JP2001281663A - 液晶表示装置とその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置とその製造方法

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JP2001281663A
JP2001281663A JP2000092018A JP2000092018A JP2001281663A JP 2001281663 A JP2001281663 A JP 2001281663A JP 2000092018 A JP2000092018 A JP 2000092018A JP 2000092018 A JP2000092018 A JP 2000092018A JP 2001281663 A JP2001281663 A JP 2001281663A
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Susumu Nakano
晋 中野
Yoji Taniguchi
洋二 谷口
Tadashi Hasegawa
正 長谷川
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラー表示のできる垂直配向型の液晶表示装
置において、CF基板のブラックマトリックスとカラー
フィルタとの段差を緩和する。 【解決手段】 画素電極の表面に設けた突起によって、
液晶が電圧無印加時にはほぼ垂直に配向し、所定の電圧
を印加した時にはほぼ水平に配向する液晶表示装置にお
いて、該一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の上
に設けられたブラックマトリックスとカラーフィルタと
の段差を埋める段差緩和膜が、該突起と同一材料からな
り、該突起の形成と同時に行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置とその製
造方法に関する。より詳しくは、画素電極の表面に設け
た突起によって、一対の基板間に挟持された誘電率異方
性が負の液晶が、電圧無印加時にはほぼ垂直に配向し、
所定の電圧を印加した時にはほぼ水平に配向する、いわ
ゆる垂直配向型(VAモード)でカラー表示ができる液
晶表示装置において、液晶の注入工程における不具合を
解消し品質向上を図った液晶表示装置とその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、液晶表示装置に組み込まれて
いる液晶表示パネルは、所定の厚みを有する液晶層を介
して対向する一対の透明基板からなるパネル構成となっ
ており、このパネル内には多数のマトリックス状の画素
が形成されている。
【0003】従来の液晶表示装置では、液晶に接する基
板面に配向膜を塗布し、その配向膜をラビング処理して
液晶に所定の配向を行わせることが欠かせない。そのた
めに配向膜の表面を機械的に擦って傷をつけるラビング
処理が不可欠である。そのためラビング処理に起因する
いろいろな不具合が生じていた。
【0004】それに対して、近時、高視野角、高コント
ラスト、高速応答、忠実な色再現、高精細などの改善が
可能な液晶の動作モードとして、垂直配向型(VAモー
ド)液晶表示装置が注目されている。この垂直配向型液
晶表示装置は、液晶に接する基板面に突起を設け、ラビ
ング処理を行わずに液晶に所定の配向を行わせる配向制
御技術を用いている。
【0005】図3は垂直配向型液晶表示装置の液晶の動
作の説明図で、図3(A)は電圧が印加されてない状
態、図3(B)は電圧が印加された状態、図4は突起の
配列の一例の上面図、図5はカラーフィルタとブラック
マトリックスとの段差を説明する斜視図である。
【0006】図において、1はCF基板、2はTFT基
板、3はブラックマトリックス、4は画素部位、5はカ
ラーフィルタ、7は突起、9は液晶、10は液晶表示装
置、11は非表示部位である。
【0007】図3において、アクティブマトリックス方
式のカラー表示ができる垂直配向型液晶表示装置におい
ては、液晶9は一対のCF基板1とTFT基板2によっ
て挟持されている。CF基板1は、図示してないが、カ
ラーフィルタが設けられており、CF基板と通称され
る。また、TFT基板2は、図示してないが、薄膜トラ
ンジスタなどの能動素子が設けられており、TFT基板
2と通称される。こゝでは、分かり易いのでこの通称を
用いた。
【0008】液晶9と接する一対のCF基板1とTFT
基板2とのそれぞれの表面には突起7が設けられてい
る。この突起7は、図4に示したように、CF基板1と
TFT基板2を対向させたとき1列置きに互い違いに配
列するように設けられている。
【0009】この突起7が液晶9の分子の傾斜方位を決
定するため、電圧が印加されてない状態では図3(A)
のように基板表面に対して垂直に配向し、突起7の上で
は斜面の影響でわずかに傾斜する。電圧が印加される
と、液晶9の分子は突起7の傾斜面の上から下に向かう
