JP3310238B2

JP3310238B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3310238B2
Application number: JP17611599A
Authority: JP
Inventors: 康裕森井; 文雄松川; 顯津村; 伸田畑; 昌也水沼; 晃玉谷; 雅之藤井; 康雄藤田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2017-07-14
Also published as: JP2000029073A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面内応答型液晶表
示装置に関する。さらに詳しくは、少なくとも片側の電
極が櫛形形状である２枚の基板を相互に貼り合わせ、液
晶を封入した面内応答型液晶表示装置において、色むら
をなくして表示特性を向上し、また液晶駆動電圧を低電
圧化して消費電力の削減を可能とする構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶に電界を、基板に垂直な方向に印加
するツイステッドネマティク表示方式に対して、近年、
基板にほぼ平行な方向に電界を印加する表示方式の開発
が進められている。たとえば、特開平７−２２５３８８
号公報によれば、この、基板にほぼ平行な方向に電界を
印加する表示方式の液晶表示装置の例が開示されてお
り、応答速度を向上させるため、基板間のギャップを６
μｍ以下とすることや、のちに詳細に説明するリターデ
ーションを０．２１μｍ以上０．３６μｍ以下とするこ
となどが記載されている。

【０００３】本発明の発明者らは、前述したような、基
板にほぼ平行な方向に電界を印加する表示方式の液晶表
示装置を面内応答型液晶表示装置（以下、ＩＰＳ（in p
laneswitching）パネルと略記する）というものとす
る。

【０００４】図１１は、従来の面内応答型液晶表示装置
の部分断面説明図を示す。図において、説明のため、２
画素分のみを部分的に示した（以下の図も同様）。図１
２は、従来のＩＰＳパネル中の１画素の平面説明図であ
る。また図１３は、図１１のＸ−Ｙ線における断面説明
図である。図１１、図１２および図１３において、１は
ＴＦＴアレイ基板であり、２は画素電極であり、３はＴ
ＦＴ部であり、４は対向基板である。ＴＦＴアレイ基板
１は、その表面上に形状が櫛形である電極が設けられて
いる。画素電極２は、櫛形の液晶駆動電極２１と、少な
くとも一部が前記液晶駆動電極と対向して形成された櫛
形の共通電極２２とを有している。ＴＦＴ部３は、液晶
駆動電極２１に映像信号を書き込むための薄膜トランジ
スタ（thin film transistor、以下、ＴＦＴと略記す
る）１４や映像信号線１２、走査信号線１１、共通電極
２２に信号を入れる共通信号線１３などを総称したもの
である。対向基板４は、ＴＦＴアレイ基板１に対向して
設けられている。画素電極２の材料は、クロム、アルミ
ニウム、インジウム・スズ酸化物（indium tin oxide、
以下、ＩＴＯと略記する）などのうちのいずれかで形成
されている。また、２５は、絶縁膜を示す。対向基板４
は、カラー表示をするＩＰＳパネルのばあい、基板面に
電極を有する必要がなく、一般的にはメタルや樹脂によ
り形成された遮光部（図示を省略）と赤、緑、青の色層
１８を設けたカラーフィルタ基板が設けられている。ま
た、色層１８が外部に溶け出さないように、対向基板４
上には保護膜２４が形成されている。また、１７は基板
外部から映像信号、走査信号または共通信号を書き込む
ため電極を示す。７は液晶を示しており、その層の厚さ
をｄと表示している。また図１３中の１５は、液晶層内
のある１分子を示している。９はＴＦＴアレイ基板１と
対向基板４とを接合するシール材であり、１０はシール
材中に含まれている第２のスペーサであり、５および６
は偏光板を示す。２３は、液晶７を配合させる配向膜を
示す。また、図１３において、Ｉ_oは入射光であり、Ｉ
は出射透過光であり、Ｔは透過軸であり、Ｄは配向方向
であり、Ｅは電界である。

【０００５】図１１を参照してＩＰＳパネルの基本構成
を説明する。ＩＰＳパネルの基本構成は、ＴＦＴアレイ
基板１と対向基板４とを平行に対向させ、シール材９に
より接合し、そのＴＦＴアレイ基板１と対向基板４の間
隙に液晶７を封入したものである。配合膜２３には、配
向処理が施されている（同部については以降に詳細を示
す）。ＴＦＴアレイ基板１と対向基板４との間隙ｄを一
定に保つために第１のスペーサ８をシール面内に配置
し、第２のスペーサ１０をシール材９内に混入させて配
置する。

