JP5926050B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は表示装置に係り、特に特に滴下方式によって液晶を充填した液晶表示装置において、基板間のギャップの変動にともなう色むらを対策した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

ＴＦＴ基板と対向基板との間隔（セルギャップ）を正確に制御するために柱状スペーサが用いられる。「特許文献１」には、対向基板と常に接触する第１の柱状スペーサと、対向基板に押圧が加わった場合に対向基板と接触することになる第２の柱状スペーサを形成する構成が記載されている。第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサでは、高さが同一であるが、対向基板側のブラックマトリクスの形状によって、第１の柱状スペーサが常に対向基板に接触するような構成としている。これによって、第１の柱状スペーサによってセルギャップを維持するとともに、低温気泡の発生を防止し、かつ、第２のスペーサによって、基板面に対する面押し強度を制御する構成が記載されている。

「特許文献２」には、柱状スペーサが対向する基板に接触する面積を１画素の面積の０．０５％〜０．１５％の範囲とすることによって、セルギャップのむらと、液晶表示パネルを立てて使用する場合の画面下側に生ずる白むらとを同時に解決する構成が記載されている。

特開２００８−３０９８５７号公報 特開２００１−１１７１０３号公報

液晶表示装置では、画面は一定のサイズを保ったまま、セットの外形寸法を小さくしたいという要求と同時に液晶表示パネルを薄くしたいという要求が強い。液晶表示パネルを薄くするには、液晶表示パネルを製作した後、液晶表示パネルの外側を研磨して薄くしている。

液晶表示パネルを薄くすると機械的強度が問題となる。液晶表示パネルの表示面に機械的圧力が加わると液晶表示パネルが破壊する危険がある。これを防止するために、液晶表示パネルを携帯電話等のセットに組み込む際、液晶表示パネルの画面側にフロントウインドウを接着材や粘着シートで取り付ける。フロントウインドウと液晶表示パネルとの間にタッチパネルが設けられる場合もある。

図８は携帯電話等に使用される液晶表示装置の平面図である。図８において、表面にはフロントウインドウ１０が配置されている。フロントウインドウ１０の周辺には黒枠印刷１１が施されており、その内側が表示領域２０である。図８において、フロントウインドウ１０の下に配置される液晶表示パネルは、大きさがフロントウインドウ１０よりも小さいので、図８では、液晶表示パネルは現れていない。図８の左側には、液晶表示パネルに接続したフレキシブル配線基板３０およびバックライト用のフレキシブル配線基板３１が延在している。

図８において、表示領域２０の周辺、すなわち、黒枠印刷１１の内側には黄色変色部２１が存在している。後で説明するように、黄色変色部２１は液晶表示パネルにおいて、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔が大きくなっていることによって生じている。

図９は、図８のＢ−Ｂ断面図である。図９において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶層６０が挟持されている。液晶層６０は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の周辺に形成されたシール材１５０によってシールされている。ＴＦＴ基板１００の下側には下偏光板１１０が貼り付けられ、対向基板２００の上側には上偏光板２１０が貼り付けられている。

上偏光板２１０の上には、接着材５０を介してフロントウインドウ１０が貼り付けられている。フロントウインドウ１０の下側周辺には、黒枠印刷１１が施されている。接着材５０は紫外線硬化樹脂である。紫外線硬化樹脂は、当初は液体状であり、例えば、アクリルオリゴマーを２７％〜３０％含み、この他にUV反応性モノマー、光重合のための添加材等を含んだアクリル系の樹脂を使用することが出来る。この場合、接着材の厚さは数μｍ〜１００μｍ程度とすることが出来る。

このような紫外線硬化樹脂５０は、硬化する際、硬化収縮を起こす。この接着材５０の硬化収縮は、図１０の矢印に示すような方向に生ずるので、液晶表示パネルの、特に対向基板２００に応力が生じ、図１０に示すような歪が発生する。接着材に代えて粘着シート等を用いた場合も同様の問題が生じる。

図１０は紫外線硬化樹脂５０の硬化収縮の影響を示す模式図である。図１０は模式図なので、上偏光板２１０、下偏光板１１０は省略されている。図１０において、矢印は、紫外線硬化樹脂５０が硬化収縮する方向を示している。

