JP2001033798A

JP2001033798A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001033798A
Application number: JP11203422A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kizu; 紀幸木津; Hirobumi Wakemoto; 博文分元
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表
示素子において、基板の電極形成面に平坦な有色有機膜
を形成することにより、輝度ムラの発生を抑制する。【解決方法】片面に共通電極１３および画素電極１４
が形成された電極基板１ａと、電極基板１ａの電極形成
面と対向するように配置された対向基板１ｂと、電極基
板１ａと対向基板１ｂとの間に挟持された液晶層２と、
共通電極１３と画素電極１４との間に電圧を印加する手
段とを備えており、電極基板１ａの電極形成面を、カラ
ーフィルタ部１７ａおよび遮光部１７ｂで構成された有
色有機膜１７によって平坦化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子およ
びその製造方法に関するものであり、更に詳しくは、視
野角特性に優れた横電界方式の液晶表示素子およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子、特に薄膜トランジスタを
用いたアクティブマトリクス型液晶表示素子は、オーデ
ィオ・ビジュアル機器、パソコンおよびワープロのディ
スプレイなどとして広く使用されている。アクティブマ
トリクス型液晶表示素子において広く採用されている表
示方式に、ＴＮ（Twisted Nematic）方式がある。ＴＮ
方式の液晶表示素子は、画素電極を備えた電極基板と、
共通電極を備えた対向基板との間に液晶層を挟持してな
るパネルを、２枚の偏光板で挟んだ構造を有している。
そして、画素電極と共通電極との間に電圧を印加して、
基板面に対して垂直に電界を発生させることによって、
光の透過率を変調し画像を表示する。しかし、ＴＮ方式
の液晶表示素子は、表示特性が視野角に大きく依存する
という問題があった。

【０００３】この問題を解決するものとして、液晶層に
印加する電界の方向を基板面に対して略平行とする、い
わゆる横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示素
子が提案されている（例えば、特公昭６３−２１９０７
号公報、特開平６−１６０８７８号公報）。一般的な横
電界方式の液晶表示素子は、図４に示すように、櫛歯状
の共通電極３３と画素電極３４とを咬合させて配置した
電極基板２１ａと、対向基板２１ｂとの間に液晶層２２
を挟持してなるパネルを、２枚の偏光板で挟んだ構造を
有している。そして、共通電極３３と画素電極３４との
間に電圧を印加して、両電極間の液晶の分子配列を平面
的に変化させ、光の透過率を変調し画像を表示する。横
電界方式の液晶表示素子は、液晶分子の配列変化が電極
基板に対して平行に変化することから、光の変調の視野
角依存性が少なく、高品位の液晶表示素子とすることが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、横電界方式の
液晶表示素子は、画素電極３４と共通電極３３とが同一
平面内に互いに離間して配置されることに起因して、表
示表面上に輝度ムラが発生するということが指摘されて
いる。図４に示すように、電極基板２１ａ表面において
は、共通電極３３および画素電極３４が凸部を形成する
ため、両電極間には凹部が形成される。この電極基板２
１ａ表面の凹凸は、電極上に液晶配向膜２３などが形成
されても、液晶層２２との境界面にそのまま残存するた
め、液晶層２２を挟持する基板間のギャップが不均一と
なる。横電界方式の液晶表示素子においては、ＴＮ方式
の液晶表示素子に比べて基板間のギャップが小さいた
め、電極基板表面の凹凸は基板間ギャップの変動率に大
きく影響する。更に、横電界方式の液晶表示素子では、
基板間ギャップが電極間ギャップとともに独立して閾値
電圧に寄与する。従って、横電界方式の液晶表示素子に
おいては、基板間ギャップの不均一が輝度ムラの発生に
大きな影響を与える。

【０００５】輝度ムラを改善する手段として、特開平９
−１８５０４４号公報に、電極基板表面の凹部に窒化珪
素からなる保護膜を形成する方法が提案されている。し
かし、窒化珪素の保護膜を形成するには、膜の堆積およ
びエッチングが必要となるため、液晶表示素子の製造工
程が複雑となり、コスト上昇につながるという問題があ
った。

【０００６】本発明は、視野角特性に優れ、輝度ムラの
少ない液晶表示素子およびその製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示素子は、片面に第１の電極および
第２の電極が形成された第１の基板と、前記第１の基板
の電極形成面と対向するように配置された第２の基板
と、前記第１の基板と第２の基板との間に挟持された液
晶層と、前記第１の電極と第２の電極との間に電圧を印
加する手段とを備え、前記第１の基板の電極形成面が、
有色有機膜によって平坦化されていることを特徴とす
る。

