JP2008090098A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の基板間のギャップを一定に保持するビーズを高精度に位置決めする。
【解決手段】第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の間隔を一定に保持するビーズとを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲に配置される遮光膜を有し、前記遮光膜には、少なくとも１個の凹部が形成され、前記ビーズは、前記遮光膜に形成された前記少なくとも１個の凹部内に接着により固定される。例えば、前記第１の基板は、前記各サブピクセル毎に対応して配置されるカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタは、周辺部が前記遮光膜を覆うように形成され、隣接するカラーフィルタの周辺部により形成される段差部内の前記遮光膜に、前記少なくとも１個の凹部が形成される。
【選択図】図３−１

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、液晶を挟持する一対の透明基板間のギャップを一定に保持する際に有効な技術に関する。

液晶表示装置では、一対の基板に挟持される液晶を有するが、この一対の基板間のギャップを一定に保持する必要がある。
そして、一対の透明基板間のギャップを一定に保持するために、遮光膜内にビーズを配置した液晶表示装置が知られている（下記、特許文献１参照）。
前述の特許文献１に記載された液晶表示装置では、ビーズが形成された基板と反対の基板との接触が点接触であるため、ビーズに弾性変更が生じやすく、液晶表示装置の周囲温度変化に伴う液晶の膨張、縮小に対し上下基板間のギャップを追随でき、液晶中に気泡が発生するのを防止でき信頼性を向上させることが可能である。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開平８−１２２７９５号公報

しかしながら、前述の特許文献１に記載された液晶表示装置では、ビーズを混入した顔料をスクリーン印刷により透明基板に塗布することにより、遮光膜内にビーズを形成するものであるため、ビーズを高精度に位置決めする必要がある場合には、ビーズ位置精度の確保が困難となることが想定される。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置において、一対の基板間のギャップを一定に保持するためのビーズを高精度に位置決めすることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

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、下記の通りである。
（１）第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の間隔を一定に保持するビーズとを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲に配置される遮光膜を有し、前記遮光膜には、少なくとも１個の凹部が形成され、前記ビーズは、前記遮光膜に形成された前記少なくとも１個の凹部内に接着により固定されている。
（２）（１）において、前記第１の基板は、前記各サブピクセル毎に対応して配置されるカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタは、周辺部が前記遮光膜を覆うように形成され、隣接するカラーフィルタの周辺部により形成される段差部内の前記遮光膜に、前記少なくとも１個の凹部が形成されている。

（３）（１）において、前記第１の基板は、各色毎のサブピクセルに対応して配置されるカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタは、隣接するサブピクセルの間に形成される前記遮光膜を覆うように形成されるとともに、前記少なくとも１個の凹部に対応する領域に開口部が形成され、前記カラーフィルタに形成された開口部により形成される段差部内の前記遮光膜に、前記少なくとも１個の凹部が形成されている。
（４）（１）において、前記第１の基板は、前記液晶と接する側に配向膜を有し、前記配向膜は、前記少なくとも１個の凹部内にも形成されており、前記ビーズは、前記少なくとも１個の凹部内の前記配向膜上に接着により固定されている。
（５）（４）において、前記第１の基板は、前記配向膜の前記基板側に透明電極を有する。
（６）（１）において、前記第１の基板は、前記液晶と接する側に配向膜を有し、前記配向膜は、前記少なくとも１個の凹部内に固定されている前記ビーズを覆うように形成されている。
（７）（６）において、前記第１の基板は、前記配向膜の前記基板側に透明電極を有し、前記ビーズは、前記少なくとも１個の凹部内の前記透明電極上に接着により固定されている。

