JP2008170690A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に配向膜の形成に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly to formation of an alignment film.
現在、一般的に用いられている液晶表示装置は、薄膜トランジスタ(TFT)素子を有する基板と、カラーフィルタを有する基板を対向するように配置して、それらの間に液晶を封入することで構成される液晶表示パネルを有している。 Currently, a commonly used liquid crystal display device is configured by disposing a substrate having a thin film transistor (TFT) element and a substrate having a color filter so as to face each other and enclosing a liquid crystal therebetween. A liquid crystal display panel.
上記の各基板の間隔を保持するために、基板間にはスペーサが形成される。スペーサには、粒径の均一なプラスチックビーズ等を散在させたり、一方の基板にホトスペーサと呼ばれる柱状の構成物をホトリソグラフィによって形成することが一般的である。 Spacers are formed between the substrates in order to maintain the spacing between the substrates. Generally, plastic beads having a uniform particle diameter are scattered on the spacer, or a columnar structure called a photo spacer is formed on one substrate by photolithography.
プラスチックビーズを用いる方法は、画素上にも散布され、プラスチックビーズの周辺部において光が漏れることによるコントラストの低下が問題になる。 The method using plastic beads is also scattered on the pixels, and there is a problem of a decrease in contrast due to light leaking around the plastic beads.
ホトスペーサを用いる方法では、このような問題は発生しないが、別の問題もある。ホトスペーサの構造を示す一例として、特許文献1(特開2000-267114)を示す。 Such a problem does not occur in the method using the photo spacer, but there is another problem. As an example showing the structure of the photo spacer, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-267114) is shown.
通常の液晶表示パネルの製造工程では、一対の基板を夫々別々に形成し、両方の基板に配向膜を塗布し、その後両基板を貼り合わせ、間に液晶を封入することで完成する。このため、上記特許文献1に示されるように、ホトスペーサには、液晶の配向方向を制御するための配向膜が一様に塗布される。
In a normal manufacturing process of a liquid crystal display panel, a pair of substrates are formed separately, an alignment film is applied to both substrates, the substrates are bonded together, and liquid crystal is sealed between them. For this reason, as shown in
このような構成において、ホトスペーサの先端部に存在する配向膜が問題となる。ホトスペーサは、その機能上、対向する基板に接触するように形成される。このため、ホトスペーサ先端部に塗布された配向膜は、一対の基板を貼り合せた際に、対向する基板に押し付けられることになる。このような機械的な接触により、ホトスペーサ先端部の配向膜が剥がれてしまい、液晶中に浮遊することになる。また、一対の基板を貼り合せ、液晶ディスプレイパネルとして完成した後も、製品の運搬などによる振動によって、ホトスペーサ先端部に擦れが生じ、配向膜が剥がれてしまう可能性がある。 In such a configuration, the alignment film present at the tip of the photospacer becomes a problem. The photo spacer is formed so as to be in contact with the opposing substrate in terms of its function. For this reason, the alignment film applied to the front end portion of the photo spacer is pressed against the opposing substrate when the pair of substrates are bonded together. Due to such mechanical contact, the alignment film at the tip of the photo spacer is peeled off and floats in the liquid crystal. In addition, even after a pair of substrates are bonded to complete a liquid crystal display panel, there is a possibility that the alignment film is peeled off by rubbing the front end portion of the photo spacer due to vibration caused by product transportation.
このような原因によって液晶中に剥がれた配向膜は、ビーズスペーサと同様に光漏れの原因となり、コントラストの低下を導く。 The alignment film peeled into the liquid crystal due to such a cause causes light leakage like the bead spacer, leading to a decrease in contrast.
従来は、上記特許文献1に示されるように、ホトスペーサの先端部の配向膜を薄くするなどして、剥がれる配向膜の量を低減するようにした例があるが、抜本的な解決には至っていない。
Conventionally, as shown in the above-mentioned
本発明は、このような問題を解決するものであり、ホトスペーサを用いる液晶表示装置において、配向膜剥離を低減できる構成を提供することを目的とするものである。 The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a configuration capable of reducing alignment film peeling in a liquid crystal display device using a photospacer.
