液晶表示装置
【課題】柱状スペーサを用いてＴＦＴ基板と対向基板の間隔を規定する液晶表示装置において、柱状スペーサと配向膜の摩擦によって配向膜が削れて輝点が発生することを防止する。
【解決手段】ＴＦＴ基板１００は、有機パッシベーション膜を有しておらず、無機パッシベーション膜１０４の上に柱状スペーサ１５０を形成している。対向基板２００にはブラックマトリクス２０１、カラーフィルタ２０２を覆って、オーバーコート膜２０３が形成されており、オーバーコート膜２０３には、凹凸台座１３０が形成され、柱状スペーサ１５０の先端が接している。柱状スペーサ１５０の先端および凹凸台座１３０の凸部には配向膜１０６が付着していないので、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００が横ズレを生じても配向膜１０６が削れることは無い。これによって、配向膜削れに起因する輝点を防止することが出来る。
【解決手段】ＴＦＴ基板１００は、有機パッシベーション膜を有しておらず、無機パッシベーション膜１０４の上に柱状スペーサ１５０を形成している。対向基板２００にはブラックマトリクス２０１、カラーフィルタ２０２を覆って、オーバーコート膜２０３が形成されており、オーバーコート膜２０３には、凹凸台座１３０が形成され、柱状スペーサ１５０の先端が接している。柱状スペーサ１５０の先端および凹凸台座１３０の凸部には配向膜１０６が付着していないので、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００が横ズレを生じても配向膜１０６が削れることは無い。これによって、配向膜削れに起因する輝点を防止することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に配向膜の削れ屑に起因する輝点を対策した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
液晶表示装置では、対向基板とＴＦＴ基板における液晶層との界面に配向膜を形成し、配向膜にラビング処理あるいは光配向処理を施すことによって液晶分子を初期配向させている。そして、この初期配向からの液晶分子を電界によって捩るあるいは、回転させることによって、液晶層を透過する光の量を制御している。
【０００４】
一方、液晶層の厚さを制御するために、対向基板とＴＦＴ基板との間にスペーサを形成する必要がある。従来は、スペーサとしてビーズ等を液晶層内に分散していたが、近年、ＴＦＴ基板と対向基板間の、より正確なギャップ（液晶層）の制御のために、対向基板に柱状スペーサを形成し、柱状スペーサによって、ＴＦＴ基板と対向基板のギャップを制御することが行われている。
【０００５】
一方、柱状スペーサを用いることによって新たな問題も生ずる。例えば、「特許文献１」には、対向基板を外部から押した場合に柱状スペーサがずれる場合の摩擦力を低減し、外部からの圧力が無くなった場合に、柱状スペーサがもとの場所に容易に復帰できる構成が記載されている。「特許文献１」には、このために、ＴＦＴ基板に形成する台座として、柱状スペーサの先端の面積よりも小さな面積を有する台座を形成することが開示されている。また、柱状スペーサが横ずれした場合に、配向膜削れが発生する問題も生じている。配向膜削れ、あるいは、柱状スペーサについてのその他の文献として「特許文献２」〜「特許文献６」が挙げられる。
【０００６】
「特許文献７では、サブ柱状スペーサを形成し、サブ柱状スペーサに対応する台座には凹凸が形成されているが、通常は、サブ柱状スペーサは台座には接触せず、基板に荷重がかかったときにのみ、サブ柱状スペーサが、凹凸が形成された台座に接触する構成が記載されている。「特許文献７」の目的は、台座に凹凸を形成することによって、サブ柱状スペーサに荷重がかかった場合に、荷重を和らげ、サブ柱状スペーサが破壊することを防止することである。
【０００７】
尚、特許文献１には対応米国特許として７，６８４，００３号が、特許文献４には対応米国公開として２００９／００５９１５５が、特許文献５には、対応米国公開として２０１１／００８０５４８が、特許文献７には、対応米国公開として、２０１１／００１３１３１存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１６４１３４号公報
【特許文献２】特開２００７−３２８２４７号公報
【特許文献３】特開２００８−１７０６９０号公報
【特許文献４】特開２００９−５８６１８号公報
【特許文献５】特開２００９−２８２２６２号公報
【特許文献６】特開２０１０−８６１６号公報
【特許文献７】特開２０１１−２２２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般には柱状スペーサは対向基板に設けられる。一方、ＴＦＴ基板には、柱状スペーサと対向する部分に台座が設けられる。ここで、台座とは、ＴＦＴ基板側に形成された突起状のもののみでなく、柱状スペーサと対向する部分が平坦、あるいは、凹部が形成されている場合も含むものとする。すなわち、本明細書では、台座とは、柱状スペーサと対向するＴＦＴ基板側の構造をいう。
【００１０】
液晶表示装置においては、対向基板とＴＦＴ基板における液晶層と接する面には、配向膜が形成されている。対向基板においては、柱状スペーサは、比較的高いので、柱状スペーサの先端に配向膜が形成されることは少ない。一方、ＴＦＴ基板においては、台座は柱状スペーサに比べて低いので、台座の表面にも配向膜が形成される。配向膜が形成された台座の表面に柱状スペーサが接すると、台座表面の配向膜が削れる。
【００１１】
つまり、液晶表示装置が温度サイクル等を受けＴＦＴ基板と対向基板とが異なる割合で伸縮したり、対向基板が外部から圧力を受けたりすると、柱状スペーサが横ズレを生じ、このとき、台座上の配向膜を削る。この削られた配向膜の削り屑が液晶層に混入すると、輝点が発生し、画質を劣化させる。
【００１２】
本発明の課題は、柱状スペーサに起因する配向膜の削れを対策して、輝点の発生を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。すなわち、画素電極とＴＦＴ基板を有する画素がマトリクス状に形成された表示領域とその周辺領域を含むＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスとカラーフィルタの上にオーバーコート膜が配置された対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板は、前記ＴＦＴ基板の表示領域に対応した表示領域と、前記ＴＦＴ基板の周辺領域に対応した周辺領域を有し、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔は、前記ＴＦＴ基板に形成された柱状スペーサによって間隔が規定され、前記対向基板の前記オーバーコート膜には表示領域において、前記柱状スペーサと対向する凹凸台座が形成され、前記凹凸台座の底面は、凸部と凹部が形成され、前記凸部の先端は、前記平坦部よりも低く、前記凸部に存在する配向膜の膜厚は、前記凹部に存在する配向膜の膜厚よりも小さく、前記柱状スペーサの先端は前記凹凸台座の底面に形成された２個以上の凸部と接触し、前記凹凸台座の底面の径は、前記柱状スペーサの先端の径よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１４】
本発明の別な態様によれば、ＴＦＴ基板の前記周辺領域に形成された柱状スペーサは、前記対向基板の周辺領域においては、前記オーバーコート膜の平坦台座と接することを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置である。
【００１５】
本発明のさらに別な態様によれば、前記ＴＦＴ基板には有機パッシベーション膜は存在しないことを特徴とする（１）または（２）に記載の液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、柱状スペーサを有し、光配向膜を用いた液晶表示装置において、柱状スペーサによる配向膜の削れを防止することが出来るので、液晶表示装置の製造歩留まりを向上させることが出来る。また、出荷後の温度サイクル、あるいは対向基板に対する外部からの圧力に起因して、柱状スペーサが横ずれすることによる配向膜削れを防止することが出来るので、市場不良の発生を防止することが出来る。
【００１７】
滴下方式によって、液晶を注入する方式の液晶表示装置では、柱状スペーサの数が少なく、１個当たりの柱状スペーサと台座との間に対するストレスが大きいが、本発明によれば、このような、柱状スペーサと接する台座には、配向膜が存在しないか、他の部分よりも薄いので、配向膜削れの発生を防止することが出来、輝点の発生を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における、液晶表示装置の断面図である。
【図２】凹凸台座に柱状スペーサが接触している状態を示す詳細断面図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の模式断面図である。
【図４】従来技術における液晶表示装置の問題点を示す模式図である。
【図５】凹凸台座の底面に形成された凸部の例を示す斜視図である。
【図６】凹凸台座の底面に形成された凸部の傾斜角度を定義する断面模式図である。
