(57)【要約】【課題】現在の液晶表示装置は固体状に形成されており、使用用途が限られていたが、近時ガラス基板の薄型化が図られるようになってきているが、この薄型ガラス基板をアレイ基板及び対向基板に採用することで、可撓性を有する液晶表示装置とする試みがなされはじめているが、この可撓性の基板を使用すると、基板が湾曲するに伴い両基板に相反する応力が働き、スペーサが基板の湾曲方向に引きずられ、引きずられたスペーサによって配向膜が破損されたりスペーサ自身の破壊につながっていたが、これらの破損や破壊を防止した液晶表示装置を提供する。【解決手段】アレイ基板１９及び対向基板２０の双方にスペーサ素子１５ａ，１５ｂを対向するように設け、この対向するスペーサ素子１５ａ，１５ｂの先端同士を当接させることでスペーサ１５を構成し、スペーサ素子１５ａ，１５ｂ間の滑動動作によって応力の吸収を図る。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極を備えた可撓性を有するアレイ基板と、
このアレイ基板と対向して配置され対向面に対向電極を備えた可撓性を有する対向基板と、
この対向基板と前記アレイ基板間のギャップを規定するスペーサと、
前記対向するアレイ基板と対向基板間に挟持された液晶部材とを備えた液晶表示装置において、
前記スペーサは前記アレイ基板及び対向基板の双方に形成したスペーサ素子対から成り、且つこのスペーサ素子の先端同士を当接させて構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記スペーサ素子の先端を平坦状に形成したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記スペーサ素子の一方の先端を凹部状に形成し、他方の先端をこの凹部に係合させたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記アレイ基板もしくは対向基板のいずれか一方に着色層からなるカラーフィルタを形成し、この着色層材によって一方のスペーサ素子を形成したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記アレイ基板もしくは対向基板のいずれか一方に額縁層を形成し、この額縁層材によって一方のスペーサ素子を形成したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記アレイ基板もしくは対向基板のいずれか一方に着色層からなるカラーフィルタを形成するとともに他方に額縁層を形成し、この額縁層材及び着色層材によって夫々のスペーサ素子を形成したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性を有するアレイ基板及び対向基板間に液晶部材を挟持する液晶表示装置に係り、特に夫々の基板に対向するスペーサ素子を形成し、このスペーサ素子の先端同士を当接させて両基板間の間隔を規定するスペーサとした液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のカラー液晶表示装置としては、隣接画素間でのクロストークがなく、良好な表示画像の実現が可能なことから、アクティブマトリクス型カラー液晶表示装置が主流となっている。このアクティブマトリクス型カラー液晶表示装置は、図６に示すように、板厚が０．５〜１ｍｍ程度の透明なガラス材からなる基板６１上にマトリクス状に、例えばアモルファスシリコンを半導体層とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）６２を設け、このＴＦＴ６２の少なくとも一部を覆うようにアクリル材等から構成される青、緑、赤の３色カラーフィルタ６３を形成する複数の着色層６３Ｂ，６３Ｇ，６３Ｒが設けられる。この着色層６３Ｂ，６３Ｇ，６３Ｒに夫々スルーホール部６４Ｂ，６４Ｇ，６４Ｒを形成してＴＦＴ６２と接続される複数の透明な画素電極６５をカラーフィルタ６３上に配置し、更にこの画素電極６５面上にポリイミド等から構成される配向膜６６を形成したアレイ基板６７を有している。
【０００３】
このアレイ基板６７と対向して配置される対向基板６８は、同様に板厚が０．５〜１ｍｍ程度の透明なガラス材にて形成された基板６９を有し、この基板６９のアレイ基板６７と対向する対向面上には、ＩＴＯ等から構成される透明な対向電極７０が設けられている。そしてこの対向電極７０上には、ポリイミド等から構成される配向膜７１が設けられている。
【０００４】
また、このアレイ基板６７上から対向基板６８へ電圧を印加する電極転移材として銀ペースト（図示せず）等が画面周辺部に配置され、この電極転移材によってアレイ基板６７と対向基板６８間を電気的に接続するようになされている。
【０００５】
このアレイ基板６７と対向基板６８間は、両基板６７，６８間に介在される複数のスペーサ７２によって規定されて所定の間隙を持って対向配置されるとともに、周辺部が熱または紫外線硬化型のアクリル系あるいはエポキシ系の接着剤から構成されるシール材７３を介して貼合わされており、この間隙部分には液晶部材７４が封止され、また必要に応じて額縁層７５が基板６１等の面上に配置されて液晶パネル７６が構成されている。
【０００６】