上記目的を達成するための本発明の構成は、第1の基板と、第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶と、前記第1の基板と前記第2の基板との間の間隔を一定に保持する複数のスペーサとを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、複数の画素領域を有し、前記第1の基板は、前記各画素領域の周囲に配置される遮光膜を有し、前記スペーサは、前記第1の基板の前記遮光膜上に形成され、且つ、少なくとも前記第2の基板側の先端部に配向膜を有しないことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the structure of the present invention includes a first substrate, a second substrate, a liquid crystal sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the first substrate. A liquid crystal display panel having a plurality of spacers that maintain a constant spacing between the substrate and the second substrate, the liquid crystal display panel has a plurality of pixel regions, and the first substrate is A light-shielding film disposed around each of the pixel regions, wherein the spacer is formed on the light-shielding film of the first substrate, and an alignment film is provided at least on a tip portion on the second substrate side. It is characterized by not having.
本発明により、ホトスペーサに配向膜を形成することが無いため、ガラス基板の貼り合わせ時、或いは液晶ディスプレイパネルの運搬などによる振動によって生じる配向膜の剥離を低減することが可能となる。 According to the present invention, since the alignment film is not formed on the photo spacer, it is possible to reduce the peeling of the alignment film caused by vibrations caused when the glass substrates are bonded or the liquid crystal display panel is transported.
《全体の構成》
図2は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示す構成図である。図3は、図2に示した液晶表示装置における1画素の回路構成の一例を示す模式回路図である。
<Overall configuration>
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention. FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing an example of a circuit configuration of one pixel in the liquid crystal display device shown in FIG.
本実施例では、本発明をアクティブマトリクス型の液晶表示装置に適用した場合を例に挙げ、その構成の一例について説明する。そこで、まず、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の概略構成について簡単に説明する。 In this embodiment, an example in which the present invention is applied to an active matrix liquid crystal display device will be described as an example. First, a schematic configuration of the active matrix liquid crystal display device will be briefly described.
アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、たとえば、図2に示すように、液晶表示パネル10と、データドライバ11と、ゲートドライバ12とを有する。なお、図2では省略しているが、液晶表示装置は、これらのほかに、たとえば、データドライバ11やゲートドライバ12の動作を制御する回路基板などを有する。また、透過型または半透過型の液晶表示装置の場合、バックライトユニット(光源)も有する。
The active matrix liquid crystal display device includes, for example, a liquid
液晶表示パネル10は、複数本の走査信号線GLおよび複数本の映像信号線DLを有する。複数本の走査信号線GLは、ゲートドライバ2から走査信号が入力される信号線であり、複数本の映像信号線DLは、データドライバ12から映像信号が入力される信号線である。また、走査信号線GLと映像信号線DLは、絶縁層を介して形成されており、1本の映像信号線DLは、前記絶縁層を介して複数本の走査信号線GLと立体的に交差している。
The liquid
また、液晶表示パネル10の表示領域DAは、複数本の走査信号線GLのうちの最も外側に配置されている2本の走査信号線と、複数本の映像信号線DLのうちの最も外側に配置されている2本の映像信号線とで囲まれる矩形領域である。また、表示領域DAは、走査信号線GLの延在方向および映像信号線DLの延在方向に配置された多数個の画素により構成されており、1つの画素が占める領域は、隣接する2本の走査信号線GLと隣接する2本の映像信号線DLとで囲まれる領域に相当する。
In addition, the display area DA of the liquid
