JP2003043497A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2003043497A JP2001233385A JP2001233385A JP2003043497A JP 2003043497 A JP2003043497 A JP 2003043497A JP 2001233385 A JP2001233385 A JP 2001233385A JP 2001233385 A JP2001233385 A JP 2001233385A JP 2003043497 A JP2003043497 A JP 2003043497A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタ基板側の共通電極と薄膜トラ
ンジスタ側の配線や電極との短絡を防止し、二枚の基板
のシール領域を含めた全域で精密なセルギャップを設定
する。 【解決手段】 カラーフィルタ基板ＳＵＢ２に有する共
通電極ＩＴＯ２上、および共通電極の存在しない透明保
護膜ＯＣ２上に柱状スペーサＳＰ１を形成し、共通電極
上の柱状スペーサを配向膜で被覆することにより、柱状
スペーサを所定位置に固定した。また、シール領域ＳＬ
の内外近傍に柱状スペーサＳＰ２，ＳＰ３を配置するこ
とで二枚の基板の全域で所定のセルギャップを確保する
と共に、シール領域ＳＬの内側と外側に設けた柱状スペ
ーサＳＰ２とＳＰ３で塗布されたシール材のだれや流れ
出しを抑制して塗布高さを確保する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に液晶を封止する一対の基板間の距離を一定に保
つための新規な構成のスペーサを備えた液晶表示装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ノート型コンピユータやコンピユータモ
ニター用の高精細かつカラー表示が可能な表示デバイス
として液晶表示装置が広く採用されている。この種の液
晶表示装置は、基本的には少なくとも一方が透明なガラ
ス等からなる少なくとも一対の基板の対向間隙に液晶を
挟持して構成される。
【０００３】液晶表示装置は、一対の基板に形成した画
素形成用の各種電極に選択的に電圧を印加して所定画素
の点灯と消灯を行う形式（単純マトリクス型液晶表示装
置）、上記基板の一方または両方に形成した各種電極と
画素選択用のスィッチング素子を制御して所定画素の点
灯と消灯を行う形式（アクティブ・マトリクス型液晶表
示装置）とに大きく分類される。
【０００４】アクティブ・マトリクス型液晶表示装置
は、その基板の一方に形成するスィッチング素子として
薄膜ダイオード（ＴＦＤ）や薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を用いたものが代表的なものである。特に、薄膜ト
ランジスタを用いた液晶表示装置は、薄く軽量かつブラ
ウン管に匹敵する高画質であるということから、各種Ｏ
Ａ機器の表示端末用モニター等として広く普及してい
る。
【０００５】このアクティブ・マトリクス型の液晶表示
装置の表示方式には、駆動方法の相違から大別して次の
２通りがある。その１つは、透明電極がそれぞれ形成さ
れた２枚の基板で液晶組成物を挟み込み、透明電極に印
加された電圧で動作させ、透明電極を透過し液晶の層に
入射した光を変調して表示する方式（所謂、縦電界方式
またはＴＮ方式）であり、現在普及している製品の多く
はこの方式を採用している。
【０００６】また、もう１つは、同一基板上に構成した
２つの電極の間で基板面にほぼ平行に形成した電界によ
り動作させ、２つの電極の隙間から液晶組成物の層に入
射した光を変調して表示する方式（ＩＰＳ、あるいは横
電界方式）である。
【０００７】液晶表示装置は、液晶を挟持した一対の基
板の間の間隙、すなわちセルギャップを所定値に保持す
る必要があり、その手段として従来からガラスあるいは
樹脂の微小ビーズ（ビーズスペーサ）が多く用いられて
いる。このビーズスペーサは、各基板を貼り合わせる前
に一方の基板表面にスプレイ等で散布するものであるた
め、画素領域にも分布している。そのため、透過光ある
いは反射光がビーズスペーサを通り、所謂光漏れが発生
し、コントラストを低下させるという問題がある。
【０００８】このようなビーズスペーサの問題を解消す
るため、前記の横電界方式では画素領域を避けた部分に
柱状の部材を固定的に形成してスペーサとしたものが提
案されている（例えば、特開平１０−４８６３６号公
報）。このスペーサは柱状スペーサと称し、複数色のカ
ラーフィルタや遮光層を積層して柱状に形成したり、カ
ラーフィルタの端部を積層して柱状に形成したり、感光
性レジストを用いた露光／エッチングで形成するホトリ
ソグラフィ技法を用いて配線や電極の存在しないカラー
フィルタ基板側に形成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＴＮ（Twiste
d Nematic ）方式の液晶表示装置はカラーフィルタ基板
側に共通電極を有するため、この共通電極と柱状スペー
サとの形成順序が制限される。カラーフィルタ基板のカ
ラーフィルタ上には、その凹凸を平滑化するための透明
保護膜（オーバーコート）を形成することもある。この
