(57)【要約】【課題】一対の基板間のギャップを一定に保持する柱状スペーサを高精度に位置決めする。【解決手段】第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、表示領域内に複数のサブピクセルを有し、前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲と、表示領域外の領域に形成される遮光膜を有し、前記遮光膜には、前記第１の基板を露出する少なくとも１個の開口部が形成され、前記遮光膜に形成された前記少なくとも１個の開口部には、柱状スペーサが形成され、前記柱状スペーサは、前記第１の基板側の一端が、前記少なくとも１個の開口部内および前記少なくとも１個の開口部の周囲の前記遮光膜を覆うように形成され、前記第２の基板は、前記柱状スペーサが配置される位置に遮光用の金属層を有する。【選択図】図３
2008089674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有する液晶表示パネルを備え、
前記液晶表示パネルは、表示領域内に複数のサブピクセルを有し、
前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲と、表示領域外の領域に形成される遮光膜を有し、
前記遮光膜には、前記第１の基板を露出する少なくとも１個の開口部が形成され、
前記遮光膜に形成された前記少なくとも１個の開口部には、柱状スペーサが形成され、
前記柱状スペーサは、前記第１の基板側の一端が、前記少なくとも１個の開口部内および前記少なくとも１個の開口部の周囲の前記遮光膜を覆うように形成され、
前記第２の基板は、前記柱状スペーサが配置される位置に遮光用の金属層を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１の基板は、前記各サブピクセル毎に対応して形成されるカラーフィルタを有し、
前記少なくとも１個の開口部は、前記遮光膜の前記カラーフィルタが配置されていない領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１の基板は、各色毎のサブピクセルに対応して配置されるカラーフィルタを有し、
前記カラーフィルタは、前記遮光膜を露出する開口部を有し、
前記少なくとも１個の開口部は、前記カラーフィルタに形成された開口部内の前記遮光膜に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２の基板は、走査線を有し、
前記走査線は、遮光用の金属層を兼用することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２の基板は、走査線と映像線とを有し、
前記柱状スペーサは、前記表示領域外の領域に形成され、
前記遮光用の金属層は、前記走査線あるいは前記映像線が形成される層と同じ層に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２の基板は、前記液晶と接する側に配向膜を有し、
前記配向膜は、前記表示領域内にのみ形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第２の基板は、前記柱状スペーサと一体に形成される平坦化膜を有し、
前記平坦化膜は、前記表示領域外の領域の前記遮光膜と前記カラーフィルタを覆い、前記表示領域外の領域にのみ形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項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、液晶表示装置に係り、特に、液晶を挟持する一対の透明基板間のギャップを一定に保持する際に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では、一対の基板に挟持される液晶を有するが、この一対の基板間のギャップを一定に保持する必要がある。
そして、一対の透明基板間のギャップを一定に保持するために、遮光膜内にビーズを配置した液晶表示装置が知られている（下記、特許文献１参照）。
前述の特許文献１に記載された液晶表示装置では、ビーズが形成された第１の基板と、第１の基板と対向する第２の基板との接触が点接触であるため、ビーズに弾性変更が生じやすく、液晶表示装置の周囲温度変化に伴う液晶の膨張、縮小に対して、上下基板間のギャップを追随でき、液晶中に気泡が発生するのを防止でき信頼性を向上させることが可能である。
