JP3597388B2

JP3597388B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3597388B2
Application number: JP18419298A
Authority: JP
Inventors: 宏明阿須間; 英博園田; 茂松山
Original assignee: 株式会社日立ディスプレイズ
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP2000019526A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に液晶組成物を封止する一対の基板間の距離を一定に保つための新規な構成のスペーサを備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノート型コンピユータやコンピユータモニター用の高精細かつカラー表示が可能な表示デバイスとして液晶表示装置が広く採用されている。
【０００３】
この種の液晶表示装置は、基本的には少なくとも一方が透明なガラス等からなる少なくとも２枚の基板の対向間隙に液晶組成物を挟持した所謂液晶パネルを構成し、上記液晶パネルの基板に形成した画素形成用の各種電極に選択的に電圧を印加して所定画素の点灯と消灯を行う形式（単純マトリクス型液晶表示装置）、上記各種電極と画素選択用のアクティブ素子を形成してこのアクティブ素子を選択することにより所定画素の点灯と消灯を行う形式（アクティブマトリクス型液晶表示装置）とに大きく分類される。
【０００４】
アクティブマトリクス型液晶表示装置は、そのアクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたものが代表的である。薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置は、薄い軽量かつブラウン管に匹敵する高画質であるということから、ＯＡ機器の表示端末用モニターとして広く普及している。
【０００５】
この液晶表示装置の表示方式には、液晶の駆動方法の相違から大別して次の２通りがある。その１つは、透明電極が構成された２枚の基板で液晶組成物を挟み込み、透明電極に印加された電圧で動作させ、透明電極を透過し液晶組成物の層に入射した光を変調して表示する方式であり、現在普及している製品のほとんどがこの方式を採用している。
【０００６】
また、もう１つは、同一基板上に構成した２つの電極の間の基板面にほぼ平行に形成した電界により動作させ、２つの電極の隙間から液晶組成物の層に入射した光を変調して表示する方式であり、視野角が著しく広いという特徴を持ち、アクティブマトリクス型液晶表示装置として極めて有望な方式である。この方式の特徴に関しては、例えば特表平５−５０５２４７号公報、特公昭６３−２１９０７号公報、特開平６−１６０８７８号公報等の文献に記載されている。以下、この方式の液晶表示装置を横電界方式の液晶表示装置と称する。
【０００７】
図１３は横電界方式の液晶表示装置で形成される電界を説明する要部断面図である。この液晶表示装置は一方の基板ＳＵＢ１上に映像信号線ＤＬ、対向電極ＣＴ、画素電極ＰＸが形成され、これらの上層に成膜された保護膜ＰＳＶおよび液晶組成物ＬＣの層との界面に形成された配向制御層ＯＲＩ１を有し、他方の基板ＳＵＢ２上にブラックマトリクスＢＭで区画されたカラーフィルタＦＩＬ、これらの上層を覆ってカラーフィルタやブラックマトリクスの構成材が液晶組成物（以下、単に液晶とも言う）ＬＣに影響を及ぼさないように成膜されたオーバーコート層ＯＣ、および液晶ＬＣの層との界面に形成された配向制御層ＯＲＩ２を有している。
【０００８】
一方の基板ＳＵＢ１上にあるＧＩとＡＯＦは絶縁膜、映像信号線ＤＬは導電膜ｄ１とｄ２の２層からなり、対向電極ＣＴは導電膜ｇ１から、画素電極ＰＸは導電膜ｇ２から成る。
【０００９】
図１３において、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間に形成される基板とほぼ平行な電界で液晶ＬＣの分子の配向方向が制御されて画像表示が成されるが、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間に、表示に寄与しない電界が発生する。これらの電極間隔が狭すぎる場合、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の電界強度が強くなって液晶ＬＣが駆動され、不所望な光が液晶を透過する。
【００１０】
これらの電極間の領域にはブラックマトリクスＢＭが位置するが、ブラックマトリクスＢＭの光学濃度が低いと上記の透過光を完全に遮光することができず、光漏れが生じる。この光漏れはコントラストの低下やクロストークの発生等、表示品質に悪影響を及ぼす。これを解決するために、上記の電極間の距離を大きくすることやブラックマトリクスＢＭの光学濃度を高くすることが必要となる。
