(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に設けられた配線と、それぞれ上記配線で囲まれる領域に設けられスイッチング素子を介して上記配線に接続された複数の画素電極と、を有するアレイ基板と、
対向電極を有し上記アレイ基板と対向配置された対向基板と、
上記アレイ基板と対向基板との間に封入された液晶組成物と、を備え、
上記対向基板は、それぞれ上記配線と対向する位置に設けられ上記アレイ基板側へ突出した複数の柱状スペーサを備え、各柱状スペーサは、上記対向電極を介して上記アレイ基板の配線上に当接しているとともに上記配線の幅よりも小さい幅の延出端を有し、
上記画素電極は上記配線に対向した外縁を有し、上記外縁の内、上記各柱状スペーサの延出端に隣接対向する部分には切欠が設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項２】
マトリクス状に設けられた配線と、それぞれ上記配線で囲まれる領域に設けられスイッチング素子を介して上記配線に接続された複数の画素電極と、を有するアレイ基板と、
対向電極を有し上記アレイ基板と対向配置された対向基板と、
上記アレイ基板と対向基板との間に封入された液晶組成物と、を備え、
上記対向基板は、それぞれ上記配線と対向する位置に設けられ上記アレイ基板側へ突出した複数の柱状スペーサを備え、各柱状スペーサは、上記対向電極を介して上記アレイ基板の配線上に当接しているとともに上記配線の幅よりも小さい幅の延出端を有し、
上記各柱状スペーサ周辺部分において、上記配線と画素電極との間の距離は、上記柱状スペーサ周辺以外の部分よりも広く形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マトリクス状に設けられた配線と、配線で囲まれた領域に設けられているとともにスイッチング素子を介して配線に接続された画素電極と、を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光透過型のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、所定の間隔をおいて対向配置されたアレイ基板と対向基板との間に液晶組成物を保持して構成されている。
【０００３】
アレイ基板は、ガラス基板上に複数本の信号配線と複数本のゲート配線とがマトリクス状に設けられ、これら配線の交差部にはスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称する）が設けられている。また、信号配線とゲート配線とにより囲まれた領域には、それぞれイットリウムティンオキサイド（以下ＩＴＯと称する）からなる画素電極が設けられ、各画素電極はスイッチング素子を介して配線に接続されている。
【０００４】
一方、対向基板は、ガラス基板上に、Ｃｒなどの遮光性材料からなるブラックマトリクスパターンが形成され、その上にカラーフィルタとして赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の着色層が形成され、更に、カラーフィルタ上にＩＴＯなどの透明導電膜からなる対向電極が形成されている。
【０００５】
そして、アレイ基板と対向基板とを対向して貼り合わせ、その間隙に液晶組成物を封入することにより、液晶表示装置が構成されている。また、この際、アレイ基板と対向基板との間のギャップを所定の値に保持するため、両基板間にはスペーサが配置されている。
【０００６】
近年、スペーサとして、球状のスペーサに代わって、柱状スペーサを用いた液晶表示装置が提供されている。この液晶表示装置によれば、対向基板は、アレイ基板に向かって突出した多数の柱状スペーサを有し、これら柱状スペーサの延出端をアレイ基板の配線、例えば、ゲート配線上に当接させることにより、アレイ基板と対向基板との隙間、つまり、セルギャップを所定の値に保持している。
【０００７】
これらの柱状スペーサは、例えば、カラーフィルタの着色層を複数回重ねることにより形成されている。そして、ＩＴＯからなる対向基板の対向電極は、柱状スペーサに重ねて形成されている。
【０００８】
上記のような構成とすることにより、スペーサを非表示領域であるゲート線上に選択的に設けることが可能となり、球状のスペーサ材を散布する方法の場合に生じた不具合を回避することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の液晶表示装置において、液晶表示装置に外力が作用してアレイ基板と対向基板との間に位置ずれが生じると、これに応じて柱状スペーサもアレイ基板に対して大きく移動する。特に、近年では液晶表示装置の軽量化を図るため、アレイ基板および対向基板に薄い透明基板が採用されている。そのため、液晶表示装置自体の強度が低下し、外部からの衝撃により大きなたわみが発生する。
