(57)【要約】【課題】対向基板の非表示領域上に直接パターンを形成して構成される柱状スペーサが多用されているが、表示パネルの変形によって柱状スペーサが配向膜を削り、削られたカスによって輝点となる。【解決手段】表示装置は第１基板と第２基板とを備える。前記第２基板は柱状スペーサを有する。前記柱状スペーサは前記第２基板側に配置される第１層と前記第１基板側に配置され前記第１層と形状の異なる第２層とで構成される。前記第１層と前記第２層との結合部を支点として前記第２層が可動することができるようにされる。【選択図】図１
2015206828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置は、
第１基板と、
第２基板と、
を備え、
前記第２基板は柱状スペーサを有し、
前記柱状スペーサは前記第２基板側に配置される第１層と前記第１基板側に配置され前記第１層と形状の異なる第２層とで構成される。
【請求項２】
請求項１の表示装置において、
前記第１層と前記第２層との結合部において前記第１層は凹形状部有し、前記第２層は前記凹形状部に収まるようにされる。
【請求項３】
請求項２の表示装置において、
前記結合部を支点として前記第２層が可動することができるようにされる。
【請求項４】
請求項２の表示装置において、
前記第１層の断面形状は前記接合部側の幅が前記第２基板側の幅よりの小さくするようにされる。
【請求項５】
請求項４の表示装置において、
前記第２層の断面形状は前記第１基板側の幅が前記接合部側の幅よりの大きくするようにされる。
【請求項６】
請求項５の表示装置は、さらに、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせるシール材を備え、
前記柱状スペーサは前記シール材の中に配置される。
【請求項７】
請求項４の表示装置において、
前記第２層の断面形状は前記第１基板側の幅が前記接合部側の幅とほぼ同じようにされる。
【請求項８】
請求項１の表示装置において、
前記柱状スペーサは感光性樹脂で構成される。
【請求項９】
請求項８の表示装置において、
前記第２層の材料を前記第１層の材料よりも柔らかいものを用いるようにされる。
【請求項１０】
請求項１の表示装置において、
前記第２層は前記第１基板に接するように配置される。
【請求項１１】
請求項１の表示装置において、
前記凹形状部の深さは前記第２層の前記第１基板に対向する面と前記第１基板の前記第２層に対向する面との距離よりも大きくするようにされる。
【請求項１２】
請求項１の表示装置は、さらに、
前記第１基板と前記第２基板とに間に配置される液晶層を備え、
前記第１基板は第１配向膜を有し、
前記第２基板は第２配向膜を有する。
【請求項１３】
請求項１の表示装置において、
前記第１基板は薄膜トランジスタを有し、
前記第２基板はカラーフィルタおよび遮光膜を有する。
【請求項１４】
請求項１３の表示装置において、
前記第１基板は画素電極および対向電極を有する。
【請求項１５】
請求項１４の表示装置において、
前記第２基板はタッチパネルの検出電極を有する。
【請求項１６】
表示装置は、
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに間に配置される液晶層と、
を備え、
前記第１基板は第１配向膜を有し、
前記第２基板は柱状スペーサおよび第２配向膜を有し、
前記柱状スペーサは前記第２基板側に配置される第１層と前記第１基板側に配置される第２層とで構成され、
前記第１層と前記第２層との結合部を支点として前記第２層が可動することができるようにされる。
【請求項１７】
請求項１６の表示装置において、
前記結合部において前記第１層は凹形状部有し、前記第２層は前記凹形状部に収まるようにされる。
【請求項１８】
請求項１７の表示装置において、
前記第１層の断面形状は前記接合部側の幅が前記第２基板側の幅よりの小さくするようにされる。
【請求項１９】
請求項１７の表示装置において、
前記第２層の断面形状は前記第１基板側の幅が前記接合部側の幅よりの大きくするようにされる。
【請求項２０】
請求項１９の表示装置は、さらに、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせるシール材を備え、