【０００６】前述した特開平７−２２５３８８号公報に
よる従来例では、基板間を６μｍ以下とする記載がある
ものの、図１１に示した本発明の発明者らによる従来技
術による第２のスペーサ１０は示されておらず、基板間
の間隙を一定にするという記載がないのは、前記従来例
では、のちに詳細に説明する本発明の課題である表示上
の色むらの改善ということとの関連性に対する認識がな
いものと考えられる。

【０００７】つぎに図１３を参照してＩＰＳパネルの動
作原理を説明する。基本構成の説明で述べたように、Ｔ
ＦＴアレイ基板１と対向基板４とは平行に対向してい
る。液晶７に正の誘電率異方性をもつ液晶を用いたばあ
い、液晶分子１５はその長軸が基板面に平行で、かつ電
極に対してもほぼ平行となるように配置される。この配
置方法としては公知であるラビング法が一般的であり、
配向膜２３を電極に対しほぼ平行にラビング処理を施す
と、前述したように液晶分子１５が配置される。このよ
うに配向方向と透過軸とが平行になるように偏光板５を
配置し、偏光板６は偏光板５の透過軸と直交するように
配置する。

【０００８】電界がオフのとき、偏光板５を通過した光
は、液晶分子１５の配列に沿って２枚目の偏光板６に到
達する。前述したように偏光板６の透過軸は偏光板５の
透過軸と直交しているので光は透過しない。電界がオン
のとき、すなわち液晶駆動電極２１と対向して形成され
た共通電極２２間に基板と水平方向に電界が発生したと
き、液晶の誘電率異方性によって基板と平行に液晶分子
の長軸が電界方向に沿って回転する。その際、透過光は
液晶の複屈折効果によって直線偏光から楕円偏光（図１
３の右側の図で対向基板４上に楕円偏光を模式的に示し
た）になり、偏光板６を透過する。

【０００９】このようにＩＰＳパネルには複屈折効果が
利用されている。複屈折効果とは、一般的にＥＣＢ（el
ectrically controlled birefringence）効果（以下、
ＩＰＳモードという）と呼ばれている。液晶分子は通常
光の屈折率ｎ_oと異常光の屈折率ｎ_eとを有するので、屈
折率異方性Δｎ＝ｎ_e−ｎ_oが存在する。液晶分子には、
このΔｎが存在するので、複屈折効果が生まれる。

【００１０】ＩＳＰパネルにおいては、図１３に示すよ
うに液晶分子１５は、基板に平行な一方向に揃った配向
状態となっている。このような配向状態をホモジニアス
配向という。ホモジニアス配向を用いて図１１に示すよ
うに偏光板５、６を配置したときの偏光板６を出射する
透過光強度Ｉは次式で表される。

【００１１】Ｉ＝Ｉ_oｓｉｎ²（πＲ／λ）ここで、Ｉ_oは偏光板５に入射する光の強度、λは波
長、Ｒはリターデーションと呼ばれ、通常光と異常光の
光路差（Δｎ）・ｄである。すなわち、偏光板６から出
射する光の透過強度は、入射する光の波長λとリターデ
ーションＲの関数である。したがって、ＩＰＳパネルの
面内で液晶７の厚さｄがばらつくと、出射光強度、すな
わち、透過光Ｉがばらつく。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述のような従来のＩ
ＰＳモードの原理においては、液晶層の厚さのばらつき
という原因により出射する透過光がばらつく。出射する
透過光Ｉのばらつきは、表示上の色のばらつき（以下色
むらという）となる。液晶層の厚さのばらつきをなくす
ことについては、従来技術においても対策がとられてい
ないわけではなく、たとえば特開平８−２８６１７６号
公報によれば、カラーフィルタ上に表面を平坦化する透
明樹脂１７の平坦化層を設けることが記載されており、
また、特開平７−２２５３８８号公報にもカラーフィル
タ上に平坦化膜を設けることが記載されており、この平
坦化層によって液晶層の厚さはそろうと期待したものと
考えられる。

【００１３】しかしながら、以下に詳細に説明するよう
に、本発明の発明者らによって２枚の基板間にスペーサ
を配した従来の構成においてすら液晶層の厚さのばらつ
きを低減できるものではなく、まして前述の公報（特開
平８−２８６１７６号および特開平７−２２５３８８
号）に記載の平坦化膜では、とても液晶層の厚さが正確
に揃うものではない。以下に、図１４を用いて従来のＩ
ＰＳパネルの問題点を説明する。

