JP2017037211A - 液晶パネル - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、液晶パネルにおいて高開口率化とカラーバランスの調整とを両立することを目的とする。
【解決手段】ＣＦ基板１２０は、複数の開口部を有する遮光領域１２５と、開口部に配置されるＲＧＢ色のカラーフィルタと、を備える。遮光領域１２５は、一定幅の基本遮光領域と、少なくともＲ開口部とＢ開口部との夫々に対し、基本遮光領域から開口部の側に突出して開口部の開口面積を減ずる面積調整遮光領域１２５Ａとを備える。Ｂ開口部に対する面積調整遮光領域１２５Ａの面積は、Ｒ開口部に対する面積調整遮光領域１２５Ａの面積よりも大きく、柱状スペーサは、Ｂ開口部に対する遮光領域１２５上と、Ｒ開口部に対する遮光領域１２５上とに配置され、Ｂ開口部に対する遮光領域１２５上に配置される柱状スペーサの配置面積は、Ｒ開口部に対する遮光領域１２５上に配置される柱状スペーサの配置面積よりも大きい。
【選択図】図３

Description

この発明は、液晶パネルにおける柱状スペーサの配置に関する。

液晶パネルは、アレイ状に配列するＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及び画素電極を備えるＴＦＴアレイ基板（以下、「ＴＦＴ基板」）と、カラーフィルタなどを備える対向基板であるカラーフィルタ基板（以下、「ＣＦ基板」）と、これら一対の基板間に狭持された液晶組成物（液晶材料）とを備えて構成される。これら一対の基板間の距離を一定に保持する方法として、フォトリソグラフィ工程によってＴＦＴ基板上又はＣＦ基板上の所定位置に柱状スペーサ（ポストスペーサ:ＰＳ）を形成する方法が汎用されている。一般的に、柱状スペーサの近傍では配向異常が生じ易く、光漏れが発生してコントラスト低下を招くことから、柱状スペーサはその近傍部分も含めて遮光領域（ブラックマトリクス（ＢＭ）形成領域）内に配置される。

また、近年の液晶パネルは、低消費電力化の流れから、画素開口領域の比率を高めて設計されることが多い（高開口率化）。特に最近では、液晶パネルの高開口率化が進んできているため、ＣＦ基板に配置される遮光層によって遮光される遮光領域が限界近くまで最小化されてきている。また、表示画像の高精細化の流れから、画素のサイズも小さく設計されることが多くなっている。このような製品においては、ＣＦ基板の遮光領域内に設けられる柱状スペーサについても、その形成領域（すなわち、平面方向でのサイズ。柱状スペーサが円柱形状である場合は円形断面の径）をある程度小さく設計する必要がある。

そのため、サイズの小さな柱状スペーサを複数の画素あたりに高比率で配置する設計が多く採用されてきているが、それでもパネル全体で必要な所望の保持面積を確保することは困難である。

一方で、近年の液晶パネルには、低消費電力化への要求と同時に、高い表示品質を得るためのカラーバランス（色度）への要求が高まっており、高レベルでの色度調整が必要である。そのため、柱状スペーサが配置される遮光領域についての設計も制約事項が増え、より複雑になってきている。

このような、柱状スペーサと遮光領域の設計に関し、例えば特許文献１には、遮光領域に異なる径及び高さの柱状スペーサを配置することが示されている。

特開２００８−１５８１３８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された液晶パネルは、特に高開口率化や色度調整を考慮して設計されたものではないため、比較的幅広の一定幅の遮光領域に、遮光領域の幅と関係なく柱状スペーサが配置されている。そのため、高開口率化とカラーバランス調整とを両立するものではなかった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、高開口率化とカラーバランス調整とを両立可能な液晶パネルの提供を目的とする。

本発明の液晶パネルは、カラーフィルタ基板と、カラーフィルタ基板と対向して配置されるＴＦＴ基板と、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に挟持される液晶層と、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に配置され、両基板の間隔を確保する柱状スペーサと、を備え、カラーフィルタ基板は、複数の開口部を有する遮光領域と、開口部に配置されるＲＧＢ色のカラーフィルタと、を備え、遮光領域は、一定幅の基本遮光領域と、少なくとも、Ｒ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＲ開口部と、Ｂ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＢ開口部の夫々に対し、基本遮光領域から開口部の側に突出して開口部の開口面積を減ずる面積調整遮光領域とを備え、Ｂ開口部に対する面積調整遮光領域の面積は、Ｒ開口部に対する面積調整遮光領域の面積よりも大きく、柱状スペーサは、Ｂ開口部に対する遮光領域上と、Ｒ開口部に対する遮光領域上とに配置され、Ｂ開口部に対する遮光領域上に配置される柱状スペーサの配置面積は、Ｒ開口部に対する遮光領域上に配置される柱状スペーサの配置面積よりも大きい。

