JP3849389B2 - 液晶装置及び液晶装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は2枚の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置の技術分野に属し、特に2枚の基板間隙を保持するスペーサの配置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
液晶装置は、対向基板とTFTアレイ基板との間に液晶層を挟持して構成され、液晶層に電圧を印加し液晶分子の光学特性を変化させることにより表示を行う。TFTアレイ基板は、基板上に、互いに交差する複数の走査線と複数のデータ線、交差部毎にスイッチング素子及び画素電極とが配置されて構成される。一方、対向基板は、基板上に対向電極が配置されて構成される。液晶装置では、液晶に電圧を印加することにより、液晶の光学特性を変化させて表示を行う。
【0003】
上述のようなスイッチング素子が用いられるアクティブマトリクス型液晶装置の駆動においては、直流電圧で駆動すると液晶の寿命が短くなること等から、交流電圧駆動が採用されている。さらに、フリッカーなどの発生を防止するために、一水平線毎に画素電極に供給される電圧の極性が異なるHライン反転駆動、一垂直線毎に画素電極に供給される電圧の極性が異なるVライン反転駆動や、一画素毎に画素電極に供給される電圧の極性が異なるH/Vライン反転駆動などが採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなHライン反転駆動、Vライン反転駆動、H/Vライン反転駆動のような液晶装置においては、同一フレーム内で、隣り合う2つの画素電極に供給される電圧の極性が異なる。この場合、この隣り合う2つの画素電極間に横電界が生じ、この横電界に、2つの画素電極間付近の液晶の配向が影響されて配向不良が生じ、表示不良となってしまうという問題があった。さらに、上述の配向不良を遮蔽するために、例えば対向基板上に遮光膜を形成すると、遮光膜により画素開口率が低くなってしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、横電界による液晶の配向不良による表示不良が軽減された表示品質の高い液晶装置及び液晶装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、本発明は以下のような構成を採用している。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置は、基板上に、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線と、該交差に対応する複数の画素電極とが配置されたアレイ基板と、前記アレイ基板と貼り合わせられる対向基板と、前記対向基板と前記アレイ基板との間隙に封入された液晶と、前記液晶と接する配向膜と、を具備する液晶装置において、前記走査線を挟んで互いに隣り合う画素電極に、反転駆動における互いに極性が異なる電圧が印加され、前記対向基板と前記アレイ基板との間隙を保持するとともに、前記走査線が延在する方向を長手方向として形成された誘電体からなるスペーサが、前記走査線を挟んで互いに隣り合う画素電極の間に配置され、前記配向膜は、前記走査線に沿った方向に配向処理されてなることを特徴とする。
【0008】
本発明のこのような構成によれば、同一フレーム内で極性が異なる電圧がそれぞれ印加する隣り合う画素電極の間に誘電体からなるスペーサが配置されるので、この2つの隣り合う画素電極間で生じる横電界の発生が抑制される。従って、横電界が原因となる液晶配向不良の発生を防止することができ、表示品位の高い液晶装置を得ることができる。尚、フレームとは、全ての走査線を順次、上から下へ走査していき、1画面の表示が1回終了するまでの期間を意味する。
【0010】
本発明のこのような構成によれば、走査線方向毎、すなわち一水平線毎に極性が異なる電圧が印加されるHライン反転駆動の液晶装置においては、同一フレーム内で一垂直線方向に沿って隣り合う2つの画素電極に極性が異なる電圧がそれぞれ印加されることになるが、一水平線方向に沿って隣り合う画素電極の間に誘電体からなるスペーサを配置するので、この2つの隣り合う画素電極間で生じる横電界の発生が抑制される。従って、横電界が原因となる液晶配向不良の発生を防止することができ、表示品位の高い液晶装置を得ることができる。
【0011】