【００１１】
なお、図１３では、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴとが隣接した構造となっているが、映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸが隣接した構造の場合でも、同様の問題が発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した電極間の距離を大きくすることやブラックマトリクスＢＭの光学濃度を高くすることには、次のような問題がある。
【００１３】
映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴまたは映像信号線と画素電極ＰＸの電極間の電界強度を小さくするために、電極間の距離を広げた場合、表示画素領域が狭くならざるを得ず、開口率の低下による輝度の低下や消費電力の増加を招く。
【００１４】
一方、ブラックマトリクスＢＭの光学濃度を高めるためには次のような問題がある。横電界方式の液晶表示装置では、ブラックマトリクスＢＭが高抵抗である必要がある（例えば、特開平９−４３５８９号公報参照）。これは、ブラックマトリクスＢＭの電気特性が基板にほぼ平行な横電界の形成に影響するためであり、ブラックマトリクスＢＭの抵抗が低いと理想的な横電界が形成されず、輝度の低下、コントラストの低下および視野角が狭くなる等の問題が生じる。
【００１５】
ブラックマトリクスＢＭを高抵抗にするには、顔料分散型樹脂レジストを使用することが望ましい。このとき、ブラックマトリクスＢＭの光学濃度を高くしようとしてレジスト中の顔料濃度比を高くすると樹脂濃度が下がるためにフォトリソグラフィのプロセス性が悪化する。具体的には、解像度の低下、現像マージンの低下、顔料残渣が発生し易い等の問題が生じる。また、ブラックマトリクスＢＭの膜厚を厚くして光学濃度を高くしようとした場合は、カラーフィルタの平坦性が悪化し、配向制御層ＯＲＩ２のラビング性の悪さや液晶ＬＣの厚さ（所謂、セルギャップ）を均一にするのが困難となり、応答速度の悪化等の表示品質不良を招く。
【００１６】
なお、一対の基板ＳＵＢ１とＳＵＢ２の間の距離（液晶組成物の層の厚み：セルギャップ）は両基板の間に球状のスペーサ（図示せず）を分散配置して所定値に設定するのが一般的である。なお、基板ＳＵＢ１と基板ＳＵＢ２の外面にはそれぞれ偏光板が設置されるが、図示は省略してある。
【００１７】
また、このような球状のスペーサに代えてカラーフィルタ基板の保護膜に円錐状のスペーサを基板に固定的に形成し、あるいはカラーフィルタ層を積層して円柱状のスペーサを固定的に形成したものが特開平９−７３０８８号公報に開示されている。しかし、この公報に開示の発明は当該スペーサによるラビング不良の影響を低減させるという観点から、その形状、配置を特定したものであり、不要電界に起因する開口率の低下を無くす、あるいはブラックマトリクスの光学濃度との関係でコントラスト、輝度の低下、クロストークの発生を低減させるという本発明の目的とは全く異なる。
【００１８】
本発明の目的は、開口率を低下させることなく、かつ比較的低い光学濃度のブラックマトリクスを使用してもコントラストた輝度の低下、クロストークの発生がない液晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は下記（１）〜（５）に記載の構成とした点に特徴を有する。
【００２０】
（１）少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のための色の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタおよび各カラーフィルタの間に介在させたブラックマトリクスと、前記一対の基板上に形成された電極群と、前記一対の基板の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層およびこの液晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させるための配向制御層とを有する液晶パネルと、前記電極群に駆動電圧を印加するための駆動手段とを具備し、
前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを有すると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリクスで隠される位置に配置された異なる電位が印加される２以上の電極の位置に形成したことを特徴とする。
【００２１】
この構成としたことにより、開口率の低下がなく、比較的低い光学濃度のブラックマトリクスで高コントラスト、輝度、かつクロストークの発生がない液晶表示装置が得られる。
