JP2008096683A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配向膜に起因した表示不具合を低減可能な液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】液晶層３００を挟持した一対の基板１００，２００のうち一方の基板１００の液晶層３００側には電極１１６，１２８が備えられており、電極１１６，１２８との間に生じる電界によって液晶層３００が駆動される。配向膜１３２は、例えば開口１３０を有した画素電極１２８と層間絶縁膜１２６とによって構成された凹凸面上に配置されている。配向膜１３２は、上記凹凸面上にインクジェット法によって配向膜材料を吐出することによって形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に液晶層を挟持した一対の基板のうち一方の基板の液晶層側には第一電極と第二電極とが備えられており第一電極と第二電極との間に生じる電界によって液晶層を駆動する液晶表示装置（例えばＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードの液晶表示装置）等に関する。

ＦＦＳモードの液晶表示装置では、画素電極と共通電極とが絶縁膜を介して積層され、当該２種類の電極のうちで上層の電極にはスリットが設けられ、当該スリットを介した上記２種類の電極間の電界によって液晶層の配向が制御される。上層の電極を覆って配向膜が配置されており、配向膜は例えば印刷法によって形成される。

特開平７−９２４６７号公報

印刷法によれば、フレキソ印刷版上にほぼ均一に載った配向膜が転写される。このため、上記スリットの存在によって凹凸になっている表面上に転写した場合には、ほぼ均一な膜厚の配向膜が当該凹凸形状に追従する。すなわち、配向膜の表面（上面）は印刷下地面と同様の凹凸形状になる。

凹凸形状の配向膜に対してラビングを施すと、ラビングむらが生じる場合がある。例えばラビング方向に対して下り斜面となる部分や上記スリットの端部に対応する部分ではラビング不足が生じる場合がある。ラビング不足の部分では配向規制力不足による焼き付きや電界集中による焼き付き等が生じやすく、表示不具合に繋がる。

本発明の目的は、配向膜に起因した表示不具合を低減可能な液晶表示装置を提供することである。

本発明に係る液晶表示装置は、液晶層を挟持した一対の基板のうち一方の基板の前記液晶層側には第一電極と第二電極とが備えられており、前記第一電極と前記第二電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶表示装置であって、凹凸面上に配置されインクジェット法によって配向膜材料を吐出して塗布された配向膜を備えることを特徴とする。

また、前記凹凸面は前記第一電極と前記第二電極との少なくとも一方を含んで構成されていることが好ましい。

また、少なくとも反射表示が可能に構成され、前記凹凸面は前記反射表示用の凹凸面を含んで構成されていることが好ましい。

また、前記配向膜の形成領域を囲んで配置され前記配向膜材料を吐出する前に配置された領域規制体をさらに備えることが好ましい。

上記構成によれば、表面が平坦な配向膜によってラビング不足等が軽減されるので、配向膜に起因した表示不具合を低減可能である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１に実施形態に係る液晶表示装置１０を説明するための断面図を示す。図１には液晶表示装置１０の１画素分の構成を図示し、図面を分かりやすくするために一部の要素にハッチングを施している。なお、上記「画素」はサブピクセル、ドット等とも呼ばれ、近接する複数色のサブピクセルで構成される１単位はピクセル等と呼ばれ、当該１単位を画素と呼ぶ場合もある。

ここでは、液晶表示装置１０が透過型のＦＦＳモードの場合を例示する。液晶表示装置１０は、素子基板１００と、素子基板１００に対向する対向基板２００と、両基板１００，２００に挟持された液晶層３００とを含んで構成されている。なお、基板１００，２００間に不図示のスペーサを設けてもよい。

素子基板１００は、例えば透明なガラス板で構成された透光性基板１１２を含んで構成され、さらに、透光性基板１１２よりも内側すなわち当該基板１１２に対して液晶層３００の側に、ゲート電極１１４と、共通電極１１６と、ゲート絶縁膜１１８と、半導体層１２０と、ソース電極１２２と、ドレイン電極１２４と、層間絶縁膜１２６と、画素電極１２８と、配向膜１３２と、を含んで構成されている。

