JP2002221712A

JP2002221712A - 液晶装置

Info

Publication number: JP2002221712A
Application number: JP2001016189A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamada; 健一山田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-08-09
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: JP3788242B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ギャップ長を均一にして色むらの発生を防止す
る。【解決手段】対向基板２０上の端部には画面表示有効画
素領域を区画する額縁４２が形成されている。対向基板
２０上に形成されたカラーフィルタ層５１は、額縁４２
上にも形成されている。カラーフィルタ層５１上には保
護膜層５２が形成されている。カラーフィルタ層５１
は、額縁４２の内縁から外側の十分な長さの位置まで延
設されている。これにより、保護膜層５２の端部に生じ
る段差は額縁４２の内縁の外側のみに生じ、画面表示有
効画素領域内では、保護膜層５２の膜厚は均一となる。
従って、ギャップ長は均一となり、色むらの発生が防止
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー表示が可能
な液晶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ライトバルブ等の液晶装置は、ガラ
ス基板、石英基板等の２枚の基板間に液晶を封入して構
成される。液晶ライトバルブでは、一方の基板に、例え
ば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、Ｔ
ＦＴと称す）等の能動素子をマトリクス状に配置し、他
方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液
晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、
画像表示を可能にする。

【０００３】即ち、ＴＦＴ素子によってマトリクス状に
配列された画素電極（ＩＴＯ）に画像信号を供給し、画
素電極と対向電極相互間の液晶層に画像信号に基づく電
圧を印加して、液晶分子の配列を変化させる。これによ
り、画素の透過率を変化させ、画素電極及び液晶層を通
過する光を画像信号に応じて変化させて画像表示を行
う。

【０００４】電圧無印加時の液晶分子の配列を規定する
ために、一方の基板（アクティブマトリクス基板（素子
基板ともいう））及び他方の基板（対向基板）の液晶層
に接する面上に配向膜を形成し、配向膜にラビング処理
を施す。ラビング処理によって、電圧無印加時の液晶分
子をラビング方向に配列させる。

【０００５】また、カラー表示を可能とするために、対
向基板と対向電極との間にカラーフィルタが形成される
こともある。カラーフィルタ上には保護膜層が形成さ
れ、保護膜層上に対向電極及び配向膜が形成される。カ
ラーフィルタは各画素に対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及
び青（Ｂ）に着色されており、各画素を赤画素、緑画素
及び青画素としてカラー表示を行う。

【０００６】ＴＦＴを配置したＴＦＴ基板と、カラーフ
ィルタを形成した対向基板とは別々に製造される。両基
板は、パネル組立工程において高精度に貼り合わされた
後、液晶が封入される。貼り合わせ工程では、一方の基
板上の端辺に接着剤となるシール部が形成される。ＴＦ
Ｔ基板と対向基板とをシール部を用いて貼り合わせ、ア
ライメントを施しながら圧着硬化させる。シール部の一
部には切り欠きが設けられており、この切り欠きを介し
て液晶を封入する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶パネル
においては画面有効領域を区画するために、パネル周辺
に額縁としての遮光膜が形成されている。ところが、対
向基板としてカラーフィルタが形成された基板を用いた
場合には、額縁近傍に色むらが発生するという問題点が
あった。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、額縁近傍に発生する色むらの発生を防止す
ることができる液晶装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶装置
は、液晶装置用基板と、有効画素領域を区画するために
前記液晶装置用基板上の端部に形成される遮光部材であ
る額縁と、前記有効画素領域内の各画素に対応した着色
部材を保護する保護膜層と、前記液晶装置用基板上に形
成されて前記着色部材を構成し、前記保護膜層が前記有
効画素領域内において平坦に膜形成されるように、前記
額縁の内縁から所定の長さだけ外側まで延設されるカラ
ーフィルタ層とを具備したことを特徴とする。

【００１０】このような構成によれば、液晶装置用基板
上の端部には有効画素領域を区画するために遮光部材で
ある額縁が形成されている。液晶装置用基板上にはカラ
ーフィルタ層も形成されており、有効画素領域内の各画
素に対応した着色部材が構成される。保護膜層はカラー
フィルタ層上に形成されて着色部材を保護する。カラー
フィルタ層は、保護膜層が有効画素領域内において平坦
に膜形成されるように、額縁の内縁から所定の長さだけ
外側まで延設されて形成されている。有効画素領域内に
おいては保護膜層は平坦であり、ギャップ長は均一であ
る。従って、色むらは発生しない。