【０００３】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【特許文献１】特開平８−１２２７９５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、前述の特許文献１に記載された液晶表示装置では、ビーズを混入した顔料をスクリーン印刷により透明基板に塗布することにより、遮光膜内にビーズを形成するものであるため、ビーズを高精度に位置決めする必要がある場合には、ビーズ位置精度の確保が困難となることが想定される。
また、液晶表示装置において、第１の基板と第２の基板との重ね合わせた後のズレ量が許容範囲か否かを検出する必要がある。前述の特許文献１に記載された液晶表示装置では、ビーズを介して観測することにより、第１の基板と第２の基板との重ね合わせズレ量が許容範囲か否かを検出することは可能である。
しかしながら、ビーズ接触する一点以外では、ビーズと液晶層の２層を通して観測することになるので、界面反射および屈折率の差により、第１の基板と第２の基板との重ね合わせた後のズレ量の正確な観測が困難となることが想定される。  
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置において、一対の基板間のギャップを一定に保持するためのスペーサを高精度に位置決めすることが可能となる技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、液晶表示装置において、第１の基板と第２の基板との重ね合わせズレ量が許容範囲か否かを正確に検出することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、表示領域内に複数のサブピクセルを有し、前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲と、表示領域外の領域に形成される遮光膜を有し、前記遮光膜には、前記第１の基板を露出する少なくとも１個の開口部が形成され、前記遮光膜に形成された前記少なくとも１個の開口部には、柱状スペーサが形成され、前記柱状スペーサは、前記第１の基板側の一端が、前記少なくとも１個の開口部内および前記少なくとも１個の開口部の周囲の前記遮光膜を覆うように形成され、前記第２の基板は、前記柱状スペーサが配置される位置に遮光用の金属層を有する。
（２）（１）において、前記第１の基板は、前記各サブピクセル毎に対応して形成されるカラーフィルタを有し、前記少なくとも１個の開口部は、前記遮光膜の前記カラーフィルタが配置されていない領域に形成される。
【０００６】
（３）（１）において、前記第１の基板は、各色毎のサブピクセルに対応して配置されるカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタは、前記遮光膜を露出する開口部を有し、前記少なくとも１個の開口部は、前記カラーフィルタに形成された開口部内の前記遮光膜に形成される。
（４）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記第２の基板は、走査線を有し、前記走査線は、遮光用の金属層を兼用する。
（５）（１）ないし（４）の何れかにおいて、前記第２の基板は、走査線と映像線とを有し、前記柱状スペーサは、前記表示領域外の領域に形成され、前記遮光用の金属層は、前記走査線あるいは前記映像線が形成される層と同じ層に形成される。
（６）（１）ないし（５）の何れかにおいて、前記第２の基板は、前記液晶と接する側に配向膜を有し、前記配向膜は、前記表示領域内にのみ形成される。
（７）（１）ないし（６）の何れかにおいて、前記第２の基板は、前記柱状スペーサと一体に形成される平坦化膜を有し、前記平坦化膜は、前記表示領域外の領域の前記遮光膜と前記カラーフィルタを覆い、前記表示領域外の領域にのみ形成される。
【発明の効果】
【０００７】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）本発明の液晶表示装置によれば、一対の基板間のギャップを一定に保持するためのスペーサを高精度に位置決めすることが可能となる。
