JP4802560B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置のカラーフィルタ基板側に設けられる透明肉厚部の形態に関する。

従来より例えば半透過型の液晶表示装置では、一つの画素の中に、環境光を利用して反射モードで表示を行う反射部と、バックライトを利用して透過モードで表示を行う透過部とがある。図２は、半透過型液晶表示装置（セル）の一つの画素（画素電極）に対応する部分を取り出して、断面図で模式的に示したものである。

図の下側が画素電極を有した基板１の部分であり、透明基板２（典型的にはガラス基板）の上に必要に応じて層間膜３が形成され、その上に画素電極４が形成されている。この画素電極４の図の左半分の層間膜３と画素電極４との境界に反射板５が設けられており、この部分が反射部６に当たる。また、反射板５の無い図の右半分の部分が透過部７である。

この画素電極を有した基板１に対向して、図の上側にカラーフィルタ基板８が配置されており、両基板１、８の基板間隔は例えばリブ９で規定され、間に液晶層１０が封入されている。カラーフィルタ基板８には、その画素電極を有した基板１に対向する面の側にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色のカラーフィルタＣＦが設けられている。

ところで、この半透過型液晶表示装置の透過部７では、図示しないバックライトの光が液晶層を一回透過するのに対し、反射部６では、カラーフィルタ基板８側から入射した環境光が画素電極を有した基板１側の前記反射板５で反射して、再び液晶層を２回透過することとなり透過光に対する液晶層の実質厚みが異なるのでギャップ制御を行う必要がある。このギャップ制御を行うため、カラーフィルタ基板８側に透明肉厚部１１（透明層）が設けられる。その例が下記の公知文献（特許文献１）に開示されている。透明肉厚部１１は、三色のカラーフィルタＣＦでもって一つの画素エレメントを構成するので、通常それらの隣接するもの同士の間隙１２に跨って形成されている。

また、図示しない一般の液晶表示装置においても、透明肉厚部はカラーフィルタ層の表面に形成され、その場合は、そのカラーフィルタ層の平坦性の向上と、その上層に対向電極（酸化インジウム膜）を形成した際のカラーフィルタ層の保護の役割を担うことが、下記の公知文献(特許文献２)に開示されている。
特開２００３−５７４３３号公報（この公報では、透明肉厚部は「透明層」と称されている、段落番号０００８、００１４） 特開平７−２６１１８３号公報（段落番号０００５、００２６）

さて、上記半透過型のものも含めて、液晶表示装置の製造工程では、前記透明肉厚部１１の形成後、その表面に、図示しない前記対向電極（酸化インジウム膜）と配向膜を形成する。配向膜はポリイミド樹脂等の配向剤をローラ等で塗布し、それを乾燥させて形成するが、その際、部分的に形成された透明肉厚部１１が並んでいる方向（透明肉厚部１１の幅方向、前出の図２の紙面に垂直な方向）と略平行に、余剰となった配向剤の液溜りによる配向膜の膜厚ムラが発生するという問題がある。

このような配向膜の膜厚ムラが発生すると、液晶分子の配向にねじれや不揃いを発生させ、液晶分子の配向欠陥を誘発することになる。そして、この液晶分子の配向欠陥は表示不良・表示品質劣化を起こすことになる。

そこで、本発明の課題は、そのような液晶分子の配向欠陥に繋がる、配向剤塗布時の配向膜の膜厚ムラの発生をなくすことにある。

上記目的を達成するため、本発明は、画素電極を有した基板と、内面側の最表層に液晶の配向膜を有しカラーフィルタを有したカラーフィルタ基板とを備え、そのカラーフィルタ基板の内面側に透明肉厚部が部分的に形成された液晶表示装置において、画素電極を有した基板には一画素内に反射部分と光透過部分が設けられ、カラーフィルタ基板は、隣接する画素毎に異なる色のカラーフィルタを有しており、異なる色のカラーフィルタを有する画素が隣接する方向に沿って反射部分と光透過部分とはそれぞれ形成されており、透明肉厚部は反射部分に対応して設けられるとともに、異なる色のカラーフィルタを有する画素が隣接する方向における隣接する画素の境界に沿って透明肉厚部に溝が形成され、カラーフィルタ基板の異なる色のカラーフィルタの間にはブラックマトリクスが形成され、透明肉厚部の溝の幅が、ブラックマトリクスの幅より小さく、溝がブラックマトリクスに包含されているものである。より好ましくは透明肉厚部の溝は、隣接する上記カラーフィルタのいずれかの色に沿って設けられている。