このような紫外線硬化樹脂の硬化収縮によって、液晶表示パネルの対向基板２００が図１０のように歪むことになる。そうすると、対向基板２００が歪んだ部分において、対向基板２００とＴＦＴ基板１００との間隔が広がる。例えば、対向基板２００とＴＦＴ基板１００の間隔ｇ１は４μｍであるのに対し、対向基板２００が歪んで、間隔が広がった部分の間隔ｇ２は４．４μｍである。これが、図８に示す基板周辺における黄色変色部２１の原因となっている。

このような接着材による応力が生じても対向基板の板厚が大きく、強度が十分であれば、図１０のような歪は生じにくい。また、図１０に示すような、対向基板２００の変形は、図１１に示すような、液晶の真空注入によって形成された液晶表示パネルには生じにくい。図１１に示す液晶の真空注入において、図１１（ａ）に示すように、液晶表示パネルに液晶を注入したあと、外部から力Ｆによって、液晶の一部を外部に出す。次に図１１（ｂ）にあるように外部からの力Fを保持したまま、封止材を塗布する。外部の力Fを解除することにより図１１（ｃ）に示すように封止材がセル内に入り込んだ状態で封止する。これにより、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００は内側に凸の形状となる。このように、内側に凸であるＴＦＴ基板１００と対向基板２００は図１０に示すような変形を生じにくい。

一方、液晶６０の充填方法として、滴下方法（ＯＤＦ、Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）がある。これは、図１２（ａ）に示すように、シール材１５０が形成された対向基板２００内に量を正確にコントロールした液晶７０を滴下し、その後、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を貼り合わせるものである。ＯＤＦは真空注入法に比べて、液晶の充填速度が速い。一方、図１２（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００は内側に凸になることはなく、平坦である。したがって、対向基板２００は、図１０に示すような、変形を生じやすい。特に、研磨によってＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００を０．１５ｍｍあるいは０．２ｍｍのように薄くした場合で、ＯＤＦによって液晶を充填する構成においては、図１０に示すような歪が生じやすく、画面の周辺における黄変も生じやすい。

対向基板２００あるいはＴＦＴ基板１００の変形による液晶の層厚のばらつきは、柱状スペーサの密度を多くすることによって抑えることが出来る。しかし、柱状スペーサの密度を多くすると、液晶表示パネルを低温に放置したような場合、液晶層内にいわゆる低温気泡が発生する。低温気泡が発生したところは、表示不能となるので、液晶表示装置自体が不良となる。

本発明の課題は、ＯＤＦによって液晶を充填する液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、基板の変形を抑制し、表示領域の周辺における黄変のような液晶層厚の変化による不具合を防止することである。また同時に、低温気泡の発生を防止することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。すなわち、画素電極とＴＦＴを有する画素が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板とがシール材によって接着し、内部に液晶が封入され、前記ＴＦＴ基板側には下偏光板が貼り付けられ、前記対向基板側には上偏光板が貼り付けられた液晶表示パネルの前記上偏光板に第１の基板がＵＶ樹脂によって貼り付けられた液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルはＩＰＳ方式であり、前記液晶は前記液晶表示パネル内にＯＤＦによって充填されたものであり、前記ＴＦＴ基板には上底径が４μｍ〜８μｍである柱状スペーサが形成されており、前記対向電極には厚さが１μｍ〜３μｍ、より好ましくは１．５μｍ〜２μｍであるオーバーコート膜が形成されており、柱状スペーサ面積比率を（対向基板に接触している全柱状スペーサの面積の総和）/（表示領域の面積）とした場合、柱状スペーサ面積比率×上底径が、０．０４μｍ〜０．０５μｍであることを特徴とする液晶表示装置である。

また、この時は、前記液晶表示パネルの中央における厚さは前記液晶表示パネルの周辺における厚さよりも小さくなっている。また、前記第１の基板はフロントウインドウかタッチパネルである。

本発明によれば、液晶をＯＤＦによって充填した液晶表示パネルにおいて、基板間のギャップのばらつきを抑制し、かつ、対向基板の変形を防止することが出来るので、色むらの生じない、高品質の液晶表示装置を実現することが出来る。また、液晶表示パネルの上にフロントウインドウを配置した液晶表示装置において、対向基板の変形を防止することが出来るので、表示領域の周辺における黄変を防止することが出来る。さらに、柱状スペーサの数を任意に設定することができるので、低温気泡の発生を防止することが出来る。

