JP2007334345A - 液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ディスプレイパネルにおいて、スペーサを設置して液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法を提供する。
【解決手段】本発明は、複数の画素を備え、少なくともいくつかの画素に複数のサブピクセルを備え、サブピクセルは、第１電極層中の第１電極と、第２電極層中の１以上の第２電極からなり、サブピクセルの少なくともいくつかにスペーサを設置して液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法に関する。本発明の液晶ディスプレイパネルは、第１基板と、第２基板と、第１基板上に配置する第１電極層と、第２基板上に配置する第２電極層と、第１電極層と第２電極層とのギャップに配置する液晶層とを備え、第２電極と第１電極とによりサブピクセルの液晶層が、１以上のドメイン領域にて配向し、ドメイン領域が１以上のドメイン対称の中心を含むものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶ディスプレイパネルに関し、特に、サブピクセルを駆動する液晶ディスプレイパネルに関するものである。

図１に示すように、カラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルは、２次元の画素１０アレイを有する。各画素は、複数のサブピクセルを含み、サブピクセルは、通常、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂを含む。ＲＧＢのカラーコンポネントは、対応するカラーフィルターによって実現することができる。図２は、従来の透過型ディスプレイパネルの画素構造の平面図を表している。１つの画素１０は、３つのサブピクセル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに分けることができる。各画素は、ゲートラインによって制御され、サブピクセル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、それぞれ、データライン２１、２２、２３によって制御される。

図３は、一般の透過型ＬＣＤのサブピクセルの構造を表している。図に示すように、ＬＣＤのサブピクセル１２は、カラーフィルター層４２と上基板４０の内側に配置されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極４４を含む。ＬＣＤのサブピクセルの下部部分には、下透過電極６０と素子層７０が下基板８０の上に配置される。サブピクセル１２は、上電極４４と下電極６０との間に配置された液晶層５０を更に含む。上電極４４は、共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）を供給するよう電気的に接続される。ＬＣＤパネルの背部に配置されたバックライト源が、光源として用いられる。図４に示すように、下電極は、スイッチング素子、または薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によってデータラインｍに電気的に接続され、ＴＦＴは、ゲートラインｎの信号によってオンにすることができる。コモンラインは、共通電極を上電極に供給するために用いられる。

図５に示すように、半透過半反射型液晶ディスプレイパネルにおいて、各サブピクセルは、一般的に透過域と反射域とに分けることができ、透過域ＴＡは透過電極６１を有し、反射域ＲＡは反射電極６２を有する。透過域ＴＡでは、バックライト源からの光が、下基板８０を通じて画素域に入り、透過電極６１、液晶層５０、カラーフィルター層４２、上基板４０を通過する。反射域ＲＡでは、上基板４０、カラーフィルター層４２、液晶層５０を通過し、上基板４０の上方からの光が、反射電極６２から反射される。

液晶層の光学的挙動を制御するため、各画素にさらに多くの層設置することが、技術的に知られている。これらの層としては、下基板上に配置する単一層又は多層の保護層を含むものとすることができる。また、例えば、蓄積コンデンサの各種の構成要素を、下基板上に配置することもできる。ＬＣＤパネルは、４分の１波長板と偏光板を含むことができる。また、素子層７０は、ゲートライン、データライン、コンデンサなどとして用いられる複数の金属線又は範囲（エリア）を含む。これらの金属線又は範囲（エリア）は、単一層又は多層の誘電体層で覆われる。下電極は、通常、誘電体層の上端に積層される。

液晶層に固定の厚さを持たせるため、通常、スペーサを設置して上基板と下基板との間にギャップが制御される。スペーサが、液晶ディスプレイパネルに適当に設置されない場合、線欠陥を生じる可能性がある。

よって、液晶ディスプレイパネルに適当なスペーサを設置し、ディスプレイの表示品質を改善する方法を提供する必要がある。
米国特許第６７８１６６５号明細書

液晶ディスプレイパネルにスペーサを設置し、液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法を提供する。