（２）本発明の液晶表示装置によれば、第１の基板と第２の基板との重ね合わせズレ量が許容範囲か否かを正確に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の液晶表示パネルの電極構成を示す平面図である。本実施例の液晶表示パネルは、一対のガラス基板の一方のガラス基板に形成された画素電極と、他方のガラス基板に形成された対向電極との間で縦方向の電界を印加して、液晶分子を駆動する、所謂、縦電界方式の液晶表示パネルである。
図１において、ＧＬは走査線（ゲート線ともいう）、ＤＬは、映像線（ドレイン線、ソース線ともいう）、ＰＸは画素電極である。この走査線（ＧＬ）、映像線（ＤＬ）および画素電極（ＰＸ）は、一方のガラス基板側に形成される。
また、ＢＭは遮光膜、ＣＦはカラーフィルタである。なお、図１において、矢印でＢＭと示されている点線枠の部分は、サブピクセルの開口部（以下、画素開口部という）を表している。このカラーフィルタ（ＣＦ）と、遮光膜（ＢＭ）は、他方のガラス基板側に形成される。
また、図１において、ＴＦＴは、アクティブ素子を構成する薄膜トランジスタである。さらに、１０は、一対のガラス基板間のギャップを一定に保持するための柱状スペーサの配置位置を示す。
【０００９】
図２は、図１のＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
以下、図２、図３を用いて、本実施例の液晶表示パネルの構造について説明する。本実施例では、図２、図３に示すように、液晶層（ＬＣ）を介して互いに対向配置される一方のガラス基板（ＳＵＢ２）と、他方のガラス基板（ＳＵＢ１）とを有する。本実施例では、ガラス基板（ＳＵＢ２）の主表面側が観察側となっている。
ガラス基板（ＳＵＢ２）の液晶層（ＬＣ）側には、ガラス基板（ＳＵＢ２）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、遮光膜（ＢＭ）およびカラーフィルタ（ＣＦ）、対向電極（ＣＴ）、配向膜（ＡＬ２）が形成される。さらに、ガラス基板（ＳＵＢ２）の外側には偏光板ＰＯＬ２が形成される。
また、ガラス基板（ＳＵＢ１）の液晶層（ＬＣ）側には、ガラス基板（ＳＵＢ１）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、走査線（ＧＬ）、ゲート絶縁膜（ＧＩ）、映像線（ＤＬ）、層間絶縁膜（ＰＡＳ）、画素電極（ＰＸ）、配向膜（ＡＬ１）が形成される。さらに、ガラス基板（ＳＵＢ１）の外側には偏光板（ＰＯＬ１）が形成される。
画素電極（ＰＸ）には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して、映像線（ＤＬ）から階調電圧が印加される。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、第１電極（ＳＤ１）と、半導体層（ａ−Ｓｉ）と、第２電極（ＳＤ２）とを有する。なお、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、その動作において、第１電極（ＳＤ１）から第２電極（ＳＤ２）へ、あるいは、第２電極（ＳＤ２）から第１電極（ＳＤ１）へと電流が流れるので、前述の第１電極（ＳＤ１）および第２電極（ＳＤ２）は、それぞれ、ソース電極およびドレイン電極として機能する。
また、画素電極（ＰＸ）と対向電極（ＣＴ）は、透明導電膜（例えば、ＩＴＯ；Indium-Tin-Oxide）で形成される。
【００１０】
図１の１０の位置には、一対のガラス基板（ＳＵＢ１，ＳＵＢ２）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。
図４は、本実施例の柱状スペーサ（ＳＰＡ）を示す模式斜視図である。
図３、図４に示すように、柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、遮光膜（ＢＭ）に形成された開口部（ＤＢＭ）内に配置される。なお、遮光膜（ＢＭ）に形成される開口部（ＤＢＭ）は、実際の製品では複数個形成される。
また、柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、感光性樹脂で構成され、図３、図４に示すように、柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、ガラス基板（ＳＵＢ２）側の一端が、遮光膜（ＢＭ）に形成される開口部（ＤＢＭ）および開口部（ＤＢＭ）周囲の遮光膜（ＢＭ）を覆うように形成される。
