JP4619734B2 - 液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器の表示部等に用いられる液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、一般に透明電極をそれぞれ備えた２枚の基板と、両基板間に挟持された液晶とを有している。液晶表示装置は、透明電極間に所定の電圧を印加して液晶を駆動させ、画素毎に光透過率を制御することにより所望の表示が得られるようになっている。近年、液晶表示装置の需要は増加しており、液晶表示装置に対する要求も多様化している。その中で、特に表示品質の改善が強く要求されている。
現在、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を画素毎に備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）が主流になっている。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、２枚の基板間の間隔（セル厚）はプラスチック製やガラス製の球状スペーサ又は棒状スペーサで維持されている。通常、これらのスペーサは、基板貼合せ前のスペーサ散布工程で、どちらか一方の基板上に散布される。その後、２枚の基板を貼り合わせ、セル厚がスペーサの直径程度に維持されるように両基板を外側から加圧する。
しかし、画素内に散布されたスペーサは、液晶の配向不良や光漏れ等の原因になる。配向不良や光漏れが生じると、表示画面上でコントラスト低下やぎらつきが発生し、表示品質が低下する。また、基板サイズの大型化によってスペーサの均一な散布が困難になっている。スペーサが不均一に散布されると、基板面内でのセル厚のばらつきが生じ、輝度むらが発生する。特にＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）や、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）等のモードの液晶表示装置では、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置に比較して、セル厚の変化に対する輝度の変化が大きい。このため、輝度むらのない表示を得るには、より均一なセル厚の制御が必要になる。さらに、画素の高精細化によって１画素の面積が小さくなっているため、スペーサの占める面積が画素に対して相対的に大きくなり、スペーサの表示品質への影響がより顕著になる。
近年の基板サイズの大型化や画素の高精細化に伴い、球状スペーサや棒状スペーサに代えて、感光性樹脂からなる柱状スペーサが用いられるようになっている。柱状スペーサは、フォトリソグラフィ工程で形成されるため、遮光膜（ＢＭ；Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）で遮光される領域に任意の配置密度で配置することができる。したがって、画素内では液晶の配向不良や光漏れが生じないため、コントラスト低下やぎらつきが発生することがない。また、柱状スペーサは膜厚（高さ）を均一に形成できるため、セル厚を基板面内で均一に精度良く制御することが可能になる。したがって、セル厚のばらつきによる輝度むらが生じない。このように、柱状スペーサを用いた液晶表示装置では、球状スペーサや棒状スペーサを用いた液晶表示装置に比較して、優れた表示特性が得られる。
図１３は、柱状スペーサを用いた従来の液晶表示パネルの概略構成を示している。図１３に示すように、液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１０２及びＣＦ基板１０４と、両基板１０２、１０４間に封止された液晶とを有している。また液晶表示パネルは、複数の画素が配置された表示領域１４０を有している。表示領域１４０の外側の額縁領域には、ＢＭ（額縁ＢＭ）１４９が形成されている。
図１４は、従来の液晶表示パネルのＣＦ基板１０４の表示領域１４０を拡大して示している。図１４に示すように、ＣＦ基板１０４の表示領域１４０には、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）の３つのサブ画素からなる複数の画素１４６が、図中左右方向及び上下方向にそれぞれ２９７μｍピッチで配列している。またＣＦ基板１０４には、隣接するサブ画素間及び蓄積容量部を遮光するＢＭ１４８が形成されている。ＢＭ１４８で遮光される領域には、３画素（９サブ画素）に１つの配置密度で複数の柱状スペーサ１５０が配置されている。柱状スペーサ１５０の配置密度は表示領域１４０の全領域で一定になっている。
図１５は、柱状スペーサ１５０の概略構成を示している。図１５に示すように、柱状スペーサ１５０は、共に円形状の上底面及び下底面を備える円錐台形状を有している。柱状スペーサ１５０の上底面の直径は１０μｍであり、下底面の直径は２０μｍである。表示領域１４０内の全ての柱状スペーサ１５０は、ほぼ一定の大きさで形成されている。
