(57)【要約】【課題】COA型液晶表示装置においてインクジェット方式による球状スペーサ配置を行う場合の、球状スペーサの転動を抑制する。【解決手段】第１及び第２着色層２５a、２５bからなる下地部４０上に第３着色層２５cを積層し、球状スペーサ３２の転動を抑制可能なテーパ部２８aを設ける。【選択図】      図４
2009186824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板上に設けられた複数の走査線及び信号線と、
前記走査線及び信号線の交差部に設けられたスイッチング素子と、
前記走査線、前記信号線及び前記スイッチング素子を覆うように前記アレイ基板上に形成され、レジストによりそれぞれ異なる色に着色された第１、第２、及び第３の着色層からなる有機絶縁膜と、
前記有機絶縁膜上に形成され表示領域を形成する画素電極と、
前記画素電極と前記スイッチング素子を電気的に接続するよう前記有機絶縁膜に設けられたスルーホールと、
前記アレイ基板に対向して配置された対向基板と、
前記アレイ基板と対向基板の間に配置され、両基板間を保持する球状スペーサと、
前記有機絶縁膜の表面上であり、かつ前記表示領域以外の部分に所定の間隔をもって凹設されたテーパ部と、
前記アレイ基板と前記対向基板に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
前記球状スペーサはノズルを前記アレイ基板に対して所定間隔ずつ移動させながら球状スペーサを含む分散液を一体として吐出するインクジェット工法により前記テーパ部に落とし込み配置され、前記テーパ部は前記球状スペーサの転動を抑制するようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記テーパ部は前記第１、第２、及び第３の各着色層のうちいずれか２層を下地部とし、残りの１層を被着することにより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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に球状スペーサの転動を抑制する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アレイ−対向基板間の液晶層の厚み（以下ギャップという）を一定とするため、直径が均一な樹脂の球（以下球状スペーサという）を用いた液晶表示装置が実用化され、当該球状スペーサの散布方法として生産性、正確性の面からインクジェット工法が検討されている（特許文献１）。
【０００３】
インクジェット工法では複数のノズル孔が一列に並べられたノズルヘッドを基板に対して所定間隔ずつ移動させながら、球状スペーサを含む分散液を一体として吐出する。そして分散液が蒸発すると補助容量形成部等所定の箇所に球状スペーサが配置されることとなる。
【０００４】
しかしスペーサは球形状であるため、また分散液の表面張力つまり分散液の広がりに引っ張られるため転動しやすいという特徴がある。したがって設計上予定した位置から外れ、表示領域に侵入し、またスルーホールに嵌まり込み、基板間保持に寄与しなくなるという問題があった。
【０００５】
この問題を解決すべく基板上に段差を設け、転動を規制する技術が検討されている（特許文献２）。当該段差は基板上の走査線または信号線等の配線、またはブラックマトリクス上でのカラーフィルタ間の凹部段差などを利用し設けられる。
【特許文献１】特開２００４−１４５１０１号公報
【特許文献２】特開２００６−２４３７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の段差は、既に配設されている配線やブラックマトリクスを利用するものであり、球状スペーサを配置する非表示領域に意図的に形成できず、特に各着色層をブラックマトリクスで囲わないカラーフィルタ・オン・アレイ型液晶表示装置（以下COA型という）には適用できないという欠点があった。
【０００７】
COA型はアレイ基板に着色層を設け、対向基板との組みずれを防止し開口率を向上させる有用な技術である。
【０００８】
