(57)【要約】      （修正有）【課題】カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板との貼合わせ位置精度を向上するとともに、スペーサの押し圧やセルギャップが変化する問題を低減する液晶表示装置を提供すること。【解決手段】少なくとも第１透明基板１、第２透明基板５、第１透明基板１と第２透明基板５とに挟持された液晶層１３、及び液晶層１３内にスペーサを備える液晶表示装置であって、スペーサは、第１スペーサ７、及び第２スペーサ８により構成され、第１透明基板１は、第１スペーサ７を備え、第２透明基板５は、第２スペーサ８を備え、第１スペーサ７、及び第２スペーサ８は、いずれか一方が凸部、他方が凹部を有し、凸部、及び凹部が嵌合することによりスペーサを構成している液晶表示装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１透明基板、第２透明基板、前記第１透明基板と前記第２透明基板とに挟持された液晶層、及び前記液晶層内にスペーサを備える液晶表示装置であって、
前記スペーサは、第１スペーサ、及び第２スペーサにより構成され、
前記第１透明基板は、前記第１スペーサを備え、
前記第２透明基板は、前記第２スペーサを備え、
前記第１スペーサ、及び前記第２スペーサは、いずれか一方が凸部、他方が凹部を有し、
前記凸部、及び前記凹部が嵌合することにより前記スペーサを構成している、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記凸部、及び前記凹部の嵌合部の平面視形状は、前記凹部の幅が前記凸部の幅よりも僅かに大きく、前記凸部の厚さは前記凹部の深さと略等しい、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタ基板と、薄膜トランジスタのような電極を形成した対向基板との間にスペーサを設けた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置は、一般に、図７に示すように、カラーフィルタ基板６１と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板６２の間に液晶を封入して構成されるものである。カラーフィルタ基板６１は、第１透明基板５１を構造的支持体として、その視認側には偏光板（図示せず）が積層されている。また、その反対側（背面側）は多数の画素領域に区分され、画素領域と画素領域の境界に位置する画素間部位にはブラックマトリックス５２が設けられ、画素領域のそれぞれには着色画素が配置されている。着色画素は、画素ごとに透過光を着色するもので、一般に、光の三原色に相当する赤色５３（Ｒ）、緑色５３（Ｇ）、青色５３（Ｂ）の三色の着色画素を配列している。尚、ブラックマトリックス５２は、これら各色に着色された透過光を遮断し、混色を防止するためのものである。
【０００３】
カラーフィルタ基板６１には、さらに着色画素間の段差を埋めるオーバーコート層５４を設けた後、透明電極と配向膜（いずれも図示せず）が形成される。
【０００４】
他方、カラーフィルタ基板６１に対向して配置されるＴＦＴアレイ基板６２は、第２透明基板５５を構造的支持体として、その液晶側にＴＦＴアレイ部５６を有し、さらに配向膜（図示せず）が設けられ、反対側には偏光板（図示せず）が設けられている。尚、本願の液晶表示装置の図面では、バックライトユニットの図示を省略する。
【０００５】
カラーフィルタ基板６１とＴＦＴアレイ基板６２の間には液晶が充填されるが、液晶層６３の厚み（セルギャップ）はビーズ状のスペーサを基板間に散布することにより制御されてきた。しかし、スペーサを散布すると散布密度のばらつきによりセルギャップに変動が生じたり、着色画素上にスペーサが載ると液晶の配向不良が生じ、コントラストが低下するという問題点があった。
【０００６】
ところで近年、画像表示装置の高機能化によって、液晶表示装置には、広視野角、高速応答性が求められている。広視野角、高速応答の液晶表示装置としては横電界駆動（ＩＰＳ：ＩｎＰｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置が適している。
【０００７】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置の構成としては、ビーズ状のスペーサを使わず、カラーフィルタ基板６１上かＴＦＴアレイ基板６２上の一方若しくは両方に柱状（ポスト）スペーサ（以下、単にスペーサ）を設け、セルギャップを制御する方法が主流となってきている。スペーサは、フォトリソグラフィ法により、感光性樹脂組成物を塗布してパターン露光、現像を行って形成される。
【０００８】