また、上記のような構成によれば、スペーサは、配向膜の配向処理方向に沿った方向に長い形状となるので、スペーサが存在することによる配向不良が生じても、その配向不良は画素電極が形成されている領域外に形成されることになり、表示に影響がない。また、前記スペーサは、前記対向基板の上に形成された対向電極上に配置され、前記所定電圧は前記対向電極に供給されるコモン電圧であること、を特徴とする。
【0012】
また、基板上に、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線と、該交差に対応する複数の画素電極とが配置されたアレイ基板と、前記アレイ基板と貼り合わせられる対向基板と、前記対向基板と前記アレイ基板との間隙に封入された液晶と、前記液晶と接する配向膜と、を具備する液晶装置において、前記走査線を挟んで互いに隣り合う画素電極に、反転駆動における互いに極性が異なる電圧が印加され、前記対向基板と前記アレイ基板との間隙を保持するとともに、前記走査線が延在する方向を長手方向として形成された誘電体からなるスペーサが、前記走査線を挟んで互いに隣り合う画素電極の間に配置され、前記アレイ基板及び対向基板の、前記走査線と交差する方向の辺に、前記液晶が注入されるための液晶注入口が形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、スペーサは、液晶注入時の液晶の流れに沿って長い形状となるので、スペーサが液晶注入の妨げになることがない。従って、このような液晶注入工程を経てなる液晶装置は、液晶中に気泡の混入などがなく、高品質の液晶装置とすることができる。
【0013】
本発明は、基板上に、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線と、該交差に対応する複数の画素電極とが配置されたアレイ基板と、前記アレイ基板と貼り合わせられる対向基板と、前記対向基板と前記アレイ基板との間隙に封入された液晶と、前記液晶と接する配向膜と、を具備する液晶装置において、前記データ線を挟んで互いに隣り合う画素電極に、反転駆動における互いに極性が異なる電圧が印加され、前記対向基板と前記アレイ基板との間隙を保持するとともに、前記データ線が延在する方向を長手方向として形成された誘電体からなるスペーサが、前記データ線を挟んで互いに隣り合う画素電極間に配置され、記配向膜は、前記データ線に沿った方向に配向処理されてなることを特徴とする。
【0014】
本発明のこのような構成によれば、データ線方向毎、すなわち一垂直線毎に極性が異なる電圧が印加されるVライン反転駆動の液晶装置においては、同一フレーム内で一水平線方向に沿って隣り合う2つの画素電極に極性が異なる電圧がそれぞれ印加されることになるが、一垂直線方向に沿って隣り合う画素電極の間に誘電体からなるスペーサを配置するので、この2つの隣り合う画素電極間で生じる横電界の発生が抑制される。従って、横電界が原因となる液晶配向不良の発生を防止することができ、表示品位の高い液晶装置を得ることができる。
【0015】
このような構成によれば、スペーサは、配向膜の配向処理方向に沿った方向に長い形状となるので、スペーサが存在することによる配向不良が生じても、その配向不良は画素電極が形成されている領域外に形成されることになり、表示に影響がない。また、前記スペーサは、前記対向基板の上に設けられた対向電極上に配置され、前記所定電圧は前記対向電極に供給されるコモン電圧である、を特徴とする。
【0016】
また、本発明は、基板上に、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線と、該交差に対応する複数の画素電極とが配置されたアレイ基板と、前記アレイ基板と貼り合わせられる対向基板と、前記対向基板と前記アレイ基板との間隙に封入された液晶と、前記液晶と接する配向膜と、を具備する液晶装置において、前記データ線を挟んで互いに隣り合う画素電極に、反転駆動における互いに極性が異なる電圧が印加され、前記対向基板と前記アレイ基板との間隙を保持するとともに、前記データ線が延在する方向を長手方向として形成された誘電体からなるスペーサが、前記データ線を挟んで互いに隣り合う画素電極間に配置され、前記アレイ基板及び対向基板の前記データ線と交差する方向の辺に、前記液晶が注入されるための液晶注入口が形成されていることを特徴とする。このような構成によれば、スペーサは、液晶注入時の液晶の流れに沿って長い形状となるので、スペーサが液晶注入の妨げになることがない。従って、このような液晶注入工程を経てなる液晶装置は、液晶中に気泡の混入などがなく、高品質の液晶装置とすることができる。
【0017】
