JP4505192B2 - 液晶パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビやディスプレイに用いられる液晶表示パネルに関し、特に、スペーサによる画素電極のダメージを低減した液晶表示パネルとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、２枚の基板の間に液晶を封入し、液晶の持つ屈折率異方性を利用して表示を制御する表示デバイスである。液晶に電圧を印加して屈折率異方性の軸の向きを変えることで、液晶パネルの透過光の明るさを制御している。換言すれば、液晶の電気光学異方性を利用して、電気的な刺激を光学的なスイッチングに変換する表示デバイスと言える。
【０００３】
近年は、２枚のガラス基板の張り合わせ動作を容易にする等の目的で、カラーフィルタ（ＣＦ）を画素アレイ側に形成する手法が提案されている。このような構造を採用する場合、液晶に電圧を印加するための画素電極は、樹脂等のオーバーコート上に形成されることになる。すなわち、画素電極は比較的柔らかい物質上に形成される。画素電極としては、透明電極や、金属等の反射電極が用いられる。
【０００４】
図１は、ＣＦｏｎアレイ型の液晶パネルの構成を示す。図１（ａ）に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０を有するＴＦＴ基板１１上に、カラーフィルタ１２が配置され、カラーフィルタ１２を覆うオーバーコート樹脂（有機膜）１５上に画素電極１７が設けられる。一方、対向基板２５には、対向電極（あるいは共通電極）２６が設けられる。ＴＦＴ基板１５と対向基板２５は、それぞれ配向膜１８を介して液晶１９を挟持する。２枚の基板を平行に維持して液晶層１９の厚さを一定にするために、スペーサ２１が挿入される。スペーサの分布密度や、平均粒径に対するばらつきについては、種々の提案がなされている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２８１９４１号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−３１０７８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、画素電極を微細なパターン形状に形成して、液晶の配向を制御する技術が提案されている。たとえば、図１（ｂ）に示すように、スリット１７ｃを有する枝状の画素電極１７が考えられる。図１（ｂ）の構成例において、画素１０ごとに、アクティブ素子（薄膜トランジスタ）２０が設けられる。各トランジスタは、ゲート電極２１と、ソースおよびドレイン電極２３、２２とを有する。トランジスタのソース電極２３は、コンタクトホール２４を介して上層の画素電極１７に接続されている。画素電極１７の基幹部１７ａは、コンタクトホール２４から画素の中央に沿って延び、基幹部１７ａの両側に、枝電極１７ｂがスリット１７ｃを挟んで櫛歯状に配置されている。
【０００８】
薄膜トランジスタ２０のスイッチング動作により画素電極１７に電圧が印加されると、枝電極１７ｂおよびスリット１７ｃ上の液晶分子は、枝電極１７ｂが延びる方向と平行な向きに倒れる。基幹部１７ａを挟んで、右半分の枝電極領域と左半分の枝電極領域では、液晶の倒れる方向が逆になる。基幹部１７ａ上では、液晶の配向は、左右の枝電極領域で液晶が倒れる方向に規定される。基幹部１７ａの幅Ｗが広くなると、液晶の倒れる向きがばらつき、液晶配向の制御が困難になる。そこで、画素電極１７の基幹部１７ａの幅Ｗは、０．５μｍ〜５μｍという細さに設定されている。
【０００９】
ところで、上述したように、硬質の画素電極１７は、有機膜等の比較的柔らかいオーバーコート１５上に形成される。オーバーコート上に形成された細い画素電極１７上にスペーサ２１が位置する場合、基板１１、２５にかかる荷重によっては、画素電極１７にクラック２７が発生するという問題が生じる。最悪の場合は、電極が破損することもあり得る。クラックや破損が、枝電極１７ｂの末端部分に生じる限りは、液晶表示パネルの画質への影響は小さいが、図１（ｂ）に示すように、基幹部１７ａでクラック２７や破損が生じた場合、画素電極１７の導通そのものが妨げられ、その画素が点欠陥に近い状態になる。この結果、歩留まりが著しく低下する。
【００１０】
液晶表示パネルの製造過程には、加圧工程が何度かある。たとえば、２枚の基板１１、２５の張り合わせ工程や、セル内部を真空状態にして加熱しながら液晶を注入する工程、あるいは、液晶注入後の端部シーリング工程である。これらの工程で、基板に種々の圧力が加えられる。特に端部シーリング時には、液晶に混入した微小な気泡を除去するために、４気圧を超える圧力がかけられる。
【００１１】
液晶表示パネルに圧力がかかると、各スペーサにも荷重がかかり、柔らかいオーバーコート（有機膜）１５に、めり込もうとする。また、スペーサは、場所によっては、有機膜１５上に形成された細い硬質の画素電極１７上にも位置する。下層の有機膜が変位した状態で、スペーサ２１を介して画素電極１７に荷重がかかると、画素電極１７に容易にクラックが発生してしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、画素電極のクラックや断線を低減することのできる液晶表示パネルと、その製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
画素電極の破損を防止するために、用いるスペーサの硬度特性を考慮した上で（１）スペーサの散布密度を制御する、（２）画素電極の幅を制御する、（３）スペーサの粒子径分布を制御する、という方法が考えられる。
【００１４】
まず、スペーサの硬度特性について、スペーサが有機膜よりも柔らかい場合は有機膜の変位を引き起こさないため、製造工程を通してパネルかかる圧力に関係なく、画素電極の破損は生じない。
【００１６】
次に、スペーサの硬度が下層の有機膜の硬度と同程度あるいはそれ以上であっても、スペーサの荷重により生じる有機膜の変位が所定の範囲内であれば、画素電極に破損は生じない。
【００１８】
次に、スペーサの硬度が、下層の有機膜の硬度と同程度、あるいはそれ以上である場合、スペーサの硬度特性を考慮した上で、散布密度を適正に設定することによって、画素電極の破損を抑制することができる。
【００１９】
そこで、本発明の第１の側面では、有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、前記第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサとを備える液晶表示パネルの製造方法において、前記液晶表示パネルの製造工程を通してパネルにかかる最大圧力をＰｍａｘ（Ｎ／ｍ２）、前記スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ２）、スペーサの荷重（個／Ｎ）に対する前記有機膜の変位量（μｍ）の勾配となるスペーサの硬度特性係数をａ（μｍ＊個／Ｎ）とすると、
ａ＊Ｐｍａｘ／Ｄ＜０．２３
を満たすように前記スペーサを選択し、前記液晶パネルを製造する。
【００２０】
好ましくは、上述したいずれの構成の液晶表示パネルにおいても、前記スペーサの硬度特性係数と前記散布密度は、ａ＊４．３×１０５ ［Ｎ／ｍ２ ］／Ｄ＜０．２３を満たすように設定する。また、前記スペーサの硬度特性係数と前記散布密度は、ａ＊２．６×１０５ ［Ｎ／ｍ２ ］／Ｄ＜０．２３を満たすように設定する。
【００２１】