本発明の液晶パネルは、カラーフィルタ基板と、カラーフィルタ基板と対向して配置されるＴＦＴ基板と、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に挟持される液晶層と、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に配置され、両基板の間隔を確保する柱状スペーサと、を備え、カラーフィルタ基板は、複数の開口部を有する遮光領域と、開口部に配置されるＲＧＢ色のカラーフィルタと、を備え、遮光領域は、一定幅の基本遮光領域と、少なくとも、Ｒ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＲ開口部と、Ｂ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＢ開口部の夫々に対し、基本遮光領域から開口部の側に突出して開口部の開口面積を減ずる面積調整遮光領域とを備え、Ｂ開口部に対する面積調整遮光領域の面積は、Ｒ開口部に対する面積調整遮光領域の面積よりも大きく、柱状スペーサは、Ｂ開口部に対する遮光領域上と、Ｒ開口部に対する遮光領域上とに配置され、Ｂ開口部に対する遮光領域上に配置される柱状スペーサの配置面積は、Ｒ開口部に対する遮光領域上に配置される柱状スペーサの配置面積よりも大きい。従って、高開口率化とカラーバランス調整とを両立することができる。

実施の形態１に係る液晶パネルの平面図である。 実施の形態１に係る液晶パネルの断面図である。 実施の形態１に係る液晶パネルの要部模式図である。 実施の形態２に係る液晶パネルの要部模式図である。 実施の形態３に係る液晶パネルの要部模式図である。 実施の形態４に係る液晶パネルの要部模式図である。 本発明の液晶パネルの組み立て工程を示すフローチャートである。

説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略されている。また、図は模式的なものであり、示された構成要素の正確な大きさなどを反映するものではない。また、図面が煩雑とならないよう、発明の主要部以外の省略や構成の一部簡略化などを適宜行っている。

＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．全体構成＞
本発明の実施の形態１に係る液晶パネル１０の全体構成について、図１，２を用いて説明する。図１，２は、液晶パネル１０の全体構成の平面図と断面図とをそれぞれ示しており、図２は図１のＡ−Ａ´断面図である。

ここでは、一例として、液晶の動作モードがＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードで、スイッチング素子に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いた液晶パネルに本発明を適用した場合について説明する。

液晶パネル１０は、ＴＦＴアレイ基板（ＴＦＴ基板）１１０、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）１２０、両基板内に挟まれる液晶層１３０、及び液晶層を封止するシールパターン１３３を備えている。

ＴＦＴ基板１１０は、ＴＦＴなどのスイッチング素子と画素電極とがアレイ状に配列するアレイ基板である。ＣＦ基板１２０は、ＴＦＴ基板１１０と対向配置される対向基板である。シールパターン１３３は、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０との外縁に、両者に接触して閉ループ状に設けられる。シールパターン１３３の材質は、導電性粒子を混在させた光硬化型シール剤（光硬化型樹脂）によりなる。

ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０とに挟まれ、かつシールパターン１３３により囲まれる領域内には、液晶層１３０が形成される。液晶層１３０の形成方法の詳細は後述するが、滴下注入（ＯＤＦ：Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌｉｎｇ）方式により製造される。滴下注入方式では、液晶を複数の液滴としてＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０との何れか一方の基板表面に配置した後、両基板間に挟まれることによりシールパターン１３３により囲まれる領域内に封止される。

従って、シールパターン１３３には、真空注入方式で製造される液晶パネルのように液晶を注入するための開口部である注入口は形成されておらず、別途注入口を封止するための封止材も設けられていないといった構造的な特徴を備えている。

なお、図１では、ＣＦ基板１２０の下に配置されるＴＦＴ基板１１０の構成を図示するために、図中左側の一部にのみＣＦ基板１２０を図示し、それ以外の領域では、ＣＦ基板１２０の図示を省略してＴＦＴ基板１１０の構成を図示している。実際にはＣＦ基板１２０は、シールパターン１３３により囲まれる領域の外側の図中点線１２０ｄで示される領域まで設けられている。

また、図１では、シールパターン１３３の内側を点線で囲んでおり、この点線の内側を表示領域１００、外側を額縁領域１０１として示している。なお、本明細書において表示領域１００および額縁領域１０１は、液晶パネル１０のＴＦＴ基板１１０上だけでなく、ＣＦ基板１２０上、さらには両基板間に挟まれる領域をも示すものとする。

次に、ＴＦＴ基板１１０の構成を説明する。ＴＦＴ基板１１０は、ガラス基板１１１、配向膜１１２、画素電極１１３、ＴＦＴ１１４、絶縁膜１１５、ゲート配線１１８ｇ、ソース配線１１８ｓ、端子１１６、トランスファ電極（図示せず）、周辺配線（図示せず）及び偏光板１３１を備えている。

配向膜１１２は、透明基板であるガラス基板１１１の一方の面に液晶を配向させる。画素電極１１３は、配向膜１１２の図２における下側に設けられ液晶を駆動する電圧を印加する。ＴＦＴ１１４は、画素電極１１３に電圧を供給するスイッチング素子である。絶縁膜１１５は、ＴＦＴ１１４を覆う。ゲート配線１１８ｇおよびソース配線１１８ｓは複数設けられ、ＴＦＴ１１４に信号を供給する。端子１１６は、ＴＦＴ１１４に供給される信号を外部から受け入れる。トランスファ電極は、端子１１６から入力された信号をＣＦ基板１２０側へ伝達する。周辺配線は、端子１１６から入力された信号をゲート配線１１８ｇ、ソース配線１１８ｓ、及びトランスファ電極へ伝達する。偏光板１３１は、ガラス基板１１１の液晶層１３０とは反対の面に設けられる。

