JP5548488B2 - 液晶表示パネル - Google Patents

Description

本発明は、柱状スペーサーを用いた横電界方式の液晶表示パネルに関し、詳しくは、高さの異なる２種以上の柱状スペーサーを用いた、開口率が大きく、低温衝撃特性に優れた横電界方式の液晶表示パネルに関する。

近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話機やその他の携帯情報端末などの電子機器の表示装置として、液晶表示パネルが多く使用されている。この液晶表示パネルは、互いに対向する面にそれぞれ所定の電極パターンやカラーフィルター層などが形成された一対の基板を用い、一対の基板のいずれか一方にシール材を塗布し、両基板間に一定幅の空間が形成されるように貼り合せ、両基板間に液晶を封入した構成を備えている。

この液晶表示パネルでは、一対の基板間を所定の間隔、すなわちセルギャップを一定に保持するため、両基板間にスペーサーが介在されている。従来の液晶表示パネルにおけるスペーサーは、樹脂やシリカ粒子を球状に加工した球状スペーサーが使用されていた。しかし、球状スペーサーは、散布時に被散布面に均一に散布することが困難であり、しかも、液晶表示パネルの開口部に位置して液晶表示パネルの開口率を減少させるなどの課題があった。そのため、近年では、球状スペーサーに代えて柱状スペーサーが使用されるようになってきている。

このような柱状スペーサーは、表示領域内に配置する柱状スペーサーの密度が大きくなると、セルギャップの維持特性は良好となるが、低温衝撃試験において気泡が発生し易くなるという問題点が存在している。なお、低温衝撃試験とは、低温環境下における液晶表示パネルの製品品質の保証として行われるものであって、約−２０℃程度の低温環境下に液晶表示パネルを保持し、その後表示面に衝撃を与えて気泡発生の程度を確認するものである。

このような問題点を解決するため、下記特許文献１に開示された液晶表示パネルでは、カラーフィルター基板上に高さの高い第１柱状スペーサーと、高さの低い第２柱状スペーサーとを形成したいわゆる２段スペーサー構成が採用されている。この液晶表示パネルでは、両基板間に局部的な大きな圧力が掛かかると、最初は常時対向するアレイ基板に接している高さの高い第１の柱状スペーサーが圧縮され、次いで、通常時はアレイ基板とは離隔している高さの低い第２柱状スペーサーがアレイ基板と接触して、第２柱状スペーサーが大きな力の大部分を受け持つようになる。

このため、下記特許文献１に開示された液晶表示パネルでは、大きな力が加わった場合でも第１柱状スペーサーが過度に変形して塑性変形するのが防止され、この大きな圧力が無くなると、第１及び第２柱状スペーサーが元の状態に復帰するので、アレイ基板とカラーフィルター基板との間のセルギャップが一定に保持される。加えて、液晶表示パネルが低温環境下に置かれて液晶が収縮した際にも、高さの低い第２の柱状スペーサーの存在によって、アレイ基板とカラーフィルター基板との変形が追従できるため、低温気泡の発生が抑制されるという効果も奏する。

更に、下記特許文献２に開示された液晶表示パネルでも、２種類の高さの柱状スペーサー構成が採用されている。この液晶表示パネルでは、パネル組み立て時の荷重による変形及び低温時の液晶の収縮に追従した変形に対応した高さ及び断面積を有する第１柱状スペーサーと、過剰な荷重を受けた時及び低温環境下で液晶が収縮した時に基板間のギャップを保つ高さ及び断面積を有する第２柱状スペーサーとの２種類の柱状スペーサーで構成されている。この下記特許文献２に開示された液晶表示パネルでは、２種類の高さのスペーサー構成を採用することにより、液晶層における低温環境下での真空気泡の発生を抑制するとともに、第２柱状スペーサーの断面積を比較的大きくすることで同時にセルギャップの安定化を図って耐衝撃性を向上させている。

なお、下記特許文献３には、液晶表示パネルにおいて、柱状スペーサーの滑りによる光漏れ現象を防止するようにした例が示されている。具体的には、第１部分（例えば、画素電極）及びこれよりも低い第２部分（例えば、信号線形成部分）とを有するアレイ基板を有し、柱状スペーサーがアレイ基板の第１部分よりも低くされた第２部分に接触するようにすることにより、外力によって柱状スペーサーが滑ることがあっても、外力を取り除くと柱状スペーサーが元の位置に容易に戻るようにしたものである。

特開２００３−１２１８５７号公報 特開２００６−０５８８９４号公報 特開平９−０７３０８８号公報

柱状スペーサーは、いずれの形状のものであっても、基板に大きな力が加わると、柱状スペーサーの先端部が配向膜に接触する。その際、上記特許文献３にも示唆されているように、この先端部が移動して、先端部と接触している配向膜の表面を擦ることがあるので、柱状スペーサーの周辺では配向乱れが発生するともに光漏れが発生することがある。この現象は、特にＩＰＳ（In−Plane Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード等の横電界方式の液晶表示パネルにおいて、大きく現れる。このような現象を図７を用いて説明する。なお、図７Ａ〜図７Ｄは撓みによる光漏れ発生メカニズムの説明図である。