そこで、本発明の第２の側面では、有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、前記第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサとを備える液晶表示パネルの製造方法において、液晶表示パネル製造時にパネルにかかる最大圧力をＰ（Ｎ／ｍ２）、スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ２）としたときに、前記画素電極に発生するクラック長ＣをＣ＝ｐ＊Ｐ／Ｄ＋ｑ（ｐ、ｑは定数）で近似し、前記画素電極の枝状の形状における電極幅Ｗ（μｍ）を
Ｗ＞２×（ｐ＊Ｐ／Ｄ＋ｑ）
を満たすように設定し、前記設定された前記画素電極を形成する。
【００２２】
次に、スペーサの散布密度に加えて、スペーサの粒径分布を制御することによって、画素電極の破損を防止し得る。
【００２４】
好ましくは、スペーサの粒径分布は０．２５％〜５％の範囲である。粒径中心が４μｍのスペーサを用いた場合、その粒径のばらつきは、０．１μｍ〜０．２μｍの範囲内にある。
【００２６】
このように、スペーサの粒径分布を制御することによって、点欠陥の発生を効果的に防止することができる。
【００２７】
本発明のその他の特徴、効果については、以下で図面を参照して述べる説明により、いっそう明確になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
液晶表示パネルにおいて、枝状の画素電極が樹脂等のオーバーコート上に形成されている場合、スペーサ部分での荷重により、有機膜の変位が０．２３μｍを超える場合に、画素電極の破損が始まることがわかっている。
【００２９】
スペーサが有機膜よりも柔らかい場合、有機膜の変位はほとんどないので、画素電極にクラックが発生することはない。スペーサが有機膜と同程度あるいはそれ以上の硬度の場合、スペーサを介して有機膜上の画素電極に荷重がかかったとしても、有機膜の変位が０．２３μｍを超えなければ、クラックは発生しないと考えられる。
【００３０】
そこで、２種類のスペーサＡおよびスペーサＢを使用して、スペーサにかかる荷重と、有機膜の変位との関係を調べた。スペーサＡおよびＢの仕様は以下のとおりである。
【００３１】
スペーサＡは、積水ファインケミカル（株）ミクロパールｓｐ。懸濁重合法により作製される。ターゲットとする粒径のジビニルベンゼンモノマー油滴をつくり、重合させる。スペーサ直径は４．２５μｍ。硬さは、スペーサを剛体の板の上に配置し、圧縮したときに変位量が１０％となるときの圧縮力で表わすと、０．６ｍＮである。
【００３２】
スペーサＢは、積水ファインケミカル（株）ミクロパールＴＫ。シード重合法により作製される。核となるスチレンポリマー粒子を合成し、その周囲にジビニルベンゼンを重合させる。スペーサ直径は４．２５μｍ。硬さは、スペーサを剛体の板の上に配置し、圧縮したときに変位量が１０％となるときの圧縮力で表わすと、０．４ｍＮである。
【００３３】
図２は、スペーサＡおよびＢの硬度特性を表わすグラフである。図２（ａ）および図２（ｂ）から、圧縮率が１０％となるときの圧縮力として、それぞれ０．６ｍＮと０．４ｍＮが得られる。これは、スペーサＢのほうがスペーサＡよりもやわらかいことを意味する。
【００３４】
図３および４は、このような２種類のスペーサＡ、Ｂを用いて、荷重と有機膜の変位の関係を測定したグラフである。実験で用いた液晶表示パネルは、アクリル系樹脂のオーバーコート上に、スリットの入った枝状の画素電極を有し、画素電極幅は４．５μｍであった。アクリルスペーサＡおよびスペーサＢの散布密度は約１００００００００（１００×１０6 ）個／ｍ2 、スペーサ直径は４．２５μｍである。
【００３５】
スペーサにかかる荷重を増やしていくと、スペーサＡ、Ｂのいずれを用いた場合も、画素電極にクラックが発生じた時点で、スペーサが０．２３μｍ程度アクリル系樹脂にめりこんでいた。
【００３６】
図３および４から明らかなように、スペーサＡを用いた場合は、荷重をかけ始めると同時に有機膜の変形が始まるのに対し、スペーサＢを用いた場合は、ある一定の荷重をかけるまで変形が起きない。
【００３７】
スペーサの荷重による有機膜の変位の割合は、グラフの傾き“ａ”で表わされる。この“ａ”の値を、上述した圧縮力とは別の、スペーサの硬度特性係数とする。硬度特性係数ａは、スペーサＡでは９０μｍ個／Ｎ、スペーサＢでは７３μｍ個／Ｎである。
【００３８】
クラックが生じた時点（すなわち有機膜が０．２３μｍ変位した時点）で、１個あたりのスペーサＡにかかる荷重は、２．６ｍＮであるが、スペーサＢでは、４．３ｍＮである。スペーサＡ、Ｂの散布密度が１×１０8 個／ｍ2 とすると、クラックが生じた時点で液晶パネルにかかる圧力は２．６×１０5 Ｎ／ｍ2 である。一方、スペーサＢを用いた場合、約４．３×１０5 Ｎ／ｍ2の圧力を液晶パネルにかけるまでクラックは生じない。
【００３９】
逆に言えば、全製造工程を通してかかる最大圧力を考慮して、クラックの生じないスペーサ散布密度、あるいはクラックの生じないスペーサ硬度を決定することができる。
【００４０】
すなわち、有機膜の変位量をＹμｍ、液晶表示パネル製造時にパネルにかかる圧力をＰ（Ｎ／ｍ2 ）、スペーサ散布密度をＤ（個／ｍ2 ）、スペーサの硬度特性係数をａとすると、Ｙは
Ｙ≒ａ*Ｐ／Ｄ （１）
で表わされるので、Ｙが０．２３μｍ未満となるように、スペーサの硬度特性係数ａと散布密度Ｄを決定すればよい。圧力Ｐには、製造工程でかかる最大圧力Ｐmaxを代入する。したがって、
ａ*Ｐmax／Ｄ＜０．２３ （２）
を満たすように、ａおよびＤ（スペーサ散布密度）を選択すればよい。
【００４１】
液晶表示パネルに同じ圧力が加えられても、スペーサの散布密度を調整することで、スペーサ１個にかかる荷重を変えることができる。たとえば、製造過程で液晶注入後のシーリング時に、液晶表示パネルに４気圧（約４．０４×１０5 Ｎ／ｍ2 ）をかけるとする。スペーサＡを用いる場合に、その散布密度（Ｄ）を、スペーサＢを用いた場合の約１．３倍に増やすことで、４気圧の処理下でも、画素電極にクラックを生じさせることなく、液晶パネルを製造することができる。
【００４２】
次に、図５および６を参照して、スペーサにかかる荷重と発生するクラック長との関係を検討する。図５は、スペーサＡに荷重をかけたときに画素電極に発生するクラック長を、図６は、スペーサＢに加重をかけたときに画素電極に発生するクラック長を示すグラフである。ここで言うクラック長は、スペーサと画素電極との接点から一方向に延びるクラックの長さとする。
【００４３】
サンプル点で計測したクラック長Ｃの値に基づいて、一次（リニア)の方程式を近似すると、スペーサＡを用いた場合とスペーサＢを用いた場合に、それぞれ式（３）および（４）で表わされる。
【００４４】
ＣA ＝５５３*Ｐ／Ｄ＋１．１０ （３）
ＣB ＝６６５*Ｐ／Ｄ−０．３７ （４）
最初にクラックが発生する時点、すなわち、スペーサＡについては２．６ｍＮの荷重がかけられた時点、スペーサＢについては４．３ｍＮの荷重がかけられた時点で生じるクラック長は、ともに約２．６μｍである。
【００４５】
したがって、仮にスペーサが画素電極の中心に位置し、スペーサと画素電極との接点から両側（反対方向）にクラックが入る場合を考えると、最大５．２μｍのクラック長となる。
【００４６】
そこで、図７に示すように、各画素１０で薄膜トランジスタ２０に接続される画素電極１７の幅、特に基幹部１７ａの幅Ｗ１を、５．２μｍよりも広く設定する。このような電極幅に設定することで、枝状の画素電極１７にクラックが生じた場合でも、断線を避けることができる。基幹部分１７ａの幅Ｗ１が５．２μｍよりも大きく設定されれば、枝電極１７ｂの幅Ｗ２は、５．２μ以下であってもよい。