【００１４】第１のスペーサ８は、ＴＦＴ部３上に配置
されるばあいと画素電極２上に配置されるばあいがあ
る。一般的なＴＦＴアレイ基板１のＴＦＴ部３と画素電
極２との面積比は７：３程度である。そのため、画素電
極２上の第１のスペーサ８が液晶７の厚さの決定を支配
するケースは多い。それゆえ、図１４に示すように、液
晶７の厚さが同じＩＰＳパネル内でｄｍａｘとｄｍｉｎ
が存在するケースが多くある。図１４は、従来のＩＰＳ
パネルの問題点を示す断面説明図であり、図中の符号は
図１１、図１２および図１３と共通である。ここでは、
ＴＦＴ部３上の凹凸の凸部にある第１のスペーサ８によ
り支配されている画素部の液晶層の厚さをｄｍａｘ（凸
部の両脇にある画素を指し、大きい方をｄｍａｘとす
る）、画素電極２上の凹凸の凹部にある第１のスペーサ
８のスペーサにより支配されている画素部の液晶層の厚
さをｄｍｉｎと定義する。前記ＴＦＴ部３上の凸部と前
記画素電極２上の凹部の高低差が約１μｍ程度のＴＦＴ
アレイ基板を用いてｄｍａｘ−ｄｍｉｎを測定したとこ
ろ、０．８μｍ程度あることを確認している。

【００１５】一般的なＩＰＳモードでは、リターデーシ
ョン（Δｎ）・ｄを２７５ｎｍに設定する。かつ、我々
の測定では、リターデーション（Δｎ）・（ｄｍａｘ−
ｄｍｉｎ）が２０ｎｍ以上異なると表示不良となること
を確認している。一般的にＩＰＳモードに用いられる液
晶のΔｎは０．０５〜０．１５である。すなわち前述し
たようにｄｍａｘ−ｄｍｉｎが０．８μｍ以上あると、
（Δｎ）・（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）は４０〜１２０ｎｍ
以上となり表示不良となる。したがって、（Δｎ）・
（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）を２０ｎｍ以下とするために
は、ｄｍａｘ−ｄｍｉｎを０．４μｍ以内とする必要が
ある。

【００１６】以上のことから、従来のＩＰＳパネルの構
造では液晶７の厚さのばらつきから色むらが生じ、ディ
スプレイの表示特性上の欠陥となるという問題が生じて
いた。

【００１７】また、従来のＴＦＴアレイ基板１の構造で
は、ＴＦＴアレイ基板１上でＴＦＴ部や画素電極２の構
造により凹凸が約１μｍ程度あったため、シール材９中
に含まれる第２のスペーサ１０の球形と表示面内に散布
する第１のスペーサ８の径を厳密に設定することができ
なかった。そのために、図１４に示したように、第２の
スペーサ１０および第１のスペーサ８を散布するプロセ
スの変動が生じるとシール材９近傍の液晶７の厚さｄｍ
ｉｎと表示面中央部の液晶７の厚さｄｍａｘが異なり、
表示不良が生じるという問題が生じていた。

【００１８】また、液晶層の厚さを均一にするために平
坦化膜を用いた場合、画素電極と液晶層との間の距離が
増すため、液晶の駆動電圧を高くする必要が生じ消費電
力が増大するという問題もあった。

【００１９】本発明は、前述した問題を解決するために
なされたものであり、本発明の目的は、消費電力の少な
いＩＰＳパネルを提供することである。また、従来のＩ
ＰＳパネルの構造において生じていた液晶層の厚さむら
による色のばらつきをなくすことで表示特性を改善する
ことを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
わる液晶表示装置は、基板上に、走査信号線と、映像信
号線と、該走査信号線と映像信号線との各交差部に形成
された薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続
された液晶駆動電極と、少なくとも一部が該液晶駆動電
極と対向して同一平面上に形成された共通電極と、該共
通電極に信号を書き込む共通信号線と、液晶表示電極と
共通電極との下部に設けられた平坦化膜とが設けられて
なるＴＦＴアレイ基板と、該ＴＦＴアレイ基板に対向す
る対向基板と、該ＴＦＴアレイ基板と該対向基板との間
隙を一定に保つ複数個のスペーサと、前記ＴＦＴアレイ
基板と前記対向基板の周辺部に配置され、前記両基板を
貼り合わせるシール材と、前記アレイ基板と前記対向基
板との間隙に挟持され、複屈折効果を有する液晶層とを
備え、前記平坦化膜の厚さを３μｍ以上１０μｍ以下と
することにより、アレイ基板の凹凸をなくし、前記液晶
層の厚さの差（ｄ _max−ｄ _min）を０．４μｍ以下に形成
したものである。