柱状スペーサ１５０の圧縮変位量は、表示領域１４０内で均等に設計されている。この圧縮変位量は、セル工程での設計に応じて最適な値にする必要がある。つまり、セル工程で２枚の基板を貼り合わせて両基板間に液晶を注入した後には、柱状スペーサ１５０の圧縮変位量は液晶表示パネルの硬さに比例する。柱状スペーサ１５０の圧縮変位量は、液晶の熱膨張及び熱収縮による体積変化に追従できる柔らかさと、外部からの加圧に対する耐性を備える硬さとの双方を柱状スペーサ１５０が有するように設計する必要がある。
柱状スペーサ１５０の圧縮変位量は、表示領域１４０内で均等に設計されている。この圧縮変位量は、セル工程での設計に応じて最適な値にする必要がある。つまり、セル工程で２枚の基板を貼り合わせて両基板間に液晶を注入した後には、柱状スペーサ１５０の圧縮変位量は液晶表示パネルの硬さに比例する。柱状スペーサ１５０の圧縮変位量は、液晶の熱膨張及び熱収縮による体積変化に追従できる柔らかさと、外部からの加圧に対する耐性を備える硬さとの双方を柱状スペーサ１５０が有するように設計する必要がある。
柱状スペーサ１５０が硬すぎる場合、低温下での熱収縮による液晶の体積減少に柱状スペーサ１５０が追従できないため真空領域が発生してしまい、その領域に気泡が生じてしまう。一般には、額縁領域に塗布されたシール材は柱状スペーサ１５０と比較して極めて硬いため、額縁領域及び表示領域の外周部近傍は表示領域中央部より硬くなり、気泡が生じ易くなる。また、ディップ式の真空注入法を用いた液晶注入封止工程では、液晶注入後にパネルを外側から所定圧力で加圧して余分な液晶を吐出させ、セル厚を調整する。ところが、柱状スペーサ１５０が硬すぎると、所定圧力で加圧しても柱状スペーサ１５０が十分に収縮できない。このため、高温時に熱膨張により液晶の体積が増加すると、柱状スペーサ１５０が液晶の体積増加に追従できない。これにより、重力によって液晶がパネル下方に移動して下方のセル厚が厚くなる重力むらが発生してしまう。
一方、柱状スペーサ１５０が柔らかすぎる場合、外部からの加圧に対する変位量が大きくなるため、塑性変形量も大きくなり、セル厚むらが生じてしまう。
近年では、液晶注入時間の短縮化を実現する手法として、基板貼合せと液晶注入とが同時に行われる滴下注入（ＯＤＦ；Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌｉｎｇ）法が用いられるようになっている。滴下注入法では、液晶量によりセル厚が決定される。このため、柱状スペーサ１５０が柔らかくても液晶量が多すぎると重力むらが発生してしまい、逆に液晶量が少なすぎると低温下で額縁領域に気泡が生じてしまう。
このように、重力むらや低温下での気泡が発生せず、外部からの加圧に対する耐性を備え、良好な表示品質の得られる液晶表示装置を作製するのは困難であるという問題が生じている。
本発明の目的は、良好な表示品質の得られる液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
上記目的は、対向配置される対向基板とともに液晶を挟持する基板と、前記対向基板との間のセルギャップを維持するために前記基板上に形成された柱状スペーサと、前記対向基板に対し前記基板面に垂直な方向の所定圧力が加えられたときに、前記柱状スペーサが第１の圧縮変位量で圧縮される第１の領域と、前記対向基板に対し前記所定圧力が加えられたときに、前記柱状スペーサが前記第１の圧縮変位量よりも大きい第２の圧縮変位量で圧縮される第２の領域とを有することを特徴とする液晶表示装置用基板によって達成される。
本発明によれば、良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。図１に示すように、液晶表示装置は、互いに対向して配置され、シール材を介して貼り合わされたＴＦＴ基板２及びＣＦ基板４と、両基板２、４間に封止された液晶（図示せず）とを備えた液晶表示パネルを有している。また液晶表示装置は、複数の画素が配置された表示領域４０と、表示領域４０の外側に配置され、ＢＭ（額縁ＢＭ）４９が枠状に形成された額縁領域とを有している。不図示のシール材は、額縁領域であって例えばＢＭ４９の外側に位置している。表示領域４０は、中央部付近の領域αと、領域αの外側であって額縁領域近傍の領域βとに分けられている。
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。図１に示すように、液晶表示装置は、互いに対向して配置され、シール材を介して貼り合わされたＴＦＴ基板２及びＣＦ基板４と、両基板２、４間に封止された液晶（図示せず）とを備えた液晶表示パネルを有している。また液晶表示装置は、複数の画素が配置された表示領域４０と、表示領域４０の外側に配置され、ＢＭ（額縁ＢＭ）４９が枠状に形成された額縁領域とを有している。不図示のシール材は、額縁領域であって例えばＢＭ４９の外側に位置している。表示領域４０は、中央部付近の領域αと、領域αの外側であって額縁領域近傍の領域βとに分けられている。
図２はＣＦ基板４の表示領域４０のうち領域αを拡大して示し、図３はＣＦ基板４の表示領域４０のうち領域βを拡大して示している。図２及び図３に示すように、表示領域４０には、Ｂ、Ｒ、Ｇの３つのサブ画素からなる複数の画素４６が、図中左右方向及び上下方向にそれぞれ２９７μｍピッチでマトリクス状に配列している。また表示領域４０には、隣接するサブ画素間及び蓄積容量部を遮光するＢＭ４８が形成されている。ＢＭ４８で遮光される領域には、所定の配置密度で複数の柱状スペーサ５０が配置されている。図２に示す領域αでの柱状スペーサ５０の配置密度は、３画素（９サブ画素）に１つである。図３に示す領域βでの柱状スペーサ５０の配置密度は４画素（１２サブ画素）に１つであり、領域αでの柱状スペーサ５０の配置密度より低くなっている。なお柱状スペーサ５０は、表示領域４０だけでなく額縁領域にも形成されていてもよい。