【００４７】
図８は、本発明が適用される画素電極の別の構成例を示す図である。画素３０は、薄膜トランジスタ２０と、この薄膜トランジスタ２０に接続される画素電極３７を有する。画素電極３９は、複数の島状領域３７ａ、３７ｂ、３７ｃと、これらの島状領域３７ａ〜３７ｃを相互に接続する枝状の接続部３７ｅと、島状領域３７ａ〜３７ｃの輪郭にそって枝状に突起する枝電極３７ｄを含む。この構成では、細い枝状の接続部３７ｅのいずれかに断線が起きると、そこから先の島状領域に電位が伝わらなくなり、点欠陥となってしまう。
【００４８】
そこで、枝状の接続部３７ｅの電極幅を５．２μｍより広く、１０μｍ以下に設定する。これにより、液晶の配向を制御するとともに、断線を防止することが可能になる。
【００４９】
なお、図８の画素構成では、補助容量電極３１と中間電極３２により補助容量を形成して、枝状の電極形状３７ｅ、３７ｄを含む画素電極３７に対する電位の印加を確実にする。
【００５０】
次に、スペーサの粒子径の分散について検討する。上述したように、スペーサ部分での荷重により、０．２３μｍを超える変位が画素電極の下層の有機膜に生じると、枝状の画素電極にクラックが生じ始める。クラックが生じるときにスペーサ１個あたりにかかる荷重は、スペーサの硬度によって異なり、スペーサＡを用いたときは、２．６ｍＮの荷重、スペーサＢを用いたときは、４．３ｍＮの荷重がかかるとクラックが生じ始める。
【００５１】
このようなスペーサの配置については、上述した散布密度Ｄだけではなく、粒子径の分布（標準偏差）も重要になる。仮に、粒径の分布中心が４μｍ、標準偏差が０．２５μｍのスペーサ群を散布した場合、３σで３．２５μｍ〜４．７５μｍの粒径のスペーサがパネル内に存在することになる。２枚の基板間の距離が４μｍの液晶表示パネルに圧力がかけられた場合、このギャップよりも大きな粒径のスペーサは、画素電極が存在しない領域（たとえば枝電極間のスリット部分）で有機膜にのめり込み、有機膜の変位により画素電極にクラックが生じる。
【００５２】
そこで、スペーサの粒径分布を小さくすることによって、画素電極の破損を抑制することが必要になってくる。
【００５３】
図９は、上述したスペーサＡと同じ種類のスペーサについて、異なる標準偏差のスペーサ群を用いたときに、２．６ｍＮ以上の荷重がかかったスペーサの個数を計算した表である。スペーサＡの硬度では、一個あたりにかかる荷重が２．６ｍＮになると、画素電極にクラックが生じ始めるので、このようなスペーサの個数が少ないほうが望ましい。使用した液晶表示パネルは、４μｍのギャップを有する１７インチ幅のパネルであり、標準偏差は、粒径中心は４μｍに対して、それぞれ０．１μｍ、０．１５μｍ、０．２μｍ、０．２５μｍである。さらに、それぞれのスペーサ群において、スペーサの散布密度を変化させて、２．６ｍＮ以上の荷重がかかったスペーサ個数を求めている。
【００５４】
図１０は、図９の表に基づいて、スペーサ散布密度と２．６ｍＮ以上の荷重がかかったスペーサの個数との関係を、標準偏差ごとに示したグラフである。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のグラフの個数の低い領域を拡大表示している。
【００５５】
図１０のグラフから明らかなように、スペーサ散布密度が１００個以上だと、印加圧力に対して１個あたりにかかる荷重が少なくなるので、２．６ｍＮ以上の荷重がかかるスペーサの個数も少ない。また、標準偏差が０．２μｍ以内（５％以内）であれば、散布密度が２００個／ｍｍ2 程度で、２．６ｍＮ以上の荷重がかかるスペーサの個数を十分に低減することができる。標準偏差が０．１５μｍ以内（３．７５％以内）の場合は、散布密度が１２０個／ｍｍ2 で、２．６ｍＮ以上の荷重のかかるスペーサはほとんどない。
【００５６】
一方、標準偏差が０．２５μｍまで広がると、スペーサ密度が９０〜２００個／ｍｍ2の範囲で、２．６ｍＮ以上の荷重がかかるスペーサの個数が増大する。たとえば、図９の表に示すように、標準偏差 が０．２５μｍのスペーサ群を、密度１２０個／ｍｍ2 で散布した場合、１７インチパネルで１８０００個のスペーサに２．６ｍＮの荷重がかかってしまう。画素に対して枝状電極の基幹部が占める割合は約１／２０なので、確率的に約９００個の点欠陥が発生することになる。
【００５７】
したがって、たとえば標準偏差が０．１５μｍのスペーサ群を、２００個／ｍｍ2 の散布密度で散布した場合、液晶表示パネルの製造過程で、５気圧の圧力がかかったとしても、画素電極のクラック、破損はほとんど生じない。
【００５８】
このように、有機膜上に枝状の画素電極を有する液晶表示パネルにおいて、スペーサの粒径の標準偏差を０．５％以下にすることによって、画素電極の破損を防止することができる。スペーサ粒径の標準偏差をこの範囲に設定した場合、スペーサの分散密度が１００個〜２００個程度であっても、製造過程における種々の加圧工程に十分に耐えられる。
【００５９】
図１１は、本発明の適用例を示す図である。図１１（ａ）はＣＦｏｎアレイ型の液晶表示パネルの断面構造を、図１１（ｂ）は、対向基板側にカラーフィルタを設けた液晶表示パネルの断面構造を示す。いずれの場合も、ＴＦＴ基板１１上に薄膜トランジスタ２０が設けられる。図１１（ａ）の構成では、カラーフィルタ１２を覆うオーバーコート３５上に画素電極１７が形成され、図１１（ｂ）の構成では、薄膜トランジスタ２０を覆う絶縁樹脂膜４５上に画素電極１７が形成される。
【００６０】
一方、対向基板２５には対向電極（共通電極）２６が設けられる。図１１（ｂ）の例では、対向基板２５側に設けたカラーフィルタ１２上に、対向電極２６が設けられている。図示はしないが、カラーフィルタ１２上と対向電極２６の間にオーバーコート樹脂層を挿入してもよい。
【００６１】
ＴＦＴ基板１１と対向基板２５の間には、配向膜１８を介して液晶１９が充填され、スペーサ４１によって、液晶層１９の膜厚が一定に維持される。スペーサ４１は、たとえば１００個〜２００個／ｍｍ2 の密度で配置されるが、スペーサ４１の硬度特性に応じて、分散密度を調整することができる。
【００６２】
たとえば、有機膜（オーバーコート樹脂や絶縁樹脂を含む）３５、４５よりも柔らかい素材で形成されたスペーサ４１を用いる場合は、スペーサの個数を任意範囲に設定しても、画素電極を破損することなく液晶層の膜厚を均一に保持することができる。
【００６３】
あるいは、有機膜３５、４５の硬度と同程度またはそれ以上の硬度特性を有するスペーサ４１を用いる場合は、スペーサの分散密度Ｄ（個／ｍ2）は、
ａ*Ｐmax／Ｄ＜０．２３ （２）
を満たす範囲で設定される。ここで、Ｐmax（Ｎ／ｍ2）は液晶表示パネルの製造過程を通してパネルにかかる最大圧力、ａ（μｍ個／Ｎ）はスペーサの硬度特性である。
【００６４】
また、スペーサ４１の粒径の分布（標準偏差）は５％以内であり、好ましくは２．５％〜５％の範囲である。たとえば、スペーサ４１の粒径の分布中心が４μｍである場合は、標準偏差を０．１μｍ〜０．２μｍの範囲とする。
【００６５】
一例として、粒径中心が４μｍ、粒子径の分布が０．１５μｍのスペーサ４１を、１２０個／ｍ2 の分散密度で配置する。この場合、一個当たりにかかる荷重が２．６ｍＮを超えるスペーサの個数は、全パネル中で１８個程度である。１画素中で、画素電極の断線が問題となる基幹部１７ａ（図１（ｂ）参照）が占める面積割合は１／２０なので、パネル全体で点欠陥の発生は１個程度である。また、図８の形状の画素電極３７において、断線が問題となる枝状接続部３７ｅが占める面積割合はさらに小さいので、パネル全体でみると、点欠陥の発生はほとんどゼロに近くなる。このように、スペーサの分散密度に加えて、粒径分布（標準偏差）を規定することにより、点欠陥の発生を効果的に抑制することができる。
