(57)【要約】【課題】画素内輝点の発生頻度を減少でき、コントラストの低下を抑制できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】第１配向膜１７０が形成された第１基板と、スペーサ２５０が形成された第２基板と、スペーサ２５０により互いの間の距離が規定された第１基板と第２基板との間に封止された液晶３００と、第１配向膜１７０とスペーサ２５０とが接触する領域において、液晶３００に対して第１配向膜１７０よりも遠方に配置され、固定された架橋点を持たない分子構造を有する材料からなる押し圧緩和層１６０と、を有する液晶表示装置とする。【選択図】図１
2016080855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ及び第１配向膜が形成された第１基板と、
第２配向膜及びスペーサが形成された第２基板と、
前記スペーサにより互いの間の距離が規定された前記第１基板と前記第２基板との間に封止された液晶と、
前記第１配向膜と前記スペーサとが接触する領域において、前記液晶に対して前記第１配向膜よりも遠方に配置され、固定された架橋点を持たない分子構造を有する材料からなる押し圧緩和層と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記押し圧緩和層は、環動ゲルからなる層であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の液晶表示装置において、
前記環動ゲルは、環状分子が有する置換基のうち少なくとも一つが下記一般式Ｐ１からＰ４で表わされる重合性基で表わされることを特徴とする液晶表示装置。
【化１】
2016080855.tif 000004
（式中、Ｒ５１１、Ｒ５１２、Ｒ５１３、Ｒ５２１、Ｒ５２２、Ｒ５２３、Ｒ５３１、Ｒ５３２、Ｒ５３３、Ｒ５４１、Ｒ５４２、Ｒ５４３、Ｒ５４４、またはＲ５４５はそれぞれ各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。ｎは０または１を表す。）
【請求項４】
請求項３記載の液晶表示装置において、
前記環状分子は、シクロデキストリンであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記スペーサは、柱状スペーサであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
薄膜トランジスタ、第１配向膜及びスペーサが形成された第１基板と、
第２配向膜が形成された第２基板と、
前記スペーサにより互いの間の距離が規定された前記第１基板と第２基板との間に封止された液晶と、
前記第２配向膜と前記スペーサとが接触する領域において、前記液晶に対して前記第２配向膜よりも遠方に配置され、固定された架橋点を持たない分子構造を有する材料からなる押し圧緩和層と、を有することを特徴とする液晶表示装置液晶表示装置。
【請求項７】
請求項６記載の液晶表示装置において、
前記押し圧緩和層は、環動ゲルからなる層であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７記載の液晶表示装置において、
前記環動ゲルは、環状分子が有する置換基のうち少なくとも一つが下記一般式Ｐ１からＰ４で表わされる重合性基で表わされることを特徴とする液晶表示装置。
【化１】
2016080855.tif 000005
（式中、Ｒ５１１、Ｒ５１２、Ｒ５１３、Ｒ５２１、Ｒ５２２、Ｒ５２３、Ｒ５３１、Ｒ５３２、Ｒ５３３、Ｒ５４１、Ｒ５４２、Ｒ５４３、Ｒ５４４、またはＲ５４５はそれぞれ各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。ｎは０または１を表す。）
【請求項９】
請求項８記載の液晶表示装置において、
前記環状分子は、シクロデキストリンであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項６記載の液晶表示装置において、
前記スペーサは、柱状スペーサであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
走査信号線と、前記走査信号線に直交するように配置された映像信号線と、前記走査信号線及び前記映像信号線を覆って形成された平坦化膜と、前記平坦化膜上部に形成されたコモン電極と、前記コモン電極上部に形成された第１配向膜と、を備えたＴＦＴ基板と、
前記走査信号線及び前記映像信号線と鉛直上方から見て重なるように配置されたブラックマトリクスと、第２配向膜と、を備えた対向基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間の距離を規定する柱状スペーサと、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶と、を有し、
前記第１配向膜または前記第２配向膜と前記柱状スペーサとが互いに接触している領域において、前記液晶に対し、前記柱状スペーサと互いに接触している前記第１配向膜または前記第２配向膜よりも遠方に環動ゲル層が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは前記対向基板側に形成されており、