図４は、柱状スペーサ５０の概略構成を示している。図４に示すように、柱状スペーサ５０は例えば、共に円形状の上底面５１及び下底面５２を備える円錐台形状を有している。上底面５１の直径は約１０μｍであり、下底面５２の直径は約２０μｍである。表示領域４０内の全ての柱状スペーサ５０は、ほぼ同一の形状及びほぼ同一の大きさで形成されている。上底面５１は例えばＴＦＴ基板表面に接触し、下底面５２は例えばＣＦ基板表面に接触している。１つの柱状スペーサ５０が両基板間のセルギャップを支持する支持面積は、上底面５１の面積に等しい。領域αにおける柱状スペーサ５０の面積密度（＝（柱状スペーサ５０の配置密度）×（柱状スペーサ５０毎の支持面積））Ｄ１は、領域βにおける柱状スペーサ５０の面積密度Ｄ２より高くなっている（Ｄ１＞Ｄ２）。したがって、シール材等の影響を無視すれば、基板面に垂直な方向の所定圧力を両基板間に均等に加えたとき、領域αの柱状スペーサ５０は、領域βの柱状スペーサ５０の圧縮変位量Ｚ２よりも小さい圧縮変位量Ｚ１で圧縮される（Ｚ１＜Ｚ２）。
本実施の形態では、表示領域４０中央部近傍の領域αには柱状スペーサ５０が比較的高い面積密度Ｄ１で配置され、柱状スペーサ５０より硬いシール材の影響を受ける額縁領域近傍の領域βには柱状スペーサ５０が比較的低い面積密度Ｄ２で配置されている。こうすることにより、シール材を介して２枚の基板を貼り合わせた後の液晶表示パネルでは、表示領域４０中央部近傍及び額縁領域近傍での柱状スペーサ５０の圧縮変位量が近似し、低温下での液晶の体積減少に柱状スペーサ５０が追従できるようになる。したがって、製造マージンが広く、低温下での信頼性の高い液晶表示装置が得られる。
また本実施の形態では、フォトリソグラフィ法等を用いて形成される柱状スペーサ５０の配置密度を領域α、β間で異ならせることにより柱状スペーサ５０の圧縮変位量を異ならせているため、液晶表示装置の製造工程が増加することもない。したがって本実施の形態によれば、温度変化等の影響を受け難く、信頼性の高い液晶表示装置が低コストで得られる。
なお、柱状スペーサ５０毎の支持面積を領域α、β間で異ならせることにより柱状スペーサ５０の面積密度を異ならせてもよい。この場合でも液晶表示装置の製造工程が増加することはない。また、柱状スペーサ５０の面積密度を異ならせるのではなく、柱状スペーサ５０の形成材料を領域α、β間で異ならせることにより、柱状スペーサ５０の圧縮変位量を異ならせることもできる。
（実施例１−１）
本実施の形態の実施例１−１による液晶表示装置について説明する。ＲＧＢ各色のカラーフィルタ層と共通電極とをガラス基板上に形成した後、図４に示したように直径１０μｍの上底面５１と直径２０μｍの下底面５２とを備えた円錐台形状の複数の柱状スペーサ５０を形成し、ＣＦ基板を作製した。柱状スペーサ５０の配置密度は、表示領域４０中央部近傍の領域αで３画素（９サブ画素）に１つとし、額縁領域近傍の領域βで４画素（１２サブ画素）に１つとした。その後、ＣＦ基板の表面と、別工程で作製したＴＦＴ基板の表面とに配向膜を形成した。続いて、ラビング、シール材塗布、基板貼合せ、パネル分断、液晶注入及び偏光板貼付け等の工程を経て、液晶表示パネルを作製した。液晶表示パネルは対角１５インチのＸＧＡクラスとし、表示領域の画素ピッチを２９７μｍとした。その後、モジュール工程を経て、本実施例による液晶表示装置が完成した。本実施例による液晶表示装置では、表示領域４０中央部近傍と額縁領域近傍との間で柱状スペーサ５０の面積密度を異ならせることによって、低温下での液晶の体積減少に柱状スペーサ５０が追従可能となるため気泡が発生せず、良好な表示品質が得られた。
本実施の形態の実施例１−１による液晶表示装置について説明する。ＲＧＢ各色のカラーフィルタ層と共通電極とをガラス基板上に形成した後、図４に示したように直径１０μｍの上底面５１と直径２０μｍの下底面５２とを備えた円錐台形状の複数の柱状スペーサ５０を形成し、ＣＦ基板を作製した。柱状スペーサ５０の配置密度は、表示領域４０中央部近傍の領域αで３画素（９サブ画素）に１つとし、額縁領域近傍の領域βで４画素（１２サブ画素）に１つとした。その後、ＣＦ基板の表面と、別工程で作製したＴＦＴ基板の表面とに配向膜を形成した。続いて、ラビング、シール材塗布、基板貼合せ、パネル分断、液晶注入及び偏光板貼付け等の工程を経て、液晶表示パネルを作製した。液晶表示パネルは対角１５インチのＸＧＡクラスとし、表示領域の画素ピッチを２９７μｍとした。その後、モジュール工程を経て、本実施例による液晶表示装置が完成した。本実施例による液晶表示装置では、表示領域４０中央部近傍と額縁領域近傍との間で柱状スペーサ５０の面積密度を異ならせることによって、低温下での液晶の体積減少に柱状スペーサ５０が追従可能となるため気泡が発生せず、良好な表示品質が得られた。
