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JP4282926B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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JP4282926B2
JP4282926B2 JP2001367756A JP2001367756A JP4282926B2 JP 4282926 B2 JP4282926 B2 JP 4282926B2 JP 2001367756 A JP2001367756 A JP 2001367756A JP 2001367756 A JP2001367756 A JP 2001367756A JP 4282926 B2 JP4282926 B2 JP 4282926B2
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典弘 吉田
武志 山本
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東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特には、少なくとも一方の基板にスペーサが形成された液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、一般的に用いられている液晶表示素子では、基板間にプラスチックビーズ等をスペーサとして散在させることにより、上記基板間の間隔(セルギャップ)を一定に保っている。しかしながら、このような方法では、プラスチックビーズが基板上に不均一に配置されることがある。この場合、ギャップムラを生じ、表示不良となることがある。
【0003】
このような問題の発生を回避可能な方法として、基板上にフォトリソグラフィ技術を用いて柱状スペーサを形成することが知られている。この方法によれば、所望の位置にスペーサを配置することができるため、プラスチックビーズに関連して上述した問題は生じ得ないと考えられる。
【0004】
しかしながら、実際には、フォトリソグラフィ技術を用いて柱状スペーサを形成した場合であっても、ギャップムラを生ずることがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ギャップムラを十分に抑制することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、一方の主面に第1領域と前記第1領域に対して隆起した第2領域とを有する第1基板と、前記第1基板の前記主面と対向した第2基板と、前記第1及び第2基板の少なくとも一方の対向面に設けられ且つ前記第1及び第2基板間の距離を一定に保つ複数の柱状スペーサと、前記第1及び第2基板間に介在した液晶層とを具備し、前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離は、前記複数の柱状スペーサのうち前記第1領域上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離に比べてより長く、前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものは前記第1領域上に位置したものと比べて数密度がより低く、前記複数の柱状スペーサのうち前記第1領域上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離D 1 に対する前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離D 2 の比D 2 /D 1 は1.1〜2の範囲内にあり、前記第1基板は前記第2基板との対向面にスイッチング素子と配線と画素電極とを備え、前記第1領域は前記画素電極と少なくとも部分的に重なり合い、前記第2領域の少なくとも一部は前記配線と重なり合っていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0007】
また、本発明は、一方の主面に第1領域と前記第1領域に対して隆起した第2領域とを有する第1基板と、前記第1基板の前記主面と対向した第2基板と、前記第1及び第2基板の少なくとも一方の対向面に設けられ且つ前記第1及び第2基板間の距離を一定に保つ複数の柱状スペーサと、前記第1及び第2基板間に介在した液晶層とを具備し、前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものの径は、前記複数の柱状スペーサのうち前記第1領域上に位置したものの径に比べてより小さく、前記複数の柱状スペーサのうち前記第1領域上に位置したものの径d 1 と、前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものの径d 2 との比d 1 /d 2 は1.2〜4の範囲内にあり、前記第1基板は前記第2基板との対向面にスイッチング素子と配線と画素電極とを備え、前記第1領域は前記画素電極と少なくとも部分的に重なり合い、前記第2領域の少なくとも一部は前記配線と重なり合っていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0008】
なお、本発明において、複数のスペーサのうち第2領域上に位置したものから最も近くに位置したものは、第1領域上に位置したスペーサ及び第2領域上に位置したスペーサのいずれであってもよい。同様に、複数のスペーサのうち第1領域上に位置したものから最も近くに位置したものは、第1領域上に位置したスペーサ及び第2領域上に位置したスペーサのいずれであってもよい。また、本発明で言う「スペーサの径」は、第1基板と第2基板との中間位置で両基板に平行にスペーサを切った断面において、この断面を両基板の法線方向から見たときに、この断面の外径の2点とこの断面の重心を通る線分のうち最短のものを意味する。
【0009】
本発明において、複数のスペーサは、第1基板の第2基板との対向面に設けられていてもよく、第2基板の第1基板との対向面に設けられていてもよく、第1及び第2基板の双方の対向面に設けられていてもよい。
【0011】
本発明において、第1及び第2基板の少なくとも一方の基板は他方の基板との対向面にカラーフィルタ層を備えていてもよい。この場合、カラーフィルタ層の着色層を部分的に重ね合わせ、それらの積層部を上記スペーサの少なくとも一部として利用してもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同様の構成部材には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0013】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。図1に示す液晶表示装置1は、TN駆動方式のカラー型液晶表示装置であって、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを対向させ、それら基板2,3間に液晶層4を介在させた構造を有している。これら基板2,3間の周縁部には、液晶材料を注入するための注入口(図示せず)を除いて接着剤層15が設けられており、その注入口は封止剤を用いて封止されている。また、この液晶表示装置1の両面には偏光板5がそれぞれ貼り付けられており、その背面側には図示しない光源が配置されている。
【0014】
図1に示す液晶表示装置1において、アクティブマトリクス基板2は、ガラス基板のような透明基板6を有している。透明基板6上には、配線7及びスイッチング素子(図示せず)が形成されている。また、透明基板6の配線7及びスイッチング素子が設けられた面には、カラーフィルタ層9及び周縁遮光層10が形成されており、カラーフィルタ層9上には画素電極11及び柱状スペーサ12が積層されている。一方、対向基板3は、ガラス基板のような透明基板13を有している。透明基板13上には、共通電極14が形成されている。なお、図示していないが、アクティブマトリクス基板2及び対向基板3のそれぞれの対向面には配向膜が設けられている。
【0015】
アクティブマトリクス基板2に形成する配線7は、透明基板6上で格子状に配列した走査線及び信号線などで構成されている。また、図示しないスイッチング素子は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とした薄膜トランジスタ(以下、TFTという)である。このスイッチング素子は、走査線及び信号線などの配線7並びに画素電極11と接続されており、それにより、所望の画素電極11に対して選択的に電圧を印加することを能としている。
【0016】
カラーフィルタ層9は、例えば、画素電極11に対応してストライプ状に設けられた赤色の着色層と緑色の着色層と青色の着色層とで構成されている。これら着色層は、感光性樹脂とそれぞれの色に対応した着色顔料或いは着色染料とを含有する混合物を用いて形成することができる。
【0017】
周縁遮光層10は、一般には額縁層などと呼ばれ、画面の周縁部に形成される。周縁遮光層10は、例えば、カーボン微粒子のような黒色顔料や黒色染料と感光性樹脂との混合物を用いて形成することができる。
【0018】
画素電極11及び共通電極14は、ITOのような透明導電材料で構成されている。電極11,14は、例えばスパッタリング法などにより形成することができる。
