく、相隣接する複数のデータ線６Ａ同士に対して、グループ毎に送られてもよい。また、ＴＦＴ素子３０のゲートには走査線３Ａが電気的に接続されている。そして、所定のタイミングで、走査線３Ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍがこの順に印加されるように構成されている。

画素電極１９は、ＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、ＴＦＴ素子３０を一定時間だけオン状態とすることにより、データ線６Ａから送られる画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極１９を介して液晶５０に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図２に示す対向電極１２１との間で一定時間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極１９と対向電極１２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極１９と対向電極１２１との間の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。

図６は、ＴＦＴアレイ基板１０のＴＦＴ素子３０を１個含む部分を示した拡大概略平面図である。
図６に示すように、ＴＦＴ素子３０を有するＴＦＴアレイ基板１０上には、ゲート配線１２と、ソース配線１６と、ドレイン電極１４と、ゲート電極１１と、ドレイン電極１４に電気的に接続された画素電極１９と、カラムスペーサ６７とが形成されている。
ゲート配線１２はＸ軸方向に延びるように形成され、その一部がＹ軸方向に延びるように形成されている。そして、Ｙ軸方向に伸びるゲート配線１２の一部がゲート電極１１として用いられている。なお、ゲート電極１１の幅はゲート配線１２の幅よりも狭くなっている。また、Ｙ軸方向に伸びるように形成されたソース配線１６の一部はＸ軸方向に延びるように形成されており、このソース配線１６の一部がソース電極１７として用いられている。

図６では、カラムスペーサ６７は、ＴＦＴ素子３０が形成された領域、ゲート配線１２が形成された領域およびソース配線が形成された領域に設けられている。これらの領域は、光が透過しない領域であり表示領域外である。図６では、画素電極１９の形成された領域が表示領域となる。カラムスペーサ６７は、各素子ごとに設けられていてもよいし、複数の素子ごとに設けられていてもよい。また、一つの素子に複数設けられていてもよい。

カラムスペーサ６７の材質としては、フォトリソグラフィ用感光性樹脂組成物を用いることができ、アルカリ可溶性樹脂として、非露光部がアルカリ性現像液により除去できる樹脂、アクリル酸を含む（メタ）アクリル系樹脂、マレイン酸系樹脂、ロジン系樹脂、アクリル変性エポキシ樹脂、などが挙げられる。
カラムスペーサ６７の製造方法としては、フォトリソグラフィによる方法および液滴吐出法による方法を用いることができる。カラムスペーサ６７は、ＴＦＴアレイ基板１０または対向基板２０のどちらに形成してもよい。
例えば、液滴吐出法で対向基板２０にカラーフィルタ１３を形成する場合、ブラックマトリックス９上にバンクを形成し、バンク間に赤色フィルタ１３Ａ、緑色フィルタ１３Ｂ、青色フィルタ１３Ｃのカラーフィルタを液滴吐出法によって形成できる。このとき、液滴吐出法によってバンク上にカラムスペーサ６７を形成することも可能である。

第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）液晶表示装置１００の上部は、液晶５０が下部に下がって発生する負圧によって基板間距離が狭くなる方向に力がかかるが、カラムスペーサ６７の密度が上部で高いので力が分散され、一つの上部のカラムスペーサ６７にかかる力は小さくなる。したがって、上部のカラムスペーサ６７の縮量も減少し、基板間距離が保たれて均一な表示が得られる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る電子機器について第２実施形態に基づいて説明する。
本実施形態の電子機器は、第１の実施形態で説明した液晶表示装置１００を備えた電子機器である。本実施形態の電子機器の具体例について説明する。
図７は、大型液晶テレビ９００を示した斜視図である。
図７において、大型液晶テレビ９００は、第１実施形態の液晶表示装置１００が組み込まれた液晶表示部９０１を備えている。

第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２）前述の効果を達成できる電子機器である大型液晶テレビ９００を提供できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、カラムスペーサ６７の形状はどんな形状であってもよいし、太さも変化させてもよい。また、カラムスペーサ６７の密度は、第１実施形態のように順次上部に向かって高くなってもよいし、上部だけ一定の密度で高くなっていてもよい。さらに、横方向の密度も一定でなくてもよい。

また、本発明を実施するための最良の方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、使用する材料、処理時間、その他の詳細な事項において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した材料、処理時間などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材料、処理時間などの限定の一部もしくは全部の限定を外した記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の第１実施形態にかかる液晶表示装置の概略平面図。 液晶表示装置の概略断面図。 液晶表示装置の拡大断面図。 カラムスペーサ配置を模式的に示した平面図。 液晶表示装置の等価回路図。 ＴＦＴアレイ基板のＴＦＴ素子含む部分を示した概略拡大平面図。 本発明の第２実施形態にかかる大型液晶テレビを示す斜視図。

符号の説明

１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、５０…液晶、５２…シール材、６７…カラムスペーサ、１００…ディスプレイとしての液晶表示装置、２０３…封止領域、９００…電子機器としての大型液晶テレビ。

Claims (2)

1. 縦置きで使用される液晶ディスプレイであって、
   互いに対向する二つの基板と、
   前記基板間に設けられたシール材と、
   前記シール材に囲まれた封止領域に配置されたカラムスペーサとを備え、
   前記カラムスペーサの密度が、前記封止領域の重力がはたらく方向において、
   下部よりも上部が高い
   ことを特徴とする液晶ディスプレイ。
2. 請求項１に記載のディスプレイを備えた
   ことを特徴とする電子機器。
   

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