JP2011191530A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液晶表示装置に関するものである。特に、液晶層厚が異なる複数の表示領域が、独立して配置された液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device. In particular, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a plurality of display regions having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged.
近年、従来のブラウン管に代わって、液晶、エレクトロルミネセンス、帯電微粒子等を利用した薄型で平面形状の表示パネルを有する新しい表示装置が多く使用されるようになった。これらの新しい表示装置の代表である液晶表示装置は、薄型、軽量だけでなく、低消費電力で低電圧駆動できる特徴を有している。液晶表示装置は、2枚の基板の間に、液晶が封入された液晶パネルが主要部分になる。片方の基板は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域を有するアレイ基板であり、もう片方の基板は、ブラックマトリクス(遮光膜)、カラーフィルタ、対向電極等が形成された対向基板である。 In recent years, a new display device having a thin and flat display panel using liquid crystal, electroluminescence, charged fine particles and the like has come to be used in many cases instead of the conventional cathode ray tube. A liquid crystal display device, which is representative of these new display devices, is not only thin and lightweight, but also has a feature that it can be driven at a low voltage with low power consumption. The main part of the liquid crystal display device is a liquid crystal panel in which liquid crystal is sealed between two substrates. One substrate is an array substrate having a display area in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and the other substrate is a counter substrate on which a black matrix (light-shielding film), a color filter, a counter electrode, and the like are formed. is there.
特に、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)型液晶表示装置は、アレイ基板上の各画素に、スイッチング素子であるTFTが設けられ、各画素が独立して液晶を駆動する電圧を保持できるので、クロストークの少ない高画質な表示が可能である。また、各画素には、TFTのON、OFFを制御する走査配線(ゲート配線)と、これに交差する画像データ入力用の信号配線(ソース配線)が設けられている。通常、各画素は、走査配線と信号配線に囲まれた領域が対応する。 In particular, a thin film transistor (TFT) type liquid crystal display device is provided with a TFT as a switching element in each pixel on the array substrate, and each pixel can hold a voltage for driving the liquid crystal independently. High-quality display with little talk is possible. Each pixel is provided with a scanning wiring (gate wiring) for controlling ON / OFF of the TFT and a signal wiring (source wiring) for inputting image data intersecting the scanning wiring. Usually, each pixel corresponds to a region surrounded by scanning wiring and signal wiring.
近年、携帯電話、情報端末機器等に用いられる液晶表示装置として、透過表示領域と反射表示領域が、独立して配置された液晶表示装置が先行文献1に開示されている。 In recent years, a liquid crystal display device in which a transmissive display region and a reflective display region are independently arranged is disclosed as a liquid crystal display device used for a mobile phone, an information terminal device, and the like.
一般に、液晶表示装置の液晶層厚は、アレイ基板と対向基板との間隔をスペーサにより制御する。従来は、所定の径の球状の樹脂スペーサをランダムに基板に散布していた。近年は、所定の膜厚のスペーサ用の樹脂膜を基板に塗布して、パターニングによって所定の位置に配置できる柱状スペーサが主に使用されている。 In general, the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device is controlled by a spacer between the array substrate and the counter substrate. Conventionally, spherical resin spacers having a predetermined diameter are randomly distributed on a substrate. In recent years, columnar spacers that can be disposed at predetermined positions by applying a resin film for spacers having a predetermined thickness on a substrate and patterning are mainly used.
通常、透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚は異なっており、反射表示領域の液晶層厚は、透過表示領域の液晶層厚の約半分である。これは、透過表示領域では、光は液晶層を一回通過するだけであるが、反射表示領域では、光は液晶層を往復するので、液晶層を通過する光路長を略同一にするためである。 Usually, the liquid crystal layer thickness of the transmissive display area is different from that of the reflective display area, and the liquid crystal layer thickness of the reflective display area is about half of the liquid crystal layer thickness of the transmissive display area. This is because in the transmissive display area, light passes only once through the liquid crystal layer, but in the reflective display area, light travels back and forth through the liquid crystal layer, so that the optical path lengths passing through the liquid crystal layer are substantially the same. is there.
反射表示領域の液晶層厚を、透過表示領域の液晶層厚の約半分にするために、一般に、液晶層厚の約半分の膜厚を有する透明性樹脂からなる液晶層厚を調整する絶縁膜が反射領域に形成されている。 In order to make the liquid crystal layer thickness of the reflective display region about half of the liquid crystal layer thickness of the transmissive display region, an insulating film that adjusts the liquid crystal layer thickness generally made of a transparent resin having a film thickness of about half of the liquid crystal layer thickness Is formed in the reflective region.
液晶層厚は、対向基板に形成された柱状スペーサで制御される場合が多いが、柱状スペーサは、アレイ基板に形成される場合もある。液晶層厚を調整する絶縁膜も、アレイ基板に形成される場合もある。 The liquid crystal layer thickness is often controlled by a columnar spacer formed on the counter substrate, but the columnar spacer may be formed on the array substrate. An insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness may also be formed on the array substrate.
半透過型液晶表示装置では、半透過表示領域を構成する各画素に、液晶層厚の異なる透過表示領域と反射表示領域を有している。通常、画素の大きさは1mm角以下と小さいので、透過表示領域または反射表示領域のどちらか一方に柱状スペーサを形成すれば、半透過表示領域の液晶層厚を一定に保つことができた。 In the transflective liquid crystal display device, each pixel constituting the transflective display area has a transmissive display area and a reflective display area having different liquid crystal layer thicknesses. Usually, since the size of the pixel is as small as 1 mm square or less, the thickness of the liquid crystal layer in the transflective display region can be kept constant by forming columnar spacers in either the transmissive display region or the reflective display region.