【図７】柱状スペーサの配置位置を示す平面図である。
【図８】柱状スペーサの他の配置位置を示す平面図である。
【図９】ＴＦＴ基板の本発明に関連する製造プロセスである。
【図１０】対向基板の本発明に関連する製造プロセスである。
【図１１】実施例２による凹凸台座と柱状スペーサの関係を示す斜視図である。
【図１２】凹台座が形成された液晶表示装置の断面図である。
【図１３】凹凸台座が形成された液晶表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を説明する前に、比較例を図を用いて説明する。図１２は、比較例としての液晶表示装置の模式断面図である。図１２において、ＤＩは表示領域を示し、ＰＥは表示領域以外の周辺部を示す。図１２において、ＰＥではシール材１４０の外側において、柱状スペーサ１５０が形成されているが、品種によっては、柱状スペーサ１５０はシール材１４０の外側ではなく、シール材１４０の内側にのみ存在する場合もある。本発明は、このような構成に対しても適用することが出来る。
【００２０】
図１２において、ＴＦＴ基板１００の上に有機パッシベーション膜１０７が形成されている。有機パッシベーション膜１０７は平坦化膜としての役割も有しているので、１．５〜２μｍ程度と、厚く形成される。図１２において、実際は、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００と有機パッシベーション膜１０７との間には、配線、電極、半導体膜、ゲート絶縁膜、無機パッシベーション膜等が形成されているが、図１２は模式図なので、これらの層は省略されている。
【００２１】
有機パッシベーション膜１０７には、露光、ハーフ露光等を用いて、穴あるいは、凹部が形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とを貼り合わせるシール材１４０が形成される部分からは、有機パッシベーション膜１０７は除去されている。また、対向基板２００に形成された柱状スペーサ１５０が対向する部分において、ＴＦＴ基板１００には凹台座１２０が形成されている。凹台座１２０は、ＴＦＴ基板１００において、柱状スペーサ１５０が接する部分では凹となっており、他の部分に比較して低くなっている。
【００２２】
このように凹台座１２０を形成する理由は、後で説明する図３に示すように、通常状態においては、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００を内側に凸の状態に保つためである。図１２に戻り、通常は、ＴＦＴ基板１００の有機パッシベーション膜１０１の上には、対向電極、層間絶縁膜、画素電極等が形成されているが、図１２は模式図なので、これらの層は省略されている。したがって、図１２では、有機パッシベーション膜１０７の上に配向膜１０６が形成されている。配向膜１０６は、塗布した時点では液体であるので、レベリング効果によって、低い部分に厚くたまる。つまり、図１２に示す凹台座１２０にも配向膜１０６は比較的厚く形成されている。
【００２３】
図１２において、対向基板２００側には、オーバーコート膜２０３が形成され、柱状スペーサ１５０はオーバーコート膜２０３に形成されている。一般には、オーバーコート膜２０３と対向基板２００の間にはカラーフィルタおよびブラックマトリクスが形成されているが、図２は、模式図なので、これらの膜は省略されている。オーバーコート膜２０３の上に配向膜１０５が形成されている。図１２においては、柱状スペーサ１５０の先端には、配向膜１０５は形成されていない。柱状スペーサ１５０は比較的高いので、先端には塗布時は液体である配向膜１０５がたまりにくいからである。対向基板２００側においても、シール部１４０には、配向膜１０５が形成されていないことは、ＴＦＴ基板１００と同様である。
【００２４】
図１２において、ＴＦＴ基板１００の凹台座１２０の部分に対向基板２００の柱状スペーサ１５０が対向して配置しているが、凹台座１２０には、配向膜１０５が存在している。このために、柱状スペーサ１５０が横ズレ等を起こすと配向膜１０５が削れ、配向膜屑が発生し、輝点の原因となる。
【００２５】
図１３は、この問題を解決するものであり、凹台座の底部に凹凸を形成している。このような台座を以後凹凸台座１３０と呼ぶ。図１３に示す凹凸台座１３０において、液状の配向膜は、凹部に溜まるが、柱状スペーサが接触する凸部には存在しない。したがって、配向膜焼成後、凹凸台座１３０において、配向膜が削れて、配向膜屑が発生するという問題は生じない。なお、図１３の構成は、凹凸台座１３０を除いては図１２と同様なので、詳しい説明は省略する。図１３の構成は、本発明者と同一の発明者によるものであり、現在特許出願中である。
【００２６】
このように、図１３によれば、配向膜屑の発生は防止することが出来るが、図１３の構成では、凹凸台座１３０は、有機パッシベーション膜１０７に形成される必要がある。有機パッシベーション膜１０７は、液晶表示装置の品種によって、存在する場合と、存在しない場合がある。つまり、図１３の構成は、有機パッシベーション膜１０７を有していない液晶表示装置には適用できない。
【００２７】
以下の実施例で示す本発明では、柱状スペーサ１５０をＴＦＴ基板１００側に形成し、凹凸台座１３０を対向基板２００側のオーバーコート膜２０３に形成することによって、有機パッシベーション膜１０７を有さない液晶表示装置においても、柱状スペーサ１５０による配向膜削れを防止することが出来る。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明を示す液晶表示装置の端部付近の断面図である。図１はＩＰＳ方式の液晶表示装置の断面図であり、有機パッシベーション膜１０７を使用していない。図１において、対向基板２００にカラーフィルタ２０２が形成されている領域が表示領域であり、シール材１４０に近い部分が周辺領域である。図１のＴＦＴ基板１００には、ゲート絶縁膜１０１が形成され、その上にパッシベーション膜１０２が形成されている。パッシベーション膜１０２は図示しないＴＦＴを保護するものである。
【００２９】
パッシベーション膜１０２の上には、画素毎に平面ベタで形成された画素電極１０３が形成されている。また、パッシベーション膜１０２の上には映像信号線２０も形成されている。画素電極１０３および映像信号線２０を覆って、層間絶縁膜１０４が形成されている。層間絶縁膜１０４を挟んで、画素電極１０３の上には櫛歯状の対向電極１０５が形成されている。画素電極１０３と対向電極１０５との間に電圧が印加されると、矢印のような電気力線が発生し、液晶分子２１１が回転して光の透過を制御する。
【００３０】
映像信号線２０の上には、層間絶縁膜１０４を挟んで柱状スペーサ１５０が形成されている。このように、柱状スペーサ１５０がＴＦＴ基板１００側に形成されていることが本発明の特徴である。パッシベーション膜１０２および櫛歯状の対向電極１０５を覆って配向膜１０６が形成されている。液状の配向膜は柱状スペーサ１５０の上にも塗布されるが、柱状スペーサ１５０は高さが高いので、レベリング効果によって、柱状スペーサ１５０の上には、配向膜１０６は形成されていない。
【００３１】
対向基板２００側には、カラーフィルタ２０２とブラックマトリクス２０１が形成されている。カラーフィルタ２０２が形成されている領域が表示領域である。画素電極１０３に対応してカラーフィルタ２０２が形成され、柱状スペーサ１５０および映像信号線２０が形成されている部分対応してブラックマトリクス２０１が形成されている。図１では、ブラックマトリクス２０１とカラーフィルタ２０２が並列して形成されているが、ブラックマトリクス２０１の上にカラーフィルタ２０２が重畳されて形成されている場合もある。本発明はこのような構成の液晶表示装置に対しても適用することが出来る。
【００３２】
カラーフィルタ２０２およびブラックマトリクス２０１を覆ってオーバーコート膜２０３が形成され、オーバーコート膜２０３の上に配向膜１０６が形成されている。液晶層２１０はＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に挟持されており、周辺に形成されたシール材１４０によってシールされている。シール材１４０が形成されている部分には配向膜１０６は塗布されていない。シール部１４０に配向膜１０６が存在すると、シール材１４０と基板との接着力が低下するから、ストッパー等を用いて、配向膜１０６のシール材１４０への付着を防止している。
【００３３】
図１において、柱状スペーサ１５０は表示領域において、オーバーコート膜２０３に形成された凹凸台座１３０と接触し、周辺部においては、凹凸台座１３０が形成されていない平坦なオーバーコート膜２０３に接触している。すなわち、周辺部は平坦台座１１０となっている。したがって、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔は周辺において大きい。この状態を誇張して示す断面図が図３である。
【００３４】
図３のような構造において、温度が上昇してＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００が熱膨張した場合であっても、熱膨張によるストレスは、図３のＦで示すような方向であり、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に隙間を生ずるような方向ではない。したがって、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００が熱膨張した場合に、図４に示すように、液晶表示装置の上側の間隔ｄ１よりも下側の間隔ｄ２のほうが大きくなるという現象を防止することが出来る。