ような構造を有する従来のカラーフィルタ基板において
は、この透明保護膜状に感光性レジストを用いて柱状ス
ペーサを形成し、その後に柱状スペーサ並びに透明保護
膜を共通電極で被覆し、更に共通電極上に配向膜を形成
している。このようなカラーフィルタ基板は例えば特開
平１１−８４３９４号公報に開示されている。一方、色
層（カラーフィルタ層）を積層して柱状スペーサを形成
するカラーフィルタ基板においては、この柱状スペーサ
を形成した後に、これを被覆するように共通電極を形成
する。
【００１０】しかし、ＴＮ方式の液晶表示装置を上述の
如く柱状スペーサを形成した後にこれを共通電極で被覆
してなるカラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ及びこ
れに接続された画素電極が画素毎に形成された所謂薄膜
トランジスタ基板とを貼り合わせた場合、柱状スペーサ
の上部に形成された共通電極がカラーフィルタ基板の主
面から薄膜トランジスタ基板の主面に向けて突き出る。
このため、前記カラーフィルタ基板の主面上部で共通電
極を構成する導電膜と前記薄膜トランジスタ基板の主面
上部に形成された配線層又は前記画素電極のような電極
層とが接触することにより、これらが短絡して画素欠陥
等の製品不良をもたらしている。上記の特開平１１−８
４３９４号公報では、このような短絡を防止するための
絶縁膜を設けているが、この絶縁層を形成するための工
程が必要になる。
【００１１】通常、ＩＴＯ（インジウム・チン・オキサ
イド）で形成される共通電極と樹脂材料の柱状スペーサ
との接着性は良好であるとは言えないため、セルギャッ
プ出し工程で当該柱状スペーサに移動や倒れが生じて所
定のセルギャプを確保できなかったり、柱状スペーサが
画素領域にはみ出て光漏れを起こす場合がある。また、
共通電極はカラーフィルタ基板の表示領域に選択的に形
成されるものであるため、表示領域とその周辺およびシ
ール領域での二枚の基板間の間隙を一定に保つことが難
しい。さらに、表示領域に形成した柱状スペーサのみで
は、二枚の基板を貼り合わせる際に、シール部分すなわ
ち二枚の基板の周辺部にシール剤のみを塗布した場合で
は、セルギャップ出し時に表示領域と周辺部とに均一な
プレス印加がなされないため、両基板の間隙を一様にギ
ャップ出しすることが難しい。これらが従来から解決す
べき課題となっていた。
【００１２】一方、特開２００１−２１９０２号公報に
は、柱状スペーサを表示領域（前記カラーフィルタ基板
と薄膜トランジスタ基板とを貼り合わせるシール材で概
ね囲まれた液晶層を封入するための領域）のみならず、
当該表示領域の周囲（シール材の外側）の所謂周辺領域
にも形成し、セルギャップ、即ち双方の基板主面間の間
隙を一様にする技術が開示されている。この公報に開示
されるスペーサは、カラーフィルタ層の上部に樹脂の単
一層として形成され、表示領域においてはカラーフィル
タ上に形成された対向電極（導電性を有する酸化物膜）
の上面に形成される。
【００１３】従って、このスペーサは上記表示領域と上
記周辺領域とで上記樹脂の単一層の厚みを変えること
で、その高さを調整することができる。３原色の夫々に
着色されたカラーフィルタ層（ここでは、カラーフィル
タ層を構成する例えば樹脂からなる層と定義し、以下、
これを色層とも記す）を、例えばカラーフィルタ基板主
面から赤の色層、緑の色層、青の色層の順に積層してス
ペーサを形成する場合、スペーサの高さ調整は夫々の色
層の厚みにより制限されていた。
【００１４】また、ＴＮ方式のＴＦＴ型液晶表示装置に
おいて、カラーフィルタ基板の主面上に３原色夫々の色
層を所定の形状に成形し、所謂カラーフィルタ（上記３
原色の色層を２次元的に配列してなる狭義のカラーフィ
ルタ）を形成したのち、当該カラーフィルタの上部に共
通電極（基準電極、対向電極とも呼ばれる）を形成する
限りにおいて、上記共通電極は上記色の異なる色層を積
層してなるスペーサの上面に形成せざるを得ないゆえ、
これと上記薄膜トランジスタ基板上部に形成された画素
電極、映像信号線等とが短絡することもある。この公報
に掲載されたスペーサは、このような短絡を防ぐ効果も
有する。
【００１５】しかし、スペーサを構成する上記樹脂の単
一層の厚みをその形成領域に応じて変える特開２００１
−２１９０２号公報の発明を採用しても、上記セルギャ
ップを充分に一様するには至らず、その実施に際しては
上記カラーフィルタ基板の周辺領域に色層という、言わ
ば基板製造工程において汚染物の発生させる層を形成せ
ねばならない問題を見出した。即ち、この公報が教示す
る如く、カラーフィルタ基板の主面上に形成される薄膜
のなかでも、色層は他の層に比べて明らかに厚く形成さ
れるためである。
【００１６】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解消し、セルギャップを保持するためのスペーサの
光漏れを回避すると共に、二枚の基板のシール領域を含
めた全域で一様かつ正確なセルギャップを設定して、高
品質の画像表示を可能とした液晶表示装置を提供するこ
とにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は液晶表示装置を構成する一対の基板（その
間に液晶層が設けられる）の一方の主面の共通電極上、