【００６６】
最後に、以上の説明に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、スペーサの硬度は、有機膜の硬度よりも小さいことを特徴とする液晶表示パネル。
（付記２） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、スペーサにかかる荷重による有機膜の変位は０．２３μｍ以下であることを特徴とする液晶表示パネル。
（付記３） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、この液晶表示パネルの製造工程を通してパネルにかかる最大圧力をＰmax（Ｎ／ｍ2）、前記スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ2）、スペーサの硬度特性をａ（μｍ*個／Ｎ）とすると、
ａ*Ｐmax／Ｄ＜０．２３
を満たすことを特徴とする液晶表示パネル。
（付記４） 画素電極の枝状の形状における電極幅は、５．２μｍよりも広く、１０μｍ以下であることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
（付記５） スペーサの硬度特性と分散密度は、
ａ*４．３×１０5 ［Ｎ／ｍ2 ］／Ｄ＜０．２３
を満たすように設定されることを特徴とする付記３に記載の液晶表示パネル。
（付記６） スペーサの硬度特性と分散密度は、
ａ*２．６×１０5 ［Ｎ／ｍ2 ］／Ｄ＜０．２３
を満たすように設定されることを特徴とする付記３に記載の液晶表示パネル。
（付記７） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、液晶表示パネル製造時にパネルにかかる圧力をＰ（Ｎ／ｍ2）、スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ2）としたときに、前記画素電極に発生するクラック長ＣはＣ＝ｐ*Ｐ／Ｄ＋ｑで表わされ、前記画素電極の枝状の形状における電極幅Ｗ（μｍ）は、
Ｗ＞２×（ｐ*Ｐ／Ｄ＋ｑ）
を満たすことを特徴とする液晶表示パネル。
（付記８） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、スペーサの粒径分布の標準偏差は５％以内であることを特徴とする液晶表示パネル。
（付記９） 前記スペーサの粒径分布の標準偏差は２．５％を超えることを特徴とする付記８に記載の液晶表示パネル。
（付記１０） 前記スペーサの散布密度は、１００〜２００個／ｍｍ2 であることを特徴とする付記８に記載の液晶表示パネル。
【００６７】
【発明の効果】
液晶表示パネルで、液晶の配向制御に適した枝状の形状を含む画素電極を用いる場合でも、製造過程を通して画素電極の破損を効果的に防止し、点欠陥の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の液晶表示パネルの問題を説明するための図である。
【図２】 液晶表示パネルに用いられる２種類のスペーサの硬度特性を示すグラフである。
【図３】 図２に示すスペーサＡにかかる荷重と有機膜の変位との関係を示すグラフである。
【図４】 図２に示すスペーサＢにかかる荷重と有機膜の変位との関係を示すグラフである。
【図５】 図２に示すスペーサＡにかかる荷重と画素電極のクラック長との関係を示すグラフである。
【図６】 図２に示すスペーサＢにかかる荷重と画素電極のクラック長との関係を示すグラフである。
【図７】 本発明の一実施形態に基づいて設定される枝状画素電極の電極幅を示す図である。
【図８】 本発明の別の実施形態による画素電極の構成を示す図である。
【図９】 スペーサの粒径分布と散布密度を変えて、一個あたりに所定の荷重がかかるスペーサ個数を求めた表である。
【図１０】 図８の表に基づき、散布密度と所定の荷重がかかるスペーサの個数との関係を標準偏差ごとに表わしたグラフである。
【図１１】 本発明を適用した液晶表示パネルの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０、３０ 画素
１１ ＴＦＴ基板
１２ カラーフィルタ
１５、３５、４５ 有機膜（オーバーコート）
１７、３７ 画素電極
１８ 配向膜
１９ 液晶
２１、４１ スペーサ
２０ 薄膜トランジスタ
２１ ゲート電極
２２ ドレイン電極
２３ ソース電極
２４ コンタクト
２５ 対向基板
２６ 対向電極
２７ クラック
３１ 補助容量電極
３２ 中間電極
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ 画素電極島状領域
３７ｄ 枝電極
３７ｅ 画素電極の枝状接続部
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビやディスプレイに用いられる液晶表示パネルに関し、特に、スペーサによる画素電極のダメージを低減した液晶表示パネルとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、２枚の基板の間に液晶を封入し、液晶の持つ屈折率異方性を利用して表示を制御する表示デバイスである。液晶に電圧を印加して屈折率異方性の軸の向きを変えることで、液晶パネルの透過光の明るさを制御している。換言すれば、液晶の電気光学異方性を利用して、電気的な刺激を光学的なスイッチングに変換する表示デバイスと言える。
【０００３】
近年は、２枚のガラス基板の張り合わせ動作を容易にする等の目的で、カラーフィルタ（ＣＦ）を画素アレイ側に形成する手法が提案されている。このような構造を採用する場合、液晶に電圧を印加するための画素電極は、樹脂等のオーバーコート上に形成されることになる。すなわち、画素電極は比較的柔らかい物質上に形成される。画素電極としては、透明電極や、金属等の反射電極が用いられる。
【０００４】
図１は、ＣＦｏｎアレイ型の液晶パネルの構成を示す。図１（ａ）に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０を有するＴＦＴ基板１１上に、カラーフィルタ１２が配置され、カラーフィルタ１２を覆うオーバーコート樹脂（有機膜）１５上に画素電極１７が設けられる。一方、対向基板２５には、対向電極（あるいは共通電極）２６が設けられる。ＴＦＴ基板１５と対向基板２５は、それぞれ配向膜１８を介して液晶１９を挟持する。２枚の基板を平行に維持して液晶層１９の厚さを一定にするために、スペーサ２１が挿入される。スペーサの分布密度や、平均粒径に対するばらつきについては、種々の提案がなされている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２８１９４１号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−３１０７８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、画素電極を微細なパターン形状に形成して、液晶の配向を制御する技術が提案されている。たとえば、図１（ｂ）に示すように、スリット１７ｃを有する枝状の画素電極１７が考えられる。図１（ｂ）の構成例において、画素１０ごとに、アクティブ素子（薄膜トランジスタ）２０が設けられる。各トランジスタは、ゲート電極２１と、ソースおよびドレイン電極２３、２２とを有する。トランジスタのソース電極２３は、コンタクトホール２４を介して上層の画素電極１７に接続されている。画素電極１７の基幹部１７ａは、コンタクトホール２４から画素の中央に沿って延び、基幹部１７ａの両側に、枝電極１７ｂがスリット１７ｃを挟んで櫛歯状に配置されている。