方向に傾斜しはじめ、突起7から離れた液晶9の分子も
順次同じ方向に配向するようになる。突起7のこのよう
な配向制御の効果は、図3では断面視三角形の線状の突
起を例示したが、角錐状でも半球状でもよいとされてい
る。
【0010】こうして、通常、NT液晶などを用いた場
合に、液晶が接する面に配向膜を設けて配向膜をラビン
グ処理する工程がなくとも、液晶の配向を制御すること
ができる。このことが垂直配向型の液晶表示装置の最大
の特徴となっている。
【0011】突起7は、CF基板1の第1の突起71とT
FT基板2の第2の突起72が、例えば図4に示したよう
に、ジグザグ状に屈曲した形状で互い違いに並列するよ
うに設けられている。そして、第1の突起71と第2の突
起72が画素部位4を平行して斜めに横切るように設けら
れている。こゝでは、4分割の配向が得られるものを例
示した。
【0012】ところで、この突起7は、感光性レジスト
や微粒子が分散された高分子材料などから形成されてお
り、例えば、ブラックマトリックスを形成する材料とか
カラーフィルタを形成する材料などからも形成すること
ができるといわれている。
【0013】一方、図5において、CF基板1に形成さ
れるブラックマトリックス3は、画素部位4つまり画素
の大きさが微細になるに従って高精度にパターニングが
できる金属膜によって形成されるようになっている。金
属膜の場合には、十分な遮光性を得るために、例えば、
0.2μm程度の厚さになっている。
【0014】ところが、カラーフィルタ5は、何れの方
法で形成しても呈色するために数μmの厚さが必要にな
る。従って、カラーフィルタ5はブラックマトリックス
3に比べると桁違いに厚い。そのため、カラーフィルタ
5が設けられている画素部位4で対向する基板間の間
隙:gに対して、CF基板1のカラーフィルタ5が設け
られていない非表示部位11のブラックマトリックス3が
露出している部位で対向する基板間の間隙:Gは、G≫
gとなる。つまり、ブラックマトリックス3とカラーフ
ィルタ5との間には大きな段差:G−gが生じる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このようなブラックマ
トリックス3とカラーフィルタ5との段差:G−gは、
液晶表示装置10の一対のCF基板1とTFT基板2の間
隙の一様性を阻害するものであり、CF基板1とTFT
基板2が貼り合わされて半完成した液晶表示パネルに液
晶9を注入する際に、間隙が広い部位に液晶9が侵入し
にくくなる。そのため、該液晶表示パネルの中に液晶9
を真空注入しても空隙が生じることが間々起こる。この
空隙は、その周囲の液晶9の配向状態を乱し、表示品位
に悪い影響を及ぼす。
【0016】そこで、このようなブラックマトリックス
3とカラーフィルタ5との段差:G−gを低減させる手
段として、ブラックマトリックス3とカラーフィルタ5
とを透明な樹脂を塗布して覆ったり、透明な高分子フィ
ルムを積層して覆ったりして、段差:G−gを例えば、
0.1μm以下に平坦にすることが行われている。あるい
は、三原色の何れかの色のカラーフィルタをCF基板1
の非表示部位11に延在させて段差を埋める方法なども提
案されている。
【0017】しかし、このような平坦化を実現するため
には、段差が大きいので平坦化するための層を非常に厚
くしないと段差の影響を除き難く、また、新たな工程を
導入せずに該段差を緩和することは厄介である。
【0018】そこで本発明は、垂直配向型の液晶表示装
置において、該突起を形成する工程と同時に液晶表示パ
ネルの周辺部に段差緩和層を設けた液晶表示装置とその
製造方法を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、請求
項1において、一対の基板間に誘電率異方性が負の液晶
を挟持し、該液晶が、画素電極の表面に設けた突起によ
って、電圧無印加時にはほぼ垂直に配向し、所定の電圧
を印加した時にはほぼ水平に配向する液晶表示装置にお
いて、該一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の上
に設けられたブラックマトリックスとカラーフィルタと
の段差を埋める段差緩和層が、該突起と同一材料からな
るように構成された液晶表示装置によって解決される。
【0020】また、請求項2において、一対の基板間に
誘電率異方性が負の液晶を挟持し、該液晶が、画素電極
の表面に設けた突起によって、電圧無印加時にはほぼ垂
直に配向し、所定の電圧を印加した時にはほぼ水平に配
向する液晶表示装置の製造方法であって、該一対の基板
のうち、少なくとも一方の基板の上にブラックマトリッ
クスとカラーフィルタとを形成した後、該突起の形成と
同時に段差緩和層を形成するように構成された液晶表示
装置の製造方法によって解決される。
【0021】すなわち、ブラックマトリックスとカラー
フィルタとの段差は、突起を設ける材料と同じ材料から
なる段差緩和層によって構成するようにしている。しか
も、該突起を設ける工程と同一の工程で行うようにして
