JP2013044894A - Liquid crystal display device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置における画素欠陥を目立たなくして品質を向上させる手法に関するものであり、特に電子ビューファインダー、ニアアイディスプレイ、プロジェクター用として好適な液晶表示装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a technique for improving the quality by making pixel defects inconspicuous in a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device suitable for an electronic viewfinder, a near-eye display, and a projector, and a method for manufacturing the same.
小型高精細化が進んだ液晶表示装置は通称マイクロディスプレイと呼ばれ、画素や配線が小さいことから、画素欠陥が発生し易いという問題がある。画素欠陥は、LSI不良などによって液晶に対して正常な電圧制御ができなくなる状態であり、例えば、画素単位で常時黒表示や常時白表示状態となってしまう。特に常時白表示状態となってしまうと、黒の背景に対して輝点になる関係で、見た目でも品質を落とす上に、黒を出すことができず、輝度値を上げてしまい黒浮きをしてしまう。 A liquid crystal display device that has become smaller and higher in definition is commonly referred to as a micro display, and has a problem in that pixel defects are likely to occur because pixels and wiring are small. The pixel defect is a state in which normal voltage control cannot be performed on the liquid crystal due to an LSI defect or the like. For example, the pixel defect always becomes a black display or a constant white display state. In particular, when the white display state is always constant, it becomes a bright spot with respect to the black background, and in addition to reducing the quality even in appearance, black cannot be produced and the brightness value is raised, resulting in black floating. End up.
これらの問題に対しては、画素欠陥に対応した位置の基板表面に遮光膜を形成し、画素欠陥を観察者側から見えないように遮蔽する技術も考案されているが、画素が微細な場合には、それに応じて遮光膜も微細且つ高精度に形成しなければならず、使用する遮光材料や塗布装置が制限されるといった問題がある。 For these problems, a technology has been devised to form a light-shielding film on the substrate surface at a position corresponding to the pixel defect so as to shield the pixel defect from being seen from the observer side. Accordingly, there is a problem that the light shielding film must be formed finely and with high accuracy in accordance with this, and the light shielding material and the coating apparatus to be used are limited.
そこで、その点を解消した従来技術として、特許文献1には、画素欠陥に対応した位置の基板表面に、光重合型フォトポリマーに有機顔料もしくは染料を分散した樹脂を塗布して遮光膜を形成した後、遮光膜にレーザーを照射することで任意のパターン形状に外形をトリミングすることが記載されている。
Therefore, as a conventional technique that solves this problem,
しかし、特許文献1に記載の従来技術では、特に画素欠陥サイズが小さい場合に次のような問題がある。従来技術では、遮光膜を形成した後にレーザーを繰り返し照射することで、遮光膜の一部を消失させて遮光膜のパターン化(トリミング)を行っているが、このことは、画素欠陥や輝点のサイズが小さくなるに従ってレーザーの照射回数が増え、非効率的になると同時に、レーザーが遮光膜を突き抜けて配向膜や液晶材料といった有機材料に照射され、正常部へのダメージ量が増えていくことになる。即ち、レーザー照射の回数は少なければ少ないほど好適である。
However, the conventional technique described in
本発明は上記問題点に鑑みて成されたもので、基板表面に微細且つ高精度な遮光膜を効率的に形成することが可能な液晶表示装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。 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 efficiently forming a fine and highly accurate light-shielding film on a substrate surface, and a method for manufacturing the same. To do.
一対の基板間に複数の画素領域を有する液晶層を備えた液晶表示装置であって、前記複数の画素領域のうち欠陥が生じている画素領域の位置に対した前記基板の外表面に遮光膜が形成され、当該遮光膜の周囲に密着して光透過性のレジスト層が形成されている液晶表示装置とする。 A liquid crystal display device including a liquid crystal layer having a plurality of pixel regions between a pair of substrates, wherein a light shielding film is formed on an outer surface of the substrate with respect to a position of a pixel region in the plurality of pixel regions where a defect has occurred. And a light-transmitting resist layer is formed in close contact with the periphery of the light-shielding film.
前記レジスト層は、前記基板と屈折率が同じである液晶表示装置とする。 The resist layer is a liquid crystal display device having the same refractive index as that of the substrate.
前記遮光材料と前記レジスト層は、ネガ型のレジスト材料からなり、全面が紫外線露光されている液晶表示装置とする。 The light shielding material and the resist layer are made of a negative resist material, and the entire surface is exposed to ultraviolet light.
前記遮光膜と前記レジスト層は、表面が一様に研磨されている液晶表示装置とする。 The light shielding film and the resist layer are a liquid crystal display device having a uniformly polished surface.