本発明は、複数のスペーサを用いて液晶ディスプレイパネルのギャップを制御するものである。特に、スペーサが下基板の電極上に設置される場合は、電極の中心にスペーサを設置することができる。下基板がＴＦＴである場合、その基板上にゲートラインとデータラインとを設置する。半透過半反射型ＬＣＤのサブピクセルでは、透過電極と反射電極との中心にスペーサを設置することができる。また、もう１つの例では、各透過電極と反射電極との中心にスペーサを設置することができる。異なるドメイン領域が複数接合したドメイン領域の一群を含むサブピクセルの電極では、電極の液晶層を配向させるため、上述した接合したドメイン領域の交点にスペーサを設置することができる。すなわち、スペーサは液晶層の接合したドメイン領域の交点に設置することができる。交点は、ドメイン対称の中心と定義される。よって、電場の配向に異常を生じることにより液晶層に発生する線欠陥（回位として知られている）の問題を、減少又は解決することが可能となる。尚、本発明におけるドメイン領域（ｄｏｍａｉｎ）とは、サブピクセルにおける液晶層の配向状態が同一である領域をいい、ドメイン対称の中心（ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｄｏｍａｉｎ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）とは、サブピクセル中の１つ又は複数のドメイン領域間における釣り合いから決められる中心をいう。

本発明は、ギャップを制御する複数のスペーサを備える液晶ディスプレイパネルを提供するものであり、スペーサは、サブピクセルの複数のドメイン対称の中心のうち１つに設置することができる。また、本発明は、上述した液晶パネルにスペーサを設置する方法を提供する。以下、図６〜図１１に示す本発明の実施例において、本発明の特徴を詳細に記述する。

本発明は、液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法を提供する。液晶ディスプレイパネルに、複数の画素を設置し、少なくともいくつかの画素に複数のサブピクセルを設置し、下記のステップを含む方法に関する。サブピクセルの少なくともいくつかにスペーサを設置し、液晶ディスプレイパネルのギャップを画定し、液晶ディスプレイパネルは、第１基板と、第２基板と、第１基板上に配置する第１電極層と、第２基板上に配置する第２電極層と、第１電極層と第２電極層間とのギャップに配置する液晶層とを備え、液晶層の配向を制御するため、第１電極層中の第１電極と、第２電極層中の１以上の第２電極とを有するサブピクセルを備え、第２電極と第１電極とにより、サブピクセルの液晶層は１以上のドメイン領域にて配向し、１以上のドメイン領域は、１以上のドメイン対称の中心を含む。そして、スペーサをドメイン対称の中心の少なくとも１つに設置するものである。また、第１電極は、第１電極層中の各サブピクセルに対応する位置に設置される電極であり、第２電極は、第２電極層中の各サブピクセルに対応する位置に設置される電極である。

さらに、本発明は、第１基板と、第２基板と、第１基板上に配置された第１電極層と、第２基板上に配置された第２電極層と、液晶層と、複数のスペーサとからなる液晶ディスプレイパネルを提供する。液晶層には、第１電極層と第２電極層との間のギャップを画定するため、複数の画素が備えられ、少なくともいくつかの画素は複数のサブピクセルからなり、各サブピクセルは、サブピクセルにおける液晶層の配向を制御するため、第１電極層中の第１電極と、第２電極層中の１以上の第２電極とを備える。複数のスペーサは、第１電極層と第２電極層との間のギャップを画定するため、少なくともいくつかのサブピクセルに配置され、第２電極層中の１以上の第２電極と、第１電極層中の第１電極とにより、１以上のドメイン領域において、各サブピクセルの液晶層を配向させ、複数のスペーサのうちの１つは、１以上のドメイン対称の中心に設置されたものである。

本発明のように、液晶ディスプレイパネルにスペーサを設置しギャップを設ける方法によれば、電場の配向に異常を生じることにより液晶層に発生する線欠陥（回位線）の問題を減少又は解決することができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。

液晶ディスプレイは、線欠陥が生じることがあり、この線欠陥は、回位といわれる。これらの欠陥は、液晶層が電場の配向に異常を生じることによって発生し、配向方位は、画素又はサブピクセルにおける液晶層のドメイン領域（ｄｏｍａｉｎ）の分布と関係しており、画素又はサブピクセルに設置するスペーサの位置によっては、線欠陥が増加する可能性がある。特に、スペーサがフォトリソグラフィー又はフォトエッチングプロセスにより製造されたものである場合、これらのフォトスペーサの設置する位置は、フォトスペーサの周りの液晶分子の配向に影響を及ぼす可能性がある。照準ミスが発生した場合、回位線（ｄｉｓｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｌｉｎｅ）が発生し、ＬＣＤパネルの画質に影響を及ぼす可能性がある。例えば、回位線が生じた場合には、残像を生じる可能性がある。

