JP2006003534A - 対向基板及びその製造方法、並びに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バフラビングによる配向性向上を図ることができる対向基板及びその製造方法、並びに液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶５を挟んでＴＦＴ基板３と対向する対向基板４の製造方法において、石英ガラス基板１３上に所定の開口部を有する遮光膜１０を形成し、遮光膜上にＳｉＯ_２膜１２を形成し、このＳｉＯ_２膜にＣＭＰ法で平坦化処理を施し、ＳｉＯ_２膜上に透明電極１１を形成し、透明電極上に有機性配向膜９を形成した後にバフラビングにより配向処理を施す。
【選択図】 図１

Description

本発明は対向基板及びその製造方法、並びに液晶表示装置に関する。詳しくは、遮光膜上に光透過膜を形成して遮光膜に形成された開口部に起因する段差を軽減することによって、バフラビング時の配向性向上を図ろうとした対向基板及びその製造方法、並びに液晶表示装置に係るものである。

近年、液晶プロジェクタ等に代表される液晶表示装置付きの電子機器の普及に伴って液晶表示装置の高性能化の要求が高まってきており、液晶表示装置を高精細化・高輝度化するために様々な改良がなされている。
例えば、近年の液晶表示装置の高輝度化に伴う入射光量の増大により、液晶表示装置の冷却が重要となってきており、図４で示す様に、ＴＦＴ基板等の駆動基板の表示領域に対応する対向基板１０４の領域である図４中符号Ａで示す領域に図４（ａ）で示す様なストライプ状または図４（ｂ）で示す様なマトリックス状のアルミニウムから成る遮光膜１１０を形成し、駆動基板の表示領域内における画素開口部の周辺領域に入射する、不要な入射光を反射することによって、液晶表示装置の冷却を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
以下、従来の液晶表示装置について図面を用いて説明する。

図５は従来の液晶表示装置を説明するための模式図であり、ここで示す液晶表示装置１０１は、マトリックス状に配置された画素制御のための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０２等が形成されたＴＦＴ基板１０３及びブラックマトリックスが形成された対向基板１０４がシール材（図示せず）を介して貼り合せられ、ＴＦＴ基板及び対向基板の間隙に液晶１０５が注入封止されている。

ここで、ＴＦＴ基板の液晶側表面には、ＴＦＴを被覆する様に絶縁層１０６が形成され、絶縁層の上層には絶縁層に形成されたビア１０７を通じてＴＦＴと電気的に接続されると共に、パターニングされたＩＴＯ（インジウム−錫系透明導電膜）やＩＺＯ（インジウム−酸化亜鉛系透明導電膜）等から成る透明画素電極１０８が形成されている。更に、透明画素電極の上層には、例えばポリイミド、ポリアミド等の有機系配向膜１０９が形成され、バフラビングにより配向処理が施されている。

また、対向基板の液晶側表面には、アルミニウムから成り所定の開口部を有する遮光膜１１０が形成され、この遮光膜の上層にＩＴＯやＩＺＯ等から成る透明電極１１１が形成され、この透明電極の上層に有機系配向膜１０９が形成され、バフラビングにより配向処理が施されている。

特開２００４−４５７８３号公報

ところで、上記したバフラビングは、液晶分子をラビングした方向に配列し易くして液晶の配向性を高めるために、図６で示す様に、有機系配向膜の表面を布材（バフ）１１２を用いて所定の方向にラビングするものであるが、対向基板に形成された有機系配向膜をバフラビングにより配向処理する場合において、対向基板に遮光膜が形成されたことに起因して、有機系配向膜に段差が生じ、この段差の影響により充分な配向処理が施せないことがある。
即ち、遮光膜が所定の開口部を有しているために、遮光膜の上層に形成される有機系配向膜表面において、遮光膜の開口部に対応する領域は凹状部、それ以外の領域は凸状部となって有機系配向膜表面が凹凸形状となり、この凹凸形状により充分な配向処理が施せないことがある。特に、液晶パネルのより一層の小型化に伴って、遮光膜の開口部が小さくなり、有機系配向膜表面の凹状部がバフ材の径よりも小さくなってしまうことが想定でき、この様な場合には配向処理が極めて困難になるものと考えられる。