【００２２】
（２）少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のための色の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタおよび各カラーフィルタの間に介在させたブラックマトリクスと、前記一対の基板のうちの他方の基板の上に形成された信号配線と共通配線を含む電極群と、前記一対の基板の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層およびこの液晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させるための配向制御層とを有する液晶パネルと、前記一対の基板のそれぞれに偏光軸を直交させて積層された偏光板、および前記電極群に駆動電圧を印加するための駆動手段とを具備し、前記電極群が前記配向制御層および前記液晶組成物の層の界面に対して、主として平行な電圧を印加するごとく配置された電極配列構造を有してなり、
前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを有すると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリクスで隠される位置に配置された前記信号配線と共通配線との間の略全域を占めるごとく形成したことを特徴とする。
【００２３】
この構成としたことにより、開口率の低下がなく、比較的低い光学濃度のブラックマトリクスで高コントラスト、輝度、かつクロストークの発生がない横電界型液晶表示装置が得られる。
【００２４】
（３）少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のための色の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタおよび各カラーフィルタの間に介在させたブラックマトリクスと、前記一対の基板のうちの他方の基板の上に形成された信号配線と共通配線を含む電極群と、前記一対の基板の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層およびこの液晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させるための配向制御層とを有する液晶パネルと、前記一対の基板のそれぞれに偏光軸を直交させて積層された偏光板、および前記電極群に駆動電圧を印加するための駆動手段とを具備し、
前記電極群が前記配向制御層および前記液晶組成物の層の界面に対して、主として平行な電圧を印加するごとく配置された電極配列構造を有してなり、
前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを有すると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリクスで隠される位置に配置された前記信号配線と共通配線との間の一部に形成したことを特徴とする。
【００２５】
この構成としたことによっても、開口率の低下がなく、比較的低い光学濃度のブラックマトリクスで高コントラスト、輝度、かつクロストークの発生がない横電界型液晶表示装置が得られる。
【００２６】
（４）（１）〜（３）における前記柱状スペーサの誘電率特性または導電率特性が前記液晶組成物のそれよりも高いことを特徴とする。
【００２７】
この構成により、柱状スペーサを設けたことによる電界の乱れが防止され、高コントラスト、輝度、かつクロストークの発生がない横電界型液晶表示装置が得られる。
【００２８】
（５）（１）〜（４）における前記柱状スペーサが前記一方の基板に形成された前記カラーフィルタの上層に成膜された保護膜と同一材質で形成されていることを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、柱状スペーサを保護膜と同時に形成できるため、製作が容易である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る液晶表示装置の第１実施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図、図２は図１の１−１’線に沿った断面図である。図２において前記図８と同一符号は同一機能部分に対応する。
【００３１】
図１と図２において、一対の基板ＳＵＢ１とＳＵＢ２の間に配置される各種の電極や各構造膜は、柱状スペーサＳＰを除いて図１３と同様である。
【００３２】
