(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間にギャップ材を分散配置し、前記基板の周辺部にスペーサーを伴ったシール材を備えた液晶表示装置において、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板のギャップ材を分散配置する領域にカラーフィルターと複数の前記カラーフィルターを重ねて配置してなる遮光部分とを形成することにより、当該遮光部分を凸部とする凹凸が形成され、
前記凹凸の凸部に前記ギャップ材を配置した構成において、前記ギャップ材の球径をＸＧ、前記スペーサーの径をＸＳ、前記凸部の前記基板からの高さをｈＢＭとする前記ギャップ材と前記スペーサーの選択条件として、
０μｍ＜ＸＧ＋ｈＢＭ−ＸＳ≦０．３μｍ
を満足するギャップ材とスペーサーを使用することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に、液晶表示体における基板間ギャップ材の条件に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置においては、電極部をもうけた一対の基板間にギャップ材を分散配置し、基板の周辺部にスペーサーを伴ったシール材を配置することによってセルギャップを均一に形成し、このセル内に液晶が封入されている。
【０００３】
このような構造の液晶表示装置として、例えば特開平３−８０２２４公報に開示されているような装置がある。以下、図を用いて従来の液晶表示装置の構造について説明する。
【０００４】
図４は、ギャップ材とスペーサーを伴ったシール材とを使用した従来の液晶表示装置の断面図を示す。
【０００５】
同図に示すように、この液晶表示装置においては、画素電極８を有する一対の基板１の間にギャップ材５を分散配置し、基板１の周辺部にスペーサー３を伴ったシール材４を配置することによってセルギャップを均一に形成し、このセル内に液晶２が封入されている。
【０００６】
上記従来の液晶表示装置においては、ギャップ材とスペーサーの選択条件として、
ＸＧ＝ＸＳ
（ただし、ＸＧはギャップ材の球径，ＸＳはスペーサーの径とする）
となっていた。
【０００７】
また、図５は、少なくとも一方のガラス基板にカラーフィルターが形成された一対の基板間にギャップ材を分散配置し、基板の周辺部にスペーサーを伴ったシール材を備えた液晶表示装置を示す。
【０００８】
同図に示すように、少なくとも一方のガラス基板１上にカラーフィルター７を形成し、どちらか一方の基板にギャップ材５を分散配置し、周辺部にスペーサー３を伴ったシール材４を配置することによってセルギャップを均一に形成し、このセル内に液晶２が封入されている。また、カラーフィルター７は、ＲＧＢの各色毎に膜厚が異なっていたり、ブラックマトリクスの６の部分が突出して形成されているものが多く、カラーフィルター７は凹凸を有する形状となっている。
【０００９】
このようなカラーフィルター７を備える液晶表示装置では、表示エリア内のセル厚はカラーフィルター７の特に膜厚の最も厚い部分である最凸部６の膜厚と、ギャップ材の球径との合計で決定される。従って、上記従来の液晶表示装置では、ギャップ材とスペーサーの選択条件として、
ＸＧ＋ｈＢＭ＝ＸＳ
（ただし、ＸＧはギャップ材の球径、ＸＳはスペーサーの径、ｈＢＭはカラーフィルター７の最凸部６のガラス基板面からの高さとする）
となっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の液晶表示装置においては、表示エリア内のセル厚とスペーサーを伴ったシール材部分のセル厚とが等しくなるように設計がなされている。このため、液晶表示装置の断面形状は理想的には図３（Ｂ）に示すように、一対の基板が平行となる。この場合は基板の変形がないため、基板の変形による液晶セル内に内部圧力は発生しない。
【００１１】
また、図３（Ｃ）に示すように、一対の基板の張り合わせ時の圧力、もしくは、スペーサー、ギャップ材、カラーフィルターの製造誤差によって、液晶表示装置を構成する一対の基板が凹型になることがある。このように一対の基板が凹型になると、基板が凹型から平面へと戻るように力が働くため、液晶セル内部の圧力は負圧となる。
【００１２】
ところで、液晶表示装置においては、液晶表示セルの外的圧力によるゆがみ、偏光板貼り付けによる加圧、各種リペア、装置に加えられる各種圧力や振動などによって微小な気泡が発生することがある。この微小な気泡は単独で存在する限り表示品質上問題がない場合が多い。
【００１３】
しかし、上述したように液晶セル内の内部圧力が０もしくは負圧の場合、上記のごとく発生した微小な気泡は進行性気泡として拡大し、目視確認が可能な大きさとなったところで、表示品質を格段に悪化させ、液晶表示装置の製造歩留りを低下させる。また、上記気泡は進行性の性質を持つことから、同様に液晶表示装置の信頼性を著しく低下させる。
