液晶表示パネル
【課題】表示品位に優れた液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】液晶表示パネルは、走査線と、信号線と、スイッチング素子と、画素電極１７と、を有したアレイ基板１０と、貫通孔２２ａを含む共通電極２２を有した対向基板２０と、アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、画素電極から外れて位置し、貫通孔に重ねられ、アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサ５０と、アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層８０と、を備えている。
【解決手段】液晶表示パネルは、走査線と、信号線と、スイッチング素子と、画素電極１７と、を有したアレイ基板１０と、貫通孔２２ａを含む共通電極２２を有した対向基板２０と、アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、画素電極から外れて位置し、貫通孔に重ねられ、アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサ５０と、アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層８０と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示パネル、特に柱状スペーサを備えた液晶表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータを中心とする情報機器分野及びテレビなどを中心とする映像機器分野において、軽量、小型及び高精細な液晶表示装置が開発されている。一般に、液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、これら両基板間に挟持された液晶層とを有した液晶表示パネルを備えている。アレイ基板及び対向基板は表示領域を有している。アレイ基板及び対向基板の間には、スペーサとして、例えば粒径の均一なプラスティックビーズが配置され、この２枚の基板間の隙間を一定に保持している。アレイ基板及び対向基板は、両基板の表示領域外側に配設された矩形枠状のシール材により接合されている。
【０００３】
カラー表示型アクティブマトリクス駆動液晶表示装置では、アレイ基板の表示領域において、基板上に複数の信号線及び複数の走査線がマトリクス状に配設され、これら信号線及び走査線の各交差部近傍には、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を半導体層とした薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）が配設されている。各ＴＦＴは基板上に形成された画素電極と接続されている。画素電極を含み基板上には配向膜が成膜されている。
【０００４】
対向基板において、基板上にカラーフィルタ、共通電極及び配向膜が順次形成されている。カラーフィルタは、赤色、緑色及び青色の着色層で構成されている。液晶層はアレイ基板及び対向基板の間に挟持され、液晶表示装置が構成されている。
【０００５】
また、アレイ基板及び対向基板間のギャップの均一化を図るため、アレイ基板及び対向基板の少なくとも一方の基板上に、フォトリソグラフィ法等を用いたパターニングにより柱状スペーサを形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１８２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記柱状スペーサは、共通電極に重なっている。アレイ基板においても、上記柱状スペーサが画素電極に重なっている場合がある。一般に、画素電極及び共通電極は無機材料であるＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）で形成されている。この場合、画素電極及び共通電極は、ガラスのように脆性がある。このため、柱状スペーサが画素電極及び共通電極に重なっていると、衝撃が加わった場合、液晶表示パネルは、その衝撃を十分に吸収することができず、共通電極等が破損する虞がある。また低温では、体積変化への追従が十分にできず、気泡が発生し易くなり、表示品位が低下してしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示パネルは、
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備えている。
【０００８】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示パネルは、
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられた遮光部と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられ、複数色の着色層を有し、前記遮光部に重なった切欠き部が形成されたカラーフィルタと、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔、遮光部及び切欠き部に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備えている。
【０００９】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示パネルは、
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられた遮光部と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられ、複数色の着色層を有し、前記遮光部に重なった切欠き部が形成されたカラーフィルタと、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔、遮光部及び切欠き部に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持され、誘電率異方性が負の液晶材料を含んだ液晶層と、を備え、
前記共通電極の貫通孔は、前記液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１乃至図３に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネル１、バックライトユニット２及びベゼル３を有している。液晶表示パネル１は、アレイ基板１０、対向基板２０、カラーフィルタ４０、柱状スペーサ５０、シール材７０、液晶層８０、第１偏光板９１及び第２偏光板９２を有している。液晶表示パネル１は、アレイ基板１０及び対向基板３０に重なった矩形状の表示領域Ｒ１を有している。
【００１２】
図１乃至図５に示すように、アクティブマトリクス型のアレイ基板１０は、透明な絶縁基板としてガラス基板１１を有している。ガラス基板１１上には、ゲート絶縁膜１２が形成されている。表示領域Ｒ１において、ゲート絶縁膜１２上には、図示しない絶縁膜を挟んで複数の走査線１３及び複数の信号線１４が格子状に設けられている。
【００１３】
画素Ｐは、液晶表示パネル１の平面に沿った第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に沿ってマトリクス状に設けられている。隣接する２本の走査線１３及び隣接する２本の信号線１４は画素領域Ｒ２を区画している。画素Ｐは画素領域Ｒ２に形成されている。
【００１４】
ゲート絶縁膜１２、走査線１３及び信号線１４上に、層間絶縁膜１５が形成されている。層間絶縁膜１５は、有機材料として、有機樹脂で形成されている。層間絶縁膜１５の厚みは、１乃至４μｍ程度である。走査線１３及び信号線１４の各交差部近傍にスイッチング素子として、例えばＴＦＴ１６設けられている。ＴＦＴ１６は走査線１３及び信号線１４に電気的に接続されている。