図１において、ＤＬは映像信号線、ＳＤ２は映像信号線から延びるドレイン電極、ＣＬは対向電圧信号線、ＣＴは対向電圧信号線と同一の対向電極、ＰＸは画素電極、ＳＤ１は画素電極と同一のソース電極、Ｃｓｔｇは蓄積容量、ＧＬは走査信号線、ＧＴは走査電極と同一のゲート電極、ＢＭはブラックマトリクス（画素部開口の境界線で示す）、ＴＦＴは薄膜トランジスタ、ＳＰは柱状スペーサ、斜線は映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴ間の領域を表す。
【００３３】
柱状スペーサＳＰは、１画素に対応する映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の殆どの領域を覆うように図１の太線で囲んだ部分に映像信号線ＤＬの両側に互いに平行に形成されている。この柱状スペーサＳＰにより映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の液晶ＬＣが排除される。従って、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の領域の透過光は、これらの電極（映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴ）に形成される電界に影響されない。このとき、２枚の偏光板ＰＯＬ１とＰＯＬ２の偏光軸が直交する、所謂ノーマリブラックの表示モードとすると、これら電極間の領域は電界強度にかかわらず常に光が透過しない。従って、ブラックマトリクスＢＭの光学濃度にかかわらず、これら電極間の領域は完全に遮光され、コントラストや輝度の向上、クロストークの発生を防ぐことができる。
【００３４】
図１では、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴが隣接した構造としているが、映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸが隣接している場合でも原理的に同様な効果が得られる。尚、柱状スペーサで液晶ＬＣの厚さを制御することも可能であり、一般的に使用される球状スペーサ（プラスチックビーズ）を使用しなくとも良い。従って、球状スペーサで発生し易いスペーサ周辺部からの光漏れによるコントラストの低下やスペーサが不均一に配置されたときの表示不良を防ぐこともできる。
【００３５】
図２では、柱状スペーサＳＰをカラーフィルタ基板（他方の基板ＳＵＢ２）上に形成しているが、アクティブマトリクス基板（一方の基板ＳＵＢ１）側に形成してもよいものである。
【００３６】
図３は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図、図４は図３の１−１’線に沿った断面図であり、図１と図２と同一符号は同一機能部分に対応する。図３と図４において、一対の基板ＳＵＢ１とＳＵＢ２の間に配置される各種の電極や各構造膜は、柱状スペーサＳＰの形状と配置を除いて第１実施例と同様である。
【００３７】
柱状スペーサＳＰは、１画素に対応した映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の領域を部分的に覆うように図３の太線で囲んだ部分において映像信号線ＤＬの両側に平行に配列して形成されている。
【００３８】
この実施例では、図３に示したように１画素あたりの柱状スペーサＳＰの数を６個としているが、この個数は６個に限るものではなく、また、映像信号線ＤＬの両側に対となるように配置してあるが、該両側で互いに千鳥足状あるいはランダムに配置してもよい。この構成では、図４にも示したように映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴ間の一部に液晶ＬＣが存在するため、ノーマリブラックモードでも完全に遮光をすることができないが、柱状スペーサＳＰがない場合に比較してブラックマトリクスＢＭの光学濃度への要求値を低減することができる。さらに、柱状スペーサＳＰの誘電率特性、または導電率特性が液晶ＬＣのそれより高いと、電界が液晶ＬＣよりも柱状スペーサＳＰに形成され易い。従って、これら電極間の電界によって液晶ＬＣが駆動され難くなる。このため、柱状スペーサＳＰがない部分でもノーマリブラックモードで遮光し易くなる。
【００３９】
なお、柱状スペーサＳＰはカラーフィルタ基板（他方の基板ＳＵＢ２）上に形成しているが、アクティブマトリクス基板（一方の基板ＳＵＢ１）側に形成してもよいものである。
【００４０】
この実施例によっても、コントラストや輝度の向上、クロストークの発生を防ぐことができる。
【００４１】
図５は本発明に係る液晶表示装置の第３実施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図、図６は図５の１−１’線に沿った断面図である。この実施例は柱状スペーサＳＰの形状と配置を除いて第１、第２の実施例と同様である。
【００４２】