横電界方式の液晶表示パネル５０は、アレイ基板ＡＲと、カラーフィルター基板ＣＦと、これらの基板間に注入された液晶ＬＣとを有している。アレイ基板ＡＲは、透明な基板５１上に層間膜、所定の画素電極や共通電極パターン、絶縁膜（いずれも図示省略）などが配設され、その最上面の液晶ＬＣ側に配向膜５２が形成されている。カラーフィルター基板ＣＦは、透明な基板５３上に遮光部材５４で区画されてカラーフィルター層５５が設けられ、このカラーフィルター層５５の上にオーバーレイヤー５６、配向膜５７の順に、配向膜５７が液晶ＬＣ側となるように形成されている。

そして、柱状スペーサー５８は、例えばカラーフィルター基板ＣＦのオーバーレイヤー５６上に配置された所定長さ及び太さの柱状体で構成されている。この柱状スペーサー５８は、その基部５８ａがカラーフィルター基板ＣＦの遮光部材５４が配設された箇所のオーバーレイヤー５６の表面に固着され、頂部にあたる先端部５８ｂが、配向膜５７を介在してアレイ基板ＡＲの配向膜５２の表面に接触して、アレイ基板ＡＲとカラーフィルター基板ＣＦとの間で一定のセルギャップを保持するようになっている。

この液晶表示パネル５０の製造時や使用時等において、カラーフィルター基板ＣＦの一端、例えば図７Ａの左側に局部的に大きさ圧力Ｐが加わると、このカラーフィルター基板ＣＦは、柱状スペーサー５８を支軸にして、図７Ｂに示すように左側が押されて下降し、右側が上昇するように揺動運動する。さらに大きな圧力Ｐが加わると、柱状スペーサー５８の基部５８ａはカラーフィルター基板ＣＦに固着されているので移動できないため、柱状スペーサー５８の先端部５８ｂが配向膜５２の表面を擦りながら図７Ｃの矢印に示すように右方向へ移動する。なお、図７Ｃは、柱状スペーサー５８の先端部５８ｂが右方向へ最大移動した状態を示している。

その後、カラーフィルター基板ＣＦに加わっていた圧力が無くなると、カラーフィルター基板ＣＦの復元力によって元の状態に復帰すると同時に、柱状スペーサー５８も元の位置へ戻る。ところが、柱状スペーサー５８が元の位置に戻っても、配向膜５２の表面には柱状スペーサー５８が擦った痕跡が残る。この痕跡の長さＷは、柱状スペーサー５８の基部５８ａが固定された箇所の遮光部材５４の幅よりも長くなることがある。

図７Ｄの距離Ｗ_１は、平面視で遮光部材５４からはみ出した部分の痕跡部の長さを示している。このために、アレイ基板ＡＲの背面に配設されたバックライト（図示省略）からの光Ｌがこの痕跡部を透過して、表示画面に現われて表示品質の低下を招くことがある。また、この痕跡部の長さが長いと、配向乱れを起こし同様の品質低下の原因となる。このような現象は、通常時はカラーフィルター基板から離間された高さの低い柱状スペーサーでも、局部的に大きさ圧力が加わったときに同様に起こると考えられ、また、柱状スペーサーがアレイ基板側に固定されている場合には、カラーフィルター基板側の配向膜に同様に起こる現象と考えられている。

上述のような柱状スペーサーが配向膜の表面を滑ったことに起因する光漏れによる表示品質の低下を防ぐために、従来の液晶表示パネルでは、柱状スペーサーを平面視で被覆する遮光部材は、柱状スペーサーが対向基板の配向膜を擦ることを予期して、柱状スペーサーの幅よりも充分に幅広となるように形成されている。そして、高さの異なる２種の柱状スペーサーを用いる上記特許文献１及び特許文献２に示される液晶表示パネルでも、局部的に大きな圧力が加わったときには、高さの低い柱状スペーサーが対向基板の配向膜を擦る程度は、高さの高い柱状スペーサーのそれと変わらないと考えられてきたため、すべての柱状スペーサーに対して同様の充分な幅を有する遮光部材が配置されていた。

しかしながら、近年、携帯端末などに使用される液晶パネルは、小型化に加えて高解像度、高輝度、低消費電力が要求されていることから、パネルの開口率を高くすることが求められている。そのため、スペーサーを配置する場所（非開口部）が不足するようになっており、画素領域に開口率の低下を伴わずに径の太いスペーサーを配設することが極めて困難になってきている。しかも、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルにおいては、柱状スペーサーの数が多くなるため、それに比例して開口率が低下するという課題があった。