（８）（４）または（６）において、前記第１の基板は、前記配向膜の前記基板側に平坦化膜を有し、前記平坦化膜は、前記少なくとも１個の凹部内にも形成されている。
（９）（８）において、前記第１の基板は、前記配向膜と前記平坦化膜との間に形成される透明電極を有する。
（１０）（５）または（７）において、前記第１の基板は、前記透明電極の前記基板側に平坦化膜を有し、前記平坦化膜は、前記少なくとも１個の凹部内にも形成されている。
（１１）（８）ないし（１０）の何れかにおいて、前記少なくとも１個の凹部内の前記平坦化膜は、前記少なくとも１個の凹部の側部のみに形成されている。
（１２）（１）において、前記第２の基板は、走査線を有し、前記遮光膜の前記少なくとも１個の凹部は、前記走査線上に形成される。
（１３）（１）において、前記ビーズは、遮光性を有する。
（１４）（１）において、前記ビーズは接着剤を用いて接着され、当該接着剤は遮光性を有する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の液晶表示装置によれば、一対の基板間のギャップを一定に保持するためのビーズを高精度に位置決めすることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の液晶表示パネルの電極構成を示す平面図である。本実施例の液晶表示パネルは、一対のガラス基板の一方のガラス基板に形成された画素電極と、他方のガラス基板に形成された対向電極との間で縦方向の電界を印加して、液晶分子を駆動する、所謂、縦電界方式の液晶表示パネルである。
図１において、ＧＬは走査線（ゲート線ともいう）、ＤＬは、映像線（ドレイン線、ソース線ともいう）、ＰＸは画素電極である。この走査線（ＧＬ）、映像線（ＤＬ）および画素電極（ＰＸ）は、一方のガラス基板側に形成される。
また、ＢＭは遮光膜、ＣＦはカラーフィルタである。なお、図１において、矢印でＢＭと示されている点線枠の部分は、遮光膜（ＢＭ）に形成された開口部を表している。このカラーフィルタ（ＣＦ）と、遮光膜（ＢＭ）は、他方のガラス基板側に形成される。
また、図１において、ＴＦＴは、アクティブ素子を構成する薄膜トランジスタである。さらに、１０は、一対のガラス基板間のギャップを一定に保持するためのビーズの配置位置を示す。

図２は、図１のＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図、図３−１は、図１のＢ−Ｂ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
以下、図２、図３−１を用いて、本実施例の晶表示パネルの構造について説明する。本実施例では、図２、図３−１に示すように、液晶層ＬＣを介して互いに対向配置される一方のガラス基板（ＳＵＢ２）と、他方のガラス基板（ＳＵＢ１）とを有する。本実施例では、ガラス基板（ＳＵＢ２）の主表面側が観察側となっている。
ガラス基板（ＳＵＢ２）の液晶層ＬＣ側には、ガラス基板（ＳＵＢ２）から液晶層ＬＣに向かって順に、遮光膜（ＢＭ）およびカラーフィルタ（ＣＦ）、対向電極（ＣＴ）、配向膜（ＡＬ２）が形成される。さらに、ガラス基板（ＳＵＢ２）の外側には偏光板ＰＯＬ２が形成される。
また、ガラス基板（ＳＵＢ１）の液晶層ＬＣ側には、ガラス基板（ＳＵＢ１）から液晶層ＬＣに向かって順に、走査線（ＧＬ）、ゲート絶縁膜（ＧＩ）、映像線（ＤＬ）（図示せず）、層間絶縁膜（ＰＡＳ）、画素電極（ＰＸ）、配向膜（ＡＬ１）が形成される。さらに、ガラス基板（ＳＵＢ１）の外側には偏光板（ＰＯＬ１）が形成される。