本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 液晶表示装置における表示領域の断面図である。 本発明による液晶表示パネル製造プロセスを示す断面模式図である。 本発明による液晶表示パネルの完成状態を示す断面模式図である。 柱状スペーサの断面形状の例である。 柱状スペーサ面積比率×上底径の適正範囲を示す数表である。 従来例の液晶表示装置において、表示領域の周辺に黄変領域が生じた例を示す平面図である。 図８のＢ−Ｂ断面図である。 液晶表示パネルの対向基板の変形例を示す断面図である。 真空注入によって液晶を注入するプロセスを示す断面図である。 滴下方法によって液晶を注入するプロセスを示す図である。

液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が優れた特性を有している。一方、ＩＰＳ方式の液晶表示パネル１０では、複屈折モードを使用しているので、液晶層４０の層厚の影響を受けやすい。したがって、本発明はＩＰＳ方式の液晶表示装置において特に効果がある。以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される、例えば、携帯電話用等の小型の液晶表示装置の平面図である。図１において、本発明の効果によって表示領域の周辺には、黄変部は生じていない。その他は、図８において説明したのと同様であるので、説明を省略する。

図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図２において、バックライト３００の上に、フロントウインドウ１０が貼り付けられた液晶表示パネルが配置されている。バックライト３００は、光源であるＬＥＤ、導光板、反射シート、拡散シート、プリズムシート等が、例えば、樹脂モールドに収容されている構成である。液晶表示パネルは、樹脂モールドに載置される。

図２において、液晶表示パネルはＴＦＴ基板１００、対向基板２００、下偏光板１１０、上偏光板２１０から構成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に液晶層が挟持され、該液晶層は、シール材１５０によってシールされている。ＴＦＴ基板１００および対向基板２００は当初は０．５ｍｍの厚さであったものを、研磨によって０．２ｍｍ程度にまで薄く形成されている。

液晶はＯＤＦプロセスによって充填されている。液晶がＯＤＦによって充填されたことは、液晶表示パネルが液晶の封入孔を有していないことから判定することが出来る。この場合、シール材１５０は対向基板２００に形成され、液晶は滴下方式によって対向基板２００に滴下され、その後、ＴＦＴ基板１００と貼り合わせる。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００が１枚となっている部分に、ＩＣドライバ４０が搭載され、フレキシブル配線基板３０が接続している。

対向基板２００に貼り付けられた上偏光板２１０に紫外線硬化樹脂による接着材５０を介してフロントウインドウ１０が接着している。フロントウインドウ１０の周辺には黒枠印刷１１が施されている。液晶表示パネルの対向基板の周辺にはブラックマトリクス２０１が形成され、ブラックマトリクスの内側が表示領域となっている。表示領域内にもブラックマトリクスは形成されているが、図示は省略している。

図２において、液晶表示パネルにおけるブラックマトリクスによって囲まれた領域が表示領域であり、したがって、本実施例では、フロントウインドウの黒枠印刷の内側の領域面積と、表示領域と一致している。しかし、実際の製品では、黒枠印刷の内側領域が表示領域よりも大きかったり、逆に、黒枠印刷の内側が表示領域よりも小さかったりする場合もある。液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１００、対向基板２００、その間に挟持された液晶層６０、液晶層の周辺を囲むシール材１５０、ＴＦＴ基板１００に貼り付けられた下偏光板１１０、対向基板２００に貼り付けられた上偏光板２１０から構成されている。

図２において、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００はガラスで形成されているが、外側を研磨し、各々０．２ｍｍ程度にまで薄くなっている。上偏光板２１０、下偏光板１１０ともに板厚は０．１３ｍｍである。対向基板２００に偏光板２１０が接着していても、液晶表示パネルの合計の厚さは０．６６ｍｍである。