【００１０】
そして、柱状スペーサが移動することにより、これら柱状スペーサの上に被覆されている対向電極がアレイ基板側の画素電極に接触、短絡し、その結果、輝点欠陥が発生してしまう。
【００１１】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、外力を受けた場合でも輝点の発生を防止し、良好な表示画像を得ることが可能なアクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る液晶表示装置は、マトリクス状に設けられた配線と、それぞれ上記配線で囲まれる領域に設けられスイッチング素子を介して上記配線に接続された複数の画素電極と、を有するアレイ基板と、対向電極を有し上記アレイ基板と対向配置された対向基板と、上記アレイ基板と対向基板との間に封入された液晶組成物と、を備え、
上記対向基板は、それぞれ上記配線と対向する位置に設けられ上記アレイ基板側へ突出した複数の柱状スペーサを備え、各柱状スペーサは、上記対向電極を介して上記アレイ基板の配線上に当接した延出端を有し、
上記各柱状スペーサの延出端の幅は、上記配線の幅よりも小さく形成され、  上記画素電極は上記配線に対向した外縁を有し、上記外縁の内、上記各柱状スペーサの延出端に隣接対向する部分には切欠が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
また、この発明に係る他のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、マトリクス状に設けられた配線と、それぞれ上記配線で囲まれる領域に設けられスイッチング素子を介して上記配線に接続された複数の画素電極と、を有するアレイ基板と、対向電極を有し上記アレイ基板と対向配置された対向基板と、上記アレイ基板と対向基板との間に封入された液晶組成物と、を備え、
上記対向基板は、それぞれ上記配線と対向する位置に設けられ上記アレイ基板側へ突出した複数の柱状スペーサを備え、各柱状スペーサは、上記対向電極を介して上記アレイ基板の配線上に当接した延出端を有し、
上記各柱状スペーサの延出端の幅は、上記配線の幅よりも小さく形成され、  上記各柱状スペーサ周辺部分において、上記配線と画素電極との間の距離は、上記柱状スペーサ周辺以外の部分よりも広く形成されていることを特徴としている。
【００１４】
上記のように構成されたアクティブマトリクス型液晶表示装置によれば、配線と対向した画素電極の外縁の内、柱状スペーサの延出端に隣接対向する部分に切欠を設け、柱状スペーサの延出端周辺において、画素電極と配線との間の距離を他の部分よりも広く形成している。これにより、開口率の低下を最小限に抑えた状態で、柱状スペーサ延出端と画素電極との距離を大きくし、外力によりアレイ基板および対向基板にたわみが生じ柱状スペーサがアレイ基板上を移動した場合でも、柱状スペーサを覆った対向電極と画素電極との間の接触、短絡を防止することが可能となる。
【００１５】
これにより、軽量化のために基板厚を薄く形成し、また、大画面化することによって外部衝撃による表示装置内でのたわみが大きくなった場合でも、輝点発生等による表示画像の劣化を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について詳細に説明する。
図１に示すように、アクティブマトリクス型液晶表示装置１０は、ノーマリーホワイト・モードの光透過型の液晶表示装置として構成され、例えば、対角１１．３インチの表示領域１２を備えている。
【００１７】
この液晶表示装置１０は、液晶パネル１４、液晶パネルを駆動するための号線駆動回路基板１５、走査線駆動回路基板１６、各駆動回路基板と液晶パネルとを電気的に接続した複数のテープキャリアパッケージ（ＴＣＰと称する）１８を備えている。
【００１８】
図１ないし図４に示すように、液晶パネル１４はアレイ基板２０および対向基板２２を備え、これら基板は、周縁部を図示しないシール剤によって貼り合わせることにより、所定のギャップをおいて対向配置されている。そして、アレイ基板２０と対向基板２２との間には、それぞれ配向膜２３、２４を介して、光変調層としてのツイスト・ネマチック型の液晶組成物２６が封入されている。
【００１９】
アレイ基板２０および対向基板２２の外表面には、それぞれ偏光板２８、３０が、その偏光軸が直交するように配置されている。なお、液晶組成物２６として、透明樹脂と液晶材料とを混合した高分子分散型の液晶を用いる場合には、配向膜２３、２４、偏光板２８、３０を省略してもよい。
【００２０】