【0019】
柱状スペーサ12は、感光性樹脂を用いて形成することができる。すなわち、柱状スペーサ12は、例えば、カラーフィルタ層9上に感光性樹脂層を形成した後、この感光性樹脂層をパターン露光・現像することなどにより得られる。柱状スペーサ12は、その少なくとも一部を周縁遮光層10と同一の材料で及び同一の工程で形成することができる。また、カラーフィルタ層9を構成する各着色層を部分的に重ね合わせて、それらの積層部を柱状スペーサ12として利用することもできる。
【0020】
図示しない配向膜は、ポリイミドなどの透明樹脂からなる薄膜にラビング処理等の配向処理を施すことにより形成され得る。
【0021】
さて、上記液晶表示装置1のアクティブマトリクス基板2では、カラーフィルタ層9や画素電極11の表面に、配線7などの下部構造の形状に対応して、凹部21と凸部22とが生じている。そのため、スペーサ12の基板6からの高さは、凹部21と凸部22との間で互いに異なっている。従来技術でギャップムラを十分に抑制できなかった理由は、このような凹凸構造に起因している。これについては、図2を参照しながら説明する。
【0022】
図2(a)は従来の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を概略的に示す断面図であり、図2(b)は図2(a)のアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示装置を概略的に示す断面図である。また、図3(a)は図1の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を概略的に示す断面図であり、図3(b)は図1の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。なお、図2(a),(b)及び図3(a),(b)では、基板6,13、配線7、及び柱状スペーサ12のみを描いており、他の構成部材は省略している。
【0023】
スペーサ12はアクティブマトリクス基板2と対向基板3とを貼り合わせることにより変形する(潰れる)、しかしながら、図2(a)に示すように、柱状スペーサ12の数密度や径は凹部21と凸部22との間で同一である場合、凹部21と凸部22との間でスペーサ12の変形量(潰れ量)に大きな違いはない。そのため、従来技術では、図2(b)に示すようなギャップムラを生じていた。
【0024】
これに対し、本実施形態では、図3(a)に示すように、柱状スペーサ12の数密度を凹部21に比べて凸部22においてより低くしている。そのため、1つのスペーサに加えられる荷重は凹部21に比べて凸部22においてより大きくなる。したがって、本実施形態では、従来技術に比べて、凸部22に位置するスペーサの変形量がより大きくなり、図3(b)に示すようにギャップムラを抑制することができる。
【0025】
なお、通常、柱状スペーサ12の数密度と柱状スペーサ12の隣り合うもの同士の間の距離とは相関している。したがって、上記柱状スペーサ12の数密度とギャップムラとの間の関係は、柱状スペーサ12の隣り合うもの同士の間の距離とギャップムラとの間の関係に置き換えることができる。例えば、柱状スペーサ12のうち、凸部22上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離を、凹部21上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離に比べてより長くすることにより、ギャップムラを抑制することができる。
【0026】
本実施形態において、凹部21上に位置したスペーサ12とそれから最も近くに位置したスペーサ12との間の距離D1に対する凸部22上に位置したスペーサ12とそれから最も近くに位置したスペーサ12との間の距離D2の比D2/D1は1.1〜2の範囲内にあることが好ましく、1.2〜2の範囲内にあることがより好ましい。通常、比D2/D1を上記範囲内とした場合、ギャップムラを十分に抑制することができる。
【0027】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。図4に示す液晶表示装置1は、スペーサ12の径が凹部21と凸部22との間で互いに異なっていること以外は図1に示す液晶表示装置1とほぼ同様の構造を有している。すなわち、本実施形態では、凸部22上に位置するスペーサ12の径を凹部22上に位置するスペーサ12の径に比べてより小さくしている。このような構成によると、第1の実施形態と同様、従来技術に比べて、凸部22に位置するスペーサの変形量がより大きくなる。したがって、本実施形態でもギャップムラを抑制することができる。
【0028】
本実施形態において、凹部21上に位置したスペーサ12の径d1と、凸部22上に位置したスペーサ12の径d2との比d1/d2は1.2〜4の範囲内にあることが好ましく、1.5〜4の範囲内にあることがより好ましい。通常、比d1/d2を上記範囲内とした場合、ギャップムラを十分に抑制することができる。
【0029】
なお、上述のように、スペーサ12は、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを貼り合わせることにより変形する。すなわち、スペーサ12の径は、基板2,3を貼り合わせる前後で変化し得る。しかしながら、通常、スペーサ12は順テーパ状の断面形状を有しており、そのため、スペーサ12の変形は主としてその頂部において為される。換言すれば、スペーサ12の径は、スペーサ12の底部或いはその近傍で測定した場合、基板2,3を貼り合わせる前後で殆ど変化しない。したがって、スペーサ12の底部或いはその近傍を観察することにより、完成した液晶表示装置1であっても、スペーサ12の径を凹部21と凸部22との間で異ならしめたか否かを容易に判別することができ、同様に、比d1/d2も容易に測定することができる。
【0030】
以上説明した第1及び第2の実施形態に係る技術は、互いに組み合わせることができる。すなわち、上述した液晶表示装置1は、例えば、不等式D1<D2に示す関係と不等式d1>d2に示す関係との双方を同時に満足していてもよい。
【0031】
第1及び第2の実施形態では、スペーサ12をアクティブマトリクス基板2に形成したが、スペーサ12は対向基板3に設けてもよく、基板2,3の双方に設けてもよい。また、第1及び第2の実施形態では、カラーフィルタ層9をアクティブマトリクス基板2に設けたが、カラーフィルタ層9は対向基板3に設けてもよい。但し、スペーサ12やカラーフィルタ層9をアクティブマトリクス基板2に設けた場合、基板2,3を貼り合わせる際の位置合わせが容易である。
【0032】
さらに、第1及び第2の実施形態では、スイッチング素子を用いた液晶表示装置1について説明したが、単純マトリクス駆動方式を採用してカラー型ドットマトリクス表示を行うこともできる。さらに、上記実施形態では、TN型の液晶表示装置1について説明したが、表示方式は、GH型、ECB型、或いは強誘電性液晶を利用したタイプ等であってもよい。
【0033】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【0034】
(実施例1)
図1に示す液晶表示装置1を以下の方法により作製した。
まず、ガラス基板6上に通常の方法によりTFT及び配線7を形成して、XGA型TFTアレイ基板とした。
【0035】
次いで、基板6の配線7などを形成した面に赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストCR−2000(富士フィルムオーリン社製)をスピナーを用いて塗布した。このようにして形成した塗膜の上方にフォトマスクを配置し、このフォトマスクを介して上記塗膜に露光量が100mJ/cm2となるように波長365nmの紫外線を照射した。上述した条件で露光を終えた後、1%のKOH水溶液を用いて上記塗膜を20秒間現像することにより厚さ3.2μmの赤色の着色層を形成した。
【0036】
さらに、緑色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストCG−2000(富士フィルムオーリン社製)及び青色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストCB−2000(富士フィルムオーリン社製)を用いて、赤色の着色層に関して説明したのと同様の方法により、緑色の着色層及び青色の着色層を順次形成した。以上のようにして、RGBカラーフィルタ層9を形成した。
【0037】
次に、カラーフィルタ層9上に、スパッタリング法を用いてITO膜を形成し、これをフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いてパターニングすることにより画素電極11を得た。なお、これら画素電極11は、それぞれカラーフィルタ層9に設けたコンタクトホールを介してTFTのソース電極と接続されるように形成した。
【0038】
その後、基板6の画素電極11を形成した面に、黒色の紫外線硬化樹脂を塗布した。これにより得られた塗膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、周縁遮光層10とスペーサ12とを同時に形成した。なお、本実施例では、上記塗膜を露光する際にスペーサ部の開口サイズが15μm×20μmのフォトマスクを使用して、凸部22に相当する配線(補助容量線)7上には9画素に1個の割合でスペーサ12を形成し、凹部21上には9画素に2個の割合でスペーサ12を形成した。また、このような方法で得られたスペーサ12の高さは4.8μmであった。