【００１１】前記額縁の内縁から所定の長さは、前記カ
ラーフィルタ層の膜厚に基づいて設定することを特徴と
する。

【００１２】このような構成によれば、カラーフィルタ
層は、その膜厚に応じた長さだけ額縁の内縁から所定の
長さだけ外側まで延設されて、保護膜層が有効画素領域
内において平坦に膜形成されることを可能にする。

【００１３】また、前記額縁の内縁から所定の長さは、
前記カラーフィルタ層の膜厚の５０〜１００倍であるこ
とを特徴とする。

【００１４】このような構成によれば、カラーフィルタ
層は、その膜厚の５０〜１００倍の長さだけ額縁の内縁
から外側まで延設されて、保護膜層が有効画素領域内に
おいて平坦に膜形成されることを可能にする。

【００１５】また、前記額縁の内縁から所定の長さは、
前記保護膜層の材質及び膜厚、前記カラーフィルタ層の
材質及び膜厚並びに前記額縁の材質及び厚さのうちの少
なくとも１つに基づいて設定する。

【００１６】このような構成によれば、カラーフィルタ
層は、保護膜層の材質及び膜厚、カラーフィルタ層の材
質及び膜厚並びに額縁の材質及び厚さのうちの少なくと
も１つに基づく長さだけ額縁の内縁から外側まで延設さ
れて、保護膜層が有効画素領域内において平坦に膜形成
されることを可能にする。

【００１７】また、本発明に係る液晶装置は、前記保護
膜層の前記額縁の内縁から外側の領域にかけて、有効画
素領域内の上面から盛り上がる段差部を有すること特徴
とする。

【００１８】このような構成によれば、有効画素領域内
の上面から盛り上がる段差部は、保護膜層の額縁の内縁
から外側の領域にかけて生じ、有効画素領域内は平坦と
なる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態に係る液晶装置の額縁近傍における概略構成を示
す説明図である。図２は液晶装置の画素領域を構成する
複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図であ
る。図３はＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成され
た各構成要素と共に対向基板側から見た平面図であり、
図４は素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入
する組立工程終了後の液晶装置を、図３のＨ−Ｈ'線の
位置で切断して示す断面図である。また、図５は液晶装
置の画素を詳細に示す断面図である。図６は本実施例に
採用される対向基板の概略構成を示す説明図である。図
７はパネル組立工程を示すフローチャートである。図８
は額縁近傍におけるカラーフィルタと保護膜層との関係
を説明するための説明図であり、図９は額縁近傍におけ
る保護膜層の段差の検出結果を示す説明図である。図９
（ａ）は額縁近傍における画素の配置を示し、図９
（ｂ）は額縁近傍における保護膜層の膜厚変化を示して
いる。図１０は本実施の形態における液晶パネルの額縁
を説明するための説明図である。図１１は額縁近傍にお
ける表示画面有効画素とダミー画素との配置を示す説明
図であり、図１１（ａ），（ｂ）は夫々図１又は図８に
対応したものである。

【００２０】本実施の形態は額縁上に形成するカラーフ
ィルタ（ダミー画素）を額縁内縁から外側に十分の長さ
で延設することにより、額縁内縁の内側（表示画面有効
画素領域）における保護膜層を平坦化して、ギャップム
ラの発生を防止するようにしたものである。

【００２１】先ず、図２乃至図６を参照して、液晶パネ
ルの構造について説明する。

【００２２】液晶パネルは、図３及び図４に示すよう
に、ＴＦＴ基板等の素子基板１０と対向基板２０との間
に液晶５０を封入して構成される。素子基板１０上には
画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置され
る。図２は画素を構成する素子基板１０上の素子の等価
回路を示している。

【００２３】図２に示すように、画素領域においては、
複数本の走査線３ａと複数本のデータ線６ａとが交差す
るように配線され、走査線３ａとデータ線６ａとで区画
された領域に画素電極９ａがマトリクス状に配置され
る。そして、走査線３ａとデータ線６ａの各交差部分に
対応してＴＦＴ３０が設けられ、このＴＦＴ３０に画素
電極９ａが接続される。

【００２４】ＴＦＴ３０は走査線３ａのＯＮ信号によっ
てオンとなり、これにより、データ線６ａに供給された
画像信号が画素電極９ａに供給される。この画素電極９
ａと対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電
圧が液晶５０に印加される。また、画素電極９ａと並列
に蓄積容量７０が設けられており、蓄積容量７０によっ
て、画素電極９ａの電圧はソース電圧が印加された時間
よりも例えば３桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積
容量７０によって、電圧保持特性が改善され、コントラ
スト比の高い画像表示が可能となる。

