JP2005227582A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラビング処理する際にトランスファー部において発生する配向膜の剥離と再付着を減少させ、ラビングスジやラビングキズの発生を抑制して、液晶表示の均一性を高めることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶層を挟んで、画素電極、薄膜トランジスタおよび配向膜を有するアレイ基板１と、カラーフィルタ層、対向電極および配向膜を有する対向基板２とが対向し、アレイ基板上に配置された共通配線４と対向基板上の対抗電極６とを接続するトランスファー部が形成される。トランスファー部は、アレイ基板の共通配線に接続された配線パッドと、対抗電極の周縁部の配線パッドと対向する接続電極部とを、導電材料で接続して構成される。配線パッドは９０°以下の角度のかど部を周縁に含まない島形状に形成され、対向電極の周縁は、配線パッドと対向する領域を包含する実質的に突出部を持たない形状に形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶層を挟んで画素電極を有するアレイ基板とカラーフィルタ層および対向電極を対向させた液晶表示装置に関し、特に、アレイ基板上に配置された共通配線と対向基板上の対抗電極とを接続するトランスファー部の、ラビング処理に適した改良に関する。

液晶表示装置は、パソコン、カーナビ、モニターおよびＴＶ等の画面表示用として広く用いられている。これらの液晶表示に使用する液晶の配向モードとしては、ネマティック液晶を利用したＴＮ型配向モード、ＳＴＮ型配向モードが多く使用されている。さらに、応答速度が早く視野角が広い、強誘電体液晶などを用いた表示モードも知られているが、耐ショック性、温度特性などについて改善を要する。これらに対して、高速応答性に優れ視野角が広いモードとして、ツイスト配向ではなく、パラレル配向させた光学補償型すなわちＯＣＢ（Optically Compensated Bend）型配向モードが、映像機器用として注目され、活発に開発が行われている。

図５（ａ）は、ＯＣＢ型配向モードを有する液晶表示パネル１１の断面構造を示す。アレイ基板１２上には順次、画素電極１３、および配向膜１４などが積層形成されている。アレイ基板１２に対向させて配置された対向基板１５上には順次、カラーフィルタ層１６、対向電極１７、配向膜１８などが形成されている。対向基板１５とアレイ基板１２の間隙に液晶が充填されて、液晶層１９が形成されている。対向基板１５の外側には、光学補償用の位相差板２０、及び偏光板２１が配置されている。アレイ基板１２の外側には、位相差板２０、偏光板２１、及び光源用のバックライト２２が配置されている。

このＯＣＢ型液晶表示パネル１１の表示モードについて、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。アレイ基板１２と対向基板１５の配向膜１４、１８は、平行（パラレル）方向にラビング処理され、初期状態では図５（ａ）のように、液晶層１９はスプレイ配向される。この状態で、配向膜１４、１８表面付近の液晶層１９の液晶分子は、配向膜１４、１８の表面に対して高いチルト角（５°〜１２°）をもって配向されている。

図５（ｂ）は、対向基板１５の対向電極１７とアレイ基板１２の画素電極１３間に低い電圧を印加して、液晶層１９の液晶分子をスプレイ配向からベンド配向あるいはねじれ配向を含んだベンド配向へ転移させた状態を示す。図５（ｃ）は、さらに高い電圧を印加したベンド配向の状態を示す。図５（ａ）、図５（ｂ）は、低電圧印加時におけるバックライト２２光の透過率の高い高輝度の状態（通称、白表示）である。図５（ｃ）は、高電圧印加時の透過率の低い低高輝度の状態（通称、黒表示）である。この白表示と黒表示と白黒中間の表示とで画像表示を行う。