いる。
【0022】突起は垂直配向型液晶表示装置においては
欠かせない構成要素であるが、該突起を形成する際に、
段差緩和層を該突起と同一材料で同時に形成するので、
新たな工程を追加せずにブラックマトリックスとカラー
フィルタとの段差を緩和することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】図1は本発明になる液晶表示装置
の要部の斜視図である。図2は本発明になる段差緩和層
の製造工程である。図中、1はCF基板、2はTFT基
板、3はブラックマトリックス、4は画素部位、5はカ
ラーフィルタ、6は電極膜、7は突起、8は段差緩和
層、10は液晶表示装置、11は非表示部位である。
【0024】図1と図2において、カラーフィルタ4が
設けられる一方の透明なガラス基板は、通称CF基板と
呼ばれるので、CF基板1とする。それに対して、図示
してないが、薄膜トランジスタ(TFT)などの液晶を
駆動する能動素子が設けられる対向する他方の透明なガ
ラス基板は、通称TFT基板と呼ばれるので、TFT基
板2とする。
【0025】CF基板1の上には、それぞれの画素部位
4の周縁部の境界に沿ってRGBの光の三原色のそれぞ
れのフィルタの色分離を行うブラックマトリックス3が
設けられている。このブラックマトリックス3は、画素
部位4では透光し、画素部位4の周縁部は遮光する遮光
マスクの一種である。
【0026】ブラックマトリックス3は、液晶表示装置
10の画素の密度が増すにつれて、薄くて微細なパターニ
ングが可能な金属膜が用いられるようになっている。金
属材料としては、例えば、クロムやアルミニウムなどを
用いることができる。
【0027】こゝでは、遮蔽効果の大きな厚さ0.1μm
の金属クロムの薄膜を用い、画素部位4は透光し、画素
部位4の周縁部は遮光するように、格子状にホトリソグ
ラフィによってパターニングし、ブラックマトリックス
3とした。
【0028】カラーフィルタ5は、RGBの光の三原色
のそれぞれに対応する透明な着色感光性樹脂組成物から
なり、文字どおり着色した微小の色フィルタである。そ
れぞれ単色の着色感光性樹脂組成物をCF基板1の全面
にスピンコートし、ホトリソグラフィによってそれぞれ
の画素部位4に対応させてパターニングする。順序はと
もかく、RGBの三原色のそれぞれに対応するフィルタ
製造工程を順次3回繰り返し、カラーフィルタ5とし
た。
【0029】カラーフィルタ5は、図示してないが、画
素部位4ごとに形成していくので、それぞれのカラーフ
ィルタ5の境界には窪みや隙間が生じて必ずしも全面が
埋まった一様な平坦面ではない。また、CF基板1の非
表示部位11ではカラーフィルタ5が不要なのでブラック
マトリックス3が露出しており、カラーフィルタ5との
境界には大きな段差が生じる。
【0030】電極膜6には、透明導電膜が用いられる。
最も多用されているのは、ITOと呼ばれる酸化インジ
ウム−錫からなる透明な薄膜である。電極膜6は、CF
基板1の上に設けられたカラーフィルタ5の全面に形成
する。図示してないが、RGBの三原色のカラーフィル
タ5の境界には窪みや間隙を生ずるが、画素部位4に関
係なくCF基板1の全面にわたって一様に導通が取れれ
ば良い。共通電極と呼ばれる所以である。
【0031】電極膜6は、TFT基板2の画素部位4に
もTFTによって個別に駆動される画素電極が設けられ
るが、こゝでは詳述しない。
【0032】突起7は、電極膜6の上の画素部位4を過
るように形成する。いろいろなパターンが可能であるこ
とは前に述べたが、こゝでは、図5で示したような断面
視三角形で線状のパターンを例示している。突起7は、
例えば、アクリレート系のポジティブレジストを用い、
スライトエッチングによって傾斜面を形成する。突起7
の幅は10μm、高さは1.5μmで、間隔は50μmと
した。CF基板1に対向するTFT基板2の上にも同様
の仕様で突起7が設けられる。
【0033】例えば、画素部位4の寸法が100μm×
300μmとすれば、CF基板1の側とTFT基板2の
側との突起7が互い違いに配列して、数本の突起7が画
素部位4を過ることになる。こゝでの例では、画素部位
4を四つに配向分割した構成になっている。
【0034】突起7の形成と同時に段差緩和層8も形成
する。この段差緩和層8は、CF基板1の非表示部位11
に露出しているブラックマトリックス3の上を被覆する
もので、突起7の高さやカラーフィルタ5の厚さなどを
考慮して、段差が小さくなり緩和されるようにする。
【0035】突起7が形成されたあとのCF基板1は、
図示してないが、電極膜6と突起7との上に図示してな
い配向膜が被覆される。該配向膜をラビング処理しなく
ても良いことがこゝで例示している垂直配向型の液晶表
示装置10の最大の特長となっており、こうしてCF基板
1が半完成する。そして、この半完成したCF基板1
は、CF基板1とは別にやはり突起7が設けられ、配向
膜が被覆され、ラビング処理がなされていない半完成し
たTFT基板2と貼り合わされ、液晶注入が行われて液