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、バフラビングによる配向性向上を図ることができる対向基板及びその製造方法、並びに液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る対向基板は、液晶を挟んで駆動基板と対向する対向基板において、所定の開口部を有する遮光膜が形成された対向基板本体と、前記遮光膜上に形成された光透過膜と、該光透過膜上に形成された導電層と、該導電層上に形成されると共に、ラビング処理によって配向処理が施された配向膜を備える。

ここで、遮光膜上に形成された光透過膜によって、遮光膜に形成された開口部に起因して生じる段差を軽減して、配向膜表面の平坦度を向上させることができる。なお、配向膜表面の平坦度をより一層向上させるべく、光透過膜は例えばＣＭＰ等の平坦化処理が施された方が好ましい。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る対向基板の製造方法は、液晶を挟んで駆動基板と対向する対向基板の製造方法において、対向基板本体上に所定の開口部を有する遮光膜を形成する工程と、該遮光膜上に光透過膜を形成する工程と、該光透過膜上に導電層を形成する工程と、該導電層上に配向膜を形成する工程と、該配向膜にラビング処理によって配向処理を施す工程を備える。

ここで、遮光膜上に光透過膜を形成することによって、遮光膜に形成された開口部に起因して生じる段差を軽減して、配向膜表面の平坦度を向上させることができる。なお、配向膜表面の平坦度をより一層向上させるべく、光透過膜に例えばＣＭＰ等の平坦化処理を施した方が好ましい。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、駆動基板と、該駆動基板と液晶を挟んで対向する対向基板を備える液晶表示装置において、前記対向基板は、所定の開口部を有する遮光膜が形成された対向基板本体と、前記遮光膜上に形成された光透過膜と、該光透過膜上に形成された導電層と、該導電層上に形成されると共に、ラビング処理によって配向処理が施された配向膜を備える。

ここで、遮光膜上に形成された光透過膜によって、遮光膜に形成された開口部に起因して生じる段差を軽減して、配向膜表面の平坦度を向上させることができる。なお、配向膜表面の平坦度をより一層向上させるべく、光透過膜は例えばＣＭＰ等の平坦化処理が施された方が好ましい。

上記した本発明の対向基板及びその製造方法、並びに液晶表示装置では、遮光膜上に平坦化膜として機能する光透過膜を形成し、遮光膜の上層に形成される配向膜の平坦度を向上させているために、配向膜表面の段差に起因した配向不良を低減でき、バフラビング時の配向性の向上を図ることができる。

また、バフラビングにより対向基板の配向処理が充分に行えることによって、液晶表示装置の高性能化を図ることができる。即ち、配向膜の配向処理が充分に施されていない場合には、駆動基板と対向基板の間隙に保持された液晶分子が正常に配向せず、印加した電圧による液晶分子の制御を充分に行うことができずに画質上の不具合を生じてしまうことが考えられるが、本発明では、バフラビング時の配向性が向上し、対向基板の配向処理を充分に行うことができるために、印加した電圧による液晶の制御を充分に行うことができ、高性能な液晶表示装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した液晶表示装置の一例を説明するための模式図であり、ここで示す液晶表示装置１は、マトリックス状に配置された画素制御のためのＴＦＴ２等形成されたＴＦＴ基板３及びブラックマトリックスが形成された対向基板４がシール材（図示せず）を介して貼り合せられ、ＴＦＴ基板及び対向基板の間隙に液晶５が注入封止されている。