画素電極（ＰＸ）には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して、映像線（ＤＬ）から階調電圧が印加される。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、第１電極（ＳＤ１）と、半導体層（ａ−Ｓｉ）と、第２電極（ＳＤ２）とを有する。なお、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、その動作において、第１電極（ＳＤ１）から第２電極（ＳＤ２）へ、あるいは、第２電極（ＳＤ２）から第１電極（ＳＤ１）へと電流が流れるので、前述の第１電極（ＳＤ１）および第２電極（ＳＤ２）は、それぞれ、ソース電極およびドレイン電極として機能する。
また、画素電極（ＰＸ）と対向電極（ＣＴ）は、透明導電膜（例えば、ＩＴＯ；Indium-Tin-Oxide）で形成される。
図１の１０の位置には、一対のガラス基板（ＳＵＢ１，ＳＵＢ２）間のギャップを一定に保持するためのビーズ（ＢＳ）が配置される。ここで、ビーズ（ＢＳ）は、透明なガラス、合成樹脂などで構成される。
このビーズ（ＢＳ）は、図１に示すように、ガラス基板（ＳＵＢ１）側では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成される位置を避けて、かつ、走査線（ＧＬ）上の位置に形成される。
ビーズ（ＢＳ）を走査線（ＧＬ）上の位置形成する理由は、ビーズ（ＢＳ）は、透明なガラス、合成樹脂など構成され、また、図３−１に示すように、ビーズ（ＢＳ）が配置される部分は遮光膜（ＢＭ）が除去されるため、バックライトの光が、ビーズ（ＢＳ）を通って観察側に漏れ出すのを防止するためである。なお、ビーズ（ＢＳ）を、映像線（ＤＬ）上の位置に形成してもよい。

また、ビーズ（ＢＳ）は、図３−１に示すように、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＢＭ）内に配置される。なお、遮光膜（ＢＭ）に形成される凹部（ＤＢＭ）は、実際の製品では複数個形成される。
本実施例では、この凹部（ＤＢＭ）内に、対向電極（ＣＴ）と、対向電極（ＣＴ）上に形成される配向膜（ＡＬ２）が形成され、ビーズ（ＢＳ）は、凹部（ＤＢＭ）内の配向膜（ＡＬ２）上で接着剤（ＳＬ）により固定されている。
また、本実施例では、カラーフィルタ（ＣＦ）は、各サブピクセル毎に対応して形成され、かつ、カラーフィルタ（ＣＦ）の周辺部は、遮光膜（ＢＭ）を覆うように形成される。そのため、本実施例では、隣接するカラーフィルタ（ＣＦ）の周辺部により形成される段差部内の遮光膜（ＢＭ）に凹部（ＤＢＭ）が形成されることになる。これにより、ビーズ（ＢＳ）を、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＢＭ）に確実に位置させることが可能となる。

ここで、本実施例、あるいは後述する各実施例において、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＢＭ）は、例えば、ホトリソグラフィ技術により形成する。さらに、ビーズ（ＢＳ）は、例えば、ガラス基板（ＳＵＢ２）側の構造が完成した後、インクジェット方式により、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＢＭ）に位置決めする。
なお、本実施例では、ビーズ（ＢＳ）を、凹部（ＤＢＭ）内の配向膜（ＡＬ２）上に接着剤（ＳＬ）により固定した場合について説明したが、本実施例および後述する各実施例において、図３−２に示すように、ビーズ（ＢＳ）を、配向膜（ＡＬ２）の下側、即ち、ビーズ（ＢＳ）を、凹部（ＤＢＭ）内の対向電極（ＣＴ）上に接着剤（ＳＬ）により固定した後、その上から配向膜（ＡＬ２）を形成するようにしてもよい。
さらに、ビーズ（ＢＳ）、および接着剤（ＳＬ）に、遮光性を持たせることも可能であり、この場合には、表面反射を低減することが可能となる。
また、本実施例、あるいは後述する各実施例において、ガラス基板（ＳＵＢ２）側に対向電極（ＣＴ）を設けているが、液晶表示パネルが、例えば、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）方式の液晶表示パネルの場合には、この対向電極（ＣＴ）はガラス（ＳＵＢ１）側に形成される。

