JP5304996B2

JP5304996B2 - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP5304996B2
Application number: JP2008252804A
Authority: JP
Inventors: 毅沢津橋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010085577A

Description

この発明は液晶表示装置に関する。
The present invention relates to a liquid crystal display device .

液晶表示装置は、一般的に、２枚の基板がほぼ方形枠状のシール材を介して貼り合わされ、シール材の内側における両基板間に液晶が封入され、シール材の内側における一方の基板の内面側に複数の画素電極がマトリクス状に配置された構造となっている。従来のこのような液晶表示装置には、液晶層の厚さ（ギャップ）を規制するために用いるスペーサの配置位置を所望の位置とするために、アクリル系樹脂等からなる柱状スペーサを１画素電極ごとに１個ずつ配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。 Generally, in a liquid crystal display device, two substrates are bonded together via a substantially rectangular frame-shaped sealing material, liquid crystal is sealed between both substrates inside the sealing material, and one of the substrates inside the sealing material is sealed. A plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix on the inner surface side. In such a conventional liquid crystal display device, a columnar spacer made of an acrylic resin or the like is provided for one pixel electrode in order to set a spacer at a desired position for regulating the thickness (gap) of the liquid crystal layer. There is one arranged one by one (for example, see Patent Document 1).

特開２００６−９８８７０号公報JP 2006-98870 A

ところで、柱状スペーサを１画素電極ごとに１個ずつ配置すると、柱状スペーサの配置数が多くなりすぎ、低温気泡の問題が発生することがある。すなわち、低温下では、一対の基板間に封入された液晶が収縮してその体積が減少するため、薄い一対の基板が互いに引き寄せられるが、柱状スペーサが邪魔になり、基板の引き寄せが不十分となってしまうことがある。この結果、基板と柱状スペーサとの接触部近傍に液晶が流入しきれず、そこに隙間つまり気泡が発生し、表示品質が低下してしまう。 By the way, if one columnar spacer is disposed for each pixel electrode, the number of columnar spacers is excessively increased, which may cause a problem of low-temperature bubbles. That is, at a low temperature, the liquid crystal sealed between the pair of substrates contracts and its volume decreases, so that the thin pair of substrates are attracted to each other, but the columnar spacer is in the way and the substrate is not sufficiently attracted. It may become. As a result, the liquid crystal cannot completely flow into the vicinity of the contact portion between the substrate and the columnar spacer, and a gap, that is, a bubble is generated there, and the display quality is deteriorated.

したがって、低温気泡の問題を考慮すると、柱状スペーサを１画素電極ごとに１個ずつ配置することは好ましくない。そこで、例えば、柱状スペーサを３画素電極ごとに２個ずつ配置すると、ギャップを一定に維持することができる上、低温気泡の問題を大幅に軽減することができる。この場合、一例として、画素電極密度が１５０個／ｍｍ^２であると、直径１００μｍ程度の柱状スペーサの配置密度を１００個／ｍｍ^２とすることになる。 Therefore, considering the problem of low-temperature bubbles, it is not preferable to dispose one columnar spacer for each pixel electrode. Therefore, for example, if two columnar spacers are arranged for every three pixel electrodes, the gap can be kept constant and the problem of low-temperature bubbles can be greatly reduced. In this case, as an example, when the pixel electrode density is 150 / mm ² , the arrangement density of columnar spacers having a diameter of about 100 μm is set to 100 / mm ² .

柱状スペーサは、１画素電極に１個以下である。一般に、柱状スペーサはすべての画素電極にある訳ではなく、ある画素電極とない画素電極が存在する。例えば、柱状スペーサを３画素電極ごとに２個ずつ配置すると、当然のことながら、柱状スペーサが存在する画素電極と存在しない画素電極とが混在することになる。しかるに、液晶に電圧が印加されると、液晶分子の配列状態が変化するが、柱状スペーサが存在する領域と存在しない領域とでは液晶分子の配列状態が異なり、表示ムラの原因となってしまう。一方、このような表示ムラを解消するため、当該表示ムラが生じる領域を遮光膜で覆うと、開口率が低下してしまう。 The number of columnar spacers is one or less per pixel electrode. Generally, columnar spacers are not present in all pixel electrodes, and there are pixel electrodes that do not exist and pixel electrodes that do not exist. For example, when two columnar spacers are arranged for every three pixel electrodes, naturally, pixel electrodes in which columnar spacers are present and pixel electrodes in which columnar spacers are not present are mixed. However, when a voltage is applied to the liquid crystal, the alignment state of the liquid crystal molecules changes, but the alignment state of the liquid crystal molecules differs between the region where the columnar spacer is present and the region where the columnar spacer is not present, which causes display unevenness. On the other hand, in order to eliminate such display unevenness, if an area where the display unevenness occurs is covered with a light shielding film, the aperture ratio is reduced.

そこで、この発明は、柱状スペーサの有無に起因する表示ムラを解消し、且つ、開口率が低下しないようにすることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can eliminate display unevenness caused by the presence or absence of columnar spacers and can prevent an aperture ratio from being lowered.

