(57)【要約】【課題】表示品位に優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、複数の信号線２２と、複数の走査線と、複数の補助容量線２３と、複数のスイッチング素子と、絶縁膜と、複数の画素電極とを有したアレイ基板と、対向基板と、複数の球状スペーサ３２と、液晶層と、を備えている。各補助容量線２３は、前記第２方向に沿って交互に設けられた複数の第１配線部及び第１配線部より第１方向ｄ１の幅が大きい複数の第２配線部で形成されている。複数の球状スペーサ３２は、インクジェット工法により複数の第２配線部に吐出され、複数の第２配線部に重なっている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延出した複数の信号線と、前記第１方向に直交した第２方向に延出した複数の走査線と、前記複数の走査線に間隔を置いて前記第２方向に延出した複数の補助容量線と、前記複数の信号線及び複数の走査線の各交差部近傍に設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数の信号線、複数の走査線、複数の補助容量線及び複数のスイッチング素子上に形成され、複数のスルーホールを有した絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され前記複数のスルーホールを介して前記複数のスイッチング素子に電気的に接続された複数の画素電極と、を有したアレイ基板と、
前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板間に設けられ、両基板間の隙間を保持する複数の球状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備え、
各補助容量線は、前記第２方向に沿って交互に設けられた複数の第１配線部及び前記第１配線部より前記第１方向の幅が大きい複数の第２配線部で形成され、
前記複数の球状スペーサは、インクジェット工法により前記複数の第２配線部に吐出され、前記複数の第２配線部に重なっている液晶表示装置。
【請求項２】
各第２配線部は、前記第１配線部と同一の幅を有し、前記第１配線部と両側縁同士が同一平面上に位置し、前記複数の球状スペーサが吐出される被吐出部と、前記被吐出部の一側縁から外側に突出し、前記被吐出部と一体に形成された突出部と、で形成され、
前記各補助容量線の複数の突出部は、前記各補助容量線の一側縁側に位置している請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
各第２配線部は、前記第１配線部と同一の幅を有し、前記第１配線部と両側縁同士が同一平面上に位置し、前記複数の球状スペーサが吐出される被吐出部と、前記被吐出部の両側縁から外側にそれぞれ突出し、前記被吐出部と一体に形成された一対の突出部と、で形成されている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記突出部の前記第１方向の長さは、前記被吐出し部の幅の２０乃至６０％である請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
各補助容量線は、前記複数の第１配線部に形成され、
各第２配線部の前記第２方向の長さは、前記信号線の幅の１．５倍以上である請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記一対の突出部の各突出部の前記第１方向の長さは、前記前記被吐出し部の幅の２０乃至６０％である請求項３または請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記突出部の形状は、矩形、三角形、台形又は半円形状である請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記一対の突出部の各突出部の形状は、矩形、三角形、台形又は半円形状である請求項３に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アレイ基板及び対向基板間のギャップを一定とするため、直径が均一な樹脂の球（以下球状スペーサという）を用いた液晶表示装置が実用化されている。球状スペーサの散布方法としては、生産性、正確性の面からインクジェット工法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
インクジェット工法では複数のノズル孔が一列に並べられたノズルヘッドを基板に対して所定間隔ずつ移動させながら、球状スペーサを含む分散液を一体として所定の個所に吐出す。例えば、補助容量線上方に吐出す。そして分散液が蒸発すると補助容量線に重なって球状スペーサが配置される。
【特許文献１】特開２００６−２０８７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、インクジェット工法により球状スペーサを配置する場合、球状スペーサの着弾位置がばらつき、補助容量線から外れる恐れることがある。また、球状スペーサは分散液の表面張力つまり分散液の広がりに引っ張られるため、移動し易い特徴がある。さらに、球状スペーサは、分散液の吐出方向、すなわちヘッドの移動方向に移動し易い特徴がある。