［実施例２］
図４は、本発明の実施例２の液晶表示パネルの電極構成を示す平面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
前述の実施例１では、ガラス基板（ＳＵＢ２）に配置されるカラーフィルタ（ＣＦ）が、各サブピクセル毎に対応して形成されているが、本実施例では、カラーフィルタ（ＣＦ）が、各色毎のサブピクセルに対応して形成される点で、前述の実施例１と相異する。
即ち、本実施例では、カラーフィルタ（ＣＦ）は、映像線（ＤＬ）にそって帯状に形成される。そのため、図５に示すように、本実施例のカラーフィルタ（ＤＦ）は、隣接するサブピクセルの間に形成される遮光膜（ＢＭ）を覆うことになるが、前述の遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＢＭ）に対応する領域に開口部が形成されている。
したがって、本実施例では、カラーフィルタ（ＣＦ）に形成された開口部により形成される段差部内の遮光膜（ＢＭ）に凹部（ＤＢＭ）が形成される。
なお、本実施例において、図１のＡ−Ａ'切断線に相当する切断線に沿った断面構造、および、図１のＢ−Ｂ'切断線に相当する切断線に沿った断面構造は、図２、図３−１の構造と同じであるので、再度の説明は省略する。

［実施例３］
本実施例の液晶表示パネルは、ガラス基板（ＳＵＢ２）側に平坦化膜（ＯＣ）を有する点で、前述の実施例１の液晶表示パネルと相異する。
図６は、本発明の実施例３の液晶表示パネルにおける、図１のＢ−Ｂ'切断線に相当する切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
図６に示すように、本実施例では、ガラス基板（ＳＵＢ２）に形成される対向電極（ＣＴ）の下側（対向電極（ＣＴ）のガラス基板（ＳＵＢ２）側）に平坦化膜（ＯＣ）が形成される。そして、この平坦化膜（ＯＣ）は、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＭＢ）の内部にも形成される。
そのため、本実施例では、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＢＭ）内には、平坦化膜（ＯＣ）と、平坦化膜（ＯＣ）上に形成される対向電極（ＣＴ）と、対向電極（ＣＴ）上に形成される配向膜（ＡＬ２）が形成され、ビーズ（ＢＳ）は、凹部（ＤＢＭ）内の配向膜（ＡＬ２）上で接着剤（ＳＬ）により固定されている。
なお、本実施例において、図１のＡ−Ａ'切断線に相当する切断線に沿った断面構造は、図２の構造と同じであるので、再度の説明は省略する。

［実施例４］
本実施例の液晶表示パネルは、ガラス基板（ＳＵＢ２）側に平坦化膜（ＯＣ）を有する点で、前述の実施例１の液晶表示パネルと相異する。
図７は、本発明の実施例４の液晶表示パネルにおける、図１のＢ−Ｂ'切断線に相当する切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
本実施例でも、ガラス基板（ＳＵＢ２）に形成される対向電極（ＣＴ）の下側（対向電極（ＣＴ）のガラス基板（ＳＵＢ２）側）に平坦化膜（ＯＣ）が形成される。そして、この平坦化膜（ＯＣ）は、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＭＢ）の内部にも形成される。
しかしながら、図７に示すように、本実施例では、この平坦化膜（ＯＣ）は、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＭＢ）の側壁にのみ形成されている。そのため、本実施例では、遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＢＭ）の領域の配向膜（ＡＬ２）に、急激な落差を形成することができるので、ビーズ（ＢＳ）を遮光膜（ＢＭ）に形成された凹部（ＤＢＭ）に確実に位置させることが可能となる。
なお、本実施例において、図１のＡ−Ａ'切断線に相当する切断線に沿った断面構造は、図２の構造と同じであるので、再度の説明は省略する。