前記柱状スペーサは前記シール材の中に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は表示装置に関し、例えば柱状スペーサを有する表示装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般に用いられている表示装置の多くは一対の基板とその間隙に封入された液晶組成物から構成される。具体的には、例えば、アレイ基板（ＴＦＴ基板）にアモルファスシリコン等を半導体層とした薄膜トランジスタや信号線、ゲート電極、画素電極、対向電極（共通電極）等が形成される。また、対向基板（ＣＦ基板）には、遮光膜、カラーフィルタ等が形成される。そして、アレイ基板と対向基板とをスペーサにより一定の間隙を保持して対向配置するとともに、シール材で封止し、その間に液晶組成物を封入して構成される。
一対の基板の間隙を一定に保持するためのスペーサとしては、例えば、特開２００５−３３８７７０号公報に開示されるように、対向基板側の内面（アレイ基板との対向面）に形成して構成される柱状スペーサ（フォトスペーサ）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３８７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アレイ基板と対向基板の相互に対向する面には配向膜が形成されており、柱状スペーサ上の配向膜と他方の基板上の配向膜とが接触する。表示パネルの変形によって柱状スペーサが配向膜を削り、配向膜の剥がれが発生することがある。剥離した配向膜が液晶中に浮遊すると、光の反射による微小輝点が生じる。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、表示装置は第１基板と第２基板とを備える。前記第２基板は柱状スペーサを有する。前記柱状スペーサは前記第２基板側に配置される第１層と前記第１基板側に配置され前記第１層と形状の異なる第２層とで構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施の形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る表示装置の作用効果を説明するための断面図である。
【図４】実施の形態に係る表示装置の作用効果を説明するための断面図である。
【図５】実施の形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態に係る表示装置の作用効果を説明するための断面図である。
【図８】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】実施例に係る表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１７】実施例に係る表示装置の断面図である。
【図１８】実施例に係る表示装置の平面図である。
【図１９】実施例に係る表示パネルの電極構成を示す平面図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、実施の形態および実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００８】
まず、実施の形態の概要について説明する。
実施の形態に係る表示装置の柱状スペーサは形状が異なる２層構成となっている。柱状スペーサの下層（第１層）と上層（第２層）の結合部は、下層部が湾曲しており（凹形状）上層部がここに収まる構成となっている。荷重等がかかり下層部と上層部とが分断（剥離）されると関節と同じ機能が発生する。
【０００９】
次に実施の形態に係る表示装置について図１から図４を用いて説明する。
図１および図２は実施の形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。図３および図４は実施の形態に係る表示装置の作用効果を説明するための断面図である。
図１に示すように、表示装置は第１基板２と第２基板３とを備える。第２基板３は柱状スーサ４Ａを備える。柱状スペーサ４Ａは第１層４ａと第２層４ｂ１を有する。第１層４ａの結合部４ｃは凹形状であり、第２層４ｂ１が収まる構成となっている。第１層４ａの断面形状は接合部４ｃ側の幅が第２基板３側の幅より小さく、第１層４ａはスラント形状である。第２層４ｂ１の断面形状は第１基板２側の幅が接合部４ｃ側の幅より大きく、第２層４ｂ１は逆スラント形状である。柱状スペーサ４Ａの底面および上面は円形状である。すなわち、柱状スペーサ４Ａは結合部４ｃが括れた盃形状（括れ形状）をしている。柱状スペーサ４Ａの第２層４ｂ１の上面は第１基板２に接するように配置している。
なお、図２に示すように、第２層は円柱形状であってもよい。すなわち、第２層４ｂ２の断面形状は第１基板２側の幅が接合部４ｃ側の幅とほぼ同じ、矩形状である。柱状スペーサ４Ｂの底面および上面は円形状である。
【００１０】