【００２５】図５は、一つの画素に着目した液晶パネル
の模式的断面図である。

【００２６】ガラスや石英等の素子基板１０には、ＬＤ
Ｄ構造をなすＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０
は、チャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ、ドレイン領域
１ｅが形成された半導体層に絶縁膜２を介してゲート電
極をなす走査線３ａが設けられてなる。ＴＦＴ３０上に
は第１層間絶縁膜４を介してデータ線６ａが積層され、
データ線６ａはコンタクトホール５を介してソース領域
１ｄに電気的に接続される。データ線６ａ上には第２層
間絶縁膜７を介して画素電極９ａが積層され、画素電極
９ａはコンタクトホール８を介してドレイン領域１ｅに
電気的に接続される。

【００２７】走査線３ａ（ゲート電極）にＯＮ信号が供
給されることで、チャネル領域１ａが導通状態となり、
ソース領域１ｄとドレイン領域１ｅとが接続されて、デ
ータ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに与え
られる。

【００２８】また、半導体層にはドレイン領域１ｅから
延びる蓄積容量電極１ｆが形成されている。蓄積容量電
極１ｆは、誘電体膜である絶縁膜２を介して容量線３ｂ
が対向配置され、これにより蓄積容量７０を構成してい
る。画素電極９ａ上にはポリイミド系の高分子樹脂から
なる配向膜１６が積層され、所定方向にラビング処理さ
れている。

【００２９】一方、対向基板２０には、カラーフィルタ
（ＣＦ）層が形成される。図６は組み立て工程前の対向
基板を所定位置で切断して示している。図６に示すよう
に、対向基板２０上にはＣＦ層５１が形成され、ＣＦ層
５１上には保護膜層５２が形成されている。ＣＦ層５１
は、各画素電極９ａに対応した位置及び大きさで赤，
緑，青に着色された有機着色膜であり、各着色部分が画
素を構成する。保護膜層５２は、ＣＦ層５１を保護する
ため及び各着色部分の厚さの相違を吸収して平坦化する
ために設けられた有機膜である。保護膜層５２上に対向
電極２１が形成される。

【００３０】図５において、対向基板２０には、ＴＦＴ
アレイ基板のデータ線６ａ、走査線３ａ及びＴＦＴ３０
の形成領域に対向する領域、即ち各画素の非表示領域に
おいて第１遮光膜２３が設けられている。この第１遮光
膜２３によって、対向基板２０側からの入射光がＴＦＴ
３０のチャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ及びドレイン
領域１ｅに入射することが防止される。対向基板２０上
及び第１遮光膜２３上に、ＣＦ層５１、保護膜層５２及
び対向電極（共通電極）２１が基板２０の略全面に亘っ
て形成されている。対向電極２１上にポリイミド系の高
分子樹脂からなる配向膜２２が積層され、所定方向にラ
ビング処理されている。

【００３１】そして、素子基板１０と対向基板２０との
間に液晶５０が封入されている。この構成において、Ｔ
ＦＴ３０は所定のタイミングでデータ線６ａから供給さ
れる画像信号を画素電極９ａに書き込む。書き込まれた
画素電極９ａと対向電極２１との電位差に応じて液晶５
０の分子集合の配向や秩序が変化して、光を変調し、階
調表示を可能にする。

【００３２】図３及び図４に示すように、対向基板２０
には表示領域を区画する遮光膜である額縁４２が設けら
れている。額縁４２は例えば第１遮光膜２３と同一又は
異なる遮光性材料によって形成されている。図１０に示
すように、額縁４２（破線部）の内縁内側は画面表示有
効画素領域５５である。

【００３３】額縁４２の外側の領域に液晶を封入するシ
ール材４１が、素子基板１０と対向基板２０間に形成さ
れている。シール材４１は対向基板２０の輪郭形状に略
一致するように配置され、素子基板１０と対向基板２０
を相互に固着する。シール材４１は、素子基板１０の１
辺の一部において欠落しており、貼り合わされた素子基
板１０及び対向基板２０相互の間隙には、液晶５０を注
入するための液晶注入口７８が形成される。液晶注入口
７８より液晶が注入された後、液晶注入口７８を封止材
７９で封止するようになっている。

