JP4454487B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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本発明は、画像表示品位に優れた垂直配向モードの液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a vertical alignment mode liquid crystal display device excellent in image display quality.
近年、コンピュータやテレビなどの家電製品の表示部として、液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示装置には、2枚のガラス基板をシール材によって重ねて貼り合わせた後、シール材で区画された領域内に液晶が封入された液晶パネルが使われている。 In recent years, liquid crystal display devices have been widely used as display units for home appliances such as computers and televisions. The liquid crystal display device uses a liquid crystal panel in which two glass substrates are stacked and bonded together with a sealing material, and then liquid crystal is sealed in a region defined by the sealing material.
このような液晶表示装置としては、負の誘電率異方性を有する液晶層を、一対の相互に対向するガラス基板間に配置して液晶分子を垂直に配向させるとともに、液晶層に電圧を印加した時に、液晶分子のガラス基板に対する傾斜方向を複数の方向に規制する垂直配向モードの液晶表示装置が実用化されている。 In such a liquid crystal display device, a liquid crystal layer having negative dielectric anisotropy is arranged between a pair of glass substrates facing each other to align liquid crystal molecules vertically and to apply a voltage to the liquid crystal layer. At that time, a liquid crystal display device in a vertical alignment mode in which the tilt direction of liquid crystal molecules with respect to the glass substrate is regulated in a plurality of directions has been put into practical use.
この垂直配向モードの液晶表示装置では、非駆動状態である電圧を印加しない状態において、液晶分子が一対の相互に対向するガラス基板面に対して垂直に配向するため、光は、その偏光面をほとんど変化することなく液晶層内を通過する。このため、垂直配向モードの液晶表示装置では、ガラス基板の上下に偏光板をクロスニコルに配置することにより、電圧を印加しない状態においてほぼ完全な黒色表示が可能になり、高コントラストな画像が得られる。 In this vertical alignment mode liquid crystal display device, liquid crystal molecules are aligned perpendicular to a pair of mutually opposed glass substrate surfaces in a state where no voltage is applied in a non-driven state. It passes through the liquid crystal layer with almost no change. For this reason, in a vertical alignment mode liquid crystal display device, polarizing plates are arranged on the top and bottom of the glass substrate in a crossed Nicol manner, so that almost complete black display is possible without applying voltage, and a high-contrast image is obtained. It is done.
このような垂直配向モードの液晶表示装置においても、従来のTNモードの液晶表示装置と同様の視野角依存性の問題があるが、これを解決する方法が提案されている。表示における視野角特性を良くするためには、垂直方向に配向される液晶分子を、1絵素内において、垂直方向に対してそれぞれ異なる方向に傾斜する複数の領域を作ることが有効であることから、このような領域を作るために、配向膜に凸形状部を設けたり、絵素電極に開口部を設けたりすることが行われている。 Even in such a vertical alignment mode liquid crystal display device, there is a viewing angle dependency problem similar to that of a conventional TN mode liquid crystal display device, and a method for solving this problem has been proposed. In order to improve viewing angle characteristics in display, it is effective to create a plurality of regions in which liquid crystal molecules aligned in the vertical direction are inclined in different directions with respect to the vertical direction in one pixel. Therefore, in order to create such a region, a convex portion is provided in the alignment film, or an opening is provided in the pixel electrode.