上記したＴＦＴ基板は、画素開口部、ＴＦＴ、配線等を形成する有効領域に対応する表示領域と、表示領域以外の全ての領域であり、周辺回路領域とシール領域及びその外側領域に対応する周辺領域とを有し、表示領域には、多数の画素がマトリックス状に設けられており、互いに隣り合う画素の間には、行方向に沿って配列されたスキャンラインや列方向に沿って配列されたデータラインといった信号線が設けられ、これらスキャンラインとデータラインとが交差する付近に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等からなる液晶駆動用のスイッチング素子が形成されている。

なお、ＴＦＴ基板の液晶側表面には、前述の従来のＴＦＴ基板と同様に、ＴＦＴを被覆する様に絶縁層６が形成され、絶縁層の上層には絶縁層に形成されたビア７を通じてＴＦＴと電気的に接続されると共に、パターニングされたＩＴＯやＩＺＯ等から成る透明画素電極８が形成されている。更に、透明画素電極の上層には、例えばポリイミド、ポリアミド等の有機系配向膜９が形成され、バフラビングにより配向処理が施されている。

また、対向基板の液晶側表面には、ＴＦＴ基板におけるデータライン及びスキャンラインの配列位置に対応する箇所にアルミニウムから成る遮光膜１０が形成され、この遮光膜の上層にＣＭＰにより平坦化処理が施されたＳｉＯ_２膜１２が形成され、このＳｉＯ_２膜の上層にＩＴＯやＩＺＯ等から成る透明電極１１が形成され、この透明電極の上層に例えばポリイミド、ポリアミド等の有機系配向膜９が形成され、バフラビングにより配向処理が施されている。

ここで、本実施例では、ＴＦＴ基板におけるデータライン及びスキャンラインの配列位置に対応する箇所にマトリックス状に遮光膜を形成しているが、遮光膜はＴＦＴ基板の表示領域内における画素開口部の周辺領域に入射する、不要な入射光を反射することによって、液晶表示装置の冷却を行うことができれば充分であり、ＴＦＴ基板におけるデータラインの配列位置に対応する箇所に形成された縦型ストライプ状や、ＴＦＴ基板におけるスキャンラインの配列位置に対応する位置に形成された横型ストライプ状であっても構わない。

また、本実施例では、光透過膜としてＳｉＯ_２膜を形成しているが、遮光膜の上層に形成する光透過膜は遮光膜に形成された開口部に起因して生じる段差を軽減することができれば充分であり、必ずしもＳｉＯ_２膜である必要は無い。

以下、上記した本発明を適用した液晶表示装置の一例の製造方法について説明する。
本発明を適用した液晶表示装置を製造する場合には、先ず、図２（ａ）で示す様に、石英ガラス基板１３の表面にスパッタリングや真空蒸着等により膜厚が約２５ｎｍであるアルミニウムから成る遮光膜１０を形成した後に、遮光膜の上層にフォトレジスト膜１４を形成する。

次に、図２（ｂ）で示す様に、ＴＦＴ基板におけるデータライン及びスキャンラインの配列位置に対応する箇所の遮光膜上にフォトレジスト膜が残存する様に、汎用のフォトリソグラフィー技術で露光現像を行い、更に汎用のエッチング技術によって遮光膜をマトリックス形状にエッチングする。

続いて、図２（ｃ）で示す様に、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）処理により膜厚が約５０ｎｍのＳｉＯ_２膜１２を形成した後に、図２（ｄ）で示す様に、ＣＭＰ法によってＳｉＯ_２膜の平坦化処理を行う。

ここで、本実施例では、ＳｉＯ_２膜を形成した後にＣＭＰ法によって平坦化処理を行っているが、単にＳｉＯ_２膜を形成するのみでも遮光膜に形成された開口部に起因して生じる段差を軽減し、後述する工程で形成する有機系配向膜の平坦化が実現するために必ずしもＣＭＰによって平坦化処理を行う必要は無い。但し、有機系配向膜のより一層の平坦化を図り、より一層の配向性向上を図るべく平坦化処理を施した方が好ましい。
なお、ＳｉＯ_２の平坦化方法としてはいかなる方法でも良く、本実施例で示すＣＭＰ法に限定されるものでは無い。