しかし、液晶層厚が異なる複数の表示領域が独立して配置された液晶表示装置においては、各表示領域は多数の画素より構成されるので面積が大きく、液晶層厚を一定に保つためには、各表示領域に柱状スペーサを設ける必要があった。このため、高さ(膜厚)の異なる柱状スペーサを形成する必要があり、柱状スペーサの製造工程が増えるという問題があった。 However, in a liquid crystal display device in which a plurality of display areas having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged, each display area is composed of a large number of pixels, so the area is large, and in order to keep the liquid crystal layer thickness constant. It is necessary to provide columnar spacers in each display area. Therefore, it is necessary to form columnar spacers having different heights (film thicknesses), and there is a problem that the number of manufacturing steps for the columnar spacers increases.
先行文献1(図8)には、透過表示領域の液晶層厚の約半分に相当する液晶層厚を調整する絶縁膜が、反射表示領域の略全体に設けられ、透過表示領域の柱状スペーサを形成する領域にも島状に上記の絶縁膜を形成して、1回の柱状スペーサの製造工程で、透過表示領域と反射表示領域で異なる液晶層厚に対応する工夫が開示されている。 In Prior Art Document 1 (FIG. 8), an insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness corresponding to about half of the liquid crystal layer thickness of the transmissive display region is provided over substantially the entire reflective display region. A device has been disclosed in which the insulating film is formed in an island shape in the region to be formed, and the liquid crystal layer thicknesses are different in the transmissive display region and the reflective display region in a single columnar spacer manufacturing process.
しかしながら、液晶層厚を調整する絶縁膜上に柱状スペーサを同一基板上に形成した場合、平面視において、反射表示領域の略全体に形成される面積が大きい絶縁膜上の柱状スペーサの高さと、透過表示領域の島状に分離した面積が小さい絶縁膜上の柱状スペーサの高さは、異なることがわかった。 However, when the columnar spacer is formed on the same substrate on the insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness, in plan view, the height of the columnar spacer on the insulating film having a large area formed in substantially the entire reflective display region; It was found that the heights of the columnar spacers on the insulating film having a small area separated into island shapes in the transmissive display region are different.
この理由は、一般に、樹脂膜を凹凸のある基板上に塗布形成した場合、樹脂膜の表面は完全な平坦にはならず、樹脂膜の粘度、塗布条件や、下地の凹凸形状の段差、面積の大きさの影響を受けるためである。 This is because, in general, when a resin film is applied and formed on an uneven substrate, the surface of the resin film does not become completely flat, and the viscosity of the resin film, the application conditions, the unevenness of the underlying uneven shape, the area It is because it is influenced by the size of
このため、アレイ基板と対向基板を貼り合わせて、液晶パネルを組み立てたときに、反射表示領域と透過表示領域の境界近傍で、柱状スペーサが形成された基板面から柱状スペーサの先端までの高さが異なることにより、液晶パネルの基板に歪みが生じて、隣接する表示領域の境界近傍で、表示ムラ等の表示品位の低下が生じる問題があった。また、反射表示領域または透過表示領域の柱状スペーサの高さが設計の高さと異なるため、所望の光学特性が得られない問題があった。特に、液晶パネルの基板厚が薄くなるほど、この問題が生じやすくなった。 For this reason, when the liquid crystal panel is assembled by bonding the array substrate and the counter substrate, the height from the substrate surface on which the columnar spacer is formed to the tip of the columnar spacer in the vicinity of the boundary between the reflective display region and the transmissive display region. Due to the difference, the substrate of the liquid crystal panel is distorted, and there is a problem that display quality such as display unevenness is deteriorated in the vicinity of the boundary between adjacent display regions. Further, since the height of the columnar spacers in the reflective display area or the transmissive display area is different from the designed height, there is a problem that desired optical characteristics cannot be obtained. In particular, this problem is more likely to occur as the substrate thickness of the liquid crystal panel is reduced.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、特に、液晶層厚が異なる複数の表示領域が独立して配置された液晶表示装置において、同一基板上に、柱状スペーサが、液晶層厚を調整する絶縁膜上に積層して形成される構成の場合、柱状スペーサの製造工程数を増やすことなく、隣接する表示領域の境界近傍で、液晶パネルの基板の歪みの発生が少なく、所望の光学特性となる液晶表示装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in particular, in a liquid crystal display device in which a plurality of display regions having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged, a columnar shape is formed on the same substrate. In the case where the spacer is formed by laminating on the insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness, the distortion of the substrate of the liquid crystal panel is reduced near the boundary of the adjacent display region without increasing the number of manufacturing steps of the columnar spacer. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device that is less likely to generate and has desired optical characteristics.
