JP3458562B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
る。
ほぼ平行にする方式として櫛歯電極対を用いた方式が例
えば特公昭63−21907 号,USP4345249号,WO91/10936
号,特開平6−222397 号及び特開平6−160878 号等によ
り提案されている。この場合には電極は透明である必要
はなく、導電性が高く不透明な金属電極が用いられる。
これら公知技術における、液晶に印加する電界の方向を
基板表面にほぼ平行な方向にする表示方式(以下、横電
界方式と称する)は、広視野角という特徴を有するが、
高コントラスト比と表示むら低減を両立するために必要
な構成に関しては言及されていない。
基板表面にほぼ平行に電界を印加するため従来のツイス
テッドネマチック表示方式と異なり駆動電圧がセルギャ
ップに依存し、しきい値電圧Ecはほぼ
K2 は液晶のツイストの弾性定数、Δεは液晶の誘電率
異方性、ε0 は真空の誘電率である。駆動電圧がセルギ
ャップに依存するため、ツイステッドネマチック表示方
式と比較して、表示面内でのセルギャップの変化が表面
輝度の変化として現われやすく表示むらが起こりやすい
ことが発明者らの検討でわかった。なお、ここで言う表
示むらは、セルギャップの変動による輝度むらのことを
言う。その対策としてスペーサビーズの分散量を増加さ
せるとセルギャップ形成に寄与するスペーサビーズの量
が増加し表示むらは低減できるが、開口部のスペーサビ
ーズ量が増大するためスペーサビーズ付近の液晶の配向
乱れによる光漏れが増大し、コントラストが低下してし
まうという問題があることがわかった。また別の対策方
法として有機高分子からなる平坦化膜を電極群を有する
基板上一面に形成すると表面凹凸が減少し表示むらは低
減できるが、駆動電圧が上昇し液晶に充分な電圧が印加
できなくなるためコントラスト比が低下してしまうとい
う問題があることがわかった。
スト比を有し、表示むらの少ない液晶表示装置及びその
製造方法を提供することにある。
よれば、一対の基板と、一対の基板間に挟持された液晶
層とを有し、一対の基板のうち少なくとも一方の基板に
は、複数の電極と、複数の電極上に形成された保護膜
と、液晶層の厚さを均一化するため、保護膜上の凹部に
形成された絶縁膜とを有する。液晶層の厚さの変化は
0.3μm 以下であることが好ましい。
対の基板と、一対の基板間に挟持された液晶層とを有
し、一対の基板のうち少なくとも一方の基板には、複数
の電極と、複数の電極上に形成された保護膜と、保護膜
上に形成された絶縁膜とを有し、電極上部以外の領域に
おける絶縁膜の高さを電極上部における保護膜の高さよ
り高くする。
いるか否かによってその光漏れ領域の大きさが異なり、
ギャップ形成に寄与しているスペーサビーズ周辺の光漏
れはギャップ形成に寄与しないスペーサビーズと比較し
て著しく小さい。液晶層の厚さを均一にすることによ
り、スペーサビーズの分散量が少なくなり、ほぼ全ての
スペーサビーズがギャップ形成に寄与しているため周辺
の光漏れも小さい。そのため、スペーサビーズ周辺の光
漏れによるコントラスト低下もなく、表示むらが少なく
なる。
る。ツイステッドネマチック表示方式と比較して横電界
方式では、駆動電圧がセルギャップに依存するので、セ
ルギャップの変化が表面輝度の変化として現われやすい
からである。
例を示す。基板表面にほぼ平行な電界が印加されるよう
に電極を配置しても実際に液晶層8に印加される電界7
は図1のような経路で伸び、液晶に印加される。そのた
め、電極上部に絶縁層5があると液晶8に印加される電
界を弱める働きをする。本発明ではそのような電極上部
の絶縁層がないため液晶に印加される電界が弱められる
ことがなく、そのため駆動電圧があまり上昇しない。こ
のように平坦化させた場合には、分散したほぼ全てのス
ペーサビーズ9がギャップ形成に寄与するため、平坦化
されていない場合と比較して少ないスペーサビーズの分
散量でギャップ精度を向上することができる。
す。この場合には開口部上部が高いためこの上に乗った
スペーサビーズのみがギャップ形成に寄与する。従っ
て、ほぼ全てのスペーサビーズがギャップ形成に寄与す
る場合と比較してビーズ分散量を増加させる必要があ
る。しかしながら、この際ギャップ形成に寄与しないス
ペーサビーズはすべて電極上にあり電極によって遮光さ
れている。ギャップ形成に寄与するスペーサビーズは周
辺の光漏れが小さいため、あまりコントラストを低下さ
せない。そのため、スペーサビーズの分散量を増加して
もスペーサビーズ近傍の光漏れによるコントラスト低下
があまり起こらず、且つ表示むらを低減できる。
位画素における電極の構造を示す。ガラス基板上に走査
信号電極10を形成し、走査信号電極10の表面はアル
ミナ膜で被覆した。走査信号電極10を覆うようにゲー
ト絶縁膜となるSiN(ゲートSiN)膜2と非晶質S
i(a−Si)膜11を形成し、このa−Si膜11上