液晶表示パネルとフロントウインドウ１０とは紫外線硬化樹脂５０によって接着している。この紫外線硬化樹脂５０は、紫外線を照射すると、硬化収縮を起こし、対向基板に対して応力を生じさせる。しかし、図２においては、後で説明する本発明の効果によって図１０に示すような対向基板の変形は生じていない。尚、紫外線硬化樹脂の代わりに粘着シート等が使用される場合もある。また、液晶表示パネルとフロントウインドウとの間にタッチパネル等が設けられる場合もある。

図３は、図１の表示領域の断面図である。図３は本実施例が適用される、いわゆるＩＰＳ−ＬＩＴＥと呼ばれる液晶表示装置の断面図である。なお、本発明は、図３に示すＩＰＳ−ＬＩＴＥのみでなく、他の方式のＩＰＳにおいても同様に効果がある。図３において、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００の上にゲート電極１０１が形成されている。ゲート電極１０１は、電気抵抗を小さくするために、２層構造になっている。下層はＡｌを主体とする合金であり、上層はＭｏを主体とした合金である。Ａｌを主体とする合金はＡｌ成分が９０％以上を占め、Ｍｏを主体とする合金とは、Ｍｏが９０％以上を占める合金である。本実施例では、下層はＡｌＣｕであり、上層はＭｏＣｒである。成分は、例えば、ＡｌＣｕにおいてＣｕが０．５％、ＭｏＣｒにおいてＣｒが２．５％である。この他の、下層を形成するＡｌ合金としてはＡｌＮｄ、上層を構成する金属としては、ＭｏＷ等がある。

ゲート電極１０１の上にはゲート絶縁膜１０２が形成されている。ゲート絶縁膜１０２の上にはａ−Ｓｉによる半導体層１０３が形成され、半導体層１０３の上にはドレイン電極１０４およびソース電極１０５が形成されている。ドレイン電極１０４とソース電極１０５の間にチャンネル部が形成されており、これによってＴＦＴが形成される。このタイプのＴＦＴは、ゲート電極１０１が半導体層１０３の下側にあるので、ボトムゲートタイプのＴＦＴと呼ばれている。ソース電極１０５は画素電極１０６の領域に延在し、透明電極であるＩＴＯによって形成された画素電極１０６と接続する。図３において画素電極１０６は平面ベタで形成されている。

図３において、画素電極１０６と隣接する画素の画素電極１０６との間にはドレイン電極１０４と同時に形成される映像信号線１０４１が存在している。映像信号線１０４１、ドレイン電極１０４、ソース電極１０５は同じ工程で同時に形成される。ドレイン電極１０４、ドレイン層引出し線等は、ＭｏＣｒ、ＭｏＷ、Ａｌ合金等で形成される。映像信号線１０４１等の抵抗を小さくする必要がある場合は、Ａｌ合金が使用される。

ＴＦＴ、画素電極１０６等を覆って無機パッシベーション膜１０７が形成されている。無機パッシベーション膜１０７の上には、スリット１１２を有するコモン電極１０８が形成されている。コモン電極１０８は、ＩＴＯによって全面ベタで形成され、その後、フォトリソグラフィによって画素電極１０６と対向する部分にスリット１１２が形成されている。画素電極１０６にＴＦＴを介して映像信号が印加されると、コモン電極１０８との間にスリット１１２を通して電気力線が発生し、液晶分子６１を回転させて、液晶層６０の透過率を変化させ、画像を形成する。図３におけるＴはＴＦＴ領域、Ｓはソース電極領域、Ｐは画素電極領域、Ｄは映像信号線領域である。

図３において、液晶層６０を挟み、ＴＦＴ基板１００と対向して対向基板２００が配置している、対向基板２００には、カラーフィルタ２０２あるいはブラックマトリクス２０１が形成され、カラーフィルタ２０２あるいはブラックマトリクス２０１と液晶層６０との間にオーバーコート膜２０３が形成れている。コモン電極１０８と液晶層６０との間、及び、オーバーコート膜２０３と液晶層６０との間には配向膜が形成されるが、図３では省略されている。図３はＩＰＳなので、対向基板２００と液晶層６０との間には電極は形成されていない。