ＴＦＴ１１４は、ＴＦＴ基板１１０上の表示領域１００において、それぞれ縦横に複数本配列して設けられるゲート配線１１８ｇ及びソース配線１１８ｓの各交差部近傍に設けられる。画素電極１１３は、ゲート配線１１８ｇ及びソース配線１１８ｓにより囲まれる各画素領域内にマトリクス状に配列して設けられる。端子１１６、トランスファ電極及び周辺配線は、額縁領域１０１に形成される。

次に、ＣＦ基板１２０の構成を説明する。ＣＦ基板１２０は、ガラス基板１２１、配向膜１２２、共通電極１２３、カラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂ、遮光領域１２５及び偏光板１３２を備えている。

ガラス基板１２１は透明基板である。配向膜１２２は、ガラス基板１２１の一方の面に液晶を配向させる。共通電極１２３は、配向膜１２２の図２における上側に配置され、ＴＦＴ基板１１０上の画素電極１１３との間に電界を生じさせ液晶を駆動する。カラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂは、共通電極１２３の図２における上側に設けられる。ここで、カラーフィルタ１２４Ｒは赤色カラーフィルタ、カラーフィルタ１２４Ｇは緑色カラーフィルタ、カラーフィルタ１２４Ｂは青色カラーフィルタを示している。遮光領域１２５は、カラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂ間及び額縁領域１０１を遮光するブラックマトリクス（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ：ＢＭ）である。偏光板１３２は、ガラス基板１２１の他方の面、すなわち液晶層１３０に対する面と反対側の面に設けられる。

ＴＦＴ基板１１０のトランスファ電極とＣＦ基板１２０の共通電極１２３とは、シールパターン１３３中に混在される導電性粒子により電気的に接続されており、端子１１６から入力された信号が共通電極１２３に伝達される。導電性粒子としては、弾性変形可能なものが導通の安定の点で好ましく、例えば、表面に金メッキがされた球形の樹脂を用いると良い。

さらに、液晶パネル１０は、駆動信号を発生する制御基板１３５、制御基板１３５を端子１１６に電気的に接続するＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ）１３６を備えている。

また、液晶パネル１０の表示面の反対側には、ＴＦＴ基板１１０に対向して光源となるバックライトユニット（図示せず）が配置され、液晶パネル１０とバックライトユニット間には光の偏光状態や指向性などを制御する光学シートが配置される。液晶パネル１０は、これら部材と共に表示面となる表示領域１００におけるＣＦ基板１２０の外側の部分が開放された筐体（図示せず）の中に収納され、液晶表示装置が構成される。

液晶パネル１０は、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０との間に配置され、両基板の間隔を確保する部材として、柱状スペーサ１３４Ｒ、１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍを備えている。

すなわち、実施の形態１の液晶パネルは、高さの異なる２種類の柱状スペーサを有するデュアルスペーサ構造を用いている。デュアルスペーサ構造では、一部の柱状スペーサについては、相対的に高さを高くすることで、通常時より対向する基板と当接し基板間を保持するスペーサ（メインスペーサと呼ばれる）とする。一方、他の一部の柱状スペーサについては、相対的に高さの低いスペーサとすることで、通常時は対向する基板と当接せず基板間の保持に寄与しないが、外力などにより基板間の距離が縮まった際にのみ対向する基板と当接し基板間を保持するスペーサ（サブスペーサと呼ばれる）とする。

具体的には、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍは、カラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂの配置される各ＲＧＢ画素に対応して、ＣＦ基板１２０の遮光領域１２５上に配置される。このうち、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂが、柱状スペーサ１３４Ｂｍよりも高さの低いサブスペーサとなる。一方、Ｂ画素に対応して配置される柱状スペーサのうち柱状スペーサ１３４Ｂｍは、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂよりも高さの高いメインスペーサとなる。

図１，２では一例として、Ｂ画素に対応して配置される柱状スペーサのうち、１行おきとなる半分をメインスペーサの柱状スペーサ１３４Ｂｍとしている。つまり、各ＲＧＢ画素が２行配列する６画素を基本の繰り返し単位とすれば、６画素あたり１ヶ所にメインスペーサの柱状スペーサ１３４Ｂｍが配置され、残りの５ヶ所にサブスペーサの柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂが配置される。

図２は、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０との表面に、特に外圧などが印加されず、基板間隔が所定値（セルギャップ値）にある状態を示している。図２に示すとおり、柱状スペーサ１３４Ｂｍはこの状態でＴＦＴ基板１１０及びＣＦ基板１２０に当接する。そして、図示は省略するが、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０の表面に外圧などが印加されることによって、基板間隔が上記の所定値（セルギャップ値）より狭くなった場合にも、柱状スペーサ１３４ＢｍはＴＦＴ基板１１０及びＣＦ基板１２０に当接する。つまり、柱状スペーサ１３４Ｂｍは、常時、ＴＦＴ基板１１０及びＣＦ基板１２０に当接して、基板間隔をセルギャップ値に保持する。つまり、デュアルスペーサ構造におけるメインスペーサとして機能する。