本発明の液晶装置の製造方法は、対向基板とアレイ基板との間隙に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、前記アレイ基板基板上に、互いに交差する走査線及びデータ線と、前記走査線またはデータ線を挟むように、第1画素電極と第2画素電極とを形成する工程と、前記対向基板上に、対向電極を形成する工程と、前記対向基板と前記アレイ基板とのうち一方の基板に、前記第1画素電極と第2画素電極との間で、前記走査線またはデータ線に沿って、対向基板とアレイ基板との間隙を保持するとともに、前記走査線またはデータ線の延在方向を長手方向とする誘電体からなるスペーサを形成する工程と、前記一方の基板上に配向膜を形成するとともに、当該配向膜を前記延在方向に配向処理する工程と、
前記対向基板または前記アレイ基板上に、基板の周縁部に沿って、前記延在方向とほぼ直交する辺に、前記液晶を注入するための液晶注入口が配置されるように、矩形状のシール材を形成する工程と、前記アレイ基板及び前記対向基板とを、前記対向電極と前記画素電極とが対向するように配置し、前記シール材により接着する工程と、前記液晶注入口から前記間隙に前記液晶を注入する工程と、を有することを特徴とする。
【0018】
本発明の液晶装置の製造方法は、対向基板とアレイ基板との間隙に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、基板上に、配線と、前記配線を挟むように、同一フレーム内で異なる極性の電圧がそれぞれ印加される第1画素電極と第2画素電極とを形成し、前記アレイ基板を形成する工程と、基板上に、対向電極を形成し、前記対向基板を形成する工程と、前記対向基板または前記アレイ基板上に、前記第1画素電極と第2画素電極との間に、前記配線に沿って、前記間隙を保持する誘電体からなるスペーサを形成する工程と、前記対向基板または前記アレイ基板上に、基板の周縁部に沿って、前記配線の配線方向とほぼ直交する辺に、前記液晶を注入するための液晶注入口が配置されるように、矩形状のシール材を形成する工程と、前記アレイ基板及び前記対向基板とを、前記対向電極と前記画素電極とが対向するように配置し、前記シール材により接着する工程と、前記液晶注入口から前記間隙に前記液晶を注入する工程と、を有することを特徴とする。
【0019】
本発明のこのような構成によれば、スペーサは、液晶注入時の液晶の流れに沿って長い形状となっているので、スペーサが液晶注入の妨げになることがない。従って、このような液晶注入工程を経てなる液晶装置は、液晶中に気泡の混入などがなく、高品質の液晶装置とすることができる。また、このような製造方法により製造された液晶装置は、極性が異なる電圧がそれぞれ印加される隣り合う画素電極間にスペーサが配置された構造となるので、隣り合う画素電極間で生じる横電界の発生がスペーサの存在により抑制され、横電界による表示不良が低減された液晶装置を得ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第一実施形態における液晶装置の構造)
第一実施形態においては、画素電極に、一水平線毎に極性が異なる画像信号電圧が供給されるHライン反転駆動が採用された液晶装置を例にあげて、図1〜図6を用いて説明する。
【0021】
図1は、液晶装置の画像形成領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。図2は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であり、これら画素群とスペーサとの配置を説明するための図である。図3は、図2のA−A’断面図である。図4は、液晶装置の概略平面図である。図5は、Hライン反転駆動を説明するための図であり、各画素に供給される電圧の極性を示す。図5(a)は奇数フレーム、図5(b)は偶数フレームにおける極性の変化を示し、1フレーム毎に各画素の極性が反転する。尚、フレームとは、全ての走査線を順次、上から下へ走査していき、1画面の表示が1回終了するまでの期間を意味する。図6は、従来の液晶装置の断面図であり、図3に示した断面図と同じ切断位置にて切断した断面図である。尚、図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【0022】
図1において、液晶装置は、表示領域とこれを制御する周辺駆動回路領域とから構成される。
【0023】