及び共通電極が形成される領域の外側にスペーサを形成
する。
【００１８】共通電極は、例えば、ＴＮ（Twisted Nema
tic ）型の液晶層を備え且つアクティブ・マトリクス駆
動される液晶表示装置において、画素毎に設けられた画
素電極に対向するように設けられる。アクティブ・マト
リクス駆動される液晶表示装置（以下、アクティブ・マ
トリクス型液晶表示装置）においては、個々の画素に能
動素子（薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード等）が設け
られ、これにより、上記画素電極に表示画像に応じた電
圧が印加される。
【００１９】これに対し、上記共通電極は液晶層を挟ん
で画素電極に対向し、共通電極と画素電極との間に存在
する液晶層の光透過率をこれらの間に生じる電界で制御
する（これゆえ、共通電極は対向電極とも呼ばれる）。
従って、画素数に応じた複数の画素電極及び複数の能動
素子は、上記一対の基板の他方の主面に形成される。画
素電極が画素毎に形成されるのに対し、共通電極は複数
の画素電極に対向する広さに形成される。共通電極は、
液晶表示装置の画像表示領域（以下、表示領域）を覆う
１枚の導電膜として形成されることも、または、表示領
域内で複数の導電膜（但し、上記画素電極となる個々の
導電膜より広い）に別けて形成されることもある。
【００２０】いずれの場合も共通電極は、上記一対の基
板の一方の主面の上記表示領域に対応する部分に形成さ
れるが、その端部の少なくとも一部は当該基板の端部よ
り内側に留まる。即ち、上記一対の基板の一方の主面に
は、その端部に沿って共通電極が形成されない領域が存
在し、当該一対の基板を所定の間隙で隔てて貼り合せる
シール材の形成等に用いられる。本発明では、スペーサ
を、例えば上記表示領域における共通電極上と、当該共
通電極が形成される基板の主面の周縁部分（共通電極が
形成される領域の外側の部分）とに夫々形成する。本発
明による液晶表示装置において、上記スペーサは、円筒
型や台形の縦断面を有する四角柱（Square Pillar ）等
の形状を有する、上記一対の基板の一方に固定される面
と他方に接する面とを備えた柱状スペーサにするとよ
い。
【００２１】柱状スペーサのうち、少なくとも共通電極
上に形成されるものの表面の少なくとも一部には配向膜
を形成するとよい。配向膜は柱状スペーサの表面を被覆
するように形成されることが望ましいが、その表面全域
を覆わなくとも、その一部が共通電極又は共通電極上に
形成された薄膜の上面に延在していればよい。即ち、配
向膜の形成工程で、柱状スペーサの表面の一部に配向膜
が形成されなくても、本発明の実施が阻まれるものでは
ない。柱状スペーサの表面上（その少なくとも一部）に
配向膜を形成することにより、柱状スペーサは所定の位
置に固定される。
【００２２】さらに、上記共通電極が形成される基板の
主面の周縁部分（共通電極が形成される領域の外側）に
おいて、上述のシール材が形成される部分（シール部）
の両側に柱状スペーサを形成するとよい。シール部は、
上記一対の基板の共通電極が形成された一方の主面と複
数の画素電極が形成された他方の主面とを互いに対向さ
せて固定し、双方の主面とシール部とにより液晶組成物
が封入される空間を形成する。シール部は、夫々の基板
主面の上記表示領域に対応する部分を概ね囲むように設
けられる（厳密に言えば、上記空間への液晶組成物の封
入のため、シール部には断続部分又は開口が形成され
る）。従って、本発明による液晶表示装置の一つにおい
ては、上記周縁部分のシール部に対して内側（表示領域
側）及び外側（基板端部側）の両側に柱状スペーサが形
成される。基板主面の周縁部分に設けられる柱状スペー
サは、当該基板主面全体から見てシール部近傍に位置す
る。
【００２３】このような構造を有する液晶表示装置は、
その組立工程にて、形成場所の異なる３種類の柱状スペ
ーサ（共通電極上、周辺部分のシール部の内側及び外側
に夫々形成される）の機能を協調させて、そのセルギャ
ップの変動を抑える。画素電極が形成された基板主面と
これに対向する柱状スペーサの上面とのクリアランス
（Clearance ）を、３種類の柱状スペーサで比較する
と、共通電極上の柱状スペーサのそれが最も小さくな
る。
【００２４】一方、液晶組成物を液晶表示装置に封入す
る工程で、上記一対の基板の双方の主面とシール部とで
囲まれた空間の圧力は、その周囲よりも低くなる。この
ため、シール材や共通電極上の柱状スペーサは一対の基
板主面により圧迫される。一対の基板主面により圧迫さ
れたシール材は、その一部が本来シール材を形成すべき
基板主面の部分からはみ出し、この部分の両脇に流れ出
す。また、共通電極上の柱状スペーサに過度の圧力が加
わると、この柱状スペーサは変形し、上記空間に液晶組
成物が封入された時点で所望のセルギャップを形成する
ことができなくなる。
【００２５】これに対し、共通電極が形成された基板主
面の周縁部分に設けられた２種類の柱状スペーサは、一
対の基板主面によりシール材及び共通電極上の柱状スペ
ーサに加わる圧力を緩和する。なお、基板主面の周縁部
分に設けられた２種類の柱状スペーサのいずれかの高さ
（基板の厚さ方向の寸法）を共通電極上の柱状スペーサ
のそれより高くしてもよい。
