JP2004020946A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一画素内に反射部と透過部とを備えたマルチギャップ半透過型液晶表示装置において、柱状スペーサの高さの違いに起因するセルギャップ不良をなくす。
【解決手段】表示領域３１の反射部３４に形成した凸部２９と同等の凸部３６、及び透過部３３に形成した凹部３０と同等の凹部３７を、それぞれ額縁領域３２に形成して、破線３９で示すレジスト塗布面が表示領域３１も額縁領域３２もほぼ等しい凹凸となるようにする。このレジストにより形成される柱状スペーサ２７，３８の高さはほぼ等しくなるため、柱状スペーサ２７，３８の高さの違いによるセルギャップ不良を解消することができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つの画素内に反射表示領域と透過表示領域とを備えた液晶表示装置に関し、とくにアレイ側の基板構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、屋外での使用を想定した液晶表示装置として、一画素内に反射表示領域（以下、反射部）と透過表示領域（以下、透過部）とを備えた半透過型液晶表示装置が多く用いられている。この半透過型液晶表示装置は、反射部は外光を、また透過部はバックライト光を光源とし、画像表示を行っている。
【０００３】
図５は、半透過型液晶表示装置の画素構造を示す概略平面図、図６は、図５のＡ領域に対応する概略断面図である。
【０００４】
ここでは、主な構成部分について説明するものとし、他の部分の構成や説明は省略する。以下、図５及び図６を参照しながら説明する。
【０００５】
アレイ基板１０は、透明なガラス基板１１で構成されており、その平面領域は表示領域３１と額縁領域３２とに区分されている。このうち、表示領域３１には、複数の信号線１２及び層間絶縁膜１３及びを介してこれらと直交する複数の走査線１４がマトリクス状に配置され、このマトリクスの各格子（画素）毎に画素スイッチ素子としての画素ＴＦＴ１５及び画素電極１６が形成されている。また、走査線１４と並行に補助容量線１７が形成されている。
【０００６】
各画素において、透過部３３は画素の中央域に、反射部３４は画素の周辺域に配置されている。画素電極１６は透過部３３ではＩＴＯ膜等により透明電極１８として構成され、反射部３４では金属膜等により反射電極１９として構成されている。透過部３３を画素の中央域に配置するのは、画素の周辺域には、信号線１２や走査線１４等の不透明配線が多く存在するため、光利用効率上、有利なためである。また、反射電極１９は反射光の視野角を広げるため、表面に凹凸が形成されている。アレイ基板１０の外側には偏光板２０、バックライト２１が配置され、内側には、その表面を覆うように、図示しない配向膜が形成されている。
【０００７】
一方、対向基板２２は、アレイ基板と同じく透明なガラス基板２３で構成されており、その表面には対向電極２４、カラーフィルタ２５等が形成され、さらにその表面を覆うように図示しない配向膜が形成されている。また対向基板２２の外側には偏光板２６が配置されている。
【０００８】
これらアレイ基板１０及び対向基板２２は、セルギャップを規定する柱状スペーサ２７により所定間隔で対向配置され、基板の周辺を囲むように形成された図示しないシール材により貼り合わされている。また、基板間には液晶層２８が注入され、内部に充填されている。
【０００９】
ところで、半透過型液晶表示装置においては、透過部３３と反射部３４とでは光が液晶層２８を通過する経路が異なる。すなわち、透過部３３ではバックライト２１からの透過光Ｌ１が１回だけ液晶層２８を通過するのに対し、反射部３４では対向基板２２側から入射した外光が液晶層２８を通過した後、反射電極１９で反射して再び液晶層２８を通過し、反射光Ｌ２として取り出される。このため、反射光Ｌ２の方が透過光Ｌ１よりも液晶層２８を通過する距離が長くなる。したがって、反射表示時と透過表示時の両方で最適な光学特性を得るためには、反射部３３と透過部３４のそれぞれを最適なセルギャップで設計する必要がある。そこで、図６に示すように、反射電極１９の下層に樹脂からなる凸部２９を設け、また透明電極１８の部分を凹部３０とし、反射部３４のセルギャップが透過部３３よりも狭くなるようにして、外光が液晶層２８を通過する距離を調整している。このような構成の半透過型液晶表示装置は、一般にマルチギャップ半透過型液晶表示装置と呼ばれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、セルギャップを規定するためのスペーサとして、従来の球状スペーサよりもセルギャップの制御が容易であり、また光漏れ等のない均一な表示品位が得られる等の理由により、柱状スペーサ２７をアレイ基板上に設けることが主流となりつつある。この場合、パネル全体でのセルギャップを均一にするために、表示領域３１だけでなく、額縁領域３２にも柱状スペーサ２７を配置している。
【００１１】
アレイ基板１０上に柱状スペーサ２７を設ける場合、その密着密度を保つために樹脂層の上に形成する必要がある。表示領域３１内では、図５に示すように、画素の開口率に影響を与えないように補助容量線１７の上に形成されるのが一般的である。したがって、補助容量線１７上には、全面に凸部が設けられ、その上に柱状スペーサ２７が形成されている。同様に、額縁領域３２にも土台となる樹脂層が形成され、その上にセルギャップを均一にする目的で柱状スペーサ２７が形成される。
【００１２】