図5は、垂直配向モードの液晶表示装置の1絵素の概略を拡大して示す平面図、図6は、図5のB−B線における断面図である。先ず、図6に示すように、この液晶表示装置の液晶パネル100には、一対の相互に対向するガラス基板(TFTアレイ基板)10とガラス基板(カラーフィルター基板)30の間に、垂直方向に配向された液晶分子を有する液晶層40が形成されている。下側のガラス基板10上には、開口部18を有する絵素電極17がマトリクス状に形成され、上側のガラス基板30の下には共通電極33が形成されている。
FIG. 5 is an enlarged plan view schematically showing one picture element of the vertical alignment mode liquid crystal display device, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. First, as shown in FIG. 6, the
図5に示すように、各絵素電極17の周囲には、相互に平行となった各一対のゲートバスライン11とソースバスライン12とが相互に直交するように形成されている。ゲートバスライン11とソースバスライン12とは、その交差部において、ソースバスライン12が上側、ゲートバスライン11が下側になるように交差しており、交差部においてゲートバスライン11とソースバスライン12とが電気的に絶縁されている。絵素電極17のゲートバスライン11とソースバスライン12との交差部の一カ所には、ゲートバスライン11の一部であるゲート電極11aに接続されたTFT(薄膜トランジスタ)13が形成されている。
As shown in FIG. 5, a pair of
図6に示すように、絵素電極17が設けられたガラス基板10には、この絵素電極17を覆うように下側配向膜21が形成されている。また、共通電極33がほぼ全面にわたって設けられたガラス基板30には、この共通電極33を覆うように上側配向膜35が形成されている。これら配向膜21,35には、絹布等を用いて表面を所定の方向に擦るラビング処理が施される場合がある。ラビング処理を施すと、垂直配向に対して若干のティルト角を形成して液晶分子を配向させることができる。
As shown in FIG. 6, a
図5に示すように、斜め方向に延びるスリット形状の開口部18が、絵素電極17に形成され、同じく斜め方向に延びるリブ状の凸形状部34が、開口部18の列間中央位置になるように共通電極33の下側に形成されている。これらの液晶分子配向規制手段により、1絵素内において、液晶分子が垂直方向に対してそれぞれ異なる方向に傾斜する複数の領域が作られ、表示における視野角特性の向上が図られている。
As shown in FIG. 5, slit-
このような配向規制手段である開口部18を有する絵素電極17は、通常、層間絶縁膜16を介して設けられており、その絵素電極17の上に下側配向膜21が設けられている。一般的に、層間絶縁膜16には感光性アクリル樹脂(感光性有機膜)材料、絵素電極17にはITO(indium-tin oxide:インジウム酸化スズ)材料、そして下側配向膜21にはポリイミド材料が用いられる。
The
図7(a)〜(c)に示すように、一般的には、絵素電極17上への下側配向膜21のコーティングは、予め絵素電極17上に界面活性剤20を塗布してから行っている。これは、下側配向膜21のコーティングに際し、ハジキや厚みむらが発生するのを抑えるためである。この界面活性剤20は親水性のため、無機材料であるITO材料には容易に接触し、化学的に強固に結合する。
As shown in FIGS. 7A to 7C, generally, the coating of the
しかしながら、図7(b)に示されるように、絵素電極17に開口形成されている開口部18内において、下地となる層間絶縁膜16が露出している部分では、その層間絶縁膜16が有機材料の感光性アクリル樹脂であるため、界面活性剤20が接触し難く、結合が弱いため、界面活性剤20が十分に塗布されない。その結果、図7(c)に示すように開口部18近傍では、配向膜21がはじかれてしまい、この部分における液晶分子の配向不良が生じてしまうという問題があった。更に、最悪の場合には、開口部18近傍での配向膜21ハジキがトリガーになって、1絵素単位で配向膜がはじかれ、1絵素単位での配向不良が生じてしまうという問題が発生していた。
However, as shown in FIG. 7B, in the
そこで、本発明が解決する課題は、液晶分子の配向規制手段として絵素電極に開口形成された開口部における配向膜ハジキを防止することができる液晶表示装置を提供することである。 Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of preventing repelling of an alignment film in an opening formed in a pixel electrode as liquid crystal molecule alignment regulating means.
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶表示装置は、走査配線と信号配線との交差部近傍にスイッチング素子が設けられ、該スイッチング素子に接続された絵素電極を有する第1の基板と、この第1の基板に対向配置され、共通電極を有する第2の基板とを有し、これら基板間に液晶が封入されてなる液晶表示装置において、前記絵素電極は層間絶縁膜を介して設けられ、前記絵素電極における前記液晶側の面には配向膜が設けられ、更に前記絵素電極には複数の開口部が形成されると共に、この開口部内には浮島状の配向膜ハジキ防止部が、前記絵素電極を構成する材料と同じ材料で形成されていることを要旨とするものである。尚、本発明の構成要件である「浮島状」とは、開口部内において周囲の絵素電極から切り離されて配置された状態をいう。 In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate having a switching element provided in the vicinity of an intersection of a scanning line and a signal line, and having a pixel electrode connected to the switching element. And a second substrate having a common electrode disposed opposite to the first substrate, wherein the liquid crystal is sealed between the substrates, and the pixel electrode is interposed via an interlayer insulating film An orientation film is provided on the surface of the pixel electrode on the liquid crystal side, and a plurality of openings are formed in the pixel electrode, and a floating island-like orientation film is prevented from repelling in the opening. The gist is that the portion is formed of the same material as that of the pixel electrode. Incidentally, the “floating island shape” which is a constituent requirement of the present invention refers to a state where it is separated from surrounding pixel electrodes in the opening.