前記環動ゲル層は前記ＴＦＴ基板側に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の液晶表示装置において、
前記環動ゲル層は、鉛直上方から見て前記ブラックマトリクス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１４】
請求項１１記載の液晶表示装置において、
前記環動ゲル層の厚さは、前記柱状スペーサと互いに接触する前記第１配向膜または前記第２配向膜の厚さよりも厚いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１１記載の液晶表示装置において、
前記コモン電極は、タッチセンサー配線として用いられることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、タッチパネルにペンや指が触れた位置を認識し、この位置情報を入力信号として駆動するように構成されている。タッチパネルを有する表示装置は、キーボードやマウスのような外付けの入力装置が不要なため普及してきており、液晶表示パネルにタッチセンサーを内蔵する液晶表示装置も開発されている（例えば、特許文献１参照）。又、柔軟性を持ち、かつ局所的な荷重に対して塑性変形を起こし難く、弾性回復性に優れた樹脂組成物やそれを用いた液晶表示装置に関しては、例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５１１３８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９１２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者等は、タッチセンサーを内蔵し、タッチセンサー配線としてコモン電極（ＩＴＯ）を用いた液晶表示装置の課題について検討した。その結果について以下説明する。検討した液晶表示装置における液晶表示パネルの要部断面図（走査信号線に沿う断面図）を図５に示す。液晶表示パネルは薄膜トランジスタ（ＴＦT：図示せず）、有機平坦化膜（ＨＲＣ）１３５、その上部に順次形成されたコモン電極（ＩＴＯ）１４０、ＴＦＴのドレイン電極に接続された画素電極（ＩＴＯ）１５０、配向膜１７０等が形成されたＴＦＴ基板と、ガラス基板２０１の上に形成されたオーバーコート（ＣＦＯＣ）２４０、ブラックマトリクス２２０、カラーフィルタ２３０（２３０Ｒ（赤）、２３０Ｇ（緑）、２３０Ｂ（青））、柱状スペーサ２５０等を備えた対向基板（ＣＦ基板）と、ＴＦＴ基板と対向基板との間であって柱状スペーサ２５０により形成された空間に封止された液晶３００とを有する。なお、図示していないが、言うまでもなく各導電膜は層間絶縁膜で絶縁され、所望の導電膜同士はコンタクトホールで接続されている。また、各基板における各層の積層順は、配向膜を除き変更が可能である。また、ブラックマトリクスは、鉛直上方から見てＴＦＴのゲート電極に接続された走査信号線及びソース電極に接続された映像信号線と重なるように配置されている。
【０００５】
液晶表示画面にタッチ操作を行うとＴＦＴ基板と対向基板との間の距離を規定している柱状スペーサに圧力が加わる。この時の様子を図６に示す。柱状スペーサ２５０に圧力が掛かると柱状スペーサ２５０とそれに接し、硬い画素電極（ＩＴＯ）１５０の上に配置された配向膜１７０との間で作用と反作用の力が働き、強度の弱い配向膜１７０が柱状スペーサ２５０に押されて削れ、配向不良が生じ、輝点が発生すること、また、剥離した配向膜がゴミとして液晶中を漂い、コントラストを低下させることが危惧された。なお、柱状スペーサがＴＦＴ基板に形成されている場合には対向基板側の配向膜２７０が削れ、同様の課題が生じるものと推測される。
【０００６】
本発明の目的は、画素内輝点の発生頻度を減少でき、コントラストの低下を抑制でき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】
【０００７】
上記目的を達成するための一実施形態として、薄膜トランジスタ及び第１配向膜が形成された第１基板と、
第２配向膜及びスペーサが形成された第２基板と、
前記スペーサにより互いの間の距離が規定された前記第１基板と前記第２基板との間に封止された液晶と、
前記第１配向膜と前記スペーサとが接触する領域において、前記液晶に対して前記第１配向膜よりも遠方に配置され、固定された架橋点を持たない分子構造を有する材料からなる押し圧緩和層と、を有することを特徴とする液晶表示装置とする。
【０００８】
また、薄膜トランジスタ、第１配向膜及びスペーサが形成された第１基板と、
第２配向膜が形成された第２基板と、
前記スペーサにより互いの間の距離が規定された前記第１基板と第２基板との間に封止された液晶と、
前記第２配向膜と前記スペーサとが接触する領域において、前記液晶に対して前記第２配向膜よりも遠方に配置され、固定された架橋点を持たない分子構造を有する材料からなる押し圧緩和層と、を有することを特徴とする液晶表示装置とする。
【０００９】
また、走査信号線と、前記走査信号線に直交するように配置された映像信号線と、前記走査信号線及び前記映像信号線を覆って形成された平坦化膜と、前記平坦化膜上部に形成されたコモン電極と、前記コモン電極上部に形成された第１配向膜と、を備えたＴＦＴ基板と、