請求項１に記載の発明は、薄膜トランジスタと複数の画素電極とが設けられた第１の基板に、対向電極が設けられた第２の基板が、枠状のシール材を介して貼り合わされ、前記第１の基板と前記第２の基板との間における前記シール材で囲まれた領域に、液晶が封入されている液晶表示装置であって、第１の高さに形成され、前記液晶からなる液晶層の厚さを一定に保ち、前記薄膜トランジスタに対向する部分且つ前記画素電極に対向しない部分における前記対向電極の一方の面に設けられた柱状スペーサと、前記第１の高さよりも低い高さに形成され、前記薄膜トランジスタに対向する部分且つ前記画素電極に対向しない部分における前記対向電極の一方の面に設けられたダミースペーサと、前記ダミースペーサと同一形状に形成され、前記薄膜トランジスタに対向しない部分且つ前記画素電極に対向する部分における前記対向電極の一方の面に設けられた配向制御用突起と、を備えていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記柱状スペーサ及び前記ダミースペーサは、前記柱状スペーサと前記ダミースペーサとの間において、対応する画素電極に対する配置位置が互いに等しくなるように配置されていることを特徴とするものである。 The invention according to claim 1, the first substrate a thin film transistor and a plurality of pixel electrodes are provided, a second substrate which is opposed electrode is provided is bonded via a frame-shaped sealing member, wherein A liquid crystal display device in which a liquid crystal is sealed in a region surrounded by the sealing material between the first substrate and the second substrate, the liquid crystal display device being formed at a first height and made of the liquid crystal Chi coercive the thickness of the liquid crystal layer constant, and while the columnar spacers provided on the surface of the counter electrode in a portion not facing the opposing portions and the pixel electrode in the thin film transistor, lower height than the first height is formed is, the one dummy spacer provided on the surface of the counter electrode in the portion and the portion which is not opposed to the pixel electrode facing the thin film transistor formed on the dummy spacers having the same shape, before While the alignment control projection provided on the surface of the counter electrode in a portion facing the portion and the pixel electrode does not face the thin film transistor, it is characterized in that there the Bei Ete.
The invention described in 請 Motomeko 2, in the liquid crystal display device according to claim 1, wherein the columnar spacers and the dummy spacers, between said dummy spacers and the columnar spacers, the position for the corresponding pixel electrode They are arranged to be equal to each other.

この発明によれば、柱状スペーサの有無に起因する表示ムラを解消し、且つ、開口率が低下しないようにすることができる。 According to the present invention, to eliminate the display unevenness caused by the presence of the columnar spacers, and the aperture ratio Ru can be prevented from lowering.

（第１実施形態）
図１（Ａ）、（Ｂ）はこの発明の第１実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図を示し、図２はそのうちの薄膜トランジスタ基板側の一部の透過平面図を示す。この場合、図１（Ａ）は図２のＩ_Ａ−Ｉ_Ａ線に沿う部分に相当する断面図であり、図１（Ｂ）は図２のＩ_Ｂ−Ｉ_Ｂ線に沿う部分に相当する断面図である。この液晶表示装置は、ガラス基板等からなる薄膜トランジスタ基板１および対向基板３１を備えている。 (First embodiment)
1A and 1B are cross-sectional views of a main part of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial transmission plan view on the thin film transistor substrate side. In this case, FIG. 1 (A) is a sectional view corresponding to a part taken along a _I A -I _A line of FIG. 2, FIG. 1 (B) corresponding to a part taken along a _I B -I _B line in FIG. 2 It is sectional drawing. The liquid crystal display device includes a thin film transistor substrate 1 made of a glass substrate or the like and a counter substrate 31.

まず、図２を参照して、薄膜トランジスタ基板１側について説明する。薄膜トランジスタ基板１の上面側（対向基板３１と対向する内面側）には走査ライン２およびデータライン３がマトリクス状に設けられ、その各交点近傍には薄膜トランジスタ４および画素電極５が設けられ、さらに補助容量電極６が走査ライン２と平行して設けられている。ここで、図２を明確にする目的で、画素電極５の縁部に斜めの短い実線のハッチングが記入されている。 First, the thin film transistor substrate 1 side will be described with reference to FIG. On the upper surface side of the thin film transistor substrate 1 (the inner surface side facing the counter substrate 31), scanning lines 2 and data lines 3 are provided in a matrix, and thin film transistors 4 and pixel electrodes 5 are provided in the vicinity of their intersections. A capacitive electrode 6 is provided in parallel with the scanning line 2. Here, for the purpose of clarifying FIG. 2, oblique short solid line hatching is written at the edge of the pixel electrode 5.

補助容量電極６は、櫛歯形状であり、走査ライン２と平行に配置された直線状の第１の電極部６ａと、第１の電極部６ａからデータライン３に沿うように延出された短冊形状の第２の電極部６ｂとを備えている。第１の電極部６ａの幅方向ほぼ下半分は画素電極５の上辺部と重ね合わされている。第２の電極部６ｂは、データライン３、データライン３の左側に配置された画素電極５の右辺部およびデータライン３の右側に配置された画素電極５の左辺部と重ね合わされている。 The auxiliary capacitance electrode 6 has a comb-teeth shape, and is extended along the data line 3 from the linear first electrode portion 6a arranged in parallel with the scanning line 2 and the first electrode portion 6a. And a strip-shaped second electrode portion 6b. The substantially lower half of the first electrode portion 6 a in the width direction is overlapped with the upper side portion of the pixel electrode 5. The second electrode portion 6 b overlaps the data line 3, the right side portion of the pixel electrode 5 disposed on the left side of the data line 3 and the left side portion of the pixel electrode 5 disposed on the right side of the data line 3.

次に、この液晶表示装置の具体的な構造について、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。薄膜トランジスタ基板１の上面の所定の箇所にはクロム等からなるゲート電極１１を含む走査ライン２（図２参照）が設けられている。薄膜トランジスタ基板１の上面の他の所定の箇所にはクロム等からなる補助容量電極６が設けられている。ゲート電極１１、走査ライン２および補助容量電極６を含む薄膜トランジスタ基板１の上面には窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１２が設けられている。 Next, a specific structure of the liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. A scanning line 2 (see FIG. 2) including a gate electrode 11 made of chromium or the like is provided at a predetermined position on the upper surface of the thin film transistor substrate 1. Auxiliary capacitance electrodes 6 made of chromium or the like are provided at other predetermined locations on the upper surface of the thin film transistor substrate 1. A gate insulating film 12 made of silicon nitride is provided on the upper surface of the thin film transistor substrate 1 including the gate electrode 11, the scanning line 2, and the auxiliary capacitance electrode 6.