図７は、カラーフィルタ基板６１上またはＴＦＴアレイ基板６２上の一方にスペーサ５７を形成した形態を示している。通常スペーサ５７の高さは、３．００〜３．５０μｍ程度が主流となっているが、２種類の高さの異なるスペーサ（メインスペーサ及びサブスペーサ）とする形態もある。スペーサを形成する方法では、カラーフィルタ基板６１とＴＦＴアレイ基板６２との貼り合わせの位置精度を向上し、画素の開口率を小さくしてしまうこと等を緩和するために、スペーサの先端部を対向する基板の表面の凹部に嵌合する提案がなされている（例えば特許文献１、２）
【０００９】
また、図８に示すように、カラーフィルタ基板６１側、ＴＦＴアレイ基板６２側の双方に高さ１．７〜２．０μｍ程度のスペーサ６７、６８を形成し、かつそれらのスペーサ形状を平面視で長方形にする提案もなされている（例えば特許文献３、４）。長方形にする理由としては、スペーサ６７、６８を平面視で十字に交差させ接触点を広げることにより、貼り合わせの位置ずれによる影響、特にはスペーサの押し圧やセルギャップが変化する現象を緩和したり、液晶パネルが撓んだ場合スペーサが対向基板の画素部に接触することを防止する。図８（ｂ）は、図８（ａ）のうち、スペーサ部のみを示す模式平面図である。図８（ａ）のスペーサ部は、図８（ｂ）のＫ−Ｋ’線における断面を図示している。図８（ａ）では、ブラックマトリクスは便宜上Ｙ方向に延在するもののみを図示している。
【００１０】
しかしながら、特許文献１、２のようなスペーサの先端部を対向する基板の表面の凹部に嵌合する方法は、スペーサの先端部と対向する基板の凹部の接触面積が小さいスポット嵌合であるので、接触位置がずれるとスペーサの押し圧やセルギャップが変化する問題がある。また、特許文献３、４のようなカラーフィルタ基板側とＴＦＴアレイ基板側の双方にスペーサを形成し、スペーサ形状を平面視で長方形にする方法は、貼り合わせ時に、スペーサ同士がずれて位置精度が低下するリスクが避けられなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−８２３３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３２６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３７６６０号公報
【特許文献４】特開２０１４−３８１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板との貼り合わせの位置精度を向上するとともに、スペーサの押し圧やセルギャップが変化する問題を低減する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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも第１透明基板、第２透明基板、前記第１透明基板と前記第２透明基板とに挟持された液晶層、及び前記液晶層内にスペーサを備える液晶表示装置であって、
前記スペーサは、第１スペーサ、及び第２スペーサにより構成され、
前記第１透明基板は、前記第１スペーサを備え、
前記第２透明基板は、前記第２スペーサを備え、
前記第１スペーサ、及び前記第２スペーサは、いずれか一方が凸部、他方が凹部を有し、
前記凸部、及び前記凹部が嵌合することにより前記スペーサを構成している、ことを特徴とする液晶表示装置としたものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記凸部、及び前記凹部の嵌合部の平面視形状は、前記凹部の幅が前記凸部の幅よりも僅かに大きく、前記凸部の厚さは前記凹部の深さと略等しい、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板との貼り合わせの位置精度が向上するとともに、スペーサの押し圧やセルギャップが変化する問題が低減された液晶表示装置が得られる。従って、画素の開口率が小さくなったり、液晶パネルが撓んだ場合ス
ペーサが対向基板の画素部に接触して配向膜を擦り光漏れが発生するリスクも回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る、（ａ）液晶表示装置を例示する模式断面図、（ｂ）（ａ）のうち、スペーサ部のみを示す模式平面図である。
【図２】スペーサ部の一部（図１のＡ部）を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る、（ａ）第１スペーサの一部を例示する模式平面図、（ｂ）第２スペーサの一部を例示する模式平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る、（ａ）液晶表示装置を例示する模式断面図、（ｂ）（ａ）のうち、スペーサ部のみを示す模式平面図である。
【図５】スペーサ部の一部（図４のＢ部）を拡大して示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る、（ａ）第１スペーサの一部を例示する模式平面図、（ｂ）第２スペーサの一部を例示する模式平面図である。