【００１５】
ＴＦＴ１６は、走査線１３の一部を延在したゲート電極１６ａ、ゲート絶縁膜１２を介してゲート電極と対向したチャネル層１６ｂ、このチャネル層の一方の領域に接続されたソース電極１６ｃ及び他方の領域に接続されたドレイン電極１６ｄを有している。この実施の形態において、チャネル層はポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）で形成されている。ソース電極１６ｃは信号線１４に接続され、ドレイン電極１６ｄは後述する画素電極１７に接続されている。
【００１６】
層間絶縁膜１５上には、複数の画素電極１７がマトリクス状に形成されている。画素電極１７は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電膜により形成されている。なお、ＩＴＯは無機材料である。画素電極１７は、層間絶縁膜１５に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極１６ｄに接続されている。
画素Ｐは、ＴＦＴ１６及び画素電極１７等により形成されている。
【００１７】
全てを図示しないが、層間絶縁膜１５上に、複数の柱状スペーサ５０が所定の密度で形成されている。柱状スペーサ５０は、層間絶縁膜１５に重ねられ、画素電極１７から外れて位置している。この実施の形態において、柱状スペーサ５０は画素電極１７から完全に外れて位置し、さらには画素領域Ｒ２からも完全に外れて位置している。柱状スペーサ５０は透明樹脂で形成されている。柱状スペーサ５０は四角柱である。液晶表示パネル１の平面に沿った方向の柱状スペーサ５０の断面は四角形である。
画素電極１７に重ねてガラス基板１１上には配向膜１８が形成されている。
【００１８】
図１乃至図４及び図６に示すように、対向基板２０は、透明な絶縁基板としてガラス基板２１を有している。表示領域Ｒ１において、ガラス基板２１上には、走査線１３及び信号線１４に重なった遮光層３１が形成されている。遮光層３１はマトリクス状の複数の開口部３２を形成している。
【００１９】
表示領域Ｒ１の外側において、ガラス基板２１上には、遮光層として矩形枠状の周辺遮光層３３が形成されている。この周辺遮光層３３は、表示領域Ｒ１の外縁の全周に亘って形成され、表示領域Ｒ１の外側と、ベゼル３の内側との間から漏れる光の遮光に寄与している。
【００２０】
ガラス基板２１、遮光層３１及び周辺遮光層３３上には、有機材料で形成された絶縁層として、複数の赤色の着色層４０Ｒ、複数の緑色の着色層４０Ｇ及び複数の青色の着色層４０Ｂが配設されている。これらの着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂは互いに隣接し、交互に並んで配設され、カラーフィルタ４０を形成している。カラーフィルタ４０の厚みは１乃至４μｍ程度である。これらの着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの周縁部は遮光層３１に重なっている。
【００２１】
着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜により共通電極２２が形成されている。共通電極２２は、複数の貫通孔２２ａを含んでいる。この実施の形態において、貫通孔２２ａは柱状スペーサ５０に重なっている。貫通孔２２ａは矩形状に形成されている。貫通孔２２ａは、柱状スペーサ５０を囲んでいる。このため、共通電極２２は、柱状スペーサ５０から完全に外れている。
共通電極２２が形成されたガラス基板２１上に、配向膜２３が形成されている。
【００２２】
アレイ基板１０及び対向基板２０は、柱状スペーサ５０により所定の隙間を置いて対向配置されている。アレイ基板１０及び対向基板２０は、両基板の周縁部に配設された矩形枠状のシール材７０により互いに接合されている。
【００２３】
液晶層８０は、アレイ基板１０及び対向基板２０間に挟持されている。シール材７０の一部に形成された液晶注入口７１は封止材７２により封止されている。アレイ基板１０の外面上には第１偏光板９１が配置されている。対向基板２０の外面上には第２偏光板９２が配置されている。この実施の形態において、第２偏光板９２の外面は表示面Ｓ１である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、バックライトユニット２は、アレイ基板１０の外面側に配置されている。このバックライトユニット２は、第１偏光板９１に対向配置された導光体２ａと、この導光体の一側縁に対向配置された光源２ｂ及び反射板２ｃと、を有している。導光体２ａは、第１偏光板９１と対向した光放出面Ｓ２を有している。
【００２５】
ベゼル３は枠状に形成され、表示面Ｓ１側であるとともに、表示領域Ｒ１の外側に配置されている。ベゼル３は、その内側の周縁が周辺遮光層３３と対向した領域を通るよう位置している。
【００２６】
次に、上記液晶表示装置の一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。
図１乃至図６に示すように、まず、用意したガラス基板１１上に、成膜及びパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、ゲート絶縁膜１２、走査線１３、信号線１４、層間絶縁膜１５、ＴＦＴ１６及び画素電極１７等を形成する。層間絶縁膜１５を形成する際、有機樹脂を用いて形成する。画素電極１７を形成する際、ＩＴＯを用いて形成する。
【００２７】
次いで、スピンナを用い、例えば感光性の透明樹脂をガラス基板１１上全面に塗布する。続いて、透明樹脂を乾燥させる。次いで、所定のフォトマスクを用い、透明樹脂にパターニングを露光する。ここで用いたフォトマスクは、柱状スペーサ５０を形成するためのパターンを有している。
【００２８】
次に、露光された透明樹脂を現像した後、焼成し硬化させる。これにより、複数の柱状スペーサ５０が形成される。柱状スペーサ５０は、画素電極１７（画素領域Ｒ２）から外れた位置に形成される。
その後、表示領域Ｒ１を含むガラス基板１１上に、配向膜材料を塗布することにより配向膜１８を形成する。この実施の形態において、配向膜１８は垂直配向膜である。
【００２９】
一方、対向基板２０の製造方法においては、まず、ガラス基板２１を用意する。次いで、ガラス基板２１上に、遮光層３１及び周辺遮光層３３を形成する。続いて、ガラス基板２１、遮光層３１及び周辺遮光層３３上に、例えばフォトエッチング法を用いて着色層４０Ｒを形成する。その後、着色層４０Ｒと同様、例えばフォトエッチング法を用いて着色層４０Ｇ及び着色層４０Ｂを形成する。
【００３０】
続いて、着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂに重ねて共通電極２２を形成する。共通電極２２を形成する際、ガラス基板２１上にＩＴＯを塗布してＩＴＯ膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法を用い、柱状スペーサ５０と対向させる領域のＩＴＯ膜を除去する。これにより、複数の貫通孔２２ａを含んだ共通電極２２が形成される。
次に、表示領域Ｒ１を含むガラス基板２１上に配向膜材料を塗布することにより配向膜２３を形成する。この実施の形態において、配向膜２３は垂直配向膜である。
【００３１】
次いで、対向基板２０の周縁に沿って、例えば紫外線硬化樹脂を塗布する。続いて、配向膜１８及び配向膜２３が対向するよう、アレイ基板１０及び対向基板２０を複数の柱状スペーサ５０により所定の隙間を保持して対向配置し、アレイ基板及び対向基板の周縁部同士を紫外線硬化樹脂により貼り合せる。その後、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させる。これにより、アレイ基板１０及び対向基板２０を固定するシール材７０が形成される。