【０００８】
薄膜トランジスタ２０のスイッチング動作により画素電極１７に電圧が印加されると、枝電極１７ｂおよびスリット１７ｃ上の液晶分子は、枝電極１７ｂが延びる方向と平行な向きに倒れる。基幹部１７ａを挟んで、右半分の枝電極領域と左半分の枝電極領域では、液晶の倒れる方向が逆になる。基幹部１７ａ上では、液晶の配向は、左右の枝電極領域で液晶が倒れる方向に規定される。基幹部１７ａの幅Ｗが広くなると、液晶の倒れる向きがばらつき、液晶配向の制御が困難になる。そこで、画素電極１７の基幹部１７ａの幅Ｗは、０．５μｍ〜５μｍという細さに設定されている。
【０００９】
ところで、上述したように、硬質の画素電極１７は、有機膜等の比較的柔らかいオーバーコート１５上に形成される。オーバーコート上に形成された細い画素電極１７上にスペーサ２１が位置する場合、基板１１、２５にかかる荷重によっては、画素電極１７にクラック２７が発生するという問題が生じる。最悪の場合は、電極が破損することもあり得る。クラックや破損が、枝電極１７ｂの末端部分に生じる限りは、液晶表示パネルの画質への影響は小さいが、図１（ｂ）に示すように、基幹部１７ａでクラック２７や破損が生じた場合、画素電極１７の導通そのものが妨げられ、その画素が点欠陥に近い状態になる。この結果、歩留まりが著しく低下する。
【００１０】
液晶表示パネルの製造過程には、加圧工程が何度かある。たとえば、２枚の基板１１、２５の張り合わせ工程や、セル内部を真空状態にして加熱しながら液晶を注入する工程、あるいは、液晶注入後の端部シーリング工程である。これらの工程で、基板に種々の圧力が加えられる。特に端部シーリング時には、液晶に混入した微小な気泡を除去するために、４気圧を超える圧力がかけられる。
【００１１】
液晶表示パネルに圧力がかかると、各スペーサにも荷重がかかり、柔らかいオーバーコート（有機膜）１５に、めり込もうとする。また、スペーサは、場所によっては、有機膜１５上に形成された細い硬質の画素電極１７上にも位置する。下層の有機膜が変位した状態で、スペーサ２１を介して画素電極１７に荷重がかかると、画素電極１７に容易にクラックが発生してしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、画素電極のクラックや断線を低減することのできる液晶表示パネルと、その製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
画素電極の破損を防止するために、用いるスペーサの硬度特性を考慮した上で（１）スペーサの散布密度を制御する、（２）画素電極の幅を制御する、（３）スペーサの粒子径分布を制御する、という方法が考えられる。
【００１４】
まず、スペーサの硬度特性について、スペーサが有機膜よりも柔らかい場合は有機膜の変位を引き起こさないため、製造工程を通してパネルかかる圧力に関係なく、画素電極の破損は生じない。
【００１６】
次に、スペーサの硬度が下層の有機膜の硬度と同程度あるいはそれ以上であっても、スペーサの荷重により生じる有機膜の変位が所定の範囲内であれば、画素電極に破損は生じない。
【００１８】
次に、スペーサの硬度が、下層の有機膜の硬度と同程度、あるいはそれ以上である場合、スペーサの硬度特性を考慮した上で、散布密度を適正に設定することによって、画素電極の破損を抑制することができる。
【００１９】
そこで、本発明の第１の側面では、有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、前記第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサとを備える液晶表示パネルの製造方法において、前記液晶表示パネルの製造工程を通してパネルにかかる最大圧力をＰｍａｘ（Ｎ／ｍ２）、前記スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ２）、スペーサの荷重（個／Ｎ）に対する前記有機膜の変位量（μｍ）の勾配となるスペーサの硬度特性係数をａ（μｍ＊個／Ｎ）とすると、
ａ＊Ｐｍａｘ／Ｄ＜０．２３
を満たすように前記スペーサを選択し、前記液晶パネルを製造する。
【００２０】
好ましくは、上述したいずれの構成の液晶表示パネルにおいても、前記スペーサの硬度特性係数と前記散布密度は、ａ＊４．３×１０５ ［Ｎ／ｍ２ ］／Ｄ＜０．２３を満たすように設定する。また、前記スペーサの硬度特性係数と前記散布密度は、ａ＊２．６×１０５ ［Ｎ／ｍ２ ］／Ｄ＜０．２３を満たすように設定する。
【００２１】
そこで、本発明の第２の側面では、有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、前記第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサとを備える液晶表示パネルの製造方法において、液晶表示パネル製造時にパネルにかかる最大圧力をＰ（Ｎ／ｍ２）、スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ２）としたときに、前記画素電極に発生するクラック長ＣをＣ＝ｐ＊Ｐ／Ｄ＋ｑ（ｐ、ｑは定数）で近似し、前記画素電極の枝状の形状における電極幅Ｗ（μｍ）を
Ｗ＞２×（ｐ＊Ｐ／Ｄ＋ｑ）
を満たすように設定し、前記設定された前記画素電極を形成する。
【００２２】
次に、スペーサの散布密度に加えて、スペーサの粒径分布を制御することによって、画素電極の破損を防止し得る。
【００２４】
好ましくは、スペーサの粒径分布は０．２５％〜５％の範囲である。粒径中心が４μｍのスペーサを用いた場合、その粒径のばらつきは、０．１μｍ〜０．２μｍの範囲内にある。
【００２６】
このように、スペーサの粒径分布を制御することによって、点欠陥の発生を効果的に防止することができる。
【００２７】
本発明のその他の特徴、効果については、以下で図面を参照して述べる説明により、いっそう明確になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
液晶表示パネルにおいて、枝状の画素電極が樹脂等のオーバーコート上に形成されている場合、スペーサ部分での荷重により、有機膜の変位が０．２３μｍを超える場合に、画素電極の破損が始まることがわかっている。
【００２９】
スペーサが有機膜よりも柔らかい場合、有機膜の変位はほとんどないので、画素電極にクラックが発生することはない。スペーサが有機膜と同程度あるいはそれ以上の硬度の場合、スペーサを介して有機膜上の画素電極に荷重がかかったとしても、有機膜の変位が０．２３μｍを超えなければ、クラックは発生しないと考えられる。
【００３０】
そこで、２種類のスペーサＡおよびスペーサＢを使用して、スペーサにかかる荷重と、有機膜の変位との関係を調べた。スペーサＡおよびＢの仕様は以下のとおりである。
【００３１】
スペーサＡは、積水ファインケミカル（株）ミクロパールｓｐ。懸濁重合法により作製される。ターゲットとする粒径のジビニルベンゼンモノマー油滴をつくり、重合させる。スペーサ直径は４．２５μｍ。硬さは、スペーサを剛体の板の上に配置し、圧縮したときに変位量が１０％となるときの圧縮力で表わすと、０．６ｍＮである。
【００３２】