【００３４】素子基板１０のシール材４１の外側の領域
には、データ線駆動回路６１及び実装端子６２が素子基
板１０の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接
する２辺に沿って、走査線駆動回路６３が設けられてい
る。素子基板１０の残る一辺には、画面表示領域の両側
に設けられた走査線駆動回路６３間を接続するための複
数の配線６４が設けられている。また、対向基板２０の
コーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１
０と対向基板２０との間を電気的に導通させるための導
通材６５が設けられている。

【００３５】次に、図７を参照してパネル組立工程につ
いて説明する。素子基板１０（ＴＦＴ基板）と対向基板
２０とは、別々に製造される。ステップＳ1 ，Ｓ6 で夫
々用意されたＴＦＴ基板及び対向基板２０に対して、次
のステップＳ2 ，Ｓ7 では、配向膜１６，２２となるポ
リイミド（ＰＩ）を塗布する。次に、ステップＳ3 ，Ｓ
8 において、素子基板１０表面の配向膜１６及び対向基
板２０表面の配向膜２２に対して、ラビング処理を施
す。

【００３６】次に、ステップＳ4 ，Ｓ9 において、洗浄
工程を行う。この洗浄工程は、ラビング処理によって生
じた塵埃を除去するためのものである。

【００３７】洗浄工程が終了すると、ステップＳ5 にお
いて、シール材４１、及び導通材６５（図３参照）を形
成する。次に、ステップＳ10で、素子基板１０と対向基
板２０とを貼り合わせ、ステップＳ11でアライメントを
施しながら圧着し、シール材４１を硬化させる。最後
に、ステップＳ12において、シール材４１の一部に設け
た切り欠きから液晶を封入し、切り欠きを塞いで液晶を
封止する。

【００３８】図８は額縁４２近傍における保護膜層の形
状を示しており、従来の液晶装置に採用されているカラ
ーフィルタ層を採用した場合の例である。図８に示すよ
うに、従来の液晶装置においては、カラーフィルタ層８
１は、額縁４２の内縁近傍の位置までしか延設されてい
ない。図９は図８の例における保護膜層８２の厚さの変
化を示している。

【００３９】図９（ａ）は図８のＡ方向から見たもので
あり、カラーフィルタの各着色部分によって構成される
各画素を四角印で示している。カラーフィルタ層８１が
斜線にて示す額縁上の内縁近傍まで形成されており、額
縁上のカラーフィルタ層８１の各着色部分によって、表
示上無効なダミー画素が構成される。図９の例では、
１，２画素分のダミー画素領域が形成されていることを
示しているが、一般的には、ダミー画素領域としては約
３〜５画素分に設定される。

【００４０】図９（ｂ）は保護膜層８２の膜厚を対向基
板２０を基準に測定した結果を示したものであり、図９
（ｂ）の横軸は額縁４２近傍を除く保護膜層８２の平均
的な膜厚を示している。図８及び図９（ｂ）に示すよう
に、額縁４２近傍においては、保護膜層８２はその平均
的な膜厚よりも厚膜に形成された段差８３を有する。

【００４１】図８及び図９に示すように、段差８３は画
面表示有効画素領域５５内において生じている。即ち、
画面表示有効画素領域５５内の額縁４２近傍において
は、中央部に比べてギャップ長が短い。中央部と額縁４
２近傍とのギャップ長の差によって、ギャップムラが生
じ、これにより色むらが生じているものと考えられる。

【００４２】カラーフィルタ層上に保護膜層を平坦に塗
布することは困難である。そこで、本実施の形態におい
ては、額縁４２上のカラーフィルタ層の形成範囲を広げ
ることで、保護膜層を画面表示有効画素領域５５内にお
いて平坦化するようになっている。

【００４３】図１において、対向基板２０上の端部には
額縁４２が形成されている。対向基板２０上にはカラー
フィルタ層５１が形成されている。カラーフィルタ層５
１は、例えばポリイミド系樹脂によって構成されてお
り、Ｒ，Ｇ，Ｂ各着色部分は膜厚が異なり約０．５μｍ
の段差を有する。カラーフィルタ層５１は、表示画面有
効画素領域だけでなく、額縁４２上にも形成されてい
る。なお、図１の構成は、図１０のいずれの対向基板端
部においても同様である。

【００４４】本実施の形態においては、カラーフィルタ
層５１は額縁４２の内縁から外側に、その膜厚の約５０
〜１００倍以上の長さに延設されるようになっている。
図１１はこの状態を示したものであり、図１１（ａ）は
図８のＡ方向から見たものであり、図１１（ｂ）は図１
のＢ方向から見たものである。