前記遮光膜は、保護膜で被覆されている液晶表示装置とする。 The light shielding film is a liquid crystal display device covered with a protective film.
一対の基板間に複数の画素領域を有する液晶層を備え、前記複数の画素領域のうち欠陥が生じている画素領域の位置に対した前記基板の外表面に遮光膜が形成された液晶表示装置の製造方法であって、前記複数の画素領域のうち欠陥が生じている画素領域の位置に対応した前記基板の外表面に、前記欠陥が生じている画素領域よりも広い範囲を覆うようにレジスト層を形成する工程と、当該レジスト層のうち前記欠陥が生じている画素領域の位置に対応した部分を除去して穴を形成する工程と、当該穴に遮光材料を充填する工程とを含む液晶表示装置の製造方法とする。 A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer having a plurality of pixel regions between a pair of substrates, wherein a light shielding film is formed on an outer surface of the substrate with respect to a position of a pixel region in which a defect occurs in the plurality of pixel regions In the manufacturing method, a resist is formed on an outer surface of the substrate corresponding to a position of a pixel area in which a defect is generated among the plurality of pixel areas so as to cover a wider area than the pixel area in which the defect is generated. A step of forming a layer; a step of removing a portion of the resist layer corresponding to the position of the pixel region in which the defect has occurred; a step of forming a hole; and a step of filling the hole with a light shielding material. A method for manufacturing a display device is provided.
前記穴は、前記レジスト層にレーザーを照射する液晶表示装置の製造方法とする。 The hole is a method for manufacturing a liquid crystal display device in which the resist layer is irradiated with a laser.
前記穴に前記遮光材料を充填する工程の後に、前記レジスト層を除去する工程を有する液晶表示装置の製造方法とする。 According to another aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device including a step of removing the resist layer after the step of filling the hole with the light shielding material.
前記遮光材料は、ポジ型のレジスト材料からなり、前記レジスト層は、ネガ型のレジスト材料からなり、前記レジスト層を除去する工程の前に、前記遮光材料と前記レジスト層の全面を紫外線露光する工程を有する液晶表示装置の製造方法とする。 The light shielding material is made of a positive resist material, the resist layer is made of a negative resist material, and the entire surface of the light shielding material and the resist layer is exposed to ultraviolet rays before the step of removing the resist layer. A method of manufacturing a liquid crystal display device having a process.
前記遮光材料と前記レジスト層は、ネガ型のレジスト材料からなり、前記穴に前記遮光材料を充填する工程の後に、前記遮光材料と前記レジスト層の全面を紫外線露光する工程を有する液晶表示装置の製造方法とする。 The light-shielding material and the resist layer are made of a negative resist material, and after the step of filling the hole with the light-shielding material, the step of exposing the entire surface of the light-shielding material and the resist layer to ultraviolet light is provided. Let it be a manufacturing method.
前記穴に前記遮光材料を充填する工程の後に、前記遮光材料と前記レジスト層の表面を一様に研磨する工程を有する液晶表示装置の製造方法とする。 After the step of filling the hole with the light-shielding material, a method of manufacturing a liquid crystal display device comprising a step of uniformly polishing the surface of the light-shielding material and the resist layer.
前記レジスト層は、透光性材料からなり、前記レジスト層に前記穴を形成する工程において、前記欠陥が生じている画素領域の位置を当該レジスト層を透して確認する液晶表示装置の製造方法とする。 The method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the resist layer is made of a light-transmitting material, and in the step of forming the hole in the resist layer, the position of the pixel region in which the defect has occurred is confirmed through the resist layer. And
本発明によれば、画素欠陥を遮蔽するための微細な遮光膜を、簡単な工程で、精度良く形成することができる。 According to the present invention, a fine light-shielding film for shielding pixel defects can be formed with high accuracy by a simple process.
以下、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)構造を有する反射型液晶表示装置を例にして、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail by taking a reflective liquid crystal display device having an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) structure as an example.