図３において、ＴＦＴ基板１００のコモン電極１０８の上には柱状スペーサ１３０が形成されている。柱状スペーサ１３０はアクリル等の感光性樹脂をコーティングし、これをフォトリソグラフィによってパターニングすることによって形成する。柱状スペーサ１３０は略円錐台であり、その断面は台形である。図３において、台形の上底は、対向基板２００のオーバーコート膜２０３に差し込まれている。これが本発明の特徴である。この差込の量は、０．１μｍ程度である。

このように、柱状スペーサ１３０をオーバーコート膜２０３に差し込ませる理由は、液晶をＯＤＦによって充填し、シールした後、液晶表示パネルの断面形状を図１１（ｃ）に示すように、基板の形状を内側に凸とすることである。すなわち、液晶を封止後に、基板が内側に凸となるようにすることによって対向基板２００あるいはＴＦＴ基板１００が変形しにくくなる。このように、本発明によれば、ＯＤＦによって液晶を充填する場合も、柱状スペーサ１３０を対向基板２００のオーバーコート膜２０３に適正量差し込ませることによって、液晶封止後のＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００を内側に凸とする形状とすることが出来る。

このために、本発明においては、柱状スペーサ１３０をＴＦＴ基板１００側に形成し、柱状スペーサ１３０を対向基板２００に形成されたオーバーコート膜２０３に接触させている。オーバーコート膜２０３は樹脂で形成されているので、柱状スペーサ１３０が所定の圧力で接触することによって弾性変形をおこし、柱状スペーサ１３０をオーバーコート膜２０３に差し込ませることが出来る。

図４および図５は、本発明において、ＯＤＦを用いて液晶を充填しているにもかかわらず、封止後、いかにして対向基板２００あるいはＴＦＴ基板１００を内側に凸に出来るかを説明する模式図である。図４および図５は模式図であるから、図３に示すような詳細断面構造とはなっていない。

図４において、ＴＦＴ基板１００にＴＦＴ回路層１２０が形成されている。ＴＦＴ回路層１２０は、ＴＦＴ、画素電極、コモン電極等を含む概念である。ＴＦＴ回路層１２０、実際には、コモン電極１０８の上に柱状スペーサ１３０が形成されている。図４において、ＴＦＴ基板１００と対向して対向基板２００が配置している。対向基板２００には、オーバーコート膜２０３が形成されている。図４では、ブラックマトリクスあるいはカラーフィルタは省略されている。対向基板とＴＦＴ基板の間隔は柱状スペーサによって維持されている。

図４において、液晶はＯＤＦで充填され、シール材１５０によって封止されている。液晶のＯＤＦによる充填およびシールは減圧下で行われる。この時、液晶の量は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔および柱状スペーサ１３０を考慮した容積に対し、０．９９〜０．９９５の量を滴下する。したがって、図４に示すように、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間には、わずかに空間８０が形成されている。

しかし、液晶の滴下は減圧雰囲気で行われるので、この空間には、空気は存在しておらず、気泡とは異なる。この状態では、図４に示すように、液晶表示パネルの中央部の厚さも周辺部の厚さもｔ１で同じである。すなわち、ＴＦＴ基板１００も対向基板２００もフラットになっている。

図４に示す液晶表示パネルを大気中に設置した状態を示す断面図が図５である。図５は、大気によってＴＦＴ基板および対向基板が押されて、液晶表示パネルの中央部の厚さｔ２が周辺部の厚さｔ１よりも小さくなっていることを示している。つまり、ＴＦＴ基板１００も対向基板２００も内側に凸の状態となっている。したがって、ＴＦＴ基板１００も対向基板２００も応力によって変形しづらい状態とすることが出来る。ｔ１とｔ２の差は僅かであり、１μｍ以下である場合も多い。

このような状態は次のメカニズムによって達成される。すなわち、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着する周辺に形成されるシール材１５０の内部にもスペーサが存在しているが、このスペーサは、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００に加わる圧力によっては、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔を変化させないような構成となっている。

一方、柱状スペーサ１３０は、先端の径が所定の範囲の径となっており、また、オーバーコート膜２０３の厚さも柱状スペーサ１３０の差込を許容する厚さで形成されている。そうすると、大気が対向基板２００あるいはＴＦＴ基板１００を押すことによって、柱状スペーサ１３０の先端がオーバーコート膜２０３に差込み、対向基板２００とＴＦＴ基板１００の間隔が変化する。大気の影響は、基板の中央部が最も大きくなるので、ＴＦＴ基板１００も対向基板２００も内側に凸の状態となる。また、図４に形成されていた、液晶層内の空間８０は、対向基板２００とＴＦＴ基板１００が内側に凸となるように変形したことによって、消失している。