【００４５】図１１（ａ）に示す従来の液晶装置におい
ては、約３〜５画素のダミー画素が形成されているのに
対し、本実施の形態においては、図１１（ｂ）に示す例
では、額縁４２上に、約１２〜１４画素分のダミー画素
を形成している。なお、図１１では同一のハッチングに
よって同一の着色を示している。例えば、１画素の画素
長が約３０μｍであるものとすると、図１１（ｂ）の例
では、ダミー画素領域の長さは、約３６０μｍ〜４２０
μｍとなる。

【００４６】カラーフィルタ層５１上には保護膜層５２
が形成される。保護膜層５２は例えばアクリル系樹脂で
構成されており、比較的粘性が高く、レベリングしにく
い。保護膜層５２は、カラーフィルタ層５１の各着色部
分の厚さの相違を吸収するために、約２〜３μｍの厚さ
に設定するようになっている。

【００４７】このように構成された実施の形態において
は、保護膜層５２の端部において段差が生じる。この段
差はカラーフィルタ層５１の端部において発生してい
る。本実施の形態においては、カラーフィルタ層５１を
額縁４２の内縁から外側に十分な長さで延設しており、
保護膜層５２に生じる段差は、図１に示すように、画面
表示有効画素領域の外側のみに生じ、画面表示有効画素
領域内では、平坦化されている。

【００４８】これにより、画面表示有効画素領域内で
は、ギャップが均一となり、色むらの発生が防止され
る。

【００４９】このように本実施の形態においては、カラ
ーフィルタ層を額縁の内縁から外側の十分な長さの位置
まで延設していることから、保護膜層に生じる段差を額
縁内縁の外側のみに生じさせて、画面表示有効画素領域
では保護膜層を平坦に構成することができる。このた
め、画面表示有効画素領域内のギャップが均一となり、
色むらの発生を防止することができる。

【００５０】なお、上述した実施形態では、ＴＦＴのア
クティブマトリクス型の液晶装置を例にあげたが、ＴＦ
Ｄ（薄膜ダイオード）のアクティブマトリクス型の液晶
装置や、パッシブ型の液晶装置などの液晶装置にも適用
できるものである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、額
縁近傍に発生する色むらの発生を防止することができる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る液晶装置の額縁近傍
における概略構成を示す説明図。

【図２】液晶装置の画素領域を構成する複数の画素にお
ける各種素子、配線等の等価回路図。

【図３】ＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成された
各構成要素と共に対向基板側から見た平面図。

【図４】素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封
入する組立工程終了後の液晶装置を、図３のＨ−Ｈ'線
の位置で切断して示す断面図。

【図５】液晶装置の画素を詳細に示す断面図。

【図６】本実施例に採用される対向基板の概略構成を示
す説明図。

【図７】パネル組立工程を示すフローチャート。

【図８】額縁近傍におけるカラーフィルタと保護膜層と
の関係を説明するための説明図。

【図９】額縁近傍における保護膜層の段差の検出結果を
示す説明図。

【図１０】本実施の形態における液晶パネルの額縁を説
明するための説明図。

【図１１】額縁近傍における表示画面有効画素とダミー
画素との配置を示す説明図。

【符号の説明】

２０…対向基板４２…額縁５１…カラーフィルタ層５２…保護膜層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶装置用基板と、有効画素領域を区画するために前記液晶装置用基板上の
端部に形成される遮光部材である額縁と、前記有効画素領域内の各画素に対応した着色部材を保護
する保護膜層と、前記液晶装置用基板上に形成されて前記着色部材を構成
し、前記保護膜層が前記有効画素領域内において平坦に
膜形成されるように、前記額縁の内縁から所定の長さだ
け外側まで延設されるカラーフィルタ層とを具備したこ
とを特徴とする液晶装置。
【請求項２】前記額縁の内縁から所定の長さは、前記
カラーフィルタ層の膜厚に基づいて設定することを特徴
とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】前記額縁の内縁から所定の長さは、前記
カラーフィルタ層の膜厚の５０〜１００倍であることを
特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項４】前記額縁の内縁から所定の長さは、前記
保護膜層の材質及び膜厚、前記カラーフィルタ層の材質
及び膜厚並びに前記額縁の材質及び厚さのうちの少なく
とも１つに基づいて設定することを特徴とする請求項１
に記載の液晶装置。
【請求項５】前記保護膜層の前記額縁の内縁から外側
の領域にかけて、有効画素領域内の上面から盛り上がる
段差部を有すること特徴とする請求項１に記載の液晶装
置。