本発明は、液晶層厚が異なる第1の表示領域と第2の表示領域が独立して配置され、ブラックマトリクスと、カラーフィルタと、液晶層厚を調整する絶縁膜とが形成される対向基板上において、平面視における第1の表示領域の絶縁膜の大きさは、第2の表示領域の絶縁膜の大きさよりも小さく、第1の表示領域の第1の柱状スペーサが形成される領域は、カラーフィルタおよび絶縁膜と同一層からなるパターンが積層されて形成されており、第2の表示領域の第2の柱状スペーサが形成される領域は、絶縁膜は形成されるが、カラーフィルタは、第1の表示領域よりも薄い膜厚か、または形成されておらず、第1の柱状スペーサと第2の柱状スペーサは、対向基板の基板面からの高さが略同一になるようにするものである。 The present invention provides a counter substrate in which a first display region and a second display region having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged, and a black matrix, a color filter, and an insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness are formed. In the above, the size of the insulating film in the first display region in plan view is smaller than the size of the insulating film in the second display region, and the region in which the first columnar spacer in the first display region is formed is The pattern made of the same layer as the color filter and the insulating film is laminated, and the insulating film is formed in the region where the second columnar spacer of the second display region is formed, but the color filter is The first columnar spacer and the second columnar spacer have substantially the same height from the substrate surface of the counter substrate, which is thinner than the first display region or is not formed. Is.
本発明によれば、液晶層厚が異なる複数の表示領域が独立して配置された液晶表示装置において、隣接する表示領域の境界近傍に生じる表示ムラ等の表示品位の低下を抑制できると共に所望の光学特性を得ることができる。 According to the present invention, in a liquid crystal display device in which a plurality of display areas having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged, a reduction in display quality such as display unevenness that occurs near the boundary between adjacent display areas can be suppressed and desired Optical characteristics can be obtained.
以下、本発明の液晶表示装置についての実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態を説明するための各図において、同一符号は、同一または相当部分を示しているので、適宜、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the drawings for describing the following embodiments, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts, and therefore, repeated description will be omitted as appropriate.
実施の形態1.
はじめに、本発明の液晶表示装置の構成を簡単に説明する。図1は、実施の形態1に係る液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。図2は、図1のX−X線位置における各表示領域の1画素の概略構成を拡大して示す断面図である。
Embodiment 1 FIG.
First, the configuration of the liquid crystal display device of the present invention will be briefly described. FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of one pixel in each display region at the XX line position in FIG.
図1において、液晶表示装置100は、2つの異なる液晶層厚を有する表示領域50a、50bが、独立して並列に配置されている。表示領域50a、50bは、それぞれ複数の画素30a、30bがマトリクス状に配置されて構成されている。そして、アレイ基板10上には、画素30a、30bを構成する走査配線、信号配線、TFT、および画素電極等(図示せず)が形成される。対向基板20上には、ブラックマトリクス、カラーフィルタ、および対向電極等(図示せず)が形成される。アレイ基板10と対向基板20は対向配置され、柱状スペーサ(図示せず)で隙間を空けて貼り合わされて、液晶表示装置100の主要部分である液晶パネルが構成される。アレイ基板10と対向基板20の隙間には液晶層(図示せず)が封入される。
In FIG. 1, the liquid
アレイ基板10には、表示領域50a、50bの外側に、駆動回路や駆動回路と接続するための複数の端子(図示せず)が設けられている。また、液晶表示装置100は、液晶パネルの両面に偏向板や位相板(図示せず)が貼り付けられ、バックライト、外部回路や筐体等(図示せず)が取り付けられて完成する。
The
なお、以下の記載において、原則として、部材の符号に英文字aがついているものは、表示領域50aにある部材で、部材の符号に英文字bがついているものは、表示領域50bにある部材を示す。また、部材の符号に英文字a、bをつけて領域を特に区別する必要がない場合は、適宜、部材の符号の英文字a、bは省略して、1つの符号で簡素化して記載する。
In the following description, as a general rule, members with an English letter a attached to a member code are members in the
実施の形態1では、第1の表示領域に相当する表示領域50aは透過表示領域である。第2の表示領域に相当する表示領域50bは反射表示領域である。図2は、表示領域50a、50bの1つの画素30a、30bの概略構成の断面図を示している。
In the first embodiment, the
対向基板20は、基板21上にブラックマトリクス22、カラーフィルタ23、透明樹脂からなる液晶層9厚を調整する絶縁膜24、および対向電極25が形成されている。さらに、対向基板20上には、柱状スペーサ7が形成されている。表示領域50aを構成する画素30aの柱状スペーサ7aは、領域Saに形成されており、膜厚taである。表示領域50bを構成する画素30bの柱状スペーサ7bは、領域Sbに形成されており、膜厚tbである。ここで、カラーフィルタ23bは、領域Sbには形成されていない。
In the
アレイ基板10は、走査配線、信号配線、TFT等は図示せず、基板1、絶縁膜2a、2bおよび画素電極3a、3bのみ図示している。画素電極3aは、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜からなる透過電極で、絶縁膜2a上に形成されている。画素電極3bは、Al、Ag、Pt等の高反射率の金属膜からなる反射電極で、凹凸が形成された絶縁膜2b上に形成され、光散乱性を有している。
In the
また、アレイ基板10および対向基板20と液晶層9a、9bとの界面には、液晶分子の配向状態を制御する配向膜(図示せず)が塗布形成されている。
An alignment film (not shown) for controlling the alignment state of the liquid crystal molecules is applied and formed on the interface between the
アレイ基板10と対向基板20との間隔は、表示領域50aと表示領域50bで略同一となるように、柱状スペーサ7a、7bの膜厚ta、tbは異なるが、基板21から柱状スペーサ7a、7bの表面までの高さは略同一となっている。この結果、表示領域50aと表示領域50bの境界領域P近傍の基板1、21に歪は殆どなくなっている。