図２ないし図４に示すように、アレイ基板２０はガラス基板３１を有し、このガラス基板上には、配線として６４０×３本の信号線３２と４８０本の走査線３４とがほぼ直交するようにマトリクス状に設けられている。信号線３２と走査線３４とで囲まれる領域には、それぞれＩＴＯからなる画素電極３６が設けられ、各画素電極は、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称する）３８を介して、信号線３２と走査線３４との交差部に接続されている。
【００２１】
各画素電極３６はほぼ矩形状に形成され、その外縁として、それぞれ信号線３２に隣接対向した一対の側縁と、それぞれ走査線３４に隣接対向した一対の側縁と、を有している。
【００２２】
ガラス基板３１は、液晶パネル１４の薄型化を図るため、例えば、０．７ｍｍ厚のものが使用されている。図１に示すように、信号線３２はアレイ基板２０の長辺側に引き出され、ＴＣＰ１８を介して信号線駆動回路基板１５に接続されている。また、走査線３４はアレイ基板２０の短辺側に引き出され、ＴＣＰ１８を介して走査線駆動回路１６に接続されている。
【００２３】
図２および図３に示すように、各ＴＦＴ３８は、走査線３４自体をゲート電極４０とし、ゲート電極上に酸化シリコンと窒化シリコンとが積層されて成る絶縁膜４２が配置され、更に、絶縁膜４２上にはａ−Ｓｉ膜からなる半導体膜４３が形成されている。また、半導体膜４３上には、走査線３４に自己整合されて成るチャネル保護膜４４として窒化シリコン膜が配置されている。
【００２４】
そして、半導体膜４３は、低抵抗半導体膜４６として配置されたｎ＋型ａ−Ｓｉ膜およびソース電極４８を介して画素電極３６に電気的に接続されている。また、半導体膜４３は、低抵抗半導体膜４６として配置されるｎ＋型ａ−Ｓｉ膜および信号線３２から延出したドレイン電極５０を介して信号線３２に電気的に接続されている。
【００２５】
一方、図４に示すように、対向基板２２は透明なガラス基板６０を備え、このガラス基板上には、クロム（Ｃｒ）の酸化膜からなる第１遮光層６２、および第１遮光層上に積層されたクロム（Ｃｒ）から成る第２遮光層６３が形成されている。これら第１および第２遮光層６２、６３は、アレイ基板２０上のＴＦＴ３８、信号線３２と画素電極３６との間隙、および走査線３４と画素電極３６との間隙をそれぞれを遮光するように、マトリクス状に形成されている。また、ガラス基板６０上において、アレイ基板２０側の画素電極３６と対向する位置には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ層６４が形成されている。
【００２６】
なお、ガラス基板６０は、液晶パネル１４の薄型化を図るため、例えば、０．７ｍｍ厚のものが使用されている。
更に、第２遮光層６３上において、アレイ基板２０側の走査線３４と対向する位置には、絶縁物からなる柱状スペーサ６６が設けられ、アレイ基板２０側に延出している。各柱状スペーサ６６は、例えば、カラーフィルタ層６４の着色層を複数回積層しパターニングすることにより形成されている。そして、これらの柱状スペーサ６６、カラーフィルタ層６４、および第２遮光層６３上には、ＩＴＯからなる対向電極６８および配向膜２４が重ねて設けられている。
【００２７】
図２および図４に示すように、アレイ基板２０および対向基板２２を貼り合わせて対向配置した状態において、各柱状スペーサ６６の延出端面は、アレイ基板側の走査線３４上に当接している。そして、これらの柱状スペーサ６６により、アレイ基板２０と対向基板２２との間のギャップは所定の値に保持されている。
【００２８】
走査線３４と直交する方向に沿った、各柱状スペーサ６６の延出端の幅Ｗは、走査線３４の幅Ｌよりも充分に小さく形成されている。走査線３４と対向している画素電極３６の側縁と柱状スペーサ６６の延出端と間の距離Ｄは、液晶表示装置に外力が作用して柱状スペーサ６６が移動した場合、アレイ基板２０と対向基板２２との重ね合わせ精度が悪かった場合、および柱状スペーサの位置精度および幅精度が低い場合、のいずれにおいても各柱状スペーサを覆っている対向電極６８と画素電極３６とが接触、短絡しないように、
Ｄ＞Ｃ＋（Ｅ＋Ｂ）  …（１）
に設定されている。
【００２９】
ここで、Ｃは液晶表示装置に外力が作用した際の柱状スペーサの移動距離、Ｅはアレイ基板２０と対向基板２２との重ね合わせの寸法誤差、Ｂは柱状スペーサの形成位置および幅の寸法誤差をそれぞれ示している。
【００３０】
但し、Ｄを必要以上に大きくすると、開口率の大幅な低下を招いてしまう。そこで、本実施の形態によれば、開口率の低下を招くことなくＤを大きくできるように、走査線３４と隣接対向している画素電極３６の側縁の内、柱状スペーサ６６の延出端面が当接している走査線３４の領域と対向する部分には、凹状の切欠７０が形成されている。
【００３１】
本実施の形態によれば、Ｃ＝７μｍ、Ｅ＝６μｍ、Ｂ＝５μｍに設定され、上記（１）式より、Ｄ＝１０．３μｍに形成されている。
また、柱状スペーサ６６の幅Ｗと、走査線３４および画素電極３６間の距離ａとの関係は、
