(57)【要約】【課題】アレイ基板と対向基板との貼り合わせの際の位置ずれに起因する輝度のばらつきを抑制した液晶パネルを提供する。【解決手段】アレイ基板12に、対向基板13に接触することにより基板12，13の間隙を保持するスペーサ15を突設する。対向基板13のスペーサ15の正規接触位置59の周囲に、突起部56を設ける。基板12，13の貼り合わせの際に正規の位置に対してずれが生じると、スペーサ15が突起部56に重なって基板12，13の間隙ｄが広がり、基板12，13間での液晶層の透過率が増加する。基板12，13の位置ずれによってブラックマトリクス層58が副画素を覆うことに起因する開口率の低下を、透過率の増加によって相殺して、輝度の低下を抑制できる。【選択図】図１
2010190997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の画素、これら画素をそれぞれ駆動させるスイッチング素子、および、このスイッチング素子に接続された配線を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板と対向配置されて貼り合わせられ、前記配線の少なくとも一部に対応する位置に遮光部を備えた対向基板と、
これらアレイ基板と対向基板との間に介在される液晶層と、
前記アレイ基板と前記対向基板との少なくともいずれか一方に突設され、前記アレイ基板と前記対向基板との他方に接触することによりこれらアレイ基板と対向基板との間隙を保持する間隙保持部材と、
透光性を有する部材により前記アレイ基板と前記対向基板との他方に設けられ、前記間隙保持部材の正規接触位置の周囲に位置する突起部と
を具備したことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
突起部は、前記正規接触位置からのずれ量に対応して前記アレイ基板と前記対向基板との間での前記液晶層の透過率が変化するように突出量が設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ基板と対向基板とを互いに貼り合わせる液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液晶表示素子としての液晶表示素子である液晶パネルは、アレイ基板、このアレイ基板に対向配置される対向基板、および、これら基板間に介在される光変調層である液晶層を備えている。
【０００３】
アレイ基板は、絶縁性を有する基板上に走査線、および、信号線であるビデオ信号線などの配線を格子状に有するとともに、これら配線の交差位置に配置され、各画素をなす画素電極と、この画素電極を駆動させるスイッチング素子である薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)などとを有する表示領域を備えている。薄膜トランジスタは、ゲート電極が走査線に接続され、ソース電極がビデオ信号線に接続され、かつ、ドレイン電極が画素電極に接続されて、走査線からの走査信号によってオンオフされ、ビデオ信号線からの信号電圧を画素電極に書き込むように構成されている。
【０００４】
また、対向基板は、透光性および絶縁性を有する基板上のアレイ基板側の各画素に対応する位置に、白色を構成する原色である赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)などの着色部をストライプ状に有するカラーフィルタ層、および、画素電極との間で液晶層に電圧を印加するための共通電極(コモン電極)である対向電極などを備え、カラーフィルタの各着色部間に、遮光層であるブラックマトリクス層が形成されている。
【０００５】
そして、この液晶パネルは、例えば対向基板に、アレイ基板と対向基板との間隙を保持するための間隙保持部材であるスペーサをブラックマトリクス層に対応する位置に形成し、アレイ基板と対向基板とを位置合わせして、表示領域の外方で接着部によって貼り合わせることで構成される(例えば、特許文献１参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２１８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アレイ基板と対向基板との貼り合わせの際には、一般的に、設計位置、すなわち正規の位置に対して上下左右(垂直方向および水平方向)にずれが生じる。しかしながら、このようにずれが生じると、設計位置では互いに重なり合うビデオ信号線とブラックマトリクス層との位置がずれることにより、ブラックマトリクス層が画素電極の一部を覆ってしまい、開口率が低下してしまうという問題点を有している。
【０００８】