The
なお、図1に示すように、表示領域50a、50bの大きさは同一でなくても良く、さらに表示領域50aと50b間に非表示領域がある構成でもよい。また、表示領域50a、50bは独立して配置されているので、画素30a、30bの大きさも同一である必要はない。実施の形態1では、画素30bは、画素30aより小さい構成としている。
As shown in FIG. 1, the sizes of the
図3は、図2の対向基板20に柱状スペーサ7を形成する製造工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process for forming the
図3(a)の工程は、ガラス、プラスチック等の透明性絶縁体からなる基板21に、Cr、Ni、Ti等の金属膜、またはその酸化膜等からなるブラックマトリクス22をスパッタ、蒸着等で形成して、パターニングする。ブラックマトリクス22a、22bの開口部が、それぞれ光透過、光反射する有効表示領域となる。実施の形態1では、ブラックマトリクス22の膜厚(段差)h1が100nm程度の金属膜で形成される場合を示しているが、黒色樹脂膜も可能である。
In the process of FIG. 3A, a black matrix 22 made of a metal film such as Cr, Ni, Ti or its oxide film is sputtered or deposited on a substrate 21 made of a transparent insulator such as glass or plastic. Form and pattern. The openings of the
図3(b)の工程は、膜厚が1〜2μm程度のカラーフィルタ23をスピン回転またはインクジェット等で塗布形成して、パターニングする。カラーフィルタ23は、一般に、赤、緑、青色の3原色の3種類を用いる。ここでは、1つの画素30のいずれか1色を示している。3原色は赤、緑、青色以外でも良く、また、4原色以上のカラーフィルタ23を用いる場合もある。
In the step of FIG. 3B, a color filter 23 having a film thickness of about 1 to 2 μm is applied and formed by spin rotation or inkjet or the like and patterned. The color filter 23 generally uses three types of three primary colors of red, green, and blue. Here, any one color of one
カラーフィルタ23下層には、ブラックマトリクス22の膜厚h1があるが、カラーフィルタ23の膜厚h2に比較して、僅かな段差でしかない。厚い樹脂膜は、凹凸の段差を緩和する特徴があるので、カラーフィルタ23を塗布形成した後のカラーフィルタ23表面は略平坦になっている。 There is a film thickness h1 of the black matrix 22 below the color filter 23, but there is only a slight step compared to the film thickness h2 of the color filter 23. Since the thick resin film has a feature of relaxing the uneven step, the surface of the color filter 23 after the color filter 23 is formed by coating is substantially flat.
カラーフィルタ23のパターニングにおいて、表示領域50aのカラーフィルタ23aは、ブラックマトリクス22a上で、柱状スペーサ7aが形成される領域Saにも、略全体に形成されている。一方、表示領域50bでは、ブラックマトリクス22b上で、柱状スペーサ7bが形成される領域Sbには、カラーフィルタ23bは形成されていない。このため、領域Sbにカラーフィルタ23bの膜厚h2と略同一の段差h3が生じる。
In the patterning of the color filter 23, the
図3(c)の工程は、透明樹脂からなる液晶層9厚を調整する絶縁材124を塗布形成する。絶縁材124の膜厚は、透過表示領域50aの液晶層9aの厚さ3〜6μmに対して、約半分の1.5〜3μmである。このとき、絶縁材124の表面は完全な平坦ではなく、下層のカラーフィルタ23が形成されない領域Sbの段差h3の影響によって多少の凹凸が存在する。ここでは、領域Sbにおいて絶縁材124bに段差h5が存在する。ただし、カラーフィルタ23の段差h3と比較するとh3>h5であり、絶縁材124を塗布形成することで、段差は緩和されている。
In the step of FIG. 3C, an insulating material 124 for adjusting the thickness of the liquid crystal layer 9 made of a transparent resin is applied and formed. The film thickness of the insulating material 124 is about 1.5 to 3 μm, which is about half of the thickness 3 to 6 μm of the
図3(d)の工程は、絶縁材124をパターニングする。表示領域50bは、略全体に絶縁膜24bが形成される。一方、表示領域50aは、透過表示領域であるので、基本的には、液晶層9厚を調整する絶縁膜24aは必要ないが、ブラックマトリクス22a上で、柱状スペーサ7aが形成される領域Saに、面積の小さな絶縁膜24aが形成される。
In the step of FIG. 3D, the insulating material 124 is patterned. In the
図3(e)の工程は、基板21の略全体に、ITO等の透明導電膜からなる対向電極25をスパッタ、蒸着等で形成する。これにより、対向基板20が形成される。水平電界方式の液晶表示装置100では、対向電極25はアレイ基板10上に形成されるので、この工程がない場合もある。
3E, a counter electrode 25 made of a transparent conductive film such as ITO is formed on substantially the entire substrate 21 by sputtering, vapor deposition, or the like. Thereby, the
図3(f)の工程は、柱状スペーサ7形成用の樹脂材107を塗布形成する。絶縁膜24bと略同一の膜厚の1.5〜3μm程度の樹脂材107を塗布形成する。表示領域50aの領域Saには、樹脂材107aの表面に段差h6が存在する。一方、表示領域50bの領域Sbにも、樹脂材107bの表面に段差h7が存在する。ただし、段差h7は、段差h5よりもさらに小さいh5>h7になる。
3F, the resin material 107 for forming the
表示領域50aでは、樹脂材107aの表面は、領域Saでは、段差h6の凸部となる。表示領域50bでは、樹脂材107bの表面は、領域Sbでは、段差h7の凹部となる。この結果、基板21から樹脂材107a、107bの表面までの高さは、領域Sa、Sbでは、略同一の高さになる。
In the
図3(g)の工程は、樹脂材107をパターニングして、柱状スペーサ7a、7bを形成する。柱状スペーサ7a、7bのそれぞれの膜厚ta、tbは、tb>taであるが、基板21からの、柱状スペーサ7a、7bの基板21からの高さは略同一の高さhとすることができる。
In the step of FIG. 3G, the resin material 107 is patterned to form
この結果、対向基板20側に形成された柱状スペーサ7a、7bは、基板21から略同一の高さhなので、アレイ基板10と貼り合わせた場合でも、液晶パネルの基板1、21の歪を抑制することができる。そして、隣接する表示領域50a、50bの境界領域P近傍に生じる表示ムラ等の表示品位の低下を抑制できると共に所望の光学特性を得ることができる。
As a result, the
なお、領域Sbのカラーフィルタ23bの段差h3を、液晶層9厚を調整する絶縁材124および柱状スペーサ7形成用の樹脂材107を塗布形成により緩和していき、最終的に、柱状スペーサ7a、7bが、基板21から略同一の高さhになるようにしているが、液晶層9厚を調整する絶縁材124または柱状スペーサ7形成用の樹脂材107の膜厚は変えないでも、これらの粘度や、塗布条件(例えば、スピン回転数)によって、段差h3の緩和の程度を制御することが可能である。
The step h3 of the
(比較例)
図4は、実施の形態1に係る液晶表示装置の図2に対応する従来の液晶表示装置を、比較例として示す断面図である。
(Comparative example)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional liquid crystal display device corresponding to FIG. 2 of the liquid crystal display device according to the first embodiment as a comparative example.