さらに、ガラス基板（ＳＵＢ１）には、柱状スペーサ（ＳＰＡ）が配置される位置に遮光用の金属層が形成される。この遮光用の金属層は、ガラス基板（ＳＵＢ１）側の、走査線（ＧＬ）あるいは映像線（ＤＬ）が形成される層と同一の層で、柱状スペーサ（ＳＰＡ）が配置される位置に形成される。
【００１１】
なお、遮光用の金属層として、走査線（ＧＬ）あるいは映像線（ＤＬ）を兼用することも可能である。図１は、遮光用の金属層を走査線（ＧＬ）で兼用した場合を図示しており、図１に示すように、柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、走査線（ＧＬ）上の位置で、なおかつ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成される位置を避けて設けられる。
ガラス基板（ＳＵＢ１）には、柱状スペーサ（ＳＰＡ）が配置される位置に遮光用の金属層を形成する理由は、図３、図４に示すように、柱状スペーサ（ＳＰＡ）が配置される部分は遮光膜（ＢＭ）が除去されるため、バックライトの光が、柱状スペーサ（ＳＰＡ）を通って観察側に漏れ出すのを防止するためである。
また、本実施例において、遮光膜（ＢＭ）に形成された開口部（ＤＢＭ）は、例えば、ホトリソグラフィ技術により形成する。さらに、本実施例において、ガラス基板（ＳＵＢ２）側に対向電極（ＣＴ）を設けているが、液晶表示パネルが、例えば、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）方式の液晶表示パネルの場合には、この対向電極（ＣＴ）は必要ない。
【００１２】
図５は、本実施例のガラス基板（ＳＵＢ２）における、遮光膜（ＢＭ）が形成される領域を説明するための模式図である。図５において、１１は画素開口部、ＡＲは表示領域を示し、遮光膜（ＢＭ）は、表示領域（ＡＲ）内の複数のサブピクセルの周囲と、表示領域（ＡＲ）の外側の表示領域外の領域に形成される。
また、図５において、矢印でＣＦと示されている点線枠の部分は、カラーフィルタを示している。図５に示すように、カラーフィルタ（ＣＦ）は、各サブピクセル毎に配置され、かつ、カラーフィルタ（ＣＦ）は、画素開口部１１よりも面積が大きいので、カラーフィルタ（ＣＦ）は、周辺部が遮光膜（ＢＭ）を覆うように形成される。
図６は、本実施例のガラス基板（ＳＵＢ２）における、配向膜（ＡＬ２）と平坦化膜（ＯＣ）が形成される領域を説明するための模式図である。
表示領域外の領域、特に、シール材の近傍には、配向膜の無い領域を設けることが汚染防止や精度の点で望ましく、さらに、表示領域内の光透過率を向上させるためには、表示領域内に平坦化膜（ＯＣ）がないほうが望ましい。
そこで、本実施例では、図６に示すように、ガラス基板（ＳＵＢ２）側の配向膜（ＡＬ２）を、表示領域外の領域には形成せずに、表示領域（ＡＲ）にのみ形成する。また、表示領域（ＡＲ）の光透過率を向上させるために、表示領域（ＡＲ）には平坦化膜（ＯＣ）を形成しない。そのため、本実施例では、表示領域外のカラーフィルタ（ＣＦ）が配向膜（ＡＬ２）で保護されなくなるので、表示領域外のカラーフィルタ（ＣＦ）を保護するために、平坦化膜（ＯＣ）を表示領域外の領域にのみ形成する。
【００１３】
本実施例の柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、図６に示すように、この表示領域外の領域にも配置される。
図７は、図６のＣ−Ｃ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。図７に示すように、表示領域外の領域に形成される柱状スペーサ（ＳＰＡ）も、感光性樹脂で構成され、ガラス基板（ＳＵＢ２）側の一端が、遮光膜（ＢＭ）に形成される開口部（ＤＢＭ）および開口部（ＤＢＭ）周囲の遮光膜（ＢＭ）を覆うように形成される。
また、ガラス基板（ＳＵＢ１）には、柱状スペーサ（ＳＰＡ）が配置される位置に遮光用の金属層（ＧＬＳ）が形成される。図７では、この遮光用の金属層（ＧＬＳ）を、ガラス基板（ＳＵＢ１）側の走査線（ＧＬ）が形成される層と同一の層に形成した場合を図示している。
また、表示領域外の領域の、カラーフィルタ（ＣＦ）と遮光膜（ＢＭ）上に平坦化膜（ＯＣ）が形成される。この平坦化膜（ＯＣ）は柱状スペーサと一体に形成される。