【００２１】本発明の請求項２にかかわる液晶表示装置
においては、前記平坦化膜の厚さを３μｍ以上１０μｍ
以下としたので、液晶層の厚さを均一にすることができ
て好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面にもとづいて本発
明にかかわる液晶表示装置の構造および製法をさらに詳
しく説明する。

【００２３】実施の形態１．まず、本実施の形態にかか
わるＩＰＳ方式の液晶表示装置の構造について説明す
る。本実施の形態にかかわるＩＰＳ方式の液晶表示装置
においては、従来技術によるものと同様に、主に、ＴＦ
Ｔアレイ基板と、対向基板と、シール材と、スペーサ
（第２のスペーサ）と、液晶層とによって構成されてい
るスペーサについては、のちに説明する。ＴＦＴアレイ
基板は、ガラスなどからなる基板上に、走査信号線と、
映像信号線と、ＴＦＴと、液晶駆動電極とがアレイ状に
設けられており、かつさらに共通電極と共通信号線とが
設けられている。走査信号線は複数本が互いに等間隔か
つ平行に配設されており、映像信号線は複数が互いに等
間隔かつ平行にされるとともに、絶縁膜を介して走査信
号線と直交するように配設されている。ＴＦＴは、走査
信号線と映像信号線とが交差する各交差部に１個ずつ形
成され、そのそれぞれに液晶駆動電極が１個ずつ接続さ
れている。共通電極は、少なくとも一部が液晶駆動電極
に対向して平行に形成されており、また、この共通電極
に信号を書き込む共通信号線が前記共通電極に垂直に配
置されている。なお、共通電極と共通信号線とは、少な
くとも一部が交差しており、その交差部より信号を書き
込める構造となっている。対向基板はＴＦＴアレイ基板
に対向して設けられ、対向基板上には赤、緑および青の
色層、ならびに色層が液晶層に溶け出さないように設け
られる保護膜が配置されている。

【００２４】ＴＦＴアレイ基板と対向基板とが、液晶駆
動電極が形成された領域で一定の間隙を保たれるように
ＴＦＴアレイ基板と対向基板との前記領域部分には第１
のスペーサが介在されるように構成されている。

【００２５】第１のスペーサは、直径５μｍ程度の球形
であり、プラスチック製のものが複数個で用いられる。
プラスチック製のものが用いられる理由は、プラスチッ
ク製のものは比較的柔らかいためＴＦＴ素子を傷つけな
いことによる。ばあいによっては、シリカ（ＳｉＯ₂）
系の材料が選択されることもある。大きさのばらつきは
標準偏差０．３μｍ程度であり、これによってＴＦＴア
レイ基板と対向基板との間隔を一定に保つことができ
る。ＴＦＴアレイ基板と対向基板との間隔中に散布する
第１のスペーサの量は、前記間隔を一定にしうるように
適宜定められている。これらの球形のスペーサは入手が
容易で所望の寸法精度をうることができる。

【００２６】第２のスペーサは、円柱状、帯状、球形な
ど種々の形状のものを複数個で用いられる。材質は価格
的な面からガラス製のものが選択されることが多い。い
ずれも入手が容易で所望の寸法精度をうることができ
る。第１のスペーサがＴＦＴ素子を傷つけない柔らかい
ものから選択されるのに対し、第２のスペーサは固い材
質のものが選択される。

【００２７】シール材は、ＴＦＴアレイ基板と対向基板
とをそれぞれの周辺部で一定の間隔を保って貼り合わせ
るものであり、このシール材には、ＴＦＴアレイ基板と
対向基板との、それぞれの周辺部での間隙を一定に保つ
ように第２のスペーサを介在させてＴＦＴアレイ基板と
対向基板とを貼り合わせる。この一定の間隔の隙間に、
複屈折効果を有する液晶からなる液晶層が挟持されてい
る。また、偏光板が、ＴＦＴアレイ基板の上側および対
向基板の下側に設けられる。

【００２８】このような本発明にかかわるＩＰＳ方式の
液晶装置に関して本発明を可能にした技術的背景であ
る、色むらの視認と各色の光の透過率との関係について
の考察について説明する。