ゲート電極１１４は、透光性基板１１２上に配置されている。共通電極１１６は、透光性基板１１２上に配置されている。共通電極１１６は、複数の画素で共通の電位が印加される電極であり、例えば、画素ごとに設けられた不図示の共通電極用配線によって互いに接続されている。または、複数の画素間にわたって１つの共通電極１１６を設けてもよい。共通電極１１６は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性導電材料で構成されている。

ゲート絶縁膜１１８は、ゲート電極１１４および共通電極１１６を覆って透光性基板１１２上に配置されている。ゲート絶縁膜１１８は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン等で構成されている。

半導体層１２０は、ゲート絶縁膜１１８上に積層されている。半導体層１２０には、ゲート電極１１４に対向してチャネル領域が設けられ、当該チャネル領域を挟んでソース領域とドレイン領域とが設けられている。半導体層１２０は、例えばアモルファスシリコンを結晶化したポリシリコンで構成されている。

ソース電極１２２は、半導体層１２０のソース領域に接続されゲート絶縁膜１１８上に積層されている。ドレイン電極１２４は、半導体層１２０のドレイン領域に接続されゲート絶縁膜１１８上に積層されている。層間絶縁膜１２６は、半導体層１２０および電極１２２，１２４を覆ってゲート絶縁膜１１８上に積層されている。

画素電極１２８は、層間絶縁膜１２６上に積層され、層間絶縁膜１２６に設けられたコンタクトホールを介してドレイン電極１２４に接続されている。なお、ここでは画素電極１２８が接続される側をドレインとしたが、これをソースと呼んでも構わない。画素電極１２８は、画素ごと（換言すればサブピクセルごと）に設けられ、その画素の表示に応じた電位が印加される電極である。

画素電極１２８は、共通電極１１６に対向して延在し、複数の開口１３０が設けられている。ここで、図２および図３に画素電極１２８の平面パターンの例を説明するための平面図を示す。図２に例示の画素電極１２８の場合、図中上半分の開口１３０は右上がりに延在し、図中下半分の開口１３０は右下がりに延在し、図中中央の開口１３０は右上がりに延在する部分と右下がりに延在する部分とが互いに端部で結合した「く」の字に屈曲している。つまり、延在方向が異なる開口１３０が混在している。図３に例示の画素電極１２８の場合、全ての開口１３０が同じ方向に延在している。

配向膜１３２は、画素電極１２８を覆って層間絶縁膜１２６上に設けられ、液晶層３００に接している。上記のように画素電極１２８は層間絶縁膜１２６上に配置され開口１３０を有しているので、素子基板１００では、画素電極１２８と層間絶縁膜１２６とによって配向膜１３２の側に凹凸面が構成されている。配向膜１３２は、当該凹凸面上に配置されている。配向膜１３２は、画素電極１２８よりも換言すれば上記凹凸面の凹部の深さよりも厚く、当該凹部を埋めるとともに凹凸形状を平坦化している（レベリングしている）。このため、配向膜１３２において、画素電極１２８および層間絶縁膜１２６側の表面は上記凹凸面に対応した凹凸形状をしており、液晶層３００側の表面は上記凹凸面よりも平坦である。配向膜１３２は所定方向にラビングされている。

ここで、画素ＴＦＴ（Thin Film Transistor）１０２は、ゲート電極１１４とゲート絶縁膜１１８と半導体層１２０との積層構造を含んで構成されている。上記例示の場合、画素ＴＦＴ１０２はゲート電極１１４が半導体層１２０に対して透光性基板１１２の側に位置するボトム・ゲート型であるが、画素ＴＦＴ１０２をゲート電極が半導体層に対して液晶層の側に位置するトップ・ゲート型で構成してもよい。

液晶表示装置１０では、共通電極１１６と画素電極１２８との間に開口１３０を介して生じる電界によって液晶層３００の配向が制御され（液晶層３００が駆動され）、上記のように電極１１６，１２８はいずれも素子基板１００に設けられている。

対向基板２００は、例えば透明なガラス板で構成された透光性基板２１２を含んで構成され、さらに、透光性基板２１２よりも内側すなわち当該基板２１２に対して液晶層３００の側に、カラーフィルタ２１４と、遮光膜２１６と、配向膜２３２と、を含んで構成されている。