ここで、本実施例では、表示領域４０内を柱状スペーサ５０の面積密度の異なる２領域α、βに分けているが、３つ以上の領域に分けてもよい。しかし、領域間での柱状スペーサ５０の面積密度の差があまりにも大きいと、柱状スペーサ５０の圧縮変位量の差が大きくなって、表示画面上でセル厚むらとして視認され易くなるので注意が必要である。また、額縁領域近傍の柱状スペーサ５０の最適な面積密度は、シール材から表示領域４０までの距離にも依存する。この距離が短いほどシール材の影響を受けるため、柱状スペーサ５０の設計に配慮が必要である。
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図５乃至図１２を用いて説明する。液晶表示装置をパーソナルコンピュータのモニタ装置やテレビ受像機等に用いる場合には、表示画面が鉛直方向にほぼ平行になるように液晶表示装置は立てて用いられる。本実施の形態による液晶表示装置用基板では、液晶表示装置を鉛直方向に立てたときに下方となる領域の柱状スペーサ５０の面積密度が、上方となる領域の柱状スペーサ５０の面積密度よりも低くなっている。これにより、液晶が注入される際の表示領域下方の柱状スペーサ５０の圧縮変位量が、表示領域上方に比較して大きくなっている。したがって、高温時に液晶の体積が増加しても、特に表示領域下方の柱状スペーサ５０が十分追従できるため、高温時の重力むらの発生を抑制できる。したがって、本実施の形態によれば、製造マージンが広く、高温時の信頼性の高い液晶表示装置が得られる。
次に、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置について図５乃至図１２を用いて説明する。液晶表示装置をパーソナルコンピュータのモニタ装置やテレビ受像機等に用いる場合には、表示画面が鉛直方向にほぼ平行になるように液晶表示装置は立てて用いられる。本実施の形態による液晶表示装置用基板では、液晶表示装置を鉛直方向に立てたときに下方となる領域の柱状スペーサ５０の面積密度が、上方となる領域の柱状スペーサ５０の面積密度よりも低くなっている。これにより、液晶が注入される際の表示領域下方の柱状スペーサ５０の圧縮変位量が、表示領域上方に比較して大きくなっている。したがって、高温時に液晶の体積が増加しても、特に表示領域下方の柱状スペーサ５０が十分追従できるため、高温時の重力むらの発生を抑制できる。したがって、本実施の形態によれば、製造マージンが広く、高温時の信頼性の高い液晶表示装置が得られる。
（実施例２−１）
本実施の形態の実施例２−１による液晶表示装置について説明する。図５は本実施例による液晶表示装置の概略構成を示し、図６は柱状スペーサ５０の概略構成を示している。図５に示すように、表示領域４０は、液晶表示装置を立てたときの上方から下方に向かって配列する４つの領域α、β、γ、δに分けられている。最も上方の領域αには、図６（ａ）に示すように直径１４μｍの上底面５１ａと直径２４μｍの下底面５２ａとを備えた円錐台形状の柱状スペーサ５０ａが形成されている。領域αの下方の領域βには、図６（ｂ）に示すように直径１２μｍの上底面５１ｂと直径２２μｍの下底面５２ｂとを備えた円錐台形状の柱状スペーサ５０ｂが形成されている。領域βの下方の領域γには、図６（ｃ）に示すように直径１０μｍの上底面５１ｃと直径２０μｍの下底面５２ｃとを備えた円錐台形状の柱状スペーサ５０ｃが形成されている。最も下方の領域δには、図６（ｄ）に示すように直径８μｍの上底面５１ｄと直径１８μｍの下底面５２ｄとを備えた円錐台形状の柱状スペーサ５０ｄが形成されている。柱状スペーサ５０ａ〜５０ｄの高さはほぼ同一である。また領域α〜δの各柱状スペーサ５０ａ〜５０ｄの配置密度は、全て３画素（９サブ画素）に１つとした。領域αでの柱状スペーサ５０ａの面積密度Ｄ１、領域βでの柱状スペーサ５０ｂの面積密度Ｄ２、領域γでの柱状スペーサ５０ｃの面積密度Ｄ３、及び領域δでの柱状スペーサ５０ｄの面積密度Ｄ４は、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３＞Ｄ４の関係にある。
本実施の形態の実施例２−１による液晶表示装置について説明する。図５は本実施例による液晶表示装置の概略構成を示し、図６は柱状スペーサ５０の概略構成を示している。図５に示すように、表示領域４０は、液晶表示装置を立てたときの上方から下方に向かって配列する４つの領域α、β、γ、δに分けられている。最も上方の領域αには、図６（ａ）に示すように直径１４μｍの上底面５１ａと直径２４μｍの下底面５２ａとを備えた円錐台形状の柱状スペーサ５０ａが形成されている。領域αの下方の領域βには、図６（ｂ）に示すように直径１２μｍの上底面５１ｂと直径２２μｍの下底面５２ｂとを備えた円錐台形状の柱状スペーサ５０ｂが形成されている。領域βの下方の領域γには、図６（ｃ）に示すように直径１０μｍの上底面５１ｃと直径２０μｍの下底面５２ｃとを備えた円錐台形状の柱状スペーサ５０ｃが形成されている。最も下方の領域δには、図６（ｄ）に示すように直径８μｍの上底面５１ｄと直径１８μｍの下底面５２ｄとを備えた円錐台形状の柱状スペーサ５０ｄが形成されている。柱状スペーサ５０ａ〜５０ｄの高さはほぼ同一である。また領域α〜δの各柱状スペーサ５０ａ〜５０ｄの配置密度は、全て３画素（９サブ画素）に１つとした。領域αでの柱状スペーサ５０ａの面積密度Ｄ１、領域βでの柱状スペーサ５０ｂの面積密度Ｄ２、領域γでの柱状スペーサ５０ｃの面積密度Ｄ３、及び領域δでの柱状スペーサ５０ｄの面積密度Ｄ４は、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３＞Ｄ４の関係にある。