【００２９】図１は本発明の第１の実施の形態にかかわ
る、本発明の発明者らがシミュレーションで確認したＩ
ＰＳモードにおける光の透過率の波長依存性を示すグラ
フであり、横軸は波長λ（ｎｍ）を示しており、縦軸は
透過率（％）を示している。ここでは、リターデーショ
ン（Δｎ）・ｄを２００、２７５、３００ｎｍと変えた
ときの透過率の波長依存性を示す。（Δｎ）・ｄが１０
０ｎｍ異なると緑色光の波長（５４４ｎｍ）で約１８％
の透過率の差ΔＴ₁が生じる。なお、２５ｎｍ異なると
約８％の透過率の差ΔＴ₂が生じる。人間の目の視感度
が高い波長は５５０ｎｍ近傍である。そのため、一般的
なディスプレイでは、緑色光の透過率ばらつきが少ない
ことを重要視する。発明者らの測定では、緑色光の透過
率が５％以上異なるとディスプレイ上の色むらとして視
認されることを確認している。緑色光の透過率の差を５
％以内にするためには、パネル面内に発生するリターデ
ーションのむらを（Δｎ）・（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）≦
２０ｎｍ以内にする必要がある（ＴＦＴ部３上の凹凸の
凸部にある第１のスペーサ８により支配されている液晶
層の厚さをｄｍａｘ，画素電極２上の凹凸の凹部にある
第１のスペーサ８の球形寸法に依存している液晶層の厚
さをｄｍｉｎとする）。また、ＩＰＳモードに用いられ
る液晶材料のΔｎは、０．０５〜０．１５の範囲であ
る。そのことからｄｍａｘ−ｄｍｉｎ≦０．４μｍ以内
であることが必要である。

【００３０】以上のことから、ＩＰＳパネルのリターデ
ーションを０≦（Δｎ）・（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）≦２
０ｎｍに、すなわち、パネル面内の間隙ばらつきをｄｍ
ａｘ−ｄｍｉｎ≦０．４μｍ以内にすることによって、
色むらのないＩＰＳパネルを作製することができること
がわかる。

【００３１】以下に、実施の形態１を達成するＩＰＳパ
ネルの一例を示す。図２は本発明の実施の形態１を説明
するＩＰＳパネルの断面説明図である。図２において符
号１〜１０、１７、１８は従来例を示した図１１〜１４
に示すものと同一であり、符号１００は本実施の形態に
かかわるＩＰＳパネルである。この他、１６は、ＴＦＴ
アレイ基板１の凹凸をなくすための平坦化膜である。図
において、ＴＦＴアレイ基板１のうち液晶駆動電極およ
び共通電極と映像信号線とが対向して形成されており、
かつ、液晶駆動電極および共通電極と走査信号線とが対
向して形成されている領域を表示領域という。

【００３２】つぎに、図３および図４は、図２に示すＩ
ＰＳパネルに用いるＴＦＴアレイ基板の製造工程を示す
フローチャートとしての工程断面説明図である。また、
図５は、図２に示すＩＰＳパネルの製造工程を示すフロ
ーチャートとしての工程断面説明図である。手順１とし
て図３の（ａ）に示すように、まず、公知であるＩＰＳ
パネル用のＴＦＴアレイ基板１を準備する。つぎに手順
２として図３の（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板
１の表面に平坦化膜１６をスピンコート法により３μｍ
以上１０μｍ以下の膜厚に塗布する。平坦化膜１６は、
たとえば感光性アクリル樹脂やアクリル樹脂などの有機
膜の１つからなる。粘度は、１５ｃＰ以上５０ｃＰ以
下、好ましくは３０ｃＰ程度のもので回転数は、５００
ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下、好ましくは８００回転
程度の回転数でスピナにより塗布したならば、所望の膜
厚がえられることを確認している。ここで、粘度を１５
ｃＰ以上とする理由は、これよりも小さいと粘性が低す
ぎるため塗布後の膜厚が薄すぎ膜厚のばらつきが大きく
なるためであり、５０ｃＰ以下とする理由はこれよりも
大きいと粘性が高すぎるため膜の均一性が低下するため
である。また、回転数を５００ｒｐｍ以上２０００ｒｐ
ｍ以下とするのは、この範囲において所望の膜厚および
膜厚のばらつきを実現できるためである。また、このよ
うな塗布条件で塗布したならば、面内の同一下地条件の
位置での膜厚の最大値ｔｍａｘと膜厚の最小値ｔｍｉｎ
の差が０．４μｍ以内に塗布が実現できることも発明者
らは確認している。言い換えれば、３μｍ以上の平坦化
膜１６の膜厚でないとｔｍａｘ−ｔｍｉｎ≦０．４μｍ
以内の塗布が実現できないことを発明者らは確認してい
る。平坦化膜１６塗布後にレジスト２６を塗布する。レ
ジスト２６は、一般的な写真製版技術で用いられるレジ
ストであれば問題がない。つぎに手順３として図４の
（ａ）に示すように、露光、現像により電極１７を露出
し、手順４として図４の（ｂ）に示すようなＴＦＴアレ
イ基板の形状とする。