【００３２】
その後、貼り合せたアレイ基板１０及び対向基板２０を、図示しない真空チャンバ内に搬入する。そして、真空中で、アレイ基板１０、対向基板２０及びシール材７０で囲まれた領域内に、液晶注入口７１から液晶を注入する。続いて、液晶注入口７１を、例えば紫外線硬化型樹脂からなる封止材７２により封止する。その後、液晶が注入された液晶パネルを真空チャンバ内から外部に搬出する。
【００３３】
次いで、アレイ基板１０の外面に第１偏光板９１を対向基板２０の外面に第２偏光板９２をそれぞれ配置する。これにより、ＶＡモードの液晶表示パネル１が形成される。そして、液晶表示パネル１にバックライトユニット２及びベゼル３等を取付けることによりモジュールに組立てられる。これにより、液晶表示装置が完成する。
【００３４】
上記のように構成された液晶表示装置によれば、柱状スペーサ５０は、画素電極１７及び共通電極２２から外れて位置している。このため、対向基板２０側において、共通電極２２に複数の貫通孔２２ａを設け、柱状スペーサ５０を貫通孔２２ａに重ねている。これにより、柱状スペーサ５０を弾力性に欠ける画素電極１７及び共通電極２２から外れた位置に形成することができる。また、貫通孔２２ａを画素電極１７及び共通電極２２から外れた位置に形成しているため、表示にも影響を及ぼさない。
【００３５】
アレイ基板１０側において、柱状スペーサ５０は、有機樹脂で形成された層間絶縁膜１５上に形成されている。対向基板２０側において、柱状スペーサ５０は、有機材料で形成された着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ（カラーフィルタ４０）に重なっている。液晶表示パネル１の平面に垂直な方向において、層間絶縁膜１５及びカラーフィルタ４０間の部材は、順番に、層間絶縁膜１５、柱状スペーサ５０、配向膜１８、配向膜２３及びカラーフィルタ４０である。
【００３６】
層間絶縁膜１５及びカラーフィルタ４０は、柱状スペーサ５０と同様、弾力に富んでいる。このため、低温時等に外部から加わる衝撃を、柱状スペーサ５０を含む液晶表示パネル１全体で吸収することが可能となる。体積変化への追従を十分に行うことができるため、アレイ基板１０及び対向基板２０間での気泡（空隙部）の発生を抑制することができる。これにより、外部から衝撃が加わった場合であっても、良好な画像を表示することができる。
【００３７】
対向基板２０側にカラーフィルタ４０を設けているため、従来の製造工程及び部材を増大させることなく、外部から加わる衝撃を、アレイ基板１０側及び対向基板２０側で吸収することができる。
上記したことから、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
【００３８】
次に、この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
図示しないが、液晶表示装置は、上述した液晶表示パネル１、バックライトユニット２及びベゼル３を有している。図７に示すように、液晶表示パネル１は、アレイ基板１０、対向基板２０、カラーフィルタ４０、柱状スペーサ５０及び液晶層８０を有している。図示しないが、液晶表示パネル１は、上述したシール材７０、第１偏光板９１及び第２偏光板９２も有している。液晶表示パネル１の画素ピッチは３０．０μｍである。
【００４０】
図７及び図８に示すように、対向基板２０において、ガラス基板２１上には、遮光層３１及び図示しない周辺遮光層３３が形成されている。遮光層３１は、延出してストライプ状又は格子状に形成されている。この実施の形態において、遮光層３１は格子状に形成されている。
【００４１】
遮光層３１は、重畳部３１ａと、非重畳部３１ｂとを有している。重畳部３１ａは、柱状スペーサ５０に重なっている。非重畳部３１ｂは、柱状スペーサ５０から外れている。重畳部３１ａ及び非重畳部３１ｂは、第２方向ｄ２に並んでいる。重畳部３１ａの幅ｗ１は、非重畳部３１ｂの幅ｗ２より大きい。着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの周縁部は遮光層３１に重なっている。カラーフィルタ４０には、重畳部３１ａと重なった部分に切欠き部４０ａが形成されている。切欠き部４０ａは矩形状であり、第１方向ｄ１の長さが６μｍ、第２方向ｄ２の長さが１２μｍである。遮光層３１の重畳部３１ａにおいて、この切欠き部４０ａは、カラーフィルタ４０に覆われていない部分である。すなわち、重畳部３１ａはカラーフィルタ４０が遮光層３１に乗り上げて重なっている部分と、カラーフィルタ４０が無く遮光層３１が露出している部分である切欠き部４０ａから成っている。一方、遮光層３１の重畳部３１ｂは、カラーフィルタ層によって全体を覆われている。
【００４２】
遮光層３１及び着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上には、透明な導電材料によりアンダーコート膜２５が形成されている。アンダーコート膜２５は、対向基板２０の平坦化を図るためのものであり、液晶層８０を保護するためのものでもある。
【００４３】
共通電極２２は、アンダーコート膜２５上に形成されている。共通電極２２は、複数の貫通孔２２ａを含んでいる。この実施の形態において、貫通孔２２ａは柱状スペーサ５０に重なっている。貫通孔２２ａはストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延出している。貫通孔２２ａの第２方向ｄ２の幅は１２μｍである。共通電極２２は、柱状スペーサ５０から完全に外れている。配向膜２３は、共通電極２２が形成されたガラス基板２１上に形成されている。
【００４４】
柱状スペーサ５０は、アレイ基板１０に形成されている。柱状スペーサ５０は、画素電極１７から外れて位置している。柱状スペーサ５０は、貫通孔２２ａ、重畳部３１ａ及び切欠き部４０ａに重なる位置に設けられている。また、台座となる重畳部３１ａの切欠き部４０ａは、カラーフィルタ４０が遮光層３１上に無く遮光層３１が露出している部分であるためアンダーコート膜２５により十分に平坦化されている。すなわち、遮光層３１の切欠き部４０ａの部分においては、アレイ基板１０と対向基板２０の間隔が均一であり、柱状スペーサ５０は、アレイ基板１０と対向基板２０との間隔が均一な個所に設けられている。
【００４５】
液晶層８０は、誘電率異方性が負の液晶材料を含んでいる。
【００４６】
上記のように構成された液晶表示装置によれば、柱状スペーサ５０は、画素電極１７及び共通電極２２から外れて位置している。このため、対向基板２０側において、共通電極２２に複数の貫通孔２２ａを設け、柱状スペーサ５０を貫通孔２２ａに重なった箇所に設ける。これにより、柱状スペーサ５０を弾力性に欠ける画素電極１７及び共通電極２２から外れた位置に形成することができる。また、貫通孔２２ａを画素電極１７及び共通電極２２から外れた位置に形成しているため、表示にも影響を及ぼさない。また、画素電極１７及び共通電極２２の破壊を防止することができるため、これら電極の欠片により生じる輝点となる不良を防止することができる。
【００４７】
柱状スペーサ５０は、重畳部３１ａ及び切欠き部４０ａに重ねられ、カラーフィルタ４０から外れて位置している。重畳部３１ａに重なった対向基板２０は、高さが均一であるため、柱状スペーサ５０の先端部を対向基板２０に良好に接触させることができる。このため、荷重に対する柱状スペーサ５０の弾力性を最大限に発揮することができる。
【００４８】
これにより、外部からの衝撃に対して柱状スペーサ５０の形状が柔軟に追従する。また、アレイ基板１０及び対向基板２０の隙間を一定に保持することができ、局所的なギャップ不良による表示不良を防止することが可能となる。また、光学特性である透過率の低下や、白表示の際の黄変や表示ムラの発生を抑制することができる。
【００４９】
