JPH11167116A

JPH11167116A - アクティブマトリクス型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11167116A
Application number: JP33436497A
Authority: JP
Inventors: Satoru Naruoka; 覚成岡; Takaomi Tanaka; 孝臣田中; Hirokazu Morimoto; 浩和森本; Tetsuya Nishino; 哲哉西野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22
Anticipated expiration: 2017-12-04
Also published as: JP3853946B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外力を受けた場合でも輝点発生を防止し、良好
な表示画像を得ることが可能なアクティブマトリクス型
の液晶表示装置を提供することにある。【解決手段】液晶パネルの対向基板は、アレイ基板上の
走査線３４と対向する位置に設けられた複数の柱状スペ
ーサ６６を有を備え、各柱状スペーサは、対向電極を介
してアレイ基板の走査線に当接した延出端を有してい
る。各柱状スペーサの幅は走査線の幅よりも小さく形成
されている。走査線と対向している画素電極３６の側縁
の内、柱状スペーサの延出端と隣接対向する部分に切欠
７０が設けられ、柱状スペーサ周辺部分においては、そ
れ以外の部分よりも、走査線および画素電極間の距離が
広く形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マトリクス状に
設けられた配線と、配線で囲まれた領域に設けられてい
るとともにスイッチング素子を介して配線に接続された
画素電極と、を備えたアクティブマトリクス型の液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光透過型のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置は、所定の間隔をおいて対向配置され
たアレイ基板と対向基板との間に液晶組成物を保持して
構成されている。

【０００３】アレイ基板は、ガラス基板上に複数本の信
号配線と複数本のゲート配線とがマトリクス状に設けら
れ、これら配線の交差部にはスイッチング素子としての
薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称する）が設けられて
いる。また、信号配線とゲート配線とにより囲まれた領
域には、それぞれイットリウムティンオキサイド（以下
ＩＴＯと称する）からなる画素電極が設けられ、各画素
電極はスイッチング素子を介して配線に接続されてい
る。

【０００４】一方、対向基板は、ガラス基板上に、Ｃｒ
などの遮光性材料からなるブラックマトリクスパターン
が形成され、その上にカラーフィルタとして赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）および青（Ｂ）の着色層が形成され、更に、カ
ラーフィルタ上にＩＴＯなどの透明導電膜からなる対向
電極が形成されている。

【０００５】そして、アレイ基板と対向基板とを対向し
て貼り合わせ、その間隙に液晶組成物を封入することに
より、液晶表示装置が構成されている。また、この際、
アレイ基板と対向基板との間のギャップを所定の値に保
持するため、両基板間にはスペーサが配置されている。

【０００６】近年、スペーサとして、球状のスペーサに
代わって、柱状スペーサを用いた液晶表示装置が提供さ
れている。この液晶表示装置によれば、対向基板は、ア
レイ基板に向かって突出した多数の柱状スペーサを有
し、これら柱状スペーサの延出端をアレイ基板の配線、
例えば、ゲート配線上に当接させることにより、アレイ
基板と対向基板との隙間、つまり、セルギャップを所定
の値に保持している。

【０００７】これらの柱状スペーサは、例えば、カラー
フィルタの着色層を複数回重ねることにより形成されて
いる。そして、ＩＴＯからなる対向基板の対向電極は、
柱状スペーサに重ねて形成されている。

【０００８】上記のような構成とすることにより、スペ
ーサを非表示領域であるゲート線上に選択的に設けるこ
とが可能となり、球状のスペーサ材を散布する方法の場
合に生じた不具合を回避することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の液晶表示装置において、液晶表示装置に外力が作用
してアレイ基板と対向基板との間に位置ずれが生じる
と、これに応じて柱状スペーサもアレイ基板に対して大
きく移動する。特に、近年では液晶表示装置の軽量化を
図るため、アレイ基板および対向基板に薄い透明基板が
採用されている。そのため、液晶表示装置自体の強度が
低下し、外部からの衝撃により大きなたわみが発生す
る。