【００３３】以上の工程により形成されたＴＦＴアレイ
基板１と対向基板４を用いて図５に示す手順でＩＰＳパ
ネルを作製する。まず手順１として図５の（ａ）に示す
ように、ＴＦＴアレイ基板１および対向基板４上に液晶
７を基板表面に配向させる配向膜２３を形成する。一般
的に形成方法としては、転写法が用いられる。膜厚は、
５００〜１５００Å程度が望ましい。使用する材料は、
ポリイミドが望ましく、公知であるＴＮ（twisted nema
tic）液晶用の配向膜は、いずれも使用可能である。つ
ぎに配向処理を施す。配向処理は、公知であるラビング
法により簡易的に行うことができる。またラビングの方
向は、従来のＩＰＳモードの原理（図１３参照）で説明
した配向方向で処理する。つぎに手順２として図５の
（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１上に、第１の
スペーサ８を散布し、対向基板４上には、第２のスペー
サ１０を混入させたシール材９を塗布する（ここではス
ペーサ１０は図示を省略。図２の構成を参照とする）。
一般に、塗布の方法は、スクリーン印刷やディスペンサ
または転写などの手法を用いる。また、シール材９の材
料は一般に熱硬化型エポキシ系樹脂や紫外線硬化型樹脂
を用いる。最後に手順３として図５の（ｃ）に示すよう
に、前述の工程を経たＴＦＴアレイ基板１および対向基
板４を配向膜が互いに対面するよう重ね合わせを行った
のち、熱または紫外線による圧着を行いパネル化する。
そののち、液晶を封入しＩＰＳパネルが作製できる。な
お、完成後のＩＰＳパネルの詳細な構造は図２を参照と
する。

【００３４】本実施の形態にかかわる図２に記載するＩ
ＰＳパネル構造においては、従来のＴＦＴアレイ基板１
上に平坦化膜１６を３μｍ以上の膜厚で、ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ≦０．４μｍで形成することで、液晶７の面内均
一性がえられる。このようにして、パネル面内のリター
デーション（Δｎ）・（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）を２０ｎ
ｍ以下にすることができる。このことにより、従来のＩ
ＰＳパネルに生じていた色むらをなくすことができ、デ
ィスプレイとして表示品質の高いＩＰＳパネルを作製す
ることが可能となった。

【００３５】実施の形態２．図６は本発明の実施の形態
２にかかわるＩＰＳパネルの断面説明図である。また、
図７は本発明の第２の実施の形態を説明するＩＰＳパネ
ルの１画素の平面説明図である。図６および図７におい
て、符号２００は本実施の形態にかかわるＩＰＳパネル
であり、符号１〜１４、１７、１８は実施の形態１およ
び従来例の説明図に示すものと共通である。その他、１
６は、実施の形態１で説明した平坦化膜である。また、
１９は、ＴＦＴ１４のドレイン部と液晶駆動電極２１、
または共通信号線１３と共通電極２２とをコンタクトす
るためのコンタクトホールである。