【０００５】
したがって、補助容量線から外れた球状スペーサでは、バックライト光が抜けてしまう問題があった。また、球状スペーサが設計上予定した位置から外れ、ギャップを一定に保持できなくなるという問題があった。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位に優れた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、
第１方向に延出した複数の信号線と、前記第１方向に直交した第２方向に延出した複数の走査線と、前記複数の走査線に間隔を置いて前記第２方向に延出した複数の補助容量線と、前記複数の信号線及び複数の走査線の各交差部近傍に設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数の信号線、複数の走査線、複数の補助容量線及び複数のスイッチング素子上に形成され、複数のスルーホールを有した絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され前記複数のスルーホールを介して前記複数のスイッチング素子に電気的に接続された複数の画素電極と、を有したアレイ基板と、
前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板間に設けられ、両基板間の隙間を保持する複数の球状スペーサと、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備え、
各補助容量線は、前記第２方向に沿って交互に設けられた複数の第１配線部及び前記第１配線部より前記第１方向の幅が大きい複数の第２配線部で形成され、
前記複数の球状スペーサは、インクジェット工法により前記複数の第２配線部に吐出され、前記複数の第２配線部に重なっている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態では、ＣＯＡ（color filter on array）型の液晶表示装置を例に採り、同一部分には同一符号を付して説明する。
【０００９】
図１乃至図４に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネルＰ、バックライトユニット１３及び図示しない駆動回路等を備えている。液晶表示パネルＰは、アレイ基板１０と、アレイ基板１０に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板１１と、アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層３０とを備えている。
【００１０】
液晶表示パネルＰは、アレイ基板１０、対向基板１１及び液晶層３０が重なった表示領域Ｒ１を備えている。表示領域Ｒ１において、アレイ基板１０は、マトリクス状に設けられた複数の画素ＰＸを備えている。  
バックライトユニット１３は、光源となる複数のＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる。バックライトユニット１３は、アレイ基板１０の外面側に配置されている。
【００１１】
アレイ基板１０は、透明な絶縁基板として、例えばガラスからなる基板２０ａと、この基板２０ａ上に形成された多層薄膜２１と図示しない配向膜とを備えている。基板２０ａ上には、複数本の信号線２２及び走査線１９が多層薄膜２１を介して格子状に配置されている。信号線２２は、第１方向ｄ１に延出している。走査線１９は、第１方向ｄ１に直交した第２方向ｄ２に延出している。また基板２０ａ上には、複数の走査線１９に間隔を置いて第２方向ｄ２に延出した複数の補助容量線２３が配列されている。
【００１２】
また、アレイ基板１０は、絶縁膜を介して補助容量線２３に重なった複数の補助容量電極を有している。補助容量線２３と、補助容量電極とは、補助容量素子１７を形成している。
【００１３】
２本の補助容量線２３及び２本の信号線２２で囲まれた画素開口部にほぼ対応するよう、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の透明な導電材料により、画素電極２４が形成されている。
【００１４】
複数の走査線１９及び複数の信号線２２の各交差部近傍には、複数のスイッチング素子として複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２６が設けられている。ＴＦＴ２６は、画素電極２４を制御するためのものである。ＴＦＴ２６上に多層薄膜２１の一部である有機絶縁膜２５が皮膜されている。
【００１５】
有機絶縁膜２５は、赤色、緑色、青色のうちのいずれかのレジストによって着色され、第１着色層２５ａ、第２着色層２５ｂ、第３着色層２５ｃを形成している。後述するが、有機絶縁膜２５は、複数のスルーホール２７を有している。各着色層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ上には画素電極２４が配される。画素電極２４は各着色層２５ａ、２５ｂ、２５ｃに形成されたスルーホール２７を介し、ＴＦＴ２６及び補助容量素子１７と電気的に接続されている。
