(57)【要約】【課題】スペーサによる配向膜のラビング不良に起因する表示むら及びコントラストの低下を抑制した液晶表示装置を提供する。【解決手段】アレイ基板及び対向基板は、所定方向にラビングされた配向膜を一主面側にそれぞれ備え、配向膜を互いに対向させて配置される。液晶層は、アレイ基板と対向基板の配向膜間に介在される。スペーサ18は、アレイ基板と対向基板の少なくともいずれか一方の一主面側に他方に向けて突設される。ブラックマトリクス46は、副画素間にてスペーサ18が配置されたアレイ基板または対向基板の配向膜のラビング方向に沿って少なくとも一部が配置される。スペーサ18は、スペーサ18が配置されたアレイ基板または対向基板の配向膜のラビング方向に対して直交する方向の端部からラビング方向後側の所定幅WIの領域52，52の少なくとも一部がブラックマトリクス46と重なる位置に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素をマトリクス状に備えた液晶表示装置であって、
所定方向にラビングされた配向膜を一主面側にそれぞれ備え、これら配向膜を互いに対向させて配置された基板と、
これら基板の配向膜間に介在された液晶層と、
少なくともいずれか一方の前記基板の一主面側に他方の前記基板に向けて突設されたスペーサと、
前記画素間にて前記スペーサが配置された前記基板の前記配向膜のラビング方向に沿って少なくとも一部が配置された遮光部とを具備し、
前記スペーサは、このスペーサが配置された前記基板の前記配向膜のラビング方向に対して直交する方向の端部からこのラビング方向後側の所定幅の領域の少なくとも一部が前記遮光部と重なる位置に配置されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記遮光部は、前記画素を駆動する信号を供給する信号線を含む
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】
前記遮光部は、前記画素間の位置を覆うブラックマトリクスを含む
ことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記スペーサは、２．３μｍ〜３．３μｍの高さを有し、
前記所定幅は、８μｍに設定されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一方の基板の一主面側に他方の基板に向けて突設されたスペーサを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットＰＣなどの各種携帯端末、テレビジョン受像機あるいはパーソナルコンピュータなどにおいて、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を活かして平面表示装置(ＦＰＤ)である液晶表示装置(ＬＣＤ)が多用されている。液晶表示装置は、互いに対向配置されるアレイ基板と対向基板とのそれぞれの一主面側に配向膜が形成され、これら配向膜を互いに対向させてアレイ基板と対向基板とが所定の間隙(セルギャップ)を介して配置されているとともに、これら配向膜間に液晶層が介在され、液晶分子の配向状態が配向膜によって制御されている。また、アレイ基板、または、対向基板には、これら基板間の間隙を保持したり、面押し強度を確保したりするための柱状のスペーサがパターニングされている。
【０００３】
このスペーサのような凸部が位置する基板においては、配向膜に対する一定方向のラビング処理が容易でない。すなわち、ラビング処理は、一般に、回転するローラの外周面などに巻き付けたラビング布により、生成した配向膜の表面を一定方向(ラビング方向)に擦って行われるが、スペーサの位置でラビング布の毛先がスペーサによってラビング方向と交差する方向に掻き分けられることで、特にスペーサの根元部分から、ラビング方向と直交する方向におけるスペーサの端部の位置のラビング方向後側の所定幅の部分では、ラビング布の毛先の方向がラビング方向に対して傾斜し、他の部分とラビング方向が異なる領域が生じることとなる。この領域は、液晶分子の初期配向が乱れた配向不良領域を生じさせ、この配向不良領域が表示領域(アクティブエリア)内の光透過開口部に位置すると、光抜けが生じる場合がある。