一方、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂは、柱状スペーサ１３４Ｂｍに比べて高さが低く設けられており、図６に示す基板間隔が所定値（セルギャップ値）にある状態では、ＴＦＴ基板１１０に当接しない。しかし、ＴＦＴ基板１１０又はＣＦ基板１２０の表面に外圧などが印加されることによって、基板間隔が上記のセルギャップ値より狭くなると、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４ＢはＴＦＴ基板１１０に当接し、セルギャップ値よりも小さい値で基板間隔を保持する。つまり、デュアルスペーサ構造におけるサブスペーサとして機能する。

本発明の特徴的な構成として、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍは、各画素に対応して配置されており、その平面的な大きさ（円形であれば径）が、それぞれ異なる大きさに設定されている。そして、これら大きさの異なる柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍを配置する遮光領域１２５の幅を異ならせることで、遮光領域１２５の開口領域の面積をＲＧＢ画素ごとに異ならせている。なお、以上の特徴部分は図１からは判り難いため、別途図３を用いて説明する。

＜Ａ−２．要部構成＞
続いて、本発明の特徴部分である、柱状スペーサとＣＦ基板１２０における遮光領域１２５の特に表示領域１００内における詳細構成とについて、図３を用いて説明する。図３では、先に説明したＣＦ基板１２０内における画素構造の基本繰り返し単位となる６画素を図示している。

図３に示されるとおり、遮光領域１２５は複数の開口部を有しており、これら開口部にはカラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂが配置される。カラーフィルタ１２４ＲがＲ画素を、カラーフィルタ１２４ＧがＧ画素を、カラーフィルタ１２４ＢがＢ画素をそれぞれ構成する。図１では、カラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂを２列ずつ配列した６画素分が示されている。また、６画素の全て（つまり、表示領域１００内では全ての画素）に対応して、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍが配置されている。柱状スペーサ１３４Ｂｍがメインスペーサを、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂがサブスペーサをそれぞれ構成している。

画素の開口面積はＲＧＢの色ごとに異なっており、その大きさは、大きい方からＧ画素、Ｒ画素、Ｂ画素の順である。これら開口面積の大きさの違いは、ゲート配線方向（図３の左右方向）に形成された遮光領域１２５の幅（以下、単に「遮光領域１２５の幅」と呼ぶ）の違いに起因する。すなわち、遮光領域１２５の幅がＧ画素に対しては小さく、Ｒ画素に対してはＧ画素に対するより大きく、Ｂ画素に対しては最も大きく形成される。なお、画素の開口面積の大きさの順番は、それぞれの画素に配置されるカラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂの透過率の高さの順番（高い方からカラーフィルタ１２４Ｇ，１２４Ｒ，１２４Ｂの順）に一致させている。

言い換えれば、ゲート配線方向（図３の左右方向）に形成された遮光領域１２５は、一定幅の基本遮光領域と、基本遮光領域から開口部の側に突出して開口部の面積を減ずる面積調整遮光領域とを備えている。ゲート配線方向（図３の左右方向）に形成された遮光領域１２５のうち、図３に点線枠で示す領域が面積調整遮光領域１２５Ａであり、それ以外の領域が基本遮光領域である。

そして、Ｂ画素に対する面積調整遮光領域１２５ＡはＲ画素に対する面積調整遮光領域１２５Ａよりも大きく、Ｒ画素に対する面積調整遮光領域１２５ＡはＧ画素に対する面積調整遮光領域１２５Ａよりも大きい。Ｇ画素に対して面積調整遮光領域１２５Ａがなくても、ＲＧＢの各画素において遮光領域１２５Ａの幅を異ならせることが可能であるため、Ｇ画素に対しては面積調整遮光領域１２５Ａを設けなくても良い。図３はこの場合を示している。

また、遮光領域１２５の幅の違いに対応して、配置面積の異なる柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍが遮光領域１２５に配置される。最も遮光領域１２５の幅が大きいＢ画素に対しては、最も径の大きい柱状スペーサ１３４Ｂ，１３４Ｂｍが配置され、次に遮光領域１２５幅が大きいＲ画素に対しては、次に径の大きい柱状スペーサ１３４Ｒが配置され、最も遮光領域１２５の小さいＧ画素に対しては、最も径の小さい柱状スペーサ１３４Ｇが配置される。

なお、図３にはＧ画素に対して柱状スペーサ１３４Ｇを設けているが、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍだけで液晶パネル１０全体に必要な柱状スペーサの支持面積を確保できる場合には、柱状スペーサ１３４Ｇを設けなくても良い。

但し、ＲＧＢの全ての画素に対して面積調整遮光領域１２５Ａ及び柱状スペーサを設ける場合には、全ての画素の遮光領域を有効活用して柱状スペーサの支持面積の確保とカラーバランスの調整と高開口率化を両立できる。

例えば、柱状スペーサ１３４Ｒの円形断面の直径を６μｍとし、柱状スペーサ１３４Ｇの円形断面の直径を３μｍとし、柱状スペーサ１３４Ｂ，１３４Ｂｍの円形断面の直径を１０μｍとする。

また、Ｒ画素に対する遮光領域１２５の幅を１０μｍとし、Ｇ画素に対する遮光領域１２５の幅を５μｍとし、Ｂ画素に対する遮光領域１２５の幅を１５μｍとする。柱状スペーサ１３４Ｂ，１３４ＢＭなどの径が大きい柱状スペーサやメインスペーサは、配向処理としてラビング処理を行った場合において、柱状スペーサ近傍に発生する配向異常領域（光モレ領域）が大きくなる。そのため、配置面積が大きい柱状スペーサほど、配向異常領域を遮光するために、柱状スペーサの径と比較して遮光領域１２５の幅を広く設定する。