発明者等は、２段スペーサー構成の液晶表示パネルにおいて、柱状スペーサーが配向膜の表面を滑ったことに起因する光漏れを充分に抑制しながら、開口率を低下させないですむ構成について鋭意研究を重ねた。その結果、高さの低い柱状スペーサーが対向する基板の配向膜を擦って光漏れを生じさせる虞は高さが高い柱状スペーサーの場合よりも少ないことから、平面視で、高さの低い柱状スペーサーの遮光面積を高さの高い低い柱状スペーサーの遮光面積よりも小さくできることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、高さが高い柱状スペーサーと高さが低い柱状スペーサーとを備えた液晶表示パネルにおいて、柱状スペーサーが配向膜の表面を擦ることによる光漏れ及び配向乱れを抑制でき、しかも開口率の向上を達成した液晶表示パネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示パネルは、
液晶層を挟持して互いに対向配置される一対の基板と、前記液晶層を挟んで前記一対の基板のそれぞれの対向面に形成された配向膜と、前記一対の基板のいずれか一方側の表示領域に形成されて前記一対の基板間のセルギャップを保持する複数の柱状スペーサーと、前記柱状スペーサーの形成箇所を含む非開口部の前記一対の基板のいずれか一方側に形成された遮光部材と、を備え、
前記柱状スペーサーは、通常時にはその先端部が前記一対の基板の他方側に当接するように配設された第１柱状スペーサーと、通常時にはその先端部が前記一対の基板の他方側と一定の距離離間されており、前記一対の基板のいずれかへの圧力の印加時にはその先端部が前記一対の基板の他方側に当接するように、第１柱状スペーサーよりも低い第２柱状スペーサーとを有する液晶表示パネルであって、
前記遮光部材は、前記第２柱状スペーサーと前記遮光部材の周縁部との間の平面視での最短距離が前記第１柱状スペーサーと前記遮光部材周縁部との間の平面視での最短距離より短くなるように形成されていることを特徴とする。

本発明の液晶表示パネルでは、柱状スペーサーは、通常時にはその先端部が一対の基板の他方側に当接するよう配設された高さの高い第１柱状スペーサーと、通常時にはその先端部が前記一対の基板の他方側と一定の距離離間されており、前記一対の基板のいずれかへの所定圧力以上の圧力の印加時にはその先端部が前記一対の基板の他方側に押し当てられるように配設された高さの低い第２柱状スペーサーと、を備えている。このような構成を備えていると、一対の基板間に局部的な大きな圧力が掛かかると、最初は常時対向する基板に当接している高さの高い第１の柱状スペーサーが圧縮され、次いで、通常時は一方の基板とは離隔している高さの低い第２柱状スペーサーが一方の基板と接触するようになるので、より強い力に耐えられるようになる。しかも、第１柱状スペーサー及び第２柱状スペーサーの合計数が多くなっても、第２柱状スペーサーは通常時にはその先端部が一対の基板の他方側と一定の距離離間しているため、良好な低温気泡衝撃特性を維持することが出できるようになる。

加えて、本発明の液晶表示パネルにおいて、遮光部材は、第２柱状スペーサーと遮光部材の周縁部との間の平面視での最短距離が第１柱状スペーサーと遮光部材周縁部との間の平面視での最短距離より短くなるように形成されている。第２柱状スペーサーは、通常時にはその先端部が一対の基板の他方側と一定の距離離間されているため、その先端部が一対の基板の他方側の配向膜を擦ることにより生じる光漏れの領域が、第１柱状スペーサーの場合よりも小さい。そのため、本発明の液晶表示パネルによれば、第２柱状スペーサーが配置されている部分での遮光膜の形成面積を減少させることができるため、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルと同様の光漏れ抑制効果を有しながらも、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルよりも開口率の向上を達成することができるようになる。

また、本発明の液晶表示パネルにおいては、前記一対の基板のいずれか一方の基板には、前記配向膜の下に画素電極及び共通電極が形成されているものとすることができる。

一対の基板のいずれか一方の基板に配置された配向膜の前記一方の基板側に画素電極及び共通電極が形成されている液晶表示パネルは横電界方式のものである。このような横電界方式の液晶表示パネルでは、縦電界方式の液晶表示パネルの場合よりも柱状スペーサーが配向膜の表面を擦ったことに起因する光漏れが生じ易い。そのため、本発明の液晶表示パネルによれば、横電界方式の液晶表示パネルにおいても、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルと同様の光漏れ抑制効果を有しながらも、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルよりも開口率の向上を達成することができるようになる。

また、本発明の液晶表示パネルにおいては、前記画素電極及び前記共通電極は電極間絶縁膜を挟んで互いに絶縁された状態に形成されており、前記画素電極及び前記共通電極のうちの前記配向膜に近い側の電極にはスリット状開口が形成されていることが好ましい。この場合、本発明の液晶表示パネルにおいては、前記画素電極及び前記共通電極のうちの前記電極間絶縁膜の一方の基板側に配置された電極は、前記一対の基板のいずれか一方の基板に形成された層間樹脂膜上に形成されているものとすることが好ましい。

横電界方式の液晶表示パネルのうち、画素電極及び共通電極が電極間絶縁膜を挟んで互いに絶縁された状態に形成され、画素電極及び共通電極のうちの配向膜に近い側の電極にスリット状開口が形成されているものはＦＦＳモードで作動するものである。ＦＦＳモードの液晶表示パネルでは、一対の基板のいずれか一方側に電極間絶縁膜を介在させて上電極と下電極が積層形成されるため、配向膜の表面に凹凸が生じているので、配向膜を擦った後に、特に配向乱れが生じ易くなり、光漏れが生じ易い。したがって、本発明の液晶表示パネルによれば、このようなＦＦＳモードの液晶表示パネルにおいても、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルと同様の光漏れ抑制効果を有しながらも、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルよりも開口率の向上を達成することができるようになる。