【００１０】そして、柱状スペーサが移動することによ
り、これら柱状スペーサの上に被覆されている対向電極
がアレイ基板側の画素電極に接触、短絡し、その結果、
輝点欠陥が発生してしまう。

【００１１】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、外力を受けた場合でも輝点の発生を防
止し、良好な表示画像を得ることが可能なアクティブマ
トリクス型の液晶表示装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る液晶表示装置は、マトリクス状に設
けられた配線と、それぞれ上記配線で囲まれる領域に設
けられスイッチング素子を介して上記配線に接続された
複数の画素電極と、を有するアレイ基板と、対向電極を
有し上記アレイ基板と対向配置された対向基板と、上記
アレイ基板と対向基板との間に封入された液晶組成物
と、を備え、上記対向基板は、それぞれ上記配線と対向
する位置に設けられ上記アレイ基板側へ突出した複数の
柱状スペーサを備え、各柱状スペーサは、上記対向電極
を介して上記アレイ基板の配線上に当接した延出端を有
し、上記各柱状スペーサの延出端の幅は、上記配線の幅
よりも小さく形成され、上記画素電極は上記配線に対向
した外縁を有し、上記外縁の内、上記各柱状スペーサの
延出端に隣接対向する部分には切欠が設けられているこ
とを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係る他のアクティブマト
リクス型液晶表示装置は、マトリクス状に設けられた配
線と、それぞれ上記配線で囲まれる領域に設けられスイ
ッチング素子を介して上記配線に接続された複数の画素
電極と、を有するアレイ基板と、対向電極を有し上記ア
レイ基板と対向配置された対向基板と、上記アレイ基板
と対向基板との間に封入された液晶組成物と、を備え、
上記対向基板は、それぞれ上記配線と対向する位置に設
けられ上記アレイ基板側へ突出した複数の柱状スペーサ
を備え、各柱状スペーサは、上記対向電極を介して上記
アレイ基板の配線上に当接した延出端を有し、上記各柱
状スペーサの延出端の幅は、上記配線の幅よりも小さく
形成され、上記各柱状スペーサ周辺部分において、上記
配線と画素電極との間の距離は、上記柱状スペーサ周辺
以外の部分よりも広く形成されていることを特徴として
いる。

【００１４】上記のように構成されたアクティブマトリ
クス型液晶表示装置によれば、配線と対向した画素電極
の外縁の内、柱状スペーサの延出端に隣接対向する部分
に切欠を設け、柱状スペーサの延出端周辺において、画
素電極と配線との間の距離を他の部分よりも広く形成し
ている。これにより、開口率の低下を最小限に抑えた状
態で、柱状スペーサ延出端と画素電極との距離を大きく
し、外力によりアレイ基板および対向基板にたわみが生
じ柱状スペーサがアレイ基板上を移動した場合でも、柱
状スペーサを覆った対向電極と画素電極との間の接触、
短絡を防止することが可能となる。

【００１５】これにより、軽量化のために基板厚を薄く
形成し、また、大画面化することによって外部衝撃によ
る表示装置内でのたわみが大きくなった場合でも、輝点
発生等による表示画像の劣化を防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス型液晶表
示装置について詳細に説明する。図１に示すように、ア
クティブマトリクス型液晶表示装置１０は、ノーマリー
ホワイト・モードの光透過型の液晶表示装置として構成
され、例えば、対角１１．３インチの表示領域１２を備
えている。

【００１７】この液晶表示装置１０は、液晶パネル１
４、液晶パネルを駆動するための号線駆動回路基板１
５、走査線駆動回路基板１６、各駆動回路基板と液晶パ
ネルとを電気的に接続した複数のテープキャリアパッケ
ージ（ＴＣＰと称する）１８を備えている。

【００１８】図１ないし図４に示すように、液晶パネル
１４はアレイ基板２０および対向基板２２を備え、これ
ら基板は、周縁部を図示しないシール剤によって貼り合
わせることにより、所定のギャップをおいて対向配置さ
れている。そして、アレイ基板２０と対向基板２２との
間には、それぞれ配向膜２３、２４を介して、光変調層
としてのツイスト・ネマチック型の液晶組成物２６が封
入されている。