ゲート電極１１上におけるゲート絶縁膜１２の上面の所定の箇所には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜１３が設けられている。ゲート電極１１上における半導体薄膜１３の上面の所定の箇所には窒化シリコンからなるチャネル保護膜１４が設けられている。チャネル保護膜１４の上面両側およびその両側における半導体薄膜１３の上面にはｎ型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層１５、１６が設けられている。オーミックコンタクト層１５、１６の上面にはクロム等からなるソース電極１７およびドレイン電極１８が設けられている。 A semiconductor thin film 13 made of intrinsic amorphous silicon is provided at a predetermined position on the upper surface of the gate insulating film 12 on the gate electrode 11. A channel protective film 14 made of silicon nitride is provided at a predetermined position on the upper surface of the semiconductor thin film 13 on the gate electrode 11. Ohmic contact layers 15 and 16 made of n-type amorphous silicon are provided on both sides of the upper surface of the channel protective film 14 and on the upper surface of the semiconductor thin film 13 on both sides thereof. A source electrode 17 and a drain electrode 18 made of chromium or the like are provided on the upper surfaces of the ohmic contact layers 15 and 16.

ここで、ゲート電極１１、ゲート絶縁膜１２、半導体薄膜１３、チャネル保護膜１４、オーミックコンタクト層１５、１６、ソース電極１７およびドレイン電極１８により、逆スタガ型でチャネル保護膜型の薄膜トランジスタ４が構成されている。 Here, the gate electrode 11, the gate insulating film 12, the semiconductor thin film 13, the channel protective film 14, the ohmic contact layers 15 and 16, the source electrode 17 and the drain electrode 18 constitute an inverted staggered type channel protective film type thin film transistor 4. Has been.

ゲート絶縁膜１２の上面の所定の箇所にはクロム等からなるデータライン３（図２参照）が設けられている。データライン３はドレイン電極１８に接続されている。薄膜トランジスタ４およびデータライン３を含むゲート絶縁膜１２の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜１９が設けられている。ソース電極１７の所定の箇所に対応する部分におけるオーバーコート膜１９にはコンタクトホール２０が設けられている。 A data line 3 (see FIG. 2) made of chromium or the like is provided at a predetermined position on the upper surface of the gate insulating film 12. The data line 3 is connected to the drain electrode 18. An overcoat film 19 made of silicon nitride is provided on the upper surface of the gate insulating film 12 including the thin film transistor 4 and the data line 3. A contact hole 20 is provided in the overcoat film 19 in a portion corresponding to a predetermined portion of the source electrode 17.

オーバーコート膜１９の上面の所定の箇所にはＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極５が設けられている。画素電極５は、オーバーコート膜１９のコンタクトホール２０を介してソース電極１７に接続されている。画素電極５およびオーバーコート膜１９の上面にはポリイミド系樹脂等からなる配向膜２１が設けられている。 A pixel electrode 5 made of a transparent conductive material such as ITO is provided at a predetermined position on the upper surface of the overcoat film 19. The pixel electrode 5 is connected to the source electrode 17 through a contact hole 20 in the overcoat film 19. An alignment film 21 made of polyimide resin or the like is provided on the upper surfaces of the pixel electrode 5 and the overcoat film 19.

一方、対向基板３１の下面（薄膜トランジスタ基板１と対向する側の内面）の所定の箇所にはクロム等からなる遮光膜３２が設けられている。遮光膜３２の配置位置については後で説明する。遮向膜３２を含む対向基板３１の下面には樹脂からなる赤、緑、青のカラーフィルタ３３が設けられている。 On the other hand, a light shielding film 32 made of chromium or the like is provided at a predetermined location on the lower surface of the counter substrate 31 (the inner surface on the side facing the thin film transistor substrate 1). The arrangement position of the light shielding film 32 will be described later. Red, green, and blue color filters 33 made of resin are provided on the lower surface of the counter substrate 31 including the shielding film 32.

カラーフィルタ３３の下面にはＩＴＯ等の透明導電材料からなる対向電極３４が設けられている。画素電極５の所定の箇所に対応する部分における対向電極３４の下面にはアクリル系樹脂等からなる液晶配向制御用突起部３５が設けられている。液晶配向制御用突起部３５は、断面ほぼ半楕円形状であるが、図２に示すように、平面的には円形状となっている。 A counter electrode 34 made of a transparent conductive material such as ITO is provided on the lower surface of the color filter 33. A liquid crystal alignment control projection 35 made of an acrylic resin or the like is provided on the lower surface of the counter electrode 34 at a portion corresponding to a predetermined location of the pixel electrode 5. The liquid crystal alignment control protrusion 35 has a substantially semi-elliptical cross section, but has a circular shape in plan view as shown in FIG.