また層間樹脂膜を備えるＦＦＳモードの液晶表示パネルは、層間樹脂膜を備えていないＦＦＳモードの液晶表示パネルよりも低温気泡衝撃特性が劣る。本発明の液晶表示パネルによれば、２段柱状スペーサーを用いているので、層間樹脂膜を備えているＦＦＳモードの液晶表示パネルであっても良好な低温気泡衝撃特性を維持することができ、しかも、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルと同様の光漏れ抑制効果を有しながらも、従来の２段スペーサー構成の液晶表示パネルよりも開口率の向上を達成することができるようになる。

また、本発明の液晶表示パネルにおいては、前記第２柱状スペーサーを被覆している前記遮光部材の周縁部と、前記第２柱状スペーサーと、の間の平面視での最短距離は、前記第１柱状スペーサーを被覆している前記遮光部材の周縁部と、前記第１柱状スペーサーと、の間の平面視での最短距離よりも、０．２μｍ以上０．６μｍ以下に短くされていることが好ましい。

このように第１及び第２柱状スペーサーを被覆する遮光部材が形成されるように設計することにより、第２柱状スペーサーが対向する基板の配向膜を擦って光漏れが生じるおそれを回避し、かつ、第２柱状スペーサー付近の開口率を向上させることが可能となる。

また、本発明の液晶表示パネルにおいては、前記第２柱状スペーサーの断面積は、前記第１柱状スペーサーの断面積よりも大きくされていることが好ましい。

本発明における「柱状スペーサーの断面積」とは、カラーフィルター基板ＣＦに平行な方向の断面積を意味する。第２柱状スペーサーの断面積が第１柱状スペーサーの断面積よりも大きいと、第２柱状スペーサーは第１柱状スペーサーよりも大きな外力に耐えることができるようになる。そのため、本発明の液晶表示パネルによれば、上記本発明の効果を奏しながらも、第２柱状スペーサーの断面積と第１柱状スペーサーの断面積とを同じにした場合よりもより大きな外力に耐えることができるようになる。

また、本発明の液晶表示パネルにおいては、前記第２柱状スペーサーは同一高さの複数の柱状スペーサーからなり、前記複数の柱状スペーサーの総断面積は前記第１柱状スペーサーの断面積よりも大きくされているものとすることができる。

第２柱状スペーサーを同一高さの複数の柱状スペーサーからなるものとすると、それぞれの柱状スペーサーと遮光部材の周縁部との間の平面視での最短距離が１本の第２柱状スペーサーの場合と同じとなるようにしても、第２柱状スペーサーの周囲遮光部材の占める面積を小さくすることができる。そのため、本発明の液晶表示パネルによれば、より第２柱状スペーサー付近の開口率を向上させることが可能となる。

第１実施形態及び第２実施形態に共通する液晶表示パネルの概略構成を示す平面図である。 図１の液晶表示パネルの１サブ画素分の平面図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 第１実施形態にかかる液晶表示パネルの１画素（３サブ画素）分の平面図である。 図４のＶ−Ｖ線の概略断面図である。 第２実施形態にかかる液晶表示パネルの１画素（３サブ画素）分の平面図である。 図７Ａ〜図７Ｄは撓みによる光漏れ発生メカニズムの説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのＦＦＳモードの液晶表示パネルを例示するものであって、本発明をこのＦＦＳモードの液晶表示パネルに特定することを意図するものではなく、本発明は、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、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を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない

［第１実施形態］
まず、図１〜図５を参照して、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａの構成について説明する。図１に示すように、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａは、ガラス等からなる第１透明基板１１上に各種配線等を形成したアレイ基板ＡＲとガラス等からなる第２透明基板１２上にカラーフィルター層等を形成したカラーフィルター基板ＣＦが対向配置されている。そして、このアレイ基板ＡＲとカラーフィルター基板ＣＦはシール材１３で貼り合わされており、このシール材１３で形成された空間内に液晶ＬＣ（図３参照）が封入されている。なお、アレイ基板ＡＲとカラーフィルター基板ＣＦとの間の間隔（セルギャップ）は柱状スペーサーによって一定の距離となるようになされているが、この柱状スペーサーの具体的配置及び構成については後述する。

また、シール材１３で囲まれた内側には、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の隣接する３色のサブ画素３８（Ｒ）、３８（Ｇ）、３８（Ｂ）（図４参照）からなる単位画素が複数個形成され、この単位画素がマトリクス状に配置された表示領域ＤＡが形成されている。この表示領域ＤＡの外周側及びシール材１３の外周側には非表示領域ＵＤＡ（「額縁領域」ともいわれる）が形成されている。そして、シール材１３で囲まれた内側の表示領域ＤＡ及び非表示領域ＵＤＡには液晶ＬＣが配置されている。