表示領域は、平行に配置された容量線3b及び走査線3aと、走査線3aと交差して配置されたデータ線6と、これら走査線3aとデータ線6との交差部毎にマトリクス状に配置された画素電極9aと、画素電極9aを制御するためのスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)30とからなる。画像信号が供給されるデータ線6にはTFT30の半導体層のソース領域が電気的に接続され、走査信号が供給される走査線3にはTFT30のゲート電極が電気的に接続している。画素電極9aは、TFT30の半導体層のドレイン領域に電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6から供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。画素電極9aを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板(後述する)に形成された対向電極(後述する)との間で一定期間保持される。また、容量線3bは、液晶に保持された画像信号がリークするのを防ぐために、設けられている。
【0024】
一方、周辺駆動回路領域は、走査線駆動回路104、データ線駆動回路101、サンプリング回路301、プリチャージ回路201からなる。走査線駆動回路104は、外部制御回路から供給される電源、基準クロックCLY及びその反転クロック等に基づいて、所定タイミングで走査線3aに走査信号G1、G2、…、Gmをパルス的に線順次で印加する。データ線駆動回路101は、外部制御回路から供給される電源、基準クロックCLX及びその反転クロック等に基づいて、走査線駆動回路104が走査信号G1、G2、…、Gmを印加するタイミングに合わせて、データ線6毎にサンプリング回路駆動信号としてのシフトレジスタからの転送信号X1、X2、…、Xnを、サンプリング回路301にサンプリング回路駆動信号線306を介して所定タイミングで供給する。プリチャージ回路201は、スイッチング素子として、例えばTFT202を各データ線6毎に備えており、プリチャージ信号線204がTFT202のドレイン又はソース電極に接続されており、プリチャージ回路駆動信号線206がTFT202のゲート電極に接続されている。そして、動作時には、プリチャージ信号線204を介して、外部電源からプリチャージ信号NRSを書き込むために必要な所定電圧の電源が供給され、プリチャージ回路駆動信号線206を介して、各データ線6について画像信号S1、S2、…、Snの供給に先行するタイミングでプリチャージ信号NRSを書き込むように、外部制御回路からプリチャージ回路駆動信号NRGが供給される。プリチャージ回路201は、好ましくは中間階調レベルの画像信号S1、S2、…、Snに相当するプリチャージ信号NRS(画像補助信号)を供給する。サンプリング回路301は、TFT302を各データ線6毎に備えており、画像信号線304がTFT302のソース電極に接続されており、サンプリング回路駆動信号線306がTFT302のゲート電極に接続されている。そして、画像信号線304を介して、画像信号S1、S2、…、Snが入力されると、これらをサンプリングする。即ち、サンプリング回路駆動信号線306を介してデータ線駆動回路101からサンプリング回路駆動信号としての転送信号X1、X2、…、Xnが入力されると、画像信号線304夫々からの画像信号S1、S2、…、Snをデータ線6に順次印加する。
【0025】
本実施形態においてはHライン反転駆動を採用しており、図5に示すように、同一フレーム内で一水平線毎に極性が異なる。従って、各画像信号S1、S2、…、Snは、一水平周期毎に、後述する対向電極に供給されるコモン電圧に対して、極性が反転する波形を有している。尚、図5において、各四角は、各画素を示す。+は、コモン電圧に対して正の信号電圧が、画素電極に対応する液晶に書き込まれることを意味し、−は、コモン電圧に対して負の信号電圧が、画素電極に対応する液晶に書き込まれることを意味している。図中、走査線はx軸方向に沿って配置され、データ線はy軸方向に沿って配置される。
【0026】
図3に示すように液晶装置200は、対向基板20とアレイ基板10との間隙に液晶50を挟んで構成される。また、2枚の基板間隙は、スペーサ80により保持されている。対向基板20とアレイ基板10とは、図4に示すように、基板の周縁部に沿って、液晶注入口53となる部分を除く矩形状のシール材51により接着され、さらに液晶注入口53は封止材52により封止されている。液晶注入口53は、矩形状のシール材51の、後述するスペーサが配置される走査線の形成方向とほぼ直交する辺に、設けられている。これにより、液晶注入口53から2枚の基板間間隙に液晶を注入する場合、スペーサ80は、液晶の注入の流れに沿った長い形状となるので、液晶の注入がスムーズに行われる。