【００３６】つぎに、図６に示す液晶パネルの製造方法
について図８および図９を用いて説明する。図８および
図９は実施の形態２にかかわるＩＰＳパネルの製造工程
を示すフローチャートとしての工程断面説明図である。
図に示した符号は実施の形態１および従来例の説明図に
示すものと共通である。ここでは、用いるＴＦＴアレイ
基板１の形状が実施の形態１と異なるだけで、その他の
構成は実施の形態１と同じであるので、ＴＦＴアレイ基
板１の製法の説明をすることに留めることとし、他の要
素の製法は実施の形態１で説明した通り、同じである。
手順１として図８の（ａ）に示すように公知であるＴＦ
Ｔアレイ基板の製法と同様に、走査信号線１１、映像信
号線１２、共通信号線１３、ＴＦＴ１４、電極１７をガ
ラス基板上に形成する。すなわち、実施の形態１との違
いは、手順１中では画素電極２を形成していない状態で
ある点である。つぎに手順２として図８の（ｂ）に示す
ように基板表面に平坦化膜１６をスピンコート法により
３μｍ程度の膜厚に塗布する。平坦化膜１６の形成法
は、実施の形態１と同様の方法である。そののち、写真
製版法により電極１７上の平坦化膜１６をエッチング
し、コンタクトホール１９の形成を行う。つぎに手順３
として図９に示すように画素電極２を平坦化膜１６上に
形成する。画素電極２の材料は、クロムやアルミニウム
やＩＴＯのような導体である薄膜であれば問題ない。ま
た、形成方法は、スパッタ法や蒸着法が好ましい。導体
の薄膜を形成したのち、写真製版技術により図７に示す
ような電極形状にする。このときには、図７、図９の手
順３に示すようにコンタクトホール１９を通し、液晶駆
動電極２１とＴＦＴ１４および共通電極２２と共通信号
線１３とはそれぞれ接続されている。

【００３７】このように作製されたＴＦＴアレイ基板１
と対向基板４を実施の形態１で示すように貼りあわせ
て、ＩＰＳパネルとして作製する。

【００３８】実施の形態１においては、画素電極２が平
坦化膜１６の下部に形成されているため、液晶７に加わ
る実効電圧の損失があった。そのため、液晶７を駆動す
るための電圧が高くなりＩＰＳパネルの消費電力を多く
していた。

【００３９】本実施の形態にかかわる図６および図７に
記載したＩＰＳパネルの構造においては、画素電極２が
液晶７と接する部分に位置するため、実施の形態１のＩ
ＰＳパネルの構成よりも、多くの電圧を液晶７に加える
ことができる。また、平坦化膜１６を有するので、実施
の形態１にかかわるＩＰＳパネルによってえられる効果
も同様に有する。

【００４０】以上のことにより、従来のＩＰＳパネルに
生じていた色むらをなくすことができ、ディスプレイと
して表示品質の高いＩＰＳパネルの作製と、かつ省消費
電力のＩＰＳパネルを作製することができる。

【００４１】実施の形態３．図１０は、本発明の実施の
形態３にかかわるＩＰＳパネルの断面説明図である。図
中の符号のうち３００は本実施の形態にかかわるＩＰＳ
パネルであり、その他の符号は実施の形態１および２の
説明図に示すものと共通である。また、ＩＰＳパネルの
構成材料は、実施の形態１および２で示すものと同様で
ある（図１０は実施の形態２の図６と同様のものを使
用）。ここでは、表示領域に散布される第１のスペーサ
８とシール材９中に混入される第２のスペーサ１０の球
径について説明する。

【００４２】今、第１のスペーサ８の径をＤ₁、第２の
スペーサ１０の径をＤ₂とする。また、対向基板４の色
層１８の厚さをａとする。実施の形態１、２に示したＩ
ＰＳパネル１００または２００の構造では、ＴＦＴアレ
イ基板１が平坦化膜１６により平坦化されたため、次式
によりシール材中のスペーサ１０の径を設定することが
できる。Ｄ₂＝Ｄ₁＋ａ

【００４３】従来のＴＦＴアレイ基板１の構造では、Ｔ
ＦＴアレイ基板１上には、ＴＦＴ部３や画素電極２の構
成により約１μｍ程度の凹凸があったため、この凹凸に
起因する表示不良が生じていた。本実施の形態において
は、シール材９中に含まれる第２のスペーサ１０の径
と、表示面内に散布する第１のスペーサ８の径とを厳密
に設定することができる。

【００４４】ＴＦＴアレイ基板の表示領域には、従来、
１μｍ程度の凹凸があり、シール材の形成される領域に
も走査信号線や映像信号線などによる凹凸がある。図１
０に示したように、本実施の形態においては、平坦化膜
によりＴＦＴアレイ基板が平担化されており、前述した
式に基づき、スペーサの径を決定することができる。製
造プロセス中では基板の間隙を制御している圧着圧力が
変動したり、第１のスペーサを散布するプロセスが変動
したりする。本実施の形態にかかわるＩＰＳパネルは、
ＴＦＴアレイ基板の凹凸の変化や、液晶パネルとして組
み立てるプロセスで生じる加工条件の変化に対しても、
精度よくＴＦＴアレイ基板と対向基板とを組み立てるこ
とができる。このようにして、シール材９近傍の液晶７
の厚さと表示面中央部の液晶７の厚さｄが変動すること
はなくなった。