【０００８】ここで、「平坦化」とは、有色有機膜の液
晶層側表面に電極の存在に起因した凹凸を存在させない
こと、または、有色有機膜の液晶層側の表面に形成され
る電極の存在に起因した凹凸の高低差を、第１の基板の
電極形成面に存在する凹凸の高低差よりも小さくするこ
とを意味する。

【０００９】このような構成により、横電界方式の液晶
表示素子において、電極基板の電極形成面に存在する凹
凸を有色有機膜で平坦化して、基板間ギャップの不均一
を低減することができるため、視野角特性に優れ、輝度
ムラの少ない液晶表示素子とすることができる。また、
有色有機膜は、平坦化膜として機能するとともに、カラ
ーフィルタとして機能させることができる。従って、平
坦化膜と、カラーフィルタおよび遮光部とを個別に形成
する場合に比べ、製造工程の簡素化および低コスト化を
図ることができる。

【００１０】横電界方式の液晶表示素子においては、基
板上に不透明な櫛歯状電極を配置するため、基板面積に
対する透光領域面積の割合、すなわち開口率が小さくな
る傾向がある。よって、開口率を大きくするために、各
色のカラーフィルタ間に形成される遮光部を小さくする
ことが要求される。しかし、図４に示すように、従来の
横電界方式の液晶表示素子においては、カラーフィルタ
３７ａおよび遮光部３７ｂは対向基板２１ｂに形成され
ているため、遮光部３７ｂを小さくすると、電極基板２
１ａと対向基板２１ｂとを貼り合わせるときのアライメ
ント誤差の影響により、カラーフィルタおよび遮光部の
位置ずれが生じ、光漏れおよびコントラストの低下が発
生し易いという問題があった。

【００１１】そこで、前記液晶表示素子においては、有
色有機膜が、カラーフィルタ部と遮光部とを含むことが
好ましい。この好ましい例によれば、平坦化膜として機
能するとともに、カラーフィルタおよび遮光部としても
機能する有色有機膜が、電極基板に形成されるため、基
板を貼り合わせるときのアライメント誤差の影響を回避
し、光漏れが極めて少なく、コントラストに優れ、開口
率の大きな液晶表示素子とすることができる。

【００１２】また、前記液晶表示素子においては、有色
有機膜の２５℃における比誘電率が、４以上であること
が好ましい。この好ましい例によれば、液晶表示素子の
駆動電圧の上昇を抑制し、電圧ロスを少なくしながら、
輝度ムラを低減することができる。

【００１３】前記液晶表示素子においては、有色有機膜
が、イオン性物質を含有することが好ましい。イオン性
物質の添加により、有色有機膜の比誘電率を向上させ
て、液晶表示素子の駆動電圧を上昇させることなく、輝
度ムラを抑制できるからである。

【００１４】また、前記液晶表示素子においては、有色
有機膜の膜厚をＴとし、第１の基板の電極形成面に存在
する凹凸の高低差をＬとしたとき、Ｔ／Ｌ≧２．５なる
関係を満足することが好ましい。第1の基板の電極形成
面を確実に平坦化することができるからである。

【００１５】前記液晶表示素子においては、有色有機膜
の液晶層側の表面に形成される、第1の電極および第２
の電極の存在に起因した凹凸の高低差をｒとし、液晶層
の平均層厚をｄとしたとき、ｒ／ｄ＜０．２なる関係を
満足することが好ましい。人間の色覚によって認識され
得る輝度ムラを、より確実に抑制することができるから
である。

【００１６】上記目的を達成するため、本発明の液晶表
示素子の製造方法は、第１の基板の片面に第１の電極お
よび第２の電極を形成する工程と、前記第１の基板の電
極形成面に有色有機膜を形成し、前記第１の基板の電極
形成面を平坦化する工程と、前記第１の基板の電極形成
面と対向するように第２の基板を配置する工程と、前記
第１の基板と前記第２の基板との間に液晶を注入する工
程とを含むことを特徴とする。

【００１７】このような製造方法によれば、横電界方式
の液晶表示素子において、電極基板の電極形成面の凹凸
を有色有機膜で平坦化するため、視野角特性に優れ、輝
度ムラの少ない液晶表示素子を製造することができる。
しかも、有色有機膜は、平坦化膜として機能するととも
に、カラーフィルタとして機能させることができるた
め、基板を貼り合わせるときのアライメント誤差による
カラーフィルタの位置ずれを回避することができるうえ
に、製造工程の簡素化および低コスト化を図ることがで
きる。