【0039】
さらに、基板6の画素電極11を形成した面に、配向膜材料であるAL−3046(JSR社製)を600Åの厚さで塗布し、得られた塗膜にラビング処理を施して配向膜を形成した。以上のようにして、アクティブマトリクス基板2を完成した。
【0040】
上述した方法でアクティブマトリクス基板2を作製する一方で、以下の方法により対向基板を作製した。すなわち、まず、ガラス基板13上に、スパッタリング法を用いてITO膜を形成し、共通電極14を得た。その後、基板13の共通電極14を形成した面に、配向膜材料であるAL−3046(JSR社製)を600Åの厚さで塗布し、得られた塗膜にラビング処理を施して配向膜を形成した。以上のようにして、対向基板3を完成した。
【0041】
次いで、対向基板3の配向膜を形成した面の周縁部に接着剤15を注入口が残されるように印刷した。さらに、アクティブマトリクス基板2から共通電極14に電圧を印加するための電極転移材(図示せず)を接着剤15の周辺部の電極転移材(図示せず)上に形成した。
【0042】
その後、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを、それらの配向膜同士が対向するように及びそれらのラビング方向が直交するように貼り合わせ、さらに加熱して接着剤15を硬化させることによりセルを形成した。このセル中に液晶材料としてZLI−1565(MERCK社製)を通常の方法により注入して液晶層4を形成した。さらに、注入口を紫外線硬化樹脂で封止し、ガラス基板6,13のそれぞれに偏光板5を貼り付けた。
【0043】
以上のようにして得られた液晶表示装置1のセルギャップは4.80±0.20μmと非常に良好な値であった。また、この液晶表示装置1では、ギャップムラは見られず、表示品位は極めて良好であった。
【0044】
なお、本実施例では、スペーサ12を形成する際、スペーサ部の開口サイズが15μm×20μmのフォトマスクを使用したが、その開口サイズは5μm2〜40μm2の範囲内にあることが好ましい。また、本実施例では、スペーサ12を9画素に1個または2個の割合で形成したが、3画素に1個〜18画素に1個の割合で形成することが好ましい。
【0045】
(実施例2)
図4に示す液晶表示装置1を以下の方法により作製した。
まず、実施例1で説明したのと同様の方法により、ガラス基板6上に、TFT及び配線7、RGBカラーフィルタ層9、並びに画素電極11を形成した。
【0046】
その後、基板6の画素電極11を形成した面に、黒色の紫外線硬化樹脂を塗布した。これにより得られた塗膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、周縁遮光層10と高さ4.8μmのスペーサ12とを同時に形成した。なお、本実施例では、凸部22に相当する配線(補助容量線)7上に9画素に1個の割合でスペーサ12を形成し、凹部21上にも9画素に1個の割合でスペーサ12を形成した。また、上記塗膜を露光する際には、スペーサ部の開口サイズが凹部21上で30μm×20μmであり且つ凸部22上で15μm×20μmであるフォトマスクを使用した。
【0047】
その後、基板6の画素電極11を形成した面に、実施例1で説明したのと同様の方法により配向膜を形成した。以上のようにして、アクティブマトリクス基板2を完成した。さらに、このアクティブマトリクス基板2を用いて、実施例1で説明したのと同様の工程を実施することにより、図4に示す液晶表示装置1を得た。
【0048】
以上のようにして得られた液晶表示装置1のセルギャップは4.80±0.15μmと非常に良好な値であった。また、この液晶表示装置1では、ギャップムラは見られず、表示品位は極めて良好であった。
【0049】
なお、本実施例では、スペーサ12を形成する際、スペーサ部の開口サイズが15μm×20μm及び30μm×20μmのフォトマスクを使用したが、その開口サイズは5μm2〜40μm2の範囲内にあることが好ましい。また、本実施例では、スペーサ12を9画素に1個の割合で形成したが、3画素に1個〜18画素に1個の割合で形成することが好ましい。
【0050】
(実施例3)
図5は、本発明の実施例3に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。本実施例では、図5に示す液晶表示装置1を以下の方法により作製した。
【0051】
まず、ガラス基板6上に、通常の方法により、TFT16及び配線を形成した。次いで、基板6のTFT16などを形成した面に、ポジ型の紫外線硬化型樹脂をスピンコート法などにより1μm〜4μm程度の厚さに塗布した。これにより得られた塗膜をプリベークした後、その塗膜のコンタクトホールを形成すべき部分に露光量が200mJ/cm2〜2000mJ/cm2となるように波長365nmの紫外線を照射した。さらに、露光後の塗膜を現像することにより、コンタクトホールが設けられた絶縁膜17を形成した。
【0052】
次に、絶縁膜17上に、スパッタリング法を用いてITO膜を形成した。これをフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いてパターニングすることにより画素電極11を得た。なお、これら画素電極11は、それぞれコンタクトホールを介してTFT10のソース電極と接続されるように形成した。
【0053】
次いで、基板6の画素電極11を形成した面に、ネガ型の紫外線硬化型樹脂をスピンコート法などにより1μm〜4μm程度の厚さに塗布した。これにより得られた塗膜をプリベークした後、その塗膜のスペーサ12を形成すべき部分に露光量が200mJ/cm2〜2000mJ/cm2となるように波長365nmの紫外線を照射した。さらに、露光後の塗膜を現像することにより、高さ4.8μmの柱状スペーサ12を形成した。なお、本実施例では、スペーサ12のうち、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを貼り合わせた際に凹部に相当する周縁遮光層10上に位置するものの径は25μm×25μmとし、凸部に相当するカラーフィルタ層9上に位置するものの径は15μm×15μmとした。また、それらスペーサ12は、9画素に1個の割合で形成した。
【0054】
その後、基板6の画素電極11を形成した面に、配向膜材料であるAL−3046(JSR社製)を600Åの厚さで塗布し、得られた塗膜にラビング処理を施して配向膜を形成した。以上のようにして、アクティブマトリクス基板2を完成した。
【0055】
このようにして得られたアクティブマトリクス基板2と対向基板3とを用いて、実施例1で説明したのと同様の工程を実施することにより、図5に示す液晶表示装置1を得た。なお、ここで使用した対向基板3は、ガラス基板13上に、赤の着色層9aと緑の着色層9bと青の着色層9cとを有するカラーフィルタ層9及び周縁遮光層10を形成し、カラーフィルタ層9上に共通電極14を形成した構造を有している。
【0056】
以上のようにして得られた液晶表示装置1のセルギャップは4.80±0.15μmと非常に良好な値であった。また、この液晶表示装置1では、表示領域と額縁近傍との間でギャップムラは見られず、表示品位は極めて良好であった。
【0057】
(実施例4)
凹部21に対する凸部22の高さ及びスペーサ12間の間隔が異なること以外は実施例1で説明したのと同様の方法により複数の液晶表示装置1を作製した。なお、本実施例では、それら液晶表示装置1の間で、凹部21に対する凸部22の高さを0.5μm〜2μmの範囲内で互いに異ならしめるとともに、凹部21上での柱状スペーサ12間の平均間隔に対する凸部22上での柱状スペーサ12間の平均間隔の比(ここでは、柱状スペーサ12を周期的に配置したので、上記の比D2/D1に相当する)を1〜5の範囲内で互いに異ならしめた。次に、これら液晶表示装置1のそれぞれについて、セルギャップ及びギャップムラ発生の有無を調べた。その結果を図6に示す。
【0058】
図6は、実施例4に係る液晶表示装置1におけるスペーサ間隔とギャップムラとの間の関係を示すグラフである。図中、横軸は比D2/D1を示し、縦軸は凹部21と凸部22との間のセルギャップの差を示している。また、図中、曲線31は凹部21に対する凸部22の高さを0.5μmとした場合のデータを示し、曲線32は凹部21に対する凸部22の高さを1.0μmとした場合のデータを示し、曲線33は凹部21に対する凸部22の高さを2.0μmとした場合のデータを示している。
【0059】
図6の曲線31から明らかなように、凹部21に対する凸部22の高さが0.5μmである場合、比D2/D1を1.1〜2の範囲内とすることにより、ギャップムラの発生を防止することができた。また、図6の曲線32,33から明らかなように、凹部21に対する凸部22の高さが1.0μmまたは2.0μmである場合、比D2/D1を1.2〜2の範囲内とすることにより、ギャップムラの発生を防止することができた。
【0060】
(実施例5)
凹部21に対する凸部22の高さ及びスペーサ12の径が異なること以外は実施例1で説明したのと同様の方法により複数の液晶表示装置1を作製した。なお、本実施例では、それら液晶表示装置1の間で、凹部21に対する凸部22の高さを0.5μm〜2μmの範囲内で互いに異ならしめるとともに、上記の比d1/d2を1〜5の範囲[(15μm×20μm)/(15μm×20μm)〜(30μm×50μm)/(15μm×20μm)の範囲]内で互いに異ならしめた。次に、これら液晶表示装置1のそれぞれについて、セルギャップ及びギャップムラ発生の有無を調べた。その結果を図7に示す。