ここで、柱状スペーサ５０が液晶の体積増加に追従できない場合、液晶は重力によって下方に移動するだけでなく、額縁領域側にも移動する傾向にある。このため本実施例では、領域α〜δ間の各境界線は、単に一直線状に左右方向に延びるのではなく、液晶の額縁領域側への移動を抑制するために額縁領域近傍では斜め上方に延びている。なお本実施例では、表示領域４０内を柱状スペーサ５０の面積密度の異なる４領域α〜δに分けているが、２つ又は３つ又は５つ以上の領域に分けてもよい。
次に、本実施例による液晶表示装置の製造方法について説明する。図７は、本実施例による液晶表示装置の製造方法を示している。ＲＧＢ各色のカラーフィルタ層や共通電極、配向規制用の突起等をガラス基板上に形成した後、表示領域内の各領域α〜δに柱状スペーサ５０ａ〜５０ｄをそれぞれ形成し、ＣＦ基板を作製した。その後、ＣＦ基板の表面と、別工程で作製したＴＦＴ基板の表面とに配向膜を形成した。次に、図７（ａ）に示すように、ＣＦ基板４（又はＴＦＴ基板）の外周部に切れ目なくシール材５６を塗布した。次に、図７（ｂ）に示すように、所定量のネガ型液晶をＣＦ基板４（又はＴＦＴ基板）上の複数箇所に滴下した。次に、図７（ｃ）に示すように、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板４とを真空中で貼り合わせ、大気圧に戻すことにより両基板２、４間に液晶６を充填し、その後シール材５６を硬化させた。続いて、パネル分断及び偏光板貼付け等の工程を経て、ＭＶＡ方式の液晶表示パネルを作製した。液晶表示パネルは対角１９インチのＳＸＧＡクラスとし、表示領域の画素ピッチを２９４μｍとした。その後、モジュール工程を経て、本実施例による液晶表示装置が完成した。本実施例による液晶表示装置では、表示領域上方には柱状スペーサ５０が高い面積密度で配置され、表示領域下方には柱状スペーサ５０が低い面積密度で配置されている。本実施例による液晶表示装置では、高温（６０℃程度）での液晶の体積増加に柱状スペーサ５０が追従可能となるため重力むらが発生せず、良好な表示品質が得られた。
図８は、本実施例による液晶表示装置の構成の変形例を示している。図８（ａ）は図５に示した領域αの柱状スペーサ５０近傍の断面構成を示し、図８（ｂ）は例えば領域δの柱状スペーサ５０近傍の断面構成を示している。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例では、表示領域内の各領域α〜δの柱状スペーサ５０は、ほぼ同一の形状及びほぼ同一の大きさを有し、ＣＦ基板４上にほぼ均一な配置密度で形成されている。ＣＦ基板４に対向配置されたＴＦＴ基板２上には、各柱状スペーサ５０に対応する位置に、ほぼ均一な高さを有する構造物５４がそれぞれ形成されている。構造物５４は、柱状スペーサ５０の上底面５１に接触している。領域αの構造物５４は、例えば柱状スペーサ５０の上底面５１よりも幅広にパターニングされ、領域β〜δの構造物５４は、柱状スペーサ５０の上底面５１よりも幅狭にパターニングされている。領域γの構造物５４は領域βの構造物５４より幅狭であり、領域δの構造物５４は領域γの構造物５４よりさらに幅狭になっている。柱状スペーサ５０毎の支持面積は、上底面５１と構造物５４との接触面積に等しい。本変形例では、構造物５４の大きさ（幅）を領域により異ならせることにより、柱状スペーサ５０の支持面積を領域により異ならせている。このようにして柱状スペーサ５０の圧縮変位量を領域により異ならせることも可能である。また、柱状スペーサ５０の面積密度を異ならせるのではなく、柱状スペーサ５０の形成材料を領域α〜δでそれぞれ異ならせることにより、柱状スペーサ５０の圧縮変位量を異ならせることもできる。
（実施例２−２）
次に、本実施の形態の実施例２−２による液晶表示装置について説明する。図９は、本実施例による液晶表示装置の概略構成を示している。図９に示すように、表示領域４０は、液晶表示パネルを立てたときの上方から下方に向かって配列する１６個の領域α、β、γ、δ、γ、β、α、・・・、α、β、γ、δに分けられている。各領域α〜δには、実施例２−１と同様の柱状スペーサ５０ａ〜５０ｄがそれぞれ形成されている。画面サイズの大きい液晶表示装置では、図５に示したように４つの領域に分けてしまうと、柱状スペーサ５０の圧縮変位の大きい領域δが広くなるため、セル厚むらが生じ易くなってしまう。したがって、画面サイズの大きい液晶表示装置では、図９に示すように領域δを分散させるのが望ましい。
次に、本実施の形態の実施例２−２による液晶表示装置について説明する。図９は、本実施例による液晶表示装置の概略構成を示している。図９に示すように、表示領域４０は、液晶表示パネルを立てたときの上方から下方に向かって配列する１６個の領域α、β、γ、δ、γ、β、α、・・・、α、β、γ、δに分けられている。各領域α〜δには、実施例２−１と同様の柱状スペーサ５０ａ〜５０ｄがそれぞれ形成されている。画面サイズの大きい液晶表示装置では、図５に示したように４つの領域に分けてしまうと、柱状スペーサ５０の圧縮変位の大きい領域δが広くなるため、セル厚むらが生じ易くなってしまう。したがって、画面サイズの大きい液晶表示装置では、図９に示すように領域δを分散させるのが望ましい。