スペーサＢは、積水ファインケミカル（株）ミクロパールＴＫ。シード重合法により作製される。核となるスチレンポリマー粒子を合成し、その周囲にジビニルベンゼンを重合させる。スペーサ直径は４．２５μｍ。硬さは、スペーサを剛体の板の上に配置し、圧縮したときに変位量が１０％となるときの圧縮力で表わすと、０．４ｍＮである。
【００３３】
図２は、スペーサＡおよびＢの硬度特性を表わすグラフである。図２（ａ）および図２（ｂ）から、圧縮率が１０％となるときの圧縮力として、それぞれ０．６ｍＮと０．４ｍＮが得られる。これは、スペーサＢのほうがスペーサＡよりもやわらかいことを意味する。
【００３４】
図３および４は、このような２種類のスペーサＡ、Ｂを用いて、荷重と有機膜の変位の関係を測定したグラフである。実験で用いた液晶表示パネルは、アクリル系樹脂のオーバーコート上に、スリットの入った枝状の画素電極を有し、画素電極幅は４．５μｍであった。アクリルスペーサＡおよびスペーサＢの散布密度は約１００００００００（１００×１０6 ）個／ｍ2 、スペーサ直径は４．２５μｍである。
【００３５】
スペーサにかかる荷重を増やしていくと、スペーサＡ、Ｂのいずれを用いた場合も、画素電極にクラックが発生じた時点で、スペーサが０．２３μｍ程度アクリル系樹脂にめりこんでいた。
【００３６】
図３および４から明らかなように、スペーサＡを用いた場合は、荷重をかけ始めると同時に有機膜の変形が始まるのに対し、スペーサＢを用いた場合は、ある一定の荷重をかけるまで変形が起きない。
【００３７】
スペーサの荷重による有機膜の変位の割合は、グラフの傾き“ａ”で表わされる。この“ａ”の値を、上述した圧縮力とは別の、スペーサの硬度特性係数とする。硬度特性係数ａは、スペーサＡでは９０μｍ個／Ｎ、スペーサＢでは７３μｍ個／Ｎである。
【００３８】
クラックが生じた時点（すなわち有機膜が０．２３μｍ変位した時点）で、１個あたりのスペーサＡにかかる荷重は、２．６ｍＮであるが、スペーサＢでは、４．３ｍＮである。スペーサＡ、Ｂの散布密度が１×１０8 個／ｍ2 とすると、クラックが生じた時点で液晶パネルにかかる圧力は２．６×１０5 Ｎ／ｍ2 である。一方、スペーサＢを用いた場合、約４．３×１０5 Ｎ／ｍ2の圧力を液晶パネルにかけるまでクラックは生じない。
【００３９】
逆に言えば、全製造工程を通してかかる最大圧力を考慮して、クラックの生じないスペーサ散布密度、あるいはクラックの生じないスペーサ硬度を決定することができる。
【００４０】
すなわち、有機膜の変位量をＹμｍ、液晶表示パネル製造時にパネルにかかる圧力をＰ（Ｎ／ｍ2 ）、スペーサ散布密度をＤ（個／ｍ2 ）、スペーサの硬度特性係数をａとすると、Ｙは
Ｙ≒ａ*Ｐ／Ｄ （１）
で表わされるので、Ｙが０．２３μｍ未満となるように、スペーサの硬度特性係数ａと散布密度Ｄを決定すればよい。圧力Ｐには、製造工程でかかる最大圧力Ｐmaxを代入する。したがって、
ａ*Ｐmax／Ｄ＜０．２３ （２）
を満たすように、ａおよびＤ（スペーサ散布密度）を選択すればよい。
【００４１】
液晶表示パネルに同じ圧力が加えられても、スペーサの散布密度を調整することで、スペーサ１個にかかる荷重を変えることができる。たとえば、製造過程で液晶注入後のシーリング時に、液晶表示パネルに４気圧（約４．０４×１０5 Ｎ／ｍ2 ）をかけるとする。スペーサＡを用いる場合に、その散布密度（Ｄ）を、スペーサＢを用いた場合の約１．３倍に増やすことで、４気圧の処理下でも、画素電極にクラックを生じさせることなく、液晶パネルを製造することができる。
【００４２】
次に、図５および６を参照して、スペーサにかかる荷重と発生するクラック長との関係を検討する。図５は、スペーサＡに荷重をかけたときに画素電極に発生するクラック長を、図６は、スペーサＢに加重をかけたときに画素電極に発生するクラック長を示すグラフである。ここで言うクラック長は、スペーサと画素電極との接点から一方向に延びるクラックの長さとする。
【００４３】
サンプル点で計測したクラック長Ｃの値に基づいて、一次（リニア)の方程式を近似すると、スペーサＡを用いた場合とスペーサＢを用いた場合に、それぞれ式（３）および（４）で表わされる。
【００４４】
ＣA ＝５５３*Ｐ／Ｄ＋１．１０ （３）
ＣB ＝６６５*Ｐ／Ｄ−０．３７ （４）
最初にクラックが発生する時点、すなわち、スペーサＡについては２．６ｍＮの荷重がかけられた時点、スペーサＢについては４．３ｍＮの荷重がかけられた時点で生じるクラック長は、ともに約２．６μｍである。
【００４５】
したがって、仮にスペーサが画素電極の中心に位置し、スペーサと画素電極との接点から両側（反対方向）にクラックが入る場合を考えると、最大５．２μｍのクラック長となる。
【００４６】
そこで、図７に示すように、各画素１０で薄膜トランジスタ２０に接続される画素電極１７の幅、特に基幹部１７ａの幅Ｗ１を、５．２μｍよりも広く設定する。このような電極幅に設定することで、枝状の画素電極１７にクラックが生じた場合でも、断線を避けることができる。基幹部分１７ａの幅Ｗ１が５．２μｍよりも大きく設定されれば、枝電極１７ｂの幅Ｗ２は、５．２μ以下であってもよい。
【００４７】
図８は、本発明が適用される画素電極の別の構成例を示す図である。画素３０は、薄膜トランジスタ２０と、この薄膜トランジスタ２０に接続される画素電極３７を有する。画素電極３９は、複数の島状領域３７ａ、３７ｂ、３７ｃと、これらの島状領域３７ａ〜３７ｃを相互に接続する枝状の接続部３７ｅと、島状領域３７ａ〜３７ｃの輪郭にそって枝状に突起する枝電極３７ｄを含む。この構成では、細い枝状の接続部３７ｅのいずれかに断線が起きると、そこから先の島状領域に電位が伝わらなくなり、点欠陥となってしまう。
【００４８】
そこで、枝状の接続部３７ｅの電極幅を５．２μｍより広く、１０μｍ以下に設定する。これにより、液晶の配向を制御するとともに、断線を防止することが可能になる。
【００４９】
なお、図８の画素構成では、補助容量電極３１と中間電極３２により補助容量を形成して、枝状の電極形状３７ｅ、３７ｄを含む画素電極３７に対する電位の印加を確実にする。
【００５０】
次に、スペーサの粒子径の分散について検討する。上述したように、スペーサ部分での荷重により、０．２３μｍを超える変位が画素電極の下層の有機膜に生じると、枝状の画素電極にクラックが生じ始める。クラックが生じるときにスペーサ１個あたりにかかる荷重は、スペーサの硬度によって異なり、スペーサＡを用いたときは、２．６ｍＮの荷重、スペーサＢを用いたときは、４．３ｍＮの荷重がかかるとクラックが生じ始める。
【００５１】
このようなスペーサの配置については、上述した散布密度Ｄだけではなく、粒子径の分布（標準偏差）も重要になる。仮に、粒径の分布中心が４μｍ、標準偏差が０．２５μｍのスペーサ群を散布した場合、３σで３．２５μｍ〜４．７５μｍの粒径のスペーサがパネル内に存在することになる。２枚の基板間の距離が４μｍの液晶表示パネルに圧力がかけられた場合、このギャップよりも大きな粒径のスペーサは、画素電極が存在しない領域（たとえば枝電極間のスリット部分）で有機膜にのめり込み、有機膜の変位により画素電極にクラックが生じる。
【００５２】
そこで、スペーサの粒径分布を小さくすることによって、画素電極の破損を抑制することが必要になってくる。
【００５３】
図９は、上述したスペーサＡと同じ種類のスペーサについて、異なる標準偏差のスペーサ群を用いたときに、２．６ｍＮ以上の荷重がかかったスペーサの個数を計算した表である。スペーサＡの硬度では、一個あたりにかかる荷重が２．６ｍＮになると、画素電極にクラックが生じ始めるので、このようなスペーサの個数が少ないほうが望ましい。使用した液晶表示パネルは、４μｍのギャップを有する１７インチ幅のパネルであり、標準偏差は、粒径中心は４μｍに対して、それぞれ０．１μｍ、０．１５μｍ、０．２μｍ、０．２５μｍである。さらに、それぞれのスペーサ群において、スペーサの散布密度を変化させて、２．６ｍＮ以上の荷重がかかったスペーサ個数を求めている。