【0061】
図7は、実施例5に係る液晶表示装置1におけるスペーサ径とギャップムラとの間の関係を示すグラフである。図中、横軸は比d1/d2を示し、縦軸は凹部21と凸部22との間のセルギャップの差を示している。また、図中、曲線41は凹部21に対する凸部22の高さを0.5μmとした場合のデータを示し、曲線42は凹部21に対する凸部22の高さを1.0μmとした場合のデータを示し、曲線43は凹部21に対する凸部22の高さを2.0μmとした場合のデータを示している。
【0062】
図7の曲線41から明らかなように、凹部21に対する凸部22の高さが0.5μmである場合、比d1/d2を1.2〜4の範囲内とすることにより、ギャップムラの発生を防止することができた。また、図7の曲線42,43から明らかなように、凹部21に対する凸部22の高さが1.0μmまたは2.0μmである場合、比d1/d2を1.5〜4の範囲内とすることにより、ギャップムラの発生を防止することができた。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、凹部に比べて凸部においてスペーサ間の距離をより長くすることや、凹部に比べて凸部においてスペーサの径をより小さくすることにより、スペーサの変形量を凹部に比べて凸部においてより大きくすることができるため、ギャップムラの発生を抑制することができる。
すなわち、本発明によると、ギャップムラを十分に抑制することが可能な液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図2】(a)は従来の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を概略的に示す断面図、(b)は(a)のアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図3】(a)は図1の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を概略的に示す断面図、(b)は図1の液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図5】本発明の実施例3に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図6】実施例4に係る液晶表示装置におけるスペーサ間隔とギャップムラとの間の関係を示すグラフ。
【図7】実施例5に係る液晶表示装置におけるスペーサ径とギャップムラとの間の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1…液晶表示装置
2…アクティブマトリクス基板
3…対向基板
4…液晶層
15…接着剤層
5…偏光板
6…透明基板
7…配線
9…カラーフィルタ層
10…周縁遮光層
11…画素電極
12…柱状スペーサ
13…透明基板
14…共通電極
21…凹部
22…凸部
9a〜9c…着色層
16…スイッチング素子
17…絶縁層
31〜33…曲線
41〜43…曲線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device in which a spacer is formed on at least one substrate.
[0002]
[Prior art]
Currently, in a liquid crystal display element that is generally used, the distance between the substrates (cell gap) is kept constant by dispersing plastic beads or the like as spacers between the substrates. However, in such a method, the plastic beads may be unevenly arranged on the substrate. In this case, gap unevenness may occur and display defects may occur.
[0003]
As a method that can avoid the occurrence of such a problem, it is known to form columnar spacers on a substrate using a photolithography technique. According to this method, since the spacer can be arranged at a desired position, it is considered that the above-mentioned problems relating to the plastic beads cannot occur.
[0004]
However, in practice, gap unevenness may occur even when the columnar spacers are formed using photolithography technology.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device capable of sufficiently suppressing gap unevenness.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention provides a first substrate having a first region and a second region raised with respect to the first region on one main surface, and the main surface of the first substrate; A plurality of second substrates that are opposed to each other and that are provided on at least one opposed surface of the first and second substrates and that maintain a constant distance between the first and second substrates.ColumnarA plurality of spacers; and a liquid crystal layer interposed between the first and second substrates.ColumnarThe distance between the spacer located on the second region and the one located nearest to the second region is the plurality of spacers.ColumnarThe spacer is longer than the distance between the spacer positioned on the first region and the spacer positioned closest to the first region.In addition, among the plurality of columnar spacers, those located on the second region have lower number density than those located on the first region, and among the plurality of columnar spacers, the number density on the first region is lower. The distance D between the one located and the one closest to it 1 A distance D between the plurality of columnar spacers located on the second region and the one located closest to the second region 2 Ratio D 2 / D 1 The first substrate includes a switching element, a wiring, and a pixel electrode on a surface facing the second substrate, and the first region is at least partially connected to the pixel electrode. Overlap, at least part of the second region overlaps the wiringA liquid crystal display device is provided.