映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間隔が極めて狭く、柱状スペーサの材料および製造プロセスに起因した解像度を考慮して、映像信号線ＤＬに跨がって映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の領域を覆うように柱状スペーサを形成した方が好ましい場合がある。
【００４３】
この実施例では、柱状スペーサＳＰは１画素に対応する映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の殆どの領域を覆うように図５の太線で囲んだ部分（映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴ間の領域）に映像信号線ＤＬに跨がって形成されている。この柱状スペーサＳＰにより、図６に示したように映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の液晶ＬＣが排除される。従って、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の領域の透過光は、これらの電極（映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴ）に形成される電界に影響されない。このとき、２枚の偏光板ＰＯＬ１とＰＯＬ２の偏光軸が直交する、所謂ノーマリブラックの表示モードとすると、これら電極間の領域は電界強度にかかわらず常に光が透過しない。従って、ブラックマトリクスＢＭの光学濃度にかかわらず、これら電極間の領域は完全に遮光され、コントラストや輝度の向上、クロストークの発生を防ぐことができる。
【００４４】
なお、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴが隣接した構造としているが、映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸが隣接している場合でも原理的に同様な効果が得られる。また、柱状スペーサで液晶ＬＣの厚さを制御することも可能であり、一般的に使用される球状スペーサ（プラスチックビーズ）を使用しなくとも良い。従って、球状スペーサで発生し易いスペーサ周辺部からの光漏れによるコントラストの低下やスペーサが不均一に配置されたときの表示不良を防ぐこともできる。
【００４５】
この実施例では、柱状スペーサＳＰをカラーフィルタ基板（他方の基板ＳＵＢ２）上に形成しているが、アクティブマトリクス基板（一方の基板ＳＵＢ１）側に形成してもよいものである。
【００４６】
図７は本発明に係る液晶表示装置の第４実施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図、図８は図７の１−１’線に沿った断面図である。この実施例は柱状スペーサＳＰの形状と配置を除いて第１、第２、第３の実施例と同様である。
【００４７】
この実施例では、柱状スペーサＳＰは、１画素に対応する映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の殆どの領域を覆うように図７の太線で囲んだ部分に映像信号線ＤＬに跨がって部分的に形成されている。図７に示したように１画素あたりの柱状スペーサＳＰの数を６個としているが、この個数は６個に限るものではなく、また、映像信号線ＤＬの両側に対となるように配置してあるが、互いに千鳥足状あるいはランダムに配置してもよい。
【００４８】
この実施例では、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴ間の一部に図８に示したように液晶ＬＣが存在するため、ノーマリブラックモードでも完全に遮光をすることができないが、柱状スペーサＳＰがない場合に比較してブラックマトリクスＢＭの光学濃度への要求値を低減することができる。さらに、柱状スペーサＳＰの誘電率特性、または導電率特性が液晶ＬＣのそれより高いと、電界が液晶ＬＣよりも柱状スペーサＳＰに形成され易い。従って、これら電極間の電界によって液晶ＬＣが駆動され難くなる。このため、柱状スペーサＳＰがない部分でもノーマリブラックモードで遮光し易くなる。
【００４９】
なお、柱状スペーサＳＰはカラーフィルタ基板（他方の基板ＳＵＢ２）上に形成しているが、アクティブマトリクス基板（一方の基板ＳＵＢ１）側に形成してもよいものである。
【００５０】
この実施例によっても、コントラストや輝度の向上、クロストークの発生を防ぐことができる。
【００５１】
次に、上記した各実施例の液晶表示装置の製造プロセスの概要を説明する。
【００５２】