また、ＲＧＢ画素が形成される遮光領域１２５の開口部の具体的な大きさは、面積調整遮光領域が配置されないＧ画素（カラーフィルタ１２４Ｇ）では、幅（短手方向の長さ）２０μｍ、長さ（長手方向の長さ）６０μｍとする。また、Ｒ画素（カラーフィルタ１２４Ｒ）においては、先に説明した遮光領域１２５の幅の差分だけ短くなり、幅（短手方向の長さ）２０μｍ、長さ（長手方向の長さ）５５μｍとする。また、Ｂ画素（カラーフィルタ１２４Ｂ）においては、更に長さが短くなり、幅（短手方向での長さ）２０μｍ、長さ（長手方向の長さ）５０μｍとする。

従って、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素３の開口面積の比率は、５．５：６：５となる。このように、画素ごとに面積調整遮光領域の幅を調整することにより、各画素の開口面積の比率を調整し、表示画像のカラーバランスの調整を行うことができる。

なお、上記に示した各寸法は一例であって、画素解像度に応じた画素サイズ（画素ピッチ）、所望のカラーバランスの調整を行うための開口比率、配置することが必要な柱状スペーサの総面積、ゲート配線幅に対応した遮光領域１２５の必要幅、更に先に説明した柱状スペーサ近傍の配向異常領域を遮光するために必要な遮光領域１２５の幅と柱状スペーサとの差、などを考慮して、各寸法を設定することができる。

＜Ａ−３．動作＞
以上に説明した実施の形態１の液晶表示装置は次のように動作する。例えば、外部回路である制御基板１３５から画像信号や制御信号などの電気信号が入力されると、画素電極１１３および共通電極１２３に駆動電圧が加わり、駆動電圧に合わせて液晶の分子の方向が変わる。その結果、各画素の光透過率が制御される。そして、バックライトユニットの発する光がＴＦＴ基板１１０、液晶層１３０およびＣＦ基板１２０を介することで、外部へ各画素の光透過率に応じて透過或いは遮断されることにより、液晶パネル１０の表示領域１００にカラー画像などが表示される。

＜Ａ−４．効果＞
実施の形態１の液晶パネル１０は、ＴＦＴ基板１１０と、ＴＦＴ基板１１０と対向して配置されるカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）１２０と、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０との間に挟持される液晶層１３０と、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０との間に配置され、両基板の間隔を確保する柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍと、を備え、ＣＦ基板１２０は、複数の開口部を有する遮光領域１２５と、開口部に配置されるＲＧＢ色のカラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂと、を備え、遮光領域１２５は、一定幅の基本遮光領域と、少なくとも、Ｒ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＲ開口部と、Ｂ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＢ開口部の夫々に対し、基本遮光領域から開口部の側に突出して開口部の開口面積を減ずる面積調整遮光領域１２５Ａとを備え、Ｂ開口部に対する面積調整遮光領域１２５Ａの面積は、Ｒ開口部に対する面積調整遮光領域１２５Ａの面積よりも大きく、柱状スペーサは、Ｂ開口部に対する遮光領域１２５上と、Ｒ開口部に対する遮光領域１２５上とに配置され、Ｂ開口部に対する遮光領域１２５上に配置される柱状スペーサ１３４Ｂ，１３４Ｂｍの配置面積は、Ｒ開口部に対する遮光領域１２５上に配置される柱状スペーサ１３４Ｒの配置面積よりも大きい。このように、カラーバランスの観点から要求される各画素の開口比率を面積調整遮光領域１２５Ａの面積によって調整しつつ、面積調整遮光領域１２５Ａの面積が大きいところでは配置面積の大きい柱状スペーサを設置することで、遮光領域１２５の幅を狭くすることができる。従って、高開口率化とカラーバランスの調整とを両立できる。また、画素サイズを小さくした場合にも上記効果が得られることから、高精細化とも両立する。

また、遮光領域１２５は、Ｇ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＧ開口部に対しても面積調整遮光領域１２５Ａを備え、Ｒ開口部に対する面積調整遮光領域１２５Ａの面積は、Ｇ開口部に対する面積調整遮光領域１２５Ａの面積よりも大きく、柱状スペーサ１３４Ｇは、Ｇ開口部に対する遮光領域上に配置され、Ｒ開口部に対する遮光領域上に配置される柱状スペーサ１３４Ｒの配置面積は、Ｇ開口部に対する遮光領域上に配置される柱状スペーサ１３４Ｇの配置面積よりも大きい。従って、ＲＧＢ全ての画素に対して備えられた面積調整遮光領域１２５Ａにより各画素の開口率を調整すると共に、柱状スペーサの配置面積を制御することができ、高開口率化とカラーバランスの調整とを両立できる。

＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．要部構成＞
実施の形態２の液晶パネルは、実施の形態１の液晶パネルを一部変更したものである。そこで、以下には実施の形態１からの変更点について重点的に説明を行う。