[0007]
  The present invention also provides a first substrate having a first region and a second region raised with respect to the first region on one main surface, and a second substrate facing the main surface of the first substrate; A plurality of the first and second substrates provided on at least one opposing surface and maintaining a constant distance between the first and second substrates.ColumnarA plurality of spacers; and a liquid crystal layer interposed between the first and second substrates.ColumnarThe diameter of the spacer located on the second region is the plurality of spacers.ColumnarSmaller than the diameter of the spacer located on the first region.The diameter d of the plurality of columnar spacers located on the first region 1 And a diameter d of the plurality of columnar spacers located on the second region 2 Ratio d 1 / D 2 The first substrate includes a switching element, a wiring, and a pixel electrode on a surface facing the second substrate, and the first region is at least partially connected to the pixel electrode. Overlap, at least part of the second region overlaps the wiringA liquid crystal display device is provided.
[0008]
In the present invention, among the plurality of spacers, the one located closest to the one located on the second region is either the spacer located on the first region or the spacer located on the second region. Also good. Similarly, the spacer located closest to the one located on the first region among the plurality of spacers may be either the spacer located on the first region or the spacer located on the second region. In addition, the “spacer diameter” in the present invention refers to a cross section obtained by cutting a spacer in parallel between both substrates at an intermediate position between the first substrate and the second substrate when the cross section is viewed from the normal direction of both substrates. Furthermore, it means the shortest of the line segments passing through two points of the outer diameter of the cross section and the center of gravity of the cross section.
[0009]
In the present invention, the plurality of spacers may be provided on a surface of the first substrate facing the second substrate, or may be provided on a surface of the second substrate facing the first substrate. It may be provided on both opposing surfaces of the second substrate.
[0011]
In the present invention, at least one of the first and second substrates may include a color filter layer on the surface facing the other substrate. In this case, the colored layers of the color filter layer may be partially overlapped, and the laminated portion may be used as at least a part of the spacer.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same constituent members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0013]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. A liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1 is a TN drive type color liquid crystal display device, in which an active matrix substrate 2 and a counter substrate 3 are opposed to each other, and a liquid crystal layer 4 is interposed between the substrates 2 and 3. It has a structure. An adhesive layer 15 is provided at the peripheral edge between the substrates 2 and 3 except for an injection port (not shown) for injecting a liquid crystal material, and the injection port is sealed with a sealant. It has been stopped. Further, polarizing plates 5 are attached to both surfaces of the liquid crystal display device 1, and a light source (not shown) is disposed on the back side thereof.
[0014]
In the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1, the active matrix substrate 2 has a transparent substrate 6 such as a glass substrate. On the transparent substrate 6, wirings 7 and switching elements (not shown) are formed. Further, a color filter layer 9 and a peripheral light shielding layer 10 are formed on the surface of the transparent substrate 6 on which the wiring 7 and the switching element are provided, and the pixel electrode 11 and the columnar spacer 12 are laminated on the color filter layer 9. Has been. On the other hand, the counter substrate 3 has a transparent substrate 13 such as a glass substrate. A common electrode 14 is formed on the transparent substrate 13. Although not shown, alignment films are provided on the opposing surfaces of the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3.
[0015]
The wiring 7 formed on the active matrix substrate 2 is composed of scanning lines and signal lines arranged in a lattice pattern on the transparent substrate 6. The switching element (not shown) is, for example, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using amorphous silicon or polysilicon as a semiconductor layer. This switching element is connected to the wiring 7 such as the scanning line and the signal line and the pixel electrode 11, thereby enabling the voltage to be selectively applied to the desired pixel electrode 11.
[0016]
The color filter layer 9 includes, for example, a red colored layer, a green colored layer, and a blue colored layer provided in a stripe shape corresponding to the pixel electrode 11. These colored layers can be formed using a mixture containing a photosensitive resin and a coloring pigment or coloring dye corresponding to each color.
[0017]
The peripheral light shielding layer 10 is generally called a frame layer or the like, and is formed on the peripheral part of the screen. The peripheral light shielding layer 10 can be formed using, for example, a black pigment such as carbon fine particles or a mixture of a black dye and a photosensitive resin.
[0018]
The pixel electrode 11 and the common electrode 14 are made of a transparent conductive material such as ITO. The electrodes 11 and 14 can be formed by sputtering, for example.
[0019]
The columnar spacer 12 can be formed using a photosensitive resin. That is, the columnar spacer 12 is obtained, for example, by forming a photosensitive resin layer on the color filter layer 9 and then pattern-exposing and developing the photosensitive resin layer. The columnar spacer 12 can be formed at least partly from the same material as the peripheral light shielding layer 10 and in the same process. Further, the colored layers constituting the color filter layer 9 can be partially overlapped, and the laminated portion can be used as the columnar spacer 12.
[0020]
An alignment film (not shown) can be formed by performing an alignment treatment such as a rubbing treatment on a thin film made of a transparent resin such as polyimide.
[0021]
In the active matrix substrate 2 of the liquid crystal display device 1, the concave portions 21 and the convex portions 22 are generated on the surface of the color filter layer 9 and the pixel electrode 11 corresponding to the shape of the lower structure such as the wiring 7. . Therefore, the height of the spacer 12 from the substrate 6 is different between the concave portion 21 and the convex portion 22. The reason why the gap unevenness cannot be sufficiently suppressed by the conventional technique is due to such a concavo-convex structure. This will be described with reference to FIG.
[0022]
2A is a cross-sectional view schematically showing an active matrix substrate of a conventional liquid crystal display device, and FIG. 2B is a schematic view of a liquid crystal display device using the active matrix substrate of FIG. It is sectional drawing shown. 3A is a cross-sectional view schematically showing the active matrix substrate of the liquid crystal display device of FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device of FIG. 2 (a), 2 (b) and FIGS. 3 (a), 3 (b), only the substrates 6 and 13, the wiring 7, and the columnar spacer 12 are drawn, and other components are omitted. .
[0023]
The spacers 12 are deformed (collapsed) when the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 are bonded to each other. However, as shown in FIG. 2A, the number density and diameter of the columnar spacers 12 are concave portions 21 and convex portions 22. Between the concave portion 21 and the convex portion 22, there is no significant difference in the deformation amount (collapse amount) of the spacer 12. Therefore, in the prior art, gap unevenness as shown in FIG.
[0024]
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3A, the number density of the columnar spacers 12 is lower in the convex portion 22 than in the concave portion 21. Therefore, the load applied to one spacer is larger at the convex portion 22 than at the concave portion 21. Therefore, in this embodiment, the deformation amount of the spacer located on the convex portion 22 is larger than that in the conventional technique, and gap unevenness can be suppressed as shown in FIG.
[0025]
In general, the number density of the columnar spacers 12 and the distance between adjacent ones of the columnar spacers 12 are correlated. Therefore, the relationship between the number density of the columnar spacers 12 and the gap unevenness can be replaced with the relationship between the distance between adjacent ones of the columnar spacers 12 and the gap unevenness. For example, among the columnar spacers 12, the distance between the one positioned on the convex portion 22 and the one positioned closest to the convex spacer 22 is set between the one positioned on the concave portion 21 and the one positioned closest thereto. By making it longer than the distance, gap unevenness can be suppressed.