ＯＣＢ型配向モードを得るための一般的な方法としては、対向基板１５およびアレイ基板１２上に塗布形成した配向膜１４、１８をラビング処理する方法が用いられる。図６は、対向基板１５上に形成された配向膜１８にラビング処理を施す工程を模式的に示す平面図である。ラビング処理は、ステージ（図示せず）に搭載した対向基板１５を矢印Ｘ方向に並進移動させながら、ラビングローラ２３に巻着されたラビング布２４を、配向膜１８に接触させた状態で回転させて行う。ラビング方向は、ラビングローラ２３の回転方向、すなわちラビングローラ２３の回転軸に対して直交する方向を、平面図上で見た矢印Ｙの方向になる。ＯＣＢ型配向モードではパラレル配向させるので、ラビング処理の矢印Ｙの方向は、配向膜１８の一対の辺に平行に設定される。アレイ基板１２上に形成された配向膜１４にも、同様にラビング処理が施される。

上記のように構成された液晶表示パネル１１による表示画面の均一性は、ラビング処理の均一性に影響を受ける。ラビング処理の均一性は、ラビング処理する際の基板の並進移動方向、並進移動速度、ラビングローラの回転数などに影響される。

ラビング処理の不均一に起因する表示むらを解消する技術に関しては、例えば特許文献１、特許文献２に開示がある。特許文献１には、ラビングローラのラビング布のパイルの挙動に起因するラビング処理の不均一性を解消するために、パイルの並設方向、ラビング時のラビングローラの回転方向に対する基板上の電極の方向のなす角度などを制限することが記載されている。また特許文献２には、ラビングローラの偏心に起因するラビングの不均一性を解消するために、ラビング時のラビングローラの回転速度と基板の移動速度の関係を調整することが記載されている。
特開平１０−１８６３６４号公報 特開平１０−２６８３１１号公報

しかしながら、特許文献１および２は、高いプレチルト角を有するＯＣＢ型モードの場合特有のラビング処理の問題については、考慮されていない。

ＯＣＢ型配向はスプレイ配向であり、ＴＮ型やＳＴＮ型配向モードのようなツイスト配向させた際の低いプレチルト角と比較して、高いプレチルト角が要求される。一方、ラビング処理により配向を調整する場合、製造上の原因により、配向の状態がある程度分散（バラツキ）することは避けられない。ところが、高いプレチルト角を有するＯＣＢ型液晶表示モードでは、ＴＮ型やＳＴＮ型と比べて、スプレイ配向の分散に起因するプレチルト角の変化が大きくなる。このプレチルト角の変化の大きさが、表示画面における表示むらの主要な要因になる。つまり、プレチルト角の不均一性が大きいと、ＯＣＢ型液晶表示モードの画像表示では、中間調表示での電圧の変化に対する透過率の変化率が大きくなり、表示むらが顕著になる。

以下に、ＯＣＢ型モード特有の、ラビング処理に起因して発生するプレチルト角の分散に関して、より具体的に説明する。図６に示されるように、例えば対向基板１５の配向膜１８の端部では、配向膜１８はＩＴＯからなる対向電極１７上に形成されている。配向膜１８の端縁は対向基板１５の端縁と平行であり、ラビング方向である矢印Ｙの方向は、配向膜１８の端縁と平行になる。対向基板１５を矢印Ｘ方向に移動させながら、一定の高速度で回転しているラビングローラ２３によりラビング処理を施す際には、配向膜１８の端縁をラビング布２４で直線的に擦ることになる。その際に、対向電極１７上に形成された配向膜１８の端縁に、特に角の部分に剥離が発生し易い。剥離した配向膜は、ラビングローラ２３に巻着されたラビング布２４の布毛先端部に付着する。この付着した配向膜が表示領域に対応する配向膜１８上に再付着したり、あるいは剥離した配向膜が先端に付着した状態のラビング布２４により基板上の配向膜１８がラビングされる。そのため、配向膜が付着していないラビング布２４でラビングされた部分と比較して、ラビング処理後の状態に差異が発生し、液晶を注入した時に、表示領域中の液晶分子の配向状態、すなわちプレチルト角にばらつきが生じる。また、ＩＴＯのエッジでラビング布２４が損耗する場合もある。これもプレチルト角のバラツキの原因となる。