【００３５】
図２は図１における凹凸台座１３０部分の断面図である。図２において、オーバーコート膜２０３の表面から凹凸台座１３０の凹部の底面までの距離ｈ１は例えば、０．６〜０．７μｍである。凹凸台座１３０の底部における凹凸の高さは、例えば、０．３５μｍ程度である。オーバーコート膜２０３の厚さは例えば、１．５μｍである。配向膜１０６のオーバーコート膜２０３における平坦部の膜厚は例えば、８０ｎｍである。凹凸台座１３０においては、配向膜１０６は凹部に溜まるので、凹部における配向膜１０６の厚さは８０ｎｍよりも大きいが、凹凸の高さ０．３５μｍよりも小さいので、配向膜焼成後、凹凸台座１３０の底面における凸部に配向膜１０６は存在しない。
【００３６】
図１および図２では、柱状スペーサ１５０の先端は、凹凸台座１３０における３個の凸部１３１と接触しているが、２個以上の凸部接触することによって、柱状スペーサを安定して接触させることが出来る。ただし、柱状スペーサ１５０の先端は、３個以上の凸部１３１と接触していることが好ましい。また、凹凸台座１３０において、凹凸が形成されている底部の径ＤＢは、柱状スペーサの先端の径よりも大きいことが必要である。なお、図２においては、凸部１３１の先端において、また、柱状スペーサ１５０の先端において、配向膜１０６は存在しない状態となっているが、配向膜が完全に無い状態でなく、薄く形成されていた場合であっても、配向膜削れの影響を軽減することが出来る。
【００３７】
したがって、図２に示すように、柱状スペーサ１５０と凹凸台座１３０の接触部には配向膜１０６は存在しないか存在しても極めて薄く存在しているのみである。このような構造であれば、柱状スペーサ１５０が横ズレしたような場合であっても、配向膜削れが生ずることはない。
【００３８】
図５は、凹凸台座１３０の底辺の形状の模式図であり、凸部１３１が、底面が円形状である突起の場合の斜視図である。凸部１３１と凸部１３１の間が凹部１３２である。凹凸台座１３０の底辺には、通常もっと多くの凸部１３１が形成される場合もあるが、図５は底面の１部を示している。図５において、凸部１３１の径Ｄは例えば６μｍである。ここで、径Ｄは、凸部１３１の下端における径を示している。
【００３９】
図６は、図５のＡ−Ａ断面図であり、凹凸台座１３０の底面に形成された凸部１３１の傾斜角度θの定義を示すものである。図６において、傾斜角度θは、凸部１３１の頂点と、平坦である凹部１３２の始まり部分とを結ぶ線と、平坦である凹部１３２とのなす角度をいう。なお、凹部１３２が平坦か否かが不明な場合は、凸部１３１を挟む２個の凹部１３２を結ぶ線を平坦な線と定義すればよい。
【００４０】
凸部１３１はハーフ露光を用いることによって形成する。すなわち、凸部１３１は露光量を少なくし、凹部１３２は露光量を多くすることによって、凹凸台座１３０の底面に凹凸を形成する。このような、形成方法においては、図６に示すような傾斜角度θを大きく形成することは難しい。一方、θがあまり小さいと、凸部１３１に配向膜１０５を形成しないように、十分な凹凸を形成することが困難になる。
【００４１】
凹凸の形成プロセスと凹凸のレベリング効果によって、凸部に配向膜１０５を形成しないようにする条件は、実験によれば、図６のθは３度以上、４５度以下が望ましい。θが３度よりも小さい場合は、凸部おいて、配向膜１０５を薄くする効果は得られなかった。なお、本発明の効果としては、凸部１３１に配向膜１０５が完全に無くなる場合のみならず、凸部１３１において、配向膜が凹部におけるよりも薄くなっていれば、所定の効果を得ることが出来る。θの値は、より好ましくは、６度以上、２５度以下である。
【００４２】
図７は表示領域の一部を示す平面図である。図７において、映像信号線２０が縦方向に延在し、横方向に所定のピッチで配列している。走査線１０は横方向に延在し、縦方向に所定のピッチで配列している。なお、図７では走査線１０は１本のみ記載されている。映像信号線２０の一部が分岐してＴＦＴのドレイン電極２１となり、ドレイン電極２１と対向して画素電極と接続するソース電極２２が配置している。ＴＦＴのゲートは走査線１０が兼ねている。
【００４３】
映像信号線２０の上に柱状スペーサ１５０が形成されている。本発明においては、柱状スペーサ１５０はＴＦＴ基板１００に形成されている。対向基板２００には、柱状スペーサ１５０、ＴＦＴ、映像信号線２０、走査線１０等を覆うようにして、図７に点線で示すように、ブラックマトリクス２０１が形成されている。柱状スペーサ１５０が形成されている部分では、液晶の配向がみだれるので、光漏れ等が生ずるが、これを対向基板２００に形成されたブラックマトリクス２０１によって防止している。
【００４４】
図８は図７と同じ構成で、柱状スペーサ１５０を映像信号線２０の上でなく、走査線１０の上に配置したものである。走査線１０は映像信号線２０比べて幅が広いので、柱状スペーサ１５０による液晶の配向乱れに起因する光漏れをより効果的に防止することが出来る。なお、柱状スペーサ１５０は、映像信号線２０上、走査線１０上のみでなく、映像信号線２０と走査線１０の交差部、ＴＦＴの上等にも形成することが出来る。
【００４５】
図９は、ＴＦＴ基板１００における本発明に関係する部分の製造フローである。図９において、図１に示す層間絶縁膜１０４の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって対向電極１０５を形成する。その後柱状スペーサ１５０を形成するためのスペーサ材を塗布する。スペーサ材の厚さは、柱状スペーサ１５０の高さと同じ、例えば、３〜４μｍである。その後、塗布したスペーサ材を露光し、現像し、乾燥させることによって柱状スペーサ１５０を形成する。その後、配向膜１０６を塗布する。配向膜１０６は、レベリング効果によって、柱状スペーサ１５０の先端には形成されない。
【００４６】
図１０は、対向基板２００における本発明に関係する部分の製造フローである。図１０において、カラーフィルタ２０２を形成した後、オーバーコート材２０３を塗布する。塗布されたオーバーコート材２０３に対して、凹凸台座１３０部分に対し、ハーフ露光を行い、現像、乾燥することによって、凹凸台座１３０を形成する。その後、配向膜１０６を塗布する。配向膜１０６は、凹凸台座１３０部分にも塗布されるが、凹凸台座１３０部分の凸部１３１には、レベリング効果によって、配向膜は塗布されない。
【００４７】
その後、例えば、対向基板２００の周辺にシール材１４０を形成し、対向基板２００の内部に液晶を滴下する。これをＯＤＦ（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）という。その後対向基板２００とＴＦＴ基板１００を貼り合わせ、液晶表示装置を形成する。このようにして形成した、液晶表示装置では、柱状スペーサ１５０の上にも凹凸台座１３０における凸部にも配向膜は形成されていないので、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００に横ずれ等が生じても、配向膜削れによる輝点が生ずることはない。
【実施例２】
【００４８】
図１１は、本発明の第２の実施例による凹凸台座１３０の底面の形状を示す斜視図である。この凹凸台座１３０は対向基板２００のオーバーコート膜２０３に形成されている。図１１において、凹凸台座１３０の底面の凹凸が１方向（ｘ方向）にのみ形成されている。つまり、図１１においては、横方向（ｘ方向）には凹凸が所定のピッチＰによって連続して形成され、縦方向（ｙ方向）には凸部１３１の尾根が形成されている。図１１の形状においても、凸部１３１には配向膜１０５は存在せず、配向膜１０５は、凹部１３２に厚く形成されている状態である。
【００４９】
図１１において、柱状スペーサ１５０は、凸部１３１に接触しているが、凸部１３１には、配向膜１０５が存在していないので、仮に柱状スペーサ１５０が横ずれを起こしても配向膜１０５が削れるということは無い。図１１において、柱状スペーサ１５０が傾いて、配向膜が厚く形成されている凹部１３２に接触しないようにするためには、柱状スペーサ１５０は、少なくとも２個の凸部１３１と接触する必要がある。つまり、図１１において、柱状スペーサ１５０の先端部の径は、ｘ方向に少なくとも２個の凸部１３１と接触するだけの幅が必要である。好ましくは、柱状スペーサ１５０の先端部の径は、ｘ方向に３個以上の凸部１３１と接触することが好ましい。
【００５０】
図１１における凸部１３１の断面の形状における傾斜角θは、図６に示した、断面が円形の場合の凸部１３１の場合と同様である。すなわち、図１１におけるｘ方向の断面が図６の断面となる。つまり、本実施例においても、凹凸の形成プロセスと、凹凸のレベリング効果によって、凸部１３１に配向膜１０５を形成しないようにすることを勘案した条件は、図６のθは３度以上、４５度以下が望ましい。θが３度よりも小さい場合は、凸部１３１おいて、配向膜１０５を薄くする効果は得られなかった。なお、本発明の効果としては、凸部１３１に配向膜１０５が完全に無くなる場合のみならず、凸部１３１において、配向膜１０５が凹部１３２におけるよりも薄くなっていれば、所定の効果を得ることが出来る。θの値は、より好ましくは、６度以上、２５度以下である。