なお、前記最も外側に配置されている2本の走査信号線のうちの一方の走査信号線はダミーの走査信号線であり、前記最も外側に配置されている2本の映像信号線のうちの一方の映像信号線はダミーの映像信号線である。図2に示した液晶表示パネル10では、映像信号線DLの信号入力端から最も遠い走査信号線がダミーの走査信号線であり、走査信号線GLの信号入力端から最も遠い映像信号線がダミーの映像信号線である。このように、ダミーの走査信号線およびダミーの映像信号線を設けることにより、表示領域DAを構成するすべての画素が、隣接する2本の走査信号線と隣接する2本の映像信号線とで囲まれた構成になる。
One of the two scanning signal lines arranged on the outermost side is a dummy scanning signal line, and one of the two video signal lines arranged on the outermost side. One video signal line is a dummy video signal line. In the liquid
また、図2では省略しているが、表示領域DAを構成する各画素には、アクティブ素子(スイッチング素子と呼ぶこともある)が配置されており、一般的な液晶表示パネル10の場合、前記アクティブ素子には、たとえば、MIS構造(MOS構造を含む)のTFTが用いられる。前記アクティブ素子として用いるTFTが、1つの画素に対して1個の割合で配置される場合、たとえば、図3に示すように、隣接する2本の走査信号線GLn,GLn+1(nは1より大きい整数)と、隣接する2本の映像信号線DLm,DLm+1(mは1より大きい整数)とで囲まれる領域(画素)に対して配置されるTFT(Tr)は、ゲート(G)が走査信号線GLnに接続し、ドレイン(D)が映像信号線DLmに接続している。またこのとき、TFTのソース(S)電極は、画素電極PXに接続している。画素電極PXは、対向電極CT(共通電極と呼ぶこともある)および液晶層LCと画素容量(液晶容量と呼ぶこともある)Clcを形成している。 Although not shown in FIG. 2, each pixel constituting the display area DA is provided with an active element (sometimes referred to as a switching element). As the active element, for example, a MIS structure (including a MOS structure) TFT is used. When the TFTs used as the active elements are arranged at a ratio of one for one pixel, for example, as shown in FIG. 3, two adjacent scanning signal lines GLn and GLn + 1 (n is larger than 1). TFT (Tr) arranged for a region (pixel) that is surrounded by an integer) and two adjacent video signal lines DLm, DLm + 1 (m is an integer greater than 1), the gate (G) has a scanning signal. The drain (D) is connected to the video signal line DLm. At this time, the source (S) electrode of the TFT is connected to the pixel electrode PX. The pixel electrode PX forms a counter electrode CT (also referred to as a common electrode) and a liquid crystal layer LC and a pixel capacitor (also referred to as a liquid crystal capacitor) Clc.
なお、本実施例では、TFTのドレイン電極とソース電極について、映像信号線DLに接続している方をドレイン電極と呼び、画素電極PXに接続している方をソース電極と呼んでいるが、この逆、すなわち、映像信号線DLに接続しているほうをソース電極と呼び、画素電極PXに接続しているほうをドレイン電極と呼ぶこともある。
《電極構成》
図4は、液晶表示パネル10の電極構成の一例を示す平面図である。本実施例の液晶表示パネル10は、一対のガラス基板のうち、一方のガラス基板に形成された画素電極と、他方のガラス基板に形成された対向電極との間で縦方向の電界を印加して、液晶分子を駆動する、所謂、縦電界(VA)方式の液晶表示パネルである。
In this embodiment, for the drain electrode and the source electrode of the TFT, the one connected to the video signal line DL is called the drain electrode, and the one connected to the pixel electrode PX is called the source electrode. Conversely, that is, the one connected to the video signal line DL may be referred to as a source electrode, and the one connected to the pixel electrode PX may be referred to as a drain electrode.
<Electrode configuration>
FIG. 4 is a plan view showing an example of the electrode configuration of the liquid
図3において、ゲート信号線GL、ドレイン信号線DLおよび画素電極PXは、一方のガラス基板側に形成される。 In FIG. 3, the gate signal line GL, the drain signal line DL, and the pixel electrode PX are formed on one glass substrate side.