そのため、スペーサは、通常、走査線(ゲート線)と信号線とが互いに交差する位置に配置され、走査線や信号線によって遮光されるようになっているものの、近年、液晶表示装置の高精細化が進んできており、画面の輝度低下を防止するために、遮光部分の領域をより狭くすることが求められ、上記のような光抜けを充分に覆うことが容易でない。このような光抜けは表示むらやコントラストの低下に繋がるため、対応が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４５５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、スペーサによる配向膜のラビング不良に起因する表示むら及びコントラストの低下を抑制した液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の液晶表示装置は、複数の画素をマトリクス状に備えた液晶表示装置である。この液晶表示装置は、基板と、液晶層と、スペーサと、遮光部とを有する。基板は、所定方向にラビングされた配向膜を一主面側にそれぞれ備え、これら配向膜を互いに対向させて配置される。液晶層は、基板の配向膜間に介在される。スペーサは、少なくともいずれか一方の基板の一主面側に他方の基板に向けて突設される。遮光部は、画素間にてスペーサが配置された基板の配向膜のラビング方向に沿って少なくとも一部が配置される。そして、スペーサは、このスペーサが配置された基板の配向膜のラビング方向に対して直交する方向の端部からこのラビング方向後側の所定幅の領域の少なくとも一部が遮光部と重なる位置に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の液晶表示装置の一部を拡大して示す平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ相当位置の断面図である。
【図３】同上液晶表示装置を示す斜視図である。
【図４】同上液晶表示装置の配向膜をラビングするラビング装置を示し、(a)はラビング装置の模式的な側面図、(b)はスペーサの位置でのラビングを下方から模式的に示す平面図である。
【図５】第２の実施形態の液晶表示装置を示す縦断面図である。
【図６】第３の実施形態の液晶表示装置の一部を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、第１の実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
【０００９】
図２及び図３において、11は液晶表示装置(ＬＣＤ(Liquid Crystal Display))であり、この液晶表示装置11は、例えば図示しない面状光源装置であるバックライトからの面状光を変調透過させて画像を表示する透過型のものである。
【００１０】
この液晶表示装置11は、例えばカラー表示が可能なアクティブマトリクス型のものである。この液晶表示装置11は、(第１の)基板であるアレイ基板16と(第２の)基板である対向基板17とが、スペーサ18を介して互いに対向配置され、これら基板16，17間に光変調層である液晶層19が介在され、かつ、基板16，17のそれぞれに偏光板20，21が取り付けられて構成されている。そして、この液晶表示装置11は、基板16，17が互いに接着部としてのシール部(図示せず)により貼り合わされて接着固定され、略中央部に、画像を表示させる画素である副画素SPがマトリクス状に形成された四角形状の表示領域(アクティブエリア)23が形成されているとともに、この表示領域23の周囲に、額縁状の非表示領域である額縁部24が形成されている。本実施形態において、液晶表示装置11は、液晶層19のモードが例えばＩＰＳモードなどの横電界モードであるものとして説明する。
【００１１】