図1は、本発明の実施例1の液晶表示装置を示す断面図である。以下、本発明の実施例1の液晶表示装置について、図を用いて説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to
液晶表示装置1は、シリコン基板11と透明基板12とで、液晶層50を挟持した構成を備える。液晶層50は、シリコン基板11と透明基板12との間に配置された枠状のシール部材60により封止されており、液晶層50の厚みは、液晶層50中に任意に設けられたガラスファイバーなどのスペーサ(図示せず)により所定の寸法に規定されている。
The liquid
シリコン基板11には、LSI(液晶駆動素子)と電気的に接続されたアルミニウムなどからなる複数の画素電極21が反射型電極として形成され、各々が一つの画素領域を規定している。また、画素電極21上には、液晶層50を配向させるための配向膜31が形成されている。なお、画素電極21と配向膜31との密着性を上げるために、それらの間に密着層が設けられていてもよい。
A plurality of
透明基板12には、ベタ状の透明電極22が形成されている。また、透明電極22上には、液晶層50を配向させるための配向膜32が形成されている。透明電極12の材料は、可視光の波長範囲において透過率が高い材料で、インジウム・スズ酸化物(ITO)などが用いられる。
A solid transparent electrode 22 is formed on the
配向膜31、32には、例えばポリイミド膜等の有機膜が用いられ、薄膜形成後にラビング処理が施されている。
For the
液晶表示装置1は、画素電極21と透明電極22に供給する電気信号を制御し、液晶層50の配向状態をスイッチングさせて、液晶層50を透過する光量を制御することで画像の表示を行うもので、透明基板12側から入射した偏光光は、液晶層50を通り、画素電極21で反射され、再び液晶層50を通り、偏光板などの偏光素子で透過または遮断されて画像として表示される。
The liquid
ここで、複数ある画素電極21の中には、正常に動作しない電極として画素欠陥25が存在している。画素欠陥25は、LSIの不良などが原因で生じたもので、完全になくすということは難しく、高精細化ならびに微細化が進むにつれて、発生確率は必然的に増えていってしまう。画素欠陥25では、液晶層50に印加する電気信号が制御不能になり、常時白表示となって輝点として見えてしまったり、常時黒表示となって暗点として見えてしまうことになる。特に、輝点の場合には、暗い画像を表示する際に目立ってしまうとともに黒浮きをさせる要因ともなり、画像品質を大きく劣化させる。
Here, among the plurality of
そのため、画素欠陥25の位置に対応した透明基板12の表面には、遮光膜40が形成されている。遮光膜40は、画素欠陥25による輝点を遮蔽して、暗点とさせるためのもので、画素欠陥25のサイズと同じかそれよりも僅かに大きく形成されている。遮光膜40によって、画素欠陥25を目立たなくすることができるため、画像品質が向上する。
Therefore, a
図2は、本発明の実施例1の液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。以下、本発明の実施例1の液晶表示装置の製造方法について、図を用いて説明する。 FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 1 of this invention is demonstrated using figures.
まず、図2(a)に示すように、透明基板12の表面に滴下装置70を用いてレジスト45を滴下する。レジスト45は、ネガ型のものを用い、画素欠陥25に対応した位置に、画素欠陥25よりも大きいサイズになるように適量を滴下する。但し、レジスト45は、透明基板12の全面に一様に塗布しても良い。なお、滴下装置70は、画素欠陥25のサイズにもよるが、インクジェットやディスペンサーが好適である。また、透明基板12とレジスト45の塗れ性が悪い場合には、予め透明基板12の表面に紫外線照射やプラズマ照射を行い、透明基板12の表面改質を行っておくのが好ましい。塗布したレジスト45は、焼成を行い乾燥させ、透明基板12の表面に固着させる。
First, as shown in FIG. 2A, a resist 45 is dropped on the surface of the
次に、図2(b)に示すように、レジスト45の画素欠陥25に対応した領域にレーザー照射機80からレーザーを照射し、レジスト45の一部を透明基板12の表面が露出するまで除去して穴46を形成する。この時、予めレジスト45に透光性材料を用いておけば、レジスト45を透して画素欠陥25の位置を正確に確認しながらレーザーを照射することができる。なお、通常、レーザー照射機は対物レンズを備えており、高倍率で焦点を絞ることができるため、画素サイズが1μm角といった小さいサイズであっても対応が可能である。但し、レジスト45に穴46を形成する手段は、レーザーに限らず、レジスト45を局所的に除去可能であって、微細な画素サイズにも対応可能な手段であれば、その他の手段を用いても構わず、例えば、画素サイズに対応した微細な開口を有するマスクを介して電子ビームなどを照射するようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 2B, a region corresponding to the
その後、図2(c)に示すように、図2(b)でレジスト45に形成された穴46に、滴下装置90を用いて、遮光膜40となる遮光材料41を滴下する。この時、遮光材料41は、穴46から溢れない程度に充填するのが好ましいが、仮に溢れたとしても、それが透明基板12の表面に付着しない程度であれば、後でレジスト45と共に除去(リフトオフ)されるため特に問題はない。なお、遮光材料41は、例えば、黒色インク、カーボンブラックといった顔料や染料を混ぜ込んだ樹脂などが使用できる。また、滴下装置90は、レジスト45の穴46に遮光材料41を充填できさえすればよく、とりわけ特別な仕様は求められない。滴下した遮光材料41は、焼成を行い乾燥させ、透明基板12の表面に固着させる。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the
なお、仮に図2(a)でレジスト45を透明基板12の全面に一様に塗布した場合には、塗布した遮光材料41の表面を平坦化する目的や穴46から溢れてしまった余分な遮光材料41を除去する目的で、図2(c)の後に、レジスト45と遮光材料41の表面を一様に研磨するのも有効である。研磨方法としては、研磨剤を用いたポリッシングや化学薬品を用いたケミカルポリッシングなどが適用可能である。研磨する際には、予め遮光材料41とレジスト45をやや厚めに塗布しておき、遮光材料41とレジスト45がある程度固まった状態で行うのが好適である。