本発明は、ＬＣＤパネルにフォトスペーサを設置する方法を提供し、回位線の発生を減少又は解決する。２次元アレイの画素を備えるＬＣＤパネルにおいては、各画素にスペーサを備えなくともよい。画素中に１つ又は複数のスペーサを有する場合、各スペーサを電極の対称の中心に設置することができる。

１つの下電極のみを有して液晶層の配向を制御するサブピクセルでは、スペーサを電極の中心に設置することができる。図６では、１つの下電極６０のみが上電極（図３を参照）と一緒に用いられ、サブピクセル１２の液晶層の配向を制御している。下電極６０は、ゲートラインに制御された薄膜トランジスタＴＦＴを経由して、データラインに接続されて操作される。薄膜トランジスタ、ゲートライン、データラインは、一般的に素子層７０に形成され、電極６０は、素子層の上端（図３を参照）に配置される。電極６０は、例えば、インジウムスズ酸化物又は酸化インジウム亜鉛等の透明な導電性材料からなることが好ましい。スペーサ９０は、下電極６０の中心に設置することができる。上記した実施例は、液晶層のドメイン領域が１つのみの場合を示すものであり、スペーサはドメイン領域の中心に設置することができる。

２つの下電極を有して液晶層の配向をそれぞれ制御するサブピクセルでは、１つ又は２つのスペーサを用いることができる。図７ａ〜図７ｃは、透過型ＬＣＤパネルのサブピクセルを表しており、電極６１は、透過電極であり、電極６２は、反射電極である。反射電極は、通常、例えば、アルミニウムなどの反射材料から構成される。下電極６１と６２とを含むサブピクセル１２に１つのスペーサが用いられる場合には、スペーサ９０は、図７ａに示すように、透過電極６１の中心に設置することができる。図７ｂに示すように、反射電極６２の中心に設置することもできる。図７ｃに示すように、２つのスペーサを用いる場合には、１つのスペーサを透過電極６１の中心に、もう１つのスペーサを反射電極６２の中心に設置することができる。

図８ａ〜８ｃに示すように、複数のカラーサブピクセル１２を備える画素１０では、各サブピクセル１２は、分離した下電極６０を有し、１つ又は複数のスペーサを用いることができる。図８ａに示すように、画素１０に３つのスペーサを用いる場合には、各スペーサ９０を、各電極６０の中心に設置することが好ましい。図８ｂに示すように、１つのスペーサ９０のみを用いる場合には、スペーサ９０を、電極６０の１つの中心に設置することができる。図８ｃに示すように、２つのスペーサ９０を用いる場合には、スペーサ９０を、いずれか２つのサブピクセル１２にそれぞれ設置することができる。各スペーサ９０は、下電極６０の中心に設置することができる。上記実施例は、ドメイン領域が２以上の分離したドメイン領域となる場合を示しており、スペーサは分離したドメイン領域の中心に設置することができる。尚、分離したドメイン領域とは、サブピクセル中のデータラインやゲートライン等により分離され、互いに接合していないドメイン領域をいう。

図９に示すように、本発明によれば、１つの画素又はサブピクセルにおいて、電極上の画素の配向に影響を与えるように線状電極を用いることができる。１つの電極は、４つの電気的に接続された部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、Ｓ４に分離され、その中の１つの線状のパターンの方位は、隣接する部分の線状のパターンの方位と異なるものである。Ｓ１、Ｓ４の部分の液晶層の配向と、Ｓ２、Ｓ３の部分の液晶層の配向とは異なるものとすることができる。このタイプのＬＣＤにおいては、スペーサ９０を、４つの部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の共通の角（交点）に設置することが好ましい。

１つの線状電極のみを用いて画素又はサブピクセルの液晶層を制御する場合には、図６のように、電極の中心にスペーサを設置しなくともよい。図６に示すようなサブピクセルでは、液晶層と下電極６０とによって１つの配向のみが形成されるため、液晶層と下電極６０とは、１つのドメイン領域を含むものと言うことができる。しかし、図９に示すサブピクセルでは、液晶層と下電極６０とは、異なる配向を有する４つのドメイン領域を備えるものとなる。図１０ａは、上述したドメイン領域を示したものであり、ドメイン領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、図９の部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に対応する。上記実施例は、ドメイン領域が、接合したドメイン領域の一群を有する場合を示しており、スペーサは、接合したドメイン領域の一群に１つ設置することができる。