アレイ基板16は、液晶表示素子用(液晶表示装置用)基板であり、電気的には、概略として、表示領域23に複数の配線である走査線(ゲート配線)31と信号線(ソース配線)32とを互いに水平方向(Ｈ)と垂直方向(Ｖ)とに略直交するように格子状に備えるとともに水平方向(Ｈ)に沿って複数の補助容量線33を備え、走査線31と信号線32とのそれぞれの交差位置に、各副画素SPを駆動するためのスイッチング素子である薄膜トランジスタ34及び補助容量(保持容量)35が配置されて構成されている。そして、各走査線31は、額縁部24に引き出されて図示しない走査線ドライバ回路と接続され、各信号線32は、額縁部24に引き出されて図示しない信号線ドライバ回路と接続されている。各補助容量線33は、額縁部24に引き出されて図示しない補助容量線ドライバ回路に接続されている。各薄膜トランジスタ34は、ゲート電極が走査線31と接続され、ソース電極が信号線32と接続され、ドレイン電極が画素電極37と接続されている。また、各補助容量35は、各薄膜トランジスタ34のドレイン電極の一部と補助容量線33との間に形成されている。そして、各ドライバ回路は、図示しない駆動回路と接続されている。
【００１２】
また、アレイ基板16は、構造的には、例えばガラスあるいは合成樹脂などにより形成された透光性を有する(第１の)絶縁基板であるアレイ基板本体41を備え、このアレイ基板本体41の一主面である液晶層19(対向基板17)に対向する面上に、回路層42及び(第１の)配向膜43が形成されている。回路層42は、本実施形態では、平坦化膜、上記の走査線31、信号線32、補助容量線33、薄膜トランジスタ34、画素電極37、共通電極38、及び各層間を絶縁する絶縁膜などを含んでいる。また、配向膜43は、例えばポリイミドなどにより形成されており、所定方向、本実施形態では信号線32の方向に沿って、液晶層19の液晶分子の初期配向を設定するためのラビングが施されている。
【００１３】
共通電極38は、全ての薄膜トランジスタ34に共通のコモン電位を設定するもので、この共通電極38と画素電極37との間に電界を形成させ、液晶層19の液晶分子を駆動させる。
【００１４】
一方、対向基板17は、例えばガラスあるいは合成樹脂などにより形成された透光性を有する(第２の)絶縁基板である対向基板本体45を備え、この対向基板本体45の一主面である液晶層19(アレイ基板16)に対向する面上に、各副画素SPを区画する遮光部であるブラックマトリクス46及び各副画素SPに対応配置された着色層であるカラーフィルタ47が積層されている。さらに、カラーフィルタ47の表面には、凹凸を平坦化する平坦化膜であるオーバコート層48が形成され、このオーバコート層48上に(第２の)配向膜50が積層されている。
【００１５】
ブラックマトリクス46は、黒色の合成樹脂などにより形成されている。このブラックマトリクス46は、走査線31に対向して水平方向(Ｈ)に沿って形成される第１の遮光領域である水平部46aと、信号線32に対向して略垂直方向(Ｖ)に沿って形成される第２の遮光領域である垂直部46bとを一体に有し、副画素SP間全体を覆う網目状に形成されている。すなわち、このブラックマトリクス46は、副画素SP毎に開口部46cを有して形成されている。
【００１６】
水平部46aは、垂直方向(Ｖ)に隣接する副画素SP，SP間、及び垂直方向(Ｖ)の両端部に位置する副画素SPの端部に沿って形成されており、互いに略平行で、かつ、水平方向(Ｈ)に沿って略直線状に形成されている。
【００１７】
垂直部46bは、水平方向(Ｈ)に隣接する副画素SP，SP間、及び水平方向(Ｈ)の両端部に位置する副画素SPの端部に沿って形成されている。この垂直部46bは、副画素SP毎に例えば垂直方向(Ｖ)に対して傾斜する直線状で、かつ、その傾斜方向が垂直方向(Ｖ)に交互に反転する、いわゆるジグザグ状に形成され、全体しては垂直方向(Ｖ)に沿って延びている。
【００１８】
カラーフィルタ47は、副画素SP毎に例えば赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)などの着色部47aを備えており、３つ、あるいは４つの副画素SPで１つのカラー画素を構成するようになっている。これらカラーフィルタ47の着色部47aは、ブラックマトリクス46の開口部46cを覆って位置している。
【００１９】
配向膜50は、例えばポリイミドなどにより形成されており、所定方向、本実施形態ではブラックマトリクス46の垂直部46bに沿う方向(矢印Ａに示す方向)に沿って、すなわち信号線32の方向に沿ってラビングが施されている。
【００２０】