即ち、カラーフィルタ（ＣＦ）および遮光膜（ＢＭ）上に感光性樹脂を塗布し、全透過パターンとハーフトーンパターンとを有するフォトマスクを用いて露光し、アルカリ現像液で部分的に感光性樹脂を除去（ポジ型感光性樹脂トの場合は、感光された部分が除去される）することにより、柱状スペーサ（ＳＰＡ）と平坦化膜（ＯＣ）とを同時に一体に形成する。なお、本実施例では、配向膜（ＡＬ２）と対向電極（ＣＴ）は、表示領域（ＡＲ）にのみ形成され、表示領域外の領域には形成されないので、図７の断面構造に図示されていない。
【００１４】
図８は、本発明の実施例のカラーフィルタの変形例を説明するための模式図である。
前述までの説明では、ガラス基板（ＳＵＢ２）に配置されるカラーフィルタ（ＣＦ）は、各サブピクセル毎に対応して形成されているが、図８に示すように、カラーフィルタ（ＣＦ）は、各色毎のサブピクセルに対応して形成してもよい。
即ち、図８に示す変形例では、カラーフィルタ（ＣＦ）は、映像線（ＤＬ）にそって帯状に形成される。そのため、図８に示す変形例のカラーフィルタ（ＤＦ）は、隣接するサブピクセルの間に形成される遮光膜（ＢＭ）を覆うことになるが、前述の遮光膜（ＢＭ）に形成された開口部（ＤＢＭ）に対応する領域に開口部（ＤＦＣ）が形成されている。
したがって、図８に示す変形例でも、カラーフィルタ（ＣＦ）に形成された開口部（ＤＦＣ）に、前述した柱状スペーサ（ＳＰＡ）を配置することが可能となる。
【００１５】
以上説明したように、本実施例によれば、ガラス基板（ＳＵＢ１）とガラス基板（ＳＵＵＢ２）との間のギャップを一定に保持するための柱状スペーサ（ＳＰＡ）を高精度に位置決めすることが可能となる。
さらに、本実施例では、柱状スペーサ（ＳＰＡ）を走査線（ＧＬ）上に位置させることで、ガラス基板（ＳＵＢ１）とガラス基板（ＳＵＢ２）とを重ね合わせた後、遮光膜（ＢＭ）に形成した開口部（ＤＢＭ）を通して観測することにより、ガラス基板（ＳＵＢ１）とガラス基板（ＳＵＢ２）との重ね合わせズレ量が許容範囲か否かを検出することは可能である。
この場合に、本実施例は、柱状スペーサ（ＳＰＡ）という単一の媒体を通して観測できるので、特許文献１に記載されたものと比して、その検出が格段に容易となる。
なお、前述の説明では、本発明を縦電界方式の液晶表示パネルに適用した実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、ガラス基板（ＳＵＢ２９）側に対向電極（ＣＴ）を有しない構造の液晶表示パネル、例えば、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）方式などの横電界方式の液晶表示パネルにも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例の液晶表示パネルの電極構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例の柱状スペーサを示す模式斜視図である。
【図５】本発明の実施例のガラス基板における、遮光膜が形成される領域を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施例のガラス基板における、配向膜と平坦化膜が形成される領域を説明するための模式図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例のカラーフィルタの変形例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  柱状スペーサの配置位置
１１  サブピクセルの開口部
ＴＦＴ  薄膜トランジスタ
ＳＵＢ１，ＳＵＢ２  ガラス基板
ＰＯＬ１，ＰＯＬ２  偏光板
ＧＩ  ゲート絶縁膜
ＰＡＳ  層間絶縁膜
ＯＣ  平坦化膜
ＡＬ１，ＡＬ２  配向膜
ＬＣ  液晶層
ＢＭ  遮光膜
ＤＢＭ  遮光膜に形成した開口部
ＣＦ  カラーフィルタ
ＤＣＦ  カラーフィルタに形成した開口部
ＰＸ  画素電極
ＣＴ  対向電極
ＤＬ  映像線（第１電極線、第２電極線）
ＧＬ  走査線（ゲート線）
ＧＬＳ  遮光用の金属層
ＳＤ１  第１電極
ＳＤ２  第２電極
ａ−Ｓｉ  半導体層
ＳＰＡ  柱状スペーサ
ＡＲ  表示領域
【図１】
2008089674.tif 000003
【図２】
2008089674.tif 000004
【図３】
2008089674.tif 000005
【図４】
2008089674.tif 000006
【図５】
2008089674.tif 000007
【図６】
2008089674.tif 000008
【図７】
2008089674.tif 000009
【図８】
2008089674.tif 000010