【図７】従来の液晶表示装置の形態を例示する模式断面図である。
【図８】従来の液晶表示装置の別の形態を例示する模式断面図、（ｂ）（ａ）のうち、スペーサ部のみを示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置について図面を用いて説明する。同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付ける。各図面において、見易さのため構成要素の厚さや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も減らして図示していることがある。また、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を例示する模式断面図である。第１実施形態に係る液晶表示装置１００は、少なくとも第１透明基板１、第２透明基板５、第１透明基板１と第２透明基板５とに挟持された液晶層１３、及び液晶層１３内にスペーサを備える液晶表示装置であり、スペーサは第１スペーサ７、及び第２スペーサ８により構成されている。カラーフィルタ基板１１、及びＴＦＴアレイ基板１２の構成は、図７、図８の従来の液晶表示装置の形態と同じである。図１（ｂ）は、図１（ａ）のうち、スペーサ部のみを示す模式平面図である。図１（ａ）のスペーサ部は、図１（ｂ）のＬ−Ｌ’線における断面を図示している。図１（ａ）では、ブラックマトリクスは便宜上Ｙ方向に延在するもののみを図示している。
【００１９】
液晶表示装置１００は、第１透明基板１は第１スペーサ７を備え、第２透明基板５は第２スペーサ８を備えている。図２は、スペーサ部の一部（図１のＡ部）を拡大して示す斜視図である。本発明の液晶表示装置は、このように、第１スペーサ、及び第２スペーサは、いずれか一方が凸部、他方が凹部を有しているが、ここでは第１スペーサ７が凸部７Ｔ、第２スペーサ８が凹部８Ｓを有する場合を例示しており、第１スペーサ凸部７Ｔと第２スペーサ凹部８Ｓとが嵌合することによりスペーサ全体を構成している。
【００２０】
第１スペーサ凸部７Ｔと第２スペーサ凹部８Ｓとが嵌合するようにすることで、カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板とを貼り合わせる際に、第１スペーサ凸部７Ｔが第２スペーサ凹部８Ｓに侵入した後は、互いの側壁が貼り合わせ位置のずれを防止する障壁となり、貼り合わせの位置精度が向上する。また、第１スペーサ７と第２スペーサ８は、各々の凸部７Ｔ、凹部８Ｓを含め、Ｘ−Ｙ平面で平行であるので、外力等でＺ方向に変形したときの互いの接触面積が大きく、スペーサの押し圧やセルギャップが変化する事態が軽減される。
【００２１】
第１スペーサ７の、第１スペーサ凸部７Ｔを含む厚さｔ１、及び第２スペーサ凹部８Ｓを含まない第２スペーサ８の厚さｔ２は、１．５〜４．０μｍであることが好ましい。。また、第１スペーサ凸部７Ｔのみの厚さｔ３、及び第２スペーサ凹部８Ｓの深さｔ４は、０．５〜１．０μｍであることが好ましい。
【００２２】
図３は、第１実施形態に係る液晶表示装置１００の（ａ）第１スペーサの一部７’を例示する模式平面図、（ｂ）第２スペーサの一部８’を例示する模式平面図である。第１スペーサ７、及び第２スペーサ８の外形は、このように長方形（７ａ＞７ｂ、８ａ＜８ｂ）、または正方形（７ａ＝７ｂ、８ａ＝８ｂ）であることが好ましい。外形寸法（７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ）は、液晶の流動性を損なわない程度に長いことが好ましく、長方形の場合は、長径（７ａ、８ｂ）は１０〜６０μｍ、短径（７ｂ、８ａ）は１０〜３０μｍであることが好ましい。これらの寸法は現状のフォトリソグラフィで形成可能で、かつ画素の開口サイズに照らして好適な数値である。
【００２３】
図１（ｂ）から分かるように、第１スペーサ７の外形が長方形である場合は、複数の第２スペーサ８と嵌合する。また、第２スペーサ８の外形が長方形である場合は、複数の第１スペーサ７と嵌合する。このようなとき、第１スペーサ７と第２スペーサ８とは格子状に複数の箇所で嵌合し、１本の第２スペーサ８は、複数の凹部８Sを有する。第１スペーサ７と第２スペーサ８の外形がともに正方形の場合は、図３のように、１個の第１スペーサ７の凸部７Ｔが、１個の第２スペーサ８の凹部８Ｓと嵌合する。
【００２４】
第１スペーサ凸部７Ｔと第２スペーサ凹部８Ｓとが嵌合するために、第１スペーサ凸部７Ｔと第２スペーサ凹部８Ｓの嵌合部の平面視形状は相似形であることが好ましく、ここでは、ともに長方形である場合について説明する。第２スペーサ凹部８Ｓの幅８ｃは、第１スペーサ凸部７Ｔの幅７ｃよりもわずかに長いことが望ましい。ここで、長さの差はわずかであるので、カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板とを貼り合わせる際に、第１スペーサ凸部７Ｔと第２スペーサ凹部８Ｓの外形を比較して第１スペーサ凸部７Ｔと第２スペーサ凹部８Ｓがわずかな隙間をもつように、より精度よく貼り合わせることができる。前記の長さの差は、製品仕様に基づく位置ずれの許容範囲内で適宜設定すればよい。