【００１４】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、液晶表示装置において、スペーサーとギャップ材の寸法を最適に選択することにより、液晶セルの内部圧力を正圧に保ち、進行性気泡の発生を低減することができる液晶表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、一対の基板間にギャップ材を分散配置し、前記基板の周辺部にスペーサーを伴ったシール材を備えた液晶表示装置において、前記一対の基板の少なくとも一方の基板のギャップ材を分散配置する領域にカラーフィルターと複数の前記カラーフィルターを重ねて配置してなる遮光部分とを形成することにより、当該遮光部分を凸部とする凹凸が形成され、前記凹凸の凸部に前記ギャップ材を配置した構成において、前記ギャップ材の球径をＸＧ、前記スペーサーの径をＸＳ、前記凸部の前記基板からの高さをｈＢＭとする前記ギャップ材と前記スペーサーの選択条件として、
０μｍ＜ＸＧ＋ｈＢＭ−ＸＳ≦０．３μｍ
を満足するギャップ材とスペーサーを使用することである。
【００１８】
この手段によれば、凹凸を有するカラーフィルターを使用した場合においても、液晶セルの有効エリア内のセル厚が、周辺部のシール材部分のセル厚に比べて、厚くなり、一対の基板が凸型になされる。上記構成によれば、少なくとも一方の基板にカラーフィルターを配した一対の基板が凸型に配置されることにより、基板が凸型から平面へと戻るように働く力を利用して、液晶セルの内部圧力を正圧に保ち、進行性気泡の発生を低減する効果を有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ＧＨ型等の種種の公知の液晶表示装置、時計、電卓等の比較的小面積の表示部に用いられるものから、パソコンのディスプレイや小型テレビ等に用いられる大容量パネルまで、種々の液晶表示装置に適用できる。
【００２０】
図１は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置における一部の拡大断面図である。
【００２１】
同図に示すように、この液晶表示装置は、対向配置される一対の基板１と、一対の基板１に挟まれた液晶層２と、液晶層２を囲むように配置されたシール材４と、シール材４中に存在するスペーサー３と、液晶層２内に存在するギャップ材５とを備えている。なお、液晶表示装置によっては、基板１の外側に偏光板を配置してもよい。
【００２２】
基板１は一般的にはガラスであり、基板１の対向する面のそれぞれには、画素電極８が主にＩＴＯの薄膜形成、フォトリソグラフィーなどの手法により形成されている。また、画素電極８以外にもトランジスタ、ダイオード等の駆動用素子を形成するようにしてもよい。
【００２３】
シール材４としては、一般的にはエポキシ系の接着剤もしくはＵＶ硬化系の接着剤等が用いられる。シール材４は対向する基板１のどちらか一方に例えば印刷法により形成されており、これにより対向配置される基板１とともに液晶層２の領域を限定している。
【００２４】
また、シール材４中には対向する基板１のセルギャップを一定に保つため、スペーサー３が混入されている。スペーサー３は、一般的には材質としてガラスが用いられ、形状はボール状、もしくはファイバー状などである。
【００２５】
ギャップ材５は、一般的には樹脂ボールであり、主にジビニルベンゼン重合体が用いられる。ギャップ材５は、シール材４が印刷された基板１もしくは、シール材４が印刷されていない基板１のどちらか一方もしくは双方にばらまかれる。ギャップ材５のばらまき方法としては、一般的にはギャップ材５に正もしくは負の一方の電荷を帯電させる静電ばらまき法が用いられる。ギャップ材５は、液晶層２内に存在し、スペーサー３と同様に対向する基板１の基板間ギャップを一定に保つことを目的としている。
【００２６】
ここで、シール材４中のスペーサー３は、シール材４の配置されている位置、すなわち基板１の周辺部に配置されており、これにより基板１の周辺部のセルギャップを維持するものである。一方、ギャップ材５は、この液晶表示装置の表示エリアにおける一対の基板１間のギャップを維持するものであるため、基板１のシール材４よりも内側の領域に配置されている。本実施形態に係る液晶表示装置では、基板１の周辺部に配置されるスペーサー３の径を、基板１の液晶層２の領域に配置されるギャップ材５の球径よりも小さく、すなわち基板１の液晶層２の領域のセルギャップを基板１の周辺部のセルギャップより大きくしている。これにより、図３（Ａ）に示すように基板の中央部の領域が凸型になされ、基板の平面へと戻る応力を発生させることができる。つまり、一対の基板１に挟まれた液晶層２を圧縮する応力を発生させることが可能となり、これにより液晶セルの内部圧力を正圧に保ち、進行性気泡の発生を低減することができる。
【００２７】
また、上記スペーサー３の径と上記ギャップ材５の球径については以下の式を満足するものが望ましい。
【００２８】