【００５１】
図１１において、凹凸台座１３０の底面における凸部１３１の延在方向すなわち尾根１３１の延在方向は、ｙ方向、つまり、図８における映像信号線の延在方向である。しかし、図１１における尾根１３１の延在方向は、ｙ方向に限らず、ｘ方向でもよい。さらに、凹凸台座１３０の底面に形成される尾根１３１は、ｘ方向、ｙ方向のみならず、ｘ方向およびｙ方向に対して所定の角度を有していてもよい。尾根１３１の方向がいずれの方向であっても、柱状スペーサ１５０の先端が、２以上の尾根１３１と接すること、より好ましくは、３個以上の尾根１３１と接することが重要である。この場合柱状スペーサ１５０の先端部は、尾根の延在方向と直角方向において、２個以上、好ましくは３個以上の尾根と接する必要がある。
【００５２】
ところで、液晶表示装置において、液晶を注入する方法には、液晶表示装置の内部を真空にして注入孔から液晶を注入する方法（真空注入法）と、対向基板の周囲にシール材を形成し、内部に液晶を滴下する方法（滴下方法、ＯＤＦ、Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）がある。このうち、滴下方法は、滴下する液晶量を正確に制御する必要がある。対向基板２００に形成される柱状スペーサ１５０の数が多いと、滴下液晶量の制御が難しくなることと、柱状スペーサ１５０間のばらつきによってＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔の制御が困難になる。
【００５３】
したがって、滴下方式においては、柱状スペーサ１５０の数が真空注入法の場合に比較して少ない。そうすると、液晶表示装置が熱サイクルを受けた場合、あるいは、外部から圧力が加わった場合等に、１個当たりの柱状スペーサ１５０にかかるストレスおよび歪が大きくなる。つまり、柱状スペーサ１５０の横ずれの量が大きくなる。つまり、滴下方式の場合は、配向膜削れの生ずる機会がより多い。
【００５４】
したがって、本発明を滴下方式によって液晶を注入する方式の液晶表示装置に適用することによって特に効果を上げることが出来る。
【００５５】
以上で説明した構成では、凹凸台座１３０は対向基板２００におけるオーバーコート膜２０３に形成されている。しかし、液晶表示装置の品種によっては、オーバーコート膜２０３が形成されていない場合がある。このような場合、ＴＦＴ基板１００に形成された柱状スペーサ１５０に対向する部分の対向基板２００に形成されたブラックマトリクス２０１に凹凸台座１３０を形成することが出来る。また、ブラックマトリクス２０１が柱状スペーサに対向する部分に無い場合は、柱状スペーサ１５０に対向する部分の対向基板２００に形成されたカラーフィルタ２０２に凹凸台座１３０を形成することが出来る。
【００５６】
また、対向基板２００に対向電極１０５が形成されている場合は、対向基板２００に凹凸台座１３０を形成した後、透明電極であるＩＴＯによって形成された対向電極１０５を形成し、その後、配向膜１０６を形成する。このような構成においても、凹凸台座１３０において、柱状スペーサ１５０が接触する凸部における配向膜は無くすことができるか、わずかな膜厚とすることが出来る。これによって配向膜屑による輝点の発生を防止することが出来る。
【００５７】
また、以上の説明では、ＴＦＴ基板側に有機パッシベーション膜が存在していないものとして説明した。しかし、ＴＦＴ基板側に有機パッシベーション膜が存在している場合でも、柱状スペーサをＴＦＴ基板側に形成することが出来、対向基板側のオーバーコート膜等に凹凸台座を形成することが出来る。
【符号の説明】
【００５８】
１０…走査線、 ２０…映像信号線、 ２１…ドレイン電極、 ２２…ソース電極、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート絶縁膜、 １０２…無機パッシベーション膜、 １０３…画素電極、 １０４…層間絶縁膜、 １０５…対向電極、 １０６…配向膜、 １０７…有機パッシベーション膜、 １１０…平坦台座、 １２０…凹台座、 １３０…凹凸台座、 １３１…凸部、 １３２…凹部、 １４０…シール材、 １５０…柱状スペーサ、 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…液晶層、 ２１１…液晶分子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に配向膜の削れ屑に起因する輝点を対策した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
液晶表示装置では、対向基板とＴＦＴ基板における液晶層との界面に配向膜を形成し、配向膜にラビング処理あるいは光配向処理を施すことによって液晶分子を初期配向させている。そして、この初期配向からの液晶分子を電界によって捩るあるいは、回転させることによって、液晶層を透過する光の量を制御している。
【０００４】
一方、液晶層の厚さを制御するために、対向基板とＴＦＴ基板との間にスペーサを形成する必要がある。従来は、スペーサとしてビーズ等を液晶層内に分散していたが、近年、ＴＦＴ基板と対向基板間の、より正確なギャップ（液晶層）の制御のために、対向基板に柱状スペーサを形成し、柱状スペーサによって、ＴＦＴ基板と対向基板のギャップを制御することが行われている。
【０００５】
一方、柱状スペーサを用いることによって新たな問題も生ずる。例えば、「特許文献１」には、対向基板を外部から押した場合に柱状スペーサがずれる場合の摩擦力を低減し、外部からの圧力が無くなった場合に、柱状スペーサがもとの場所に容易に復帰できる構成が記載されている。「特許文献１」には、このために、ＴＦＴ基板に形成する台座として、柱状スペーサの先端の面積よりも小さな面積を有する台座を形成することが開示されている。また、柱状スペーサが横ずれした場合に、配向膜削れが発生する問題も生じている。配向膜削れ、あるいは、柱状スペーサについてのその他の文献として「特許文献２」〜「特許文献６」が挙げられる。
【０００６】
「特許文献７では、サブ柱状スペーサを形成し、サブ柱状スペーサに対応する台座には凹凸が形成されているが、通常は、サブ柱状スペーサは台座には接触せず、基板に荷重がかかったときにのみ、サブ柱状スペーサが、凹凸が形成された台座に接触する構成が記載されている。「特許文献７」の目的は、台座に凹凸を形成することによって、サブ柱状スペーサに荷重がかかった場合に、荷重を和らげ、サブ柱状スペーサが破壊することを防止することである。
【０００７】
尚、特許文献１には対応米国特許として７，６８４，００３号が、特許文献４には対応米国公開として２００９／００５９１５５が、特許文献５には、対応米国公開として２０１１／００８０５４８が、特許文献７には、対応米国公開として、２０１１／００１３１３１存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１６４１３４号公報
【特許文献２】特開２００７−３２８２４７号公報
【特許文献３】特開２００８−１７０６９０号公報
【特許文献４】特開２００９−５８６１８号公報
【特許文献５】特開２００９−２８２２６２号公報
【特許文献６】特開２０１０−８６１６号公報
【特許文献７】特開２０１１−２２２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般には柱状スペーサは対向基板に設けられる。一方、ＴＦＴ基板には、柱状スペーサと対向する部分に台座が設けられる。ここで、台座とは、ＴＦＴ基板側に形成された突起状のもののみでなく、柱状スペーサと対向する部分が平坦、あるいは、凹部が形成されている場合も含むものとする。すなわち、本明細書では、台座とは、柱状スペーサと対向するＴＦＴ基板側の構造をいう。
【００１０】
液晶表示装置においては、対向基板とＴＦＴ基板における液晶層と接する面には、配向膜が形成されている。対向基板においては、柱状スペーサは、比較的高いので、柱状スペーサの先端に配向膜が形成されることは少ない。一方、ＴＦＴ基板においては、台座は柱状スペーサに比べて低いので、台座の表面にも配向膜が形成される。配向膜が形成された台座の表面に柱状スペーサが接すると、台座表面の配向膜が削れる。
【００１１】
つまり、液晶表示装置が温度サイクル等を受けＴＦＴ基板と対向基板とが異なる割合で伸縮したり、対向基板が外部から圧力を受けたりすると、柱状スペーサが横ズレを生じ、このとき、台座上の配向膜を削る。この削られた配向膜の削り屑が液晶層に混入すると、輝点が発生し、画質を劣化させる。
【００１２】
本発明の課題は、柱状スペーサに起因する配向膜の削れを対策して、輝点の発生を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。すなわち、画素電極とＴＦＴ基板を有する画素がマトリクス状に形成された表示領域とその周辺領域を含むＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスとカラーフィルタの上にオーバーコート膜が配置された対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板は、前記ＴＦＴ基板の表示領域に対応した表示領域と、前記ＴＦＴ基板の周辺領域に対応した周辺領域を有し、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔は、前記ＴＦＴ基板に形成された柱状スペーサによって間隔が規定され、前記対向基板の前記オーバーコート膜には表示領域において、前記柱状スペーサと対向する凹凸台座が形成され、前記凹凸台座の底面は、凸部と凹部が形成され、前記凸部の先端は、前記平坦部よりも低く、前記凸部に存在する配向膜の膜厚は、前記凹部に存在する配向膜の膜厚よりも小さく、前記柱状スペーサの先端は前記凹凸台座の底面に形成された２個以上の凸部と接触し、前記凹凸台座の底面の径は、前記柱状スペーサの先端の径よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１４】