カラーフィルタ２１４は、透光性基板２１２上に配置され、画素電極１２８に対向して設けられている。カラーフィルタ２１４は樹脂等の有機材料で構成され、カラーフィルタ２１４の色は各画素（換言すれば各サブピクセル）の表示色に応じて設定されている。ここで、図４にカラーフィルタ２１４の配列を説明するための平面図を示す。図４にはカラーフィルタ２１４がデルタ配列された場合、換言すれば画素がデルタ配列された場合を例示しているが、カラーフィルタ２１４をマトリクス配列しても構わない。

遮光膜２１６は、透光性基板２１２上に配置され、カラーフィルタ２１４間を区切るように、換言すれば画素を区切るように設けられている（図４参照）。遮光膜２１６は、例えば、クロム（Ｃｒ）等の金属で構成することも可能であるし、黒色顔料を含有した樹脂等の有機材料で構成することも可能である。

配向膜２３２は、カラーフィルタ２１４上および遮光膜２１６上に積層され、液晶層３００に接している。カラーフィルタ２１４と遮光膜２１６とが同じ厚さの場合、配向膜２３２においてカラーフィルタ２１４および遮光膜２１６側の表面および液晶層３００側の表面は平坦である。これに対して、カラーフィルタ２１４と遮光膜２１６とは厚さが異なる場合があり、その場合には対向基板２００においてカラーフィルタ２１４と遮光膜２１６とによって配向膜２３２の側に凹凸面が構成される。配向膜２３２は当該凹凸面上に配置されて凹部を埋めるとともに凹凸形状を平坦化する。このため、配向膜２３２において、カラーフィルタ２１４および遮光膜２１６側の表面は上記凹凸面に対応した凹凸形状をしており、液晶層３００側の表面は上記凹凸面よりも平坦である。配向膜２３２は所定方向にラビングされている。

上記構成によれば、配向膜１３２，２３２の液晶層３００側の表面は平坦であるので、ラビングむらが軽減され、その結果、ラビング不足等による表示不具合を低減することができる。

液晶表示装置１０では、配向膜１３２，２３２の形成工程においてインクジェット法を利用する。すなわち、画素電極１２８と層間絶縁膜１２６とによる凹凸面上にインクジェット法によって配向膜材料を吐出して塗布する。インクジェット法によれば、印刷法とは異なり、凹凸面上であっても平坦な表面（上面）を有した配向膜１３２，２３２を形成することができ、また、配向膜材料の局所的なはじきが生じにくい。また、インクジェット法によれば、１００ｎｍ（１０００オングストローム）程度の膜厚も形成可能である。

配向膜材料の吐出は、開口１３０の延在方向すなわち上記凹凸面の凹部の延在方向に沿って吐出ノズルをスキャン（走査）しつつ行うことが好ましい。当該スキャン方向Ａを図３および図４に例示している。例えば図３に例示のように開口１３０の延在方向が混在している場合は、各延在方向に対してスキャン方向Ａを設定すればよい。すなわち、上半分の開口１３０および中央の屈曲した開口１３０の上半分に対しては右上がり方向にスキャン方向Ａを設定し、下半分の開口１３０および中央の屈曲した開口１３０の下半分に対しては右下がり方向にスキャン方向Ａを設定する。スキャン方向Ａは図示とは逆向きにしてもよい。すなわち、上記の右上がり向きを左下がり向きにしてもよいし、上記の右下がり向きを左上がり向きにしてもよい。このようなスキャン吐出によれば、例えば開口１３０の縁部における気泡の形成等を抑制して、良好に配向膜材料を塗布することができる。

インクジェット法では印刷法の場合に比べて粘性が低い配向材料を使用する場合がある。この場合、凹凸面上に吐出された配向膜材料が、設計された形成領域を越えて広がる可能性があり、例えば基板１００，２００を接着するためのシールの形成領域まで配向膜材料が広がるとシールの接着強度低下が生じうる。配向膜材料の広がりを防止するためには、図５の平面図に例示するように、配向膜形成工程において、配向膜材料を吐出する前に、配向膜１３２の形成領域１３４を囲んで領域規制体１３６で壁を形成するのが好ましい。ここでは、配向膜１３２用の領域規制体１３６を例示するが、同等の領域規制体を配向膜２３２用に対向基板２００に設けてもよい。