【００１８】前記製造方法においては、第1の基板の電
極形成面に有色有機膜を形成する工程を、前記第１の基
板の電極形成面に有色の感光性フィルムを積層する工
程、または、前記第１の基板の電極形成面に有色の感光
性レジストを塗布する工程とすることが好ましい。これ
らの好ましい例によれば、有色有機膜による平坦化を、
比較的容易に実施することができる。なお、有色の感光
性フィルムおよび感光性レジストは、顔料または染料を
含有する感光性フィルムおよび感光性レジストを内包す
るものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示素子
およびその製造方法について、図面を参照しながら説明
する。

【００２０】図１は、本発明の第１の実施形態に係る液
晶表示素子の一例を示す断面図である。この液晶表示素
子は、互いに対向するように配置された基板１ａと基板
１ｂと間に、基板面に対して平行方向に液晶分子が配向
したネマティック液晶層２を挟持している。

【００２１】図２は、同液晶表示素子の基板１ａの電極
形成面を示す平面図である。基板１ａの液晶層側の面に
は、互いに平行に配置されて短絡した複数の共通電極１
３と、各共通電極１３に対して表示領域を挟んで平行に
配置され、蓄積容量１５に電気的に接続された画素電極
１４とが形成されている（以下、基板１ａの液晶層側の
面を「電極形成面」とする）。また、基板１ａの電極形
成面には、各画素毎に薄膜トランジスタが形成されてい
る。薄膜トランジスタは、半導体層１２と、半導体層１
２と絶縁膜１８を介して積層されたゲート電極１０と、
半導体層１２に形成されたソースおよびドレインとで構
成されている。ソースは信号電極１１と電気的に接続さ
れており、ドレインは画素電極１４と電気的に接続され
ている。なお、薄膜トランジスタの構造については、特
に限定するものではなく、従来からアクティブマトリク
ス型液晶表示素子に用いられているあらゆる構造を採用
することができる。

【００２２】更に、基板１ａの電極形成面には、有色有
機膜１７が形成されている。有色有機膜１７は、共通電
極１３および画素電極１４を被覆し、両電極と液晶層２
との間に介在するように形成され、共通電極１３および
画素電極１４の存在に起因した電極形成面の凹凸を平坦
化している。なお、図１の例においては、有色有機膜１
７が画素電極１４に接触するように形成されているが、
電極と有色有機膜との間に窒化珪素などの保護膜を介在
させてもよい。

【００２３】有色有機膜１７は、赤、緑および青の各原
色のカラーフィルタ部１７ａと、黒色の遮光部１７ｂと
を含む。カラーフィルタ部１７ａは、各画素の表示領域
の上方に配置されており、遮光部１７ｂは、カラーフィ
ルター部１７ａ相互の間、すなわち各画素の表示領域相
互の間に配置されている。

【００２４】有色有機膜１７としては、基材となる高分
子に、顔料、染料などの有色物質を添加したものを使用
することができる。基材となる高分子としては、例え
ば、ノボラック樹脂、ポリビニルフェノールなどのフェ
ノール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミ
ド樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。

【００２５】また、有色有機膜１７は、２５℃における
比誘電率が４以上、更には５以上であることが好まし
い。このような比誘電率を実現するため、有色有機膜１
７は、イオン性物質を含有することが好ましい。この場
合、イオン性物質の含有量は、通常は０．５重量％以
上、好ましくは３重量％以上、更に好ましくは５重量％
以上とする。

【００２６】イオン性物質としては、膜形成能のあるイ
オン性高分子を除く有機イオン性物質、および、無機イ
オン性物質を使用することができる。特に、有色有機膜
に対して良好な相溶性を示すことから、有機イオン性物
質を使用することが好ましい。

【００２７】有機イオン性物質としては、脂肪族アミ
ン、芳香族アミン、脂肪族ボランおよび芳香族ボランな
どの陽イオン性物質、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボ
ン酸、脂肪族スルホン酸、芳香族スルホン酸、脂肪族ホ
スホン酸、芳香族ホスホン酸などの陰イオン性物質、ア
ミノ酸などの両性イオン性物質、並びに、これらの塩が
挙げられる。

【００２８】無機イオン性物質としては、ナトリウム、
カリウムなどのアルカリ金属、カルシウムなどのアルカ
リ土類金属、鉄、銅などの金属類とその錯体、塩素、フ
ッ素などのハロゲン類、リンなどが挙げられる。

【００２９】有色有機膜１７の平均膜厚は、基板１ａの
電極形成面に画素電極および共通電極の存在によって形
成される凹凸の高低差の２．５倍以上、更には３倍以上
とすることが好ましい。具体的には、０．５〜５．０μ
ｍ程度、更には１．５〜３．５μｍ程度とすることが好
ましい。