そして、このようなアレイ基板と対向基板とのずれ量は、製造される液晶パネル毎に異なるため、液晶パネル毎に表面輝度が異なり、輝度にばらつきが生じ、この輝度のばらつきが、液晶パネルの特性のばらつきとなって液晶パネルの品質の低下を招く。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、アレイ基板と対向基板との貼り合わせの際の位置ずれに起因する輝度のばらつきを抑制した液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、マトリクス状に配置された複数の画素、これら画素をそれぞれ駆動させるスイッチング素子、および、このスイッチング素子に接続された配線を備えたアレイ基板と、このアレイ基板と対向配置されて貼り合わせられ、前記配線の少なくとも一部に対応する位置に遮光部を備えた対向基板と、これらアレイ基板と対向基板との間に介在される液晶層と、前記アレイ基板と前記対向基板との少なくともいずれか一方に突設され、前記アレイ基板と前記対向基板との他方に接触することによりこれらアレイ基板と対向基板との間隙を保持する間隙保持部材と、透光性を有する部材により前記アレイ基板と前記対向基板との他方に設けられ、前記間隙保持部材の正規接触位置の周囲に位置する突起部とを具備したものである。
【００１１】
そして、アレイ基板と対向基板との少なくともいずれか一方に、これらアレイ基板と対向基板との他方に接触することによりアレイ基板と対向基板との間隙を保持する間隙保持部材を突設し、アレイ基板と対向基板との他方の間隙保持部材の正規接触位置の周囲に、突起部を設ける。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アレイ基板と対向基板との貼り合わせの際に正規の位置に対してずれが生じると、間隙保持部材が突起部に重なってアレイ基板と対向基板との間隙が広がるので、アレイ基板と対向基板との間での液晶層の透過率が増加し、アレイ基板と対向基板との位置ずれによって遮光部が画素を覆うことに起因する開口率の低下を、透過率の増加によって相殺して、輝度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態の液晶表示素子を示し、(a)は画素を模式的に示す平面図、(b)はアレイ基板と対向基板とを正規の位置で貼り合わせた状態を模式的に示す断面図、(c)はアレイ基板と対向基板とを正規の位置からずれた位置で貼り合わせた状態を模式的に示す断面図である。
【図２】同上液晶表示素子の一部を示す縦断面図である。
【図３】同上液晶表示素子のアレイ基板を示す回路図である。
【図４】同上液晶表示素子の透過率とリタデーションとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態の液晶表示素子の構成を図１ないし図４を参照して説明する。
【００１５】
図１ないし図３において、11は表示素子としてのアクティブマトリクス型の液晶表示素子である液晶パネルを示し、この液晶パネル11は、基板であるアレイ基板12と基板である対向基板13とが対向配置されているとともに、これら基板12，13間に光変調層としての液晶層14が介在され、かつ、基板12，13間の間隙(距離)すなわちギャップが、例えば樹脂により形成された間隙保持部材である複数のスペーサ15によって保持されている。さらに、アレイ基板12と対向基板13とは、周縁部が接着部である図示しないシール部によって接着されている。そして、液晶パネル11には、アレイ基板12と対向基板13とに、図示しない偏光板がそれぞれ貼り付けられている。
【００１６】
なお、以下、液晶パネル11を透過型として説明するが、反射型や半透過型であっても対応させることができることはいうまでもない。
【００１７】
アレイ基板12は、図示しないバックライト側に位置するものであり、透光性および絶縁性を有するアレイ基板本体としての透明基板すなわちガラス基板21の液晶層14側の主面上に、図示しない平坦化膜などを介して、走査線22、信号線23などが格子状に形成された配線24と、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)25などとがそれぞれパターン形成されている。また、走査線22および信号線23は、図示しない層間絶縁膜によって交差位置で互いに絶縁されており、配線24および薄膜トランジスタ25は、絶縁膜26によって覆われている。さらに、この絶縁膜26の上部には、画素である副画素Ｐを構成する画素電極27が形成され、この画素電極27を覆って、図示しない配向膜が形成されている。また、スペーサ15は、アレイ基板12上に各走査線22と信号線23との交差位置に対応して形成されている。そして、このアレイ基板12において、副画素Ｐをマトリクス状に配置した四角形状の領域が、表示領域28となっている。
【００１８】
各走査線22は、例えばアルミニウム、あるいは銅などの導電部材により水平(Ｈ)方向に沿って直線状に形成されており、一部が突出して各薄膜トランジスタ25のゲート電極となっている。
【００１９】
各信号線23は、例えばアルミニウム、あるいは銅などの導電部材により垂直(Ｖ)方向に沿って直線状に形成されている。
【００２０】
各薄膜トランジスタ25は、ゲート電極が走査線22と接続され、ソース電極が信号線23と接続され、かつ、ドレイン電極が画素電極27と接続されており、走査線駆動回路であるゲートドライバ33からの信号が走査線22を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、信号線駆動回路であるソースドライバ34から信号線23を介して入力された信号に対応して画素電極27に電圧を印加することで、副画素Ｐをそれぞれ独立してオンオフ制御するものである。