[0026]
In the present embodiment, the distance D between the spacer 12 positioned on the recess 21 and the spacer 12 positioned closest thereto.1The distance D between the spacer 12 located on the convex portion 22 and the spacer 12 located nearest to it2Ratio D2/ D1Is preferably in the range of 1.1 to 2, more preferably in the range of 1.2 to 2. Usually the ratio D2/ D1Is within the above range, gap unevenness can be sufficiently suppressed.
[0027]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 4 has substantially the same structure as the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1 except that the diameter of the spacer 12 is different between the concave portion 21 and the convex portion 22. . That is, in this embodiment, the diameter of the spacer 12 located on the convex portion 22 is made smaller than the diameter of the spacer 12 located on the concave portion 22. According to such a configuration, as in the first embodiment, the amount of deformation of the spacer positioned on the convex portion 22 is larger than in the conventional technique. Therefore, gap unevenness can also be suppressed in this embodiment.
[0028]
In the present embodiment, the diameter d of the spacer 12 positioned on the recess 211And the diameter d of the spacer 12 positioned on the convex portion 222Ratio d1/ D2Is preferably in the range of 1.2 to 4, more preferably in the range of 1.5 to 4. Usually the ratio d1/ D2Is within the above range, gap unevenness can be sufficiently suppressed.
[0029]
As described above, the spacer 12 is deformed by bonding the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 together. That is, the diameter of the spacer 12 can change before and after the substrates 2 and 3 are bonded together. However, the spacer 12 usually has a forward tapered cross-sectional shape, so that the deformation of the spacer 12 is mainly performed at the top thereof. In other words, the diameter of the spacer 12 hardly changes before and after bonding the substrates 2 and 3 when measured at the bottom of the spacer 12 or in the vicinity thereof. Therefore, by observing the bottom portion of the spacer 12 or the vicinity thereof, it is easily determined whether or not the diameter of the spacer 12 is different between the concave portion 21 and the convex portion 22 even in the completed liquid crystal display device 1. As well as the ratio d1/ D2Can also be measured easily.
[0030]
The technologies according to the first and second embodiments described above can be combined with each other. That is, the above-described liquid crystal display device 1 has, for example, the inequality D1<D2And the inequality d shown in1> D2Both of these relationships may be satisfied at the same time.
[0031]
In the first and second embodiments, the spacer 12 is formed on the active matrix substrate 2. However, the spacer 12 may be provided on the counter substrate 3 or on both the substrates 2 and 3. In the first and second embodiments, the color filter layer 9 is provided on the active matrix substrate 2, but the color filter layer 9 may be provided on the counter substrate 3. However, when the spacer 12 and the color filter layer 9 are provided on the active matrix substrate 2, the alignment when the substrates 2 and 3 are bonded together is easy.
[0032]
Furthermore, in the first and second embodiments, the liquid crystal display device 1 using switching elements has been described. However, a color-type dot matrix display can be performed by adopting a simple matrix driving method. Furthermore, in the above embodiment, the TN liquid crystal display device 1 has been described. However, the display method may be a GH type, an ECB type, a type using a ferroelectric liquid crystal, or the like.
[0033]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0034]
Example 1
The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1 was produced by the following method.
First, TFTs and wirings 7 were formed on a glass substrate 6 by a normal method to obtain an XGA type TFT array substrate.
[0035]
Next, an ultraviolet curable acrylic resin resist CR-2000 (manufactured by Fuji Film Ohlin Co., Ltd.) in which a red pigment was dispersed was applied to the surface of the substrate 6 on which the wiring 7 and the like were formed, using a spinner. A photomask is arranged above the coating film thus formed, and the exposure amount is 100 mJ / cm through the photomask.2Then, ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm were irradiated. After the exposure was completed under the conditions described above, a red colored layer having a thickness of 3.2 μm was formed by developing the coating film using a 1% KOH aqueous solution for 20 seconds.
[0036]
Further, an ultraviolet curable acrylic resin resist CG-2000 (manufactured by Fuji Film Ohlin) in which a green pigment is dispersed and an ultraviolet curable acrylic resin resist CB-2000 (manufactured by Fuji Film Ohlin) in which a blue pigment is dispersed are used. The green colored layer and the blue colored layer were sequentially formed in the same manner as described for the red colored layer. The RGB color filter layer 9 was formed as described above.
[0037]
Next, an ITO film was formed on the color filter layer 9 using a sputtering method, and this was patterned using a photolithographic technique and an etching technique to obtain a pixel electrode 11. The pixel electrodes 11 were formed so as to be connected to the TFT source electrode through contact holes provided in the color filter layer 9.
[0038]
Thereafter, a black ultraviolet curable resin was applied to the surface of the substrate 6 on which the pixel electrode 11 was formed. The peripheral coating layer 10 and the spacers 12 were simultaneously formed by patterning the coating film thus obtained using a photolithography technique. In this embodiment, when exposing the coating film, a photomask having a spacer portion opening size of 15 μm × 20 μm is used, and 9 pixels are formed on the wiring (auxiliary capacitance line) 7 corresponding to the convex portion 22. The spacers 12 were formed at a ratio of one to two, and the spacers 12 were formed on the recesses 21 at a ratio of two for nine pixels. The height of the spacer 12 obtained by such a method was 4.8 μm.
[0039]
Further, the alignment film material AL-3046 (manufactured by JSR) is applied to the surface of the substrate 6 on which the pixel electrode 11 is formed in a thickness of 600 mm, and the resulting coating film is rubbed to form an alignment film. Formed. The active matrix substrate 2 was completed as described above.
[0040]
While the active matrix substrate 2 was manufactured by the method described above, the counter substrate was manufactured by the following method. That is, first, an ITO film was formed on the glass substrate 13 using a sputtering method, and the common electrode 14 was obtained. Thereafter, AL-3046 (manufactured by JSR), which is an alignment film material, is applied to the surface of the substrate 13 on which the common electrode 14 is formed in a thickness of 600 mm, and the obtained coating film is rubbed to form an alignment film. Formed. The counter substrate 3 was completed as described above.
[0041]
Next, the adhesive 15 was printed on the peripheral portion of the surface of the counter substrate 3 on which the alignment film was formed so as to leave the injection port. Further, an electrode transition material (not shown) for applying a voltage from the active matrix substrate 2 to the common electrode 14 was formed on an electrode transition material (not shown) in the periphery of the adhesive 15.
[0042]
Thereafter, the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 are bonded so that their alignment films face each other and their rubbing directions are orthogonal to each other, and further heated to cure the adhesive 15 so that the cell is cured. Formed. A liquid crystal layer 4 was formed by injecting ZLI-1565 (manufactured by MERCK) as a liquid crystal material into the cell by an ordinary method. Further, the inlet was sealed with an ultraviolet curable resin, and the polarizing plate 5 was attached to each of the glass substrates 6 and 13.