【００３０】有色有機膜１７の液晶層側の表面に形成さ
れる電極の存在に起因した凹凸の高低差ｒは、液晶層２
の平均層厚ｄに対して、ｒ／ｄ＜０．２、更にはｒ／ｄ
＜０．１なる関係であることが好ましい。具体的には、
有色有機膜１７の液晶層側の表面に形成される電極の存
在に起因した凹凸の高低差ｒは、０．５μｍ以下、更に
は０．１μｍ以下であることが好ましい。

【００３１】更に、有色有機膜１７上には、基板１ａの
電極形成面の平坦化を促進するために、例えば窒化珪素
などの無色の平坦化膜を形成してもよい。この場合、有
色有機膜と無色の平坦化膜とを合わせた２５℃における
比誘電率が４以上であることが好ましい。

【００３２】基板１ａの有色有機膜１７の液晶層側表面
と、基板１ｂの液晶層側表面には、液晶の分子軸を共通
電極１３および画素電極１４に対して略平行となるよう
に制御する、液晶配向膜３ａおよび３ｂが形成されてい
る。液晶配向膜３ａおよび３ｂとしては、例えば、ラビ
ング処理を施したポリイミド膜を使用することができ
る。

【００３３】この基板１ａと基板１ｂとが、液晶層２を
介して、液晶配向膜３ａおよび３ｂが形成された面を互
いに対向させて配置され、液晶表示素子が構成される。
なお、液晶層２の平均層厚は、１．０〜１０．０μｍ程
度、更には２．０〜５．０μｍ程度とすることが好まし
い。

【００３４】上記液晶表示素子は、基板１ａおよび１ｂ
の外側面（液晶層側とは反対の面）に、偏光板が各々積
層される。このとき、基板１ａ側に積層される偏光板と
基板１ｂ側に積層される偏光板は、偏光軸が互いに直交
するように配置される。更に、バックライトなどを適宜
配置することにより、液晶表示装置が構成される。

【００３５】次に、本発明に係る液晶表示素子の製造方
法の第１の実施形態について説明する。まず、基板１ａ
の片面に共通電極１３を形成する。次に、基板１ａの電
極形成面に、ゲート電極１０を形成し、ゲート電極１０
上にゲート絶縁膜１８を介して半導体層１２を形成する
ことにより、薄膜トランジスタをする。更に、薄膜トラ
ンジスタのドレインと接続するように画素電極１４を形
成し、ソースと接続するように信号電極１１を形成す
る。なお、各電極および薄膜トランジスタの形成方法
は、特に限定するものではなく、慣用の各種成膜法およ
びパターニング法などを採用することができる。

【００３６】次に、基板１ａの電極形成面に有色有機膜
１７を形成する。赤色の顔料が分散されたネガ型のフィ
ルム状フォトレジスト（いわゆる、ドライフィルム）
を、ラミネート法にて、共通電極１３および画素電極１
４を被覆するように、基板１ａの電極形成面に貼着す
る。このドライフィルムを、赤色を表示する画素（薄膜
トランジスタが形成された部分を除く。）を選択的に露
光して現像し、好ましくはベーク処理を施す。これによ
り、赤色を表示する画素領域に、赤色のカラーフィルタ
部１７ａが形成される。

【００３７】続いて、緑色の顔料が分散されたドライフ
ィルムを、ラミネート法にて、共通電極１３および画素
電極１４を被覆するように、基板１ａの電極形成面に貼
着する。このドライフィルムを、緑色を表示する画素
（薄膜トランジスタが形成された部分を除く。）を選択
的に露光し、現像した後、ベーク処理を施して、緑色の
カラーフィルタ部１７ａを形成する。同様に、青色の顔
料が分散されたドライフィルムを用いて、青色を表示す
る画素に青色のカラーフィルタ部１７ａを形成する。

【００３８】更に、黒色の顔料が分散されたネガ型のド
ライフィルムを、ラミネート法によって基板１ａの電極
形成面に貼着する。このドライフィルムを、各色のカラ
ーフィルタ部１７ａが配置されていない部分を選択的に
露光する。続いて、このドライフィルムを現像し、黒色
の遮光部１７ｂを形成する。

【００３９】上記操作により、基板１ａの電極形成面
に、各色のカラーフィルタ部１７ａおよび黒色の遮光部
１７ｂで構成される有色有機膜１７が形成される。この
有色有機膜１７の形成により、基板１ａの電極形成面
は、各画素の表示領域については、カラーフィルタ部１
７ａによって平坦化され、画素間の領域および各画素の
薄膜トランジスタが形成された領域については、遮光部
１７ｂによって平坦化される。

【００４０】なお、上記説明においては、有色有機膜１
７の構成材料として、ネガ型のドライフィルムを使用し
た場合を例示したが、これに限定されるものではなく、
ポジ型のドライフィルムを使用してもよい。