０μｍ＜ＸＧ−ＸＳ≦０．３μｍ
（ただし、ＸＧはギャップ材の球径，ＸＳはスペーサーの径である。）
これは、ＸＧ−ＸＳ≦０μｍとなる条件では、液晶表示装置のパネルの断面形状が図３（Ｂ）ならびに図３（Ｃ）に示すようになり、液晶セルの内部圧力が正圧にならず、進行性気泡に対する効果は期待できない。一方、ＸＧ−ＸＳ＞０．３μｍとなる条件では、液晶セルの内部圧力を正圧にすることは可能であるが、液晶表示装置の表示エリアの周辺での表示むらが顕著となり、表示品質の悪化を招くことがあるからである。従って、上記の式を満足させるようなスペーサー３およびギャップ材５を用いることにより、表示むらによる表示品質の悪化を招くことなく、進行性気泡の発生を低減できる。
【００２９】
また、本実施形態におけるギャップ材５のばらまき数については、パネル面積当たりの密度として５０個／ｍｍ２以上が望ましい。さらに望ましくは、１００個／ｍｍ２以上３００個／ｍｍ２以下である。これは、ばらまき数が５０個／ｍｍ２以下の場合、液晶表示装置のパネルの断面形状が図３（Ｂ）もしくは図３（Ｃ）に示すようになり、進行性気泡に対する効果は期待できない。一方、ばらまき数が３００個／ｍｍ２以上の場合、ギャップ材の存在が目視で確認され、液晶表示装置の表示品質の悪化を招くことがあるからである。
【００３０】
図２は本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の一部の拡大断面図である。第２実施形態に係る液晶表示装置は、第１実施形態における基板１のいずれか一方にカラーフィルター７が形成されたものである。
【００３１】
カラーフィルター７は、ＲＧＢの各色別に膜厚が異なる場合や、樹脂系の材質でブラックマトリクス（遮光部分）を形成したり、ＲＧＢの重なりにより遮光部分を形成している場合、このカラーフィルター７における凸部はより厚く形成されることとなる。なお、図２において、符号６は、凹凸を有するカラーフィルター７の最も膜厚の大きい部分である最凸部を示す。
【００３２】
本実施形態では、スペーサー３の径を、ギャップ材５の球径と最凸部６の基板１の面からの高さとを加えた大きさよりも小さくしている。これにより、第１実施形態と同様に、基板１の平面へと戻る応力を発生させることができる。従って、液晶セルの内部圧力を正圧に保ち、進行性気泡の発生を低減することができる。
【００３３】
また、上記ギャップ材５および上記スペーサー３については、以下の式を満足するものが望ましい。
【００３４】
０μｍ＜ＸＧ＋ｈＢＭ−ＸＳ≦０．３μｍ
（ただし、ＸＧはギャップ材の球径、ＸＳはスペーサーの径、ｈＢＭはカラーフィルター７の最凸部６の基板１の面からの高さである。）
とする。
【００３５】
第１実施形態において説明したのと同様に、上記式を満足することにより、カラーフィルタを用いた液晶表示装置において、表示むらによる表示品質の悪化を招くことなく、進行性気泡の発生を低減できる。
【００３６】
また、本実施形態におけるギャップ材５のばらまき数についても、前述した第１の実施形態と同様に、進行性気泡に対する効果と、液晶表示装置の表示品質の悪化防止の観点から、パネル面積当たりの密度にして５０個／ｍｍ２以上が望ましい。さらに望ましくは、１００個／ｍｍ２以上３００個／ｍｍ２以下である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、一対の基板が凸型になされることにより、基板が凸型から平面へと戻るように働く力を利用して、液晶セルの内部圧力を正圧に保ち、進行性気泡の発生を低減できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の一部の拡大断面図である。
【図２】  本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の一部の拡大断面図である。
【図３】  （Ａ）は本発明に係る液晶表示装置の断面形状の概念図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は従来の液晶表示装置の断面形状の概念図である。
【図４】  従来の液晶表示装置の一部の拡大断面図である。
【図５】  従来の液晶表示装置の一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板
２・・・液晶層
３・・・スペーサー
４・・・シール材
５・・・ギャップ材
６・・・最凸部
７・・・カラーフィルター
８・・・画素電極
【図１】
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【図２】
0004050375.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004050375.tif 000005
【図５】
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