薄膜トランジスタ４のチャネル保護膜１４の中央部に対応する部分（画素電極５の近傍）における対向電極３４の下面には、図１（Ａ）の場合、柱状スペーサ３６が設けられ、図１（Ｂ）の場合、ダミー柱状スペーサ３７が設けられている。柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７は共にアクリル系樹脂等によって形成されているが、ダミー柱状スペーサ３７の高さは柱状スペーサ３６の高さよりもある程度低くなっている。柱状スペーサ３６、ダミー柱状スペーサ３７および液晶配向制御用突起部３５を含む対向電極３４の下面にはポリイミド系樹脂等からなる配向膜３８が設けられている。 In the case of FIG. 1A, a columnar spacer 36 is provided on the lower surface of the counter electrode 34 in the portion corresponding to the central portion of the channel protective film 14 of the thin film transistor 4 (in the vicinity of the pixel electrode 5). In this case, a dummy columnar spacer 37 is provided. Both the columnar spacer 36 and the dummy columnar spacer 37 are made of acrylic resin or the like, but the height of the dummy columnar spacer 37 is somewhat lower than the height of the columnar spacer 36. An alignment film 38 made of polyimide resin or the like is provided on the lower surface of the counter electrode 34 including the columnar spacer 36, the dummy columnar spacer 37, and the liquid crystal alignment control protrusion 35.

そして、薄膜トランジスタ基板１と対向基板３１とはほぼ方形枠状のシール材（図示せず）を介して互いに貼り合わされ、シール材の内側における両基板1、３１の配向膜２１、３８間には液晶４１が封入されている。この状態では、柱状スペーサ３６の下面に設けられた配向膜３８の下面は、薄膜トランジスタ基板１側の配向膜２１の上面に当接されている。つまり、溶融せずに密着しているだけである。なお、溶融して固着させてもよい。ダミー柱状スペーサ３７の下面に設けられた配向膜３８の下面は、薄膜トランジスタ基板１側の配向膜２１の上方に位置し、当該配向膜２１の上面に接触しないように配置されている。 The thin film transistor substrate 1 and the counter substrate 31 are bonded to each other via a substantially rectangular frame-shaped sealing material (not shown), and a liquid crystal is interposed between the alignment films 21 and 38 of both the substrates 1 and 31 inside the sealing material. 41 is enclosed. In this state, the lower surface of the alignment film 38 provided on the lower surface of the columnar spacer 36 is in contact with the upper surface of the alignment film 21 on the thin film transistor substrate 1 side. That is, it is only in close contact without melting. It may be melted and fixed. The lower surface of the alignment film 38 provided on the lower surface of the dummy columnar spacer 37 is located above the alignment film 21 on the thin film transistor substrate 1 side and is disposed so as not to contact the upper surface of the alignment film 21.

また、図２において一点鎖線で示すように、遮光膜３２は、走査ライン２と平行に配置された直線状の薄膜からなり、画素電極５の下辺部と重ね合わされている。この状態では、画素電極５の４辺部は補助容量電極６および遮光膜３２と重ね合わされ、画素電極５の周囲からの光漏れが防止されている。この場合、遮光膜３２は画素電極５のコンタクトホール（開口部）20と全く掛からない位置に配置されている。また、遮光膜３２は、柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７を含む薄膜トランジスタ４の大部分およびその周囲と重ね合わされ、薄膜トランジスタ４の周囲からの光漏れが防止されている。 2, the light shielding film 32 is formed of a linear thin film arranged in parallel with the scanning line 2 and is overlapped with the lower side portion of the pixel electrode 5. In this state, the four sides of the pixel electrode 5 are overlapped with the auxiliary capacitance electrode 6 and the light shielding film 32, and light leakage from the periphery of the pixel electrode 5 is prevented. In this case, the light shielding film 32 is disposed at a position where it does not cover the contact hole (opening) 20 of the pixel electrode 5 at all. Further, the light shielding film 32 is overlapped with most of the thin film transistor 4 including the columnar spacer 36 and the dummy columnar spacer 37 and the periphery thereof, so that light leakage from the periphery of the thin film transistor 4 is prevented.

ここで、液晶４１は垂直配向されている。そして、液晶４１に電圧が印加されない状態においては、薄膜トランジスタ基板１の下面および対向基板３１の上面にそれぞれ設けられた偏光板、位相差板等からなる光学素子４２、４３の作用により、下側の光学素子４２の下側に配置されたバックライト（図示せず）からの光が上側の光学素子４３で遮光され、黒表示となり、液晶４１に電圧が印加されると、バックライトからの光が上側の光学素子４３を透過し、白表示となるようになっている。 Here, the liquid crystal 41 is vertically aligned. In a state where no voltage is applied to the liquid crystal 41, the lower side of the thin film transistor substrate 1 and the upper surface of the counter substrate 31 are subjected to the action of the optical elements 42 and 43 made of a polarizing plate and a retardation plate, respectively. Light from a backlight (not shown) disposed on the lower side of the optical element 42 is blocked by the upper optical element 43 to display black, and when a voltage is applied to the liquid crystal 41, the light from the backlight is The light is transmitted through the upper optical element 43 so that white is displayed.

ところで、上述の如く、低温気泡の問題を考慮すると、柱状スペーサ３６を１画素電極５ごとに１個ずつ配置することは好ましくない。つまり、柱状スペーサ３６はすべての画素電極５にある訳ではなく、ある画素電極５とない画素電極５が存在する。そこで、この実施形態の液晶表示装置では、例えば、柱状スペーサ３６を３画素電極５ごとに２個ずつ配置し、且つ、柱状スペーサ３６が存在しない画素電極５に対してダミー柱状スペーサ３７を配置して、ダミー柱状スペーサ３７を３画素電極５ごとに１個ずつ配置することにより、ギャップを一定に維持し、且つ、低温気泡の問題を軽減している。 By the way, in consideration of the problem of low-temperature bubbles as described above, it is not preferable to dispose one columnar spacer 36 for each pixel electrode 5. That is, the columnar spacers 36 are not present in all the pixel electrodes 5, and there are pixel electrodes 5 that are not and some pixel electrodes 5. Therefore, in the liquid crystal display device of this embodiment, for example, two columnar spacers 36 are arranged for every three pixel electrodes 5, and dummy columnar spacers 37 are arranged for the pixel electrodes 5 without the columnar spacers 36. Thus, by disposing one dummy columnar spacer 37 for each of the three pixel electrodes 5, the gap is kept constant and the problem of low temperature bubbles is reduced.