【００４１】その後、基板１ａの有色有機膜１７上に液
晶配向膜３ａを形成した後、ラビング処理を行う。更
に、基板１ｂの片面に液晶配向膜３ｂを形成した後、ラ
ビング処理を行う。なお、ラビング処理は、基板１ａと
基板１ｂとの間に液晶を挟持させたとき、液晶分子がホ
モジニアス配向になるような方向で実施する。更に、基
板１ａと基板１ｂとを、液晶配向膜を形成した面が互い
に対向するように、スぺーサー１６を介して貼り合わせ
る。基板１ａと基板１ｂとの間隙にネマティック液晶を
注入した後、基板１ａおよび基板１ｂの縁端部を封口す
ることにより、液晶表示素子が作製される。

【００４２】次に、本発明に係る液晶表示素子の製造方
法の第２の実施形態について説明する。まず、第１の実
施形態と同様に、基板１ａの片面に共通電極１３、画素
電極１４、信号電極１１、ゲート電極１０および半導体
層１２などを形成する。

【００４３】黒色の顔料を分散させた熱硬化性樹脂を、
必要に応じて有機溶剤で希釈し、基板１ａの電極形成面
に塗布して遮光性樹脂膜を形成する。次に、ゲート電極
１０および信号電極１１を加熱し、遮光性樹脂膜の両電
極上に相当する部分を硬化させる。その後、遮光性樹脂
膜の未硬化の部分（ゲート電極１０および信号電極１１
上に相当する部分以外の部分）を除去し、画素間の領域
および薄膜トランジスタが形成された領域に、黒色の遮
光部１７ｂを形成する。

【００４４】次に、基板１ａの電極形成面に、赤色の顔
料が分散され、好ましくはイオン性物質を含有したネガ
型のフォトレジストを、共通電極１３および画素電極１
４を被覆するように塗布する。このフォトレジストを、
赤色を表示する画素（薄膜トランジスタが形成された部
分を除く。）を選択的に露光し、現像する。これによ
り、赤色を表示する画素領域に、赤色のカラーフィルタ
部１７ａが形成される。

【００４５】続いて、緑色の顔料が分散され、好ましく
はイオン性物質を含有したネガ型のフォトレジストを、
共通電極１３および画素電極１４を被覆するように塗布
する。このフォトレジスト選択的に露光し現像して、緑
色を表示する画素領域に緑色のカラーフィルタ部１７ａ
を形成する。同様に、青色の顔料が分散されたフォトレ
ジストを用いて、青色を表示する画素に青色のカラーフ
ィルタ部１７ａを形成する。

【００４６】上記操作により、基板１ａの電極形成面
に、各色のカラーフィルタ部１７ａおよび黒色の遮光部
１７ｂで構成される有色有機膜１７が形成される。この
有色有機膜１７の形成により、基板１ａの電極形成面
は、各画素の表示領域については、カラーフィルタ部１
７ａによって平坦化され、画素間の領域および各画素の
薄膜トランジスタが形成された領域については、遮光部
１７ｂによって平坦化される。

【００４７】なお、上記説明においては、有色有機膜１
７の構成材料として、ネガ型のフォトレジストを使用し
た場合を例示したが、これに限定されるものではなく、
ポジ型のフォトレジストを使用してもよい。

【００４８】また、遮光部１７ｂの形成は、カラーフィ
ルタ部１７ｂと同様に、黒色の顔料を分散したフォトレ
ジストを用いて実施してもよい。

【００４９】また、有色有機膜１７の形成方法として、
顔料を分散したフォトレジストを基板上に塗布した後、
露光、現像する方法を例示したが、これに限定されるも
のではなく、無色のフォトレジストを基板上に塗布して
露光現像した後、これを染料で染色する方法を採用する
こともできる。

【００５０】更に、第１の実施形態と同様にして、同様
に、液晶配向膜の形成、ラビング処理、基板の貼り合わ
せ、液晶注入、封口を行なうことにより、液晶表示素子
が作製される。

【００５１】

【実施例】（実施例１）以下の要領で、図１および図２
と同様の構造を有する液晶表示素子を作製した。まず、
ガラス基板（以下、「電極基板」とする。）の片面にア
ルミニウム膜を蒸着し、フォトエッチングによりパター
ニングして、共通電極を形成した。次に、電極基板の電
極形成面にクロムを蒸着し、フォトエッチングによりパ
ターニングして、ゲート電極を形成した。次に、プラズ
マＣＶＤ法によって二酸化珪素および窒化珪素を形成
し、ゲート絶縁膜とした。ゲート絶縁膜上に約５０ｎｍ
厚のアモルファスシリコン層を形成し、フォトエッチン
グによりパターニングして、薄膜トランジスタの半導体
層を形成した。次に、アルミニウム膜を蒸着し、フォト
エッチングによりパターニングして、信号電極を形成し
た。同様に、アルミニウム膜を蒸着し、フォトエッチン
グによりパターニングして、画素電極を形成した。な
お、各電極の寸法は、信号電極は幅４μｍ、高さ１μｍ
とし、共通電極および画素電極は幅１０μｍ、高さ１μ
ｍとした。