領域規制体１３６は、例えば、配向膜１３２の厚さよりも高い囲いを層間絶縁膜１２６上に形成することによって構成可能である。当該囲いは、例えば画素電極１２８をパターン形成する際のフォトレジストの一部を領域規制体１３６の形状にパターニングして残存させることによって形成可能である。また、基板１００，２００間のスペーサ（図示せず）をフォトレジストのパターニングによって形成する場合には、そのフォトレジストの一部を利用してもよい。また、上記各種のフォトレジストと兼用せずに上記囲いを独立して形成してもよい。

領域規制体１３６を、例えば、配向膜材料との濡れ性が低い材料を塗布等することによって形成することも可能である。当該濡れ性の低い材料として、例えばフッ素樹脂、シリコン樹脂等が挙げられ、フォトレジストも利用可能である。これらの材料は例えば印刷法、ディスペンス法によって配置可能である。

領域規制体１３６によれば、上記のように配向膜材料の広がりを規制することができる。また、広がりを見越して配向膜材料を余分に塗布する必要が無くなるので、配向膜材料によるコストを削減することができる。

上記では液晶層３００の配向を駆動する電極１１６，１２８が絶縁膜１１８，１２６を介して積層されたＦＦＳモードを例示したが、両電極１１６，１２８を同層に（例えば絶縁膜１２６上に）配置してＩＰＳ（In-Plane Switching）モードを構成することも可能である。ＩＰＳモードの場合、例えば、図６の平面図に示すように、櫛歯形状のパターンの共通電極１１６および画素電極１２８が、突出部分が並ぶように配置される。この場合、櫛歯形状の電極１１６，１２８と当該電極１１６，１２８が配置された膜（例えば絶縁膜１２６）とによって凹凸面が構成される。当該凹凸面上に、液晶層３００側の表面が平坦な配向膜１３２が配置される。

配向膜１３２は半透過型および反射型の液晶表示装置にも適用可能である。半透過型および反射型では、対向基板の側から入射する外光（可視光）を反射表示に利用するための反射膜が素子基板に設けられている。反射膜の下の層間絶縁膜の表面は凹凸面になっており、反射膜は当該凹凸面に追従した凹凸面に形成されている。層間絶縁膜の凹凸面は、各種方法によって形成可能であり、例えば層間絶縁膜をフォトレジスト材料で構成し当該フォトレジスト材料のパターン露光および現像によって形成可能である。上記凹凸面により、反射表示のための外光を乱反射させることができ、視野角が広くなる。上記凹凸面上に配向膜１３２が配置され、配向膜１３２によって凹部が埋められるともに凹凸形状が平坦化される。液晶層側が平坦な配向膜１３２によって、ラビングむらが軽減され、表示不具合を低減することができる。また、配向膜の液晶層側表面が凹凸面の場合は当該凹凸面に応じて液晶層の厚さすなわちセルギャップの均一性が低くなるのに対して、平坦な配向膜１３２によればセルギャップを均一化することができ、表示品質を向上することができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の画素電極のパターンおよび配向膜形成工程を説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の他のパターンおよび配向膜形成工程を説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置のカラーフィルタの配列（デルタ配列）を説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る配向膜形成工程を説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る第２の液晶表示装置を説明するための平面図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置、１００ 素子基板、１１６ 共通電極、１２８ 画素電極、１３２，２３２ 配向膜、１３４ 形成領域、１３６ 領域規制体、２００ 対向基板、３００ 液晶層。

Claims (4)

1. 液晶層を挟持した一対の基板のうち一方の基板の前記液晶層側には第一電極と第二電極とが備えられており、前記第一電極と前記第二電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶表示装置であって、
   凹凸面上に配置されインクジェット法によって配向膜材料を吐出して塗布された配向膜を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記凹凸面は前記第一電極と前記第二電極との少なくとも一方を含んで構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置であって、
   少なくとも反射表示が可能に構成され、前記凹凸面は前記反射表示用の凹凸面を含んで構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の液晶表示装置であって、
   前記配向膜の形成領域を囲んで配置され前記配向膜材料を吐出する前に配置された領域規制体をさらに備えることを特徴とする液晶表示装置。

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