まず、既知の薄膜トランジスタを形成するプロセスと同様にして、一方の基板ＳＵＢ１として厚さ０．７ｍｍまたは１．１ｍｍのガラス基板上に成膜とパターニングを繰り返してアモルファスシリコンＡＳからなる薄膜トランジスタＴＦＴ、蓄積容量Ｃｓｔｇと画素電極ＰＸ、ソース電極ＳＤ１および対向電極ＣＴの電極群を形成し、薄膜トランジスタＴＦＴを介して前記の電極群に所定の電圧を印加する複数の映像信号線ＤＬ、ドレイン電極ＳＤ２対向電圧信号線ＣＬおよび薄膜トランジスタＴＦＴの導通を制御する複数の走査信号線ＧＬとゲート電極ＧＴを格子状に形成してアクティブマトリクス基板を作成する。
【００５３】
薄膜トランジスタＴＦＴ、各電極群および各配線は絶縁膜ＧＩと保護膜ＰＳＶで被覆する。その後、配向膜材料を塗布し焼成し、ラビング処理あるいは光配向処理により液晶配向制御能を付与して配向制御層ＯＲＩ１を得る。
【００５４】
また、他方の基板ＳＵＢ２として厚さ０．７ｍｍまたは１．１ｍｍのガラス基板上に感光性の黒色レジストを塗布し、所定のパターンを有するフォトマスクを用いた露光、現像、焼成の工程を経てブラックマトリクスを形成する。次に、感光性の赤色、緑色、青色の樹脂レジストを使用して、上記と同様の露光、現像、焼成の工程を繰り返して、赤の着色層（カラーフィルタ層）ＦＩＬ（ＦＩＬ（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ））を形成する。
【００５５】
カラーフィルタ層の上に透明な紫外線硬化型樹脂レジストを全面に塗布し、スペーサＳＰを形成したい位置に所望のパターンのフォトマスクを介して紫外線を照射し、現像する。このとき、現像時間を感光しない部分も除去されない時間で止めて焼成することでブラックマトリクスＢＭおよびカラーフィルタ層ＦＩＬを被覆する保護膜ＯＣと柱状スペーサＳＰを形成する。
【００５６】
柱状スペーサＳＰの丁部（ＳＵＢ１側先端）はほぼ平坦であるため、この柱状スペーサＳＰはなだらかな順テーパでなく、底辺部と丁部とがほぼ同じ面積の文字どうり柱状のスペーサＳＰとなる。また、ブラックマトリクスＢＭおよび着色層（カラーフィルタ）ＦＩＬを形成後、透明な紫外線硬化型樹脂レジストを塗布し焼成して全面を保護膜ＯＣで被覆し、再び透明な紫外線硬化型樹脂レジストを塗布してスペーサＳＰを形成したい位置に所望のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線を照射し、現像、焼成することでも柱状スペーサＳＰを得ることができる。その後に配向膜材料をカラーフィルタ基板に塗布し、焼成して液晶配向制御能をもつ配向膜ＯＲＩ２を得る。
【００５７】
なお、柱状スペーサＳＰはアクティブマトリクス基板（ＳＵＢ１）側に形成してもよい。この場合、アクティブマトリクス基板の絶縁膜ＰＳＶの上に透明な紫外線硬化型樹脂レジストを塗布し、スペーサＳＰを形成したい位置に所望のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線を照射し、現像、焼成することでも柱状スペーサＳＰを得る。また、保護膜ＰＳＶを柱状スペーサＳＰの高さ分だけ体積させ、パターン用樹脂レジストを塗布し、柱状スペーサＳＰを形成したい位置に所望のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線を照射し、パターニングし、ドライエッチングにより保護膜ＰＳＶをエッチングし、このエッチング時間を制御することで柱状スペーサＳＰ部と保護膜ＰＳＶを同時に形成することもできる。
【００５８】
上記のようにして製作したアクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板を対向させ、その周辺部を液晶封入口を残して接着剤で固定し、２枚の基板間に液晶組成物を封入し、液晶封入口を封止材で封止する。その後、プレスにより２枚の基板の間隔を柱状スペーサで規制して所定のセルギャップを持つ液晶表示装置を得る。
【００５９】
次に、本発明を適用した液晶表示装置の駆動手段および具体的な製品例について説明する。
【００６０】
図９は本発明を適用する液晶表示装置の駆動手段の概要説明図であって、液晶表示装置は画像表示部がマトリクス状に配置された複数の画素の集合により構成され、各画素は前記液晶表示装置の背部に配置された図示しないバックライトからの透過光を独自に変調制御できるように構成されている。
【００６１】
液晶表示基板の構成要素の１つであるアクティブマトリクス基板（ＳＵＢ１）上には、有効画素領域ＡＲにｘ方向（行方向）に延在し、ｙ方向（列方向）に並設された走査信号線ＧＬと対向電圧信号線ＣＬとそれぞれ絶縁されてｙ方向に延在し、ｘ方向に並設された映像信号線ＤＬが形成されている。
【００６２】
ここで、走査信号線ＧＬ、対向電圧信号線ＣＬ、映像信号線ＤＬのそれぞれによって囲まれる矩形状の領域に単位画素が形成される。
【００６３】
液晶表示装置には、その外部回路として垂直走査回路Ｖ及び映像信号駆動回路Ｈが備えられ、前記垂直走査回路Ｖによって前記走査信号線ＧＬのそれぞれに順次走査信号（電圧）が供給され、そのタイミングに合わせて映像信号駆動回路Ｈから映像信号線ＤＬに映像信号（電圧）を供給するようになっている。