なお、アレイ基板ＡＲはカラーフィルター基板ＣＦと対向配置させたときに所定スペースの張出した部分が形成されるようにカラーフィルター基板ＣＦより若干サイズが大きいものが使用されている。この張出した部分は、液晶ＬＣを駆動するためのドライバー等の集積回路ＤＲ等が配置される実装領域１１ａとなっている。また、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａでは、液晶注入口１４がシール材１３により形成され、この液晶注入口１４を封止材１５で封止した例を示している。

次に各基板の構成について、図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は図１の液晶表示パネルの１サブ画素分の平面図である。図３は図２のIII−III線に沿った断面図である。

先ず、アレイ基板ＡＲには、第１透明基板１１の表面に例えばＭｏ／Ａｌの２層配線からなるゲート電極Ｇを含む複数の走査線１６が互いに平行になるように形成されている。また、この走査線１６が形成された第１透明基板１１の表面全体に亘って窒化ケイ素ないしは酸化ケイ素等の透明絶縁材料からなるゲート絶縁膜１７が被覆されている。さらに、このゲート絶縁膜１７の表面のスイッチング素子としての薄膜トランジスターＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成される領域には、例えばアモルファスシリコン層からなる半導体層１８が形成されている。この半導体層１８が形成されている位置の走査線１６の領域が薄膜トランジスターＴＦＴのゲート電極Ｇを形成する。

また、ゲート絶縁膜１７の表面には、例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの３層構造の導電性層からなるソース電極Ｓを含む信号線１９及びドレイン電極Ｄが形成されている。この信号線１９のソース電極Ｓ部分及びドレイン電極Ｄ部分は、いずれも半導体層１８の表面に部分的に重なっている。また、このアレイ基板ＡＲの表面全体に亘って窒化ケイ素ないしは酸化ケイ素等の透明絶縁材料からなるパッシベーション膜２０が被覆されている。さらに、このパッシベーション膜２０の表面全体に例えば樹脂材料からなる層間膜２１が被覆されており、ドレイン電極Ｄに対応する位置のパッシベーション膜２０及び層間膜２１にはコンタクトホール２２が形成されている。

そして、図２に示したパターンとなるように、走査線１６及び信号線１９で囲まれたサブ画素３８（Ｒ）、３８（Ｇ）、３８（Ｂ）の領域の層間膜２１上には、例えばＩＴＯ（Indium Thin Oxide）ないしＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる透明導電性材料で下電極２３が形成されている。この下電極２３はコンタクトホール２２を介してドレイン電極Ｄと電気的に接続されている。そのため、この下電極２３は画素電極として作動する。さらに、この下電極２３上には電極間絶縁膜２４が形成されている。この電極間絶縁膜２４には、例えば窒化ケイ素等の絶縁性が良好な透明絶縁材料が使用されている。

そして、この電極間絶縁膜２４上にはサブ画素３８（Ｒ）、３８（Ｇ）、３８（Ｂ）の領域に複数の、例えば平面視でバー状のスリット状開口２５を有するＩＴＯないしＩＺＯからなる透明導電性材料で上電極２６が形成されている。そして、この基板の表面全体に亘り所定の配向膜（図示せず）が形成されている。この上電極２６は、表示領域ＤＡの全体に亘って形成されており、非表示領域ＵＤＡにおいて共通配線（図示省略）と電気的に接続されている。そのため、上電極２６は共通電極として作動する。そして、上電極２６の表面及び露出している電極間絶縁膜２４の表面は、第１配向膜３６によって被覆されている。

また、カラーフィルター基板ＣＦは、図３に示すように、ガラス基板等からなる第２透明基板１２の表面に、アレイ基板ＡＲの走査線１６、信号線１９、薄膜トランジスターＴＦＴ及び非表示領域ＵＤＡに対応する位置を被覆するように遮光部材３１が形成されている。遮光部材３１は、例えばクロム等の金属製ないし不透明な顔料等が混合された樹脂材料からなる。

そして、遮光部材３１が形成された第２透明基板１２の表面には、複数色、例えは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルター層３２が形成されている。このカラーフィルター層３２は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれの色のカラーフィルター層が直線状に列方向に延在したストライプ状に形成されている。

さらに、遮光部材３１及び、カラーフィルター層３２の表面を被覆するように透明樹脂からなるオーバーコート層３３が形成されている。また、オーバーコート層３３の表面には、カラーフィルター基板ＣＦの表面全体に亘り、第２配向膜３７が形成されている。また、アレイ基板ＡＲ及び、カラーフィルター基板ＣＦの外面には互いにクロスニコル配置された偏光板３４、３５がそれぞれ設けられている。そのため、この液晶表示パネル１０Ａは、ノーマリーブラックモードで作動する。

そして、これらのアレイ基板ＡＲとカラーフィルター基板ＣＦのいずれか一方にシール材１３を塗布し貼り合わせを行う。その後、シール材１３で形成した液晶注入口１４から液晶ＬＣを注入し、液晶注入口１４を封止材１５で封止し、実装領域１１ａにドライバー等の集積回路ＤＲ等を配置することで、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａとなる。

次に、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａの遮光部材３１及び柱状スペーサーの具体的構成について図４及び図５を用いて説明する。なお、図４は第１実施形態にかかる液晶表示パネルの１画素（３サブ画素）分の平面図である。図５は図４のＶ−Ｖ線の概略断面図である。