従来の液晶表示装置100では、図4に示すように、表示領域50bの柱状スペーサ7bを形成する領域Sbにも、カラーフィルタ23bを形成していた。平面視における第1の表示領域50aの絶縁膜24aの大きさは、第2の表示領域50bの24b絶縁膜の大きさよりも小さいため、表示領域50a、50bにおいて、絶縁膜24a、24b上に形成された柱状スペーサ7a、7bの膜厚ta、tbが異なっており、表示領域50bの柱状スペーサ7bの膜厚tbの方が大きいため、柱状スペーサ7の基板21からの高さは、表示領域50bの方が大きくなっていた。
In the conventional liquid
その結果、対向基板20とアレイ基板10と貼り合わせた液晶パネルの基板1、21において、表示領域50a、50bの境界領域P近傍に歪が生じ、表示ムラ等の表示品位の低下が生じると共に所望の光学特性が得られない等の課題が生じていた。図4では、表示領域50a、50bの境界領域P近傍で、基板1側に歪が生じた状態を示している。
As a result, in the substrates 1 and 21 of the liquid crystal panel bonded to the
実施の形態2.
図5は、実施の形態2に係る液晶表示装置の図1のX−X線位置における各表示領域の1画素の概略構成を拡大して示す断面図である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of one pixel in each display region at the position of line XX in FIG. 1 of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
実施の形態1では、表示領域50bの柱状スペーサ7bを形成する領域Sbにおいて、カラーフィルタ23bを形成しないことで、柱状スペーサ7bの基板21からの高さを小さくして、領域Saの柱状スペーサ7aの高さと略同一にするものであった。これに対し、実施の形態2では、従来と同様に、表示領域50bの領域Sbにも、カラーフィルタ23bを形成する代わりに、表示領域50aの柱状スペーサ7aを形成する領域Saにおいて、カラーフィルタ23に他色のカラーフィルタ23cを積層して形成すことで、柱状スペーサ7aの基板21からの高さを大きくするものである。
In the first embodiment, the
通常、カラーフィルタ23は3原色の赤、緑、青色の画素30が繰り返して配置されている。各画素30は、何れか一色であるが、図5に示すように、領域Saに、他色のカラーフィルタ23cを積層して形成して、領域Saの高さを高くしている。
In general, the color filter 23 includes
図6は、図5の対向基板に柱状スペーサを形成する製造工程を示す図である。 FIG. 6 is a view showing a manufacturing process for forming columnar spacers on the counter substrate of FIG.
図6(a)の工程は、ブラックマトリクス22a、22bを形成して、パターニングする。実施の形態1の図3(a)の工程と同一である。
In the step of FIG. 6A,
図6(b)の工程は、カラーフィルタ23を形成して、パターニングする。実施の形態1の図3(b)の工程に相当するが、実施の形態2では、表示領域50bにおいて、カラーフィルタ23bは、柱状スペーサ7bが形成される領域Sbにも形成する。
In the step of FIG. 6B, the color filter 23 is formed and patterned. Although this corresponds to the step of FIG. 3B of the first embodiment, in the second embodiment, the
図6(c)の工程は、表示領域50aにおいて、柱状スペーサ7aが形成される領域Saに、カラーフィルタ23aに加えて、他色のカラーフィルタ23cを積層して形成する。すなわち、領域Saは、他の領域よりも高さが大きくなっている。
In the step of FIG. 6C, in the
図6(d)の工程は、透明樹脂からなる液晶層9厚を調整する絶縁材124を塗布形成する。実施の形態1の図3(c)の工程と同一である。このとき、絶縁材124の表面は完全に平坦ではなく、領域Saは多少の凸部となる。ただし、絶縁材124を塗布形成することで、段差は緩和されている。 In the step of FIG. 6D, an insulating material 124 for adjusting the thickness of the liquid crystal layer 9 made of a transparent resin is applied and formed. This is the same as the step of FIG. 3C of the first embodiment. At this time, the surface of the insulating material 124 is not completely flat, and the region Sa is slightly convex. However, the step is reduced by applying and forming the insulating material 124.