に画素電極3及び映像信号電極13を形成した。これら
によって、トランジスタ素子12が形成される。更に、
画素電極3及び映像信号電極13と同層に共通電極1を
形成した。これらによって画素電極3、共通電極1間に
電界がかかり、且つ其の方向が基板表面にほぼ平行にな
るようにした。画素数は640(X3)X480で、画
素ピッチは横方向(即ち共通電極間)は100μm,縦
方向(即ち走査信号電極間)は300μmである。ま
た、トランジスタ素子を有する基板に相対向する基板上
にストライプ状のR,G,B3色のカラーフィルタを備
えた。カラーフィルタの上には表面を平坦化する透明樹
脂を積層した。透明樹脂の材料としてはエポキシ樹脂を
用いた。更にこの透明樹脂上にポリイミド系の配向膜を
塗布した。
行で、かつ印加電界方向とのなす角を75度とした。液
晶層の厚さ(セルギャップ)dは球形のポリマビーズを
基板間に100個/mm2 の分散密度となるように分散し
て狭持し、液晶封入状態で6.5μmとした。上下基板
を重ね合わせセルギャップを出す際の加圧力は0.3kg
f/cm2 とした。2枚の偏光板でパネルを挟み、一方の
偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほぼ平行とし、他
方をそれに直交とした。これにより、ノーマリクローズ
特性を得た。基板間には誘電異方性Δεが正の液晶を挟
持した。保護膜4にはSiNを用い、膜厚を約0.3μ
m とした。絶縁層5には感光性エポキシ樹脂を用い
た。エポキシ樹脂を含む溶液を塗布し、その後背面露光
により紫外光を照射し、露光部のみエポキシ樹脂を形成
した。
また、絶縁層5を配向膜として用いることもできる。セ
ルギャップ(液晶層の厚さ)の変動は0.20μm であ
った。このように作製したパネルのコントラスト比を電
圧無印加の状態(暗状態)での光透過率及び10V電圧
印加時の光透過率を共通電極1と画素電極3の間の領域
(両電極上を含む)について測定し、其の光透過率の比
からコントラスト比を求めた。このようなコントラスト
比の測定をパネル中の20箇所について測定した結果、
このパネルのコントラスト比の平均は80であった。
で評価した。5Vの交流電圧を印加した状態でパネルを
観察しむらの全くない状態を5,むらがほとんどない状
態を4,むらが少しある状態を3,むらがかなりある状
態を2,むらだらけの状態を1とし5段階評価で表示む
らを評価した。その結果評価4であった。
位画素における別の電極構造を示す。研磨したガラス基
板上に走査信号電極10及び共通電極1を形成し、走査
信号電極10の表面はアルミナ膜で被覆した。走査信号
電極10及び共通電極1を覆うようにゲート絶縁膜とな
るゲート絶縁膜(ゲートSiN)膜2を形成した。次に
非晶質Si(a−Si)膜11とこのa−Si膜上にn
型a−Si膜を形成した。さらに画素電極3及び映像信
号電極13を形成した。従って、画素電極3と共通電極
1は異層である。このように異層化することにより、多
様な電極構造をとることができ、画素電極3と共通電極
1が容量素子として機能できる。しかし、図3以上に保
護膜の凹凸は大きくなるので、この平坦化は重要とな
る。絶縁層5には感光性ポリイミド樹脂を用いた。形成
したポリイミド膜の膜厚は0.3μmであった。また、配
向膜にはポリイミド系配向膜を用いた。セルギャップの
変動は0.15μm であった。このように作製したパネ
ルのコントラスト比を駆動電圧0Vの時の透過率と駆動
電圧6Vの時の透過率との比として測定した結果、この
パネルのコントラスト比の平均は約100であった。表
示むらの有無を測定した結果、評価は4であった。
0.2μm及び0.1μmとした。作製したパネルのコン
トラスト比はそれぞれ80及び60であった。また、表
示むらの評価はそれぞれ4および2であった。セルギャ
ップの変動はそれぞれ0.19μm,0.25μm であ
った。
コントラスト比は40であった。また、表示むらの評価
は2であった。セルギャップの変動は0.42μm であ
った。
スペーサビーズの分散量を200個/mm2 とした。作製
したパネルのコントラスト比を測定したところ約30で
あった。セルギャップの変動は0.30μm であった。
また、表示むらの評価を行ったところ、評価は4であっ
た。このようにビーズの分散量を増やすことによって表
示むらを低減することはできたが、コントラスト比が大
幅に低下してしまった。
/mm2 とした。作製したパネルのコントラスト比を測定
したところ80であった。セルギャップの変動は0.5
1μmであった。
は1であった。このようにビーズ分散量を減らすことに
よってコントラスト比を大きくすることはできたが、表
示むらが著しく顕著に見えるようになってしまった。
明する。絶縁層を形成する前に全面にスピンコート法を
用いて可溶性テフロンの膜を形成した。その後マスクを
介して紫外線(波長:315nm,1W/cm2 )を5分
照射した。その後エポキシ樹脂の溶液をスピンコート法