この場合、前記配向膜ハジキ防止部は、前記開口部内に複数設けられていると良い。また、前記複数の開口部はスリット形状であると良い。 In this case, it is preferable that a plurality of alignment film repellency preventing portions are provided in the opening. The plurality of openings may be slit-shaped.
上記構成を有する液晶表示装置によれば、層間絶縁膜を介して設けられた絵素電極における液晶側の面に配向膜が設けられ、更に前記絵素電極には複数の開口部が形成されると共に、この開口部内には浮島状の配向膜ハジキ防止部が、絵素電極を構成する材料と同じ材料で形成されていることにより、開口部内において、前述した界面活性剤との結合力が弱い層間絶縁膜の露出面積を、配向膜ハジキ防止部が縮小した上に、界面活性剤との結合力が強い絵素電極と同じ材料の面積が拡大されることで、配向膜がはじかれるのが防止される。また、絵素電極と同じ材料にしたことで、配向膜ハジキ防止部の形成を、絵素電極を形成する工程に含むことができ、工程数の増加が防止される。 According to the liquid crystal display device having the above-described configuration, the alignment film is provided on the liquid crystal side surface of the pixel electrode provided through the interlayer insulating film, and a plurality of openings are formed in the pixel electrode. At the same time, a floating island-like alignment film repellency prevention portion is formed of the same material as that constituting the pixel electrode in the opening, so that the bonding force with the above-described surfactant is weak in the opening. The exposed area of the interlayer insulating film is reduced by the alignment film repellency prevention part, and the area of the same material as the pixel electrode having a strong binding force with the surfactant is expanded, so that the alignment film is repelled. Is prevented. In addition, since the same material as that of the pixel electrode is used, the formation of the alignment film repellency prevention portion can be included in the step of forming the pixel electrode, thereby preventing an increase in the number of steps.
この場合、前記配向膜ハジキ防止部は、前記開口部内に複数設けられている構成にすれば、開口部内のほぼ全面に配向膜ハジキ防止部を形成しなくても、配向膜ハジキが十分防止される上に、配向膜ハジキ防止部に用いられる材料の削減にもなる。また、前記複数の開口部はスリット形状であるという構成にすれば、広く利用されているスリット形状の開口部を有する絵素電極に適用することができる。 In this case, if a plurality of alignment film repellency prevention portions are provided in the opening, alignment film repellency can be sufficiently prevented without forming the alignment film repellency prevention portion on almost the entire surface of the opening. In addition, the material used for the alignment film repellency prevention portion can be reduced. Further, if the plurality of openings have a slit shape, it can be applied to a pixel electrode having a slit-shaped opening that is widely used.
以下に、本発明に係る液晶表示装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態である液晶表示装置の1絵素の概略を拡大して示す平面図、図2は、図1のA−A線における断面図である。図3は絵素電極の開口部位置への配向膜の形成の手順を示した図である。 Embodiments of a liquid crystal display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged plan view schematically showing one picture element of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a diagram showing a procedure for forming an alignment film at the position of the opening of the pixel electrode.