【００１６】
ここで、ＴＦＴ２６は、ゲート電極２６ａ、ソース電極２６ｂ及びドレイン電極２６ｃを有している。ゲート電極２６ａは走査線１９と電気的に接続されている。ソース電極２６ｂは信号線２２と電気的に接続されている。ドレイン電極２６ｃは、画素電極２４及び補助容量電極と電気的に接続されている。  
表示領域Ｒ１の外側において、基板２０ａ上に、矩形枠状のブラックマトリクス層３１が遮光層として設けられている。
【００１７】
各画素ＰＸは、ＴＦＴ２６、補助容量素子１７及び画素電極２４を１つずつ有している。
【００１８】
走査線１９と接続されたゲート電極２６ａに電圧が印加されると、ソース電極２６ｂ及びドレイン電極２６ｃ間が導通し、ＴＦＴ２６が一定期間オン状態になる。この期間に画像表示に必要な映像信号が信号線２２から画素ＰＸに供給され所定のタイミングで書き込まれる。
【００１９】
対向基板１１は、透明な絶縁基板として、例えばガラスからなる基板２０ｂを有し、アレイ基板１０に対向して配置されている。対向基板１１は、ＩＴＯ等の透明な導電材料からなる対向電極３３及び図示しない配向膜を有している。
【００２０】
アレイ基板１０及び対向基板１１の周縁部同士は、表示領域Ｒ１の外側に配置されたシール材２９により接合されている。アレイ基板１０、対向基板１１及びシール材２９で囲まれた隙間に液晶層３０が形成されている。
【００２１】
アレイ基板１０及び対向基板１１間に複数の球状スペーサ３２が設けられている。球状スペーサ３２は、アレイ基板１０及び対向基板１１間の隙間を保持するものである。球状スペーサ３２は、直径を均一とする樹脂からなる。球状スペーサ３２の直径は３乃至６μｍである。  
アレイ基板１０の外面に図示しない偏光板が配置され、対向基板１１の外面に図示しない偏光板が配置されている。
【００２２】
次に、上記補助容量線２３について詳しく説明する。  
図５及び図６に示すように、補助容量線２３は、第２方向ｄ２に沿って交互に設けられた複数の第１配線部５０及び第２配線部６０で形成されている。第２配線部６０は、第１配線部５０より第１方向ｄ１の幅が大きい。
【００２３】
各第２配線部６０は、被吐出部６１と、一対の突出部と、で形成されている。被吐出部６１は、第１配線部５０と同一の幅を有し、第１配線部と両側縁同士が同一平面上に位置している。被吐出部６１には、複数の球状スペーサ３２が吐出される。
【００２４】
一対の突出部は、被吐出部６１の両側縁から外側にそれぞれ突出し、被吐出部と一体に形成されている。この実施の形態において、一対の突出部は、突出部６２、６３で形成されている。突出部６２、６３は、それぞれ矩形状に形成されている。各補助容量線２３は、複数の第１配線部５０に形成される。
【００２５】
次に、上記球状スペーサ３２の吐出方法について説明する。  
球状スペーサ３２はインクジェット工法により打ち込まれ配置される。複数の球状スペーサ３２は、インクジェット工法により複数の第２配線部６０に吐出され、複数の第２配線部６０に重なっている。
【００２６】
図示しないインクジェット装置には横梁状のノズルヘッドが備えられており、このノズルヘッドの下面には一定の間隔でノズル孔が配列されている。ノズルヘッドはアレイ基板１０の補助容量線２３の延出した方向又は垂直な方向に沿って一定の間隔ずつ移動して球状スペーサ３２を含む分散液の吐出を行う。
【００２７】
またノズルヘッドはアレイ基板１０の基板面の法線方向からアレイ基板１０の基板面と平行な方向に任意の角度に傾斜させることができ、このように傾斜した状態で補助容量線２３に沿った方向にアレイ基板１０上を走査しつつ間欠的に移動することで、スルーホール２７の間の狙いの領域Ｒ２に球状スペーサ３２を配置させることが可能となる。
【００２８】
その際、インクジェットノズルの経時的な飛翔形状の変化、球状スペーサ３２のノズル詰まりなどにより分散液の吐出方向が変わったり、吐出タイミングが遅れることなどにより球状スペーサ３２の着弾位置が領域Ｒ２の外側に少しはみ出る形でずれる場合がある。さらには、被吐出部６１の外側に少しはみ出る形でずれる場合がある。
【００２９】
しかしながら、この実施の形態において、補助容量線２３は突出部６２、６３を有している。このため、被吐出部６１からはみ出た球状スペーサ３２は、突出部６２、６３に重ねられる。そして、突出部６２、６３が遮光部として機能するため、球状スペーサ３２へのバックライトの照射を遮ることができる。
【００３０】
次に、上記補助容量線２３について一層詳しく説明する。  
突出部６２、６３の第１方向ｄ１の長さ、すなわち、突出部６２、６３の第１方向ｄ１の幅ｗ２ａ、ｗ２ｂは、被吐出部６１の幅ｗ１の２０乃至６０％であることが望ましい。これらの幅の望ましい関係は、次の式で表すことができる。
【００３１】
０．２≦ｗ２ａ／ｗ１≦０．６
０．２≦ｗ２ｂ／ｗ１≦０．６
突出部６２、６３の幅ｗ２ａ、ｗ２ｂが幅ｗ１の２０％未満だと、球状スペーサ３２の着弾位置ズレが生じ、球状スペーサ３２が補助容量線２３から外れて位置することになる。突出部６２、６３の幅ｗ２ａ、ｗ２ｂが幅ｗ１の６０％を超えると、画素ＰＸの開口面積の減少が増大し、輝度低下（輝度不足）や、容量大による表示不良が生じてしまう。
【００３２】