以上説明したように、本実施例によれば、ガラス基板（ＳＵＢ１）とガラス基板（ＳＵＵＢ２）との間のギャップを一定に保持するためのビーズ（ＢＳ）を高精度に位置決めすることが可能となる。
なお、前述の説明では、本発明を縦電界方式の液晶表示パネルに適用した実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、ガラス基板（ＳＵＢ２９）側に対向電極（ＣＴ）を有しない構造の液晶表示パネル、例えば、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）方式などの横電界方式の液晶表示パネルにも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例１の液晶表示パネルの電極構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ'切断線に沿った断面構造の変形例を示す断面図である。 本発明の実施例２の液晶表示パネルの電極構成を示す平面図である。 図４のＣ−Ｃ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。 本発明の実施例３の液晶表示パネルにおける、図１のＢ−Ｂ'切断線に相当する切断線に沿った断面構造を示す断面図である。 本発明の実施例４の液晶表示パネルにおける、図１のＢ−Ｂ'切断線に相当する切断線に沿った断面構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ ビーズの配置位置
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ
ＳＵＢ１，ＳＵＢ２ ガラス基板
ＰＯＬ１，ＰＯＬ２ 偏光板
ＧＩ ゲート絶縁膜
ＰＡＳ 層間絶縁膜
ＯＣ 平坦化膜
ＡＬ１，ＡＬ２ 配向膜
ＬＣ 液晶層
ＢＭ 遮光膜
ＤＢＭ 凹部
ＣＦ カラーフィルタ
ＰＸ 画素電極
ＣＴ 対向電極
ＤＬ 映像線（第１電極線、第２電極線）
ＧＬ 走査線（ゲート線）
ＳＤ１ 第１電極
ＳＤ２ 第２電極
ａ−Ｓｉ 半導体層
ＢＳ ビーズ
ＳＬ 接着剤

Claims (14)

1. 第１の基板と、
   第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間の間隔を一定に保持するビーズとを有する液晶表示パネルを備え、
   前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、
   前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲に配置される遮光膜を有し、
   前記遮光膜には、少なくとも１個の凹部が形成され、
   前記ビーズは、前記遮光膜に形成された前記少なくとも１個の凹部内に接着により固定されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の基板は、前記各サブピクセル毎に対応して配置されるカラーフィルタを有し、
   前記カラーフィルタは、周辺部が前記遮光膜を覆うように形成され、
   隣接するカラーフィルタの周辺部により形成される段差部内の前記遮光膜に、前記少なくとも１個の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１の基板は、各色毎のサブピクセルに対応して配置されるカラーフィルタを有し、
   前記カラーフィルタは、隣接するサブピクセルの間に形成される前記遮光膜を覆うように形成されるとともに、前記少なくとも１個の凹部に対応する領域に開口部が形成され、
   前記カラーフィルタに形成された開口部により形成される段差部内の前記遮光膜に、前記少なくとも１個の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１の基板は、前記液晶と接する側に配向膜を有し、
   前記配向膜は、前記少なくとも１個の凹部内にも形成されており、
   前記ビーズは、前記少なくとも１個の凹部内の前記配向膜上に接着により固定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の基板は、前記配向膜の前記基板側に透明電極を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の基板は、前記液晶と接する側に配向膜を有し、
   前記配向膜は、前記少なくとも１個の凹部内に固定されている前記ビーズを覆うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の基板は、前記配向膜の前記基板側に透明電極を有し、
   前記ビーズは、前記少なくとも１個の凹部内の前記透明電極上に接着により固定されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１の基板は、前記配向膜の前記基板側に平坦化膜を有し、
   前記平坦化膜は、前記少なくとも１個の凹部内にも形成されていることを特徴とする請求項４または請求項６に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１の基板は、前記配向膜と前記平坦化膜との間に形成される透明電極を有することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１の基板は、前記透明電極の前記基板側に平坦化膜を有し、
    前記平坦化膜は、前記少なくとも１個の凹部内にも形成されていることを特徴とする請求項５または請求項７に記載の液晶表示装置。
11. 前記少なくとも１個の凹部内の前記平坦化膜は、前記少なくとも１個の凹部の側部のみに形成されていることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
12. 前記第２の基板は、走査線を有し、
    前記遮光膜の前記少なくとも１個の凹部は、前記走査線上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
13. 前記ビーズは、遮光性を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
14. 前記ビーズは接着剤を用いて接着され、当該接着剤は遮光性を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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