図４は、実施の形態２の液晶パネルのＣＦ基板１２０における遮光領域１２５の詳細構成を示している。特に、表示領域１００内の構成を示し、図１と同様に６画素を基本の繰り返し単位として示している。

実施の形態１において面積調整遮光領域１２５Ａは、遮光領域１２５の開口部の短手方向の全域に亘って設けられた。これに対して実施の形態２では、一般にＴＦＴが画素のコーナー部近傍に配置されその部分のＢＭが比較的幅広になることを利用して、ＴＦＴ１１４と対向する画素の隅に面積調整遮光領域１２５Ａを設けられる。

面積調整遮光領域１２５Ａの画素毎の寸法関係は、実施の形態１と同様であり、Ｂ画素で最も大きく、次いでＲ画素、Ｇ画素の順となる。また、面積調整遮光領域１２５Ａ以外のＢＭ幅は、可及的に狭く設計することが可能で、例えばゲート配線幅と同等の３μｍとする。

そして、面積調整遮光領域１２５Ａを含む遮光領域１２５に柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍが配置される。柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍのサイズは実施の形態１と同様である。

以上の構成によれば、ＢＭ幅がゲート配線幅相当の狭い設計であっても、ＴＦＴ１１４の近傍部分に面積調整遮光領域１２５Ａを配置し、その領域を利用して柱状スペーサを配置することにより、柱状スペーサによる支持面積を確保することができる。

＜Ｂ−２．変形例１＞
図４では、ＲＧＢ画素の全てに対して面積調整遮光領域１２５Ａを設けたが、画素の開口面積が最も大きくなるＧ画素に対しては、面積調整遮光領域１２５Ａを設けなくても良い。Ｇ画素に対して面積調整遮光領域１２５Ａを設けない変形例１における遮光領域１２５の詳細構成を図５に示す。この変形例１では、Ｇ画素（カラーフィルタ１２４Ｇ）に対しては面積調整遮光領域１２５Ａが設けられないため、柱状スペーサ１３４Ｇも配置されない。但し、Ｒ画素とＢ画素における面積調整遮光領域の大小関係、および柱状スペーサの断面積の大小関係は実施の形態２と同様である。この変形例の構成によれば、Ｇ画素について面積調整遮光領域１２５Ａ及び柱状スペーサの配置を省略することで、より高い開口率が要求される場合でも、高開口率化とカラーバランスの調整とを両立を両立できる。

＜Ｂ−３．効果＞
実施の形態２の液晶パネルでは、面積調整遮光領域１２５Ａは、ＴＦＴ基板１１０のＴＦＴ１１４に対向する位置に設けられる。従って、遮光領域１２５の幅が狭い設計の場合でも、柱状スペーサの支持面積を確保しやすく、カラーバランス調整と高開口率化を両立できる。

＜Ｃ．実施の形態３＞
＜Ｃ−１．要部構成＞
実施の形態３の液晶パネルは、実施の形態２の液晶パネルを一部変更したものである。そこで、以下には実施の形態２からの変更点について重点的に説明を行う。

実施の形態３の液晶パネルでは、ＴＦＴ基板１１０の配向膜１１２及びＣＦ基板１２０の配向膜１２２に光配向膜材料を用い、紫外光などを照射する光配向処理によりこれらを製造する。

図６は、実施の形態３の液晶パネルのＣＦ基板１２０における遮光領域１２５の詳細構成を示している。実施の形態３においても実施の形態２と同様、面積調整遮光領域１２５ＡはＴＦＴ１１４と対向する画素の隅に設けられる。

実施の形態２では、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍは画素毎に形成され、主に面積調整遮光領域１２５Ａに形成されるが、その一部が通常の遮光領域１２５にはみ出して形成されていた。これに対して実施の形態３では、面積調整遮光領域１２５Ａの幅を柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍの径に一致させ、面積調整遮光領域１２５Ａの幅方向の端部を柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍの外形に対して面一に配置した。つまり、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍは、面積調整遮光領域１２５Ａ上に配置され、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍの端部が、基本遮光領域と面積調整遮光領域１２５Ａとの境界に位置する。

具体的には、例えば、Ｒ画素に対応して配置される柱状スペーサ１３４Ｒを直径６μｍとすると、柱状スペーサ１３４Ｒが配置される面積調整遮光領域１２５Ａの幅も６μｍとする。同様に、Ｇ画素に対応して配置される柱状スペーサ１３４Ｇを直径３μｍとすると、柱状スペーサ１３４Ｒが配置される面積調整遮光領域１２５Ａの幅も３μｍとする。同様に、Ｂ画素に対応して配置される柱状スペーサ１３４Ｂ，１３４Ｂｍを直径１０μｍとすると、柱状スペーサ１３４Ｂ，１３４Ｂｍが配置される面積調整遮光領域１２５Ａの幅も１０μｍとする。

なお、ＴＦＴ１１４における能動層となる半導体層として、結晶性シリコン層、またはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体層を用いても良い。これにより、ＴＦＴ１１４の小型化及びゲート配線の細線化が可能となり、より一層高開口率化を行うことが可能となる。特に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体層を用いた場合には、上記の効果に加えて、低いリーク電流となるＴＦＴ特性を利用して、表示信号の書き換え周期を長くする低周波駆動技術などと組み合わせることで、液晶表示装置全体としての更なる低消費電力化が可能となる。よって、低消費化に対する要求が高いモバイルＬＣＤや、電気自動車に搭載するための車載ＬＣＤなどに好適に用いることができる。