対向基板２０側の凹凸のばらつきが小さい箇所に柱状スペーサ５０を設けることにより、ロット毎でのセルギャップのばらつきを小さくすることができる。このため、液晶滴下注入法を用いた場合、滴下マージンの幅を広くすることができる。以上のことから、製品歩留まりの高い液晶表示装置が得られる。
【００５０】
なお、切欠き部４０ａを形成せずにカラーフィルタ４０を形成した場合、着色層の周縁部同士が互いに重なり、対向基板２０の凹凸の度合いが大きく異なることになる場合がある。このような場合には、対向基板２０に対する柱状スペーサ５０の接触にばらつきが生じ、常に対向基板に接触している柱状スペーサと、対向基板に接触していない柱状スペーサとが発生することになる。また、この場合、上記アンダーコート膜２５を形成しても、アンダーコート膜２５によって十分に平坦化ができず、対向基板２０の凹凸の度合いが大きく異なることに変わりはない。
【００５１】
また、１２μｍの幅の貫通孔２２ａを共通電極２２に形成したことにより、液晶分子の配向状態か保たれ、視角特性の良い表示をすることが可能である。このため、共通電極２２の貫通孔２２ａは、液晶層８０の液晶分子の傾く方向を制御している。
【００５２】
なお、貫通孔２２ａの形状はストライプ状に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、図９に示すように。貫通孔２２ａは矩形状であっても良い。この場合でも、共通電極２２の貫通孔２２ａは、液晶層８０の液晶分子の傾く方向を制御している。また、図１０に示すように、貫通孔２２ａは六角形であっても良い。この場合でも、共通電極２２の貫通孔２２ａは、液晶層８０の液晶分子の傾く方向を制御している。特に、この場合の貫通孔２２ａは、ＭＶＡ（Multi-domain Vertically Aligned）モードの液晶表示装置に好適である。
上記したことから、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
【００５３】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５４】
例えば、柱状スペーサ５０及び貫通孔２２ａの形状は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。柱状スペーサ５０は、アレイ基板１０及び対向基板２０の何れか一方に形成されていれば良い。柱状スペーサ５０は、画素電極１７から完全に外れて位置している必要はなく、一部、画素電極１７に重なって位置していても良い。柱状スペーサ５０は、貫通孔２２ａに完全に重なっている必要はなく、一部、共通電極２２に重なって位置していても良い。
【００５５】
図示しないが、カラーフィルタ４０をアレイ基板１０側に設けた場合、対向基板２０は、共通電極２２に対してアレイ基板１０の反対側に位置し、共通電極２２に積層され、有機材料で形成された絶縁層を有していても良い。そして、この絶縁層に柱状スペーサを重ねても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す斜視図。
【図２】図１に示した液晶表示装置を示す概略断面図。
【図３】図１及び図２に示したアレイ基板の配線構造を示す平面図。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った液晶表示パネルを示す断面図。
【図５】図１乃至図４に示したアレイ基板の拡大平面図であり、特に、画素電極、画素領域及び柱状スペーサを示す図。
【図６】図１、図２及び図４に示した対向基板の拡大平面図であり、特に、共通電極、貫通孔、画素領域及び柱状スペーサを示す図。
【図７】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルを概略的に示す断面図。
【図８】図７に示した対向基板の拡大平面図であり、特に、共通電極、貫通孔、着色層及び遮光層３１を共通電極側から見た図。
【図９】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の対向基板の拡大平面図であり、特に、図８に示した貫通孔の変形例を示す図。
【図１０】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の対向基板の拡大平面図であり、特に、図８に示した貫通孔の他の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１…液晶表示パネル、２…バックライトユニット、１０…アレイ基板、１１…ガラス基板、１２…ゲート絶縁膜、１３…走査線、１４…信号線、１５…層間絶縁膜、１６…ＴＦＴ、１７…画素電極、１８…配向膜、２０…対向基板、２１…ガラス基板、２２…共通電極、２２ａ…貫通孔、２３…配向膜、３０…対向基板、３１…遮光層、３１ａ…重畳部、４０…カラーフィルタ、４０ａ…切欠き部、４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ…着色層、５０…柱状スペーサ、８０…液晶層、Ｒ１…表示領域、Ｒ２…画素領域、ｗ１，ｗ２…幅。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示パネル、特に柱状スペーサを備えた液晶表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータを中心とする情報機器分野及びテレビなどを中心とする映像機器分野において、軽量、小型及び高精細な液晶表示装置が開発されている。一般に、液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、これら両基板間に挟持された液晶層とを有した液晶表示パネルを備えている。アレイ基板及び対向基板は表示領域を有している。アレイ基板及び対向基板の間には、スペーサとして、例えば粒径の均一なプラスティックビーズが配置され、この２枚の基板間の隙間を一定に保持している。アレイ基板及び対向基板は、両基板の表示領域外側に配設された矩形枠状のシール材により接合されている。
【０００３】
カラー表示型アクティブマトリクス駆動液晶表示装置では、アレイ基板の表示領域において、基板上に複数の信号線及び複数の走査線がマトリクス状に配設され、これら信号線及び走査線の各交差部近傍には、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を半導体層とした薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）が配設されている。各ＴＦＴは基板上に形成された画素電極と接続されている。画素電極を含み基板上には配向膜が成膜されている。
【０００４】
対向基板において、基板上にカラーフィルタ、共通電極及び配向膜が順次形成されている。カラーフィルタは、赤色、緑色及び青色の着色層で構成されている。液晶層はアレイ基板及び対向基板の間に挟持され、液晶表示装置が構成されている。
【０００５】
また、アレイ基板及び対向基板間のギャップの均一化を図るため、アレイ基板及び対向基板の少なくとも一方の基板上に、フォトリソグラフィ法等を用いたパターニングにより柱状スペーサを形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１８２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記柱状スペーサは、共通電極に重なっている。アレイ基板においても、上記柱状スペーサが画素電極に重なっている場合がある。一般に、画素電極及び共通電極は無機材料であるＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）で形成されている。この場合、画素電極及び共通電極は、ガラスのように脆性がある。このため、柱状スペーサが画素電極及び共通電極に重なっていると、衝撃が加わった場合、液晶表示パネルは、その衝撃を十分に吸収することができず、共通電極等が破損する虞がある。また低温では、体積変化への追従が十分にできず、気泡が発生し易くなり、表示品位が低下してしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示パネルは、