本発明の別な態様によれば、ＴＦＴ基板の前記周辺領域に形成された柱状スペーサは、前記対向基板の周辺領域においては、前記オーバーコート膜の平坦台座と接することを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置である。
【００１５】
本発明のさらに別な態様によれば、前記ＴＦＴ基板には有機パッシベーション膜は存在しないことを特徴とする（１）または（２）に記載の液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、柱状スペーサを有し、光配向膜を用いた液晶表示装置において、柱状スペーサによる配向膜の削れを防止することが出来るので、液晶表示装置の製造歩留まりを向上させることが出来る。また、出荷後の温度サイクル、あるいは対向基板に対する外部からの圧力に起因して、柱状スペーサが横ずれすることによる配向膜削れを防止することが出来るので、市場不良の発生を防止することが出来る。
【００１７】
滴下方式によって、液晶を注入する方式の液晶表示装置では、柱状スペーサの数が少なく、１個当たりの柱状スペーサと台座との間に対するストレスが大きいが、本発明によれば、このような、柱状スペーサと接する台座には、配向膜が存在しないか、他の部分よりも薄いので、配向膜削れの発生を防止することが出来、輝点の発生を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における、液晶表示装置の断面図である。
【図２】凹凸台座に柱状スペーサが接触している状態を示す詳細断面図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の模式断面図である。
【図４】従来技術における液晶表示装置の問題点を示す模式図である。
【図５】凹凸台座の底面に形成された凸部の例を示す斜視図である。
【図６】凹凸台座の底面に形成された凸部の傾斜角度を定義する断面模式図である。
【図７】柱状スペーサの配置位置を示す平面図である。
【図８】柱状スペーサの他の配置位置を示す平面図である。
【図９】ＴＦＴ基板の本発明に関連する製造プロセスである。
【図１０】対向基板の本発明に関連する製造プロセスである。
【図１１】実施例２による凹凸台座と柱状スペーサの関係を示す斜視図である。
【図１２】凹台座が形成された液晶表示装置の断面図である。
【図１３】凹凸台座が形成された液晶表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を説明する前に、比較例を図を用いて説明する。図１２は、比較例としての液晶表示装置の模式断面図である。図１２において、ＤＩは表示領域を示し、ＰＥは表示領域以外の周辺部を示す。図１２において、ＰＥではシール材１４０の外側において、柱状スペーサ１５０が形成されているが、品種によっては、柱状スペーサ１５０はシール材１４０の外側ではなく、シール材１４０の内側にのみ存在する場合もある。本発明は、このような構成に対しても適用することが出来る。
【００２０】
図１２において、ＴＦＴ基板１００の上に有機パッシベーション膜１０７が形成されている。有機パッシベーション膜１０７は平坦化膜としての役割も有しているので、１．５〜２μｍ程度と、厚く形成される。図１２において、実際は、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００と有機パッシベーション膜１０７との間には、配線、電極、半導体膜、ゲート絶縁膜、無機パッシベーション膜等が形成されているが、図１２は模式図なので、これらの層は省略されている。
【００２１】
有機パッシベーション膜１０７には、露光、ハーフ露光等を用いて、穴あるいは、凹部が形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とを貼り合わせるシール材１４０が形成される部分からは、有機パッシベーション膜１０７は除去されている。また、対向基板２００に形成された柱状スペーサ１５０が対向する部分において、ＴＦＴ基板１００には凹台座１２０が形成されている。凹台座１２０は、ＴＦＴ基板１００において、柱状スペーサ１５０が接する部分では凹となっており、他の部分に比較して低くなっている。
【００２２】
このように凹台座１２０を形成する理由は、後で説明する図３に示すように、通常状態においては、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００を内側に凸の状態に保つためである。図１２に戻り、通常は、ＴＦＴ基板１００の有機パッシベーション膜１０１の上には、対向電極、層間絶縁膜、画素電極等が形成されているが、図１２は模式図なので、これらの層は省略されている。したがって、図１２では、有機パッシベーション膜１０７の上に配向膜１０６が形成されている。配向膜１０６は、塗布した時点では液体であるので、レベリング効果によって、低い部分に厚くたまる。つまり、図１２に示す凹台座１２０にも配向膜１０６は比較的厚く形成されている。
【００２３】
図１２において、対向基板２００側には、オーバーコート膜２０３が形成され、柱状スペーサ１５０はオーバーコート膜２０３に形成されている。一般には、オーバーコート膜２０３と対向基板２００の間にはカラーフィルタおよびブラックマトリクスが形成されているが、図２は、模式図なので、これらの膜は省略されている。オーバーコート膜２０３の上に配向膜１０５が形成されている。図１２においては、柱状スペーサ１５０の先端には、配向膜１０５は形成されていない。柱状スペーサ１５０は比較的高いので、先端には塗布時は液体である配向膜１０５がたまりにくいからである。対向基板２００側においても、シール部１４０には、配向膜１０５が形成されていないことは、ＴＦＴ基板１００と同様である。
【００２４】
図１２において、ＴＦＴ基板１００の凹台座１２０の部分に対向基板２００の柱状スペーサ１５０が対向して配置しているが、凹台座１２０には、配向膜１０５が存在している。このために、柱状スペーサ１５０が横ズレ等を起こすと配向膜１０５が削れ、配向膜屑が発生し、輝点の原因となる。
【００２５】
図１３は、この問題を解決するものであり、凹台座の底部に凹凸を形成している。このような台座を以後凹凸台座１３０と呼ぶ。図１３に示す凹凸台座１３０において、液状の配向膜は、凹部に溜まるが、柱状スペーサが接触する凸部には存在しない。したがって、配向膜焼成後、凹凸台座１３０において、配向膜が削れて、配向膜屑が発生するという問題は生じない。なお、図１３の構成は、凹凸台座１３０を除いては図１２と同様なので、詳しい説明は省略する。図１３の構成は、本発明者と同一の発明者によるものであり、現在特許出願中である。
【００２６】
このように、図１３によれば、配向膜屑の発生は防止することが出来るが、図１３の構成では、凹凸台座１３０は、有機パッシベーション膜１０７に形成される必要がある。有機パッシベーション膜１０７は、液晶表示装置の品種によって、存在する場合と、存在しない場合がある。つまり、図１３の構成は、有機パッシベーション膜１０７を有していない液晶表示装置には適用できない。
【００２７】
以下の実施例で示す本発明では、柱状スペーサ１５０をＴＦＴ基板１００側に形成し、凹凸台座１３０を対向基板２００側のオーバーコート膜２０３に形成することによって、有機パッシベーション膜１０７を有さない液晶表示装置においても、柱状スペーサ１５０による配向膜削れを防止することが出来る。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明を示す液晶表示装置の端部付近の断面図である。図１はＩＰＳ方式の液晶表示装置の断面図であり、有機パッシベーション膜１０７を使用していない。図１において、対向基板２００にカラーフィルタ２０２が形成されている領域が表示領域であり、シール材１４０に近い部分が周辺領域である。図１のＴＦＴ基板１００には、ゲート絶縁膜１０１が形成され、その上にパッシベーション膜１０２が形成されている。パッシベーション膜１０２は図示しないＴＦＴを保護するものである。
【００２９】
パッシベーション膜１０２の上には、画素毎に平面ベタで形成された画素電極１０３が形成されている。また、パッシベーション膜１０２の上には映像信号線２０も形成されている。画素電極１０３および映像信号線２０を覆って、層間絶縁膜１０４が形成されている。層間絶縁膜１０４を挟んで、画素電極１０３の上には櫛歯状の対向電極１０５が形成されている。画素電極１０３と対向電極１０５との間に電圧が印加されると、矢印のような電気力線が発生し、液晶分子２１１が回転して光の透過を制御する。
【００３０】