また、BMは遮光膜、CFはカラーフィルタである。なお、図4において、矢印でBMと示されている点線枠の部分は、遮光膜(BM)に形成された開口部を表している。このカラーフィルタ(CF)と、遮光膜(BM)は、他方のガラス基板側に形成される。また、図4において、TFTは、アクティブ素子を構成する薄膜トランジスタである。さらに、3は、一対のガラス基板間のギャップを一定に保持するためのホトスペーサである。
《ホトスペーサの構成》
図1は、図4のA−A'切断線方向に沿った断面構造を示す断面図である。以下、図1を用いて、本実施例の液晶表示パネル10の構造について説明する。
Further, BM is a light shielding film, and CF is a color filter. In FIG. 4, a dotted frame portion indicated by BM with an arrow represents an opening formed in the light shielding film (BM). The color filter (CF) and the light shielding film (BM) are formed on the other glass substrate side. In FIG. 4, TFT is a thin film transistor that constitutes an active element. Furthermore, 3 is a photo spacer for keeping a gap between the pair of glass substrates constant.
《Photo spacer configuration》
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure taken along the line AA ′ in FIG. Hereinafter, the structure of the liquid
本実施例では、図1に示すように、液晶層LCを介して互いに対向配置される一方のガラス基板2と、他方のガラス基板1とを有する。本実施例では、ガラス基板2の主表面側が観察側となっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, one
ガラス基板2の液晶層LC側には、ガラス基板2から液晶層LCに向かって順に、遮光膜(BM)8およびカラーフィルタ(CF)7、対向電極(CT)、ホトスペーサ(PS)3、配向膜(AL2)6が形成される。さらに、ガラス基板2の外側には偏光板POL2が形成される。なお、図1では、対向電極(CT)、偏光板POL2は、図示しない。
On the liquid crystal layer LC side of the
また、ガラス基板1の液晶層LC側には、ガラス基板1から液晶層LCに向かって順に、走査信号線(GL)、ゲート絶縁膜(GI)、映像信号線(DL)、層間絶縁膜(PAS)、画素電極(PX)、台座4、配向膜(AL1)9などが形成される。さらに、ガラス基板1の外側には偏光板(POL1)が形成される。なお、図1では、走査信号線(GL)、ゲート絶縁膜(GI)、映像信号線(DL)、層間絶縁膜(PAS)、画素電極(PX)、偏光板POL1は、図示しない。
Further, on the liquid crystal layer LC side of the
ここで、本実施例、あるいは後述する各実施例において、ホトスペーサ(PS)3は、例えば、ホトリソグラフィ技術により形成する。具体的には、ホトスペーサを形成するための素材をホトレジストとしてガラス基板に塗布し、その後、ホトスペーサの形状に合わせて露光し、現像し、高温でベークすることで形成される。また、台座4は、ガラス基板1上に形成される金属層(具体的には、TFTのソース電極やドレイン電極を形成する層)によって形成される。また、実際にはこの金属層の上に絶縁膜(パッシベーション層)が形成されるが、ここでは省略する。
Here, in this embodiment or each embodiment described later, the photo spacer (PS) 3 is formed by, for example, a photolithography technique. Specifically, a material for forming a photo spacer is applied to a glass substrate as a photoresist, and then exposed to light according to the shape of the photo spacer, developed, and baked at a high temperature. The
ホトスペーサ(PS)3と台座4の形状は、ガラス基板1側に形成されたホトスペーサ(PS)3が、ガラス基板2側に形成された台座4よりも大きい。各ガラス基板が、液晶表示パネル1の形態に貼り合わせられる時、ホトスペーサ(PS)3の先端部分に、台座4がめり込むように勘合して組み立てられる。
The shape of the photo spacer (PS) 3 and the
また、配向膜(AL1)9、配向膜(AL2)6は、各ガラス基板にホトスペーサ(P2)3あるいは台座4が形成された後に塗布されるものである。しかしながら、本実施例においては、図1に示すように、ホトスペーサ(P2)3の先端部分には、配向膜(AL2)6は、塗布されない。この理由として、本実施例におけるホトスペーサ(P2)3を形成する素材に対して、撥水性付与材を混合して形成するためである。
The alignment film (AL1) 9 and the alignment film (AL2) 6 are applied after the photo spacer (P2) 3 or the
撥水性付与材の例としては、含フッ素有機化合物や、含シリコン有機化合物が挙げられる。これらの化合物は、配向膜の濡れ性が悪い。これらの化合物を上記のホトレジストの素材として使用することにより、配向膜塗布時、配向膜がホトスペーサ上から弾かれるようになる。具体的には、ホトスペーサ表面から弾かれた配向膜は、重力によって下方に流れ、結果として図1のようにホトスペーサの先端部分に付着しない配向膜が形成されることになる。 Examples of the water repellency-imparting material include fluorine-containing organic compounds and silicon-containing organic compounds. These compounds have poor wettability of the alignment film. By using these compounds as a material for the above-mentioned photoresist, the alignment film can be repelled from above the photospacer when the alignment film is applied. Specifically, the alignment film repelled from the surface of the photo spacer flows downward due to gravity, and as a result, an alignment film that does not adhere to the tip portion of the photo spacer is formed as shown in FIG.