晶表示パネルとなる。
【0036】こゝでは、突起7がCF基板1とTFT基
板2との両方に設けられている構成を例示したが、ブラ
ックマトリックス3とカラーフィルタ5との段差を緩和
することを考慮すれば、CF基板1のみに突起7が設け
られている構成であれば、本発明を適用することができ
る。事実、垂直配向型の液晶表示装置として、突起7を
CF基板1のみに設けた構成が実用になっている。
【0037】また、段差緩和層8は文字通りCF基板1
の非表示部位11に生じるブラックマトリックス3とカラ
ーフィルタ5との段差を埋めるものであるから、突起7
を構成する材料、つまり、成膜性や絶縁性などが優れた
材料であれば十分に段差緩和層8としての機能が果たせ
る。
【0038】さらに、突起7の形成と同時に段差緩和層
8を形成するに際して、どのような形状や寸法の突起7
を形成するかは本発明を制約するものではなく、種々の
変形が可能である。
【0039】
【発明の効果】カラー表示が可能な液晶表示装置のCF
基板の非表示部位におけるブラックマトリックスとカラ
ーフィルタとの段差を小さくすることは、液晶を注入す
る際に起こる不具合に起因した表示品質の悪化を解消す
るために重要である。一方、垂直配向型の液晶表示装置
においては、突起を設けることが不可欠である。
【0040】そこで、突起を形成する際に同時に段差緩
和層を設ければ、従来の製造工程を増やすことなく容易
に段差を小さくすることができ、従って、本発明は垂直
配向型の液晶表示装置の表示品質の向上に寄与するとこ
ろが大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる液晶表示装置の要部の斜視図で
ある。
【図2】 本発明になる段差緩和層の製造工程である。
【図3】 垂直配向型液晶表示装置の液晶の動作の説明
図である。
【図4】 突起の配列の一例の上面図である。
【図5】 カラーフィルタとブラックマトリックスとの
段差を説明する斜視図である。
【符号の説明】
1 CF基板 2 TFT基板 3 ブラックマトリックス 4 画素部位 5 カラーフィルタ 6 電極膜 7 突起 8 段差緩和層 10 液晶表示装置 11 非表示部位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 正 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 2H090 HA03 HA11 HA16 HB07Y HC12 HD01 HD03 HD14 LA05 LA15 MA01 MA17 MB14 2H091 FA02Y FA35Y FB08 FC10 FD04 FD06 GA03 GA06 GA07 GA16 LA16

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の基板間に誘電率異方性が負の液晶
    を挟持し、該液晶が、画素電極の表面に設けた突起によ
    って、電圧無印加時にはほぼ垂直に配向し、所定の電圧
    を印加した時にはほぼ水平に配向する液晶表示装置にお
    いて、 該一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の上に設け
    られたブラックマトリックスとカラーフィルタとの段差
    を埋める段差緩和膜が、該突起と同一材料からなること
    を特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 一対の基板間に誘電率異方性が負の液晶
    を挟持し、該液晶が、画素電極の表面に設けた突起によ
    って、電圧無印加時にはほぼ垂直に配向し、所定の電圧
    を印加した時にはほぼ水平に配向する液晶表示装置の製
    造方法であって、 該一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の上にブラ
    ックマトリックスとカラーフィルタとを形成した後、該
    突起の形成と同時に段差緩和膜を形成することを特徴と
    する液晶表示装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100494712B1 (ko) * 2002-06-29 2005-06-13 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 수직배향 모드 액정표시장치
US7768490B2 (en) 2006-07-28 2010-08-03 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Common voltage compensation device, liquid crystal display, and driving method thereof

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