If the resist 45 is uniformly applied to the entire surface of the
最後に、図2(d)に示すように、レジスト45をレジスト剥離液(現像液等)で除去することで、画素欠陥25のサイズと位置に精度よく遮光膜40が形成される。
Finally, as shown in FIG. 2D, the resist 45 is removed with a resist stripping solution (developer, etc.), so that the
なお、ここではレジスト45がネガ型であるものとして説明したが、ポジ型も使用することができ、本発明はレジスト45の材料を特に限定しない。仮にレジスト45がポジ型である場合には、図2(a)でレジスト45を焼成した後にレジスト45の全面に紫外線照射を行い、その後、図2(d)でレジスト剥離液を用いてレジスト45を除去する。 Although the resist 45 has been described here as a negative type, a positive type can also be used, and the present invention does not specifically limit the material of the resist 45. If the resist 45 is a positive type, the resist 45 is baked in FIG. 2A, and then the entire surface of the resist 45 is irradiated with ultraviolet rays. Thereafter, in FIG. Remove.
また、レジスト45がポジ型である場合には、遮光材料41として樹脂ブラックなどのネガ型のレジストを用い、遮光材料41を滴下して焼成した後にレジスト45を含め紫外線で全面露光することで、遮光材料41のレジスト剥離液に対する溶解性を低下させると同時に、逆にレジスト45のレジスト剥離液に対する溶解性を高め、その後、図2(d)でレジスト剥離液を用いてレジスト45のみを選択的に除去するようにしても良い。この構成では、レジスト45と遮光材料41に同様のレジスト材料を使用しているため、場合によっては、塗布装置70と塗布装置90の構成を一部共通化できるなどの利点がある。
Further, when the resist 45 is a positive type, a negative resist such as resin black is used as the
なお、レジスト45は、一般的にレジスト材料と定義されるものに限らず、本発明において同様に使用可能なものであれば、その他の材料をも含むものである。 Note that the resist 45 is not limited to the one generally defined as a resist material, and includes other materials as long as they can be similarly used in the present invention.
図3は、本発明の実施例2の液晶表示装置を示す断面図である。以下、本発明の実施例2の液晶表示装置について、図を用いて説明する。なお、以下の説明においては、実施例1と同一の構成には、同一の符号を付すと共にその詳細な説明を省略し、構成が異なる点についてのみ説明する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to
本実施例の液晶表示装置2において、遮光膜40は画素欠陥25のサイズと同じかそれよりも僅かに大きく形成され、その周囲には、遮光膜40を形成する際に使用したレジスト45が透明基板12上にそのまま形成されている。レジスト45は、光の透過率が高いものが使用されているため、表示品質に影響はなく、さらに、透明基板12と同じ屈折率の材料を用いることで、レジスト45と透明基板12との界面における光の反射も抑えることができる。
In the liquid
図4は、本発明の実施例2の液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。以下、実施例2の液晶表示装置の製造方法について、図を用いて説明する。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to
まず、図4(a)に示すように、透明基板12の表面に滴下装置70を用いてレジスト45を滴下する。ここで、レジスト45には光の透過率が高いものを使用する。滴下したレジスト45は、スピンコートなどにより透明基板12の全面に均一に引き伸す。但し、レジスト45は、滴下装置70にインクジェットを用いて、透明基板12の全面に印刷しても良い。塗布したレジスト45は、焼成を行い乾燥させ、透明基板12の表面に固着させる。
First, as shown in FIG. 4A, a resist 45 is dropped on the surface of the
次に、図4(b)に示すように、レジスト45の画素欠陥25に対応した領域にレーザー照射機80からレーザーを照射し、レジスト45の一部を透明基板12の表面が露出するまで除去して穴46を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a region corresponding to the
その後、図4(c)に示すように、図4(b)でレジスト45に形成された穴46に、滴下装置90を用いて、遮光膜40となる遮光材料41を滴下して充填する。この時、遮光材料41は、穴46から溢れない程度に充填するのが好ましい。なお、遮光材料41は、例えば、黒色インク、カーボンブラックといった顔料や染料を混ぜ込んだ樹脂などが使用できる。滴下した遮光材料41は、焼成を行い乾燥させ、透明基板12の表面に固着させる。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the
これにより、図4(d)に示すように、画素欠陥25のサイズと位置に精度よく遮光膜40が形成され、それ以外の場所にはレジスト45が形成された状態となる。この実施例では、レジスト45を除去する必要がないため、その分、工程が簡便になる。
As a result, as shown in FIG. 4D, the light-shielding
なお、ここではレジスト45がネガ型であるものとして説明したが、ポジ型も使用することができる。また、遮光膜40とレジスト45の信頼性を考える上では、耐薬品性が高いことが望ましいので、両方ともネガ型のレジストを用い、図4(c)の後に、全面を紫外線で露光するのも有効である。また、レジスト45に紫外線の吸収率が高い材料を用いれば、液晶表示装置2の内部を紫外線から保護することもできる。