図6(e)の工程は、絶縁材124をパターニングして、絶縁膜24a、24bを形成する。実施の形態1の図3(d)の工程と同一である。
In the step of FIG. 6E, the insulating material 124 is patterned to form insulating
図6(f)の工程は、基板21の略全体に、ITO等の透明導電膜からなる対向電極25をスパッタ、蒸着等で形成する。実施の形態1の図3(e)の工程と同一である。 In the step of FIG. 6F, the counter electrode 25 made of a transparent conductive film such as ITO is formed on substantially the entire substrate 21 by sputtering, vapor deposition, or the like. This is the same as the step of FIG. 3E of the first embodiment.
図6(g)の工程は、柱状スペーサ7形成用の樹脂材107を塗布形成する。実施の形態1の図3(f)の工程と同一である。柱状スペーサ7形成用の樹脂材107を塗布形成することにより、表示領域50aの領域Saの樹脂材107aの高さと、表示領域50bの領域Sbの樹脂材107bの高さは略同一となる。
6G, the resin material 107 for forming the
図6(h)の工程は、樹脂材107をパターニングして、柱状スペーサ7a、7bを形成する。実施の形態1の図3(g)と同一である。柱状スペーサ7a、7bのそれぞれの膜厚ta、tbは異なるが、基板21から柱状スペーサ7a、7b表面までの高さは略同一の高さhとすることができる。
In the step of FIG. 6H, the resin material 107 is patterned to form
この結果、対向基板20に形成された柱状スペーサ7a、7bの基板21からの柱状スペーサ7a、7b表面までは、略同一の高さhであるので、アレイ基板10と貼り合わせた場合でも、液晶パネルの基板1、21の歪を抑制することができる。
As a result, the
実施の形態3.
図7は、実施の形態3に係る液晶表示装置の図1のX−X線位置における各表示領域の1画素の概略構成を拡大して示す断面図である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of one pixel in each display region at the position of line XX in FIG. 1 of the liquid crystal display device according to the third embodiment.
実施の形態3では、従来と同様に、表示領域50bの柱状スペーサ7bを形成する領域Sbにも、カラーフィルタ23bを形成する。その代わりに、透明樹脂からなる液晶層9厚を調整する絶縁材124の膜厚を、領域Sbにおいては、ハーフトーンマスク露光(半透過膜を有するマスクを使用)、グレイトーンマスク露光(露光機の解像度よりも小さいパターンによる回折現象を使用)、多重露光(複数の異なるマスクを使用)等の露光方法によって、中間的な露光量として、中間的な膜厚とするものである。
In the third embodiment, the
図8は、図7の対向基板に柱状スペーサを形成する製造工程を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process for forming columnar spacers on the counter substrate of FIG.
図8(a)の工程は、ブラックマトリクス22a、22bを形成して、パターニングする。実施の形態1の図3(a)の工程と同一である。
In the step of FIG. 8A,
図8(b)の工程は、カラーフィルタ23を形成して、パターニングする。実施の形態1の図3(b)の工程に相当するが、実施の形態3では、表示領域50bにおいて、カラーフィルタ23bは、柱状スペーサ7bが形成される領域Sbにも形成する。
In the step of FIG. 8B, the color filter 23 is formed and patterned. Although it corresponds to the step of FIG. 3B of the first embodiment, in the third embodiment, the
図8(c)の工程は、透明樹脂からなる液晶層9厚を調整する絶縁材124を塗布形成する。実施の形態1の図3(c)の工程と同一である。このとき、絶縁材124の表面は略平坦になっている。 In the step of FIG. 8C, an insulating material 124 for adjusting the thickness of the liquid crystal layer 9 made of a transparent resin is applied and formed. This is the same as the step of FIG. 3C of the first embodiment. At this time, the surface of the insulating material 124 is substantially flat.
図8(d)の工程は、絶縁材124をパターニングする。実施の形態1の図3(d)の工程に相当する。絶縁材124の膜厚を、領域Sbにおいては、ハーフトーンマスク露光、グレイトーンマスク露光、多重露光等の露光方法によって、中間的な露光量として、中間膜厚とする。この結果、絶縁材124の領域Sbの基板21からの高さは、領域Saよりも小さくなる。 In the step of FIG. 8D, the insulating material 124 is patterned. This corresponds to the step of FIG. 3D of the first embodiment. In the region Sb, the film thickness of the insulating material 124 is set to an intermediate film thickness as an intermediate exposure amount by an exposure method such as halftone mask exposure, graytone mask exposure, or multiple exposure. As a result, the height of the region 124 of the insulating material 124 from the substrate 21 is smaller than that of the region Sa.
図8(e)の工程は、対向基板20の略全体に、ITO等の透明導電膜からなる対向電極25をスパッタ、蒸着等で形成する。実施の形態1の図3(e)の工程と同一である。
8E, the counter electrode 25 made of a transparent conductive film such as ITO is formed on substantially the
図8(f)は、柱状スペーサ7形成用の樹脂材107を塗布形成する。実施の形態1の図3(f)の工程と同一である。柱状スペーサ7形成用の樹脂材107を塗布形成することにより、表示領域50aの領域Saの樹脂材107aと、表示領域50bの領域Sbの樹脂材107bの基板21からの高さは略同一となる。
In FIG. 8F, the resin material 107 for forming the
図8(g)は、樹脂材107をパターニングして、柱状スペーサ7a、7bを形成する。柱状スペーサ7a、7bのそれぞれの膜厚ta、tbは異なるが、基板21からの高さは略同一の高さhとすることができる。
In FIG. 8G, the resin material 107 is patterned to form
この結果、対向基板20に形成された柱状スペーサ7a、7bの基板21からの高さは、略同一の高さhであるので、アレイ基板10と貼り合わせた場合でも、液晶パネルの基板1、21の歪を抑制することができる。
As a result, the height of the
実施の形態4.