【００２１】
画素電極27は、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料により、互いに隣り合う信号線23，23間に亘って形成されている。すなわち、画素電極27は、信号線23，23間と略等しい幅寸法を有している。
【００２２】
一方、対向基板13は、液晶パネル11の表示側に位置するものであり、透光性および絶縁性を有する対向基板本体としての透明基板すなわちガラス基板51の一主面上の、アレイ基板12側の各副画素Ｐと対応する位置に、白色を構成する原色である赤(Ｒ)、緑(Ｇ)および青(Ｂ)に対応する着色部52r，52g，52bを垂直(Ｖ)方向に沿ってそれぞれ有する着色層としてのカラーフィルタ層52を備えている。また、このカラーフィルタ層52を覆って、共通電極(透明電極)である対向電極53およびオーバコート層54が形成され、このオーバコート層54を覆って図示しない配向膜が形成されているとともに、カラーフィルタ層52の周囲に遮光部である図示しない額縁部が形成されている。さらに、カラーフィルタ層52の各着色部52r，52g，52b間の位置の周囲、例えば水平(Ｈ)方向両側に対応して、突起部56がそれぞれ形成されている。
【００２３】
カラーフィルタ層52は、着色部52r，52g，52bが水平(Ｈ)方向に順次周期的に配置されてストライプ状をなしている。また、このカラーフィルタ層52の各着色部52r，52g，52b間の位置には、遮光部であるブラックマトリクス層58がそれぞれ垂直(Ｖ)方向に沿って形成されている。
【００２４】
ブラックマトリクス層58は、例えば黒色の樹脂などによってガラス基板51の一主面上に信号線23の幅寸法以下の幅寸法で形成されており、アレイ基板12と対向基板13とを設計位置、すなわち正規の位置で貼り合わせた際には、信号線23のそれぞれに重なる位置となって、信号線23，23間で画素電極27に重ならないように配置されている。
【００２５】
突起部56は、透光性を有する樹脂などの部材により、カラーフィルタ層52の各着色部52r，52g，52b間を挟む両側に、例えば垂直(Ｖ)方向に沿って連続して平面視でストライプ状に形成されており、アレイ基板12側へと、例えば１μｍ程度の突出量で形成されている。また、各突起部56は、幅寸法が小さくなるように傾斜した傾斜状の傾斜面56a，56aが両側部に形成されており、先端部が、これら傾斜面56a，56aに連続する平坦面56bとなっている。すなわち、各突起部56は、先端側ほど幅寸法が小さくなる山状に形成されている。さらに、各突起部56は、その突出量ｐが、スペーサ15の対向基板13側との正規接触位置59に対するずれ量Δｘに対応して、基板12，13間での液晶層14の透過率Ｔが変化するように設定されている。具体的に、正規接触位置59からのずれ量Δｘと、その位置での突出量ｐとは互いに所定の対応関係(ここでは比例関係)を有している。
【００２６】
なお、正規接触位置59とは、スペーサ15が対向基板13に設計どおりに接触する場所である。本実施の形態では、正規接触位置59は、対向基板13上であるが、対向基板13側にスペーサ15を配置する場合には、正規接触位置はアレイ基板12上となる。
【００２７】
図４は、ＴＮ(Twisted Nematic)液晶の透過率ＴとリタデーションΔｎ・ｄとの関係を示している。この図４によれば、基板12，13間の間隙ｄの変化に対して、基板12，13間の液晶層14の透過率Ｔは、液晶層14の屈折率差Δｎ(例えば０．１)との積であるリタデーションΔｎ・ｄの変化に伴って変化する。
【００２８】
また、対向電極53は、画素電極27との間で液晶層14に電圧を印加するためのもので、例えばＩＴＯなどの透明導電材料により形成されている。
【００２９】
また、液晶層14は、所定の液晶材料により形成された光変調層であり、アレイ基板12側の配向膜と、対向基板13側の配向膜との間に介在されている。なお、この液晶層14は、真空滴下法によって形成してもよいし、シール部の所定位置に表示領域28側へと連通する注入口を構成しておき、注入法によって形成してもよい。
【００３０】
また、スペーサ15は、例えば導電性を有さない透明樹脂などにより、例えば４μｍ程度の高さ寸法ｈを有する柱状に形成されている。
【００３１】
シール部は、例えば熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂などの接着剤を硬化させることにより形成されている。
【００３２】
次に、上記一実施の形態の製造方法を説明する。
【００３３】
まず、ガラス基板21上に、一般的な成膜工程とパターニング工程とを繰り返して、配線24、薄膜トランジスタ25および画素電極27などの各パターンを形成してアレイ基板12を構成するとともに、ガラス基板51上に、一般的な成膜工程とパターニング工程とを繰り返して、カラーフィルタ層52、対向電極53およびオーバコート層54などの各パターンを形成して対向基板13を構成し、これらアレイ基板12と対向基板13とを、液晶層14を構成する液晶材料を介在させるようにシール部によって貼り合わせる。