図2において、液晶装置のTFTアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極9a(点線部9a’により輪郭が示されている)が設けられており、画素電極9aの縦横の境界に各々沿って一垂直線方向に延在したデータ線6、一水平方向に延在した走査線3a及び容量線3bが設けられている。データ線6は、コンタクトホール5を介して例えばポリシリコン膜からなる半導体層1aのうち後述のソース領域に電気接続されている。画素電極9aは、コンタクトホール8を介して半導体層1aのうち後述のドレイン領域に電気接続されている。また、半導体層1aのうち図中右下がりの斜線領域で示したチャネル領域1a’に対向するように走査線3aが配置されており、走査線3aはゲート電極として機能する。このように、走査線3aとデータ線6との交差する個所には夫々、チャネル領域1a’に走査線3aがゲート電極として対向配置された画素スイッチング用TFT30が設けられている。
【0027】
容量線3bは、走査線3aに沿ってほぼ直線状に伸びる本線部と、データ線6と交差する箇所からデータ線6に沿って図中上方に突出した突出部とを有する。
【0028】
図3において、液晶装置は、透明なTFTアレイ基板10と、これに対向配置される透明な対向基板20とを備えている。TFTアレイに用いる基板60は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなり、対向基板に用いる70は、例えばガラス基板や石英基板からなる。TFTアレイ基板10には、画素電極9aが設けられている。画素電極9aは例えば、ITO(Indium Tin Oxide)膜などの透明導電性薄膜からなる。尚、画素電極9aの表面に、ショート防止用の透明絶縁膜を形成してもよい。
【0029】
他方、対向基板20には、その全面に渡って対向電極(共通電極)21が設けられており、その下側には配向膜22が設けられている。対向電極21は例えば、ITO膜などの透明導電性薄膜からなる。
【0030】
TFTアレイ基板10には、各画素電極9aに隣接する位置に、各画素電極9aをスイッチング制御する画素スイッチング用TFT30が設けられている。
【0031】
対向基板20には、基板70と対向電極21との間における各画素の非開口領域に、遮光膜23が形成されており、対向基板20の側から入射光が画素スイッチング用TFT30の半導体層1aのチャネル領域1a’や低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに侵入することはない。更に、遮光膜23は、表示画像におけるコントラスト比の向上、カラーフィルタを用いた場合の色材の混色防止などの機能を有しており、走査線3aやデータ線6に沿って(即ち、各画素の境界に)発生し易いリバースティルトドメイン等の配向不良領域を隠す機能をも有する。このような遮光膜を対向基板20の側ではなく、TFTアレイ基板10上に形成してもよい。
【0032】
尚、本実施形態では、Al等からなる遮光性のデータ線6で、各画素の非開口領域のうちデータ線6に沿った部分を遮光することにより、各画素の開口領域のうちデータ線6に沿った輪郭部分を規定してもよいし、このデータ線6aに沿った非開口領域についても冗長的に又は単独で対向基板20に設けられた遮光膜23で遮光するように構成してもよい。
TFTアレイ基板10と複数の画素スイッチング用TFT30との間には、下地絶縁膜12が設けられている。下地絶縁膜12は、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、TFTアレイ基板10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用TFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。下地絶縁膜12は、例えば、NSG(ノンドープトシリケートガラス)、PSG(リンシリケートガラス)、BSG(ボロンシリケートガラス)、BPSG(ボロンリンシリケートガラス)などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。
【0033】
図3において、画素スイッチング用TFT30は、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、走査線3a、当該走査線3aからの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル領域1a’、走査線3aと半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁薄膜2、データ線6、半導体層1aの低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c、半導体層1aの高濃度ソース領域1d並びに高濃度ドレイン領域1eを備えている。