１つのサブピクセル又は画素の液晶層に、接合したドメイン領域の一群を１以上有する場合、スペーサは、ドメイン対称の中心に設置することが好ましい。例えば、図１０ａに示すように、４つのドメイン領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を備える場合、ドメイン対称の中心は、４つのドメイン領域の交点とすることができる。図１０ｂに示すように、３つのドメイン領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を有するサブピクセルでは、ドメイン対称の中心は、３つのドメイン領域が共有する点（交点）とすることができる。図１０ｃに示すように、２つのドメイン領域Ｄ１、Ｄ２を備えるサブピクセルでは、ドメイン対称の中心は、２つのドメイン領域の境界の中心に画定できる。

図６では、液晶層は、１つの下電極６０のみを備え、１つのドメイン領域を有している。よって、ドメイン対称の中心は、下電極の中心と同じである。図７ａ〜７ｃでは、下電極６１と下電極６２とにより、液晶層を同一又は異なる（複数の）配向とすることができる。よって、同じサブピクセル１２の液晶層に、２つのドメイン領域を有することができる。しかし、電極６１と６２とは電気的に分離されていることから、これらのドメイン領域は接合していないということができる。このため、各ドメイン領域は、それぞれドメイン対称の中心を備えることができる。

図１１ａは、図７ａの半透過半反射型ＬＣＤのサブピクセルの断面図であり、本発明におけるスペーサの好適な設置方法を表している。また、図１１ｂも、図７ｂの半透過半反射型ＬＣＤのサブピクセルの断面図であり、本発明における好適なスペーサの設置方法を表したものである。図１１ａに示すように、スペーサ９０は、上電極４４と下透過電極６１との間に設置することができ、電極６１の中心に設置できる。スペーサ９０は、上電極４４に接触させることもでき、接触させないこともできる。図１１ｂに示すように、スペーサ９０は、上電極４４と下反射電極６２との間に設置することができ、電極６２の中心に設置することが好ましい。スペーサ９０は、上電極４４に接触させることもでき、接触させないこともできる。

スペーサ９０は、フォトレジスト材料より構成されることが好ましく、フォトエッチングプロセスより形成することができる。また、スペーサ９０の上方のカラーフィルター層４２の上に、ブラックマスク材料を形成することができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

液晶ディスプレイパネルの概略図。 従来の透過型ディスプレイパネルの画素構造の平面図。 液晶ディスプレイパネルのサブピクセルの断面図。 透過型液晶ディスプレイパネルの透過電極を表すサブピクセルの平面図。 透過電極と反射電極とを備える半透過半反射型液晶ディスプレイパネルのサブピクセルの断面図。 スペーサを設置した透過型液晶ディスプレイパネルのサブピクセルの概略図。 スペーサを設置した半透過半反射型液晶ディスプレイパネルのサブピクセルの概略図。 スペーサを設置した半透過半反射型液晶ディスプレイパネルのサブピクセルの概略図。 ２つのスペーサを設置した半透過半反射型液晶ディスプレイパネルのサブピクセルの概略図。 ３つのカラーサブピクセルを備え、各サブピクセルに１つのスペーサを設置したサブピクセルの概略図。 ３つのカラーサブピクセルを備え、１つのサブピクセルにスペーサを設置したサブピクセルの概略図。 ３つのカラーサブピクセルを備え、２つのサブピクセルにスペーサを設置したサブピクセルの概略図。 線状電極を備えるサブピクセルにスペーサの設置したサブピクセル概略図。 液晶層に配向の異なる４つのドメイン領域の一群を備えるサブピクセルにスペーサを設置した概略図。 液晶層に配向の異なる３つのドメイン領域の一群を備えるサブピクセルにスペーサを設置した概略図。 液晶層に配向の異なる２つのドメイン領域の一群を備えるサブピクセルにスペーサを設置した概略図。 スペーサの好適な設置位置を表す半透過半反射型液晶ディスプレイパネルのサブピクセルの断面図。 スペーサの好適な設置位置を表す半透過半反射型液晶ディスプレイパネルのサブピクセルの断面図。