また本発明においては画素電極を有した基板とカラーフィルター基板の間には液晶の層の厚みを規制するためのリブが設けられ、透明肉厚部の溝は、リブの設けられている場所を除いて設けられており、より好ましくは、透明肉厚部の溝は配向膜（材）の塗布方向に直交しないで交叉するように設けられているか、または透明肉厚部の溝は配向膜（材）の塗布方向に略沿って設けられている。

そして本発明において、画素電極を有した基板は、一画素内に反射部分と光透過部分が設けられ、かつ各画素電極には能動素子が設けられたアレイ基板であり、カラーフィルタ基板の透明肉厚部は画素電極を有した基板の反射部分に対応して設けられ、透明肉厚部の溝は画素電極を有した基板の画素の隙間に設けられ、能動素子と溝は遮光手段にて覆われている。

この発明は、上記のように構成したので、配向材は透明肉厚部の溝によって拡散し、配向剤の液溜りにより配向膜の膜厚ムラが発生するおそれが極めて少ない。従って、配向膜の厚みむらによる液晶分子の配向欠陥の誘発もなく、表示不良になることもない。

上記構成において、上記溝幅を、上記隣接するカラーフィルタ間に設けられるブラックマトリクスの幅寸法より小さいものにすれば、溝がそのブラックマトリクスに隠されるので、完成した表示装置において、表示の際に、その表示品位を落とすことがない。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。説明の対象は前記した従来例と同じ半透過型液晶表示装置であるが、従来例と同じ要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、以下に出てくる液晶表示装置の各構成要素は、例えば、本発明の対象となっている透明肉厚部の部分も含めて、液晶表示装置の製造について、すでに公知となっている技術で作製されるものであり、それらについての説明も省略する。図１は、本発明の構成要素である溝が形成された本実施形態の透明肉厚部１１を有するカラーフィルタ基板８の部分平面図である。

図に示すように、図の左から右に向かってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色のカラーフィルタＣＦが所定の間隙１２を保って形成されている。

そして、その三色のカラーフィルタＣＦの並びの方向に平行に所定の幅の透明肉厚部１１が形成されている。このカラーフィルタＣＦの並びの方向が透明肉厚部１１の長手方向である。さらに、この透明肉厚部１１にはその幅方向に所定の幅の溝１３が形成されているが、その溝１３の形成位置は、隣接するカラーフィルタＣＦの間隙１２に沿っており、その間隙１２を包含する形で設けられている。図中、二点鎖線で示したラインは溝１３を形成しない場合の透明肉厚部の外形線である。

透明肉厚部１１は周知のフォトリソグラフィ法によってレジストを形成するので、溝１３はその際に同時に形成する。

そして、以上の構成のカラーフィルタ基板８に対して、前出の図２で示した通常の構成の半透過型液晶表示装置用の画素電極を有した基板１を対向させ、間に液晶１０を封止して、本実施形態の半透過型液晶表示装置が完成する。

その透明肉厚部１１に形成された溝１３によって、本発明は、その透明肉厚部１１の表面に塗布する配向剤の余剰のものを透明肉厚部１１の両脇に逃がすようにしたのである。そのことにより、透明肉厚部１１の表面の配向剤の液溜りを解消し、配向膜の膜厚ムラの発生を阻止しているのである。

そして、その配向膜の膜厚ムラの発生が阻止されることによって、完成した本実施形態の半透過型液晶表示装置は、液晶分子の配向のねじれや不揃い等の、いわゆる配向欠陥を誘発することがない。従って、表示不良のおそれもない。

なお、この溝１３の形成に関する他の実施形態として、各カラーフィルタＣＦ間の前記溝１３が形成される間隙の位置に図示しないブラックマトリクス（遮光膜）が形成される場合には、その溝１３として、そのブラックマトリクスの幅以下の溝幅の溝１３を形成し、その溝１３がブラックマトリクスに包含されるような形態にする。そのようにすれば、その溝１３が形成されていることが、ブラックマトリクスによって隠されるので、表示の時の表示品位を落とすことがない。

以上のように本発明にあっては、画素電極を有した基板と、内面側の最表層に液晶の配向膜を有しカラーフィルタを有したカラーフィルタ基板とを備え、カラーフィルタ基板の内面側の画素部分に透明肉厚部が部分的に形成された液晶表示装置において、隣接するカラーフィルタ間の間隙に沿って、溝を、画素エレメント（例えばR、G、B）を分断するような形で透明肉厚部に形成したことを特徴とする。