【００２６】また、本発明による液晶表示装置の別の一
つにおいては、上記一対の基板の共通電極が形成される
一方にカラーフィルタを設け、その上部に透明保護膜と
共通電極とをこの順に積層する。カラーフィルタは、異
なる色を有する複数の色層（フィルタ層、または狭義の
カラーフィルタ）を当該一対の基板の一方に形成し、色
層間にブラック・マトリクスのような遮光層を形成して
も、または隣接し合う色層をその境界で積層して遮光部
分を形成してもよい。また、色層は画素毎に区画して
も、或いは隣接し合い且つ同じ色を表示する画素間に跨
るように形成してもよい。このような色層の形状に合わ
せて、遮光層（上記遮光部分も含む）に色層を区画する
開口を設けても、遮光層を色層の延在方向に沿ってスト
ライプ状に延伸させてもよい。
【００２７】本発明による液晶表示装置の別の一つは、
上述の本発明による液晶表示装置の一つと同様な形状の
共通電極、シール部、及び配向膜を有するが、当該シー
ル部の外側（基板端部側）まで延在した透明保護膜と、
基板主面の周縁部（共通電極の外側）において当該透明
保護膜上に形成された柱状スペーサとを有する構造に特
徴付けられる。透明保護膜は、上記複数の色層を覆い、
当該色層の各々より厚く形成される。
【００２８】従って、基板主面上に形成された複数の色
層やその間に設けた遮光層又は遮光部分に因る凹凸は、
透明保護膜の上面にて低減され又は均される。このた
め、共通電極上に形成された柱状スペーサの上面と基板
主面の周縁部に形成された柱状スペーサの上面との高さ
（画素電極が形成された他方の基板主面とのクリアラン
ス）の相違が小さくなる。
【００２９】従って、一対の基板主面により共通電極上
の柱状スペーサに加わる圧力をより早く基板主面の周縁
部に形成された柱状スペーサに分配される。また、この
ような２種類の柱状スペーサへの圧力の分配により、シ
ール材に加わる負荷も早期に緩和される。本発明による
液晶表示装置の別の一つにおける基板主面の周縁部の柱
状スペーサは、シール部の内側及び外側の少なくとも一
方に形成される。
【００３０】本発明による液晶表示装置の共通電極が形
成される領域の外側に形成されるスペーサは、上述のシ
ール部に沿って壁状に形成してもよく、またシール部の
角に沿って鉤状に曲がる（Ｌ字型の横断面を有する）形
状にしてもよい。本発明による液晶表示装置の代表的な
構成の一例は、以下の如く記述される。
【００３１】画素毎に対応した多数のスイッチング素子
（能動素子）が形成された主面を有する駆動基板、前記
画素に対応して複数色のカラーフィルタを配置した表示
領域が形成された主面を有するカラーフィルタ基板、及
び前記駆動基板の主面と前記カラーフィルタ基板の主面
とこれらの主面の夫々の周縁を貼り合せるシール剤とに
より形成された空間に封入される液晶を備えた液晶表示
装置において、前記カラーフィルタを透明保護膜で被覆
し、前記透明保護膜の前記表示領域における上部に透明
導電膜からなる共通電極を形成し、前記共通電極の端部
と前記カラーフィルタ基板端部との間の前記透明保護膜
上に前記シール剤を形成し、前記共通電極の上部及びそ
の端部と前記シール剤との間並びに該シール剤の外側の
前記透明保護膜上部に柱状スペーサを形成し、且つ前記
柱状スペーサと前記共通電極並びに前記透明保護膜の各
々の表面の少なくとも一部に配向膜を形成することを特
徴とする。
【００３２】前記スイッチング素子が薄膜トランジスタ
として形成される場合、前記駆動基板はＴＦＴ基板とも
よばれる。また、駆動基板のスイッチング素子が形成さ
れた主面及びカラーフィルタ基板のカラーフィルタが形
成された主面は、液晶表示パネルにおいて液晶層を挟ん
で対向するように配置されるため、夫々の基板の内面
（Inner Surface ）とも呼ばれる。
【００３３】上述の如く、前記配向膜は、例えば前記柱
状スペーサ、前記共通電極および前記透明保護膜を覆う
ように形成されるが、カラーフィルタ基板の製造条件
上、これらの上面の一部（例えば、配向膜原料の供給源
に対して「陰」になる部分）を被覆できなくとも、液晶
表示装置の画像表示に支障なければその限りでない。本
発明による液晶表示装置の代表的な構成の一例は、以下
の如く記述される。また、別の観点により、本発明によ
る液晶表示装置の構成は以下のようにも記述される。
【００３４】スイッチング素子とこれに接続された画素
電極を夫々有する画素が複数形成された主面を有する第
１の基板と、共通電極が形成された主面を有し且つこの
主面を前記第１の基板の主面に対向させて配置した第２
の基板と、前記第１の基板主面の周縁部と前記第２の基
板主面の周縁部との間に形成されたシール剤（夫々の基
板主面の縁に概ね沿って延在する）と、前記第１の基板
主面と前記第２の基板主面と前記シール剤とにより形成
された空間に形成された液晶層とを備えた液晶表示装置
において、前記液晶層を挟んで前記共通電極と前記複数
の画素電極とを対向させて表示領域を構成し、前記共通
電極の縁の少なくとも一部分を前記第２の基板主面の端
部から離間させて当該主面の周縁に周縁領域（第２の基
板主面における共通電極が形成されない領域）を形成
し、この周縁領域に前記シール剤の少なくとも一部を形
成し、前記共通電極の上部及び前記周縁領域の前記シー
ル剤の両側（シール剤の延在方向に対して該第２の基板