図１０は、本実施例による液晶表示装置の柱状スペーサの構成を模式的に示す断面図である。図１０に示すように、本実施例では、ＴＦＴ基板２上に部分的に構造物５４が形成されている。これにより、構造物５４に対応する位置に形成され、両基板２、４の双方に接触する柱状スペーサ５０と、構造物５４に対応する位置以外に形成され、ＣＦ基板４のみに接触するサブ柱状スペーサ５８が存在している。図１１（ａ）は柱状スペーサ５０の構成を示し、図１１（ｂ）はサブ柱状スペーサ５８の構成を示している。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、柱状スペーサ５０の上底面５１はＴＦＴ基板２上の構造物５４に接触しているのに対し、構造物５４に対応する位置以外に形成されたサブ柱状スペーサ５８の上底面５９は、所定の間隙ｄを介してＴＦＴ基板２に対向している。
図１２は、外部からＴＦＴ基板２に比較的大きい圧力が加えられた状態を示している。図１２に示すように、大きい圧力（図中、太矢印で示している）が加えられると、柱状スペーサ５０が圧縮されるとともに、サブ柱状スペーサ５８がＴＦＴ基板２に接触する。本実施例では、外部から圧力が加えられていないときには比較的低い面積密度の柱状スペーサ５０だけがセルギャップを維持しているため、重力むらや低温下での気泡の発生を抑制できる。また、外部から圧力が加えられたときには柱状スペーサ５０及びサブ柱状スペーサ５８の双方がセルギャップを維持するため、高い耐加圧性が得られる。これにより、柱状スペーサ５０の高さと液晶量との調整が一般に困難なＯＤＦ法を用いた液晶表示装置の製造工程において、広い製造マージン及び高い耐加圧性という相反する２つの効果を同時に実現できる。
次に、本実施例による液晶表示装置の製造方法について説明する。ＲＧＢ各色のカラーフィルタ層や共通電極、配向規制用の突起等をガラス基板上に形成した後、表示領域内の各領域α〜δに柱状スペーサ５０ａ〜５０ｄをそれぞれ形成し、ＣＦ基板４を作製した。その後、ＣＦ基板４の表面と、別工程で作製したＴＦＴ基板２の表面とに配向膜を形成した。次に、ＣＦ基板４（又はＴＦＴ基板２）の外周部に切れ目なくシール材５６を塗布した。次に、所定量のネガ型液晶をＣＦ基板４（又はＴＦＴ基板２）上の複数箇所に滴下した。次に、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板４とを真空中で貼り合わせ、大気圧に戻すことにより両基板２、４間に液晶６を充填し、その後シール材５６を硬化させた。続いて、パネル分断及び偏光板貼付け等の工程を経て、ＭＶＡ方式の液晶表示パネルを作製した。液晶表示パネルは対角３０インチのＷＸＧＡクラスとし、表示領域の画素ピッチを５０２．５μｍとした。その後、モジュール工程を経て、本実施例による液晶表示装置が完成した。本実施例によれば、画面サイズの大きい液晶表示装置であっても、高温（６０℃程度）での液晶の体積増加に柱状スペーサ５０が追従可能となるため重力むらが発生せず、良好な表示品質が得られた。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ＴＦＴ基板２に対向して配置された基板４上にＣＦが形成された液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ＴＦＴ基板２上にＣＦが形成された、いわゆるＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造の液晶表示装置にも適用できる。
例えば、上記実施の形態では、ＴＦＴ基板２に対向して配置された基板４上にＣＦが形成された液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ＴＦＴ基板２上にＣＦが形成された、いわゆるＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造の液晶表示装置にも適用できる。
以上説明した実施の形態による液晶表示装置用基板及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
対向配置される対向基板とともに液晶を挟持する基板と、
前記対向基板との間のセルギャップを維持するために前記基板上に形成された柱状スペーサと、
前記対向基板に対し前記基板面に垂直な方向の所定圧力が加えられたときに、前記柱状スペーサが第１の圧縮変位量で圧縮される第１の領域と、
前記対向基板に対し前記所定圧力が加えられたときに、前記柱状スペーサが前記第１の圧縮変位量よりも大きい第２の圧縮変位量で圧縮される第２の領域と
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域は、前記第１の領域より外側に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記３）
付記２記載の液晶表示装置用基板において、
前記第１の領域は、表示領域の中央部近傍に配置され、
前記第２の領域は、額縁領域近傍に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記４）