柱状スペーサ２７となる樹脂層は、樹脂レジスト塗布、露光、現像、剥離の工程を経て形成される。このうち、レジスト塗布において、塗布面の凹凸はその塗布膜厚に大きく影響する。凹凸のある部分は、凹部の存在により塗布面が平坦な場合に比べて膜厚が薄くなるレベリングと呼ばれる現象がおこる。額縁領域３２は凹凸がなく平坦であるが、表示領域３１内には透過部３３と反射部３４とにより凹凸が存在するためレベリングが発生する。このため、表示領域３１ではレベリングにより、額縁領域３２と比較してレジストの塗布膜厚が薄くなり、表示領域３１と額縁領域３２とでは柱状スペーサの高さに違いが生じる。そして、このようなセルギャップ不良により、表示品位が低下するという不具合が生じていた。
【００１３】
本発明の目的は、柱状スペーサの高さの違いに起因するセルギャップ不良をなくし、良好な表示品位を得ることができる液晶表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、外光を反射して画像を表示する反射部と、バックライト光を透過して画像を表示する透過部とを有する画素電極が、表示領域内に規則的に配置された第１の電極基板と、前記画素電極と相対する対向電極が全面に形成された第２の電極基板と、前記第１及び第２の電極基板間の間隔を規定する複数の柱状スペーサと、前記複数のスペーサにより間隔が規定された前記第１及び第２の電極基板間に充填された液晶層とを備える液晶表示装置において、前記表示領域外側の額縁領域に、前記画素電極の前記反射部に形成された凸部と同等の凸部、及び前記透過部に形成された凹部と同等の凹部をそれぞれ形成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１において、前記額縁領域に形成された凹部の開口面積が前記透過部に形成された凹部の開口面積よりも広いことを特徴とする。
【００１６】
好ましい形態として、前記額縁領域において、前記表示領域に近い部分にある凹部の開口面積を、前記表示領域の凹部の開口面積Ｓ１と同等とし、前記表示領域から離れるに従い、凹部の開口面積Ｓ２を徐々に広くする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記複数の柱状スペーサが、前記表示領域内の前記反射部に形成された凸部上と、前記額縁領域に形成された前記凸部上に配置される特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３のいずれかにおいて、前記額縁領域に形成された凹部に、スペーサとして機能しない突起を配置したことを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４のいずれかにおいて、前記柱状スペーサは、前記第１の電極基板上において、樹脂レジスト塗布、露光、現像、剥離の工程を経て形成されることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる液晶表示装置の実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
【００２１】
なお、本実施形態の説明で用いる概略断面図は図６に対応しているが、内部の構成は適宜省略している。
【００２２】
図１は、第１の実施形態に係わる液晶表示装置の概略断面図である。この実施形態では、額縁領域３２において、表示領域３１の反射部３４に形成された凸部２９と同等の凸部３６が形成されると共に、同じく表示領域３１の透過部３３に形成された凹部３０と同等の凹部３７が形成されている。図１に対応する概略平面図を図２に示す。ただし、図２と図１では、表示領域３１と額縁領域３２の位置、及び凹部３７の配置等が異なる。
【００２３】
額縁領域３２に形成される凸部３６と凹部３７は、表示領域３１の凸部２９及び凹部３０と同一のプロセスで形成することができる。また、額縁領域３２の柱状スペーサ３８は、凸部３６の上に配置されている。
【００２４】
上記構成によれば、額縁領域３２に凸部３６と凹部３７とが形成されているため、レジスト塗布により柱状スペーサ２７，３８を形成した際に、額縁領域３２のレジスト膜厚にもレベリングが生じる。すなわち、図１の破線３９で示すように、柱状スペーサ２７，３８のレジスト塗布面は表示領域３１も額縁領域３２もほぼ等しい凹凸が生じることになるため、このレジストにより形成される柱状スペーサ２７，３８の高さもほぼ等しくなる。したがって、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせた際に、柱状スペーサ２７，３８の高さの違いによるセルギャップ不良を生じることがなく、良好な表示品位を得ることができる。
【００２５】
図３は、第２の実施形態に係わる液晶表示装置の概略断面図である。この実施形態では、額縁領域３２に形成した凹部３７の開口面積Ｓ２が、表示領域３１に形成した凹部３０の開口面積Ｓ１よりも広くなるように構成されている。その他の構成は図１と同じであり、同等部分を同一符号で示している。
【００２６】
上記構成によれば、レジスト塗布により柱状スペーサ２７，３８を形成した際に、表示領域３１のレジスト膜厚よりも、額縁領域３２のレジスト膜厚の方により大きくレベリングが生じる。すなわち、図２の破線３９で示すように、柱状スペーサ２７，３８のレジスト塗布面は表示領域３１よりも額縁領域３２の方が凹み大きくなるため、このレジストにより形成される柱状スペーサ３８の高さは、柱状スペーサ２７よりも低くなる。
【００２７】