前記走査信号線及び前記映像信号線と鉛直上方から見て重なるように配置されたブラックマトリクスと、第２配向膜と、を備えた対向基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間の距離を規定する柱状スペーサと、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶と、を有し、
前記第１配向膜または前記第２配向膜と前記柱状スペーサとが互いに接触している領域において、前記液晶に対し、前記柱状スペーサと互いに接触している前記第１配向膜または前記第２配向膜よりも遠方に環動ゲル層が配置されていることを特徴とする液晶表示装置とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る液晶表示装置の一例を示す要部断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る液晶表示装置における配向膜近傍の一例を示す断面図である
【図３】図２に示す配向膜に柱状スペーサにより圧力が加わった時の状態を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る液晶表示装置における表示領域の一例を示す概略平面模式図である。
【図５】発明者等が検討した液晶表示装置の要部断面図である。
【図６】図５に示した液晶表示装置の課題を説明するための要部断面図である。
【図７】本発明の実施例に係る液晶表示装置の一例を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明者等は、画素内輝点の発生やコントラスト低減の原因となる配向膜の削れや剥れを低減・防止する構成について検討した。例えば、配向膜の強度を上げることにより、配向膜の削れや剥れを低減・防止するのに有効であると考えられる。配向膜の分子構造を変えることで強度の増強が見込める。しかしながら、光学特性への影響が大きいため分子構造の変更による対策は困難であると判断された。
【００１２】
そこで更なる検討の結果、本発明では柱状スペーサによる応力を緩和する構成を採用した。即ち、配向膜の下層として柱状スペーサによる押し圧を緩和する層（押し圧緩和層）を配置した。
【００１３】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。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、形状等につて模式的に表わ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。本発明はＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式やＩＰＳ（In Plane Switching）方式等各種方式の液晶表示装置に適用することができる。
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。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施例に係る液晶表示装置ついて図１から図４、図７を用いて説明する。
【００１５】
図７は、本実施例に係る液晶表示装置の概略平面図である。図７に示すように、液晶表示装置１００はＴＦＴ基板（アレイ基板）１１０と、対向基板（ＣＦ基板）２１０と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶（図示せず）とを備える。ＴＦＴ基板１１０と対向基板２１０とはシール材１０４により接着されている。ＴＦＴ基板１１０の表示領域１０５には走査信号線や映像信号線、マトリクス状に配置された画素が形成されている。画素はＴＦＴや画素電極、共通電極等を含む。走査信号配線はＴＦＴのゲート電極と接続されており、同一工程、同一材料で形成されている。また、映像信号線はＴＦＴのソース電極と接続されており、同一工程、同一材料で形成されている。また、画素電極はＴＦＴのドレイン電極と接続されている。但し、ソース、ドレイン等の呼称は便宜的なものであり、一方をソースとした場合、他方をドレインと呼ぶことができる。ソース電極及びドレイン電極には、例えばアルミニウムシリコン合金（ＡｌＳｉ合金）やモリブデンタングステン合金（ＭｏＷ合金）を用いることができる。また、画素電極及び共通電極には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電膜を用いることができる。対向基板２１０は、映像信号線や走査信号線等に対応する位置に配置されたブラックマトリクスや、画素の透過領域に対応する位置に配置されたカラーフィルタ等を有する。
【００１６】
液晶表示装置１００の表示領域１０５は、図４に示すように赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等のカラーフィルタ（ＣＦ）２３０が形成された縦ストライプ形状のサブ画素を備え、ＲＧＢを１画素として配置される。各サブ画素は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１５５を備え、ＴＦＴのゲート電極には走査信号線（ゲート線）１２０が、ソース電極には映像信号線（ソース線）１３０が接続されている。