その後、ＩＴＯやＩＺＯ等から成る透明電極を形成し、有機系配向膜を透明電極の上層全面に形成し、図３（ｅ）で示す様に布材（バフ）１５を用いて所定の方向にバフラビングを行い配向処理を施す。

次に、図３（ｆ）で示す様に、表示領域に多数の画素がマトリックス状に設けられており、互いに隣り合う画素の間には、行方向に沿って配列されたスキャンラインや列方向に沿って配列されたデータラインといった信号線が設けられ、これらスキャンラインとデータラインとが交差する付近にＴＦＴ等からなる液晶駆動用のスイッチング素子が形成されると共に、液晶側表面に平坦化膜及び透明画素電極が形成され、透明画素電極の上層に有機系配向膜が形成されて配向処理されたＴＦＴ基板と対向基板とをシール材を用いて所定の液晶間隔で重ね合わせる。
ここで、ＴＦＴ基板と対向基板との重ね合わせは、ＴＦＴ基板に形成されたデータライン及びスキャンラインの配列位置と対向基板に形成した遮光膜の位置が合致する様に行う。

その後、シール材で囲まれた領域に液晶の注入封止及び熱処理での液晶配向処理を行うことによって、図３（ｇ）で示す様な液晶表示装置を得ることができる。

本発明を適用した液晶表示装置の一例では、遮光膜の上層にＳｉＯ_２膜を形成して平坦化を行っているために、遮光膜のパターンに影響されることなく、ＳｉＯ_２膜の上層に形成する有機系配向膜表面を平坦化することができ、有機系配向膜のバフラビングを行った際に充分に配向処理を施すことができる。

本発明を適用した液晶表示装置の一例を説明するための模式図である。 本発明を適用した液晶表示装置の一例の製造方法を説明するための模式図（１）である。 本発明を適用した液晶表示装置の一例の製造方法を説明するための模式図（２）である。 対向基板に形成された遮光膜を説明するための模式図である。 従来の液晶表示装置を説明するための模式図である。 バフラビングを説明するための模式図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ ＴＦＴ
３ ＴＦＴ基板
４ 対向基板
５ 液晶
６ 絶縁層
７ ビア
８ 透明画素電極
９ 有機系配向膜
１０ 遮光膜
１１ 透明電極
１２ ＳｉＯ_２膜
１３ 石英ガラス基板
１４ フォトレジスト膜
１５ 布材（バフ）

Claims (6)

1. 液晶を挟んで駆動基板と対向する対向基板において、
   所定の開口部を有する遮光膜が形成された対向基板本体と、
   前記遮光膜上に形成された光透過膜と、
   該光透過膜上に形成された導電層と、
   該導電層上に形成されると共に、ラビング処理によって配向処理が施された配向膜を備える
   ことを特徴とする対向基板。
2. 前記光透過膜は平坦化処理が施された
   ことを特徴とする請求項１に記載の対向基板。
3. 液晶を挟んで駆動基板と対向する対向基板の製造方法において、
   対向基板本体上に所定の開口部を有する遮光膜を形成する工程と、
   該遮光膜上に光透過膜を形成する工程と、
   該光透過膜上に導電層を形成する工程と、
   該導電層上に配向膜を形成する工程と、
   該配向膜にラビング処理によって配向処理を施す工程を備える
   ことを特徴とする対向基板の製造方法。
4. 前記光透過膜に平坦化処理を施す工程を備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の対向基板の製造方法。
5. 駆動基板と、該駆動基板と液晶を挟んで対向する対向基板を備える液晶表示装置において、
   前記対向基板は、所定の開口部を有する遮光膜が形成された対向基板本体と、
   前記遮光膜上に形成された光透過膜と、
   該光透過膜上に形成された導電層と、
   該導電層上に形成されると共に、ラビング処理によって配向処理が施された配向膜を備える
   ことを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記光透過膜は平坦化処理が施された
   ことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。

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