図４に示されるように、アレイ基板ＡＲには、表示領域ＤＡにマトリクス状に走査線１６や信号線１９が形成されており、これら走査線１６と信号線１９とで囲まれる領域が１サブ画素を構成し、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の隣接する３色のサブ画素３８（Ｒ）、３８（Ｇ）、３８（Ｂ）で１画素が構成されている。図４において、ドットで示されている領域は、カラーフィルター基板ＣＦに形成される遮光部材３１を示している。この遮光部材３１は、平面視で、走査線１６、信号線１９、及びＴＦＴを全面的に被覆する他、カラーフィルター基板ＣＦ側に固着されている柱状スペーサー３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃも覆うように被覆している。

第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａでは、比較的細身の柱状スペーサー３９Ａ（以下、「第１柱状スペーサー」という。）と、第１柱状スペーサー３９Ａよりも太い柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃ（以下、「第２柱状スペーサー」という。）とが示されている。なお、これら第１及び第２柱状スペーサー３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃは、必ずしも全てのサブ画素に対して形成されている必要はなく、アレイ基板ＡＲとカラーフィルター基板ＣＦとのセルギャップが一定に保持され、また、良好な低温衝撃特性が得られる範囲で、適宜分散配置されていればよい。

第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａでは、第１及び第２柱状スペーサー３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃの先端部が対向するアレイ基板の第１配向膜３６を擦ることによる光漏れを防止すると共に、第１及び第２柱状スペーサー３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃに対して必要な被覆幅を確保するために、遮光部材３１は隣接するサブ画素領域に一部が入り込むように形成されている状態を示している。

図５において、参照符号ＢＭ１〜ＢＭ３はそれぞれ平面視で第１柱状スペーサー３９Ａ、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃを被覆している遮光部材３１の断面を示している。なお、図５においては、アレイ基板ＡＲの表面に形成されている走査線、信号線、ＴＦＴ、各種絶縁膜等の積層物は図示省略されている。

第１柱状スペーサー３９Ａは、具体的には、円筒形状で直径が１２μｍであり、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃは、同じく円筒形状で直径が１６μｍ〜２４μｍとされている。すなわち、第１柱状スペーサー３９Ａの直径と第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃの直径とは、最小４μｍ〜最大１２μｍの寸法差が確保されている。このように柱状スペーサーの直径（又はカラーフィルター基板ＣＦに平行な方向の断面積）を規定することにより、フォトリソグラフィ法による各柱状スペーサーの製造誤差を吸収することができ、また、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃの直径を第１柱状スペーサー３９Ａの直径よりも確実に大きくすることができる。なお、第１柱状スペーサー３９Ａと第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃとの間の高さの差、すなわち、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃを被覆している配向膜３７の表面とアレイ基板ＡＲ上の第１配向膜３６の表面との離間距離ｈは、０．３μｍ〜０．７μｍとされている。

また、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａでは、第１柱状スペーサー３９Ａ、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃを平面視で被覆する遮光部材３１の形状及び幅は、図４に示したように、各サブ画素３８（Ｒ）、３８（Ｇ）、３８（Ｂ）のそれぞれの柱状スペーサー付近において、全て等しくされている。すなわち、図５において、ＢＭ１〜ＢＭ３の幅は全て同一となっている。

そのため、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃと遮光部材３１の周縁部との平面視での最短距離ｗ２、ｗ３は、第１柱状スペーサー３９Ａと遮光部材３１周縁部との平面視での最短距離ｗ１より短くなっている。第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａでは、第２柱状スペーサーが対向する基板の配向膜を擦って光漏れが生じるおそれを回避し、かつ、第２柱状スペーサー付近の開口率を向上させるために、ｗ１とｗ２＝ｗ３との差が、０．２μｍ〜０．６μｍの範囲におさまるように形成されている。

このように、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａにおいては、第１柱状スペーサー３９Ａ、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃと、これらを被覆する遮光部材３１の周縁部との間の平面視でのそれぞれの最短距離を、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃの方が第１柱状スペーサー３９の方よりも短くされている。従来は、アレイ基板ＡＲないしカラーフィルター基板ＣＦへの所定の圧力以上の圧力の印加時には、第１柱状スペーサー３９Ａが押し潰されるのに伴って第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃがアレイ基板ＡＲ第１配向膜３６の表面を擦ることがあるので、この箇所においても、第１柱状スペーサー３９Ａの形成箇所と同様な光漏れが生じると考えられていた。そのため、従来は、第１及び第２柱状スペーサー３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃと、これらを被覆する遮光部材３１の周縁部との間の平面視でのそれぞれの最短距離は同一にされていた。

しかしながら、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃは、通常時にはその先端部がアレイ基板ＡＲと一定の距離ｈ離間されているため、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃがアレイ基板ＡＲの第１配向膜３６を擦る長さは第１柱状スペーサー３９Ａの場合よりも短くなる。そのため、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃの近傍で光漏れが生じる虞は、第１柱状スペーサー３９Ａの近傍よりも少なくなる。