通常、アレイ基板と対向基板との貼り合わせにおいて、両基板に挟まれた柱状スペーサは、その上部がわずかに潰れ、パネル全体でほぼ均一なセルギャップとなる。しかし、柱状スペーサ３８の潰れは、基板周囲を被っているシール材３５の影響を受けやすく、シール材３５に近いほど潰れにくくなる。このため、柱状スペーサ２７，３８をほぼ同一の高さに形成したとしても、基板を貼り合わせた後では、表示領域３１の柱状スペーサ２７よりも、額縁領域３２の柱状スペーサ３８の方が高くなり、セルギャップ不良を生じることがある。
【００２８】
これに対し第２の実施形態では、レジスト塗布面の凹みが、表示領域３１よりも額縁領域３２の方が大きいため、基板を貼り合わせた際に、額縁領域３２の柱状スペーサ３８はシール材３５の影響を受けにくくなり、貼り合わせ後のセルギャップをパネル全体でほぼ均一にすることができる。したがって、セルギャップ不良を生じることがなく、良好な表示品位を得ることができる。
【００２９】
なお、柱状スペーサ３８はシール材３５に近づくにつれて潰れにくくなるため、額縁領域３２において、表示領域３１に近い部分にある凹部３７の開口面積Ｓ２を、表示領域３１の凹部３０の開口面積Ｓ１と同等とし、表示領域３１から離れるに従い凹部３７の開口面積Ｓ２を徐々に広くしてもよい。これにより、額縁領域３２に配置される柱状スペーサ３８のうち、表示領域３１に近い部分に形成される柱状スペーサ３８は表示領域３１の柱状スペーサ２７と同等の高さとなり、シール材３５に近くなるにつれて、柱状スペーサ３８の高さが徐々に低くなるようにすることができる。このような構成とすることにより、貼り合わせ後のセルギャップをパネル全体でより均一なものとすることができる。
【００３０】
図４は、第３の実施形態に係わる液晶表示装置の概略断面図である。この実施形態では、額縁領域３２に形成した凹部３７に、図示しない対向基板と接触することがなく、スペーサとしては機能しない突起４１が配置されている。この額縁領域３２に形成される突起４１は、柱状スペーサ２７，３８と同一のプロセスで形成することができる。その他の構成は図１と同じであり、同等部分を同一符号で示している。
【００３１】
上記構成においても、先の実施形態と同様に、レジストにより形成される柱状スペーサ２７，３８の高さをほぼ等しくすることができるため、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせた際に、柱状スペーサ２７，３８の高さの違いによるセルギャップ不良を生じることがなく、良好な表示品位を得ることができる。
【００３２】
更に図３の構成によれば、額縁領域３２の凹部３７に突起４１を配置したことにより、額縁領域３２に配置される図示しないドライバ回路内の配線容量を減らすことができるため、低消費電力化と信号波形の遅延によるドライバ回路の誤動作を解消することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示領域と額縁領域における柱状スペーサの高さの違いに起因するセルギャップ不良をなくすことができるので、液晶表示装置として良好な表示品位を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わる液晶表示装置の概略断面図。
【図２】図１に対応する概略断面図。
【図３】第２の実施形態に係わる液晶表示装置の概略断面図。
【図４】第３の実施形態に係わる液晶表示装置の概略断面図。
【図５】半透過型液晶表示装置の画素構造を示す概略平面図。
【図６】図４のＡ領域に対応する概略断面図。
【符号の説明】
１０…アレイ基板、１１…ガラス基板、１２…信号線、１４…走査線、１６…画素電極、１７…補助容量線、１８…透明電極、１９…反射電極、２２…対向基板、２７，３８…柱状スペーサ、２８…液晶層、２９，３６…凸部、３０，３７…凹部、３３…透過部、３４…反射部

Claims (5)

1. 外光を反射して画像を表示する反射部と、バックライト光を透過して画像を表示する透過部とを有する画素電極が、表示領域内に規則的に配置された第１の電極基板と、前記画素電極と相対する対向電極が全面に形成された第２の電極基板と、前記第１及び第２の電極基板間の間隔を規定する複数の柱状スペーサと、前記複数のスペーサにより間隔が規定された前記第１及び第２の電極基板間に充填された液晶層とを備える液晶表示装置において、
   前記表示領域外側の額縁領域に、前記画素電極の前記反射部に形成された凸部と同等の凸部、及び前記透過部に形成された凹部と同等の凹部をそれぞれ形成したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記額縁領域に形成された凹部の開口面積は、前記透過部に形成された凹部の開口面積よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記複数の柱状スペーサは、前記表示領域内の前記反射部に形成された凸部上と、前記額縁領域に形成された前記凸部上に配置される特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記額縁領域に形成された凹部に、スペーサとして機能しない突起を配置したことを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記柱状スペーサは、前記第１の電極基板上において、樹脂レジスト塗布、露光、現像、剥離の工程を経て形成されることを特徴とする請求項１、２、３又は４のいずれかに記載の液晶表示装置。

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