[0043]
The cell gap of the liquid crystal display device 1 obtained as described above was a very good value of 4.80 ± 0.20 μm. Further, in the liquid crystal display device 1, no gap unevenness was observed, and the display quality was extremely good.
[0044]
In this embodiment, when the spacer 12 is formed, a photomask having an opening size of 15 μm × 20 μm is used, but the opening size is 5 μm.2~ 40μm2It is preferable to be within the range. In this embodiment, the spacers 12 are formed at a ratio of one or two to nine pixels. However, it is preferable to form the spacers at a ratio of one to three pixels and one to eighteen pixels.
[0045]
(Example 2)
The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 4 was produced by the following method.
First, TFT and wiring 7, RGB color filter layer 9, and pixel electrode 11 were formed on the glass substrate 6 by the same method as described in Example 1.
[0046]
Thereafter, a black ultraviolet curable resin was applied to the surface of the substrate 6 on which the pixel electrode 11 was formed. The coating film obtained in this manner was patterned by using a photolithography technique, thereby simultaneously forming the peripheral light shielding layer 10 and the spacer 12 having a height of 4.8 μm. In this embodiment, the spacers 12 are formed on the wiring (auxiliary capacitance line) 7 corresponding to the convex portion 22 at a ratio of one for nine pixels, and the spacers are also formed on the concave portion 21 at a ratio of one for every nine pixels. 12 was formed. Moreover, when exposing the said coating film, the photomask whose opening size of a spacer part is 30 micrometers x 20 micrometers on the recessed part 21, and is 15 micrometers x 20 micrometers on the convex part 22 was used.
[0047]
Thereafter, an alignment film was formed on the surface of the substrate 6 on which the pixel electrode 11 was formed by the same method as described in Example 1. The active matrix substrate 2 was completed as described above. Further, by using the active matrix substrate 2 and carrying out the same processes as described in Example 1, the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 4 was obtained.
[0048]
The cell gap of the liquid crystal display device 1 obtained as described above was a very good value of 4.80 ± 0.15 μm. Further, in the liquid crystal display device 1, no gap unevenness was observed, and the display quality was extremely good.
[0049]
In this embodiment, when the spacer 12 is formed, a photomask having an opening size of 15 μm × 20 μm and 30 μm × 20 μm is used, but the opening size is 5 μm.2~ 40μm2It is preferable to be within the range. In this embodiment, the spacers 12 are formed at a rate of one for every nine pixels, but it is preferable to form the spacers at a rate of one for every three pixels to one for every 18 pixels.
[0050]
(Example 3)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention. In this example, the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 5 was produced by the following method.
[0051]
First, the TFT 16 and the wiring were formed on the glass substrate 6 by a normal method. Next, a positive ultraviolet curable resin was applied to the surface of the substrate 6 on which the TFT 16 and the like were formed to a thickness of about 1 μm to 4 μm by spin coating or the like. After pre-baking the coating film obtained in this way, the exposure amount is 200 mJ / cm at the part where the contact hole of the coating film is to be formed.2~ 2000mJ / cm2Then, ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm were irradiated. Furthermore, the insulating film 17 provided with the contact hole was formed by developing the coated film after exposure.
[0052]
Next, an ITO film was formed on the insulating film 17 by a sputtering method. The pixel electrode 11 was obtained by patterning this using a photolithographic technique and an etching technique. These pixel electrodes 11 were formed so as to be connected to the source electrode of the TFT 10 through contact holes, respectively.
[0053]
Next, a negative ultraviolet curable resin was applied to the surface of the substrate 6 on which the pixel electrode 11 was formed to a thickness of about 1 μm to 4 μm by spin coating or the like. After pre-baking the coating film obtained in this way, the exposure amount is 200 mJ / cm at the portion of the coating film where the spacer 12 is to be formed.2~ 2000mJ / cm2Then, ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm were irradiated. Furthermore, columnar spacers 12 having a height of 4.8 μm were formed by developing the coated film after exposure. In the present embodiment, of the spacers 12, when the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 are bonded together, the diameter of the spacer 12 located on the peripheral light-shielding layer 10 corresponding to the concave portion is 25 μm × 25 μm, and the convex portion The diameter of the corresponding one on the color filter layer 9 was 15 μm × 15 μm. The spacers 12 were formed at a rate of one for every nine pixels.
[0054]
Thereafter, AL-3046 (manufactured by JSR), which is an alignment film material, is applied to the surface of the substrate 6 on which the pixel electrode 11 is formed in a thickness of 600 mm, and the obtained coating film is rubbed to form an alignment film. Formed. The active matrix substrate 2 was completed as described above.
[0055]
Using the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 thus obtained, the same processes as described in Example 1 were performed, thereby obtaining the liquid crystal display device 1 shown in FIG. The counter substrate 3 used here forms a color filter layer 9 having a red colored layer 9a, a green colored layer 9b, and a blue colored layer 9c, and a peripheral light shielding layer 10 on a glass substrate 13, The common electrode 14 is formed on the color filter layer 9.
[0056]
The cell gap of the liquid crystal display device 1 obtained as described above was a very good value of 4.80 ± 0.15 μm. Further, in the liquid crystal display device 1, no gap unevenness was observed between the display area and the vicinity of the frame, and the display quality was extremely good.
[0057]
(Example 4)
A plurality of liquid crystal display devices 1 were produced by the same method as described in Example 1 except that the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 and the interval between the spacers 12 were different. In the present embodiment, the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is made different between the liquid crystal display devices 1 within a range of 0.5 μm to 2 μm, and between the columnar spacers 12 on the concave portion 21. Ratio of the average interval between the columnar spacers 12 on the convex portion 22 with respect to the average interval (here, since the columnar spacers 12 are periodically arranged, the above ratio D2/ D1In the range of 1-5. Next, for each of these liquid crystal display devices 1, the presence or absence of occurrence of cell gaps and gap unevenness was examined. The result is shown in FIG.
[0058]
FIG. 6 is a graph illustrating the relationship between the spacer interval and the gap unevenness in the liquid crystal display device 1 according to the fourth embodiment. In the figure, the horizontal axis is the ratio D2/ D1The vertical axis represents the difference in cell gap between the concave portion 21 and the convex portion 22. In the figure, a curve 31 indicates data when the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is 0.5 μm, and a curve 32 indicates data when the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is 1.0 μm. A curve 33 indicates data when the height of the convex portion 22 relative to the concave portion 21 is 2.0 μm.
[0059]
As is apparent from the curve 31 in FIG. 6, when the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is 0.5 μm, the ratio D2/ D1By setting the value within the range of 1.1 to 2, gap unevenness could be prevented. Further, as apparent from the curves 32 and 33 in FIG. 6, when the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is 1.0 μm or 2.0 μm, the ratio D2/ D1By setting the value in the range of 1.2 to 2, it was possible to prevent the occurrence of gap unevenness.