Although the resist 45 has been described as a negative type here, a positive type can also be used. Also, considering the reliability of the light-shielding
また、遮光膜40の表面を平坦化する目的や穴46から溢れてしまった余分な遮光材料41を除去する目的で、図4(c)の後に、遮光膜40とレジスト45の表面を一様に研磨するのも有効である。
Further, for the purpose of flattening the surface of the
また、以上の実施例1、2においては、遮光膜40を外部環境から保護する目的で、遮光膜40を耐環境性に優れた保護膜で被覆しても良い。保護膜の材料は、被覆する領域が遮光膜40の外形よりも大きい場合には、遮光膜40の外形からはみ出した部分が光の透過を妨げないように透明材料であるのが好ましく、更に、遮光膜40の紫外線による劣化を抑える意味では、紫外線吸収材料であるのがより好ましい。
In the first and second embodiments, the
なお、本明細書では、LCOS構造の反射型液晶表示装置を例に説明を行ったが、本発明は二枚の基板が共に透明基板で構成された透過型液晶表示装置にももちろん適用可能である。 In this specification, the reflective liquid crystal display device having the LCOS structure has been described as an example. However, the present invention is naturally applicable to a transmissive liquid crystal display device in which two substrates are both formed of a transparent substrate. is there.
また、本発明は、液晶の配向方式、液晶材料の種類、配向膜や基板の材料によらず、幅広く適用することが可能である。 The present invention can be widely applied regardless of the alignment method of the liquid crystal, the type of the liquid crystal material, the alignment film and the material of the substrate.
1、2 液晶表示装置
11 シリコン基板
12 透明基板
21 画素電極
22 透明電極
25 画素欠陥(不良画素電極)
31、32 配向膜
40 遮光膜
41 遮光材料
45 レジスト
46 穴
50 液晶層
60 シール部材
70 滴下装置(レジスト滴下用)
80 レーザー照射機
90 滴下装置(遮光材料滴下用)
DESCRIPTION OF
31, 32
80 Laser irradiation machine 90 Dripping device (for dripping light shielding material)
Claims (12)
前記複数の画素領域のうち欠陥が生じている画素領域の位置に対した前記基板の外表面に遮光膜が形成され、当該遮光膜の周囲に密着して光透過性のレジスト層が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer having a plurality of pixel regions between a pair of substrates,
A light-shielding film is formed on the outer surface of the substrate with respect to the position of the pixel area in which the defect occurs in the plurality of pixel areas, and a light-transmitting resist layer is formed in close contact with the periphery of the light-shielding film. A liquid crystal display device.
前記複数の画素領域のうち欠陥が生じている画素領域の位置に対応した前記基板の外表面に、前記欠陥が生じている画素領域よりも広い範囲を覆うようにレジスト層を形成する工程と、
当該レジスト層のうち前記欠陥が生じている画素領域の位置に対応した部分を除去して穴を形成する工程と、
当該穴に遮光材料を充填する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer having a plurality of pixel regions between a pair of substrates, wherein a light shielding film is formed on an outer surface of the substrate with respect to a position of a pixel region in which a defect occurs in the plurality of pixel regions A manufacturing method of
Forming a resist layer on the outer surface of the substrate corresponding to the position of the pixel region in which the defect occurs among the plurality of pixel regions so as to cover a wider range than the pixel region in which the defect occurs;
Removing a portion corresponding to the position of the pixel region in which the defect occurs in the resist layer to form a hole;
And a step of filling the hole with a light shielding material.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141104 |