したがって、本発明は、特に、COA型に適用可能な球状スペーサの転動を抑制する凹部を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の態様に係る液晶表示装置は、アレイ基板上に設けられた複数の走査線及び信号線と、前記走査線及び信号線の交差部に設けられたスイッチング素子と、前記走査線、前記信号線及び前記スイッチング素子を覆うように前記アレイ基板上に形成され、レジストによりそれぞれ異なる色に着色された第１、第２、及び第３の着色層からなる有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜上に形成され表示領域を形成する画素電極と、前記画素電極と前記スイッチング素子を電気的に接続するよう前記有機絶縁膜に設けられたスルーホールと、前記アレイ基板に対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板と対向基板の間に配置され、両基板間を保持する球状スペーサと、前記有機絶縁膜の表面上であり、かつ前記表示領域以外の部分に所定の間隔をもって凹設されたテーパ部と、前記アレイ基板と前記対向基板に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記球状スペーサはノズルを前記アレイ基板に対して所定間隔ずつ移動させながら球状スペーサを含む分散液を一体として吐出するインクジェット工法により前記テーパ部に落とし込み配置され、前記テーパ部は前記球状スペーサの転動を抑制するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インクジェット工法により落とし込み配置された球状スペーサの転動を抑制することができ、基板間保持に寄与させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明による液晶表示装置の実施の形態を図面を参照し説明する。なおCOA型を例に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
本発明による液晶表示装置の実施の形態１を図１乃至図４を参照して説明する。また同一部分は同一符号で示す。
【００１３】
図１は本発明による液晶表示装置を示す斜視図であり、図２は図１のA−A線に沿い切断した拡大断面図である。また図３は図２の破線部(R)で示す部分を対向基板１１側から見た場合の各着色層２５a、２５b、２５cとスルーホール２７及びテーパ部２８aの関係を示すアレイ基板１０の拡大平面図である。
【００１４】
液晶表示装置は表示領域１２を有するアレイ基板１０と、このアレイ基板１０に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板１１と、表示領域１２を駆動する図示しない駆動LSIとを備え、アレイ基板１０下面には光源となるLED等からなるバックライトユニット１３が配置される。
【００１５】
アレイ基板１０はガラス等からなる透明基板２０aと、この透明基板２０a上に形成された多層薄膜２１と図示しない配向膜を備えている。透明基板２０a上には図３に示す複数本の信号線２２及び図示しない走査線が多層薄膜２１を介して格子状に配置されている。また各走査線に沿って補助容量線２３が配列され、補助容量線２３と信号線２２がなすマス目上の画素開口にほぼ対応するようIndium・Tin・Oxide（以下ITOという）等の透明導電材料からなり表示領域１２を構成する画素電極２４が配設される。
【００１６】
走査線及び信号線２２の各交点部分には、画素電極２４を制御するためのスイッチング素子が形成され、スイッチング素子上に多層薄膜２１の一部である有機絶縁膜２５が被膜されている。
【００１７】
有機絶縁膜２５はR、G、Bのうちのいずれかのレジストによって着色され、第１着色層２５a、第２着色層２５b、第３着色層２５cを形成している。
【００１８】
第１着色層２５a及び第２着色層２５bは表示領域１２のみに形成されるが、第３着色層は表示領域に加え、スルーホール２７近傍の表示領域ではない部分（以下非表示領域という）に形成される。
【００１９】
各着色層２５a、２５b、２５c上には画素電極２４が配される。画素電極２４は各着色層２５a、２５b、２５cに形成されたスルーホール２７を介し、スイッチング素子と電気的に接続される。
【００２０】
ここで、スイッチング素子はゲート電極２６a、ソース電極２６b、ドレイン電極２６cから構成される薄膜トランジスタ２６（以下TFTという）を用いる。ゲート電極２６aは走査線と、またソース電極２６bは信号線２２と夫々電気的に接続される。