すなわち、この実施形態の液晶表示装置では、ダミー柱状スペーサ３７の高さを柱状スペーサ３６の高さよりもある程度低くして、ダミー柱状スペーサ３７をその下面に設けられた配向膜３８の下面が薄膜トランジスタ基板１側の配向膜２１の上面に接触しないように配置しているので、ダミー柱状スペーサ３７がギャップの規制に何ら寄与することがなく、本来の柱状スペーサ３６のみでギャップを一定に維持することができる。一方、低温下において、一対の基板１、３１が互いに引き寄せられるとき、柱状スペーサ３６よりも高さの低いダミー柱状スペーサ３７が邪魔にならないようにすることができる。 That is, in the liquid crystal display device of this embodiment, the height of the dummy columnar spacer 37 is made somewhat lower than the height of the columnar spacer 36, and the lower surface of the alignment film 38 provided on the lower surface of the dummy columnar spacer 37 is the thin film transistor substrate. Since the arrangement is made so as not to contact the upper surface of the alignment film 21 on the first side, the dummy columnar spacer 37 does not contribute to the gap regulation at all, and the gap can be kept constant only by the original columnar spacer 36. it can. On the other hand, when the pair of substrates 1 and 31 are attracted to each other at a low temperature, the dummy columnar spacer 37 having a height lower than that of the columnar spacer 36 can be prevented from getting in the way.

したがって、ある画素電極５には柱状スペーサ３６を配置し、且つ、柱状スペーサ３６が存在しない画素電極５に対してダミー柱状スペーサ３７を配置すると、ギャップを一定に維持することができる上、低温気泡の問題を大幅に軽減することができる。 Therefore, if the columnar spacers 36 are arranged for a certain pixel electrode 5 and the dummy columnar spacers 37 are arranged for the pixel electrode 5 where the columnar spacers 36 do not exist, the gap can be kept constant and the low-temperature bubbles can be maintained. The problem can be greatly reduced.

次に、表示ムラについて説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）および図４に示すように、液晶４１に電圧が印加されると、液晶分子４１ａの配向状態が変化する。この場合、柱状スペーサ３６の周囲およびダミー柱状スペーサ３７の周囲を除く領域においては、液晶分子４１ａが液晶配向制御用突起部３５を指向するように配向される。なお、この場合も、図４を明確にする目的で、画素電極５の縁部に斜めの短い実線のハッチングが記入されている。 Next, display unevenness will be described. As shown in FIGS. 3A, 3B, and 4, when a voltage is applied to the liquid crystal 41, the alignment state of the liquid crystal molecules 41a changes. In this case, in the region excluding the periphery of the columnar spacer 36 and the periphery of the dummy columnar spacer 37, the liquid crystal molecules 41 a are aligned so as to be directed to the liquid crystal alignment control protrusions 35. Also in this case, for the purpose of clarifying FIG. 4, oblique short solid hatching is written at the edge of the pixel electrode 5.

一方、柱状スペーサ３６の周囲およびダミー柱状スペーサ３７の周囲においては、柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７が一種の液晶配向制御用突起部として機能することにより、液晶分子４１ａが柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７を指向するように配向される。 On the other hand, around the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37, the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37 function as a kind of liquid crystal alignment control protrusion, so that the liquid crystal molecules 41 a are aligned with the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37. Oriented to face the spacer 37.

ここで、ダミー柱状スペーサ３７を設けない場合には、液晶４１に電圧が印加されると、１画素電極５に対応する領域における全ての液晶分子４１ａが液晶配向制御用突起部３５を指向するように配向される。この結果、上述の如く、柱状スペーサ３６が存在する領域と存在しない領域とでは液晶分子４１ａの配向状態が異なり、表示ムラの原因となってしまう。 Here, in the case where the dummy columnar spacer 37 is not provided, when a voltage is applied to the liquid crystal 41, all the liquid crystal molecules 41a in the region corresponding to the one pixel electrode 5 are directed toward the liquid crystal alignment control protrusion 35. Oriented. As a result, as described above, the alignment state of the liquid crystal molecules 41a differs between the region where the columnar spacers 36 are present and the region where the columnar spacers 36 are not present, which causes display unevenness.

これに対し、この実施形態の液晶表示装置では、柱状スペーサ３６が存在しない画素電極５に対してダミー柱状スペーサ３７を設けているので、液晶４１に電圧が印加されると、柱状スペーサ３６が存在する領域とダミー柱状スペーサ３７が存在する領域とでは液晶分子４１ａの配向状態がほぼ同じとなり、したがって柱状スペーサ３６の有無に起因する表示ムラを解消することができる。 In contrast, in the liquid crystal display device of this embodiment, since the dummy columnar spacer 37 is provided for the pixel electrode 5 where the columnar spacer 36 does not exist, the columnar spacer 36 exists when a voltage is applied to the liquid crystal 41. The alignment state of the liquid crystal molecules 41a is substantially the same in the region where the dummy columnar spacer 37 is present, and therefore display unevenness due to the presence or absence of the columnar spacer 36 can be eliminated.