この液晶表示装置の液晶パネル1には、図2に示すように、一対の相互に対向するガラス基板(TFTアレイ基板)10とガラス基板(カラーフィルタ基板)30の間に、垂直方向に配向された液晶分子を有する液晶層40が形成されており、下側のガラス基板10上には、絵素電極17がマトリクス状に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
先ず、ガラス基板(TFTアレイ基板)10について説明する。図1に示すように、各絵素電極17の周囲には、相互に平行となった各一対のアルミニウム等からなるゲートバスライン11とソースバスライン12とが相互に垂直になるように形成されている。ゲートバスライン11とソースバスライン12とは、その交差部において、ソースバスライン12が上側、ゲートバスライン11が下側となるように交差しており、交差部においてゲートバスライン11とソースバスライン11とが電気的に絶縁されている。
First, the glass substrate (TFT array substrate) 10 will be described. As shown in FIG. 1, a
絵素電極17を取り囲む横方向に延びる一対のゲートバスライン11の下側と、縦方向に延びる一対のソースバスライン12の左側との交差部には、ゲートバスライン11の一部であるゲート電極11aに接続されたスイッチング素子としてのTFT(薄膜トランジスタ)部13が形成されている。
A gate which is a part of the
このゲートバスライン11及びゲート電極11aは、同じ配線層(第1の配線層)に形成されている。つまり、ゲートバスライン11及びゲート電極11aは同一の導電膜をパターニングすることにより形成されたものである。そして、ゲートバスライン11及びゲート電極11aは、窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜14に覆われている(図2参照)。
The
TFT13位置のゲート絶縁膜14の上には、アモルファスシリコン等からなる図示しない半導体層が、ゲート電極11aに重畳するように形成されている。そのゲート絶縁膜14の上には、TFT13のソース電極13a及びドレイン電極13bが形成されている。ソース電極13a及びドレイン電極13bは、ゲート電極11a上の半導体層の両側に相互に離隔して形成されている。ソース電極13aはソースバスライン12に接続され、ドレイン電極13bはコンタクトホール15を介して絵素電極17に接続されている。これらソースバスライン12、ソース電極13a及びドレイン電極13bは、図2には示されないが、ゲート絶縁膜14上の同じ配線層(第2の配線層)に形成されている。
A semiconductor layer (not shown) made of amorphous silicon or the like is formed on the
そして、ソースバスライン12及びTFT13は、ゲート絶縁膜14の上に形成された層間保護膜16に覆われている。この層間絶縁膜16は感光性アクリル樹脂(感光性有機膜)材料からなり、TFT13や前述した第1及び第2の配線層(ゲートバスライン11,ソースバスライン12等)と絵素電極17との間に配置されて、両導電体間を絶縁するものである(図2参照)。
The
層間絶縁膜16の上には、各絵素領域毎に、絵素電極17が形成されている。この絵素電極17は例えばITO(indium-tin oxide:インジウム酸化スズ)材料等の透明導電体により形成される。絵素電極17は、層間絶縁膜16に形成されたコンタクトホール15を介してTFT13のドレイン電極13bに電気的に接続されている。
On the
この絵素電極17には、斜め方向に延びるスリット形状の開口部18が開口形成されている。この開口部18は前述したとおり視野角特性を向上させるためのものである。この実施の形態では、開口部18が一つの絵素電極17内で上下対称形となるように配置されている。尚、開口部18の幅は約10μmとなっている。
A slit-shaped
そして、この開口部18内には、浮島状に形成された配向膜ハジキ防止部19が開口部18の長手方向に複数並んで形成されている。これは、絵素電極17の開口部18内において下側配向膜21が、前述した図7のように、はじかれるのを防止するためのものである。本実施の形態では、この配向膜ハジキ防止部19も、絵素電極17と同じITO材料により形成されている。従って、この配向膜ハジキ防止部19の形成を、絵素電極17を形成する工程に含むことができ、工程数の増加が防止されている。
In the
次に、ガラス基板(カラーフィルタ基板)30について説明する。図2に示すように、ガラス基板30の下にはブラックマトリクス31が形成されている。このブラックマトリクス31により、ガラス基板10側のゲートバスライン11、ソースバスライン12及びTFT13が形成された領域の外側の領域を遮光するようになっている。また、ガラス基板30の下には、各絵素毎に赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のうちのいずれか1色のカラーフィルタ32が形成されている。この実施の形態では、水平方向に赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のカラーフィルタが順番に繰り返し並び、垂直方向には同色のカラーフィルタ並んでいる。