図３の白抜き矢印Ｆに示すように、柱状スペーサ４Ａにオフセット荷重（柱状スペーサからずれた位置に圧力）がかかると、図４に示すように、結合部４ｃが支点となり、中折れ（可倒）することができる。これによって、柱状スペーサ４Ａに第１基板２上面の配向膜（不図示）に接している部分は同場所から移動せず、配向膜へのダメージを減少させることができる。図２の柱状スペーサ４Ｂにオフセット荷重がかった場合も同様であり、柱状スペーサ４Ｂに第１基板２上面の配向膜（不図示）に接している部分は同場所から移動せず、配向膜へのダメージを減少させることができる。したがって、配向膜が削れて浮遊異物が発生することによる輝点／色ムラを低減することできる。ラビング配向膜および光配向膜に用いることができる。なお、柱状スペーサ４Ａ、４Ｂは第２基板３に固定されているが、第１基板２に固定されず接しているのみである。
第２層４ｂ１、４ｂ２の材料を第１層４ａの材料よりも柔らかいものを用いることで、垂直荷重による配向膜を押す力を吸収（緩和）することにより配向膜へのダメージを減少させることができる。
【００１１】
次にシール領域に配置された柱状スペーサについて図５を用いて説明する。
図５は実施の形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。
第１基板２と第２基板３を貼り合わせるシール材１５は、第１基板２および第２基板３の周縁領域（シール形成領域）１４に塗布される。シール材１５の接着面に配向膜がある場合は、シール材１５と第１基板２および第２基板３との接着強度が低下することがある。
図５に示すように、柱状スペーサ４Ａをシール形成領域１４に配置すれば、括れ部がシール材１５と密着して、シール材１５の密着強度を上げることができる。
【００１２】
一方の基板に固定される柱状スペーサには、常に他方の基板と接しているメイン柱状スペーサと、基板に圧力が加わったときに他方の基板と接するサブ柱状スペーサとがある。メイン柱状スペーサとサブ柱状スペーサについて図６および図７を用いて説明する。
図６は実施の形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。図７は実施の形態に係る表示装置の作用効果を説明するための断面図である。
柱状スペーサ４Ａ、４Ｂはメイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサのいずれにも使用することができる。図６に示すように、メイン柱状スペーサ４Ｍおよびサブ柱状スペーサ４Ｓは柱状スペーサ４Ａと同様な構造である。ただし、メイン柱状スペーサ４Ｍとサブ柱状スペーサ４Ｓの高さは異なる。メイン柱状スペーサ４Ｍは第１基板２と接しているが、サブ柱状スペーサ４Ｓは第１基板２とは離れている。サブ柱状スペーサ４Ｓの第１層４ａの凹形状部の深さｄ１は第２層の第１基板２に対向する面と第１基板２の第２層４ｂ１に対向する面との距離ｄ２よりも大きくするのが好ましい。図７に示すように、サブ柱状スペーサ４Ｓの第１層４ａと第２層４ｂ１が分断（剥離）しても、第２層４ｂ１が第１層４ａの溝（凹形状部）から外れてしまうことはない。
【００１３】
次に実施の形態に係る表示装置の製造方法について図８から図１５を用いて説明する。
図８から図１３は実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するための断面図である。図１４および図１５はマスクの断面図である。
図８に示すように、第２基板３の上にレジスト（感光性樹脂）４を塗布する。
図９に示すように、レジスト４にマスク５０Ａを用いて露光し、露光されたレジスト４’を現像する。図１４に示すように、マスク５０Ａは基板５１の上に形成されたハーフトーン（ＨＴ）５３とその周りのクロム（Ｃｒ）５２で構成されている。ハーフトーン５３の部分によって透過率が減少された紫外線によって露光されて凹形状部４ａが形成される。
図１０に示すように、紫外線が照射された部分のレジストを除去して第１層４ａを形成する。
図１１に示すように、第２基板３および第１層４ａの上に２回目のレジスト４を塗布する。
図１２に示すように、レジスト４にマスク５０Ｂを用いて露光し、露光されたレジスト４’を現像する。図１５に示すように、マスク５０Ｂは基板５１の上にクロム（Ｃｒ）５２で構成されている。
図１３に示すように、紫外線が照射された部分のレジスト４’を除去して第２層４ｂ１を形成する。
【００１４】