また、以上のように、柱状スペーサ３６が存在しない画素電極５に対してダミー柱状スペーサ３７を設けることにより、柱状スペーサ３６の有無に起因する表示ムラを解消することができるので、液晶分子４１ａが柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７を指向するように配向される領域の少なくとも一部を遮光膜３２で覆う必要がなく、したがって開口率が低下しないようにすることができる。 In addition, as described above, by providing the dummy columnar spacer 37 for the pixel electrode 5 in which the columnar spacer 36 does not exist, display unevenness due to the presence or absence of the columnar spacer 36 can be eliminated. It is not necessary to cover at least a part of the region oriented so as to be directed to the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37 with the light shielding film 32, so that the aperture ratio can be prevented from decreasing.

ここで、高さの異なる柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７の形成方法の一例について簡単に説明する。まず、図５（Ａ）に示すように、ガラス基板５１の上面にネガレジストタイプのアクリル系樹脂等のスペーサ材からなる同一膜厚の薄膜５２が形成されたものを準備する。また、露光マスク５３を準備する。 Here, an example of a method for forming the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37 having different heights will be briefly described. First, as shown in FIG. 5A, a glass substrate 51 having a thin film 52 of the same film thickness made of a spacer material such as a negative resist type acrylic resin is prepared. Also, an exposure mask 53 is prepared.

この場合の露光マスク５３は、ハーフトーンマスクと呼ばれるもので、ガラス板５４の下面に半透過金属薄膜５５および遮光膜５６が設けられ、柱状スペーサ形成領域に対応する部分における遮光膜５６および半透過金属薄膜５５に開口部５７が形成され、ダミー柱状スペーサ形成領域に対応する部分における遮光膜５６に開口部５８が形成された構造となっている。 In this case, the exposure mask 53 is called a halftone mask. A semi-transmissive metal thin film 55 and a light-shielding film 56 are provided on the lower surface of the glass plate 54, and the light-shielding film 56 and the semi-transmissive film in a portion corresponding to the columnar spacer formation region. An opening 57 is formed in the metal thin film 55, and an opening 58 is formed in the light shielding film 56 in a portion corresponding to the dummy columnar spacer formation region.

そして、薄膜５２の上方に露光マスク５３を位置決めして配置し、露光マスク５３の上側から紫外線を照射し、露光を行う。この場合、半透過金属薄膜５５で露光量が調節される。次に、現像を行うと、図５（Ｂ）に示すように、ガラス基板５１の上面に、高さの異なる柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７が形成される。このように、高さの異なる柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７を同一の工程で同時に形成しているので、工程数が増加しないようにすることができる。 Then, the exposure mask 53 is positioned and disposed above the thin film 52, and exposure is performed by irradiating ultraviolet rays from above the exposure mask 53. In this case, the exposure amount is adjusted by the semi-transmissive metal thin film 55. Next, when development is performed, columnar spacers 36 and dummy columnar spacers 37 having different heights are formed on the upper surface of the glass substrate 51 as shown in FIG. Thus, since the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37 having different heights are simultaneously formed in the same step, the number of steps can be prevented from increasing.

次に、高さの異なる柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７の形成方法の他の例について簡単に説明する。まず、図６（Ａ）に示すように、ガラス基板５１の上面にネガレジストタイプのアクリル系樹脂等からなる薄膜５２が形成されたものを準備する。また、露光マスク６１を準備する。 Next, another example of a method for forming the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37 having different heights will be briefly described. First, as shown in FIG. 6A, a glass substrate 51 having a thin film 52 made of a negative resist type acrylic resin or the like is prepared. Also, an exposure mask 61 is prepared.

この場合の露光マスク６１は、グレートーンマスクと呼ばれるもので、ガラス板６２の下面に遮光膜６３が設けられ、柱状スペーサ形成領域に対応する部分における遮光膜６３に開口部６４が形成され、ダミー柱状スペーサ形成領域に対応する部分における遮光膜６３に複数の微細な開口部６５が形成された構造となっている。 The exposure mask 61 in this case is called a gray-tone mask, and a light shielding film 63 is provided on the lower surface of the glass plate 62, and an opening 64 is formed in the light shielding film 63 in a portion corresponding to the columnar spacer formation region. A plurality of fine openings 65 are formed in the light shielding film 63 in a portion corresponding to the columnar spacer formation region.

そして、薄膜５２の上方に露光マスク６１を位置決めして配置し、露光マスク６１の上側から紫外線を照射し、露光を行う。この場合、複数の微細な開口部６５からなる微細パターンで光の回折効果により露光量が調節される。次に、現像を行うと、図６（Ｂ）に示すように、ガラス基板５１の上面に、高さの異なる柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７が形成される。この場合も、高さの異なる柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７を同一の工程で同時に形成しているので、工程数が増加しないようにすることができる。なお、柱状スペーサ３６、ダミー柱状スペーサ３７および液晶配向制御用突起部３５を同一の工程で同時に形成することもできる。 Then, the exposure mask 61 is positioned and arranged above the thin film 52, and exposure is performed by irradiating ultraviolet rays from above the exposure mask 61. In this case, the exposure amount is adjusted by a light diffraction effect with a fine pattern composed of a plurality of fine openings 65. Next, when development is performed, columnar spacers 36 and dummy columnar spacers 37 having different heights are formed on the upper surface of the glass substrate 51 as shown in FIG. 6B. Also in this case, since the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37 having different heights are formed simultaneously in the same process, the number of processes can be prevented from increasing. Note that the columnar spacers 36, the dummy columnar spacers 37, and the liquid crystal alignment control protrusions 35 can be simultaneously formed in the same process.