映像信号線２０の上には、層間絶縁膜１０４を挟んで柱状スペーサ１５０が形成されている。このように、柱状スペーサ１５０がＴＦＴ基板１００側に形成されていることが本発明の特徴である。パッシベーション膜１０２および櫛歯状の対向電極１０５を覆って配向膜１０６が形成されている。液状の配向膜は柱状スペーサ１５０の上にも塗布されるが、柱状スペーサ１５０は高さが高いので、レベリング効果によって、柱状スペーサ１５０の上には、配向膜１０６は形成されていない。
【００３１】
対向基板２００側には、カラーフィルタ２０２とブラックマトリクス２０１が形成されている。カラーフィルタ２０２が形成されている領域が表示領域である。画素電極１０３に対応してカラーフィルタ２０２が形成され、柱状スペーサ１５０および映像信号線２０が形成されている部分対応してブラックマトリクス２０１が形成されている。図１では、ブラックマトリクス２０１とカラーフィルタ２０２が並列して形成されているが、ブラックマトリクス２０１の上にカラーフィルタ２０２が重畳されて形成されている場合もある。本発明はこのような構成の液晶表示装置に対しても適用することが出来る。
【００３２】
カラーフィルタ２０２およびブラックマトリクス２０１を覆ってオーバーコート膜２０３が形成され、オーバーコート膜２０３の上に配向膜１０６が形成されている。液晶層２１０はＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に挟持されており、周辺に形成されたシール材１４０によってシールされている。シール材１４０が形成されている部分には配向膜１０６は塗布されていない。シール部１４０に配向膜１０６が存在すると、シール材１４０と基板との接着力が低下するから、ストッパー等を用いて、配向膜１０６のシール材１４０への付着を防止している。
【００３３】
図１において、柱状スペーサ１５０は表示領域において、オーバーコート膜２０３に形成された凹凸台座１３０と接触し、周辺部においては、凹凸台座１３０が形成されていない平坦なオーバーコート膜２０３に接触している。すなわち、周辺部は平坦台座１１０となっている。したがって、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔は周辺において大きい。この状態を誇張して示す断面図が図３である。
【００３４】
図３のような構造において、温度が上昇してＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００が熱膨張した場合であっても、熱膨張によるストレスは、図３のＦで示すような方向であり、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に隙間を生ずるような方向ではない。したがって、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００が熱膨張した場合に、図４に示すように、液晶表示装置の上側の間隔ｄ１よりも下側の間隔ｄ２のほうが大きくなるという現象を防止することが出来る。
【００３５】
図２は図１における凹凸台座１３０部分の断面図である。図２において、オーバーコート膜２０３の表面から凹凸台座１３０の凹部の底面までの距離ｈ１は例えば、０．６〜０．７μｍである。凹凸台座１３０の底部における凹凸の高さは、例えば、０．３５μｍ程度である。オーバーコート膜２０３の厚さは例えば、１．５μｍである。配向膜１０６のオーバーコート膜２０３における平坦部の膜厚は例えば、８０ｎｍである。凹凸台座１３０においては、配向膜１０６は凹部に溜まるので、凹部における配向膜１０６の厚さは８０ｎｍよりも大きいが、凹凸の高さ０．３５μｍよりも小さいので、配向膜焼成後、凹凸台座１３０の底面における凸部に配向膜１０６は存在しない。
【００３６】
図１および図２では、柱状スペーサ１５０の先端は、凹凸台座１３０における３個の凸部１３１と接触しているが、２個以上の凸部接触することによって、柱状スペーサを安定して接触させることが出来る。ただし、柱状スペーサ１５０の先端は、３個以上の凸部１３１と接触していることが好ましい。また、凹凸台座１３０において、凹凸が形成されている底部の径ＤＢは、柱状スペーサの先端の径よりも大きいことが必要である。なお、図２においては、凸部１３１の先端において、また、柱状スペーサ１５０の先端において、配向膜１０６は存在しない状態となっているが、配向膜が完全に無い状態でなく、薄く形成されていた場合であっても、配向膜削れの影響を軽減することが出来る。
【００３７】
したがって、図２に示すように、柱状スペーサ１５０と凹凸台座１３０の接触部には配向膜１０６は存在しないか存在しても極めて薄く存在しているのみである。このような構造であれば、柱状スペーサ１５０が横ズレしたような場合であっても、配向膜削れが生ずることはない。
【００３８】
図５は、凹凸台座１３０の底辺の形状の模式図であり、凸部１３１が、底面が円形状である突起の場合の斜視図である。凸部１３１と凸部１３１の間が凹部１３２である。凹凸台座１３０の底辺には、通常もっと多くの凸部１３１が形成される場合もあるが、図５は底面の１部を示している。図５において、凸部１３１の径Ｄは例えば６μｍである。ここで、径Ｄは、凸部１３１の下端における径を示している。
【００３９】
図６は、図５のＡ−Ａ断面図であり、凹凸台座１３０の底面に形成された凸部１３１の傾斜角度θの定義を示すものである。図６において、傾斜角度θは、凸部１３１の頂点と、平坦である凹部１３２の始まり部分とを結ぶ線と、平坦である凹部１３２とのなす角度をいう。なお、凹部１３２が平坦か否かが不明な場合は、凸部１３１を挟む２個の凹部１３２を結ぶ線を平坦な線と定義すればよい。
【００４０】
凸部１３１はハーフ露光を用いることによって形成する。すなわち、凸部１３１は露光量を少なくし、凹部１３２は露光量を多くすることによって、凹凸台座１３０の底面に凹凸を形成する。このような、形成方法においては、図６に示すような傾斜角度θを大きく形成することは難しい。一方、θがあまり小さいと、凸部１３１に配向膜１０５を形成しないように、十分な凹凸を形成することが困難になる。
【００４１】
凹凸の形成プロセスと凹凸のレベリング効果によって、凸部に配向膜１０５を形成しないようにする条件は、実験によれば、図６のθは３度以上、４５度以下が望ましい。θが３度よりも小さい場合は、凸部おいて、配向膜１０５を薄くする効果は得られなかった。なお、本発明の効果としては、凸部１３１に配向膜１０５が完全に無くなる場合のみならず、凸部１３１において、配向膜が凹部におけるよりも薄くなっていれば、所定の効果を得ることが出来る。θの値は、より好ましくは、６度以上、２５度以下である。
【００４２】
図７は表示領域の一部を示す平面図である。図７において、映像信号線２０が縦方向に延在し、横方向に所定のピッチで配列している。走査線１０は横方向に延在し、縦方向に所定のピッチで配列している。なお、図７では走査線１０は１本のみ記載されている。映像信号線２０の一部が分岐してＴＦＴのドレイン電極２１となり、ドレイン電極２１と対向して画素電極と接続するソース電極２２が配置している。ＴＦＴのゲートは走査線１０が兼ねている。
【００４３】
映像信号線２０の上に柱状スペーサ１５０が形成されている。本発明においては、柱状スペーサ１５０はＴＦＴ基板１００に形成されている。対向基板２００には、柱状スペーサ１５０、ＴＦＴ、映像信号線２０、走査線１０等を覆うようにして、図７に点線で示すように、ブラックマトリクス２０１が形成されている。柱状スペーサ１５０が形成されている部分では、液晶の配向がみだれるので、光漏れ等が生ずるが、これを対向基板２００に形成されたブラックマトリクス２０１によって防止している。
【００４４】
図８は図７と同じ構成で、柱状スペーサ１５０を映像信号線２０の上でなく、走査線１０の上に配置したものである。走査線１０は映像信号線２０比べて幅が広いので、柱状スペーサ１５０による液晶の配向乱れに起因する光漏れをより効果的に防止することが出来る。なお、柱状スペーサ１５０は、映像信号線２０上、走査線１０上のみでなく、映像信号線２０と走査線１０の交差部、ＴＦＴの上等にも形成することが出来る。
【００４５】
図９は、ＴＦＴ基板１００における本発明に関係する部分の製造フローである。図９において、図１に示す層間絶縁膜１０４の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって対向電極１０５を形成する。その後柱状スペーサ１５０を形成するためのスペーサ材を塗布する。スペーサ材の厚さは、柱状スペーサ１５０の高さと同じ、例えば、３〜４μｍである。その後、塗布したスペーサ材を露光し、現像し、乾燥させることによって柱状スペーサ１５０を形成する。その後、配向膜１０６を塗布する。配向膜１０６は、レベリング効果によって、柱状スペーサ１５０の先端には形成されない。
【００４６】
図１０は、対向基板２００における本発明に関係する部分の製造フローである。図１０において、カラーフィルタ２０２を形成した後、オーバーコート材２０３を塗布する。塗布されたオーバーコート材２０３に対して、凹凸台座１３０部分に対し、ハーフ露光を行い、現像、乾燥することによって、凹凸台座１３０を形成する。その後、配向膜１０６を塗布する。配向膜１０６は、凹凸台座１３０部分にも塗布されるが、凹凸台座１３０部分の凸部１３１には、レベリング効果によって、配向膜は塗布されない。
【００４７】