【００５２】次に、赤色の顔料が分散された厚さ３μｍ
のネガ型ドライフィルムを、ラミネート法により電極基
板の電極形成面に貼着した。ドライフィルムの保護膜を
剥離した後、赤色を表示する画素領域（薄膜トランジス
タが形成された部分を除く。）を選択的に露光した。続
いて、クッション層を現像した後、赤色のドライフィル
ムをアルカリ水溶液で現像した後、２５０℃でベーク処
理を施し、赤色の画素領域を平坦化させる赤色のカラー
フィルタ部を形成した。なお、クッション層とはドライ
フィルムと基板との間に介在し、基板にドライフィルム
を積層する際に基板表面の凹凸に対してドライフィルム
の接着面を追従させて気泡混入を抑制する役割を果たす
層である。

【００５３】同様に、緑色の顔料が分散されたドライフ
ィルムを用いて、緑色を表示する画素領域に緑色のカラ
ーフィルタ部を形成し、青色の顔料が分散されたドライ
フィルムを用いて、青色を表示する画素領域に青色のカ
ラーフィルタ部を形成した。なお、ドライフィルムの厚
さは、緑色、青色とも３μｍとした。

【００５４】次に、黒色の顔料が分散された厚さ３μｍ
のネガ型ドライフィルムを、ラミネート法により電極基
板の電極形成面に貼着した。ドライフィルムの保護膜を
剥離した後、各色のカラーフィルタ部が配置されていな
い部分を選択的に露光した。クッション層を現像した
後、ドライフィルムをアルカリ水溶液によって現像し、
黒色の遮光部を形成した。

【００５５】次に、電極基板の電極形成面にポリイミド
配向膜を印刷法により塗布し、硬化乾燥させた後、レー
ヨン布を用いて、共通電極および画素電極と平行な方向
にラビング処理を行った。また、別のガラス基板（以
下、「対向基板」とする。）を用意し、その片面にポリ
イミド配向膜を塗布し、硬化乾燥させた後、レーヨン布
を用いてラビング処理を行った。なお、ポリイミド配向
膜には、２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）
フェニルプロパン］およびピロメリット酸二無水物から
なるものを用いた。続いて、対向基板の配向膜形成面に
粒経３．４μｍのガラスビーズを散布した後、電極基板
と対向基板とを貼り合わせてセルを作製し、このセルに
メルク社製のネマティック液晶であるＺＬＩ−２８０６
を注入した後、封口し、液晶表示素子を得た。

【００５６】図３に示すように、作製した液晶表示素子
５の外側の一方の面に、ラビング方向６と略平行となる
ように偏光軸７ａを設定した入射側偏光板８ａを設け、
他方の面には、偏光軸７ｂが入射偏光板８ａの偏光軸７
ａと直交するように出射側偏光板８ｂを設けた。この２
枚の偏光板に挟まれた液晶表示素子５の基板に対して垂
直な方向９に光を入射させたところ、出射側偏光板８ｂ
によって光がほぼ完全に遮断され、輝度ムラのない良好
な黒表示が得られた。

【００５７】次に、ゲート電極に１６．７ｍｓ毎に３０
μｓだけ薄膜トランジスタのスッチングがオン状態にな
るような走査信号を印加し、信号電極と共通電極との間
に１６．７ｍｓ毎に極性の変化する矩形波を印加するア
クティブマトリクス駆動によって、液晶表示素子を動作
させた。信号電極と共通電極との間の矩形波の電圧振幅
を増加させていくと、これに応じて液晶表示素子の透過
率が増加しはじめ、実効電圧が約５．５Ｖのときに、最
も明るい表示が得られた。

【００５８】次に、液晶表示素子全体の輝度を１００ｃ
ｄ／ｍ²に設定し、ミノルタ社製輝度ムラ測定装置ＣＡ
−１０００によって、最も明るい部分と暗い部分の輝度
差を測定したところ、１０ｃｄ／ｍ²であった。

【００５９】また、この液晶表示素子の開口率は４５％
であり、電極基板の液晶層側面（液晶配向膜表面）に存
在する凹凸の高低差をｒとし、平均セルギャップをｄと
したとき、ｒ／ｄ＝０．１０であった。