【００６４】
尚、垂直走査回路Ｖ及び映像信号駆動回路Ｈは、液晶駆動電源回路３から電源が供給されるとともに、ＣＰＵ１からの画像情報がコントローラ２によってそれぞれ表示データ及び制御信号に分けられて入力されるようになっている。
【００６５】
図１０は本発明を適用する液晶表示装置の駆動波形の一例の説明図である。同図では、対向電圧をＶＣＨとＶＣＬの２値の交流矩形波にし、それに同期させて走査信号ＶＧ（ｉ−１）、ＶＧ（ｉ）の非選択電圧を１走査期間毎に、ＶＣＨとＶＣＬの２値で変化させる。対向電圧の振幅幅と非選択電圧の振幅値は同一にする。
【００６６】
映像信号電圧は、液晶層に印加したい電圧から対向電圧の振幅の１／２を差し引いた電圧である。
【００６７】
対向電圧は直流でも良いが、交流化することで映像信号電圧の最大振幅を低減でき、映像信号駆動回路（信号側ドライバ）に耐圧の低いものを用いることが可能になる。
【００６８】
図１１は本発明による液晶表示装置の全体構成を説明する展開斜視図であり、液晶表示装置（以下、２枚の基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２を貼り合わせてなる液晶パネル、駆動手段、バックライト、その他の構成部材を一体化した液晶表示モジュール：ＭＤＬと称する）の具体的構造を説明するものである。
【００６９】
ＳＨＤは金属板からなるシールドケース（メタルフレームとも言う）、ＷＤは表示窓、ＩＮＳ１〜３は絶縁シート、ＰＣＢ１〜３は駆動手段を構成する回路基板（ＰＣＢ１はドレイン側回路基板：映像信号線駆動用回路基板、ＰＣＢ２はゲート側回路基板、ＰＣＢ３はインターフェース回路基板）、ＪＮ１〜３は回路基板ＰＣＢ１〜３同士を電気的に接続するジョイナ、ＴＣＰ１，ＴＣＰ２はテープキャリアパッケージ、ＰＮＬは液晶パネル、ＧＣはゴムクッション、ＩＬＳは遮光スペーサ、ＰＲＳはプリズムシート、ＳＰＳは拡散シート、ＧＬＢは導光板、ＲＦＳは反射シート、ＭＣＡは一体化成形により形成された下側ケース（モールドフレーム）、ＭＯはＭＣＡの開口、ＬＰは蛍光管、ＬＰＣはランプケーブル、ＧＢは蛍光管ＬＰを支持するゴムブッシュ、ＢＡＴは両面粘着テープ、ＢＬは蛍光管や導光板等からなるバックライトを示し、図示の配置関係で拡散板部材を積み重ねて液晶表示モジュールＭＤＬが組立てられる。
【００７０】
液晶表示モジュールＭＤＬは、下側ケースＭＣＡとシールドケースＳＨＤの２種の収納・保持部材を有し、絶縁シートＩＮＳ１〜３、回路基板ＰＣＢ１〜３、液晶パネルＰＮＬを収納固定した金属製のシールドケースＳＨＤと、蛍光管ＬＰ、導光板ＧＬＢ、プリズムシートＰＲＳ等からなるバックライトＢＬを収納した下側ケースＭＣＡとを合体させてなる。
【００７１】
映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１には液晶パネルＰＮＬの各画素を駆動するための集積回路チップが搭載され、またインターフェース回路基板ＰＣＢ３には外部ホストからの映像信号の受入れ、タイミング信号等の制御信号を受け入れる集積回路チップ、およびタイミングを加工してクロック信号を生成するタイミングコンバータＴＣＯＮ等が搭載される。
【００７２】
上記タイミングコンバータで生成されたクロック信号はインターフェース回路基板ＰＣＢ３および映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１に敷設されたクロック信号ラインＣＬＬを介して映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１に搭載された集積回路チップに供給される。
【００７３】
インターフェース回路基板ＰＣＢ３および映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１は多層配線基板であり、上記クロック信号ラインＣＬＬはインターフェース回路基板ＰＣＢ３および映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１の内層配線として形成される。
【００７４】
なお、液晶パネルＰＮＬにはＴＦＴを駆動するためのドレイン側回路基板ＰＣＢ１、ゲート側回路基板ＰＣＢ２およびインターフェース回路基板ＰＣＢ３がテープキャリアパッケージＴＣＰ１，ＴＣＰ２で接続され、各回路基板間はジョイナＪＮ１，２，３で接続されている。
【００７５】
液晶パネルＰＮＬは前記した本発明による横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置であり、その２枚の基板の間隔を所定値に維持するために前記実施例で説明した柱状スペーサを備えている。
【００７６】
図１２は本発明による液晶表示装置を実装した電子機器の一例としてのノート型コンピュータの斜視図である。
【００７７】