なお、上記実施形態では、柱状スペーサ３６およびダミー柱状スペーサ３７を対向基板３１下に設けられた対向電極３４の下面に固着しているが、これに限らず、薄膜トランジスタ基板１上に設けられたオーバーコート膜１９の上面に固着するようにしてもよい。このようにした場合には、ダミー柱状スペーサ３７の上面に設けられた配向膜２１の上面は、対向基板３１側の配向膜３８の下方に位置し、当該配向膜３８の下面に接触しないようにつまり当該下面とは離間するように配置される。 In the above embodiment, the columnar spacers 36 and the dummy columnar spacers 37 are fixed to the lower surface of the counter electrode 34 provided under the counter substrate 31. It may be fixed to the upper surface of the coating film 19. In this case, the upper surface of the alignment film 21 provided on the upper surface of the dummy columnar spacer 37 is located below the alignment film 38 on the counter substrate 31 side so as not to contact the lower surface of the alignment film 38. That is, it arrange | positions so that it may space apart from the said lower surface.

（第２実施形態）
図７（Ａ）、（Ｂ）はこの発明の第２実施形態としての液晶表示装置の図３（Ａ）、（Ｂ）同様の断面図を示す。この液晶表示装置において、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す液晶表示装置と異なる点は、ダミー柱状スペーサ３７の代わりに、液晶配向制御用突起部３５と同一のものからなるダミースペーサ３９を設けた点である。 (Second Embodiment)
7A and 7B are sectional views similar to FIGS. 3A and 3B of a liquid crystal display device as a second embodiment of the present invention. This liquid crystal display device is different from the liquid crystal display device shown in FIGS. 3A and 3B in that a dummy spacer 39 made of the same liquid crystal alignment control projection 35 is used instead of the dummy columnar spacer 37. It is a point provided.

この場合も、液晶４１に電圧が印加されると、柱状スペーサ３６が存在する領域とダミースペーサ３９が存在する領域とでは液晶分子４１ａの配向状態がほぼ同じとなり、したがって柱状スペーサ３６の有無に起因する表示ムラを解消することができ、且つ、開口率が低下しないようにすることができる。 Also in this case, when a voltage is applied to the liquid crystal 41, the alignment state of the liquid crystal molecules 41a is almost the same in the region where the columnar spacers 36 are present and in the region where the dummy spacers 39 are present. Display unevenness can be eliminated, and the aperture ratio can be prevented from decreasing.

（第３実施形態）
図８（Ａ）、（Ｂ）はこの発明の第３実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図を示し、図９はそのうちの薄膜トランジスタ基板側の一部の透過平面図を示す。この場合、図８（Ａ）は図９のVIII_Ａ−VIII_Ａ線に沿う部分に相当する断面図であり、図８（Ｂ）は図９のVIII_Ｂ−VIII_Ｂ線に沿う部分に相当する断面図である。 (Third embodiment)
8A and 8B are cross-sectional views of the main part of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a partial transmission plan view of the thin film transistor substrate side. In this case, FIG. 8 (A) is a sectional view corresponding to a part taken along the VIII _A -VIII _A line of FIG. 9, FIG. 8 (B) corresponds to a portion along the VIII _B -VIII _B line in FIG. 9 It is sectional drawing.

この液晶表示装置において、図１（Ａ）、（Ｂ）および図２に示す液晶表示装置と異なる点は、液晶配向制御用突起部３５を有しておらず、液晶４１が捩れネマティック配向された点である。なお、この場合も、図９を明確にする目的で、画素電極５の縁部に斜めの短い実線のハッチングが記入されている。 This liquid crystal display device is different from the liquid crystal display device shown in FIGS. 1A, 1B and 2 in that it does not have the liquid crystal alignment control projection 35 and the liquid crystal 41 is twisted nematically aligned. Is a point. Also in this case, for the purpose of clarifying FIG. 9, diagonal short solid hatching is written at the edge of the pixel electrode 5.

この場合、液晶４１に電圧が印加されない状態においては、薄膜トランジスタ基板１の下面および対向基板３１の上面にそれぞれ設けられた偏光板、位相差板等からなる光学素子４２、４３の作用により、下側の光学素子４２の下側に配置されたバックライト（図示せず）からの光が上側の光学素子４３を透過し、白表示となり、液晶４１に電圧が印加されると、バックライトからの光が上側の光学素子４３で遮光され、黒表示となるようになっている。 In this case, in a state where no voltage is applied to the liquid crystal 41, the lower side is caused by the action of the optical elements 42 and 43 including a polarizing plate and a retardation plate provided respectively on the lower surface of the thin film transistor substrate 1 and the upper surface of the counter substrate 31. Light from a backlight (not shown) disposed on the lower side of the optical element 42 passes through the upper optical element 43 to display white, and when a voltage is applied to the liquid crystal 41, the light from the backlight Is shielded from light by the upper optical element 43 so as to display black.

ここで、図９において、左下から右上に向かう矢印は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示す対向基板３１の配向膜３８に対する対向基板３１の上側から見たラビング処理方向を示す。この場合、特に、柱状スペーサ３６の矢印で示すラビング処理方向の下流側における配向膜３８は、柱状スペーサ３６が障害物となり、ラビング処理されない領域となる。ラビング処理されない領域では、ラビング処理された領域と比較して、液晶４１のプレチルト角が大きくなり、電圧対透過率の特性が異なり、スジ状等の表示ムラが発生する。 Here, in FIG. 9, the arrow from the lower left to the upper right indicates the rubbing treatment direction as viewed from the upper side of the counter substrate 31 with respect to the alignment film 38 of the counter substrate 31 shown in FIGS. 8A and 8B. In this case, in particular, the alignment film 38 on the downstream side in the rubbing process direction indicated by the arrow of the columnar spacer 36 is an area where the columnar spacer 36 is an obstacle and is not rubbed. In the region where the rubbing process is not performed, the pretilt angle of the liquid crystal 41 is larger than that in the region where the rubbing process is performed, the characteristics of voltage versus transmittance are different, and display unevenness such as stripes occurs.