主面の縁側と内側）の上部の各々（言わば、３種類の領
域）に柱状スペーサを夫々形成し、前記柱状スペーサと
前記共通電極の夫々の表面の少なくとも一部に配向膜を
形成することを特徴とする。
【００３５】この液晶表示装置の場合、前述の液晶表示
装置に対して、カラーフィルタ、即ち互いに色の異なる
複数の色層は第１の基板及び第２の基板のいずれに形成
してもよい。
【００３６】上記何れかの構成を採用することにより、
液晶表示装置において、柱状スペーサを所定位置に固定
でき、画素の光透過に影響を与えることなく二枚の基板
の全域で所定のセルギャップを確保することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例の図面を参照して詳細に説明する。ここで
は、スィッチング素子として薄膜トランジスタを用いた
ＴＮ型の液晶表示装置を例として説明する。
【００３８】図１は本発明による液晶表示装置の第１実
施例を模式的に説明するための液晶表示装置の断面図で
ある。この液晶表示装置は、液晶層を挟む二枚の基板の
間隔、所謂セルギャップを決めるために、当該基板の厚
み方向にプレスを掛ける前の状態として図示される。図
中、ＳＵＢ１は薄膜トランジスタ基板、ＳＵＢ２はカラ
ーフィルタ基板を示す。薄膜トランジスタ基板ＳＵＢ１
の内面には画素対応で多数の薄膜トランジスタが形成さ
れているが、ここでは最上層に形成される配向膜ＯＲＩ
１のみを示してある。
【００３９】カラーフィルタ基板ＳＵＢ２の内面には、
遮光層であるブラックマトリクスＢＭで区画された複数
色のカラーフィルタＦＩＬ（通常、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ））が形成されている。このカラーフィ
ルタＦＩＬを覆って平滑機能と保護機能を有するオーバ
ーコート層とも言う透明保護膜（以下、オーバーコート
層と称する）ＯＣ２が形成されている。ブラックマトリ
クスＢＭやカラーフィルタＦＩＬを樹脂で形成する場合
には、その表面には大きな凹凸が残るため、このオーバ
ーコート層ＯＣ２は必須である。なお、このオーバーコ
ート層ＯＣ２は、その後の製造プロセスにおけるエッチ
ング工程等での薬液からカラーフィルタを保護する機能
も有する。さらに、このオーバーコート層ＯＣ２の上に
透明導電膜からなる共通電極ＩＴＯ２が形成されてい
る。
【００４０】共通電極ＩＴＯ２はオーバーコート層ＯＣ
２上の所定の位置に選択的に形成されており、カラーフ
ィルタＦＩＬが形成された領域とその周囲近傍である表
示領域にある共通電極ＩＴＯ２の上とその外側、および
シールＳＬの内外近傍とに柱状スペーサＳＰ１〜ＳＰ３
が形成されている。表示領域の柱状スペーサはＳＰ１で
示し、シールＳＬの近傍内側の柱状スペーサはＳＰ２、
シールＳＬの近傍外側の柱状スペーサはＳＰ３で示す。
表示領域の柱状スペーサＳＰ１は、カラーフィルタＦＩ
Ｌの各色を区画するブラックマトリクスＢＭの上方に位
置している。したがって、この柱状スペーサＳＰ１が液
晶ＬＣを通過する表示光に何らの影響も及ぼさない。し
たがって、光漏れなどによるコントラストの低下は起こ
らない位置にある。
【００４１】なお、この実施例では、表示領域の最外周
の柱状スペーサの下層には共通電極ＩＴＯ２が存在しな
いため、この部分に有する柱状スペーサの頂上は薄膜ト
ランジスタ基板側に当接していないように図示されてい
る。しかし、共通電極ＩＴＯ２の厚みは極めて薄いの
で、実際には柱状スペーサＳＰ１と同様に薄膜トランジ
スタ基板の内面に在る配向膜ＯＲＩ１に当接し、スペー
サとして充分に機能する。
【００４２】このように、表示領域の柱状スペーサＳＰ
１及びその外周の柱状スペーサＳＰ２，ＳＰ３は、共通
電極ＩＴＯ２を形成した後に形成される。柱状スペーサ
ＳＰ１と柱状スペーサＳＰ２の一部（共通電極の端部付
近に形成されるもの）は、これを被覆する配向膜ＯＲＩ
２により、これらのカラーフィルタ基板ＳＵＢ２の内面
における固定位置を確保される。配向膜自体は薄く、こ
れを挟む導体間の短絡を防止しきれない可能性はある
が、図１の構造においては、上述のような製造工程によ
り、共通電極ＩＴＯ２は柱状スペーサＳＰ１の高さで薄
膜トランジスタ基板ＳＵＢ１の内面から離される。した
がって、セルギャップ出し工程でのプレス印加がなされ
ても、共通電極ＩＴＯ２が薄膜トランジスタ基板ＳＵＢ
１側に形成されている図示しない電極や配線の間で短絡
が生じるようなことはなく、画素欠陥をもたらすことは
ない。
【００４３】シールＳＬの内外近傍に形成した柱状スペ
ーサＳＰ２とＳＰ３はシールＳＬが完全硬化する以前に
印加されるギャップ出しのためのプレス印加の際に、所
定のセルギャップを規定する機能を有する。このとき、
他の柱状スペーサＳＰ１は若干のつぶれで両基板間に強
固に保持される。そのため、その後の環境変動による両
基板間のセルギャップの変化が抑制される。また、シー
ルＳＬの内外に位置する柱状スペーサＳＰ２，ＳＰ３は
塗布されたシール剤のだれや塗布したシールの両側面へ
の流れ出しを阻止して塗布高さを維持する機能も有す
る。
【００４４】本実施例により、柱状スペーサを所定位置
に固定でき、従来のような基板間の短絡が防止され、二
枚の基板の全域で所定のセルギャップを確保することが
できる。
【００４５】図２は本発明による液晶表示装置の第２実