【００６０】（実施例２）以下の要領で、図１および図
２と同様の構造を有する液晶表示素子を作製した。ま
ず、実施例1と同様にして、電極基板の片面に共通電
極、画素電極、信号電極および薄膜トランジスタを形成
した。

【００６１】熱硬化性アクリル樹脂に高抵抗処理を施し
たカーボンブラックを分散させ、これを有機溶剤で希釈
して、熱硬化性遮光材料を調製した。この熱硬化性遮光
材料を、電極基板の電極形成面にスピンコートで塗布し
た後、ホットプレート上でプリベイク処理し、膜厚１μ
ｍの遮光性樹脂膜を形成した。次に、直径６ｍｍの銅管
を９ターンした蚊取り線香型の誘導コイルを持つ高周波
誘導加熱装置によって、周波数４００ｋＨｚ、出力５ｋ
Ｖで、電極基板に形成されたゲート電極および信号電極
を６０秒間加熱し、電極基板に形成された遮光性樹脂膜
のゲート電極および信号電極上に相当する部分のみを硬
化させた。硬化後、ジエタノールアミン水溶液で遮光性
樹脂膜の未硬化部分を除去し、１４０ｋｇｆ／ｃｍ²の
高圧水リンスで遮光性樹脂膜のパターンエッジ部に存在
する半硬化部分を除去した。これにより、ゲート電極、
信号電極および薄膜トランジスタ上に、厚み1μｍの黒
色の遮光部を形成した。

【００６２】次に、イオン性物質としてテトラブチルア
ンモニウムトリフルオロメタンスルホン酸を０．５重量
％含有する、赤色の顔料が分散されたネガ型のフォトレ
ジストを電極基板の電極形成面に塗布した。このフォト
レジストを、赤色を表示する画素領域（薄膜トランジス
タが形成された部分を除く。）を選択的に露光し、現像
して、赤色の画素領域を平坦化させる赤色のカラーフィ
ルタ部を形成した。同様に、緑色の顔料が分散されたフ
ォトレジストを用いて、緑色を表示する画素領域に緑色
のカラーフィルタ部を形成し、青色の顔料が分散された
フォトレジストを用いて、青色を表示する画素領域に青
色のカラーフィルタ部を形成した。なお、各レジストの
２５℃における比誘電率は５であり、各レジストの塗布
厚は３μｍとした。

【００６３】そして、実施例１と同様にして、ポリイミ
ド配向膜の塗布、硬化乾燥、ラビング処理、基板の貼り
合わせ、液晶注入、封口を行なって液晶表示素子を作製
し、その外側面に２枚の偏光板を設けた。

【００６４】ゲート電極に１６．７ｍｓ毎に３０μｓだ
け薄膜トランジスタのスッチングがオン状態になるよう
な走査信号を印加し、信号電極と共通電極との間に１
６．７ｍｓ毎に極性の変化する矩形波を印加するアクテ
ィブマトリクス駆動によって、液晶表示素子を動作させ
た。信号電極と共通電極との間の矩形波の電圧振幅を増
加させていくと、これに応じて液晶表示素子の透過率が
増加しはじめ、実効電圧が約５．０Ｖのときに、最も明
るい表示が得られた。

【００６５】次に、液晶表示素子全体の輝度を１００ｃ
ｄ／ｍ²に設定し、ミノルタ社製輝度ムラ測定装置ＣＡ
−１０００によって、最も明るい部分と暗い部分の輝度
差を測定したところ、１０ｃｄ／ｍ²であった。

【００６６】また、この液晶表示素子の開口率は４５％
であり、電極基板の液晶層側面（液晶配向膜表面）に存
在する凹凸の高低差をｒとし、平均セルギャップをｄと
したとき、ｒ／ｄ＝０．０８であった。

【００６７】（比較例）以下の要領で、図４と同様の構
造を有する液晶表示素子を作製した。実施例１と同様に
して、電極基板の片面に共通電極、画素電極、信号電極
および薄膜トランジスタを形成した。この電極基板の電
極形成面に、ポリイミド配向膜を印刷法により塗布し、
硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いて、共通電極およ
び画素電極と平行な方向にラビング処理を行った。な
お、ポリイミド配向膜には、２，２−ビス［４−（ｐ−
アミノフェノキシ）フェニルプロパン］およびピロメリ
ット酸二無水物からなるものを用いた。

【００６８】また、対向基板の片面にポリイミド配向膜
を塗布し、硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いてラビ
ング処理を行った。更に、対向基板の配向膜形成面とは
反対の面にカラーフィルタを形成し、カラーフィルタ上
に黒色の遮光部を形成した。後、なお、カラーフィルタ
および遮光部の形成は、所望の色の顔料を分散したフォ
トレジストを用い、これを露光、現像することにより実
施した。