そこで、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａでは、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃとこれらを被覆する遮光部材３１の周縁部との間の平面視でのそれぞれの最短距離を、第１柱状スペーサー３９Ａとこれを被覆する遮光部材３１の周縁部との間の平面視での最短距離よりも短くしている。これにより、平面視で第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃを被覆する遮光部材３１の面積を小さくすることができる。そのため、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａによれば、第２柱状スペーサー３９Ｂ、３９Ｃが第１配向膜３６の表面を擦ることによる光漏れ及び配向乱れを抑制でき、しかも開口率の向上が達成されるようになる。

［第２実施形態］
第２実施形態の液晶表示パネル１０Ｂを図６を用いて説明する。なお、図６は第２実施形態にかかる液晶表示パネル１０Ｂの１画素（３サブ画素）分の平面図である。また、第２実施形態の液晶表示パネル１０Ｂの全体構成は、第２柱状スペーサーの構成を除いて第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａと同様であるので、その具体的構成は図１〜図３を援用することとして、その詳細な説明は省略する。また、図６において、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａと同一の箇所には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

第２実施形態の液晶表示パネル１０Ｂが第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａと構成が相違する点は、サブ画素３８（Ｇ）、３８（Ｂ）において、第２柱状スペーサーがそれぞれ２つの同径の細径の第２柱状スペーサー３９Ｂ'及び３９Ｂ'と３９Ｃ'及び３９Ｃ'に分割されている点と、遮光部材３１が隣接するサブ画素領域に入り込むことなく、各サブ画素領域にのみに形成されている点にある。

第２実施形態の液晶表示パネル１０Ｂにおいても、細径の第２柱状スペーサー３９Ｂ'、３９Ｂ'、３９Ｃ'、３９Ｃ'と遮光部材３１の周縁部との平面視での最短距離ｗ２'、ｗ３'は、第１柱状スペーサー３９Ａと遮光部材３１の周縁部との平面視での最短距離ｗ１'より短くされている。第２実施形態の液晶表示パネル１０Ｂにおいても、遮光部材３１は、細径の第２柱状スペーサー３９Ｂ'、３９Ｂ'、３９Ｃ'、３９Ｃ'が対向するアレイ基板ＡＲの第１配向膜３６を擦って光漏れが生じるおそれを回避し、かつ、第２柱状スペーサー３９Ｂ'、３９Ｂ'、３９Ｃ'、３９Ｃ'付近の開口率を向上させるために、ｗ１'とｗ２'及びｗ３'との差が、０．２μｍ〜０．６μｍの範囲におさまるように形成されている。

ただし、細径の第２柱状スペーサー３９Ｂ'、３９Ｂ'のそれぞれの断面積の和、及び、細径の第２柱状スペーサー３９Ｃ'、３９Ｃ'のそれぞれの断面積の和は、共に第１柱状スペーサー３９Ａの断面積よりも大きくされている。これにより、細径の第２柱状スペーサー３９Ｂ'、３９Ｂ'及び細径の第２柱状スペーサー３９Ｃ'、３９Ｃ'はそれぞれ第１柱状スペーサーよりも大きい応力に耐えることができるようになる。

このように、細径の第２柱状スペーサーがそれぞれ１つのサブ画素領域に２つずつ配置された第２実施形態の液晶表示パネル１０Ｂによれば、上述した第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａと同様の作用・効果が得られる。加えて、第２柱状スペーサーを細径の第２柱状スペーサーの２つずつに分割したため、それぞれの細径の第２柱状スペーサー３９Ｂ'、３９Ｂ'、３９Ｃ'、３９Ｃ'と遮光部材の周縁部との間の平面視での最短距離が１本の第２柱状スペーサーの場合と同じとなるようにしても、第２柱状スペーサーの周囲遮光部材の占める面積を小さくすることができる。

そのため、第２実施形態の液晶表示パネル１０Ｂによれば、第１実施形態の液晶表示パネル１０Ａよりも第２柱状スペーサー３９Ｂ'、３９Ｂ'、３９Ｃ'、３９Ｃ'付近の開口率を向上させることが可能となる。しかも、細径の第２柱状スペーサー３９Ｂ'、３９Ｂ'、３９Ｃ'、３９Ｃ'はそれぞれ太さが第１柱状スペーサー３９Ａよりも細いので、第２柱状スペーサーの配置の自由度が増加する。

なお、上記第１及び第２実施形態の液晶表示パネル１０Ａ及び１０Ｂにおいては、横電界方式のＦＦＳモードで作動する液晶表示パネルの場合について例示したが、本発明は同じ横電界方式のＩＰＳモードで作動する液晶表示パネルに対しても、更には、縦電界方式の液晶表示パネルに対しても同様に適用することができる。また、上記第１及び第２実施形態の液晶表示パネルにおいては、第１柱状スペーサー及び第２柱状スペーサーは、共にカラーフィルター基板側に固着された例を示したが、アレイ基板に固着されたものであっても同様の作用・効果を得ることができる。