図9は、実施の形態4に係る液晶表示装置の図1のX−X線位置における各表示領域の1画素の概略構成を拡大して示す断面図である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of one pixel in each display region at the position of line XX in FIG. 1 of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment.
実施の形態1〜3では、対向基板20に形成される柱状スペーサ7a、7bの基板21からの高さを略同一にするものであった。実施の形態4では、柱状スペーサ7a、7bの基板21からの高さの差は存在するが、その高さの差に相当する部材を、アレイ基板10において、柱状スペーサ7aの形成される領域Saに対応する領域に形成するものである。
In the first to third embodiments, the heights of the
図9では、柱状スペーサ7aが形成される領域Saに対応するアレイ基板10上の領域に、高さ調整膜8が形成されている。高さ調整膜8は、反射電極である画素電極3bと同一層からなっている。
In FIG. 9, the
このように、図4の従来構成と同等でも、柱状スペーサ7aが形成される領域Saに対応するアレイ基板10上の領域に、高さ調整膜8を形成することで、アレイ基板10と対向基板20を貼り合わせた場合に、アレイ基板10と対向基板20が略同一の間隔になるように構成されているので、液晶パネルの基板1、21の歪を抑制することができる。
As described above, the
実施の形態4では、高さ調整膜8は、反射電極である画素電極3bと同一層から構成したが、アレイ基板10を構成する、走査配線、信号配線、半導体膜、絶縁膜2、または透過電極である画素電極3a等を構成する部材や、これらを積層して高さ調整膜8とすることができる。
In the fourth embodiment, the
実施の形態5.
図10は、実施の形態5に係る液晶表示装置の図1のX−X線位置における各表示領域の1画素の概略構成を拡大して示す断面図である。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of one pixel in each display region at the position of line XX in FIG. 1 of the liquid crystal display device according to the fifth embodiment.
実施の形態5は、実施の形態3で使用したハーフトーンマスク露光、グレイトーンマスク露光、多重露光等の露光方法を、カラーフィルタ23のパターニング工程に適用したものである。カラーフィルタ23のパターニング工程で、領域Sbにも、カラーフィルタ23bを中間膜厚として形成するものである。実施の形態1のように領域Sbのカラーフィルタ23bを全部除去しないので、柱状スペーサ7bの基板21からの高さの調整が、カラーフィルタ23bを中間膜厚とすることで、さらに容易にすることができる。
In the fifth embodiment, the halftone mask exposure, graytone mask exposure, multiple exposure, and other exposure methods used in the third embodiment are applied to the patterning process of the color filter 23. In the patterning process of the color filter 23, the
この結果、対向基板20に形成された柱状スペーサ7a、7bの基板21からの高さは、略同一の高さであるので、アレイ基板10と貼り合わせた場合でも、液晶パネルの基板1、21の歪を抑制することができる。
As a result, the height of the
その他、実施の形態2では、カラーフィルタ23の形成工程で、他色のカラーフィルタ23cを追加形成したが、カラーフィルタ23cの追加形成工程で、ハーフトーンマスク露光、グレイトーンマスク露光、多重露光等の露光方法によって、領域Saのカラーフィルタ23cを中間膜厚とすることで、柱状スペーサ7aの基板21からの高さの調整を容易にすることもできる。
In addition, in Embodiment 2, the
以上の実施の形態1〜5の手法を、組み合わせた構成とすることもできる。 A combination of the above-described methods of the first to fifth embodiments may be employed.
また、以上の実施の形態1〜5では、透過表示領域と反射表示領域を有する場合を示したが、透過表示領域、反射表示領域および半透過領域の異なる液晶層厚の表示領域の組み合わせであればよい。 In the first to fifth embodiments described above, the case where the transmissive display area and the reflective display area are provided has been described. However, the transmissive display area, the reflective display area, and the display areas having different liquid crystal layer thicknesses may be used. That's fine.
また、以上の実施の形態1〜5では、2つの異なる液晶層厚の表示領域を有する場合を示したが、3つ以上の異なる液晶層厚の表示領域を有していてもよい。 In the above first to fifth embodiments, the case where the display areas having two different liquid crystal layer thicknesses are shown, but the display areas having three or more different liquid crystal layer thicknesses may be provided.
1 基板
2 絶縁膜
3 画素電極
7 柱状スペーサ
8 高さ調整膜
9 液晶層
10 アレイ基板
20 対向基板
21 基板
22 ブラックマトリクス
23 カラーフィルタ
24 絶縁膜
15 対向電極
30 画素
50 表示領域
100 液晶表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Insulating film 3
Claims (7)
ブラックマトリクスと、カラーフィルタと、前記液晶層厚を調整する絶縁膜とを有する対向基板上において、
平面視における前記第1の表示領域の前記絶縁膜の大きさは、前記第2の表示領域の前記絶縁膜の大きさよりも小さく、
前記第1の表示領域の第1の柱状スペーサが形成される領域は、前記カラーフィルタおよび前記絶縁膜が積層されて形成されており、
前記第2の表示領域の第2の柱状スペーサが形成される領域は、前記絶縁膜が形成されているが、前記カラーフィルタは、前記第1の表示領域の前記カラーフィルタよりも薄い膜厚か、または形成されておらず、
前記第1の柱状スペーサおよび前記第2の柱状スペーサは、前記対向基板の基板面からの高さが略同一になっていることを特徴とする液晶表示装置。 The first display area and the second display area having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged,
On a counter substrate having a black matrix, a color filter, and an insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness,
The size of the insulating film in the first display region in plan view is smaller than the size of the insulating film in the second display region,
The region where the first columnar spacer of the first display region is formed is formed by laminating the color filter and the insulating film,
The region where the second columnar spacer is formed in the second display region is formed with the insulating film, but is the color filter thinner than the color filter in the first display region? Or not formed,
The liquid crystal display device, wherein the first columnar spacer and the second columnar spacer have substantially the same height from the substrate surface of the counter substrate.