プレチルト角の差は、表示のムラとして現われ、原因箇所を起点としてスジ状に発生する。これをラビングスジと称する。また、断続的にキズ状に発生する場合もあり、ラビングキズと称する。

ラビング処理による配向膜１８の隅での剥がれは、対向基板１５の並進移動に伴い、ラビングローラ２３の軸方向の下方にずれた位置でも順次発生する。その結果、ラビング処理後の配向膜１８に、等間隔の縦筋むらが残される。この縦筋むらは、ラビング処理が施された配向膜１８を観察して確認できるものではないが、液晶表示パネルとして組み立てた後、画像表示を行った場合に表示むらとして観測される。

上述のような配向膜の剥離は、各基板の周辺部に形成されたトランスファー部においても発生する。トランスファー部とは、アレイ基板上に配置された共通配線と対向基板上の対抗電極とを接続する部分である。一般的には、駆動用のＬＳＩはアレイ基板側に搭載されるので、対向基板側の対向電極とＬＳＩを電気的に接続するためにトランスファー部が形成される。

トランスファー部の構造について、図７を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、アレイ基板１２上の画素電極等が設けられた表示領域２５の周囲に、共通配線２６が配置され配線パッド２７が接続されている。図７（ｂ）に示すように、対向基板１５には、対向電極２８の端部に対向電極パッド２８ａが設けられている。配線パッド２７上に導電材料（図示せず）を配置し、配線パッド２７と対向電極パッド２８ａが対向するようにアレイ基板１２と対向基板１５とを重ね合わせることにより、トランスファー部が形成される。

配線パッド２７および対向電極パッド２８ａは、図示するように、矩形状に形成されている。そのため、ＩＴＯのパターンのエッジ部分における配向膜が、ラビング処理により上述のような剥離を生じ、配向の縦筋むらの問題を生じる。

本発明は、ラビング処理する際にトランスファー部において発生する配向膜の剥離と再付着を減少させ、ラビングスジやラビングキズの発生を抑制して、液晶表示の均一性を高めることが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、画素電極および配向膜を有するアレイ基板と、対向電極および配向膜を有し前記アレイ基板との間に間隙を設けて配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板の間隙に充填された液晶と、前記アレイ基板上に配置された共通配線と前記対向基板上の対抗電極とを接続するトランスファー部とを備える。前記トランスファー部は、前記アレイ基板の周辺部に配置され前記共通配線に接続された配線パッドと前記対抗電極の周縁部に形成された接続電極部とを導電材料で接続した構成を有する。前記配線パッドは、９０°以下の角度のかど部を周縁に含まない島形状に形成され、前記対向電極は前記配線パッドに対応する領域を包含する形状を有する。

本発明の液晶表示装置によれば、ラビング処理する際にトランスファー部において発生する配向膜の剥離と再付着を減少させ、ラビングスジやラビングキズの発生を抑制して、液晶表示の均一性を高めることが可能である。

本発明の液晶表示装置によれば、トランスファー部を構成するアレイ基板の配線パッドが、周縁に９０°以下の角度のかど部を持たないので、従来例のように、ラビング処理の際の配向膜の剥離の原因となることがない。また、対向電極側は、配線パッドに対応する領域を包含する形状とし、トランスファー部のための特別な接続部を形成しないので、対向電極側のトランスファー部に起因する配向膜の剥離の可能性も解消される。

アレイ基板の配線パッドは、周縁が曲線により形成された形状とすることができる。例えば、円形、楕円形、または長円形とすることがきる。あるいは配線パッドを多角形としてもよい。あるいは面取りがされた矩形状としてもよい。対向電極は、概略矩形状とすることができる。