このノート型コンピュータ（可搬型パソコン）はキーボード部（本体部）と、このキーボード部にヒンジで連結した表示部から構成される。キーボード部にはキーボードとホスト（ホストコンピュータ）、ＣＰＵ等の信号生成機能を収納し、表示部には液晶パネルＰＮＬを有し、その周辺に駆動回路基板ＰＣＢ１，ＰＣＢ２、コントロールチップＴＣＯＮを搭載したＰＣＢ３、およびバックライト電源であるインバータ電源基板などが実装される。
【００７８】
そして、上記液晶表示パネルＰＮＬ、各種回路基板ＰＣＢ１，ＰＣＢ２，ＰＣＢ３、インバータ電源基板、およびバックライトを一体化した図１１で説明した液晶表示モジュールを実装してある。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、映像信号線と対向電極の間、または映像信号線と画素電極の領域を覆うように配置した柱状スペーサによって上記各電極間の領域における液晶が全部または部分的に排除されるため、上記電極間の領域の透過光は、これら電極間に形成される電界に影響されない。
【００８０】
そして、液晶パネルの外面に設置される偏光板の偏光軸を直交させた所謂ノーマリブラックの表示モードでは、上記電極間の領域は電界強度にかかわらずに常に光が透過しないことになり、ブラックマトリクスの光学濃度に関係なく、当該領域は完全に遮光され、コントラストや輝度が向上し、クロストークの発生が防止され、高品質の画像表示の液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の第１実施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図である。
【図２】図１の１−１’線に沿った断面図である。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図である。
【図４】図３の１−１’線に沿った断面図である。
【図５】本発明に係る液晶表示装置の第３実施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図である。
【図６】図５の１−１’線に沿った断面図である。
【図７】本発明に係る液晶表示装置の第４実施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図である。
【図８】図７の１−１’線に沿った断面図である。
【図９】本発明を適用する液晶表示装置の駆動手段の概要説明図である。
【図１０】本発明を適用する液晶表示装置の駆動波形の一例の説明図である。
【図１１】本発明による液晶表示装置の全体構成を説明する展開斜視図である。
【図１２】本発明による液晶表示装置を実装した電子機器の一例としてのノート型コンピュータの斜視図である。
【図１３】横電界方式の液晶表示装置で形成される電界を説明する要部断面図である。
【符号の説明】
ＤＬ映像信号線
ＳＤ２映像信号線から延びるドレイン電極
ＣＬ対向電圧信号線
ＣＴ対向電圧信号線と同一の対向電極
ＰＸ画素電極
ＳＤ１画素電極と同一のソース電極
Ｃｓｔｇ蓄積容量
ＧＬ走査信号線
ＧＴ走査電極と同一のゲート電極
ＢＭブラックマトリクス（画素部開口の境界線で示す）
ＴＦＴ薄膜トランジスタ
ＳＰ柱状スペーサ。

Claims

少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のための色の異なる少なくとも２種類以上のカラーフイルタおよび各カラーフイルタの間に介在させたブラックマトリクスと、前記一対の基板の他方に形成された画素電極と対向電極と映像信号線と、前記一対の基板の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層およびこの液晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させるための配向制御層とを有する液晶パネルと、前記画素電極と対向電極に駆動電圧を印加するための駆動手段とを具備した液晶表示装置において、
前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを有すると共に、前記柱状スペーサは前記ブラックマトリクスで隠される位置に隣接して形成された前記映像信号線と対向電極の位置に形成されたものであり、前記柱状スペーサの誘電率特性が前記液晶組成物のそれよりも高いことを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶表示装置がノーマリブラックモード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。
前記柱状スペーサが前記一方の基板に形成された前記カラーフイルタの上層に成膜された保護膜と同一材質で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。