Ｌ＋２ａ−２Ｄ＞Ｗ    …（２）
に設定されている。
【００３２】
Ｗが大きい方が柱状スペーサ６６を形成し易いが、あまり大きくすると、上記（２）式のａを大きくしなければならず、走査線３４と画素電極３６との間隔を広くする必要があり、開口率の大幅な低下を招いてしまう。また、開口率を大きくするためにａを小さくすると、（２）式の右辺がマイナスとなり、柱状スペーサを形成することができなくなる。
【００３３】
そこで、本実施の形態によれば、前述したように、画素電極３６の側縁の内、柱状スペーサ６６の延出端と対向する部分に切欠７０を設け、開口率の低下をできるだけ抑え、かつ、柱状スペーサの形成を容易としている。実施の形態において、距離ａは５．３μｍとし、Ｗを１０μｍとしている。また、切欠７０以外の部分において、画素電極３６と走査線３４との間の距離ｂは、開口率を上げるために３μｍとしている。
【００３４】
柱状スペーサ６６の大きさ、配置、数は、液晶表示パネルの剛性に応じて決定する。柱状スペーサの密度と液晶表示パネルの剛性とはほぼ比例関係にあるが、液晶表示パネルの剛性があまり大きいと、低温環境下において、液晶表示パネルの収縮に比較して液晶組成物の収縮が大きくなり、画面内に真空泡が発生してしまう。逆に、液晶表示パネルの剛性が低いと、液晶表示装置に外力が作用した場合、柱状スペーサが潰れギャップムラが生じてしまう。
【００３５】
柱状スペーサの密度と、低温環境時の真空泡の発生、およびギャップムラとの関係について調べたところ、低温環境下での真空泡は、柱状スペーサの密度が１画素当り９０μｍ2 以上で発生し、また、外力が作用した際のギャップムラは、密度が１画素当り２５μｍ2 以下の場合に発生することが分かった。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、上記の結果を踏まえて、低温環境下でも真空泡が発生せず、かつ、外力が作用した際にもギャップムラが発生しないように、延出端面の面積が１００μｍ2 の柱状スペーサを３画素に２個の密度で配置した。
【００３７】
以上のように構成された液晶表示装置によれば、画素電極３６の側縁の内、柱状スペーサ６６の延出端と隣接対向する部分に切欠７０を設け、柱状スペーサ周辺部分とそれ以外の部分とで走査線３４および画素電極３６間の距離を変えることにより、開口率の低下を最小限に抑え、かつ、外力が作用し柱状スペーサ６６が移動した場合でも対向電極と画素電極との接触、短絡を防止し、輝点の発生を抑制することができる。同様の理由により、液晶パネルの大画面化、高熱プロセス化に伴う基板内ひずみが生じても、基板間の短絡を防止し、良好な表示画像を実現することができる。
【００３８】
また、低温環境下においても真空泡の発生を防止し、かつ、外力が作用した場合でもギャップムラの発生を防止でき、画像品位の優れた液晶表示装置を提供することができる。更に、対向電極をパターニングしたり、カラーフィルタ層の製造工程を変更する必要がなく、上述した構成の液晶表示装置を安価で容易に製造することができる。
【００３９】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施の形態においては、柱状スペーサは走査線に当接する構成としたが、信号線に当接する構成としてもよい。また、各部の寸法は、上記実施の形態い限定されることなく、必要に応じて種々変形可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、配線と対向している画素電極の側縁の内、柱状スペーサの延出端と隣接対向する部分に切欠を設け、柱状スペーサ周辺部分でそれ以外の部分よりも配線および画素電極間の距離を大きくすることにより外力を受けた場合でも輝点発生を防止し、良好な表示画像を得ることが可能なアクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置を概略的に示す平面図。
【図２】上記液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図。
【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図４】図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【符号の説明】
１４…液晶パネル
２０…アレイ基板
２２…対向基板
２６…液晶組成物
３２…信号線
３４…走査線
３６…画素電極
３８…ＴＦＴ
６６…柱状スペーサ
６８…対向電極
７０…切欠
【図１】
0003853946.tif 000002
【図２】
0003853946.tif 000003
【図３】
0003853946.tif 000004
【図４】
0003853946.tif 000005