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備えている。
【０００８】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示パネルは、
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられた遮光部と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられ、複数色の着色層を有し、前記遮光部に重なった切欠き部が形成されたカラーフィルタと、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔、遮光部及び切欠き部に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備えている。
【０００９】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示パネルは、
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられた遮光部と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられ、複数色の着色層を有し、前記遮光部に重なった切欠き部が形成されたカラーフィルタと、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔、遮光部及び切欠き部に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持され、誘電率異方性が負の液晶材料を含んだ液晶層と、を備え、
前記共通電極の貫通孔は、前記液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１乃至図３に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネル１、バックライトユニット２及びベゼル３を有している。液晶表示パネル１は、アレイ基板１０、対向基板２０、カラーフィルタ４０、柱状スペーサ５０、シール材７０、液晶層８０、第１偏光板９１及び第２偏光板９２を有している。液晶表示パネル１は、アレイ基板１０及び対向基板３０に重なった矩形状の表示領域Ｒ１を有している。
【００１２】
図１乃至図５に示すように、アクティブマトリクス型のアレイ基板１０は、透明な絶縁基板としてガラス基板１１を有している。ガラス基板１１上には、ゲート絶縁膜１２が形成されている。表示領域Ｒ１において、ゲート絶縁膜１２上には、図示しない絶縁膜を挟んで複数の走査線１３及び複数の信号線１４が格子状に設けられている。
【００１３】
画素Ｐは、液晶表示パネル１の平面に沿った第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に沿ってマトリクス状に設けられている。隣接する２本の走査線１３及び隣接する２本の信号線１４は画素領域Ｒ２を区画している。画素Ｐは画素領域Ｒ２に形成されている。
【００１４】
ゲート絶縁膜１２、走査線１３及び信号線１４上に、層間絶縁膜１５が形成されている。層間絶縁膜１５は、有機材料として、有機樹脂で形成されている。層間絶縁膜１５の厚みは、１乃至４μｍ程度である。走査線１３及び信号線１４の各交差部近傍にスイッチング素子として、例えばＴＦＴ１６設けられている。ＴＦＴ１６は走査線１３及び信号線１４に電気的に接続されている。
【００１５】
ＴＦＴ１６は、走査線１３の一部を延在したゲート電極１６ａ、ゲート絶縁膜１２を介してゲート電極と対向したチャネル層１６ｂ、このチャネル層の一方の領域に接続されたソース電極１６ｃ及び他方の領域に接続されたドレイン電極１６ｄを有している。この実施の形態において、チャネル層はポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）で形成されている。ソース電極１６ｃは信号線１４に接続され、ドレイン電極１６ｄは後述する画素電極１７に接続されている。
【００１６】
層間絶縁膜１５上には、複数の画素電極１７がマトリクス状に形成されている。画素電極１７は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電膜により形成されている。なお、ＩＴＯは無機材料である。画素電極１７は、層間絶縁膜１５に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極１６ｄに接続されている。
画素Ｐは、ＴＦＴ１６及び画素電極１７等により形成されている。
【００１７】
全てを図示しないが、層間絶縁膜１５上に、複数の柱状スペーサ５０が所定の密度で形成されている。柱状スペーサ５０は、層間絶縁膜１５に重ねられ、画素電極１７から外れて位置している。この実施の形態において、柱状スペーサ５０は画素電極１７から完全に外れて位置し、さらには画素領域Ｒ２からも完全に外れて位置している。柱状スペーサ５０は透明樹脂で形成されている。柱状スペーサ５０は四角柱である。液晶表示パネル１の平面に沿った方向の柱状スペーサ５０の断面は四角形である。
画素電極１７に重ねてガラス基板１１上には配向膜１８が形成されている。
【００１８】
図１乃至図４及び図６に示すように、対向基板２０は、透明な絶縁基板としてガラス基板２１を有している。表示領域Ｒ１において、ガラス基板２１上には、走査線１３及び信号線１４に重なった遮光層３１が形成されている。遮光層３１はマトリクス状の複数の開口部３２を形成している。
【００１９】
表示領域Ｒ１の外側において、ガラス基板２１上には、遮光層として矩形枠状の周辺遮光層３３が形成されている。この周辺遮光層３３は、表示領域Ｒ１の外縁の全周に亘って形成され、表示領域Ｒ１の外側と、ベゼル３の内側との間から漏れる光の遮光に寄与している。
【００２０】
ガラス基板２１、遮光層３１及び周辺遮光層３３上には、有機材料で形成された絶縁層として、複数の赤色の着色層４０Ｒ、複数の緑色の着色層４０Ｇ及び複数の青色の着色層４０Ｂが配設されている。これらの着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂは互いに隣接し、交互に並んで配設され、カラーフィルタ４０を形成している。カラーフィルタ４０の厚みは１乃至４μｍ程度である。これらの着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの周縁部は遮光層３１に重なっている。
【００２１】
着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜により共通電極２２が形成されている。共通電極２２は、複数の貫通孔２２ａを含んでいる。この実施の形態において、貫通孔２２ａは柱状スペーサ５０に重なっている。貫通孔２２ａは矩形状に形成されている。貫通孔２２ａは、柱状スペーサ５０を囲んでいる。このため、共通電極２２は、柱状スペーサ５０から完全に外れている。
共通電極２２が形成されたガラス基板２１上に、配向膜２３が形成されている。
【００２２】
アレイ基板１０及び対向基板２０は、柱状スペーサ５０により所定の隙間を置いて対向配置されている。アレイ基板１０及び対向基板２０は、両基板の周縁部に配設された矩形枠状のシール材７０により互いに接合されている。
【００２３】