【００３４】
なお、実際の製造の際には、ガラス基板21を切り出すマザーガラスである大判ガラス基板上に、アレイ基板12側の各パターンを、複数の液晶パネル11分、マトリクス状に面付けするとともに、ガラス基板51を切り出すマザーガラスである大判ガラス基板上に、対向基板13側の各パターンを、複数の液晶パネル11分、マトリクス状に面付けして、これら大判ガラス基板をシール部によって貼り合わせるが、ここでは便宜上、アレイ基板12と対向基板13とを貼り合わせるものとして説明する。
【００３５】
そして、上記基板12，13の貼り合わせの際、図１(a)および図１(b)に示すように、正規の位置で基板12，13を貼り合わせる場合には、スペーサ15の先端部が、突起部56，56間の正規接触位置59にて対向基板13側に接触し、基板12，13の間隙ｄが、スペーサ15の高さ寸法ｈ、例えば４μｍに設定される。このときの基板12，13間の透過率t1が、図４に示すように、例えば０．９となる。また、対向基板13のブラックマトリクス層58は、信号線23に平面視で重なる位置となり、これらブラックマトリクス層58が、各副画素Ｐの開口部61に重ならない。
【００３６】
一方、上記基板12，13との貼り合わせの際、基板12，13の貼り合わせ位置が例えば水平(Ｈ)方向に、ずれ量Δｘずれた場合、図１(c)に示すように、スペーサ15の先端部が、突起部56の平坦面56bにて対向基板13側に接触し、基板12，13の間隙ｄが、スペーサ15の高さ寸法ｈと、このスペーサ15が接触している位置、すなわち正規接触位置59の中心位置に対してずれ量Δｘの位置での突起部56の突出量ｐとの和、ここでは例えば５μｍに設定される。このとき、対向基板13のブラックマトリクス層58は、一部が信号線23，23間に突出して、各副画素Ｐの開口部61に重なって、開口率が例えば０．９倍に低下する。また、基板12，13間の液晶層14の透過率t2は、図４に示すように、例えば１．０となる。
【００３７】
すなわち、図１(c)に示すように基板12，13の貼り合わせ位置がずれた場合、ブラックマトリクス層58の位置が正規の位置よりも開口部61側へとずれるので、開口率が低下する。しかしながら、アレイ基板12に突設したスペーサ15の対向基板13側の正規接触位置59の周囲に、突起部56を設けることにより、基板12，13の位置合わせずれに伴い、スペーサ15が突起部56と重なって基板12，13の間隙ｄが広がるので、基板12，13間での液晶層14の透過率Ｔが、透過率t1から透過率t2へと増加し、基板12，13の位置ずれによってブラックマトリクス層58が副画素Ｐを覆うことに起因する開口率の低下を、透過率の増加によって相殺し、透過輝度の低下を抑制できる。
【００３８】
具体的に、突起部56は、正規接触位置59からのずれ量Δｘに対応して基板12，13間での液晶層14の透過率が変化するように突出量ｐを設定することで、ずれ量Δｘがばらついた場合でも、突起部56の突出量ｐによって、液晶パネル11の輝度を均一化できる。
【００３９】
そして、アレイ基板12と対向基板13とのずれ量Δｘは、製造される液晶パネル11毎に異なるものの、液晶パネル11毎の透過輝度のばらつきを抑制できるので、液晶パネル11の特性のばらつきを抑制でき、液晶パネル11の品質の低下および歩留まりの低下を抑制できる。
【００４０】
なお、上記一実施の形態において、突起部56は、正規接触位置59の周囲の位置に任意に形成することが可能である。すなわち、上記一実施の形態では、基板12，13の貼り合わせ位置が水平(Ｈ)方向にずれた際に、スペーサ15の先端部と突起部56とが接触するように突起部56を形成したが、例えば垂直(Ｖ)方向にずれた際にスペーサ15の先端部と突起部56とが接触するように、突起部56を、カラーフィルタ層52の各着色部52r，52g，52b間を挟む両側に、例えば水平(Ｈ)方向に沿って連続して形成してもよく、例えば垂直(Ｖ)方向および水平(Ｈ)方向にずれた際にスペーサ15の先端部と突起部56とが接触するように、突起部56を水平(Ｈ)方向および垂直(Ｖ)方向のそれぞれに沿って形成してもよい。
【００４１】
また、スペーサ15を対向基板13側に形成する場合には、突起部56をアレイ基板12側に形成することで、同様に対応できる。さらに、スペーサ15を基板12，13のそれぞれに形成する場合には、他方の基板12，13のスペーサ15との正規接触位置の周囲に突起部56を形成することで、同様に対応できる。
【符号の説明】
【００４２】
11    液晶表示素子である液晶パネル
12    アレイ基板
13    対向基板
14    液晶層
15    間隙保持部材であるスペーサ
24    配線
25    スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
56    突起部
58    遮光部であるブラックマトリクス層
59    正規接触位置
Ｐ    画素である副画素
【図１】
2010190997.tif 000003
【図２】
2010190997.tif 000004
【図３】
2010190997.tif 000005
【図４】
2010190997.tif 000006