付記１記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域は、前記基板を鉛直方向に立てたときに前記第１の領域より下方に配置されること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの面積密度は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの面積密度より低いこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記６）
付記５記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの配置密度は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの配置密度より低いこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記７）
付記５記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの支持面積は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの支持面積より小さいこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記８）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記第１の領域の前記柱状スペーサと前記第２の領域の前記柱状スペーサとは、形成材料が互いに異なること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記９）
付記１乃至８のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記対向基板に所定の間隙を介して対向し、外部から加圧されたときに前記対向基板に接触するサブ柱状スペーサをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記１０）
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
前記一対の基板の一方に、付記１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板が用いられていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１１）
付記１０記載の液晶表示装置において、
前記一対の基板のいずれか一方の外周部に切れ目なく塗布されたシール材をさらに有していること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１）
対向配置される対向基板とともに液晶を挟持する基板と、
前記対向基板との間のセルギャップを維持するために前記基板上に形成された柱状スペーサと、
前記対向基板に対し前記基板面に垂直な方向の所定圧力が加えられたときに、前記柱状スペーサが第１の圧縮変位量で圧縮される第１の領域と、
前記対向基板に対し前記所定圧力が加えられたときに、前記柱状スペーサが前記第１の圧縮変位量よりも大きい第２の圧縮変位量で圧縮される第２の領域と
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域は、前記第１の領域より外側に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記３）
付記２記載の液晶表示装置用基板において、
前記第１の領域は、表示領域の中央部近傍に配置され、
前記第２の領域は、額縁領域近傍に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記４）
付記１記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域は、前記基板を鉛直方向に立てたときに前記第１の領域より下方に配置されること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの面積密度は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの面積密度より低いこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記６）
付記５記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの配置密度は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの配置密度より低いこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記７）
付記５記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの支持面積は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの支持面積より小さいこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記８）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記第１の領域の前記柱状スペーサと前記第２の領域の前記柱状スペーサとは、形成材料が互いに異なること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記９）