高濃度ドレイン領域1eには、複数の画素電極9aのうちの対応する一つがコンタクトホール8を介して接続されている。また、走査線3a及び容量線3bの上には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール5及び高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール8が各々形成された第1層間絶縁膜4が形成されている。更に、データ線6及び第1層間絶縁膜4の上には、高濃度ドレイン領域1eへのコンタクトホール8が形成された第2層間絶縁膜7が形成されている。前述の画素電極9aは、このように構成された第2層間絶縁膜7の上面に設けられている。
【0034】
図2及び図3に示すように、図2で左右に相隣接する画素電極9aの間隙に位置する各画素の非開口領域には、データ線6が設けられており、各画素の開口領域の輪郭のうちデータ線6に沿った部分が規定されており、且つデータ線6により当該非開口領域における光抜けが防止されている。また、データ線6の下には、容量線3bの本線部からデータ線6aの下に沿って突出した部分を利用して、蓄積容量70が形成されており、非開口領域の有効利用が図られている。更に、本実施形態では、半導体層1aを高濃度ドレイン領域1eから延設して第1蓄積容量電極1fとし、これに対向する容量線3bの一部(図示しない)を第2蓄積容量電極とし、ゲート絶縁膜を含んだ絶縁薄膜2を走査線3aに対向する位置から延設してこれらの電極間に挟持された第1誘電体膜とすることにより、蓄積容量70が構成されている。
【0035】
以上説明した実施形態では、画素スイッチング用TFT30は、好ましくは図3に示したようにLDD構造を持つが、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、走査線3aの一部からなるゲート電極をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のTFTであってもよい。また本実施形態では、画素スイッチング用TFT30のゲート電極を高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1e間に1個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に2個以上のゲート電極を配置してもよい。
【0036】
図3に示すように、第2層間絶縁膜7上には、画素電極9aを覆って、ポリイミド膜を配向処理してなる配向膜16が配置されている。
【0037】
一方、対向基板20は、対向電極21が配置され、対向電極21上には、画素電極9a間に対応して、アクリル樹脂などの有機樹脂からなる誘電体であるスペーサ80が配置されている。さらに、スペーサ80を覆って、対向電極21上には、配向膜22が配置されている。本実施形態のスペーサ80の誘電率は、液晶50の誘電率の1.3倍以上であり、好ましくは液晶の誘電率の2倍以上の誘電率であれば、後述する横電界の発生を防止するのに有効である。
【0038】
液晶50は、例えば90度ねじれのネマティック液晶が用いられる。TFTアレイ基板20及び対向基板10のそれぞれに形成される配向膜は、互いの配向処理方向が直交するように、それぞれ配向処理されている。TFTアレイ基板20上の配向膜は、データ線に沿った方向に配向処理されている。一方、対向基板10上の配向膜は、液晶装置としたときの走査線に沿った方向に配向処理されている。従って、スペーサ80は走査線に沿って配置されているため、配向処理時にスペーサ80が存在することによる配向不良は、走査線上に存在することとなり、画素中に影響することがない。
【0039】
本実施形態の液晶装置においては、Hライン反転駆動を採用しているので、走査線3aを挟んで隣り合う2つの画素電極9aには、同一フレーム期間において、それぞれ極性の異なる画像信号電圧が供給される。図2に示すように、上述のスペーサ80は、極性が異なる画像信号が供給される隣り合う画素電極間に走査線に沿って配置されており、極性が同一の画素電極間には配置されていない。本実施形態におけるスペーサ80は直方体形状を有している。スペーサ80の高さは、液晶装置としたときの液晶層の厚みを制御する、例えば2.5〜3.5μm程度の高さである。スペーサ80の縦は2μm、横は画素電極9aの幅とほぼ同じ、例えば20μmの大きさとなっている。尚、極性が異なる画像信号が供給される隣り合う画素電極間の距離は3μm程度となっている。
【0040】
本実施形態においては、図3に示すように、誘電体からなるスペーサ80が、極性が異なる画像信号が供給される隣り合う画素電極間に配置されるため、この隣り合う画素電極間に生じる横電界の発生が抑制される。その結果、横電界による配向不良の発生が極力抑えられる。