符号の説明

１０ 画素
１２ サブピクセル
１２Ｒ 赤色サブピクセル
１２Ｇ 緑色サブピクセル
１２Ｂ 青色サブピクセル
２１、２２、２３ データライン
４０ 上基板
４２ カラーフィルター層
４４ 電極
５０ 液晶層
６０ 下透過電極
６１ 透過電極
６２ 反射電極
７０ 素子層
８０ 下基板
９０ スペーサ
ｎ ゲートライン
ｍ データライン
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ 電気的接続部分
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ドメイン領域
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ

Claims (15)

1. 複数の画素を備え、少なくともいくつかの画素に複数のサブピクセルを備える液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法であって、
   液晶ディスプレイパネルは、第１基板と、第２基板と、第１基板上に配置する第１電極層と、第２基板上に配置する第２電極層と、第１電極層と第２電極層との間のギャップに配置する液晶層とを備え、液晶層の配向を制御するため、第１電極層中の第１電極と第２電極層中の１以上の第２電極とを有するサブピクセルを備え、第２電極と第１電極とによりサブピクセルの液晶層が１以上のドメイン領域にて配向し、１以上のドメイン領域が１以上のドメイン対称の中心を含むものであり、
   ドメイン対称の中心の少なくとも１つにスペーサを設置し、液晶ディスプレイパネルにギャップを画定することを特徴とする液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
2. 前記１以上のドメイン領域は、１つのドメイン領域を有し、前記ドメイン対称の中心を１つのドメイン領域の中心とし、１つのドメイン領域の中心にスペーサを設置する請求項１記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
3. 前記１以上のドメイン領域は、２以上の分離したドメイン領域を有し、ドメイン対称の中心は、分離したドメイン領域それぞれの中心に位置する複数の中心を含むものとし、分離したドメイン領域の中心にスペーサーを設置する請求項１記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
4. 前記１以上のドメイン領域は、接合したドメイン領域の一群を少なくとも１つ含むものとし、ドメイン対称の中心は、接合したドメイン領域の一群に１つ設置する請求項１記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
5. 接合したドメイン領域の一群のドメイン対称の中心は、接合したドメイン領域の交点とする請求項４記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
6. 前記１以上のドメイン領域は、少なくとも１つの分離したドメイン領域を更に含むものとする請求項４記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
7. 前記１以上のドメイン領域は、分離したドメイン領域の少なくとも１つと、接合したドメイン領域の一群の少なくとも１つとを含み、スペーサを設置するドメイン対称の中心は、分離したドメイン領域の中心に設置されるドメイン領域の中心を含むものとする請求項１記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
8. サブピクセルの第２電極に透過電極と反射電極とを設置し、透過電極の中心にスペーサを設置する請求項１〜請求項７のいずれかに記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
9. サブピクセルの第２電極に透過電極と反射電極とを設置し、反射電極の中心にスペーサを設置する請求項１〜請求項７のいずれかに記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
10. 透過電極の中心にスペーサを更に設置する請求項９記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
11. スペーサは、フォトレジスト材料からなるものとする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法。
12. 第１基板と、
    第２基板と、
    第１基板上に配置された第１電極層と、
    第２基板上に配置された第２電極層と、
    第１電極層と第２電極層との間のギャップに配置された液晶層であり、液晶層の配向を制御するため第１電極層中の第１電極と第２電極層中の１以上の第２電極とを備える複数のサブピクセルからなる少なくともいくつかの画素を画定する液晶層と、
    第１電極層と第２電極層とのギャップを画定するため、いくつかのサブピクセルに配置された複数のスペーサであり、各サブピクセルのうちのいくつかの第２電極と第１電極とにより１以上のドメイン領域にて液晶層が配向され、複数のスペーサのうちの１つは、１以上のドメイン対称の中心に設置される複数のスペーサと、からなる液晶ディスプレイパネル。
13. 前記１以上のドメイン領域は、接合したドメイン領域の一群を少なくとも１つ有し、ドメイン対称の中心は、接合したドメイン領域の交点である請求項１２記載の液晶ディスプレイパネル。
14. 第２電極が透過電極を備え、スペーサが透過電極の中心に設置された請求項１２記載の液晶ディスプレイパネル。
15. 請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の液晶ディスプレイパネルにギャップを設ける方法によりスペーサが設置された液晶ディスプレイパネル。