施例を模式的に説明するための液晶パネルの断面図であ
る。本実施例は、シールＳＬの近傍内外に設ける柱状ス
ペーサＳＰ２，ＳＰ３の高さをその他の柱状スペーサＳ
Ｐ１の高さより高く形成したものである。柱状スペーサ
ＳＰ２，ＳＰ３の高さを他の柱状スペーサＳＰ１の高さ
より高く形成する一つの手法は、カラーフィルタ基板Ｓ
ＵＢ２の主面に色層を積層し、この積層された言わば色
層の台座上に当該柱状スペーサＳＰ２，ＳＰ３を形成す
る。
【００４６】また、感光性材料を含む樹脂をマスクで選
択的に露光して柱状スペーサを形成する場合は、当該柱
状スペーサＳＰ２，ＳＰ３となる部分への露光量を柱状
スペーサＳＰ１となる部分へのそれより大きくして、こ
の部分の架橋度を高めることにより、柱状スペーサＳＰ
２，ＳＰ３を柱状スペーサＳＰ１より高く形成すること
ができる。なお、その他の構成は第１実施例と同様であ
る。
【００４７】本実施例により、二枚の基板の貼り合わせ
時およびセルギャップ出し時におけるプレス印加力を高
めることができ、より強固に両基板を貼り合わせ固定で
き、表示領域のセルギャップをより精密に設定すること
ができる。
【００４８】図３は本発明の第１および第２実施例にお
けるカラーフィルタ基板の構成を模式的に説明する平面
図であり、図１および図２と同一符号は同一部分に対応
する。カラーフィルタ基板ＳＵＢ２の内面の中央部の主
要領域にはカラーフィルタＦＩＬ、共通電極ＩＴＯ２、
配向膜ＯＲＩ２が形成されている。この主要領域は表示
領域を含み、柱状スペーサＳＰ１は各フィルタを区画す
るブラックマトリクスＢＭの直上に有して図示しない薄
膜トランジスタ基板との間のセルギャップを規制する。
【００４９】そして、シールＳＬの内外近傍には柱状ス
ペーサＳＰ２とＳＰ３が配置されている。本実施例にお
ける柱状スペーサＳＰ１，ＳＰ２、ＳＰ３は全て円形断
面として示してあるが、これら柱状スペーサの断面形状
は円形に限らず、楕円角柱、その他の棒状、あるいは切
頭円錐柱、切頭角柱であってもよい。シールＳＬの一部
には不連続部分を有するように塗布されており、この部
分に液晶を注入するための液晶注入口ＩＮＪが形成され
ている。
【００５０】この液晶注入口ＩＮＪの部分に柱状スペー
サを設けないことも考えられるが、図示したように、１
または数個の柱状スペーサを設置することで注入される
液晶を主要領域に対して略一様に流入させるための整流
部材として機能させてもよい。
【００５１】図４は本発明の第２実施例におけるカラー
フィルタ基板の構成を模式的に説明する部分平面図であ
り、図１〜図３と同一符号は同一部分に対応する。本構
成では、シールＳＬの外側に配置する柱状スペーサＳＰ
３をカラーフィルタ基板の側辺に沿って断続する壁形と
したものである。また、液晶注入口ＩＮＪに配置する柱
状スペーサＳＰ４も同様の壁型とし、その長手方向を液
晶の流入方向に向けることで、液晶の整流作用を高める
ことができ、液晶を主要領域に対して略一様に流入させ
ることができる。
【００５２】なお、柱状スペーサの高さは前記第１実施
例および第２実施例の何れか一方とすることができる。
この形状の柱状スペーサを用いたことで、シールＳＬの
外側の柱状スペーサの実効面積が大きくなる。本実施例
により、前記実施例の効果に加えて、セルギャップ出し
時のプレス圧力を大きくでき、より確実なセルギャップ
出しが可能となり、またシール剤の基板側縁への流出が
より効率よく防止され、シール剤の厚が不均一となるこ
とによるシール不良や製品の見栄えの低下を回避でき
る。
【００５３】図５は本発明の第３実施例におけるカラー
フィルタ基板の構成を模式的に説明する部分平面図であ
り、図４と同一符号は同一部分に対応する。本構成例
は、シールＳＬの内側近傍の柱状スペーサＳＰ２も図４
の実施例の外側に形成した柱状スペーサＳＰ３と同様の
壁型形状としたものである。この構成により、前記実施
例の効果に加えて、さらに確実なセルギャップ出しが可
能となり、かつシール剤の基板側縁への流出がさらに防
止され、シール剤の塗布厚が不均一となることによるシ
ール不良や製品の見栄えの低下を回避できる。他の部分
の効果は第２実施例と同様である。
【００５４】図６は本発明による液晶表示装置の製造工
程の概略を説明する工程図である。カラーフィルタ基板
の形成プロセスＣＦＰでは、カラーフィルタ用のガラス
基板にブラックマトリクスＢＭを形成し（Ｐ１）、形成
したブラックマトリクスの開口部に顔料を含有した樹脂
材料を用いて３色のカラーフィルタＦＩＬを順次埋め込
み形成する（Ｐ２）。その上を覆ってオーバーコート層
ＯＣ２を形成する（Ｐ３）。オーバーコート層ＯＣ２の
上に共通電極ＩＴＯ２を形成する（Ｐ４）。
【００５５】そして、この共通電極ＩＴＯ２および共通
電極の存在しないオーバーコート層ＯＣ２の上、シール
ＳＬが塗布される周辺部に柱状スペーサを形成する（Ｐ
５）。その後、柱状スペーサを含めた最表面に配向膜Ｏ
ＲＩ２を塗布し、ラビング等の適当な手段で配向処理を
施してカラーフィルタ基板を得る（Ｐ６）。
【００５６】一方、薄膜トランジスタ基板の形成プロセ
スＴＦＴＰでは、所定の薄膜トランジスタ形成工程で所
定の配線や電極、各種成膜とパターニングで薄膜トラン
ジスタを形成する（Ｐ７）。その後、配向膜を形成し、
同様にして配向処理を施し、薄膜トランジスタ基板を得