また、上記説明のＴＦＴにおける能動層となる半導体層として、結晶性シリコン層、或いは、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体層を用いる構造は、実施の形態１、２およびその変形例と組み合わせても構わない。

＜Ｃ−２．効果＞
実施の形態３の液晶パネルでは、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍは面積調整遮光領域１２５Ａ上に配置され、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍの端部が基本遮光領域１２５と面積調整遮光領域１２５Ａとの境界に位置する。この構成によれば、実施の形態２の効果に加えて、実質的なＢＭ幅をより狭くすることができ、より高い開口率が実現できる。

また、ＴＦＴ基板１１０及びＣＦ基板１２０は、液晶層１３０の液晶を配向させる光配向膜を備える場合、光配向処理によって光配向膜が形成されることから、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍの近傍において配向不良の発生と、それに伴う光漏れを起因とする表示コントラストの低下を抑制することができる。つまり、柱状スペーサ近傍での配向不良の発生を懸念する必要がなく、柱状スペーサの設置面積の確保とＢＭ幅（遮光領域）の最小化を両立でき、更に高いレベルで高開口率化とカラーバランス調整を両立できる。

＜Ｄ．製造工程＞
本発明に係る実施の形態１〜実施の形態３とそれらの変形例における液晶パネルの製造工程を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、基本的な説明は実施の形態１の液晶パネル１０の製造方法の例で行い、個々の実施の形態や変形例の構成の製造において、実施の形態１の液晶表示装置の製造方法と異なる特徴的な製造方法を用いる場合があれば、適宜、説明を補足する。

通常、液晶パネルは最終形状よりも大きなマザー基板から、１枚或いは複数枚の液晶パネルを切り出して（多面取りとも呼ばれる）製造される。図７におけるステップＳ１〜Ｓ９のプロセスは、マザー基板の状態でのプロセスである。

まず、基板準備工程においてマザーＴＦＴ基板およびマザーＣＦ基板に対して配線などの形成が行われる。すなわち、マザーＴＦＴ基板においては、図１，２に示したゲート配線１１８ｇ、ソース配線１１８ｓ、ＴＦＴ１１４および画素電極１１３などを作り込む工程を行う。これらの作り込みは一般的な液晶パネルにおけるＴＦＴ基板の製造方法と同様であるので、製造方法に関する詳細な説明は省略する。

一方、マザーＣＦ基板においては、図１，２に示したＢＭ１２５、カラーフィルタ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂ、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍなどを作り込む工程を行う。これらの作り込みは一般的な液晶パネルにおけるＣＦ基板の製造方法と同様であるので、製造方法に関する詳細な説明は省略する。異なる高さかつ異なる径の柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍは、公知の異なる高さのデュアルスペーサ構造の形成方法であるハーフトーン技術を利用して高さを作り分けるとともに、パターニングの際のマスク設計により平面パターンの円形パターンの径をそれぞれ異ならせて作り分ける。

以上のとおり、マザーＴＦＴ基板およびマザーＣＦ基板を準備した後、まず、マザーＴＦＴ基板及びマザーＣＦ基板を洗浄する（ステップＳ１）。次に、マザーＴＦＴ基板及びマザーＣＦ基板の片側表面に、配向膜材料を塗布する（ステップＳ２）。この工程は、マザーＴＦＴ基板及びマザーＣＦ基板の互いに向かい合う主面に、例えばフレキソ印刷法により有機材で構成される配向膜材料を転写塗布し、ホットプレートなどにより焼成処理し乾燥させる工程を含む。なお、ここで塗布形成する配向膜材料は、実施の形態１、２およびその変形例においては、一般的なラビング処理用の配向膜材料または光配向処理用の光配向膜材料など、以降のステップＳ３の配向処理工程で行う配向処理方法に対応した適当な配向膜材料を選択すれば良い。しかし、実施の形態３においては、光配向処理用の光配向膜材料を選択する。

次に、配向膜材料に対して、所定の配向処理を行うことにより、配向膜材料表面を配向処理して配向膜１１２および配向膜１２２を形成する（ステップＳ３）。ここでは、ステップＳ２で選択した配向膜材料に併せて、ラビング処理と光配向処理の何れかの適当な方の配向処理を選択する。実施の形態３では、ステップＳ２で光配向処理用の光配向膜材料を選択し、ステップＳ３では紫外光などを照射する光配向処理を行う。なお、マザーＣＦ基板上に形成された柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍ上は、この工程で配向膜１２２により覆われる。しかしながら、柱状スペーサ１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ，１３４Ｂｍの高さに比べて配向膜１１２及び配向膜１２２は薄いので、図２において、その図示を省略している。

次に、柱状スペーサ１３４Ｂｍの高さを測定する（ステップＳ４）。実施の形態１〜実施の形態３における柱状スペーサ１３４ＢｍはマザーＣＦ基板上に形成されているので、マザーＣＦ基板上において柱状スペーサ１３４Ｂｍの初期の高さを測定すれば良い。なお、この工程で柱状スペーサ１３４Ｂｍの高さを測定する意味は、以降でも再度説明を行うが、滴下注入（ＯＤＦ）方式で液晶材料を注入するにあたり、液晶材料の滴下量を決定するためである。従って、液晶材料を満たす空間の容積に関係するセルギャップ値を決定することとなるメインスペーサとして機能する柱状スペーサ１３４Ｂｍの高さを測定する。