【００６９】対向基板の配向膜形成面に粒経３．４μｍ
のガラスビーズを散布した後、電極基板と対向基板と
を、対向基板に形成されたカラーフィルタが電極基板の
各画素の表示領域の上方に位置し、遮光部がゲート電極
および信号電極の上方に位置するように、位置合わせし
て貼り合わせてセルを作製し、このセルにメルク社製の
ネマティック液晶であるＺＬＩ−２８０６を注入した
後、封口し、液晶表示素子を得た。更に、実施例1と同
様に、作製した液晶表示素子の外側に２枚の偏光板を設
けた。

【００７０】ゲート電極に１６．７ｍｓ毎に３０μｓだ
け薄膜トランジスタのスッチングがオン状態になるよう
な走査信号を印加し、信号電極と共通電極との間に１
６．７ｍｓ毎に極性の変化する矩形波を印加するアクテ
ィブマトリクス駆動によって、液晶表示素子を動作させ
た。信号電極と共通電極との間の矩形波の電圧振幅を増
加させていくと、これに応じて液晶表示素子の透過率が
増加しはじめ、実効電圧が約５．５Ｖのときに、最も明
るい表示が得られた。

【００７１】次に、液晶表示素子全体の輝度を１００ｃ
ｄ／ｍ²に設定し、ミノルタ社製輝度ムラ測定装置ＣＡ
−１０００によって、最も明るい部分と暗い部分の輝度
差を測定したところ、３０ｃｄ／ｍ²であった。

【００７２】また、この液晶表示素子の開口率は３８％
であり、電極基板の液晶層側面（液晶配向膜表面）に存
在する凹凸の高低差をｒとし、平均セルギャップをｄと
したとき、ｒ／ｄ＝０．２５であった。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
素子によれば、片面に第１の電極および第２の電極が形
成された第１の基板と、前記第１の基板の電極形成面と
対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基
板と第２の基板との間に挟持された液晶層と、前記第１
の電極と第２の電極との間に電圧を印加する手段とを備
え、前記第１の基板の電極形成面が、有色有機膜によっ
て平坦化されているため、輝度ムラの少ない液晶表示素
子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示素子の構造の一例を示
す断面図である。

【図２】本発明に係る液晶表示素子における電極配置
の一例を示す平面図である。

【図３】実施例で作製した液晶表示素子に、偏光板を
貼り合わせたときの状態を示す概略斜視図である。

【図４】従来の液晶表示素子の構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、２１ａ、２１ｂ基板２、２２液晶層３ａ、３ｂ、２３液晶配向膜１０ゲート電極１１信号電極１２半導体層１３、３３共通電極１４、３４画素電極１５蓄積容量１６スペーサー１７有色有機膜１７ａ、３７ａカラーフィルタ部１７ｂ、３７ｂ遮光部１８絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片面に第１の電極および第２の電極が形
成された第１の基板と、前記第１の基板の電極形成面と
対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基
板と第２の基板との間に挟持された液晶層と、前記第１
の電極と第２の電極との間に電圧を印加する手段とを備
え、前記第１の基板の電極形成面が、有色有機膜によっ
て平坦化されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】有色有機膜が、カラーフィルタ部と遮光
部とを含む請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】有色有機膜の２５℃における比誘電率
が、４以上である請求項１または２に記載の液晶表示素
子。
【請求項４】有機有色膜が、イオン性物質を含有する
請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項５】有色有機膜の膜厚をＴとし、第１の基板
の電極形成面に存在する凹凸の高低差をＬとしたとき、
Ｔ／Ｌ≧２．５なる関係を満足する請求項１〜４のいず
れかに記載の液晶表示素子。
【請求項６】有色有機膜の液晶層側の表面に形成され
る、第1の電極および第２の電極の存在に起因した凹凸
の高低差をｒとし、液晶層の平均層厚をｄとしたとき、
ｒ／ｄ＜０．２なる関係を満足する請求項１〜５のいず
れかに記載の液晶表示素子。
【請求項７】第１の基板の片面に第１の電極および第
２の電極を形成する工程と、前記第１の基板の電極形成
面に有色有機膜を形成し、前記第１の基板の電極形成面
を平坦化する工程と、前記第１の基板の電極形成面と対
向するように第２の基板を配置する工程と、前記第１の
基板と前記第２の基板との間に液晶を注入する工程とを
含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】第1の基板の電極形成面に有色有機膜を
形成する工程が、前記第１の基板の電極形成面に、有色
の感光性フィルムを積層する工程である請求項７に記載
の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】第1の基板の電極形成面に有色有機膜を
形成する工程が、前記第１の基板の電極形成面に、有色
の感光性レジストを塗布する工程である請求項７に記載
の液晶表示素子の製造方法。