ブラックマトリクスと、カラーフィルタと、前記液晶層厚を調整する絶縁膜とを有する対向基板上において、
平面視における前記第1の表示領域の前記絶縁膜の大きさは、前記第2の表示領域の前記絶縁膜の大きさよりも小さく、
前記第1の表示領域の第1の柱状スペーサが形成される領域は、複数色の前記カラーフィルタが積層されると共に、前記絶縁膜がさらに積層されて形成されており、
前記第2の表示領域の第2の柱状スペーサが形成される領域は、前記カラーフィルタおよび前記絶縁膜が積層されて形成されており、
前記第1の柱状スペーサおよび前記第2の柱状スペーサは、前記対向基板の基板面からの高さが略同一になっていることを特徴とする液晶表示装置。 The first display area and the second display area having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged,
On a counter substrate having a black matrix, a color filter, and an insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness,
The size of the insulating film in the first display region in plan view is smaller than the size of the insulating film in the second display region,
The region in which the first columnar spacer of the first display region is formed is formed by laminating the color filters of a plurality of colors and further laminating the insulating film,
The region where the second columnar spacer is formed in the second display region is formed by laminating the color filter and the insulating film,
The liquid crystal display device, wherein the first columnar spacer and the second columnar spacer have substantially the same height from the substrate surface of the counter substrate.
ブラックマトリクスと、カラーフィルタと、前記液晶層厚を調整する絶縁膜とを有する対向基板上において、
平面視における前記第1の表示領域の前記絶縁膜の大きさは、前記第2の表示領域の前記絶縁膜の大きさよりも小さく、
前記第1の表示領域の第1の柱状スペーサが形成される領域、および前記第2の表示領域の第2の柱状スペーサが形成される領域に、前記カラーフィルタおよび前記絶縁膜が積層されて形成されており、
前記第2の柱状スペーサが形成される領域の前記絶縁膜の膜厚は、前記第2の表示領域の他の領域の前記絶縁膜の膜厚よりも小さく、
前記第1の柱状スペーサおよび前記第2の柱状スペーサは、前記対向基板の基板面からの高さが略同一になっていることを特徴とする液晶表示装置。 The first display area and the second display area having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged,
On a counter substrate having a black matrix, a color filter, and an insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness,
The size of the insulating film in the first display region in plan view is smaller than the size of the insulating film in the second display region,
The color filter and the insulating film are stacked in a region where the first columnar spacer is formed in the first display region and a region where the second columnar spacer is formed in the second display region. Has been
The film thickness of the insulating film in the region where the second columnar spacer is formed is smaller than the film thickness of the insulating film in the other region of the second display region,
The liquid crystal display device, wherein the first columnar spacer and the second columnar spacer have substantially the same height from the substrate surface of the counter substrate.
ブラックマトリクスと、カラーフィルタと、前記液晶層厚を調整する絶縁膜とを有する対向基板上において、
平面視における前記第1の表示領域の前記絶縁膜の大きさは、前記第2の表示領域の前記絶縁膜の大きさよりも小さく、
前記第1の表示領域の第1の柱状スペーサが形成される領域、および前記第2の表示領域の第2の柱状スペーサが形成される領域に、前記絶縁膜が形成されており、
前記第1の柱状スペーサは、前記第2の柱状スペーサよりも基板面からの高さが小さく、
前記対向基板と対向して配置され、走査配線、信号配線、絶縁膜、半導体膜、および画素電極を構成する部材を有するアレイ基板において、
前記第1の柱状スペーサが対向する領域に、前記アレイ基板を構成する前記部材からなる高さ調整膜が配置され、
前記対向基板と前記アレイ基板との基板面からの間隔が、前記第1の表示領域および前記第2の表示領域で略同一となっていることを特徴とする液晶表示装置。 The first display area and the second display area having different liquid crystal layer thicknesses are independently arranged,
On a counter substrate having a black matrix, a color filter, and an insulating film for adjusting the liquid crystal layer thickness,
The size of the insulating film in the first display region in plan view is smaller than the size of the insulating film in the second display region,
The insulating film is formed in a region in which the first columnar spacer is formed in the first display region and a region in which the second columnar spacer is formed in the second display region,
The first columnar spacer is smaller in height from the substrate surface than the second columnar spacer,
In an array substrate having a member that is disposed to face the counter substrate and that constitutes a scanning wiring, a signal wiring, an insulating film, a semiconductor film, and a pixel electrode,
A height adjusting film made of the member constituting the array substrate is disposed in a region where the first columnar spacers are opposed to each other,
The liquid crystal display device, wherein a distance from the substrate surface between the counter substrate and the array substrate is substantially the same in the first display region and the second display region.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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