各基板の配向膜は、各基板の端縁に平行な方向にラビング処理が施され、液晶がＯＣＢ型のモードに配向された構成とすることができる。また、液晶分子のプレチルト角が５°以上に配向されるように、対向基板とアレイ基板の配向膜がラビング処理された構成とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態における液晶表示装置を構成する基板の概要を示す。基本的な構成は、図５に示した従来例と同様である。図１には、本実施の形態の特徴部分であるトランスファー部以外は省略して示す。（ａ）はアレイ基板１の平面図、（ｂ）はアレイ基板の要部を拡大して示した平面図、（ｂ）は対向基板２の平面図である。

図１（ａ）のアレイ基板１には、画素電極や薄膜トランジスタ（図示せず）等が設けられた表示領域３の周囲に、共通配線４が配置されている。共通配線４に沿って、複数の配線パッド５が配置され、共通配線４と接続されている。共通配線４は、アレイ基板１側に搭載された駆動用のＬＳＩ（図示せず）と薄膜トランジスタとを接続している。配線パッド５の周辺を拡大して図１（ｂ）に示す。図１（ｃ）の対向基板２には、カラーフィルタ層（図示せず）上に矩形の対向電極６が設けられている。５ａは、アレイ電極１と重ね合わせたときに、配線パッド５と対向する接続部位を示す。すなわち、対向電極６は、全体としては矩形状で、接続部位５ａを含む領域を覆う大きさを有する。なお、いずれの基板も最上面には配向膜が形成されているが、図示を省略する。

図２に、アレイ基板１と対向基板２を、画素電極や対向電極等が設けられた面を対向させて重ね合わせたときの、アレイ基板１上での対向電極６の位置を一点鎖線で示す。対向電極６の周縁内部に配線パッド５が対向し、導電材を介して対向電極６と配線パッド５を接続することが可能である。

トランスファー部の断面構造を図３に示す。アレイ基板１には、画素電極３ａや薄膜トランジスタ３ｂが形成された表示領域３の外側に、共通配線４が形成され、共通配線４には配線パッド５が接続されている。対向基板２に形成された対向電極６は、カラーフィルタ層７が配置された表示領域３の外側に延びて形成されている。アレイ基板１と対向基板２は、所定の間隙を形成してシール樹脂８を介して貼り合わされている。なお、アレイ基板１および対向基板２上の配向膜は図示が省略されている。アレイ基板１上の配線パッド５と対向電極６の端縁部とが、導電材９を介して接続されている。導電材９としては、例えばカーボンペースト等の導電性樹脂が用いられる。製造工程では、配線パッド５上に例えば導電材９を塗布し、配線パッド５の位置と対向電極パッド６の周縁部とを対向させて、アレイ基板１と対向基板２とを重ね合わせ、両基板間に導電材９を挟み込むことにより、トランスファー部が形成される。

この実施の形態において、配線パッド５は、図１（ｂ）に示したように円形に形成されている。したがって、先鋭部がなく、従来の矩形状のように、ラビング処理の際の配向膜の剥離の原因となることがない。また、対向電極６側には、トランスファー部を形成するための形状を設けないので、対向電極６側のトランスファー部に起因する配向膜の剥離の可能性も解消される。その結果、本実施の形態によれば、アレイ基板１および対向基板２のトランスファー部に起因するラビング処理の不均一性の問題を解決することができる。

アレイ基板１に設ける配線パッド５の形状は、配向膜の剥離を防止するために、円形以外にも種々の形状を採ることができる。それらの例の一部を図４に示す。いずれの場合も、対向基板は図１（ａ）に示したように、トランスファー部として機能させるための突出した部分を形成することなく、配線パッドと対向する領域を含む形状とする。

図４（ａ）は、配線パッド１０ａが楕円形の場合、（ｂ）は配線パッド１０ｂが長円形の場合を示す。曲線により構成された他のどのような形状でも効果的である。図４（ｃ）は、配線パッド１０ｃが六角形の場合を示す。六角形以上の多角形としてもよい。図４（ｄ）は、配線パッド１０ｄが、長方形の角を面取りした形状を有する。