そして、スペーサ18は、例えば透光性を有する合成樹脂などにより柱状に形成された柱状スペーサであり、本実施形態では、例えば水平方向(Ｈ)に沿って断面の長軸方向を有する楕円柱状に形成されており、この長軸方向の幅が各副画素SPの水平方向(Ｈ)の幅寸法より若干小さい程度に設定されている。これらスペーサ18は、副画素SP間に配置されている。より詳細には、これらスペーサ18は、このスペーサ18が配置された基板である対向基板17の配向膜50のラビング方向に対して直交する方向(図１中の左右方向)の端部(すなわち左右両端部)からこのラビング方向後側(すなわち図１中の下側)の所定幅WIでかつ所定長LEの領域52，52の少なくとも一部(例えば５０％以上の部分)がブラックマトリクス46(垂直部46b)と重なる位置に配置されている。換言すれば、本実施形態では、スペーサ18は、ブラックマトリクス46の水平部46aと垂直部46bとの交点間(副画素SPの垂直方向(Ｖ)の端部に対向する位置)にて水平部46a上に配置されている。そして、これらスペーサ18は、複数の副画素SP毎に１つ配置されており、水平方向(Ｈ)及び垂直方向(Ｖ)に互いに離間されて疎らに配置されている。
【００２１】
ここで、所定幅WIとは、スペーサ18の高さHI(配向膜50からの突出量)と相関関係(所定の対応関係)を有する寸法であり、スペーサ18の高さHIが高いほど所定幅WIが大きく設定される。また、所定長LEとは、スペーサ18の高さHI(配向膜50からの突出量)と相関関係(所定の対応関係)を有する寸法であり、スペーサ18の高さHIが高いほど所定長LEが大きく設定される。本実施形態では、スペーサ18の高さHIが２．３μｍ〜３．３μｍに設定され、所定幅WIが８μｍに設定され、所定長LEが１つの副画素SPの垂直方向(Ｖ)の長さと略等しく設定されている。
【００２２】
また、偏光板20，21は、例えばそれぞれの偏光軸(吸収軸あるいは透過軸)の一方が水平方向(Ｈ)、他方が垂直方向(Ｖ)に沿う、すなわち偏光軸が互いに直交する状態(クロスニコル)に配置されている。したがって、偏光板20，21の偏光軸のいずれか一方が、走査線31と略平行な方向となっており、他方が信号線32と略平行な方向となっている。
【００２３】
次に、上記第１の実施形態の製造方法を説明する。
【００２４】
基板16，17は、基板本体41，45上に成膜工程及びパターニング工程を繰り返すことで、各層を形成する。これらの層の形成工程については周知であるので、詳細な説明を省略する。
【００２５】
この後、基板16，17は、それぞれ配向膜43，50にラビングを施す。このラビングについては、図４(a)に示すような周知のラビング装置55を用いる。このラビング装置55は、アレイ基板16、あるいは対向基板17が載置されて保持される平面状のステージ57と、このステージ57の上方に離間された位置に配置されて図示しないモータなどにより回転駆動されるラビングローラ58とを備え、このラビングローラ58は、略円柱状のローラ本体61と、このローラ本体61の外周面に着脱可能に巻き付けられたラビング布62とを有している。そして、ステージ57がラビングローラ58に対して軸直方向に直線状に移動することで、ラビングローラ58のラビング布62によって基板16，17の表面の配向膜43，50がステージ57の移動方向と略平行な所定方向に擦られてラビングが施される。本実施形態では、配向膜43，50のラビング方向を例えば垂直方向(Ｖ)とする。
【００２６】
このとき、配向膜50から突出するスペーサ18を設けた対向基板17においては、スペーサ18の位置で、ラビング布62の表面の毛62aがスペーサ18によって掻き分けられる(図４(b))。この掻き分けは、基本的にスペーサ18の高さHI(図２)が高いほど幅広く、かつ、長い距離で行われることとなる。そして、このように毛62aが掻き分けられたスペーサ18の基端部からラビング方向後側の位置では、矢印Ｂに示すように、配向膜50のラビング方向が所望のラビング方向に対して傾斜する。このため、配向膜50のラビング方向に対して直交するスペーサ18の端部からラビング方向後側の所定幅WIでかつ所定長LEの領域52，52では配向膜50のラビング方向が異なることで、この領域52，52に配置された液晶分子の初期配向方向が偏光板20，21の偏光軸と平行、あるいは垂直な方向とならず、この偏光軸の方向に対して傾斜する。そのため、領域52，52が光抜け領域となる。
【００２７】
そこで、本実施形態では、領域52，52の少なくとも一部がブラックマトリクス46と重なる位置となるようにスペーサ18の位置を設定することで、領域52，52での光抜けを抑制でき、スペーサ18による配向膜50のラビング不良に起因する表示むら及びコントラストの低下を抑制できる。