図５に示すように、柱状スペーサ１３０を適正量オーバーコート膜２０３に差し込ませるためには、柱状スペーサ１３０の上底径ｄとオーバーコート膜２０３の膜厚ｏｔを適正に設定しなければならない。オーバーコート膜２０３の厚さｏｔは１．０μｍ〜３．０μｍであり、より好ましくは、１．５μｍ〜２．０μｍである。オーバーコート膜厚ｏｔが１．０μｍ以下では、オーバーコート膜２０３の弾性効果が無くなり、３．０μｍ以上になると、特に大型の基板において、均一な膜厚のオーバーコート膜２０３の形成が困難になるからである。

一方、柱状スペーサ１３０の上底径をｄとすると、ｄは４μｍ以上、８μｍ以下であることが望ましい。上底径が４μｍ以下であると、柱状スペーサ１３０が外圧によって座屈する危険が生じ、上底径が８μｍ以上であると、柱状スペーサ１３０がオーバーコート膜２０３に差し込む能力が低下するからである。但し、オーバーコート膜２０３が座屈しにくい材料へと改善された場合は４μｍ以下となってもよい。

柱状スペーサ１３０の断面が正確な台形ではない場合も存在する。図６はこのような柱状スペーサ１３０の断面の例である。図６において、柱状スペーサ１３０の先端はフラットではなく、上側に凸の曲面となっている。この場合の柱状スペーサ１３０の上底径は、柱状スペーサ１３０の高さｈ２の９０％の高さｈ１における柱状スペーサ１３０の径ｄとすればよい。なお、図６の例では、柱状スペーサ１３０の断面である上底径ｄと下底径Ｄの関係は、Ｄ＝１．５×ｄとなっている。

柱状スペーサ１３０の設定においては、外部からの面押しに対する強度と、低温気泡の発生とを考慮する必要がある。これに対しては、柱状スペーサ１３０の面積比率が重要なファクターを持つ。柱状スペーサ面積比率とは、柱状スペーサ１３０の先端が接触する面積と画素の面積の比率を言う。しかし、本発明では、柱状スペーサ１３０の先端をオーバーコート膜２０３に差し込ませることによって、外圧とのバランスをとるので、上底径ｄのファクターも重要な要素となる。

そこで、本発明では、柱状スペーサ面積比率×上底径なるパラメータを導入し、このパラメータを所定の範囲内とすることによって、低温気泡に対する耐力、基板への押し圧力に対する強度、ＵＶ硬化樹脂の収縮硬化時に発生するストレスに対する耐力を確保している。柱状スペーサ面積比率が０．４％以下では、基板の押し圧力に対する強度が十分ではなくなる。また、柱状スペーサ面積比率が１．３％以上では、低温気泡の発生の危険が生ずる。なお、本明細書における柱状スペーサ面積比率は、（表示領域内の所定の領域において対向基板に接触している全柱状スペーサの面積の総和）/（当該所定領域の面積）と定義する。

さらに、柱状スペーサ１３０の上底径が４μｍ〜８μｍ以内でないと、基板の適正な押し強度を維持しつつ、対向基板２００およびＴＦＴ基板１００を内側に凸となるように維持することが出来なくなる。そうすると、ＵＶ接着材５０の硬化収縮による応力に耐えられなくなって、対向基板２００が変形し、液晶層６０の層厚にむらが生じ、表示領域周辺における黄変が生ずる。

図７は、柱状スペーサ面積比率×上底径がどの範囲であれば、以上のような問題点を解決することが出来るかを示す数表である。図７において、横軸は柱状スペーサ１３０の上底径であり、縦軸は、柱状スペーサの面積比率である。柱状スペーサ面積比率×上底径の適正範囲は、図７において、太線で囲まれた領域であり、０．０４μｍ〜０．０５μｍである。