[0060]
(Example 5)
A plurality of liquid crystal display devices 1 were produced by the same method as described in Example 1 except that the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 and the diameter of the spacer 12 were different. In this embodiment, the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is made different between the liquid crystal display devices 1 within a range of 0.5 μm to 2 μm, and the ratio d described above is used.1/ D2Were different from each other within the range of 1 to 5 [range of (15 μm × 20 μm) / (15 μm × 20 μm) to (30 μm × 50 μm) / (15 μm × 20 μm)]. Next, for each of these liquid crystal display devices 1, the presence or absence of occurrence of cell gaps and gap unevenness was examined. The result is shown in FIG.
[0061]
FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between the spacer diameter and the gap unevenness in the liquid crystal display device 1 according to the fifth embodiment. In the figure, the horizontal axis is the ratio d.1/ D2The vertical axis represents the difference in cell gap between the concave portion 21 and the convex portion 22. Further, in the figure, a curve 41 indicates data when the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is 0.5 μm, and a curve 42 indicates data when the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is 1.0 μm. A curve 43 represents data when the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is 2.0 μm.
[0062]
As is apparent from the curve 41 in FIG. 7, when the height of the convex portion 22 with respect to the concave portion 21 is 0.5 μm, the ratio d1/ D2By setting the value within the range of 1.2 to 4, it was possible to prevent the occurrence of gap unevenness. Further, as is apparent from the curves 42 and 43 in FIG. 7, when the height of the convex portion 22 relative to the concave portion 21 is 1.0 μm or 2.0 μm, the ratio d1/ D2The occurrence of gap unevenness could be prevented by setting the value in the range of 1.5 to 4.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the amount of deformation of the spacer can be reduced by increasing the distance between the spacers in the convex portion compared to the concave portion, or by reducing the diameter of the spacer in the convex portion compared to the concave portion. Since it can be made larger in the convex portion than in the concave portion, occurrence of gap unevenness can be suppressed.
That is, according to the present invention, a liquid crystal display device capable of sufficiently suppressing gap unevenness is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
2A is a cross-sectional view schematically showing an active matrix substrate of a conventional liquid crystal display device, and FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device using the active matrix substrate of FIG.
3A is a cross-sectional view schematically showing an active matrix substrate of the liquid crystal display device of FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the invention.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between spacer spacing and gap unevenness in the liquid crystal display device according to Example 4;
7 is a graph showing a relationship between a spacer diameter and gap unevenness in a liquid crystal display device according to Example 5. FIG.
[Explanation of symbols]
1. Liquid crystal display device
2 ... Active matrix substrate
3 ... Counter substrate
4 ... Liquid crystal layer
15 ... Adhesive layer
5 ... Polarizing plate
6 ... Transparent substrate
7 ... Wiring
9 Color filter layer
10: Perimeter light shielding layer
11: Pixel electrode
12 ... Columnar spacer
13 ... Transparent substrate
14 ... Common electrode
21 ... Recess
22 ... convex part
9a to 9c ... colored layer
16: Switching element
17 ... Insulating layer
31-33 ... curve
41-43 ... curve

Claims (3)

一方の主面に第1領域と前記第1領域に対して隆起した第2領域とを有する第1基板と、
前記第1基板の前記主面と対向した第2基板と、
前記第1及び第2基板の少なくとも一方の対向面に設けられ且つ前記第1及び第2基板間の距離を一定に保つ複数の柱状スペーサと、
前記第1及び第2基板間に介在した液晶層とを具備し、
前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離は、前記複数の柱状スペーサのうち前記第1領域上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離に比べてより長く、前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものは前記第1領域上に位置したものと比べて数密度がより低く、前記複数の柱状スペーサのうち前記第1領域上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離D 1 に対する前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものとそれから最も近くに位置したものとの間の距離D 2 の比D 2 /D 1 は1.1〜2の範囲内にあり、前記第1基板は前記第2基板との対向面にスイッチング素子と配線と画素電極とを備え、前記第1領域は前記画素電極と少なくとも部分的に重なり合い、前記第2領域の少なくとも一部は前記配線と重なり合っていることを特徴とする液晶表示装置。
A first substrate having a first region on one main surface and a second region raised with respect to the first region;
A second substrate facing the main surface of the first substrate;
A plurality of columnar spacers provided on at least one opposing surface of the first and second substrates and maintaining a constant distance between the first and second substrates;
A liquid crystal layer interposed between the first and second substrates,
Among the plurality of columnar spacers, the distance between the one positioned on the second region and the one closest to the second spacer is the same as the distance between the plurality of columnar spacers positioned on the first region. rather longer than the distance between the those located near, those located on the second region of the plurality of columnar spacers more is the number density than those located in the first region Low, among the plurality of columnar spacers, located on the second region among the plurality of columnar spacers with respect to the distance D 1 between the one located on the first region and the one located nearest to the first region. The ratio D 2 / D 1 of the distance D 2 between the first substrate and the closest one is in the range of 1.1 to 2 , and the first substrate is a switching element on the surface facing the second substrate. And wiring and pixel electrodes A liquid crystal display device wherein the first region is at least partially overlap with the pixel electrode, at least a portion of the second region is characterized by overlapping the wiring.
一方の主面に第1領域と前記第1領域に対して隆起した第2領域とを有する第1基板と、
前記第1基板の前記主面と対向した第2基板と、
前記第1及び第2基板の少なくとも一方の対向面に設けられ且つ前記第1及び第2基板間の距離を一定に保つ複数の柱状スペーサと、
前記第1及び第2基板間に介在した液晶層とを具備し、
前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものの径は、前記複数の柱状スペーサのうち前記第1領域上に位置したものの径に比べてより小さく、前記複数の柱状スペーサのうち前記第1領域上に位置したものの径d 1 と、前記複数の柱状スペーサのうち前記第2領域上に位置したものの径d 2 との比d 1 /d 2 は1.2〜4の範囲内にあり、前記第1基板は前記第2基板との対向面にスイッチング素子と配線と画素電極とを備え、前記第1領域は前記画素電極と少なくとも部分的に重なり合い、前記第2領域の少なくとも一部は前記配線と重なり合っていることを特徴とする液晶表示装置。
A first substrate having a first region on one main surface and a second region raised with respect to the first region;
A second substrate facing the main surface of the first substrate;
A plurality of columnar spacers provided on at least one opposing surface of the first and second substrates and maintaining a constant distance between the first and second substrates;
A liquid crystal layer interposed between the first and second substrates,
Diameter although located on the second region of the plurality of columnar spacers, the plurality of rather smaller more than the diameter of those located in the first region of the columnar spacers, the plurality of columnar spacers wherein the diameter d 1 of those located on the first region, the ratio d 1 / d 2 in the range of 1.2 to 4 with the diameter d 2 but positioned on the second region of the plurality of columnar spacers The first substrate includes a switching element, a wiring, and a pixel electrode on a surface facing the second substrate, the first region at least partially overlaps the pixel electrode, and at least one of the second regions. The liquid crystal display device is characterized in that the portion overlaps the wiring .
前記第1基板は前記第2基板との対向面にカラーフィルタ層を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first substrate has a color filter layer on a surface facing the second substrate.
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