またいわゆる半透過型液晶においては画素電極を有した基板には一画素内に反射部分と光透過部分が設けられ、カラーフィルタ基板の透明肉厚部は前記画素電極を有した基板の反射部分に対応して設けられ、透明肉厚部の前記溝は前記画素電極を有した基板の画素の隙間に設けられている。

そして透明肉厚部の前記溝が、画素エレメント内に二本の隣接箇所があるが、そのうち一つのみ、即ち、隣接するカラーフィルタのいずれかに沿って設けられている。

さらにカラーフィルター基板のカラーフィルターの間にはブラックマトリクスが形成されており、透明肉厚部の前記溝の幅が、隣接する上記カラーフィルタ間に設けられるブラックマトリクスの幅寸法より小さい。

また液晶表示装置において、画素電極を有した基板とカラーフィルター基板の間には液晶の層の厚みを規制するためのリブが設けられ、透明肉厚部の溝は、リブの設けられている場所を除いて設けられている。

そして透明肉厚部の溝は配向膜の塗布方向に直交しないで交叉するように設けられているか、または透明肉厚部の溝は配向膜の塗布方向に略沿って設けられている。

これらのことから、画素電極を有した基板は、一画素内に反射部分と光透過部分が設けられ、かつ各画素電極には能動素子が設けられたアレイ基板であり、カラーフィルタ基板の透明肉厚部は画素電極を有した基板の反射部分に対応して設けられ、透明肉厚部の溝は画素電極を有した基板の画素の隙間に設けられ、能動素子と溝は遮光手段にて覆われていることを特徴とする。

以上のように、本実施形態では半透過型液晶表示装置を採り挙げて本発明を説明したが、本発明の構成であるところの、「透明肉厚部に溝を設けて余剰の配向材の逃げ道」とするという構成は、半透過型の液晶表示装置に限られるものではなく、カラーフィルタ層の上層に透明肉厚部層が設けられる透過型、反射型の液晶表示装置一般にも広く適用可能である。

本発明の実施形態の溝が形成された透明肉厚部を有するカラーフィルタ基板の部分平面図。 透明肉厚部が形成されたカラーフィルタ基板を有する半透過型液晶表示装置の一般的構造を示す部分断面図。

符号の説明

１ 画素電極を有した基板
２ 透明基板
３ 層間膜
４ 画素電極
５ 反射板
６ 反射部
７ 透過部
８ カラーフィルタ基板
１１ 透明肉厚部
１２ （隣接カラーフィルタ間の）間隙
１３ 溝
ＣＦ カラーフィルタ

Claims (6)

1. 画素電極を有した基板と、
   内面側の最表層に液晶の配向膜を有しカラーフィルタを有したカラーフィルタ基板とを備え、前記カラーフィルタ基板の内面側に透明肉厚部が部分的に形成された液晶表示層装置において、
   前記画素電極を有した基板には一画素内に反射部分と光透過部分が設けられ、
   前記カラーフィルタ基板は、隣接する画素毎に異なる色のカラーフィルタを有しており、
   前記異なる色のカラーフィルタを有する画素が隣接する方向に沿って前記反射部分と光透過部分とはそれぞれ形成されており、
   前記透明肉厚部は前記反射部分に対応して設けられるとともに、前記異なる色のカラーフィルタを有する画素が隣接する方向における隣接する画素の境界に沿って前記透明肉厚部に溝が形成され、
   前記カラーフィルタ基板の前記異なる色のカラーフィルタの間にはブラックマトリクスが形成され、
   前記透明肉厚部の前記溝の幅が、前記ブラックマトリクスの幅より小さく、前記溝が前記ブラックマトリクスに包含されている、
   液晶表示装置。
2. 前記透明肉厚部の前記溝は、前記異なる色のカラーフィルタのいずれかの色に沿って設けられている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記画素電極を有した基板と前記カラーフィルタ基板の間には液晶層の厚みを規制するためのリブが設けられ、
   前記透明肉厚部の前記溝は、前記リブの設けられている場所を除いて設けられている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記透明肉厚部の前記溝は、前記配向膜の塗布方向に直交しないで交叉するように設けられている、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記透明肉厚部の前記溝は、前記配向膜の塗布方向に略沿って設けられている、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記画素電極を有した基板は、各画素電極に能動素子が設けられており、
   前記能動素子は遮光手段にて覆われている、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の液晶表示装置。

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