【００２５】
また、第１スペーサ凸部７Ｔの厚さｈ３、及び第２スペーサ凹部８Ｓの深さｈ４は、上記のように、０．５〜１．０μｍが好ましいが、ｈ３、ｈ４は略等しいことが望ましい。第１スペーサ凸部７Ｔの厚さｈ３と第２スペーサ凹部８Ｓの深さｈ４とが略等しいことで、第１スペーサ７と第２スペーサ８は平面視で重なる領域は、貼り合わせた時点で略全面的に接触することになり、接触面積が大きくなる。接触面積が大きくなることにより、接触位置がずれてもスペーサの押し圧やセルギャップが変化する事態が軽減される。
【００２６】
図４（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置２００を例示する模式断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のうち、スペーサ部のみを示す模式平面図である。図４（ａ）のスペーサ部は、図４（ｂ）のＭ−Ｍ’線における断面を図示している。図４（ａ）では、ブラックマトリクスは便宜上Ｙ方向に延在するもののみを図示している。図５は、スペーサ部の一部（図４のＢ部）を拡大して示す斜視図である。これらを図１〜図３の第１実施形態の場合と比較すると、第２実施形態においては、第１スペーサ１７が第１スペーサ凹部１７Ｓを有し、第２スペーサ１８が第２スペーサ凸部１８Ｔを有する点だけが異なっている。従って第２スペーサ凸部１８Ｔと第１スペーサ凹部１７Ｓとが嵌合することによりスペーサ全体を構成している。
【００２７】
図６は、第２実施形態に係る液晶表示装置２００の（ａ）第１スペーサの一部１７’を例示する模式平面図、（ｂ）第２スペーサの一部１８’を例示する模式平面図である。これらは、第１実施形態における第１スペーサ７、第１スペーサ凸部７Ｔを、第２実施形態
での第２スペーサ１８、第２スペーサ凸部１８Ｔ、及び第１実施形態における第２スペーサ８、第２スペーサ凹部８Ｓを第２実施形態での第１スペーサ１７、第１スペーサ凹部１７Ｓと見なせば、第１実施形態の場合とまったく同じであるので、説明を省略する。
【００２８】
本発明の液晶表示装置のように、凹部または凸部を有するスペーサを形成する方法としては、フォトリソグラフィにおいて、高さの異なる部分を別々に形成する複数のフォトマスクを使用してもよく、高さの異なる部分で透過率の異なる階調型のフォトマスクを使用してもよい。
【００２９】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置においては、第１透明基板が第１スペーサを備え、第２透明基板が第２スペーサを備え、第１スペーサ、及び第２スペーサは、いずれか一方が凸部、他方が凹部を有し、これらが嵌合されてスペーサが構成される。さらに好ましくは、凸部と凹部の嵌合部の平面視形状は、凹部の幅が凸部の幅よりも僅かに大きく、凸部、凹部がわずかな隙間をもつように嵌合され、凸部の厚さは凹部の深さと略等しい。これらのことから、カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板との貼り合わせの位置精度が向上するとともに、第１スペーサと第２スペーサの接触面積が大きいので貼り合わせ位置がずれスペーサの押し圧やセルギャップが変化する問題が低減される。
【符号の説明】
【００３０】
１、５１・・・・・・・・第１透明基板
２、５２・・・・・・・・ブラックマトリクス
３（Ｒ）、５３（Ｒ）・・・着色画素（赤色）
３（Ｇ）、５３（Ｇ）・・・着色画素（緑色）
３（Ｂ）、５３（Ｂ）・・・着色画素（青色）
４、５４・・・・・・・・オーバーコート層
５、５５・・・・・・・第２透明基板
６、５６・・・・・・・ＴＦＴアレイ部
５７・・・・・・・・・スペーサ
７、１７、６７・・・・第１スペーサ
７’、１７’・・・・・・第１スペーサの一部
７Ｔ・・・・・・・・第１スペーサ凸部
１７Ｓ・・・・・・・第１スペーサ凹部
８、１８、６８・・・・・第２スペーサ
８’、１８’・・・・・・・・第２スペーサの一部
８Ｓ・・・・・・・・第２スペーサ凹部
１８Ｔ・・・・・・・第２スペーサ凸部
１１、６１・・・・・・カラーフィルタ基板
１２、６２・・・・・・ＴＦＴアレイ基板
１３、２３、６３、７３・・・液晶層
１００、２００・・・・本発明の液晶表示装置
５００、６００・・・・従来の液晶表示装置
【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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