本実施の形態における配線パッドの形状を採用することによる、配向の不均一性抑制の効果は、プレチルト角が５°以上の高チルト配向膜の場合に顕著であった。

また上述の実施の形態で示した構成は、ＯＣＢ型液晶表示のように高プレチルト角を有する配向モードに発生し易い表示むらの低減に特に効果が大きいが、ラビング処理による他の配向モード、例えばＩＰＳ型液晶表示、強誘電体型液晶表示および反強誘電型液晶表示の場合に適用しても、表示むらを低減する効果を相応に得ることが可能である。

本発明の液晶表示装置は、ラビング処理する際にトランスファー部において発生する配向膜の剥離と再付着を減少させ、ラビングスジやラビングキズの発生を抑制して、液晶表示の均一性を高めることが可能であり、パソコン、カーナビ、モニターおよびＴＶ等の画面表示用として有用である。

本発明の実施の形態における液晶表示装置を構成する基板の概要を示し、（ａ）はアレイ基板の平面図、（ｂ）はアレイ基板の要部を拡大して示した平面図、（ｃ）は対向基板の平面図 図１のアレイ基板と対向基板を対向させた状態を示す平面図 図２のトランスファー部を示す断面図 アレイ基板の他の構成例の一部を示す平面図 ＯＣＢ型液晶表示パネルの構成を示す断面図 配向膜にラビング処理を施す工程を模式的に示す平面図 従来例の液晶表示装置を構成する基板の概要を示し、（ａ）はアレイ基板の平面図、（ｂ）は対向基板の平面図

符号の説明

１ アレイ基板
２ 対向基板
３ 表示領域
４ 共通配線
５ 配線パッド
５ａ 接続部位
６ 対向電極
７ 導電材料
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ 配線パッド
１１ 液晶表示パネル
１２ アレイ基板
１３ 画素電極
１４ 配向膜
１５ 対向基板
１６ カラーフィルタ層
１７ 対向電極
１８ 配向膜
１９ 液晶層
２０ 位相差板
２１ 偏光板
２２ バックライト
２３ ラビングローラ
２４ ラビング布
２５ 表示領域
２６ 共通配線
２７ 配線パッド
２８ 対向電極
２８ａ 対向電極パッド

Claims (8)

1. 画素電極および配向膜を有するアレイ基板と、対向電極および配向膜を有し前記アレイ基板との間に間隙を設けて配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板の間隙に充填された液晶と、前記アレイ基板上に配置された共通配線と前記対向基板上の対抗電極とを接続するトランスファー部とを備え、前記トランスファー部は、前記アレイ基板の周辺部に配置され前記共通配線に接続された配線パッドと前記対抗電極の周縁部に形成された接続電極部とを導電材料で接続した構成を有する液晶表示装置において、
   前記配線パッドは、９０°以下の角度のかど部を周縁に含まない島形状に形成され、前記対向電極は前記配線パッドに対応する領域を包含する形状を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記アレイ基板の配線パッドは、周縁が曲線により形成されている請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記アレイ基板の配線パッドは、円形、楕円形、または長円形である請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記アレイ基板の配線パッドは、多角形である請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記アレイ基板の配線パッドは、面取りがされた矩形状である請求項１記載の液晶表示装置。
6. 前記対向電極は概略矩形状である請求項１記載の液晶表示装置。
7. 前記各配向膜は、前記各基板の端縁に平行な方向にラビング処理が施され、前記液晶がＯＣＢ（Optically Compensated Bend）型のモードに配向された請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 液晶分子のプレチルト角が５°以上に配向されるように、前記対向基板とアレイ基板の配向膜がラビング処理された請求項７に記載の液晶表示装置。
   
   

Images