柱状スペーサ面積比率×上底径をこのような範囲に設定することによって、柱状スペーサ１３０の座屈によるギャップむらを発生させること無く、低温気泡を発生することなく、フロントウインドウ等をＵＶ硬化樹脂等によって接着する際の硬化時のストレスによる歪を抑制することが出来る。

以上の説明は、柱状スペーサをオーバーコート膜に差し込ませることを開示してきたが、仮にオーバーコート膜を設けない構成の場合、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で、樹脂製のブラックマトリクスやカラ―フィルタに差し込ませる構造であってもよい。また、前述している通り、スペーサはシール材の内部にも存在しているが、シール材の内部にまでオーバーコート膜が延在している場合は、表示領域での差し込み量に比べシール材内部のスペーサ差し込み量が小さくなっている。また、シール材の内部にオーバーコート膜が延在していない場合、スペーサに対応する部分の材質をオーバーコート膜と異ならせることで差し込み量を異ならせることができる。

また、柱状スペーサ面積比率は、（表示領域内の所定の領域において対向基板に接触している全柱状スペーサの面積の総和）/（当該所定領域の面積）としているが、所定領域を表示領域全域としてもよい。柱状スペーサ面積比率を表示領域の中心部分と周辺部分とで異ならせてもよい。

更に、前述した通り、液晶表示パネルにタッチパネルがＵＶ硬化樹脂５０によって貼り付けられた液晶表示装置、あるいは、液晶表示パネルの上にタッチパネルが貼り付けられ、さらに、タッチパネルにフロントウインドウが貼り付けられた液晶表示装置にも同様に適用することが出来、ＵＶ硬化樹脂に代えて粘着シートを用いることもできる。

１０…フロントウインドウ、 １１…黒枠印刷、 ２０…表示領域、 ２１…黄色変色部、３０…フレキシブル配線基板、３１…バックライト用フレキシブル配線基板、 ４０…ＩＣドライバ、 ５０…ＵＶ接着材、 ６０…液晶層、 ６１…液晶分子、 ７０…滴下液晶、 ８０…空間、 １０１…ゲート電極、 １０２…ゲート絶縁膜、 １０３…半導体層、 １０４…ドレイン電極、 １０５…ソース電極、 １０６…画素電極、 １０７…無機パッシベーション膜、 １０８…コモン電極、 １１０…下偏光板、 １２０…ＴＦＴ回路層、 １３０…柱状スペーサ、 １００…ＴＦＴ基板、 １５０…シール材、 ２００…対向基板、 ２０１…ブラックマトリクス、 ２０２…カラーフィルタ、 ２０３…オーバーコート膜、 ２１０…上偏光板、 ３００…バックライト、 １０４１…映像信号線。

Claims (7)

1. 画素電極とＴＦＴを有する画素が形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向した対向基板とがシール材によって接着し、内部に液晶が封入され、前記ＴＦＴ基板側には下偏光板が貼り付けられ、前記対向基板側には上偏光板が貼り付けられた液晶表示パネルにおいて、前記上偏光板の前記対向基板が貼り付けられた側と反対側の面には、第１の基板がＵＶ樹脂によって貼り付けられた液晶表示装置であって、
   前記液晶表示パネルはＩＰＳ方式であり、
   前記液晶表示パネルは前記液晶の封入孔を有しておらず、
   前記ＴＦＴ基板には、断面が台形状であって、上底が前記対向基板側を向いた柱状スペーサが形成され、前記上底径が４μｍ〜８μｍである柱状スペーサが形成されており、
   前記対向基板には厚さが１μｍ〜３μｍであるオーバーコート膜が形成されており、
   柱状スペーサ面積比率を（対向基板に接触している全柱状スペーサの面積の総和）/（表示領域の面積）とした場合、柱状スペーサ面積比率×上底径が、０．０４μｍ〜０．０５μｍであり、
   前記柱状スペーサの前記上底は、前記オーバーコート膜に差し込まれていることを特徴とする特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶表示パネルの中央における厚さは前記液晶表示パネルの周辺における厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記オーバーコート膜の厚さは、１．５μｍ〜２μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１の基板はフロントウインドウであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の基板はタッチパネルであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
6. 前記対向基板は厚さが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記オーバーコート膜には、弾性変形により、前記柱状スペーサが差し込まれていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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