【００１９】アレイ基板２０および対向基板２２の外表
面には、それぞれ偏光板２８、３０が、その偏光軸が直
交するように配置されている。なお、液晶組成物２６と
して、透明樹脂と液晶材料とを混合した高分子分散型の
液晶を用いる場合には、配向膜２３、２４、偏光板２
８、３０を省略してもよい。

【００２０】図２ないし図４に示すように、アレイ基板
２０はガラス基板３１を有し、このガラス基板上には、
配線として６４０×３本の信号線３２と４８０本の走査
線３４とがほぼ直交するようにマトリクス状に設けられ
ている。信号線３２と走査線３４とで囲まれる領域に
は、それぞれＩＴＯからなる画素電極３６が設けられ、
各画素電極は、スイッチング素子としての薄膜トランジ
スタ（以下ＴＦＴと称する）３８を介して、信号線３２
と走査線３４との交差部に接続されている。

【００２１】各画素電極３６はほぼ矩形状に形成され、
その外縁として、それぞれ信号線３２に隣接対向した一
対の側縁と、それぞれ走査線３４に隣接対向した一対の
側縁と、を有している。

【００２２】ガラス基板３１は、液晶パネル１４の薄型
化を図るため、例えば、０．７ｍｍ厚のものが使用され
ている。図１に示すように、信号線３２はアレイ基板２
０の長辺側に引き出され、ＴＣＰ１８を介して信号線駆
動回路基板１５に接続されている。また、走査線３４は
アレイ基板２０の短辺側に引き出され、ＴＣＰ１８を介
して走査線駆動回路１６に接続されている。

【００２３】図２および図３に示すように、各ＴＦＴ３
８は、走査線３４自体をゲート電極４０とし、ゲート電
極上に酸化シリコンと窒化シリコンとが積層されて成る
絶縁膜４２が配置され、更に、絶縁膜４２上にはａ−Ｓ
ｉ膜からなる半導体膜４３が形成されている。また、半
導体膜４３上には、走査線３４に自己整合されて成るチ
ャネル保護膜４４として窒化シリコン膜が配置されてい
る。

【００２４】そして、半導体膜４３は、低抵抗半導体膜
４６として配置されたｎ＋型ａ−Ｓｉ膜およびソース電
極４８を介して画素電極３６に電気的に接続されてい
る。また、半導体膜４３は、低抵抗半導体膜４６として
配置されるｎ＋型ａ−Ｓｉ膜および信号線３２から延出
したドレイン電極５０を介して信号線３２に電気的に接
続されている。

【００２５】一方、図４に示すように、対向基板２２は
透明なガラス基板６０を備え、このガラス基板上には、
クロム（Ｃｒ）の酸化膜からなる第１遮光層６２、およ
び第１遮光層上に積層されたクロム（Ｃｒ）から成る第
２遮光層６３が形成されている。これら第１および第２
遮光層６２、６３は、アレイ基板２０上のＴＦＴ３８、
信号線３２と画素電極３６との間隙、および走査線３４
と画素電極３６との間隙をそれぞれを遮光するように、
マトリクス状に形成されている。また、ガラス基板６０
上において、アレイ基板２０側の画素電極３６と対向す
る位置には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフ
ィルタ層６４が形成されている。

【００２６】なお、ガラス基板６０は、液晶パネル１４
の薄型化を図るため、例えば、０．７ｍｍ厚のものが使
用されている。更に、第２遮光層６３上において、アレ
イ基板２０側の走査線３４と対向する位置には、絶縁物
からなる柱状スペーサ６６が設けられ、アレイ基板２０
側に延出している。各柱状スペーサ６６は、例えば、カ
ラーフィルタ層６４の着色層を複数回積層しパターニン
グすることにより形成されている。そして、これらの柱
状スペーサ６６、カラーフィルタ層６４、および第２遮
光層６３上には、ＩＴＯからなる対向電極６８および配
向膜２４が重ねて設けられている。