この液晶パネル７６の両外表面には、偏光板７７が接着剤によって貼付され、更に、アレイ基板６７側の偏光板７７の外方には、必要に応じてバックライトもしくは反射板（図示せず）等が配置されてカラー液晶表示装置が構成されている。
【０００７】
このように構成されたカラー液晶表示装置は、例えば光源となるバックライトを点灯し、ＴＦＴ６２を駆動することによって画素電極６５をスイッチング制御して、画素電極６５電圧と対向する対向電極７０に供給される電圧との電位差により、各々の画素電極６５上の液晶部材７４を制御して光シャッターの役目を行わせることにより、所定のカラー画像を表示している。このカラー液晶表示装置は、この構成においても十分な輝度及びコントラスト等の表示品位をもってカラー画像を表示することが可能である。
【０００８】
しかしながら、このカラー液晶表示装置においては、両基板６１，６９に０．５〜１ｍｍ程度の板厚を有するガラス材を使用しているために可撓性を全く有しておらず、専らカラーテレビジョン受像機やカラー端末ディスプレイ、あるいは携帯電話のモニター画面用等の固体化された表示装置として活用されている。この固体化された液晶表示装置では、使用用途が特定されるために、液晶表示装置自体に可撓性を持たせる試みが進められるようになってきた。
【０００９】
この液晶表示装置で可撓性を具現化するには、両基板６１，６９自体に可撓性を持たせることが必須の条件となる。そこでガラス基板としてその板厚を０．１ｍｍ以下の極薄板状とし、この基板を液晶表示装置のアレイ基板６７及び対向基板６８に応用することで軽量化され、しかも曲げても壊れることがないように強度を向上させた可撓性を有する液晶表示装置として構成することが可能となり、将来においては電子ブックや電子手帳、形状が異なる各種形態の広告媒体等の新しい分野に展開し得る可能性がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような可撓性を有するガラス基板を単純に液晶表示装置のアレイ基板６７及び対向基板６８として採用したとしても、良好な画像品位を有する液晶表示装置として構成することができないことが判明した。
【００１１】
即ち、図７に示すように、可撓性を持たせた液晶表示装置では、アレイ基板６７と対向基板６８とが頻繁に湾曲されて使用される機会が必然的に多くなり、この湾曲変形動作のために両基板６７，６８は夫々反対方向への応力を受けることになる。このために両基板６７，６８の間隔を一定に保つために介在されているスペーサ７２は、球状のスペーサ７２では可動してしまうので、少なくとも一端を両基板６１，６９側のいずれか一方側に固定して位置固定させておく必要がある。この場合でもスペーサ７２の遊端部が湾曲方向に強制的に引張られる現象が発生する。このスペーサ７２は非表示領域に設置するように位置決めするために、スペーサ７２の一端を、例えばアレイ基板６７側に固定しているので、遊端部側は当接されている対向基板６８の湾曲方向に強制的に引張られて、図中破線にて示すように変形する。この湾曲の程度が弱い場合には、スペーサ７２はその応力に従って変形するだけに留まっているが、更に湾曲の度合いが増加した場合には、その応力に抗しきれずに対向基板６８上に形成された配向膜７１面上を引きずられるようになる。その結果、スペーサ７２の遊端部にて配向膜７１、あるいは配向膜７１とともに対向電極７０までも損傷したり、あるいはスペーサ７２自身が破壊することになり、良好な液晶表示機能を発揮することができなくなるばかりでなく、一度損傷を与えてしまったり破壊されてしまうと現状に復帰させることができないので、表示画像の欠点や表示むら等として画面上に現れて画像品位を大幅に低下させるばかりでなく、商品価値自体をもなくし兼ねないものとなる。
【００１２】
本発明は、このような課題に対処してなされたものであり、スペーサをアレイ基板及び対向基板の両面に夫々形成したスペーサ素子対から構成し、このスペーサ素子の当接面で両スペーサ素子を滑動させるように構成することで、スペーサによる配向膜等の損傷やスペーサ自身の破壊を防止し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画素電極を備えた可撓性を有するアレイ基板と、このアレイ基板と対向して配置され対向面に対向電極を備えた可撓性を有する対向基板と、この対向基板とアレイ基板間のギャップを規定するスペーサと、対向するアレイ基板と対向基板間に挟持された液晶部材とを備えた液晶表示装置において、スペーサをアレイ基板及び対向基板の双方に形成したスペーサ素子対から構成し、且つこのスペーサ素子の先端同士を当接させるようにしている。
【００１４】
このように構成することによって、液晶表示装置が湾曲されてアレイ基板及び対向基板間に反対方向の応力が加わった場合にあっても、スペーサはスペーサ素子間で滑動することによって応力変動を吸収することが可能となり、スペーサによる配向膜等の損傷やスペーサ自身の破壊の発生を防止することができ、表示品位の良好な液晶表示装置を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本発明に係るカラー液晶表示装置は、図１に示すように、透明なガラス材から構成される基板１１の主面上に、成膜、パターニング等の微細技術を駆使して電極配線とＴＦＴ１２が設けられる。このＴＦＴ１２及び電極配線は、例えば次のようにして構成される。