る（Ｐ８）。
【００５７】このようにして製造したカラーフィルタ基
板と薄膜トランジスタ基板の外周をシール剤で貼り合わ
せ（Ｐ９）、加温あるいは紫外線照射で仮硬化後、プレ
スと加熱処理でギャップ出しを行い（Ｐ１０）、シール
剤を本硬化させて液晶表示装置ＰＮＬを完成する。
【００５８】上記製造工程における柱状スペーサは、ネ
ガタイプの感光性樹脂を塗布し、マスク露光後、未硬化
部分をエッチング処理で除去するフォトリソグラフィー
技法により形成される。そのため、所望の断面積や高さ
のセルギャップを形成するに好適な粘度や硬度などを有
する樹脂材料を用いる。この柱状スペーサは、表示領域
では共通電極の直上に、その周囲ではオーバーコート層
の直上に夫々位置し、少なくとも表示領域に設けられた
柱状スペーサは配向膜により被覆されている。また、表
示領域の周囲において、柱状スペーサはシール部分の内
外に配置される。
【００５９】このため、薄膜トランジスタ基板との貼り
合わせとセルギャップ出し工程において、共通電極が薄
膜トランジスタ基板側の電極や配線との間で短絡が発生
することがない。また、セルギャップ出しが正確とな
り、かつ塗布したシール剤が表示領域や基板側面にだれ
たり流出することが阻止され、信頼性が向上し、かつ製
品としての見栄えの低下も回避される。
【００６０】なお、上記の実施例の説明では、柱状スペ
ーサを全てカラーフィルタ基板側に形成しているが、こ
の柱状スペーサは薄膜トランジスタ基板側に形成するこ
とも可能である。その場合も、薄膜トランジスタ基板Ｓ
ＵＢ１の最上層に有する配向膜ＯＲＩ１の下層に位置す
るように形成する。このようにしても前記した各実施例
におけるものと同様の効果を得ることができる。また、
シール部分の柱状スペーサのみを一方の基板側に形成す
ることも可能である。
【００６１】図７は本発明による液晶表示装置を用いた
液晶表示モジュールの全体構成を説明する展開斜視図で
ある。液晶表示モジュールＭＤＬは、前記実施例で説明
した液晶表示装置に、映像表示に必要な駆動手段、バッ
クライト、その他の部材を一体化して構成される。図７
中、参照符号ＳＨＤは金属板からなるシールドケース
（メタルフレームとも言う）、ＷＤは表示窓、ＩＮＳ
（登録商標）１〜３は絶縁シート、ＰＣＢ１〜３は駆動
手段を構成するプリント回路基板である。一般的には、
映像信号を供給するドレイン側のプリント回路基板ＰＣ
Ｂ１と薄膜トランジスタの選択信号を供給するゲート側
のプリント回路基板ＰＣＢ２は所謂フレキシブルプリン
ト基板が、またインターフェース回路基板ＰＣＢ３はハ
ードなプリント基板が用いられる場合が多い。
【００６２】また、ＩＣは駆動回路である集積回路チッ
プの搭載位置を示し、ＰＮＬは液晶表示装置、ＧＣはゴ
ムクッション、ＩＬＳは遮光スペーサ、ＰＲＳはプリズ
ムシート、ＳＰＳは拡散シート、ＧＬＢは導光板、ＲＦ
Ｓは反射シート、ＭＣＡは一体化成形により形成された
下側ケース（モールドフレーム）、ＭＯはＭＣＡの開
口、ＬＰは蛍光管、ＬＰＣはランプケーブル、ＧＢは蛍
光管ＬＰを支持するゴムブッシュ、ＢＡＴは両面粘着テ
ープ、ＢＬは蛍光管や導光板等からなるバックライトを
示し、図示の配置関係で拡散板部材を積み重ねて液晶表
示モジュールＭＤＬが組立てられる。
【００６３】液晶表示モジュールＭＤＬは、下側ケース
ＭＣＡとシールドケースＳＨＤの２種の収納・保持部材
を有し、絶縁シートＩＮＳ１〜３、プリント回路基板Ｐ
ＣＢ１〜３、液晶表示装置ＰＮＬを収納固定した金属製
のシールドケースＳＨＤと、蛍光管ＬＰ、導光板ＧＬ
Ｂ、プリズムシートＰＲＳ等からなるバックライトＢＬ
を収納した下側ケースＭＣＡとを合体させて一体化して
ある。インターフェース回路基板ＰＣＢ３には外部ホス
トからの映像信号の受入れ、タイミング信号等の制御信
号を受け入れる集積回路チップ、および外部ホストから
供給される各種のタイミング信号を加工して表示のため
のクロック信号等を生成するタイミングコンバータＴＣ
ＯＮ等が搭載される。なお、図７の構成はあくまで一例
であり、この他に適用機器に応じた様々な構成とするこ
とができることは言うまでもない。
【００６４】図８は本発明による液晶表示装置を実装し
た電子機器の一例としてのノート型コンピュータの斜視
図である。このノート型コンピュータ（可搬型パソコ
ン）はキーボード部（本体部）と、このキーボード部に
ヒンジで連結した表示部から構成される。キーボード部
にはキーボードとホスト（ホストコンピュータ）、ＣＰ
Ｕ等の表示信号生成機能を収納し、表示部には液晶表示
装置ＰＮＬを有し、その周辺にプリント回路基板ＰＣＢ
１，ＰＣＢ２、ＰＣＢ３、およびバックライト電源であ
るインバータ電源基板などが実装される。そして、上記
液晶表示装置ＰＮＬ、プリント回路基板ＰＣＢ１，ＰＣ
Ｂ２，ＰＣＢ３、インバータ電源基板、およびバックラ
イトを一体化した図７で説明した液晶表示モジュールを
実装してある。
【００６５】本発明の液晶表示装置は、図８で説明した
ノート型パソコン用に限るものではなく、ディスクトッ
プパソコンの表示装置などの大型モニター、携帯情報端
末や携帯電話機等の小型モニターとしても適用できるも
のである。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表示領域の柱状スペーサは共通電極上に有し、その上に