【００２７】図２および図４に示すように、アレイ基板
２０および対向基板２２を貼り合わせて対向配置した状
態において、各柱状スペーサ６６の延出端面は、アレイ
基板側の走査線３４上に当接している。そして、これら
の柱状スペーサ６６により、アレイ基板２０と対向基板
２２との間のギャップは所定の値に保持されている。

【００２８】走査線３４と直交する方向に沿った、各柱
状スペーサ６６の延出端の幅Ｗは、走査線３４の幅Ｌよ
りも充分に小さく形成されている。走査線３４と対向し
ている画素電極３６の側縁と柱状スペーサ６６の延出端
と間の距離Ｄは、液晶表示装置に外力が作用して柱状ス
ペーサ６６が移動した場合、アレイ基板２０と対向基板
２２との重ね合わせ精度が悪かった場合、および柱状ス
ペーサの位置精度および幅精度が低い場合、のいずれに
おいても各柱状スペーサを覆っている対向電極６８と画
素電極３６とが接触、短絡しないように、Ｄ＞Ｃ＋（Ｅ＋Ｂ） …（１）に設定されている。

【００２９】ここで、Ｃは液晶表示装置に外力が作用し
た際の柱状スペーサの移動距離、Ｅはアレイ基板２０と
対向基板２２との重ね合わせの寸法誤差、Ｂは柱状スペ
ーサの形成位置および幅の寸法誤差をそれぞれ示してい
る。

【００３０】但し、Ｄを必要以上に大きくすると、開口
率の大幅な低下を招いてしまう。そこで、本実施の形態
によれば、開口率の低下を招くことなくＤを大きくでき
るように、走査線３４と隣接対向している画素電極３６
の側縁の内、柱状スペーサ６６の延出端面が当接してい
る走査線３４の領域と対向する部分には、凹状の切欠７
０が形成されている。

【００３１】本実施の形態によれば、Ｃ＝７μｍ、Ｅ＝
６μｍ、Ｂ＝５μｍに設定され、上記（１）式より、Ｄ
＝１０．３μｍに形成されている。また、柱状スペーサ
６６の幅Ｗと、走査線３４および画素電極３６間の距離
ａとの関係は、Ｌ＋２ａ−２Ｄ＞Ｗ …（２）に設定されている。

【００３２】Ｗが大きい方が柱状スペーサ６６を形成し
易いが、あまり大きくすると、上記（２）式のａを大き
くしなければならず、走査線３４と画素電極３６との間
隔を広くする必要があり、開口率の大幅な低下を招いて
しまう。また、開口率を大きくするためにａを小さくす
ると、（２）式の右辺がマイナスとなり、柱状スペーサ
を形成することができなくなる。

【００３３】そこで、本実施の形態によれば、前述した
ように、画素電極３６の側縁の内、柱状スペーサ６６の
延出端と対向する部分に切欠７０を設け、開口率の低下
をできるだけ抑え、かつ、柱状スペーサの形成を容易と
している。実施の形態において、距離ａは５．３μｍと
し、Ｗを１０μｍとしている。また、切欠７０以外の部
分において、画素電極３６と走査線３４との間の距離ｂ
は、開口率を上げるために３μｍとしている。

【００３４】柱状スペーサ６６の大きさ、配置、数は、
液晶表示パネルの剛性に応じて決定する。柱状スペーサ
の密度と液晶表示パネルの剛性とはほぼ比例関係にある
が、液晶表示パネルの剛性があまり大きいと、低温環境
下において、液晶表示パネルの収縮に比較して液晶組成
物の収縮が大きくなり、画面内に真空泡が発生してしま
う。逆に、液晶表示パネルの剛性が低いと、液晶表示装
置に外力が作用した場合、柱状スペーサが潰れギャップ
ムラが生じてしまう。

【００３５】柱状スペーサの密度と、低温環境時の真空
泡の発生、およびギャップムラとの関係について調べた
ところ、低温環境下での真空泡は、柱状スペーサの密度
が１画素当り９０μｍ² 以上で発生し、また、外力が作
用した際のギャップムラは、密度が１画素当り２５μｍ
² 以下の場合に発生することが分かった。