【００２８】
また、スペーサ18の高さHIを２．３μｍ〜３．３μｍとし、８μｍの所定幅WIを有する領域52，52の少なくとも一部をブラックマトリクス46と重なるようにしているので、より確実に光抜けを抑制できる。このとき、スペーサ18が高いほど、よりスペーサ18から離れた領域で光り抜けが濃くなる傾向にあるものの、スペーサ18の高さHIが２．３〜３．３μｍの範囲では、この光り抜け幅が濃い領域がスペーサ18の端部から８μｍの所定幅WIの範囲に含まれるようになる。
【００２９】
なお、上記第１の実施形態において、スペーサ18は、図５に示す第２の実施形態のように、アレイ基板16側に設けてもよい。この場合には、領域52，52の少なくとも一部が遮光部である信号線32に重なるようにスペーサ18の位置を設定することで、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
次に、第３の実施形態を図６を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
この第３の実施形態のスペーサ18は、例えば水平方向(Ｈ)に沿って断面の長軸方向を有する楕円柱状に形成されており、この長軸方向の幅が各副画素SPの水平方向(Ｈ)の幅寸法より大きく、２倍程度に設定されている。これらスペーサ18は、上記第１の実施形態と同様に、スペーサ18が配置された基板である対向基板17の配向膜50のラビング方向に対して直交する方向(図６中の左右方向)の端部(すなわち左右両端部)からこのラビング方向後側(すなわち図６中の下側)の所定幅WIでかつ所定長LEの領域52，52の少なくとも一部(例えば５０％以上の部分)がブラックマトリクス46(垂直部46b)と重なる位置に配置されている。本実施形態では、スペーサ18が水平方向(Ｈ)に長い形状となっているため、スペーサ18は、ブラックマトリクス46の水平部46aと垂直部46bとの交点(互いに水平方向(Ｈ)に隣接する副画素SP，SPの水平方向(Ｈ)の中間の位置にてこれら副画素SP，SPの垂直方向(Ｖ)の端部に対向する位置)にて水平部46a上に配置されている。そして、これらスペーサ18は、複数の副画素SP毎に１つ配置されており、水平方向(Ｈ)及び垂直方向(Ｖ)に互いに離間されて疎らに配置されている。
【００３２】
そして、領域52，52の少なくとも一部がブラックマトリクス46と重なる位置となるようにスペーサ18の位置を設定することで、領域52，52での光抜けを抑制でき、スペーサ18による配向膜50のラビング不良に起因する表示むら及びコントラストの低下を抑制できる。
【００３３】
なお、上記第３の実施形態のスペーサ18を、第２の実施形態と同様に、アレイ基板16側に設けてもよい。
【００３４】
また、上記各実施形態において、偏光板20，21は、偏光軸が水平方向(Ｈ)または垂直方向(Ｖ)に互いに平行な状態(パラレルニコル)となるように配置してもよい。
【００３５】
さらに、例えば縦電界モードを採用した液晶表示装置であれば、共通電極38は、対向基板17の例えばオーバコート層48と配向膜50との間に形成されていてもよい。
【００３６】
また、液晶表示装置11は、バックライトを備えた透過型のものとしたが、例えば入射光を画素電極37により反射させて画像を表示する反射型、あるいは各副画素SP中に透過型領域と反射型領域とが設けられた半透過型などとしてもよい。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
11    液晶表示装置
16    基板であるアレイ基板
17    基板である対向基板
18    スペーサ
19    液晶層
32    遮光部である信号線
43，50    配向膜
46    遮光部であるブラックマトリクス
SP    画素である副画素
【図１】
2016218128.tif 000003
【図２】
2016218128.tif 000004
【図３】
2016218128.tif 000005
【図４】
2016218128.tif 000006
【図５】
2016218128.tif 000007
【図６】
2016218128.tif 000008