【００１７】
即ち、当初の板厚が０．７ｍｍである基板１１の主面上にスパッタリング法を用いてモリブデン・タングステン（ＭｏＷ）膜を堆積させた後にパターニングして、ＴＦＴ１２を構成するゲート電極並びに走査信号を供給する走査線を配置する。このゲート電極や走査線を覆うようにして、基板１１上に酸化シリコン、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜を設け、このゲート絶縁膜上のゲート電極が配置された面上に、ＣＶＤ法を用いてアモルファス・シリコン膜を堆積させた後にパターニングして、ＴＦＴ１２を構成する半導体層を配置する。更にこの半導体層には、モリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）を順次堆積させてパターニングすることで、３層構造としたＴＦＴ１２を構成するソース電極、ドレイン電極、及び映像信号を供給する信号線を形成するようにして構成されている。
【００１８】
このＴＦＴ１２の周囲には、少なくともその一部を覆うように赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）に夫々色分けされたカラーフィルタ１３の役目を担うＲＧＢ着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが夫々の色毎にストライプ状に設けられる。この着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、例えば第１色を赤で構成する場合には、まず赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストをスピンナーにて基板１１の全面に均一になるように塗布し、次いで赤を着色したい部分に光が照射されるようなフォトマスクパターンを介して、３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ２の強度の紫外線を照射して露光する。このフォトマスクパターンには、１色目に対応するストライプ形状のパターン部分と、夫々後述する画素電極とＴＦＴ１２との接続のためのスルーホール部の四角形状のパターン部分と、積層型スペーサ素子用の四角形状のパターン部分とを有している。
【００１９】
その後、ＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像し、当該パターン部分に膜厚３．２μｍの赤の着色層１３Ｒとスルーホール部１４Ｒを形成する。引続き緑の着色層１３Ｇ及び青の着色層１３Ｂ、並びに各スルーホール部１４Ｇ，１４Ｂを同様にして夫々形成する。このカラーフィルタ１３材料をパターニングする際に、カラーフィルタ１３を構成する着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ材を順次積層させて形成したスペーサ素子１５ａを１色目と２色目の画素パターン間、及び３色目と１色目の画素パターン間、２色目と３色目の画素パターン間に配置するように、夫々着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの形成と同時に形成する。このスペーサ素子１５ａが位置する箇所は、１個もしくは複数の画素セルあたりに少なくとも１個の割合で画素セルの表示領域以外の画素パターン間に設けられている。
【００２０】
また、このカラーフィルタ１３上には、ＩＴＯ等を１５００Åの厚さにスパッタリング法によって成膜し、フォトリソグラフィ法によってパターニングすることにより透明な画素電極１６を形成し、この画素電極１６の一端は、ＴＦＴ１２のソース・ドレイン通路と各スルーホール部１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｇを介して接続されている。これらＴＦＴ１２は、マトリクス状に配置された信号線及び走査線の交差部分毎に配置され、更に、画素電極１６上には、ポリイミド等を６００Åの厚さに塗布して形成した配向膜１７が配置されてアレイ基板１９を構成している。
【００２１】
一方、このアレイ基板１９に対向して対向基板２０が配置される。この対向基板２０は、同じく当初の板厚が０．７ｍｍの透明なガラス材から構成される基板２１の対向面上に、ＩＴＯ等からなる透明な対向電極２２と、この対向電極２２上にポリイミド等からなる６００Åの膜厚の配向膜２３を順次積層配置し、更に、配向膜２３上には、スペーサ素子１５ａと対向する位置で、先端がスペーサ素子１５ａと当接するようにスペーサ素子１５ｂを設けて対向基板２０を構成している。
【００２２】
この対向基板２０とアレイ基板１９とは、積層型のスペーサ素子１５ａ及びこのスペーサ素子１５ａと夫々先端同士を当接させたスペーサ素子１５ｂの一対からなるスペーサ１５によって所定の間隙を保ちながら、例えば熱硬化型エポキシ系接着剤からなるシール材２５によって注入口を除いた周辺部を加熱接着して固定されており、またアレイ基板１９から対向基板２０に電圧を印加するための電極転移材をシール材２５の周辺の電極転移電極（図示せず）上に形成している。そしてこの状態で基板１１及び基板２１の表面を機械研磨または化学研磨またはこれらの両方を組み合わせる等して、夫々の基板１１，２１の板厚を０．１ｍｍとし、可撓性を持たせる。そして更に両基板１１，２１の外側面に破損防止用の透明な樹脂板等からなる可撓性のある補強板１８，２４を貼り付ける。そしてアレイ基板１９と対向基板２０の間隙部分には、例えばフッ素系液晶化合物からなる液晶部材２６が注入され、その後にこの注入口を紫外線硬化樹脂によって封止して液晶パネル２７を形成している。