液晶層８０は、アレイ基板１０及び対向基板２０間に挟持されている。シール材７０の一部に形成された液晶注入口７１は封止材７２により封止されている。アレイ基板１０の外面上には第１偏光板９１が配置されている。対向基板２０の外面上には第２偏光板９２が配置されている。この実施の形態において、第２偏光板９２の外面は表示面Ｓ１である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、バックライトユニット２は、アレイ基板１０の外面側に配置されている。このバックライトユニット２は、第１偏光板９１に対向配置された導光体２ａと、この導光体の一側縁に対向配置された光源２ｂ及び反射板２ｃと、を有している。導光体２ａは、第１偏光板９１と対向した光放出面Ｓ２を有している。
【００２５】
ベゼル３は枠状に形成され、表示面Ｓ１側であるとともに、表示領域Ｒ１の外側に配置されている。ベゼル３は、その内側の周縁が周辺遮光層３３と対向した領域を通るよう位置している。
【００２６】
次に、上記液晶表示装置の一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。
図１乃至図６に示すように、まず、用意したガラス基板１１上に、成膜及びパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、ゲート絶縁膜１２、走査線１３、信号線１４、層間絶縁膜１５、ＴＦＴ１６及び画素電極１７等を形成する。層間絶縁膜１５を形成する際、有機樹脂を用いて形成する。画素電極１７を形成する際、ＩＴＯを用いて形成する。
【００２７】
次いで、スピンナを用い、例えば感光性の透明樹脂をガラス基板１１上全面に塗布する。続いて、透明樹脂を乾燥させる。次いで、所定のフォトマスクを用い、透明樹脂にパターニングを露光する。ここで用いたフォトマスクは、柱状スペーサ５０を形成するためのパターンを有している。
【００２８】
次に、露光された透明樹脂を現像した後、焼成し硬化させる。これにより、複数の柱状スペーサ５０が形成される。柱状スペーサ５０は、画素電極１７（画素領域Ｒ２）から外れた位置に形成される。
その後、表示領域Ｒ１を含むガラス基板１１上に、配向膜材料を塗布することにより配向膜１８を形成する。この実施の形態において、配向膜１８は垂直配向膜である。
【００２９】
一方、対向基板２０の製造方法においては、まず、ガラス基板２１を用意する。次いで、ガラス基板２１上に、遮光層３１及び周辺遮光層３３を形成する。続いて、ガラス基板２１、遮光層３１及び周辺遮光層３３上に、例えばフォトエッチング法を用いて着色層４０Ｒを形成する。その後、着色層４０Ｒと同様、例えばフォトエッチング法を用いて着色層４０Ｇ及び着色層４０Ｂを形成する。
【００３０】
続いて、着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂに重ねて共通電極２２を形成する。共通電極２２を形成する際、ガラス基板２１上にＩＴＯを塗布してＩＴＯ膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法を用い、柱状スペーサ５０と対向させる領域のＩＴＯ膜を除去する。これにより、複数の貫通孔２２ａを含んだ共通電極２２が形成される。
次に、表示領域Ｒ１を含むガラス基板２１上に配向膜材料を塗布することにより配向膜２３を形成する。この実施の形態において、配向膜２３は垂直配向膜である。
【００３１】
次いで、対向基板２０の周縁に沿って、例えば紫外線硬化樹脂を塗布する。続いて、配向膜１８及び配向膜２３が対向するよう、アレイ基板１０及び対向基板２０を複数の柱状スペーサ５０により所定の隙間を保持して対向配置し、アレイ基板及び対向基板の周縁部同士を紫外線硬化樹脂により貼り合せる。その後、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させる。これにより、アレイ基板１０及び対向基板２０を固定するシール材７０が形成される。
【００３２】
その後、貼り合せたアレイ基板１０及び対向基板２０を、図示しない真空チャンバ内に搬入する。そして、真空中で、アレイ基板１０、対向基板２０及びシール材７０で囲まれた領域内に、液晶注入口７１から液晶を注入する。続いて、液晶注入口７１を、例えば紫外線硬化型樹脂からなる封止材７２により封止する。その後、液晶が注入された液晶パネルを真空チャンバ内から外部に搬出する。
【００３３】
次いで、アレイ基板１０の外面に第１偏光板９１を対向基板２０の外面に第２偏光板９２をそれぞれ配置する。これにより、ＶＡモードの液晶表示パネル１が形成される。そして、液晶表示パネル１にバックライトユニット２及びベゼル３等を取付けることによりモジュールに組立てられる。これにより、液晶表示装置が完成する。
【００３４】
上記のように構成された液晶表示装置によれば、柱状スペーサ５０は、画素電極１７及び共通電極２２から外れて位置している。このため、対向基板２０側において、共通電極２２に複数の貫通孔２２ａを設け、柱状スペーサ５０を貫通孔２２ａに重ねている。これにより、柱状スペーサ５０を弾力性に欠ける画素電極１７及び共通電極２２から外れた位置に形成することができる。また、貫通孔２２ａを画素電極１７及び共通電極２２から外れた位置に形成しているため、表示にも影響を及ぼさない。
【００３５】
アレイ基板１０側において、柱状スペーサ５０は、有機樹脂で形成された層間絶縁膜１５上に形成されている。対向基板２０側において、柱状スペーサ５０は、有機材料で形成された着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ（カラーフィルタ４０）に重なっている。液晶表示パネル１の平面に垂直な方向において、層間絶縁膜１５及びカラーフィルタ４０間の部材は、順番に、層間絶縁膜１５、柱状スペーサ５０、配向膜１８、配向膜２３及びカラーフィルタ４０である。
【００３６】
層間絶縁膜１５及びカラーフィルタ４０は、柱状スペーサ５０と同様、弾力に富んでいる。このため、低温時等に外部から加わる衝撃を、柱状スペーサ５０を含む液晶表示パネル１全体で吸収することが可能となる。体積変化への追従を十分に行うことができるため、アレイ基板１０及び対向基板２０間での気泡（空隙部）の発生を抑制することができる。これにより、外部から衝撃が加わった場合であっても、良好な画像を表示することができる。
【００３７】
対向基板２０側にカラーフィルタ４０を設けているため、従来の製造工程及び部材を増大させることなく、外部から加わる衝撃を、アレイ基板１０側及び対向基板２０側で吸収することができる。
上記したことから、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
【００３８】
次に、この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
図示しないが、液晶表示装置は、上述した液晶表示パネル１、バックライトユニット２及びベゼル３を有している。図７に示すように、液晶表示パネル１は、アレイ基板１０、対向基板２０、カラーフィルタ４０、柱状スペーサ５０及び液晶層８０を有している。図示しないが、液晶表示パネル１は、上述したシール材７０、第１偏光板９１及び第２偏光板９２も有している。液晶表示パネル１の画素ピッチは３０．０μｍである。
【００４０】
図７及び図８に示すように、対向基板２０において、ガラス基板２１上には、遮光層３１及び図示しない周辺遮光層３３が形成されている。遮光層３１は、延出してストライプ状又は格子状に形成されている。この実施の形態において、遮光層３１は格子状に形成されている。
【００４１】
遮光層３１は、重畳部３１ａと、非重畳部３１ｂとを有している。重畳部３１ａは、柱状スペーサ５０に重なっている。非重畳部３１ｂは、柱状スペーサ５０から外れている。重畳部３１ａ及び非重畳部３１ｂは、第２方向ｄ２に並んでいる。重畳部３１ａの幅ｗ１は、非重畳部３１ｂの幅ｗ２より大きい。着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの周縁部は遮光層３１に重なっている。カラーフィルタ４０には、重畳部３１ａと重なった部分に切欠き部４０ａが形成されている。切欠き部４０ａは矩形状であり、第１方向ｄ１の長さが６μｍ、第２方向ｄ２の長さが１２μｍである。遮光層３１の重畳部３１ａにおいて、この切欠き部４０ａは、カラーフィルタ４０に覆われていない部分である。すなわち、重畳部３１ａはカラーフィルタ４０が遮光層３１に乗り上げて重なっている部分と、カラーフィルタ４０が無く遮光層３１が露出している部分である切欠き部４０ａから成っている。一方、遮光層３１の重畳部３１ｂは、カラーフィルタ層によって全体を覆われている。