【００２１】
走査線と接続されたゲート電極２６aに電圧が印加されると、ソース電極２６bとドレイン電極２６c間が導通し、TFT２６が一定期間オン状態になる。この期間に画像表示に必要な信号が信号線２２から供給され所定のタイミングで書き込まれる。
【００２２】
ドレイン電極２６cは画素電極２４と有機絶縁膜２５の各着色層２５a、２５b、２５cに形成されたスルーホール２７を介し電気的に接続される。
【００２３】
スルーホール２７周縁部には、詳細を後述するテーパ部２８aが凹設されている。
【００２４】
対向基板１１はガラス等からなる透明基板２０bを有し、アレイ基板１０と対向に配置される。また対向基板１１は液晶層３０側にITOからなる透明電極３３と図示しない配向膜を有する。
【００２５】
アレイ基板１０と対向基板１１とは表示領域１２の周縁である額縁領域においてシール材２９を用いて接合され、アレイ基板１０と対向基板１１とシール材２９とで囲まれた領域に液晶層３０が形成されている。
【００２６】
シール材２９は液晶層３０を封止し、シール材２９内側にはブラックマトリクス層３１（以下BM層という）が遮光層として配置される。
【００２７】
アレイ基板１０と対向基板１１間の距離は球状スペーサ３２によって保持される。球状スペーサ３２は直径を均一とする樹脂からなり、直径は３〜６μmである。
【００２８】
さらにアレイ基板１０及び対向基板１１の夫々液晶層３０側と反対に位置する面には図示しない偏光板が夫々配設されている。
【００２９】
上記球状スペーサ３２はインクジェット工法により打ち込まれ配置される。以下特に図３を用いて球状スペーサ３２の吐出方法について説明する。
【００３０】
インクジェット装置には横梁状のノズルヘッドが備えられており、このノズルヘッドの下面には一定の間隔でノズル孔が配列されている。ノズルヘッドはアレイ基板１０の信号線２２または走査線の方向に沿って一定の間隔ずつ移動して球状スペーサ３２を含む分散液の吐出を行う。
【００３１】
またノズルヘッドはアレイ基板１０の基板面の法線方向からアレイ基板１０の基板面と平行な方向に任意の角度に傾斜させることができ、このように傾斜した状態で信号線２２または走査線に沿った方向にアレイ基板１０上を走査しつつ間欠的に移動することで、スルーホール２７周縁の本実施の形態にかかるテーパ部２８aに対して、球状スペーサ３２を配置することができる。
【００３２】
以下、本実施の形態の特徴的部分であるテーパ部２８aについて図２乃至４を参照し詳細に説明する。なお同一部分は同一符号で示す。
【００３３】
図４は図３のB−B線に沿う拡大断面図である。
【００３４】
第１着色層２５aはスルーホール２７近傍に第１着色層２５aと同一材料からなる第１下地部４０aを有する。また第２着色層２５bはスルーホール２７近傍に第２着色層２５bと同一材料からなる第２下地部４０bを有する。
【００３５】
また第３着色層２５cのスルーホール２７近傍等非表示領域に形成される部分は第１及び第２下地部４０a、４０b上に積層され形成されている。
【００３６】
そのため第１及び第２下地部４０a、４０bの上方に位置する第３着色層２５cの部分２５c２は、第１及び第２下地部４０a、４０b上に積層されていない第３着色層２５cの部分２５c１と比べ高くなる。これにより高低差が生まれ、すなわちテーパ部２８aとなる。
【００３７】
テーパ部２８aの深さ(d1)は、下地部４０の厚みと下地部４０の上方に位置する第３着色層２５cの部分２５c２の界面の表面積によって異なる。例えば表面積が大きい場合、積層される第３着色層２５cが下地部４０に固持され、深さ(d1)が第１及び第２下地部４０a、４０bの厚みと略等しくなる傾向があり、表面積が小さくなるにつれ積層される第３着色層２５cが周囲に拡がり、テーパ部２８aが浅くなる傾向がある。
【００３８】
第１及び第２下地部４０a、４０bを夫々第１及び第２着色層２５a、２５bと同一工程にて形成する場合、第１及び第２下地部４０a、４０bは第１及び第２着色層２５a、２５bの厚みと等しくなる。
【００３９】
本実施の形態では、例えば第１及び第２着色層２５a、２５bの膜厚は5μmであり、同様に第１及び第２下地部４０a、４０bの厚みも5μmである。またテーパ部２８aの深さ(d1)は1μmとする。
【００４０】