【0041】
ここで、従来の液晶装置について、図6を用いて説明する。従来の液晶装置では、この隣り合う2つの画素電極間に横電界が生じ、この横電界に、2つの画素電極間付近の液晶の配向が影響され、配向不良が生じ、表示不良の原因となっていた。
【0042】
これに対し、本実施形態においては、上述した通り、スペーサ80を配置することにより、横電界による配向不良の発生を抑制することができるので、従来と比較して、表示領域として正常に機能する領域を大きくすることができる。また、遮光膜23を対向基板20上に配置する場合には、従来のように、横電界による配向不良を遮蔽するために遮光膜23の幅を広くする必要がないため、画素開口率を向上させることができる。例えば、画素開口率を、従来の液晶装置では55%であったのに対し、本実施形態においては70%に向上させることができた。従って、本実施形態においては、画素開口率が向上し、表示特性が良いものとなる。ここで、スペーサ80としては、誘電率が液晶50の誘電率の1.3倍以上の誘電体を用いれば、横電界の発生を抑制できる。
【0043】
また、本実施形態においては、スペーサ80は、対向基板20上に配置されているが、アレイ基板10上に配置しても良く、上述のように横電界の発生を防止する効果を得ることができる。また、スペーサの形状は、直方体状に限定されるものではなく、横電界が発生する領域にスペーサが配置されれば良い。また、本実施形態においては、各画素電極毎にスペーサを配置しているが、例えば走査線に沿って連続した線状のスペーサとしても良い。
【0044】
(他の実施形態における液晶装置)
上述の第1実施形態においては、Hライン反転駆動の液晶装置を例にあげたが、Vライン反転駆動の液晶装置またはH/Vライン反転駆動の液晶装置にスペーサを設けても良く、これらの場合、第1実施形態と比較してスペーサの配置が異なる点で構造上相違する。
【0045】
Vライン反転駆動の液晶装置においては、データ線を挟んで隣り合う画素電極9aに、同一フレーム期間において、極性の異なる画像信号電圧が供給される。従って、この場合においては、誘電体からなるスペーサ80を、極性が異なる画像信号が供給される隣り合う画素電極間、すなわち、データ線に沿って配置し、極性が同一の画素電極間、すなわち走査線に沿った画素電極間には配置しないようにすれば良い。この場合においても、スペーサ80は、アレイ基板上及び対向基板上のいずれに形成しても良いが、配向膜の配向処理方向に沿ってスペーサが配置されるように、スペーサを形成する基板を選択することが望ましい。これにより、配向処理時にスペーサが存在することによる配向不良は、非表示領域である配線上に存在することになるので、表示に影響を及ぼさない。また、データ線に沿ってスペーサを配置する場合には、液晶注入口53は、矩形状のシール材51のデータ線方向とほぼ直交する辺に設けることが望ましい。これにより、液晶注入口53から2枚の基板間間隙に液晶を注入する場合、スペーサは、液晶の注入の流れに沿った長い形状となっているので、液晶の注入がスムーズに行われる。
【0046】
H/Vライン反転駆動の液晶装置においては、隣り合う全ての画素電極9aに、同一フレーム期間において、極性の異なる画像信号電圧が供給される。従って、この場合においては、誘電体からなるスペーサ80を、極性が異なる画像信号が供給される隣り合う画素電極間に、データ線及び走査線に沿って配置すれば良い。例えば、走査線及びデータ線に沿って、マトリクス状にスペーサを形成しても良い。この場合においても、スペーサは、アレイ基板上または対向基板上のどちらに形成しても良い。また、この場合、スペーサが妨げとなって、真空吸引による液晶注入は困難なため、2枚の基板を貼り合わせる前に、スペーサが形成された基板上に、スペーサに囲まれた画素毎にインクジェットなどにより液晶を供給しても良い。
【0047】
(第1実施形態の液晶装置の製造方法)
以下に、第1実施形態における液晶装置の製造方法について説明する。
【0048】
まず、図3に示すように、対向基板20とアレイ基板10とを用意する。対向基板は、例えばガラス基板70上に、遮光膜23、対向電極21、スペーサ80、配向膜22を形成して、製造する。スペーサ80は、例えばフォトリソグラフィ工程を経て形成され、上述したように、液晶装置200とした時に、走査線3に沿って配置されるように形成されている。また、配向膜22は、ポリイミド膜を、走査線3に沿った方向に配向処理して形成される。アレイ基板は、例えば石英基板60上に、互いに交差するデータ線6及び走査線3、各交差部毎にスイッチング素子30及び画素電極9aを形成し、配向膜16を形成して、製造する。配向膜16は、ポリイミド膜を、データ線6に沿った方向に配向処理されて形成されるなる。