【００１７】
ＴＦＴ基板１１０は対向基板２１０よりも大きく、ＴＦＴ基板が１枚となっている領域を有し、当該領域にはＩＣドライバ１０２やフレキシブル配線基板が接続されている基板端子部１０３が配置されている。用途に応じ、バックライトや外枠等を組み合わせることができる。
【００１８】
次に、本実施例に係る液晶表示装置の柱状スペーサ近傍の断面図を図１に示す。本実施例では、図１に示すように柱状スペーサ２５０と配向膜（ポリイミド膜）１７０とが接触する領域の下部に押し圧緩和層１６０を配置した。押し圧緩和層１６０としては、固定された架橋点を持たない分子構造（例えば、環動ゲル）を有する材料であれば用いることができる。なお、図示していないが、言うまでもなく各導電膜は層間絶縁膜で絶縁され、所望の導電膜同士はコンタクトホールで接続されている。また、有機平坦化膜１３５の上には、コモン電極（ＩＴＯ）１４０，画素電極（ＩＴＯ）１５０の他、金属配線を配置することもできる。
【００１９】
図２に配向膜１７０の下層として環動ゲル層１６０が配置された構成を示す。本実施例では、環動ゲル層１６０の下層としてドレイン電極に接続された画素電極（ＩＴＯ）１５０を配置したがこの構成に限らず、有機平坦化膜等の上に配置することもできる。図２に示す配向膜１７０と環動ゲル層１６０の積層膜の上方から柱状スペーサ２５０が押し付けられたときの状況を図３に示す。環動ゲルは固定した架橋点を持たないため、滑車効果が得られ、柱状スペーサ２５０の押し圧による配向膜の変位に追随してその形状を柔軟に変えることができ、配向膜への押し圧を広い領域に分散し緩和することができる。
【００２０】
なお、環動ゲルとしては、環状分子が有する置換基のうち少なくとも一つが下記一般式Ｐ１からＰ４で表わされる重合性基で表わされる環動ゲルを用いることができる。
【００２１】
【化１】
2016080855.tif 000003
【００２２】
（式中、Ｒ５１１、Ｒ５１２、Ｒ５１３、Ｒ５２１、Ｒ５２２、Ｒ５２３、Ｒ５３１、Ｒ５３２、Ｒ５３３、Ｒ５４１、Ｒ５４２、Ｒ５４３、Ｒ５４４、またはＲ５４５はそれぞれ各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。ｎは０または１を表す。Ｐ１及びＰ３は二重結合を含む。）
また、環状分子としては、シクロデキストリンを用いることができる。また、環動ゲル主鎖にイミド基を含有させることで耐熱性を向上させることができ、熱プロセスマージンを確保することができる。また、押し圧緩和層を配置した場合、配向膜をラビングする際にラビングの押し込み量を増やすことが望ましい。また、環動ゲルは流動性ではないため基板表面形状に沿って形成することができる。また、環動ゲルは透明性、膜厚均一性、耐久性に優れており、液晶表示装置における押し圧緩和層として好適である。また、押し圧緩和層は配向膜よりも厚く形成することにより、より効果を高めることができる。環動ゲル層と配向膜との積層膜は、環動ゲルを画素電極等の下地層の上にスピン塗布（或いは印刷）・重合し、その上に配向膜を配置することにより形成することができる。なお、配向膜との密着性が良くない場合には押し圧緩和層の表面を荒らす、分極率を高める等の処理を施すことにより密着性を改善することができる。
【００２３】
図１と図４の構成を含み、図４に示す液晶表示装置を作製したところ、配向膜の削れや剥れは見られず、配向特性及びコントラストが良好な液晶表示装置を得ることができた。
【００２４】
以上、本実施例によれば、画素内輝点の発生頻度を減少でき、コントラストの低下を抑制できる液晶表示装置を提供することができる。
【００２５】
本発明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。
【００２６】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【００２７】
１００…液晶表示装置、１０２…ＩＣドライバ（駆動回路）、１０４…シール材、１０３…フレキシブル配線基板用端子部、１０５…表示領域、１１０…ＴＦＴ基板（アレイ基板）、１２０…ゲート線（走査信号線）、１３０…ソース線（映像信号線）、１３５…有機平坦化膜（ＨＲＣ）、１５５…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、１４０…コモン電極（１ｓｔＩＴＯ）、１５０…画素電極（２ｎｄＩＴＯ）、１６０…押し圧緩和層（環動ゲル層）、１７０…配向膜、２０１…ガラス基板、２１０…対向基板、２２０…ブラックマトリクス（ＢＭ）、２３０…カラーフィルタ（ＣＦ）、２４０…オーバーコート（ＣＦＯＣ）、２５０…柱状スペーサ、２７０…配向膜、３００…液晶。
【図１】
2016080855.tif 000006
【図２】
2016080855.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016080855.tif 000010
【図６】
2016080855.tif 000011
【図７】
2016080855.tif 000012