これによりテーパ部２８aは上述のインクジェット工法によりテーパ部２８aに打ち込み配置された球状スペーサ３２の転動を抑制する効果を奏する。
【００４１】
なおテーパ部２８aの深さ(d1)はわずかであったとしても球状スペーサ３２の転動を抑制する一定の効果を奏し、深くなるにしたがい抑制効果は高まるが、例えば球状スペーサ３２の直径の４分の１程度の深さ(d1)を有すれば十分に抑制することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
以下、本発明による液晶表示装置の実施の形態２の特徴的部分であるテーパ部２８bについて図２、及び図５乃至図８を参照して説明する。なお、実施の形態１のテーパ部２８a以外の構造は、本実施の形態においても同様に備えるものとする。また同一部分は同一符号とする。
【００４３】
実施の形態２のテーパ部２８bは実施の形態１のテーパ部２８aと比べ、下地部４０を用いずに形成されている点、実施の形態１と異なる。
【００４４】
図５は、図３と異なり、図２の破線部(R)で示す部分を対向基板１１側から見た場合の各着色層２５a、２５b、２５cとスルーホール２７及びテーパ部２８bの関係を示すアレイ基板１０の他の拡大平面図である。
【００４５】
図６は図５のC−C線に沿う拡大断面図である。
【００４６】
ここでは第３着色層２５c上にテーパ部２８bを有する。テーパ部２８bの形成はフォトマスクに濃淡をつけ、露光量を調整することで行う。
【００４７】
本実施の形態では下地部４０を用いないため、第３着色層２５c又はスルーホール２７周縁部以外の箇所にテーパ部２８bを形成することが可能である。
【００４８】
テーパ部２８bの深さ(d2)はテーパ部２８bを形成する膜厚、例えば第３着色層２５cであれば５μmを上限として、露光量を調整することによって所望の深さとすることが可能である。
【００４９】
これにより実施の形態１同様、テーパ部２８bに打ち込み配置された球状スペーサ３２の転動を抑制する効果を奏する。
【００５０】
なお、上述の実施の形態は各着色層２５a、２５b、２５cが格子状構造を対象として説明したが、ストライプ型構造においても同様に適用可能である。
【００５１】
図７はストライプ型構造における液晶表示装置に本実施の形態を適用した、各着色層２５a、２５b、２５cと球状スペーサ３２の関係を示すアレイ基板１０の拡大平面図である。
【００５２】
図８は図７のD−D線に沿う拡大断面図である。
【００５３】
各着色層２５a、２５b、２５cをストライプ型構造に形成する場合であっても、フォトマスクに濃淡をつけ、露光量を調整することによりテーパ部２８cを形成することが出来、その効果も格子状構造と同様の効果を奏する。
【００５４】
なお本発明は以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による液晶表示装置を示す斜視図。
【図２】図１のA−A線に沿い切断した拡大断面図。
【図３】図２の破線部(R)部分を示す図であり、実施の形態１のアレイ基板の拡大平面図。
【図４】図３のB−B線に沿う拡大断面図。
【図５】図２の破線部(R)部分を示す他の図であり、実施の形態２のアレイ基板の拡大平面図。
【図６】図５のC−C線に沿う拡大断面図。
【図７】上記実施の形態２にかかるストライプ型構造におけるアレイ基板の拡大平面図。
【図８】図７のD−D線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
【００５６】
１０…アレイ基板、１１…対向基板、１２…表示領域、２２…信号線、２４…画素電極、２５…有機絶縁膜、２６…薄膜トランジスタ、２７…スルーホール、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…テーパ部、３０…液晶層、３２…球状スペーサ、４０…下地部、４０ａ…第1下地部、４０ｂ…第２下地部。
【図１】
2009186824.tif 000003
【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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【図８】
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