その後、例えば、対向基板２００の周辺にシール材１４０を形成し、対向基板２００の内部に液晶を滴下する。これをＯＤＦ（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）という。その後対向基板２００とＴＦＴ基板１００を貼り合わせ、液晶表示装置を形成する。このようにして形成した、液晶表示装置では、柱状スペーサ１５０の上にも凹凸台座１３０における凸部にも配向膜は形成されていないので、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００に横ずれ等が生じても、配向膜削れによる輝点が生ずることはない。
【実施例２】
【００４８】
図１１は、本発明の第２の実施例による凹凸台座１３０の底面の形状を示す斜視図である。この凹凸台座１３０は対向基板２００のオーバーコート膜２０３に形成されている。図１１において、凹凸台座１３０の底面の凹凸が１方向（ｘ方向）にのみ形成されている。つまり、図１１においては、横方向（ｘ方向）には凹凸が所定のピッチＰによって連続して形成され、縦方向（ｙ方向）には凸部１３１の尾根が形成されている。図１１の形状においても、凸部１３１には配向膜１０５は存在せず、配向膜１０５は、凹部１３２に厚く形成されている状態である。
【００４９】
図１１において、柱状スペーサ１５０は、凸部１３１に接触しているが、凸部１３１には、配向膜１０５が存在していないので、仮に柱状スペーサ１５０が横ずれを起こしても配向膜１０５が削れるということは無い。図１１において、柱状スペーサ１５０が傾いて、配向膜が厚く形成されている凹部１３２に接触しないようにするためには、柱状スペーサ１５０は、少なくとも２個の凸部１３１と接触する必要がある。つまり、図１１において、柱状スペーサ１５０の先端部の径は、ｘ方向に少なくとも２個の凸部１３１と接触するだけの幅が必要である。好ましくは、柱状スペーサ１５０の先端部の径は、ｘ方向に３個以上の凸部１３１と接触することが好ましい。
【００５０】
図１１における凸部１３１の断面の形状における傾斜角θは、図６に示した、断面が円形の場合の凸部１３１の場合と同様である。すなわち、図１１におけるｘ方向の断面が図６の断面となる。つまり、本実施例においても、凹凸の形成プロセスと、凹凸のレベリング効果によって、凸部１３１に配向膜１０５を形成しないようにすることを勘案した条件は、図６のθは３度以上、４５度以下が望ましい。θが３度よりも小さい場合は、凸部１３１おいて、配向膜１０５を薄くする効果は得られなかった。なお、本発明の効果としては、凸部１３１に配向膜１０５が完全に無くなる場合のみならず、凸部１３１において、配向膜１０５が凹部１３２におけるよりも薄くなっていれば、所定の効果を得ることが出来る。θの値は、より好ましくは、６度以上、２５度以下である。
【００５１】
図１１において、凹凸台座１３０の底面における凸部１３１の延在方向すなわち尾根１３１の延在方向は、ｙ方向、つまり、図８における映像信号線の延在方向である。しかし、図１１における尾根１３１の延在方向は、ｙ方向に限らず、ｘ方向でもよい。さらに、凹凸台座１３０の底面に形成される尾根１３１は、ｘ方向、ｙ方向のみならず、ｘ方向およびｙ方向に対して所定の角度を有していてもよい。尾根１３１の方向がいずれの方向であっても、柱状スペーサ１５０の先端が、２以上の尾根１３１と接すること、より好ましくは、３個以上の尾根１３１と接することが重要である。この場合柱状スペーサ１５０の先端部は、尾根の延在方向と直角方向において、２個以上、好ましくは３個以上の尾根と接する必要がある。
【００５２】
ところで、液晶表示装置において、液晶を注入する方法には、液晶表示装置の内部を真空にして注入孔から液晶を注入する方法（真空注入法）と、対向基板の周囲にシール材を形成し、内部に液晶を滴下する方法（滴下方法、ＯＤＦ、Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）がある。このうち、滴下方法は、滴下する液晶量を正確に制御する必要がある。対向基板２００に形成される柱状スペーサ１５０の数が多いと、滴下液晶量の制御が難しくなることと、柱状スペーサ１５０間のばらつきによってＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔の制御が困難になる。
【００５３】
したがって、滴下方式においては、柱状スペーサ１５０の数が真空注入法の場合に比較して少ない。そうすると、液晶表示装置が熱サイクルを受けた場合、あるいは、外部から圧力が加わった場合等に、１個当たりの柱状スペーサ１５０にかかるストレスおよび歪が大きくなる。つまり、柱状スペーサ１５０の横ずれの量が大きくなる。つまり、滴下方式の場合は、配向膜削れの生ずる機会がより多い。
【００５４】
したがって、本発明を滴下方式によって液晶を注入する方式の液晶表示装置に適用することによって特に効果を上げることが出来る。
【００５５】
以上で説明した構成では、凹凸台座１３０は対向基板２００におけるオーバーコート膜２０３に形成されている。しかし、液晶表示装置の品種によっては、オーバーコート膜２０３が形成されていない場合がある。このような場合、ＴＦＴ基板１００に形成された柱状スペーサ１５０に対向する部分の対向基板２００に形成されたブラックマトリクス２０１に凹凸台座１３０を形成することが出来る。また、ブラックマトリクス２０１が柱状スペーサに対向する部分に無い場合は、柱状スペーサ１５０に対向する部分の対向基板２００に形成されたカラーフィルタ２０２に凹凸台座１３０を形成することが出来る。
【００５６】
また、対向基板２００に対向電極１０５が形成されている場合は、対向基板２００に凹凸台座１３０を形成した後、透明電極であるＩＴＯによって形成された対向電極１０５を形成し、その後、配向膜１０６を形成する。このような構成においても、凹凸台座１３０において、柱状スペーサ１５０が接触する凸部における配向膜は無くすことができるか、わずかな膜厚とすることが出来る。これによって配向膜屑による輝点の発生を防止することが出来る。
【００５７】
また、以上の説明では、ＴＦＴ基板側に有機パッシベーション膜が存在していないものとして説明した。しかし、ＴＦＴ基板側に有機パッシベーション膜が存在している場合でも、柱状スペーサをＴＦＴ基板側に形成することが出来、対向基板側のオーバーコート膜等に凹凸台座を形成することが出来る。
【符号の説明】
【００５８】
１０…走査線、 ２０…映像信号線、 ２１…ドレイン電極、 ２２…ソース電極、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート絶縁膜、 １０２…無機パッシベーション膜、 １０３…画素電極、 １０４…層間絶縁膜、 １０５…対向電極、 １０６…配向膜、 １０７…有機パッシベーション膜、 １１０…平坦台座、 １２０…凹台座、 １３０…凹凸台座、 １３１…凸部、 １３２…凹部、 １４０…シール材、 １５０…柱状スペーサ、 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…液晶層、 ２１１…液晶分子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極とＴＦＴ基板を有する画素がマトリクス状に形成された表示領域とその周辺領域を含むＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスとカラーフィルタの上にオーバーコート膜が配置された対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板は、前記ＴＦＴ基板の表示領域に対応した表示領域と、前記ＴＦＴ基板の周辺領域に対応した周辺領域を有し、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔は、前記ＴＦＴ基板に形成された柱状スペーサによって間隔が規定され、
前記対向基板の前記オーバーコート膜には表示領域において、前記柱状スペーサと対向する凹凸台座が形成され、
前記凹凸台座の底面は、凸部と凹部が形成され、前記凸部の先端は、前記平坦部よりも低く、
前記凸部に存在する配向膜の膜厚は、前記凹部に存在する配向膜の膜厚よりも小さく、
前記柱状スペーサの先端は前記凹凸台座の底面に形成された２個以上の凸部と接触し、
前記凹凸台座の底面の径は、前記柱状スペーサの先端の径よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記ＴＦＴ基板の前記周辺領域に形成された柱状スペーサは、前記対向基板の周辺領域においては、前記オーバーコート膜の平坦台座と接することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記ＴＦＴ基板には有機パッシベーション膜は存在しない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。
【請求項４】
前記凹凸台座の前記凸部の断面形状における傾斜部の傾斜角度は、６度以上で２５度以下であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記凹凸台座の前記凸部の断面形状における傾斜部の傾斜角度は、３度以上で４５度以下であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶は、滴下方式によって充填されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