以下に説明する実施例では、表示パネルの内部にタッチパネルを内蔵したインセル方式の表示装置を例に説明するが、それに限定されるものではない。アウトセル方式の表示装置やタッチパネルのない表示装置にも適用することができる。また、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）モードで駆動する液晶表示パネルを例に説明するが、それに限定されるものではない。ＦＦＳ（Fringe Field Switching）等で駆動するいわゆる横電界の液晶表示パネルやＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モードあるいはＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードで駆動するいわゆる縦電界の液晶表示パネルにも適用することができる。
【実施例】
【００１５】
実施例に係る表示装置は、表示パネルの内部にタッチパネルを内蔵したインセル方式の表示装置である。表示装置の構造について、図１６から図２０を用いて説明する。
図１６は実施例に係る表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図１７は実施例に係る表示装置の断面図である。図１８は実施例に係る表示装置の平面図である。
図１６および図１７に示すように、表示装置１００は、表示パネル１と、ドライバＩＣ５と、フレキシブル配線基板７０と、フロントウィンドウ（又は保護フィルム）４０と、フレキシブル配線基板７５と、バックライトＢＫＬと、を有する。表示パネル１は、アレイ基板（第１または第２の基板）２と、対向基板（第１または第２の基板）３と、偏光板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２と、を有する。ＣＦ基板３上の裏面側透明導電膜（ＣＤ）を、帯状（ストライプ状）のパターンに分割して、タッチパネルの検出電極３１となし、ＴＦＴ基板２の内部に形成される共通電極（対向電極）２１を帯状のパターンに分割、即ち、複数のブロックに分割して、タッチパネルの走査電極として兼用することにより、通常のタッチパネルで使用されるタッチパネル基板を削減している。また、表示装置１００では、タッチパネル駆動用および検出用の回路が、ドライバＩＣ５の内部に設けられる。ドライバＩＣ５は、１つの半導体基板上にＣＭＯＳプロセスで形成され、半導体チップの形態でＴＦＴ基板２上にＣＯＧ実装される。
図１８に示すように、アレイ基板２および対向基板３は平面視で矩形形状、それぞれ４つの辺を有している。アレイ基板２と対向基板３をシール材で貼り合せるシール形成領域１４は、アクティブ領域１３の外側に位置する。
【００１６】
図１９は実施例に係る表示パネルの電極構成を示す平面図であり、図２０は、図１９のＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
表示パネル１は、一対のガラス基板の一方のガラス基板上に形成される画素電極と、対向電極との間で電界を印加して液晶分子を駆動する、所謂、ＩＰＳ方式の液晶表示パネルである。
アレイ基板２は、透明基板（例えば、ガラス基板）ＳＵＢ１を有し、透明基板ＳＵＢ１の液晶層ＬＣ側には、透明基板ＳＵＢ１から液晶層ＬＣに向かって順に、走査線（ゲート線ともいう）ＧＬ、対向電極（共通電極ともいう）ＣＴ、層間絶縁膜ＰＡＳ２、層間絶縁膜ＰＡＳ１、画素電極ＰＸ、配向膜（第１の配向膜または第２の配向膜）ＡＬ１が形成される。なお、透明基板ＳＵＢ１の外側には偏光板ＰＯＬ１が形成される。また、透明基板ＳＵＢ１の液晶層ＬＣ側には、映像信号線（ソース線またはドレイン線ともいう）ＤＬおよび薄膜トランジスタＴＦＴも形成されるが、図２Ｂでは図示を省略している。
対向基板３は、透明基板（例えば、ガラス基板）ＳＵＢ２を有し、透明基板ＳＵＢ２の液晶層ＬＣ側には、透明基板ＳＵＢ２から液晶層ＬＣに向かって順に、遮光膜ＢＭ、赤・緑・青のカラーフィルタＣＦ、平坦化膜ＯＣ、配向膜（第１の配向膜または第２の配向膜）ＡＬ２が形成される。なお、透明基板ＳＵＢ２の外側には偏光板ＰＯＬ２が形成される。また、表示パネル１では、透明基板ＳＵＢ２の主表面側が観察側となっている。
【００１７】
表示パネル１では、画素電極ＰＸと、対向電極ＣＴとが、層間絶縁膜ＰＡＳ１を介して積層されており、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に形成されるアーチ状の電気力線が液晶層ＬＣを貫くように分布することにより液晶層ＬＣを配向変化させる。対向電極ＣＴは面状に形成され、画素電極ＰＸには、複数のスリットＳＬＴが形成される。画素電極ＰＸおよび対向電極ＣＴは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜で構成される。さらに、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとが、層間絶縁膜ＰＡＳ１，ＰＡＳ２を介して重畳しており、これによって保持容量を形成している。なお、層間絶縁膜ＰＡＳ１は、１層に限定されず、２層以上であっても良い。