１０Ａ、１０Ｂ…液晶表示パネル １１ａ…実装領域 １１…透明基板 １２…透明基板 １３…シール材 １４…液晶注入口 １５…封止材 １６…走査線 １７…ゲート絶縁膜 １８…半導体層 １９…信号線 ２０…パッシベーション膜 ２１…層間膜 ２２…コンタクトホール ２３…下電極 ２４…電極間絶縁膜 ２５…スリット状開口 ２６…上電極 ３１…遮光部材 ３２…カラーフィルター層 ３３…オーバーコート層 ３４、３５…偏光板 ３６…第１配向膜 ３７…第２配向膜 ３８（Ｒ）、３８（Ｇ）、３８（Ｂ）…サブ画素 ３９Ａ…第１柱状スペーサー ３９Ｂ、３９Ｃ…第２柱状スペーサー ３９Ｂ'、３９Ｃ'…細径の第２柱状スペーサー ５０…液晶表示パネル ５１…基板 ５２…配向膜 ５３…基板 ５４…遮光部材 ５５…カラーフィルター層 ５６…オーバーレイヤー ５７…配向膜 ５８ａ…基部 ５８ｂ…先端部 ５８…柱状スペーサー ＡＲ…アレイ基板 ＣＦ…カラーフィルター基板 ＢＭ１〜ＢＭ３…遮光部材 ＬＣ…液晶 ＤＲ…集積回路 ＴＦＴ…薄膜トランジスター ＵＤＡ…非表示領域 ＤＡ…表示領域

Claims (8)

1. 液晶層を挟持して互いに対向配置される一対の基板と、前記液晶層を挟んで前記一対の基板のそれぞれの対向面に形成された配向膜と、前記一対の基板のいずれか一方側の表示領域に形成されて前記一対の基板間のセルギャップを保持する複数の柱状スペーサーと、前記柱状スペーサーの形成箇所を含む非開口部の前記一対の基板のいずれか一方側に形成された遮光部材と、を備え、
   前記柱状スペーサーは、通常時にはその先端部が前記一対の基板の他方側に当接するように配設された第１柱状スペーサーと、通常時にはその先端部が前記一対の基板の他方側と一定の距離離間されており、前記一対の基板のいずれかへの圧力の印加時にはその先端部が前記一対の基板の他方側に当接するように、第１柱状スペーサーよりも低い第２柱状スペーサーとを有する液晶表示パネルであって、
   前記遮光部材は、前記第２柱状スペーサーと前記遮光部材の周縁部との間の平面視での最短距離が前記第１柱状スペーサーと前記遮光部材周縁部との間の平面視での最短距離より短くなるように形成されており、
   前記第２柱状スペーサーの断面積は、前記第１柱状スペーサーの断面積よりも大きくされていることを特徴とする液晶表示パネル。
2. 液晶層を挟持して互いに対向配置される一対の基板と、前記液晶層を挟んで前記一対の基板のそれぞれの対向面に形成された配向膜と、前記一対の基板のいずれか一方側の表示領域に形成されて前記一対の基板間のセルギャップを保持する複数の柱状スペーサーと、前記柱状スペーサーの形成箇所を含む非開口部の前記一対の基板のいずれか一方側に形成された遮光部材と、を備え、
   前記柱状スペーサーは、通常時にはその先端部が前記一対の基板の他方側に当接するように配設された第１柱状スペーサーと、通常時にはその先端部が前記一対の基板の他方側と一定の距離離間されており、前記一対の基板のいずれかへの圧力の印加時にはその先端部が前記一対の基板の他方側に当接するように、第１柱状スペーサーよりも低い第２柱状スペーサーとを有する液晶表示パネルであって、
   前記遮光部材は、前記第２柱状スペーサーと前記遮光部材の周縁部との間の平面視での最短距離が前記第１柱状スペーサーと前記遮光部材周縁部との間の平面視での最短距離より短くなるように形成されており、
   前記遮光部材は、前記第１柱状スペーサー及び第２柱状スペーサーが前記一対の基板の他方側を擦った痕跡を平面視で被覆する幅であることを特徴とする液晶表示パネル。
3. 前記一対の基板のいずれか一方の基板には、前記配向膜の下に画素電極及び共通電極が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
4. 前記画素電極及び前記共通電極は電極間絶縁膜を挟んで互いに絶縁された状態に形成されており、前記画素電極及び前記共通電極のうちの前記配向膜に近い側の電極にはスリット状開口が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネル。
5. 前記画素電極及び前記共通電極のうちの前記電極間絶縁膜の一方の基板側に配置された電極は、前記一対の基板のいずれか一方の基板に形成された層間樹脂膜上に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示パネル。
6. 前記第２柱状スペーサーを被覆している前記遮光部材の周縁部と、前記第２柱状スペーサーと、の間の平面視での最短距離は、前記第１柱状スペーサーを被覆している前記遮光部材の周縁部と、前記第１柱状スペーサーと、の間の平面視での最短距離よりも、０．２μｍ以上０．６μｍ以下に短くされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
7. 前記第２柱状スペーサーの断面積は、前記第１柱状スペーサーの断面積よりも大きくされていることを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の液晶表示パネル。
8. 本発明の液晶表示パネルにおいては、前記第２柱状スペーサーは同一高さの複数の柱状スペーサーからなり、前記複数の柱状スペーサーの総断面積は前記第１柱状スペーサーの断面積よりも大きくされていることを特徴とする請求項１又は７に記載の液晶表示パネル。

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