【0049】
次に、対向基板またはアレイ基板、ここでは、アレイ基板10を、図示しない載置台に載置し、固定する。その後、アレイ基板10の周縁部に沿って、図7に示すように、配線としての走査線の配線方向とほぼ直交する辺、すなわちデータ線と平行する辺に、液晶を注入するための液晶注入口53が配置されるように、矩形状の紫外線硬化型シール材51を塗布する。尚、図7は、液晶装置200の概略平面図であり、液晶注入時の液晶の流れとスペーサとの位置関係を示すものである。
【0050】
次に、図示しない吸引保持装置により、対向基板20を、対向電極が形成された面が下側となるように水平に保持し、持ち上げ、移動させ、アレイ基板10に上シール材51を介して積載する。その後、対向基板20とアレイ基板10との位置決めを行う。ここで、対向基板20を保持する吸引保持装置に、対向基板とアレイ基板とを位置決めする際に、2枚の基板間の間隙が太鼓状となるような機構を持たせることが望ましい。これにより、2枚の基板の位置決め時に、対向基板上に形成されるスペーサにより、アレイ基板上の配向膜が傷付くことを防止することができる。
【0051】
対向基板とアレイ基板との位置決めが完了した後、シール材に紫外線を照射して硬化させ、2枚の基板を接着する。
【0052】
その後、真空注入により、液晶注入口53から基板間隙に液晶を注入する。この際、図7に示すように、スペーサ80は、矢印にて示した液晶の注入の流れに沿った長い形状となっているので、液晶の注入がスムーズに行われる。注入完了後、液晶注入口53を封止材52により封止し、液晶装置が完成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶装置の画像形成領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
【図2】データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であり、これら画素群とスペーサとの配置を説明するための図である。
【図3】図2のA−A’断面図である。
【図4】液晶注入口とスペーサとの位置関係を説明するための液晶装置の概略平面図である。
【図5】Hライン反転駆動を説明するための図であり、各画素に供給される電圧の極性を示す。
【図6】従来の液晶装置の断面図であり、横電界による液晶不良を説明するための図である。
【図7】液晶注入時の液晶流れとスペーサとの位置関係を説明するための液晶装置の概略平面図である。
【符号の説明】
3a…走査線
6…データ線
9a…画素電極
10…アレイ基板
16、22…配向膜
20…対向基板
21…対向電極
50…液晶
51…シール材
53…液晶注入口
60、70…基板
80…スペーサ
200…液晶装置
Claims (2)
- 基板上に、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線と、該交差に対応する複数の画素電極とが配置されたアレイ基板と、
前記アレイ基板と貼り合わせられる対向基板と、
前記対向基板と前記アレイ基板との間隙に封入された液晶と、前記液晶と接する配向膜と、を具備する液晶装置において、
前記走査線を挟んで互いに隣り合う画素電極に、反転駆動における互いに極性が異なる電圧が印加され、
前記対向基板と前記アレイ基板との間隙を保持するとともに、前記走査線が延在する方向を長手方向として形成された誘電体からなるスペーサが、前記走査線を挟んで互いに隣り合う画素電極の間に配置され、
前記配向膜は、前記走査線に沿った方向に配向処理されてなること
を特徴とする液晶装置。 - 基板上に、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線と、該交差に対応する複数の画素電極とが配置されたアレイ基板と、
前記アレイ基板と貼り合わせられる対向基板と、
前記対向基板と前記アレイ基板との間隙に封入された液晶と、前記液晶と接する配向膜と、を具備する液晶装置において、
前記データ線を挟んで互いに隣り合う画素電極に、反転駆動における互いに極性が異なる電圧が印加され、
前記対向基板と前記アレイ基板との間隙を保持するとともに、前記データ線が延在する方向を長手方向として形成された誘電体からなるスペーサが、前記データ線を挟んで互いに隣り合う画素電極間に配置され、
前記配向膜は、前記データ線に沿った方向に配向処理されてなること
を特徴とする液晶装置。
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