【００３６】そこで、本実施の形態では、上記の結果を
踏まえて、低温環境下でも真空泡が発生せず、かつ、外
力が作用した際にもギャップムラが発生しないように、
延出端面の面積が１００μｍ² の柱状スペーサを３画素
に２個の密度で配置した。

【００３７】以上のように構成された液晶表示装置によ
れば、画素電極３６の側縁の内、柱状スペーサ６６の延
出端と隣接対向する部分に切欠７０を設け、柱状スペー
サ周辺部分とそれ以外の部分とで走査線３４および画素
電極３６間の距離を変えることにより、開口率の低下を
最小限に抑え、かつ、外力が作用し柱状スペーサ６６が
移動した場合でも対向電極と画素電極との接触、短絡を
防止し、輝点の発生を抑制することができる。同様の理
由により、液晶パネルの大画面化、高熱プロセス化に伴
う基板内ひずみが生じても、基板間の短絡を防止し、良
好な表示画像を実現することができる。

【００３８】また、低温環境下においても真空泡の発生
を防止し、かつ、外力が作用した場合でもギャップムラ
の発生を防止でき、画像品位の優れた液晶表示装置を提
供することができる。更に、対向電極をパターニングし
たり、カラーフィルタ層の製造工程を変更する必要がな
く、上述した構成の液晶表示装置を安価で容易に製造す
ることができる。

【００３９】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、上記実施の形態においては、柱状スペー
サは走査線に当接する構成としたが、信号線に当接する
構成としてもよい。また、各部の寸法は、上記実施の形
態い限定されることなく、必要に応じて種々変形可能で
ある。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、配線と対向している画素電極の側縁の内、柱状スペ
ーサの延出端と隣接対向する部分に切欠を設け、柱状ス
ペーサ周辺部分でそれ以外の部分よりも配線および画素
電極間の距離を大きくすることにより外力を受けた場合
でも輝点発生を防止し、良好な表示画像を得ることが可
能なアクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るアクティブマトリ
クス型液晶表示装置を概略的に示す平面図。

【図２】上記液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的
に示す平面図。

【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った断面図。

【図４】図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。

【符号の説明】

１４…液晶パネル２０…アレイ基板２２…対向基板２６…液晶組成物３２…信号線３４…走査線３６…画素電極３８…ＴＦＴ６６…柱状スペーサ６８…対向電極７０…切欠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西野哲哉兵庫県姫路市余部区上余部50番地株式会社東芝姫路工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状に設けられた配線と、それぞ
れ上記配線で囲まれる領域に設けられスイッチング素子
を介して上記配線に接続された複数の画素電極と、を有
するアレイ基板と、対向電極を有し上記アレイ基板と対向配置された対向基
板と、上記アレイ基板と対向基板との間に封入された液晶組成
物と、を備え、上記対向基板は、それぞれ上記配線と対向する位置に設
けられ上記アレイ基板側へ突出した複数の柱状スペーサ
を備え、各柱状スペーサは、上記対向電極を介して上記
アレイ基板の配線上に当接しているとともに上記配線の
幅よりも小さい幅の延出端を有し、上記画素電極は上記配線に対向した外縁を有し、上記外
縁の内、上記各柱状スペーサの延出端に隣接対向する部
分には切欠が設けられていることを特徴とするアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項２】マトリクス状に設けられた配線と、それぞ
れ上記配線で囲まれる領域に設けられスイッチング素子
を介して上記配線に接続された複数の画素電極と、を有
するアレイ基板と、対向電極を有し上記アレイ基板と対向配置された対向基
板と、上記アレイ基板と対向基板との間に封入された液晶組成
物と、を備え、上記対向基板は、それぞれ上記配線と対向する位置に設
けられ上記アレイ基板側へ突出した複数の柱状スペーサ
を備え、各柱状スペーサは、上記対向電極を介して上記
アレイ基板の配線上に当接しているとともに上記配線の
幅よりも小さい幅の延出端を有し、上記各柱状スペーサ周辺部分において、上記配線と画素
電極との間の距離は、上記柱状スペーサ周辺以外の部分
よりも広く形成されていることを特徴とするアクティブ
マトリクス型液晶表示装置。