Next, the glass substrate (color filter substrate) 30 will be described. As shown in FIG. 2, a
このカラーフィルタ32の下には、各絵素共通の共通電極33が形成されている。この共通電極33も、ITO材料等の透明導電体により形成されている。共通電極33の下には、凸形状部34が形成されている。凸形状部34は、図1に示すように、ガラス基板(TFTアレイ基板)10側の絵素電極17に設けられた開口部18の列間の中央の位置になるように配置されている。この凸形状部34は、液晶分子を垂直方向に対して所定の傾斜方向となるように配向させて視野角特性を向上させるためのものである。
Under the
そして、この共通電極33の下側には上側配向膜35が形成されている。この上側配向膜35により共通電極33、凸形状部34の表面が覆われている。上側配向膜35は、例えばポリイミド材料により形成されている。
An
このような構成のガラス基板(TFTアレイ基板)10とガラス基板(カラーフィルタ基板)30との間には、負の誘電率異方性を有する液晶層40が形成されている。両基板との間は例えば柱状のスペーサ(図示せず)が配置され、両基板の間隔(セルギャップ)が一定に維持される。また、ガラス基板10の下側及びガラス基板30の上側にはそれぞれ偏光板(図示せず)が配置されている。
A
次に本発明の特徴部分である絵素電極17の開口部18内に浮島状に形成された配向膜ハジキ防止部19について説明する。図3に示すように、ITO材料からなる絵素電極17上にポリイミド材料からなる下側配向膜21をコーティングする際には、予め絵素電極17上に界面活性剤20を塗布している(図3(a)→図3(b))。これは、下側配向膜21のコーティングに際しハジキや厚みむらが発生しにくくするためである。
Next, the alignment film
この界面活性剤20は親水性のため、無機材料であるITO材料には容易に接触し、化学的に強固に結合することができるが、開口部18内では下地の感光性アクリル樹脂(感光性有機膜)材料からなる層間絶縁膜16が露出しているため、この部分では、従来技術で説明したようにITO材料に比べて界面活性剤20の結合力が弱くなる(図6(c)参照)。
Since this
本発明では、開口部18内に浮島状の配向膜ハジキ防止部19を、絵素電極17と同じITO材料で形成しているので、開口部18内において、この界面活性剤20との結合力が弱い下地の層間絶縁膜16の露出面積が縮小され、且つ、界面活性剤20との結合力が強いITO材料の面積が拡大されることになる。これにより、図3(c)に示すように下側配向膜21がはじかれるのを防止でき、厚みむらが発生しなくなり、この部分における液晶分子の配向不良が生じてしまうという問題がなくなる。更には、開口部18での下側配向膜21ハジキがトリガーになって配向膜ハジキが拡大し、1絵素単位にまで及んでしまうようなことも防止される。
In the present invention, since the floating island-shaped alignment film
尚、図3(a)に示す配向膜ハジキ防止部19と開口部18との隙間hは、絶縁性が十分確保される程度に設定されるのが好ましい。
Note that the gap h between the alignment film
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、絵素電極の液晶分子配向規制手段としての開口部を斜めスリット形状として説明したが、種々なる形状の開口部に適用できることは言うまでもない。例えば、図4に示すように円形状に開口した開口部22の場合でも、開口部22内を4分割された配向膜ハジキ防止部23が埋めるような構成で適用することができる。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such Embodiment at all, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement in a various aspect. For example, although the opening as the liquid crystal molecular alignment regulating means of the pixel electrode has been described as an oblique slit shape, it is needless to say that the opening can be applied to openings having various shapes. For example, even in the case of the
1 液晶パネル
10 ガラス基板(TFTアレイ基板)
11 ゲートバスライン
11a ゲート電極
12 ソースバスライン
13 TFT
13a ソース電極
13b ドレイン電極
14 ゲート絶縁膜
15 コンタクトホール
16 層間絶縁膜
17 絵素電極
18,22 開口部
19,23 配向膜ハジキ防止部
20 界面活性剤
21 下側配向膜
30 ガラス基板(カラーフィルター基板)
31 ブラックマトリックス
32 カラーフィルタ
33 共通電極
34 凸形状部
35 上側配向膜
40 液晶層
1
11
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