【００２３】
更に、この液晶パネル２７のアレイ基板１９及び対向基板２０の補強材１８，２４外表面には、夫々偏光板２８が接着固定されるとともに、アレイ基板１９側の偏光板２８外側には、必要に応じてバックライトや反射板（図示せず）等が配置され、またカラーフィルタ１３の周辺には額縁層２９が配置されてカラー液晶表示装置が構成されている。
【００２４】
このようにカラー液晶表示装置を構成すると、カラー液晶表示装置が湾曲された場合には、図２にその概略を示すように、スペーサ１５を構成する互いに先端同士を当接しているスペーサ素子１５ａ，１５ｂの先端当接面同士が図中破線で示すように滑動し、アレイ基板１９及び対向基板２０の湾曲による応力を吸収し、スペーサ１５がアレイ基板１９または対向基板２０の配向膜１７，２３等を引掻くような事態、あるいはスペーサ１５自身の破壊を防止することができ、結果として配向膜１７，２３や対向電極２２、画素電極１６、スペーサ１５等の損傷の発生を防止することが可能となり、良好な表示品位を保つことが可能となる。この際、両スペーサ素子１５ａ，１５ｂの当接面を平坦化しておくことにより、滑動動作を滑らかに行わせることができる。
【００２５】
このスペーサ素子１５ｂは、図３及び図４に示すように、対向基板２０に額縁層２９を形成する場合に、この額縁層２９材を使用して一緒に形成することも可能である。
【００２６】
即ち、対向基板２２の外周囲部分である表示領域の外周部分に、額縁層２９を形成する黒色の遮光膜がフォトリソグラフィ法によって非表示領域を隠すように形成され、併せて同じ額縁層２９材を使用して、アレイ基板１９上のスペーサ素子１５ａと対向する位置にスペーサ素子１５ｂを形成してもよい。
【００２７】
このようにしてスペーサ素子１５ｂを、額縁層２９を構成する額縁層２９材と同じ材料を使用して形成すれば、額縁層２９の形成時にスペーサ素子１５ｂを同時に同じ材料を使用して作り込むことが可能となり、工程の削減を図ることができる。このことは着色層１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒを用いて積層型として構成したスペーサ素子１５ａについても同様なことがいえる。
【００２８】
更に、図５に示すように、一方のスペーサ素子、例えばスペーサ素子１５ａの先端当接面に凹部３０を形成し、他方のスペーサ素子１５ｂの先端を四角錐や円錐等の尖端部３１として形成して、この凹部３０中に尖端部３１を係合させるように形成すれば、両スペーサ素子１５ａ，１５ｂは係合位置を変えることなく滑動させることが可能となり、アレイ基板１９及び対向基板２０に湾曲移動が生じても、尖端部３１を中心にして凹部３０内で回転滑動するようになるために、両者の滑動をより滑らかにすることが可能となる。また、このスペーサ素子１５ｂの先端を凹部３０中に嵌合する半球状等として形成しても、同様の効果を得ることが可能である。
【００２９】
なお、上記説明では、カラーフィルタ１３をアレイ基板１９側に配置した場合について説明しているが、このカラーフィルタ１３は対向基板２０上に設けるように構成することも可能で、更にカラー液晶表示装置に限らず白黒用の液晶表示装置にも適用することが可能なことは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明によれば、液晶表示装置が湾曲されてアレイ基板及び対向基板間に反対方向の応力が加わった場合であっても、スペーサはスペーサ素子間で滑動することによって応力変動を吸収することが可能となり、スペーサによる配向膜等の損傷及びスペーサ自身の破壊の発生を防止することができるので、表示品位の良好な液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図２】同じく液晶表示装置を構成するスペーサの動作を説明するための概略説明図。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の他の構成を示す断面図。
【図４】同じく液晶表示装置を構成するスペーサの動作を説明するための概略説明図。
【図５】同じく液晶表示装置を構成するスペーサの他の構成を示す断面図。
【図６】従来の液晶表示装置を示す断面図。
【図７】同じく液晶表示装置を構成するスペーサの動作を説明するための概略説明図。
【符号の説明】
１３：カラーフィルタ
１３ｂ，１３Ｇ，１３Ｒ：着色層
１５：スペーサ
１５ａ，１５ｂ：スペーサ素子
１６：画素電極
１９：アレイ基板
２０：対向基板
２２：対向電極
２６：液晶部材
２９：額縁層
３０：凹部
【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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