【００５４】
図１０は、図９の表に基づいて、スペーサ散布密度と２．６ｍＮ以上の荷重がかかったスペーサの個数との関係を、標準偏差ごとに示したグラフである。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のグラフの個数の低い領域を拡大表示している。
【００５５】
図１０のグラフから明らかなように、スペーサ散布密度が１００個以上だと、印加圧力に対して１個あたりにかかる荷重が少なくなるので、２．６ｍＮ以上の荷重がかかるスペーサの個数も少ない。また、標準偏差が０．２μｍ以内（５％以内）であれば、散布密度が２００個／ｍｍ2 程度で、２．６ｍＮ以上の荷重がかかるスペーサの個数を十分に低減することができる。標準偏差が０．１５μｍ以内（３．７５％以内）の場合は、散布密度が１２０個／ｍｍ2 で、２．６ｍＮ以上の荷重のかかるスペーサはほとんどない。
【００５６】
一方、標準偏差が０．２５μｍまで広がると、スペーサ密度が９０〜２００個／ｍｍ2の範囲で、２．６ｍＮ以上の荷重がかかるスペーサの個数が増大する。たとえば、図９の表に示すように、標準偏差 が０．２５μｍのスペーサ群を、密度１２０個／ｍｍ2 で散布した場合、１７インチパネルで１８０００個のスペーサに２．６ｍＮの荷重がかかってしまう。画素に対して枝状電極の基幹部が占める割合は約１／２０なので、確率的に約９００個の点欠陥が発生することになる。
【００５７】
したがって、たとえば標準偏差が０．１５μｍのスペーサ群を、２００個／ｍｍ2 の散布密度で散布した場合、液晶表示パネルの製造過程で、５気圧の圧力がかかったとしても、画素電極のクラック、破損はほとんど生じない。
【００５８】
このように、有機膜上に枝状の画素電極を有する液晶表示パネルにおいて、スペーサの粒径の標準偏差を０．５％以下にすることによって、画素電極の破損を防止することができる。スペーサ粒径の標準偏差をこの範囲に設定した場合、スペーサの分散密度が１００個〜２００個程度であっても、製造過程における種々の加圧工程に十分に耐えられる。
【００５９】
図１１は、本発明の適用例を示す図である。図１１（ａ）はＣＦｏｎアレイ型の液晶表示パネルの断面構造を、図１１（ｂ）は、対向基板側にカラーフィルタを設けた液晶表示パネルの断面構造を示す。いずれの場合も、ＴＦＴ基板１１上に薄膜トランジスタ２０が設けられる。図１１（ａ）の構成では、カラーフィルタ１２を覆うオーバーコート３５上に画素電極１７が形成され、図１１（ｂ）の構成では、薄膜トランジスタ２０を覆う絶縁樹脂膜４５上に画素電極１７が形成される。
【００６０】
一方、対向基板２５には対向電極（共通電極）２６が設けられる。図１１（ｂ）の例では、対向基板２５側に設けたカラーフィルタ１２上に、対向電極２６が設けられている。図示はしないが、カラーフィルタ１２上と対向電極２６の間にオーバーコート樹脂層を挿入してもよい。
【００６１】
ＴＦＴ基板１１と対向基板２５の間には、配向膜１８を介して液晶１９が充填され、スペーサ４１によって、液晶層１９の膜厚が一定に維持される。スペーサ４１は、たとえば１００個〜２００個／ｍｍ2 の密度で配置されるが、スペーサ４１の硬度特性に応じて、分散密度を調整することができる。
【００６２】
たとえば、有機膜（オーバーコート樹脂や絶縁樹脂を含む）３５、４５よりも柔らかい素材で形成されたスペーサ４１を用いる場合は、スペーサの個数を任意範囲に設定しても、画素電極を破損することなく液晶層の膜厚を均一に保持することができる。
【００６３】
あるいは、有機膜３５、４５の硬度と同程度またはそれ以上の硬度特性を有するスペーサ４１を用いる場合は、スペーサの分散密度Ｄ（個／ｍ2）は、
ａ*Ｐmax／Ｄ＜０．２３ （２）
を満たす範囲で設定される。ここで、Ｐmax（Ｎ／ｍ2）は液晶表示パネルの製造過程を通してパネルにかかる最大圧力、ａ（μｍ個／Ｎ）はスペーサの硬度特性である。
【００６４】
また、スペーサ４１の粒径の分布（標準偏差）は５％以内であり、好ましくは２．５％〜５％の範囲である。たとえば、スペーサ４１の粒径の分布中心が４μｍである場合は、標準偏差を０．１μｍ〜０．２μｍの範囲とする。
【００６５】
一例として、粒径中心が４μｍ、粒子径の分布が０．１５μｍのスペーサ４１を、１２０個／ｍ2 の分散密度で配置する。この場合、一個当たりにかかる荷重が２．６ｍＮを超えるスペーサの個数は、全パネル中で１８個程度である。１画素中で、画素電極の断線が問題となる基幹部１７ａ（図１（ｂ）参照）が占める面積割合は１／２０なので、パネル全体で点欠陥の発生は１個程度である。また、図８の形状の画素電極３７において、断線が問題となる枝状接続部３７ｅが占める面積割合はさらに小さいので、パネル全体でみると、点欠陥の発生はほとんどゼロに近くなる。このように、スペーサの分散密度に加えて、粒径分布（標準偏差）を規定することにより、点欠陥の発生を効果的に抑制することができる。
【００６６】
最後に、以上の説明に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、スペーサの硬度は、有機膜の硬度よりも小さいことを特徴とする液晶表示パネル。
（付記２） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、スペーサにかかる荷重による有機膜の変位は０．２３μｍ以下であることを特徴とする液晶表示パネル。
（付記３） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、この液晶表示パネルの製造工程を通してパネルにかかる最大圧力をＰmax（Ｎ／ｍ2）、前記スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ2）、スペーサの硬度特性をａ（μｍ*個／Ｎ）とすると、
ａ*Ｐmax／Ｄ＜０．２３
を満たすことを特徴とする液晶表示パネル。
（付記４） 画素電極の枝状の形状における電極幅は、５．２μｍよりも広く、１０μｍ以下であることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
（付記５） スペーサの硬度特性と分散密度は、
ａ*４．３×１０5 ［Ｎ／ｍ2 ］／Ｄ＜０．２３
を満たすように設定されることを特徴とする付記３に記載の液晶表示パネル。
（付記６） スペーサの硬度特性と分散密度は、
ａ*２．６×１０5 ［Ｎ／ｍ2 ］／Ｄ＜０．２３
を満たすように設定されることを特徴とする付記３に記載の液晶表示パネル。
（付記７） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、液晶表示パネル製造時にパネルにかかる圧力をＰ（Ｎ／ｍ2）、スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ2）としたときに、前記画素電極に発生するクラック長ＣはＣ＝ｐ*Ｐ／Ｄ＋ｑで表わされ、前記画素電極の枝状の形状における電極幅Ｗ（μｍ）は、
Ｗ＞２×（ｐ*Ｐ／Ｄ＋ｑ）
を満たすことを特徴とする液晶表示パネル。
（付記８） 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
第１基板に対向する第２基板と、
第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサと
を備え、スペーサの粒径分布の標準偏差は５％以内であることを特徴とする液晶表示パネル。
（付記９） 前記スペーサの粒径分布の標準偏差は２．５％を超えることを特徴とする付記８に記載の液晶表示パネル。
（付記１０） 前記スペーサの散布密度は、１００〜２００個／ｍｍ2 であることを特徴とする付記８に記載の液晶表示パネル。
【００６７】
【発明の効果】
液晶表示パネルで、液晶の配向制御に適した枝状の形状を含む画素電極を用いる場合でも、製造過程を通して画素電極の破損を効果的に防止し、点欠陥の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の液晶表示パネルの問題を説明するための図である。
【図２】 液晶表示パネルに用いられる２種類のスペーサの硬度特性を示すグラフである。
【図３】 図２に示すスペーサＡにかかる荷重と有機膜の変位との関係を示すグラフである。
【図４】 図２に示すスペーサＢにかかる荷重と有機膜の変位との関係を示すグラフである。
【図５】 図２に示すスペーサＡにかかる荷重と画素電極のクラック長との関係を示すグラフである。
【図６】 図２に示すスペーサＢにかかる荷重と画素電極のクラック長との関係を示すグラフである。
【図７】 本発明の一実施形態に基づいて設定される枝状画素電極の電極幅を示す図である。
【図８】 本発明の別の実施形態による画素電極の構成を示す図である。
【図９】 スペーサの粒径分布と散布密度を変えて、一個あたりに所定の荷重がかかるスペーサ個数を求めた表である。
【図１０】 図８の表に基づき、散布密度と所定の荷重がかかるスペーサの個数との関係を標準偏差ごとに表わしたグラフである。
【図１１】 本発明を適用した液晶表示パネルの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０、３０ 画素
１１ ＴＦＴ基板
１２ カラーフィルタ
１５、３５、４５ 有機膜（オーバーコート）
１７、３７ 画素電極
１８ 配向膜
１９ 液晶
２１、４１ スペーサ
２０ 薄膜トランジスタ
２１ ゲート電極
２２ ドレイン電極
２３ ソース電極
２４ コンタクト
２５ 対向基板
２６ 対向電極
２７ クラック
３１ 補助容量電極
３２ 中間電極
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ 画素電極島状領域
３７ｄ 枝電極
３７ｅ 画素電極の枝状接続部
Claims (4)
- 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
前記第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサとを備える液晶表示パネルの製造方法において、
前記液晶表示パネルの製造工程を通してパネルにかかる最大圧力をＰｍａｘ（Ｎ／ｍ２）、前記スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ２）、スペーサの荷重（個／Ｎ）に対する前記有機膜の変位量（μｍ）の勾配となるスペーサの硬度特性係数をａ（μｍ＊個／Ｎ）とすると、
ａ＊Ｐｍａｘ／Ｄ＜０．２３
を満たすように前記スペーサを選択し、
前記液晶パネルを製造することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。 - 前記スペーサの硬度特性係数と前記散布密度は、
ａ＊４．３×１０５ ［Ｎ／ｍ２ ］／Ｄ＜０．２３
を満たすように設定されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。 - 前記スペーサの硬度特性係数と前記散布密度は、
ａ＊２．６×１０５ ［Ｎ／ｍ２ ］／Ｄ＜０．２３
を満たすように設定されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。 - 有機膜上に形成され少なくとも一部に枝状の形状を含む画素電極を有する第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と第２基板の間に密封される液晶層と、
前記第１基板と第２基板の間に配置されて前記液晶層の厚さを一定に維持するスペーサとを備える液晶表示パネルの製造方法において、
液晶表示パネル製造時にパネルにかかる最大圧力をＰ（Ｎ／ｍ２）、スペーサの散布密度をＤ（個／ｍ２）としたときに、前記画素電極に発生するクラック長ＣをＣ＝ｐ＊Ｐ／Ｄ＋ｑ（ｐ、ｑは定数）で近似し、前記画素電極の枝状の形状における電極幅Ｗ（μｍ）を
Ｗ＞２×（ｐ＊Ｐ／Ｄ＋ｑ）
を満たすように設定し、
前記設定された前記画素電極を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0990373A (ja) * | 1995-09-27 | 1997-04-04 | Sharp Corp | 液晶表示装置とその製造方法 |
| WO1998047044A1 (fr) * | 1997-04-11 | 1998-10-22 | Hitachi, Ltd. | Dispositif d'affichage a cristaux liquides |
| JP2000147510A (ja) * | 1998-11-11 | 2000-05-26 | Toshiba Corp | 液晶表示装置 |
| JP2000310782A (ja) * | 1999-04-26 | 2000-11-07 | Kyocera Corp | 液晶表示装置 |
| JP2002122869A (ja) * | 2000-08-14 | 2002-04-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 液晶表示装置及びその製造方法 |
| JP2002166228A (ja) * | 1999-11-09 | 2002-06-11 | Sekisui Chem Co Ltd | 微粒子の製造方法、微粒子、液晶表示素子用スペーサ、液晶表示素子、導電性微粒子及び導電性シート |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0990373A (ja) * | 1995-09-27 | 1997-04-04 | Sharp Corp | 液晶表示装置とその製造方法 |
| WO1998047044A1 (fr) * | 1997-04-11 | 1998-10-22 | Hitachi, Ltd. | Dispositif d'affichage a cristaux liquides |
| JP2000147510A (ja) * | 1998-11-11 | 2000-05-26 | Toshiba Corp | 液晶表示装置 |
| JP2000310782A (ja) * | 1999-04-26 | 2000-11-07 | Kyocera Corp | 液晶表示装置 |
| JP2002196348A (ja) * | 1999-06-11 | 2002-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示装置及びその製造方法 |
| JP2002166228A (ja) * | 1999-11-09 | 2002-06-11 | Sekisui Chem Co Ltd | 微粒子の製造方法、微粒子、液晶表示素子用スペーサ、液晶表示素子、導電性微粒子及び導電性シート |
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