付記１乃至８のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記対向基板に所定の間隙を介して対向し、外部から加圧されたときに前記対向基板に接触するサブ柱状スペーサをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
（付記１０）
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
前記一対の基板の一方に、付記１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板が用いられていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１１）
付記１０記載の液晶表示装置において、
前記一対の基板のいずれか一方の外周部に切れ目なく塗布されたシール材をさらに有していること
を特徴とする液晶表示装置。
１ 液晶表示パネル
２ ＴＦＴ基板
４ ＣＦ基板
６ 液晶
４０ 表示領域
４６ 画素
４８、４９ ＢＭ
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ 柱状スペーサ
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５９ 上底面
５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ 下底面
５４ 構造物
５６ シール材
５８ サブ柱状スペーサ
２ ＴＦＴ基板
４ ＣＦ基板
６ 液晶
４０ 表示領域
４６ 画素
４８、４９ ＢＭ
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ 柱状スペーサ
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５９ 上底面
５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ 下底面
５４ 構造物
５６ シール材
５８ サブ柱状スペーサ
Claims (7)
- 対向配置される対向基板とともに液晶を挟持する基板と、
前記対向基板との間のセルギャップを維持するために前記基板上に形成された柱状スペーサと、
前記対向基板に対し前記基板面に垂直な方向の所定圧力が加えられたときに、前記柱状スペーサが第１の圧縮変位量で圧縮される第１の領域と、
前記対向基板に対し前記所定圧力が加えられたときに、前記柱状スペーサが前記第１の圧縮変位量よりも大きい第２の圧縮変位量で圧縮される第２の領域とを有し、
前記第２の領域は、前記基板を鉛直方向に立てたときに前記第１の領域より下方に配置され、
前記第１の領域と前記第２の領域との境界線は、表示領域内の中央領域では水平方向に一直線状に延び、表示領域内の額縁領域近傍では斜め上方に延びており、
前記柱状スペーサの圧縮変位量は、前記基板を鉛直方向に立てたとき、鉛直方向下側に向かうにつれて大きくなっていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項１記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの面積密度は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの面積密度より低いこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項２記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの配置密度は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの配置密度より低いこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項２記載の液晶表示装置用基板において、
前記第２の領域の前記柱状スペーサの支持面積は、前記第１の領域の前記柱状スペーサの支持面積より小さいこと
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項１記載の液晶表示装置用基板において、
前記第１の領域の前記柱状スペーサと前記第２の領域の前記柱状スペーサとは、形成材料が互いに異なること
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記対向基板に所定の間隙を介して対向し、外部から加圧されたときに前記対向基板に接触するサブ柱状スペーサをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
前記一対の基板の一方に、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板が用いられていること
を特徴とする液晶表示装置。
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