【００４２】
遮光層３１及び着色層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上には、透明な導電材料によりアンダーコート膜２５が形成されている。アンダーコート膜２５は、対向基板２０の平坦化を図るためのものであり、液晶層８０を保護するためのものでもある。
【００４３】
共通電極２２は、アンダーコート膜２５上に形成されている。共通電極２２は、複数の貫通孔２２ａを含んでいる。この実施の形態において、貫通孔２２ａは柱状スペーサ５０に重なっている。貫通孔２２ａはストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延出している。貫通孔２２ａの第２方向ｄ２の幅は１２μｍである。共通電極２２は、柱状スペーサ５０から完全に外れている。配向膜２３は、共通電極２２が形成されたガラス基板２１上に形成されている。
【００４４】
柱状スペーサ５０は、アレイ基板１０に形成されている。柱状スペーサ５０は、画素電極１７から外れて位置している。柱状スペーサ５０は、貫通孔２２ａ、重畳部３１ａ及び切欠き部４０ａに重なる位置に設けられている。また、台座となる重畳部３１ａの切欠き部４０ａは、カラーフィルタ４０が遮光層３１上に無く遮光層３１が露出している部分であるためアンダーコート膜２５により十分に平坦化されている。すなわち、遮光層３１の切欠き部４０ａの部分においては、アレイ基板１０と対向基板２０の間隔が均一であり、柱状スペーサ５０は、アレイ基板１０と対向基板２０との間隔が均一な個所に設けられている。
【００４５】
液晶層８０は、誘電率異方性が負の液晶材料を含んでいる。
【００４６】
上記のように構成された液晶表示装置によれば、柱状スペーサ５０は、画素電極１７及び共通電極２２から外れて位置している。このため、対向基板２０側において、共通電極２２に複数の貫通孔２２ａを設け、柱状スペーサ５０を貫通孔２２ａに重なった箇所に設ける。これにより、柱状スペーサ５０を弾力性に欠ける画素電極１７及び共通電極２２から外れた位置に形成することができる。また、貫通孔２２ａを画素電極１７及び共通電極２２から外れた位置に形成しているため、表示にも影響を及ぼさない。また、画素電極１７及び共通電極２２の破壊を防止することができるため、これら電極の欠片により生じる輝点となる不良を防止することができる。
【００４７】
柱状スペーサ５０は、重畳部３１ａ及び切欠き部４０ａに重ねられ、カラーフィルタ４０から外れて位置している。重畳部３１ａに重なった対向基板２０は、高さが均一であるため、柱状スペーサ５０の先端部を対向基板２０に良好に接触させることができる。このため、荷重に対する柱状スペーサ５０の弾力性を最大限に発揮することができる。
【００４８】
これにより、外部からの衝撃に対して柱状スペーサ５０の形状が柔軟に追従する。また、アレイ基板１０及び対向基板２０の隙間を一定に保持することができ、局所的なギャップ不良による表示不良を防止することが可能となる。また、光学特性である透過率の低下や、白表示の際の黄変や表示ムラの発生を抑制することができる。
【００４９】
対向基板２０側の凹凸のばらつきが小さい箇所に柱状スペーサ５０を設けることにより、ロット毎でのセルギャップのばらつきを小さくすることができる。このため、液晶滴下注入法を用いた場合、滴下マージンの幅を広くすることができる。以上のことから、製品歩留まりの高い液晶表示装置が得られる。
【００５０】
なお、切欠き部４０ａを形成せずにカラーフィルタ４０を形成した場合、着色層の周縁部同士が互いに重なり、対向基板２０の凹凸の度合いが大きく異なることになる場合がある。このような場合には、対向基板２０に対する柱状スペーサ５０の接触にばらつきが生じ、常に対向基板に接触している柱状スペーサと、対向基板に接触していない柱状スペーサとが発生することになる。また、この場合、上記アンダーコート膜２５を形成しても、アンダーコート膜２５によって十分に平坦化ができず、対向基板２０の凹凸の度合いが大きく異なることに変わりはない。
【００５１】
また、１２μｍの幅の貫通孔２２ａを共通電極２２に形成したことにより、液晶分子の配向状態か保たれ、視角特性の良い表示をすることが可能である。このため、共通電極２２の貫通孔２２ａは、液晶層８０の液晶分子の傾く方向を制御している。
【００５２】
なお、貫通孔２２ａの形状はストライプ状に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、図９に示すように。貫通孔２２ａは矩形状であっても良い。この場合でも、共通電極２２の貫通孔２２ａは、液晶層８０の液晶分子の傾く方向を制御している。また、図１０に示すように、貫通孔２２ａは六角形であっても良い。この場合でも、共通電極２２の貫通孔２２ａは、液晶層８０の液晶分子の傾く方向を制御している。特に、この場合の貫通孔２２ａは、ＭＶＡ（Multi-domain Vertically Aligned）モードの液晶表示装置に好適である。
上記したことから、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
【００５３】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５４】
例えば、柱状スペーサ５０及び貫通孔２２ａの形状は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。柱状スペーサ５０は、アレイ基板１０及び対向基板２０の何れか一方に形成されていれば良い。柱状スペーサ５０は、画素電極１７から完全に外れて位置している必要はなく、一部、画素電極１７に重なって位置していても良い。柱状スペーサ５０は、貫通孔２２ａに完全に重なっている必要はなく、一部、共通電極２２に重なって位置していても良い。
【００５５】
図示しないが、カラーフィルタ４０をアレイ基板１０側に設けた場合、対向基板２０は、共通電極２２に対してアレイ基板１０の反対側に位置し、共通電極２２に積層され、有機材料で形成された絶縁層を有していても良い。そして、この絶縁層に柱状スペーサを重ねても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す斜視図。
【図２】図１に示した液晶表示装置を示す概略断面図。
【図３】図１及び図２に示したアレイ基板の配線構造を示す平面図。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った液晶表示パネルを示す断面図。
【図５】図１乃至図４に示したアレイ基板の拡大平面図であり、特に、画素電極、画素領域及び柱状スペーサを示す図。
【図６】図１、図２及び図４に示した対向基板の拡大平面図であり、特に、共通電極、貫通孔、画素領域及び柱状スペーサを示す図。
【図７】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルを概略的に示す断面図。
【図８】図７に示した対向基板の拡大平面図であり、特に、共通電極、貫通孔、着色層及び遮光層３１を共通電極側から見た図。
【図９】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の対向基板の拡大平面図であり、特に、図８に示した貫通孔の変形例を示す図。