次に、シールディスペンサ装置を用いて、マザーＴＦＴ基板又はマザーＣＦ基板の主面に、シール剤をペーストとしてディスペンサノズルより吐出して塗布する（ステップＳ５）。シール剤は、液晶パネル１０の表示領域１００を囲うように塗布され、シールパターン１３３を形成する。

次に、シールパターン１３３が形成された方の基板のシールパターン１３３で囲まれた領域内に液晶材料を滴下する（ステップＳ６）。この液晶材料の滴下量は、ステップＳ４において測定したメインスペーサとして機能する柱状スペーサ１３４Ｂｍの高さに基づいて決定される。

次に、マザーＴＦＴ基板とマザーＣＦ基板とを真空状態で貼り合わせてマザーセル基板を形成する（ステップＳ７）。そして、マザーセル基板に紫外線（ＵＶ）を照射し、シール剤を仮硬化させる（ステップＳ８）。その後、加熱によりアフターキュアを行いシール剤を完全に硬化させて、硬化したシールパターン１３３を得る（ステップＳ９）。

さらに、マザーセル基板をスクライブラインに沿って切断し、個々の液晶パネルに分断する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０で分断された個々の液晶パネルに対して、偏光板貼り付け工程（ステップＳ１１）、制御基板実装工程（ステップＳ１２）などを実行し、一連の製造工程が完了し、図１，２に示す液晶パネル１０が完成する。

更に、液晶パネル１０の反視認側となるＴＦＴ基板１１０の裏面側に、位相差板などの光学フィルムを介してバックライトユニットを配設し、樹脂や金属などよりなるフレーム内に、液晶パネル１０およびこれら周辺部材を適宜収納し、本発明を適用した液晶表示装置が完成する。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０ 液晶パネル、１００ 表示領域、１０１ 額縁領域、１１０ ＴＦＴ基板、１１１，１２１ ガラス基板、１１２，１２２ 配向膜、１１３ 画素電極、１１４ ＴＦＴ、１１５ 絶縁膜、１１６ 端子、１１８ｇ ゲート配線、１１８ｓ ソース配線、１２０ ＣＦ基板、１２３ 共通電極、１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂ カラーフィルタ、１２５ 遮光領域、１３０ 液晶層、１３１，１３２ 偏光板、１３３ シールパターン、１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂ サブ柱状スペーサ、１３４Ｂｍ メイン柱状スペーサ、１３５ 制御基板、１３６ ＦＦＣ。

Claims (5)

1. カラーフィルタ基板と、
   前記カラーフィルタ基板と対向して配置されるＴＦＴ基板と、
   前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に挟持される液晶層と、
   前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に配置され、両基板の間隔を確保する柱状スペーサと、
   を備え、
   前記カラーフィルタ基板は、
   複数の開口部を有する遮光領域と、
   前記開口部に配置されるＲＧＢ色のカラーフィルタと、
   を備え、
   前記遮光領域は、
   一定幅の基本遮光領域と、
   少なくとも、Ｒ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＲ開口部と、Ｂ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＢ開口部の夫々に対し、前記基本遮光領域から前記開口部の側に突出して前記開口部の開口面積を減ずる面積調整遮光領域とを備え、
   前記Ｂ開口部に対する前記面積調整遮光領域の面積は、前記Ｒ開口部に対する前記面積調整遮光領域の面積よりも大きく、
   前記柱状スペーサは、前記Ｂ開口部に対する遮光領域上と、前記Ｒ開口部に対する遮光領域上とに配置され、
   前記Ｂ開口部に対する遮光領域上に配置される前記柱状スペーサの配置面積は、前記Ｒ開口部に対する遮光領域上に配置される前記柱状スペーサの配置面積よりも大きい、
   液晶パネル。
2. 前記遮光領域は、Ｇ色のカラーフィルタが配置される開口部であるＧ開口部に対しても、前記面積調整遮光領域を備え、
   前記Ｒ開口部に対する前記面積調整遮光領域の面積は、前記Ｇ開口部に対する前記面積調整遮光領域の面積よりも大きく、
   前記柱状スペーサは、前記Ｇ開口部に対する遮光領域上にも配置され、
   前記Ｒ開口部に対する遮光領域上に配置される前記柱状スペーサの配置面積は、前記Ｇ開口部に対する遮光領域上に配置される前記柱状スペーサの配置面積よりも大きい、
   請求項１に記載の液晶パネル。
3. 前記面積調整遮光領域は、前記ＴＦＴ基板のＴＦＴに対向する位置に設けられる、
   請求項１または２に記載の液晶パネル。
4. 前記柱状スペーサは、前記面積調整遮光領域上に配置され、
   前記柱状スペーサの端部が前記基本遮光領域と前記面積調整遮光領域との境界に位置する、
   請求項３に記載の液晶パネル。
5. 前記ＴＦＴ基板及び前記液晶層は、前記液晶層の液晶を配向させる光配向膜を備える、
   請求項４に記載の液晶パネル。

Images