で塗布して選択的に開口部にのみエポキシ樹脂からなる
絶縁層を作製した。その後全面に紫外線(波長315n
m,1W/cm2 )を5分照射したのち、配向膜をその上
に形成した。作製した基板表面の凹凸は0.3μmであ
った。また、作製したパネルのコントラスト比を測定し
たところ80であった。また、表示むらの評価をしたと
ころ評価は4であった。
形成した例を示す。絶縁層5の膜厚は0.4μm であっ
た。この上にカラーフィルタ層14を形成した。このよ
うに作製したパネルのコントラスト比の平均は100で
あった。表示むらを評価したところ評価は5であり、表
示むらの全くない状態であった。このようにカラーフィ
ルタ層を形成すると、対向基板との位置ずれの心配がな
く、カラーフィルタ層が電極上部にないため、液晶層に
印加される電界が弱められず駆動電圧が低下しない。セ
ルギャップの変動は0.10μmであった。
た。その膜厚,配向膜の表面凹凸,測定したコントラス
ト比,表示むらの評価結果は表1のようであった。セル
ギャップの変動は0.3μm 以上であるとコントラスト
比、表示むらが悪かった。
置で高いコントラスト比を有し且つ表示むらの少ない液
晶表示装置を提供できる。
断面図。
断面図。
断面図。
保護膜、5…絶縁層、6…配向膜、7…電界、8…液
晶、9…スペーサビーズ、10…走査信号電極、11…
非晶質Si膜、12…トランジスタ素子、13…映像信
号電極、14…カラーフィルタ層。
Claims (9)
- 【請求項1】一対の基板と、 前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、 前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板には、共通電極と画素電極とを有する 複数の電極と、 前記複数の電極上に形成された保護膜と、 前記複数の電極上部以外の領域において前記保護膜上に
形成された絶縁膜とを有することを特徴とする液晶表示
装置。 - 【請求項2】請求項1記載の液晶表示装置において、 前記共通電極と前記画素電極は異なる層に形成されてい
ることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項3】請求項2記載の液晶表示装置において、 前記共通電極は前記基板上に形成され、 前記画素電極は前記共通電極上に形成されたゲート絶縁
膜上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項4】請求項1記載の液晶表示装置において、 前記液晶層の厚さの変化が0.3μm 以下であることを
特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項5】一対の基板と、 前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、 前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板には、共通電極と画素電極とを有する 複数の電極と、 前記複数の電極上に形成された保護膜と、 前記保護膜上に形成され、 前 記複数の電極上部以外の領域に形成された絶縁膜とを
有し、 前記複数の電極上部以外の領域における前記絶縁膜の高
さが前記電極上部における前記保護膜の高さより高いこ
とを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項6】請求項1または5に記載の液晶表示装置に
おいて、 前記絶縁膜がカラーフィルタ層であることを特徴とする
液晶表示装置。 - 【請求項7】請求項1または5に記載の液晶表示装置に
おいて、 前記複数の電極上部以外の領域において、カラーフィル
タ層を設けたことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項8】請求項1または5に記載の液晶表示装置に
おいて、 前記絶縁膜は有機物であり、 前記保護膜は無機物であることを特徴とする液晶表示装
置。 - 【請求項9】一対の基板と、 前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、 前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板には、共通電極と画素電極とを有する 複数の電極と、 前記複数の電極上に形成された保護膜と、 前記保護膜上に形成され、前記液晶層の厚さを均一化す
るため、前記複数の電極上部以外の領域に形成された絶
縁膜とを有する液晶表示装置の製造方法であって、 前記保護膜上に光硬化性を有する薄膜を形成する工程
と、 前記複数の電極上部以外の前記薄膜に光照射し前記絶縁
膜を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。
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