しかるに、この実施形態の液晶表示装置では、柱状スペーサ３６が存在しない画素電極５に対してダミー柱状スペーサ３７を配置しているので、ダミー柱状スペーサ３７の矢印で示すラビング処理方向の下流側における配向膜３８も、ダミー柱状スペーサ３７が障害物となることにより、ラビング処理されない領域となる。 However, in the liquid crystal display device of this embodiment, since the dummy columnar spacers 37 are arranged for the pixel electrodes 5 in which the columnar spacers 36 do not exist, the alignment of the dummy columnar spacers 37 on the downstream side in the rubbing process direction indicated by the arrows. The film 38 also becomes a region that is not rubbed because the dummy columnar spacer 37 becomes an obstacle.

したがって、このラビング処理されない領域にもスジ状等の表示ムラが発生し、全体としての表示品質が均一化し、柱状スペーサ３６の有無に起因する表示ムラを解消することができる。また、ダミー柱状スペーサ３７を設けることにより、柱状スペーサ３６の有無に起因する表示ムラを解消することができるので、そのような領域を遮光膜３２で覆う必要がなく、したがって開口率が低下しないようにすることができる。 Therefore, streak-like display unevenness occurs even in the region that is not rubbed, the display quality as a whole becomes uniform, and display unevenness due to the presence or absence of the columnar spacers 36 can be eliminated. Further, by providing the dummy columnar spacer 37, display unevenness due to the presence or absence of the columnar spacer 36 can be eliminated. Therefore, it is not necessary to cover such a region with the light shielding film 32, and thus the aperture ratio does not decrease. Can be.

（Ａ）、（Ｂ）はこの発明の第１実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図。(A), (B) is sectional drawing of the principal part of the liquid crystal display device as 1st Embodiment of this invention. 図１（Ａ）、（Ｂ）に示す液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板側の一部の透過平面図。FIG. 2 is a partial transmission plan view of a thin film transistor substrate side in the liquid crystal display device shown in FIGS. （Ａ）、（Ｂ）は図１（Ａ）、（Ｂ）に示す液晶表示装置における液晶分子の配向状態を説明するために示す断面図。FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating the alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal display device illustrated in FIGS. 図２に示す液晶表示装置における液晶分子の配向状態を説明するために示す透過平面図。FIG. 3 is a transmission plan view for explaining an alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal display device shown in FIG. 2. （Ａ）、（Ｂ）は高さの異なる柱状スペーサおよびダミー柱状スペーサの形成方法の一例を説明するために示す断面図。(A), (B) is sectional drawing shown in order to demonstrate an example of the formation method of the columnar spacer and dummy columnar spacer from which height differs. （Ａ）、（Ｂ）は高さの異なる柱状スペーサおよびダミー柱状スペーサの形成方法の他の例を説明するために示す断面図。(A), (B) is sectional drawing shown in order to demonstrate the other example of the formation method of the columnar spacer and dummy columnar spacer from which height differs. （Ａ）、（Ｂ）はこの発明の第２実施形態としての液晶表示装置の図３（Ａ）、（Ｂ）同様の断面図。(A), (B) is sectional drawing similar to FIG. 3 (A), (B) of the liquid crystal display device as 2nd Embodiment of this invention. （Ａ）、（Ｂ）はこの発明の第３実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図。(A), (B) is sectional drawing of the principal part of the liquid crystal display device as 3rd Embodiment of this invention. 図８（Ａ）、（Ｂ）に示す液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板側の一部の透過平面図。FIG. 9 is a partially transparent plan view of the thin film transistor substrate side in the liquid crystal display device illustrated in FIGS.

Explanation of symbols

１薄膜トランジスタ基板
４薄膜トランジスタ
５透過用画素電極
５画素電極部
６補助容量電極
１９オーバーコート膜
２１配向膜
３１対向基板
３２遮光膜
３３カラーフィルタ
３４対向電極
３５液晶配向制御用突起部
３６柱状スペーサ
３７ダミー柱状スペーサ
３８配向膜
３９ダミースペーサ
４１液晶
４１ａ液晶分子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin-film transistor substrate 4 Thin-film transistor 5 Transmission pixel electrode 5 Pixel electrode part 6 Auxiliary capacity electrode 19 Overcoat film 21 Orientation film 31 Opposite substrate 32 Light-shielding film 33 Color filter 34 Opposite electrode 35 Projection part for liquid crystal alignment control 36 Columnar spacer 37 Dummy columnar Spacer 38 Alignment film 39 Dummy spacer 41 Liquid crystal 41a Liquid crystal molecule

Claims

A first substrate a thin film transistor and a plurality of pixel electrodes are provided, a second substrate which is opposed electrode is provided is bonded via a frame-shaped sealing member,
A liquid crystal display device in which liquid crystal is sealed in a region surrounded by the sealing material between the first substrate and the second substrate,
Is formed at a first height, coercive Chi the thickness of the liquid crystal layer made of the liquid crystal constant, provided on one surface of the counter electrode in a portion not facing the portion and the pixel electrode opposite to the thin film transistor Columnar spacers;
A dummy spacer formed at a height lower than the first height and provided on one surface of the counter electrode in a portion facing the thin film transistor and a portion not facing the pixel electrode ;
An alignment control protrusion provided on one surface of the counter electrode in a portion that is formed in the same shape as the dummy spacer and that does not face the thin film transistor and in a portion that faces the pixel electrode ;
The liquid crystal display device, characterized in that there the Bei Ete.

The columnar spacer and the dummy spacers, wherein between the columnar spacer and the dummy spacers, according to claim 1, characterized in that position relative to the corresponding pixel electrodes are arranged to be equal to each other liquid Display device.