画素電極とＴＦＴ基板を有する画素がマトリクス状に形成された表示領域とその周辺領域を含むＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスとカラーフィルタが配置された対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板は、前記ＴＦＴ基板の表示領域に対応した表示領域と、前記ＴＦＴ基板の周辺領域に対応した周辺領域を有し、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔は、前記ＴＦＴ基板に形成された柱状スペーサによって間隔が規定され、
前記対向基板の前記ブラックマトリクスには表示領域において、前記柱状スペーサと対向する凹凸台座が形成され、
前記凹凸台座の底面は、凸部と凹部が形成され、前記凸部の先端は、前記平坦部よりも低く、
前記凸部に存在する配向膜の膜厚は、前記凹部に存在する配向膜の膜厚よりも小さく、
前記柱状スペーサの先端は前記凹凸台座の底面に形成された２個以上の凸部と接触し、
前記凹凸台座の底面の径は、前記柱状スペーサの先端の径よりも大きく、
前記ＴＦＴ基板の前記周辺領域に形成された柱状スペーサは、前記対向基板の周辺領域においては、前記ブラックマトリクスの平坦台座と接することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
前記ＴＦＴ基板には有機パッシベーション膜は存在しないことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
画素電極とＴＦＴ基板を有する画素がマトリクス状に形成された表示領域とその周辺領域を含むＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスとカラーフィルタが配置された対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板は、前記ＴＦＴ基板の表示領域に対応した表示領域と、前記ＴＦＴ基板の周辺領域に対応した周辺領域を有し、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔は、前記ＴＦＴ基板に形成された柱状スペーサによって間隔が規定され、
前記対向基板の前記カラーフィルタは表示領域において、前記柱状スペーサと対向する凹凸台座が形成され、
前記凹凸台座の底面は、凸部と凹部が形成され、前記凸部の先端は、前記平坦部よりも低く、
前記凸部に存在する配向膜の膜厚は、前記凹部に存在する配向膜の膜厚よりも小さく、
前記柱状スペーサの先端は前記凹凸台座の底面に形成された２個以上の凸部と接触し、
前記凹凸台座の底面の径は、前記柱状スペーサの先端の径よりも大きく、
前記ＴＦＴ基板の前記周辺領域に形成された柱状スペーサは、前記対向基板の周辺領域においては、前記カラーフィルタの平坦台座と接することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
前記ＴＦＴ基板には有機パッシベーション膜は存在しないことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
画素電極とＴＦＴ基板を有する画素がマトリクス状に形成された表示領域とその周辺領域を含むＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスとカラーフィルタの上にオーバーコート膜が配置された対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板は、前記ＴＦＴ基板の表示領域に対応した表示領域と、前記ＴＦＴ基板の周辺領域に対応した周辺領域を有し、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔は、前記ＴＦＴ基板に形成された柱状スペーサによって間隔が規定され、
前記対向基板の前記オーバーコート膜には表示領域において、前記柱状スペーサと対向する凹凸台座が形成され、
前記凹凸台座の底面は、凸部と凹部が形成され、前記凸部の先端は、前記平坦部よりも低く、
前記凸部に存在する配向膜の膜厚は、前記凹部に存在する配向膜の膜厚よりも小さく、
前記柱状スペーサの先端は前記凹凸台座の底面に形成された２個以上の凸部と接触し、
前記凹凸台座の底面の径は、前記柱状スペーサの先端の径よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記ＴＦＴ基板の前記周辺領域に形成された柱状スペーサは、前記対向基板の周辺領域においては、前記オーバーコート膜の平坦台座と接することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記ＴＦＴ基板には有機パッシベーション膜は存在しない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。
【請求項４】
前記凹凸台座の前記凸部の断面形状における傾斜部の傾斜角度は、６度以上で２５度以下であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記凹凸台座の前記凸部の断面形状における傾斜部の傾斜角度は、３度以上で４５度以下であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶は、滴下方式によって充填されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
画素電極とＴＦＴ基板を有する画素がマトリクス状に形成された表示領域とその周辺領域を含むＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスとカラーフィルタが配置された対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板は、前記ＴＦＴ基板の表示領域に対応した表示領域と、前記ＴＦＴ基板の周辺領域に対応した周辺領域を有し、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔は、前記ＴＦＴ基板に形成された柱状スペーサによって間隔が規定され、
前記対向基板の前記ブラックマトリクスには表示領域において、前記柱状スペーサと対向する凹凸台座が形成され、
前記凹凸台座の底面は、凸部と凹部が形成され、前記凸部の先端は、前記平坦部よりも低く、
前記凸部に存在する配向膜の膜厚は、前記凹部に存在する配向膜の膜厚よりも小さく、
前記柱状スペーサの先端は前記凹凸台座の底面に形成された２個以上の凸部と接触し、
前記凹凸台座の底面の径は、前記柱状スペーサの先端の径よりも大きく、
前記ＴＦＴ基板の前記周辺領域に形成された柱状スペーサは、前記対向基板の周辺領域においては、前記ブラックマトリクスの平坦台座と接することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
前記ＴＦＴ基板には有機パッシベーション膜は存在しないことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
画素電極とＴＦＴ基板を有する画素がマトリクス状に形成された表示領域とその周辺領域を含むＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスとカラーフィルタが配置された対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板は、前記ＴＦＴ基板の表示領域に対応した表示領域と、前記ＴＦＴ基板の周辺領域に対応した周辺領域を有し、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔は、前記ＴＦＴ基板に形成された柱状スペーサによって間隔が規定され、
前記対向基板の前記カラーフィルタは表示領域において、前記柱状スペーサと対向する凹凸台座が形成され、
前記凹凸台座の底面は、凸部と凹部が形成され、前記凸部の先端は、前記平坦部よりも低く、
前記凸部に存在する配向膜の膜厚は、前記凹部に存在する配向膜の膜厚よりも小さく、
前記柱状スペーサの先端は前記凹凸台座の底面に形成された２個以上の凸部と接触し、
前記凹凸台座の底面の径は、前記柱状スペーサの先端の径よりも大きく、
前記ＴＦＴ基板の前記周辺領域に形成された柱状スペーサは、前記対向基板の周辺領域においては、前記カラーフィルタの平坦台座と接することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
前記ＴＦＴ基板には有機パッシベーション膜は存在しないことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５４２６３（Ｐ２０１３−５４２６３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３６０３（Ｐ２０１１−１９３６０３）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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