なお、配向膜の塗布は、一般に印刷によるものと、インクジェット方式によるものとが知られているが、配向膜の材質としては、インクジェット方式で用いられるものの方が粘性が低い。よって、本実施例においては、インクジェット方式による配向膜塗布において、特に好適である。 In general, the alignment film is applied by printing or by an inkjet method. However, the material used for the alignment film is lower in viscosity when used by the inkjet method. Therefore, this embodiment is particularly suitable for the alignment film application by the ink jet method.
本実施例によれば、ガラス基板1とガラス基板2の勘合の際に、ホトスペーサ(PS)3と台座4の勘合に巻き込まれる配向膜の量が大幅に低減するため、配向膜が剥離する量を低減することが可能となる。
According to the present embodiment, when the
以上が、本発明における実施形態である。本発明によれば、ガラス基板を組み上げた際、あるいは液晶ディスプレイパネルの運搬などによる振動によっておこるスペーサからの配向膜の剥離を防止することが可能である。 The above is the embodiment of the present invention. According to the present invention, it is possible to prevent the alignment film from being peeled off from the spacer when the glass substrate is assembled or due to vibration caused by transportation of the liquid crystal display panel.
なお、上記の各実施例においては、垂直配向方式(VA)の液晶表示パネルの例で説明したが、本発明は、横電界方式(IPS)やTN方式など他の方式の液晶表示パネルにおいても当然適用可能である。 In each of the above-described embodiments, the example of the vertical alignment type (VA) liquid crystal display panel has been described. However, the present invention also applies to other types of liquid crystal display panels such as a horizontal electric field type (IPS) and a TN type. Naturally applicable.
1、2・・・ガラス基板、3・・・ホトスペーサ(PS)、4・・・台座、6・・・配向膜(AL2)、7・・・カラーフィルタ(CF)、8・・・遮光膜(BM)、9・・・配向膜(AL1)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間の間隔を一定に保持する複数のスペーサとを有する液晶表示パネルを備え、
前記液晶表示パネルは、複数の画素領域を有し、
前記第1の基板は、前記各画素領域の周囲に配置される遮光膜を有し、
前記スペーサは、前記第1の基板の前記遮光膜上に形成され、且つ、少なくとも前記第2の基板側の先端部に配向膜を有しないことを特徴とする液晶表示装置。 A first substrate;
A second substrate;
A liquid crystal sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A liquid crystal display panel having a plurality of spacers that maintain a constant distance between the first substrate and the second substrate;
The liquid crystal display panel has a plurality of pixel regions,
The first substrate has a light shielding film disposed around each pixel region,
The liquid crystal display device, wherein the spacer is formed on the light-shielding film of the first substrate and does not have an alignment film at least at a tip portion on the second substrate side.
前記スペーサと前記台座を勘合させることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 On the second substrate at a position facing the spacer, a pedestal made of a metal layer is provided,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the spacer and the pedestal are fitted together.
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