図１９に示すように、走査線ＧＬと、映像線ＤＬとで囲まれる矩形状の領域内に、１サブピクセルが形成される。この１サブピクセルが形成される領域は、対向基板３側に形成される遮光膜ＢＭによって遮光されることから、実質的な１サブピクセルが形成される領域として機能する領域は、遮光膜ＢＭの開口部となる。また、図１９において、薄膜トランジスタＴＦＴは、アクティブ素子を構成する。
【００１８】
図１９の符号１０の位置には、アレイ基板２と対向基板３間のギャップを一定に保持するための柱状スペーサＳＰＡが形成される。柱状スペーサＳＰＡは、図２０に示すように、アレイ基板２の走査線ＧＬ上の位置となるように対向基板３に形成される。柱状スペーサＳＰＡは、対抗基板３の遮光膜ＢＭ上に感光性樹脂で形成される。遮光膜ＢＭ上に形成される柱状スペーサＳＰＡは、複数個形成される。柱状スペーサＳＰＡは配向膜を介してアレイ基板２と接している。また、対向基板３の走査線ＧＬ上には、台座層ＭＴＬが形成される。台座層ＭＴＬは、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜、あるいは、アモルファスシリコン層で形成される。なお、柱状スペーサはアクティブ領域１３に形成するだけでなく、シール領域１４の近傍の内側（アクティブ領域１３側）、外側（対向基板３端側）、またはシール領域１４の中に形成してもよい。
実施例に係る表示装置１００の柱状スペーサＳＰＡは第１層４ａと第２層４ｂ１を有する柱状スペーサ４Ａと同じ構造であるので、柱状スペーサＳＰＡの上面は移動することがなく、アレイ基板２の上面に形成される配向膜ＡＬ１を削ってしまうことはない。柱状スペーサＳＰＡは柱状スペーサ４Ｂと同じ構造であってもよい。また、柱状スペーサＳＰＡはメイン柱状スペーサであるが、サブ柱状スペーサも形成してもよい。なお、実施例では、柱状スペーサＳＰＡを対向基板３側に形成しているが、柱状スペーサＳＰＡをアレイ基板２側に形成してもよい。
実施例に係る表示装置によれば、柱状スペーサの移動を防止し、膜が削れて輝点不良となることを防止することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１・・・表示パネル
２・・・アレイ基板（ＴＦＴ基板、第１基板、第２基板）
３・・・対向基板（ＣＦ基板、第２基板、第１基板）
４・・・レジスト
４ａ・・・第１層
４ｂ１、４ｂ２・・・第２層
４ｃ・・・接続部
４Ａ、４Ｂ・・・柱状スペーサ
４Ｍ・・・メイン柱状スペーサ
４Ｓ・・・サブ柱状スペーサ
１４・・・シール形成領域
１５・・・シール材
１００・・・表示装置
ＳＰＡ・・・柱状スペーサ
ＴＦＴ・・・薄膜トランジスタ
ＳＵＢ１，ＳＵＢ２・・・透明基板（ガラス基板）
ＰＯＬ１，ＰＯＬ２・・・偏光板
ＰＡＳ１，ＰＡＳ２・・・絶縁膜
ＯＣ・・・平坦化膜
ＡＬ１，ＡＬ２・・・配向膜
ＬＣ・・・液晶層
ＢＭ・・・遮光膜
ＣＦ・・・カラーフィルタ
ＰＸ・・・画素電極
ＳＬＴ・・・スリット
ＧＬ・・・走査線（ゲート線）
ＤＬ・・・映像線（ソース線またはドレイン線）
ＭＴＬ・・・台座層
【図１】
2015206828.tif 000003
【図２】
2015206828.tif 000004
【図３】
2015206828.tif 000005
【図４】
2015206828.tif 000006
【図５】
2015206828.tif 000007
【図６】
2015206828.tif 000008
【図７】
2015206828.tif 000009
【図８】
2015206828.tif 000010
【図９】
2015206828.tif 000011
【図１０】
2015206828.tif 000012
【図１１】
2015206828.tif 000013
【図１２】
2015206828.tif 000014
【図１３】
2015206828.tif 000015
【図１４】
2015206828.tif 000016
【図１５】
2015206828.tif 000017
【図１６】
2015206828.tif 000018
【図１７】
2015206828.tif 000019
【図１８】
2015206828.tif 000020
【図１９】
2015206828.tif 000021
【図２０】
2015206828.tif 000022