配向膜が塗布されるものであるため、共通電極が薄膜ト
ランジスタ基板側の電極や配線との間で短絡が発生する
ことがない。また、適性な樹脂材料を用いることでセル
ギャップ出しが正確となり、かつ塗布したシール剤が表
示領域や基板側面にだれたり流出することが阻止され、
信頼性が向上し、かつ製品としての見栄えも向上した液
晶表示装置を提供することができる。
【００６７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の第１実施例を模式
的に説明するための液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明による液晶表示装置の第２実施例を模式
的に説明するための液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の第１および第２実施例におけるカラー
フィルタ基板の構成を模式的に説明する平面図である。
【図４】本発明の第２実施例におけるカラーフィルタ基
板の構成を模式的に説明する部分平面図である。
【図５】本発明の第３実施例におけるカラーフィルタ基
板の構成を模式的に説明する部分平面図である。
【図６】本発明による液晶表示装置の製造工程の概略を
説明する工程図である。
【図７】本発明による液晶表示装置を用いた液晶表示モ
ジュールの全体構成を説明する展開斜視図である。
【図８】本発明による液晶表示装置を実装した電子機器
の一例としてのノート型コンピュータの斜視図である。
【符号の説明】
ＳＵＢ１・・・・薄膜トランジスタ基板、ＳＵＢ２・・
・・カラーフィルタ基板、ＯＲＩ１，ＯＲＩ２・・・・
配向膜、ＬＣ・・・・液晶、ＢＭ・・・・ブラックマト
リクス（遮光膜）、ＦＩＬ・・・・カラーフィルタ、Ｏ
Ｃ２・・・・オーバーコート層（透明保護膜）、ＩＴＯ
２・・・・共通電極、ＳＰ１〜ＳＰ４・・・・柱状スペ
ーサ、ＳＬ・・・・シール。
フロントページの続き (72)発明者 山田 広宣 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Ｆターム(参考） 2H089 LA09 LA14 LA16 LA18 LA19 LA31 QA14 TA02 TA04 TA09

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画素毎に対応した多数のスイッチング素子
    （能動素子）が形成された主面を有する駆動基板、前記
    画素に対応して複数色のカラーフィルタを配置した表示
    領域が形成された主面を有するカラーフィルタ基板、及
    び前記駆動基板の主面と前記カラーフィルタ基板の主面
    と該主面の夫々の周縁を貼り合せるシール剤とにより形
    成された空間に封入される液晶を備え、 前記カラーフィルタは透明保護膜で被覆され、前記透明
    保護膜の前記表示領域における上部に透明導電膜からな
    る共通電極が形成され、前記共通電極の端部と前記カラ
    ーフィルタ基板端部との間の前記透明保護膜上に前記シ
    ール剤が形成され、前記共通電極の上部及び該共通電極
    の端部と前記シール剤との間並びに該シール剤の外側の
    前記透明保護膜上部に柱状スペーサが形成され、前記柱
    状スペーサと前記共通電極並びに前記透明保護膜の各々
    の表面の少なくとも一部には配向膜が形成されているこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】前記シール剤の近傍に設ける柱状スペーサ
    の基板方向高さが、前記表示領域の柱状スペーサの高さ
    より大であることを特徴とする 請求項１に記載の液晶
    表示装置。
  3. 【請求項３】前記シール剤の一部に液晶を注入するため
    の開口を有し、前記開口内にも柱状スペーサを有するこ
    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. 【請求項４】スイッチング素子とこれに接続された画素
    電極を夫々有する画素が複数形成された主面を有する第
    １の基板と、共通電極が形成された主面を有し且つ該主
    面を前記第１の基板の主面に対向させて配置した第２の
    基板と、前記第１の基板主面の周縁部と前記第２の基板
    主面の周縁部との間に形成されたシール剤と、前記第１
    の基板主面と前記第２の基板主面と前記シール剤とによ
    り形成された空間に形成された液晶層とを備え、 前記共通電極は前記液晶層を挟んで前記複数の画素電極
    と対向して表示領域を構成し、前記共通電極の縁の少な
    くとも一部分は前記第２の基板主面の端部と離間されて
    該第２の基板主面の周縁に周縁領域を形成し、前記シー
    ル剤の少なくとも一部は前記周縁領域に形成され、前記
    共通電極の上部及び前記周縁領域の前記シール剤の両側
    の上部にはそれ柱状スペーサが形成され、且つ前記柱状
    スペーサと前記共通電極の夫々の表面の少なくとも一部
    には配向膜が形成されていることを特徴とする液晶表示
    装置。
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