【図１０】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の対向基板の拡大平面図であり、特に、図８に示した貫通孔の他の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１…液晶表示パネル、２…バックライトユニット、１０…アレイ基板、１１…ガラス基板、１２…ゲート絶縁膜、１３…走査線、１４…信号線、１５…層間絶縁膜、１６…ＴＦＴ、１７…画素電極、１８…配向膜、２０…対向基板、２１…ガラス基板、２２…共通電極、２２ａ…貫通孔、２３…配向膜、３０…対向基板、３１…遮光層、３１ａ…重畳部、４０…カラーフィルタ、４０ａ…切欠き部、４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ…着色層、５０…柱状スペーサ、８０…液晶層、Ｒ１…表示領域、Ｒ２…画素領域、ｗ１，ｗ２…幅。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備えている液晶表示パネル。
【請求項２】
前記アレイ基板は、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成され、前記画素電極の下層に位置し、有機材料で形成された絶縁膜を有し、
前記柱状スペーサは、前記絶縁膜に重なっている請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記対向基板は、前記共通電極に対して前記アレイ基板の反対側に位置し、前記共通電極に積層され、有機材料で形成された絶縁層を有し、
前記柱状スペーサは、前記絶縁層に重なっている請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記絶縁層は、カラーフィルタである請求項３に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられた遮光部と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられ、複数色の着色層を有し、前記遮光部に重なった切欠き部が形成されたカラーフィルタと、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔、遮光部及び切欠き部に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備えている液晶表示パネル。
【請求項６】
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられた遮光部と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられ、複数色の着色層を有し、前記遮光部に重なった切欠き部が形成されたカラーフィルタと、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔、遮光部及び切欠き部に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持され、誘電率異方性が負の液晶材料を含んだ液晶層と、を備え、
前記共通電極の貫通孔は、前記液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する液晶表示パネル。
【請求項７】
前記遮光部及びカラーフィルタは、前記対向基板に設けられ、前記共通電極に対して前記アレイ基板の反対側に位置し、
前記柱状スペーサは、前記アレイ基板に形成されている請求項５又は６に記載の液晶表示パネル。
【請求項８】
前記遮光部は、延出してストライプ状又は格子状に形成され、前記柱状スペーサに重なった重畳部と、前記柱状スペーサから外れた非重畳部と、を有し、
前記重畳部の幅は、前記非重畳部の幅より大きい請求項５又は６に記載の液晶表示パネル。
【請求項１】
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備えている液晶表示パネル。
【請求項２】
前記アレイ基板は、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成され、前記画素電極の下層に位置し、有機材料で形成された絶縁膜を有し、
前記柱状スペーサは、前記絶縁膜に重なっている請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記対向基板は、前記共通電極に対して前記アレイ基板の反対側に位置し、前記共通電極に積層され、有機材料で形成された絶縁層を有し、
前記柱状スペーサは、前記絶縁層に重なっている請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記絶縁層は、カラーフィルタである請求項３に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられた遮光部と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられ、複数色の着色層を有し、前記遮光部に重なった切欠き部が形成されたカラーフィルタと、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔、遮光部及び切欠き部に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備えている液晶表示パネル。
【請求項６】
走査線と、前記走査線に交差して設けられた信号線と、前記走査線及び信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記走査線、信号線及びスイッチング素子上に形成されているとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を有したアレイ基板と、
貫通孔を含む共通電極を有し、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられた遮光部と、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に設けられ、複数色の着色層を有し、前記遮光部に重なった切欠き部が形成されたカラーフィルタと、
前記アレイ基板及び対向基板の何れか一方に形成され、前記画素電極から外れて位置し、前記貫通孔、遮光部及び切欠き部に重ねられ、前記アレイ基板及び対向基板間の隙間を保持する柱状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持され、誘電率異方性が負の液晶材料を含んだ液晶層と、を備え、
前記共通電極の貫通孔は、前記液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する液晶表示パネル。
【請求項７】
前記遮光部及びカラーフィルタは、前記対向基板に設けられ、前記共通電極に対して前記アレイ基板の反対側に位置し、
前記柱状スペーサは、前記アレイ基板に形成されている請求項５又は６に記載の液晶表示パネル。
【請求項８】
前記遮光部は、延出してストライプ状又は格子状に形成され、前記柱状スペーサに重なった重畳部と、前記柱状スペーサから外れた非重畳部と、を有し、
前記重畳部の幅は、前記非重畳部の幅より大きい請求項５又は６に記載の液晶表示パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１２２６４４（Ｐ２００９−１２２６４４Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１８４７３（Ｐ２００８−２１８４７３）
【出願日】平成２０年８月２７日（２００８．８．２７）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２７日（２００８．８．２７）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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