また、各第２配線部６０の第２方向ｄ２の長さ、すなわち各第２配線部６０の第２方向ｄ２の幅ｗ５は、信号線の幅ｗ３の１．５倍以上であることが望ましい。隣り合うスルーホール２７間の幅（距離）をｗ４とすると、これらの幅の望ましい関係は、次の式で表すことができる。
【００３３】
１．５×ｗ３≦ｗ５≦ｗ４
第２配線部６０の幅ｗ５が幅ｗ３の１．５倍未満だと、球状スペーサ３２の着弾位置ズレが生じ、球状スペーサ３２が補助容量線２３から外れて位置することになる。また、第２配線部６０の幅ｗ５は、スルーホール２７間の幅以上に広げられないものである。
【００３４】
ここで、本願発明者等は、上記液晶表示装置の球状スペーサ３２の位置及びコントラストを調査した。調査したところ、球状スペーサ３２は補助容量線２３から外れることなく、全て補助容量線２３に重ねることができた。コントラストは１０００以上と高コントラストを得ることができた。
【００３５】
一方、突出部６２、６３の無い、従来構成の液晶表示装置についても球状スペーサの位置及びコントラストを調査した。調査したところ、全球状スペーサのうちの５％が、補助容量線から外れる結果になった。コントラストは４００であり、十分なコントラストを得ることができなかった。また、信頼性試験でも、コントラストの低下が見られた。
【００３６】
以上のように構成された液晶表示装置によれば、各補助容量線２３は、複数の第１配線部５０及び第１配線部より第１方向ｄ１の幅が大きい複数の第２配線部６０で形成されている。複数の球状スペーサ３２は、インクジェット工法により複数の第２配線部６０に吐出され、複数の第２配線部６０に重なっている。
【００３７】
このため、球状スペーサ３２の着弾位置にばらつきが生じても、補助容量線２３から外れることなく、球状スペーサ３２を補助容量線２３に重ねることができる。球状スペーサ３２が移動しても、球状スペーサ３２を補助容量線２３に重ねることができる。
【００３８】
球状スペーサ３２でのバックライト光の抜けを防止することができるため、高コントラストを得ることができる。また、球状スペーサ３２を設計上予定した位置に止めることができるため、ギャップを一定に保持することができる。
【００３９】
突出部６２は、分散液の吐出し方向に沿って突出している。このため、突出部６２は、分散液の吐出方向に移動し易い球状スペーサ３２の移動範囲をカバーすることができ、高コントラストを得ることができる。
【００４０】
突出部６２、６３の幅ｗ２ａ、ｗ２ｂは、被吐出部６１の幅ｗ１の２０乃至６０％である。このため、精度良く、高コントラストを得ること、ギャップを一定に保持すること、輝度低下（輝度不足）を抑制すること、容量の増大を抑制すること、ができる。
【００４１】
第２配線部６０の幅ｗ５は、信号線の幅ｗ３の１．５倍以上である。このため、精度良く、高コントラストを得ること、ギャップを一定に保持すること、ができる。  
上記したことから、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
【００４２】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００４３】
例えば、図７に示すように突出部６２、６３の形状は、三角形でも良い。図８に示すように突出部６２、６３の形状は、台形でも良い。図９に示すように突出部６２、６３の形状は、半円形状でも良い。これにより、画素ＰＸの開口面積を一層増大することができ、輝度レベルの向上を図ることができる。
【００４４】
第２配線部６０は、１つの突出部のみ有していても上述した効果を得ることができる。この場合、例えば、各第２配線部６０は、被吐出部６１と、被吐出部の一側縁から外側に突出し、被吐出部と一体に形成された突出部と、で形成されている。そして、各補助容量線２３の複数の突出部は、各補助容量線２３の一側縁側に位置していれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿って切断した液晶表示装置の一部を示す拡大断面図であり、特に、液晶表示パネルを示す図。
【図３】図１及び図２に示したアレイ基板の配線構造を示す平面図。
【図４】図３に示した画素の等価回路図。
【図５】上記液晶表示パネルの一部を対向基板側から見た拡大平面図であり、特に、信号線、補助容量線、着色層及び球状スペーサを取出して示す図。
【図６】上記補助容量線を示す平面図。
【図７】上記補助容量線の変形例を示す平面図。
【図８】上記補助容量線の他の変形例を示す平面図。
【図９】上記補助容量線の他の変形例を示す平面図。
【符号の説明】
【００４６】
１０…アレイ基板、１１…対向基板、１３…バックライトユニット、１９…走査線、２０ａ，２０ｂ…基板、２２…信号線、２３…補助容量線、２４…画素電極、２５…有機絶縁膜、２５ａ…第１着色層、２５ｂ…第２着色層、２５ｃ…第３着色層、２６…ＴＦＴ、２７…スルーホール、３０…液晶層、３２…球状スペーサ、３３…対向電極、５０…第１配線部、６０…第２配線部、６１…被吐出部、６２，６３…突出部、Ｐ…液晶表示パネル、Ｒ１…表示領域、ＰＸ…画素、ｄ１…第１方向、ｄ２…第２方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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