【００４５】本実施の形態３に示すように、シール材中
の第２のスペーサ１０の径を定めることにより、シール
材近傍のパネル間隙と面内のパネル間隙に差がなくな
り、パネルの基板間隙が一定となる。このことにより、
基板間隙むらによる色むらがなくなり、表示品質の高い
ＩＰＳパネルを作製することができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明の請求項１にかかわる液晶表示装
置においては、液晶駆動電極と共通電極との下部に平坦
化膜を設け、その膜厚の差（ｔ _max −ｔ _min ）を０．４μ
ｍ以下に形成したので、液晶を低電圧で駆動することが
でき、低消費電力で色むらのないＩＰＳパネルを作製で
きるという効果を奏する。

【００４７】また、前記平坦化膜の厚さを３μｍ以上１
０μｍ以下としたので、液晶層の厚さを均一にできると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかわる複屈折モー
ドにおける透過率の波長依存性を示すグラフである。

【図２】本発明の実施の形態１にかかわるＩＰＳパネ
ルの断面説明図である。

【図３】本発明の実施の形態１にかかわるＩＰＳパネ
ル用ＴＦＴアレイ基板の製造フローチャートとして示す
工程断面説明図である。

【図４】本発明の実施の形態１にかかわるＩＰＳパネ
ル用ＴＦＴアレイ基板の製造フローチャートとして示す
工程断面説明図である。

【図５】本発明の実施の形態１にかかわるＩＰＳパネ
ルの製造フローチャートとして示す工程断面説明図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態２にかかわるＩＰＳパネ
ルの断面説明図である。

【図７】本発明の実施の形態２にかかわるＩＰＳパネ
ルの１画素の平面説明図である。

【図８】本発明の実施の形態２にかかわるＩＰＳパネ
ル用ＴＦＴアレイ基板の製造フローチャートとして示す
工程断面説明図である。

【図９】本発明の実施の形態２にかかわるＩＰＳパネ
ル用ＴＦＴアレイ基板の製造フローチャートとして示す
工程断面説明図である。

【図１０】本発明の実施の形態３にかかわるＩＰＳパ
ネルの断面説明図である。

【図１１】従来のＩＰＳパネルの断面説明図である。

【図１２】従来のＩＰＳパネルの１画素の平面説明図
である。

【図１３】図１１のＸ−Ｙ線における断面説明図であ
る。

【図１４】従来のＩＰＳパネルの課題を示す断面説明
図である。

【符号の説明】

１ＴＦＴアレイ基板、２画素電極、３ＴＦＴ部、
４対向基板、７液晶、８第１のスペーサ、９シ
ール材、１０第２のスペーサ、１６平坦化膜、１７
電極、１８色層、１００、２００、３００ＩＰＳ
パネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松川文雄東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者津村顯東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者田畑伸東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者水沼昌也東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者玉谷晃東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者藤井雅之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者藤田康雄熊本県菊池郡西合志町御代志997番地株式会社アドバンスト・ディスプレイ内 (56)参考文献特開平９−33946（ＪＰ，Ａ) 特開平９−152625（ＪＰ，Ａ) 特開平９−146125（ＪＰ，Ａ) 特開平７−128683（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定方向に延長された複数の走査信号
線、前記走査信号線に交差するように形成された複数の
映像信号線、前記走査信号線と前記映像信号線の各交差
部に対応して形成された薄膜トランジスタ、前記薄膜ト
ランジスタに接続された液晶駆動電極、前記液晶駆動電
極に対向して同一平面上に形成され、共通信号線に接続
された共通電極および、前記液晶駆動電極と共通電極と
の下部に設けられた平坦化膜を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙に配置される複
数個のスペーサと、前記アレイ基板と前記対向基板の周辺部に配置され、前
記両基板を貼り合わせるシール材と、前記アレイ基板と前記対向基板の間隙に挟持され、複屈
折効果を有する液晶層とを備え、前記平坦化膜の厚さを３μｍ以上１０μｍ以下とするこ
とにより、アレイ基板の凹凸をなくし、前記液晶層の厚
さの差（ｄ _max−ｄ _min）を０．４μｍ以下に形成した液
晶表示装置。