JP4868897B2 - 基板装置および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の一主面上の膜状体を覆う配向膜を備えた基板装置および液晶表示装置に関する。

従来、この種の液晶表示装置としては、アレイ基板と対向基板との間に液晶層が介在されて構成されている。そして、この対向基板はガラス基板を備えており、このガラス基板の表面の中央部に位置する画像表示領域にＩＴＯ（Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物）膜などの透明導電膜が積層されて、アレイ基板から電位を受け取るための対向導電パッドが形成されている。また、この対向導電パッドを覆うガラス基板の表面に配向膜が積層されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−６９０１０号公報

しかしながら、上述の液晶表示装置では、ガラス基板の表面上の対向導電パッドが積層されていない周辺部分と、この対向導電パッドが積層されている部分との膜厚差によって、この対向導電パッド上の配向膜を、起毛布などのラビング布で一定方向に擦って配向処理してラビングさせる際に、このラビング布の表面状態が部分的に不均一になる。

さらに、この表面状態が部分的に不均一になったラビング布で、ガラス基板上の配向膜を一定の枚数以上ラビングした場合には、この配向膜の配向処理が不均一となり、この配向膜にラビングすじが生じることによって、液晶表示装置の画像表示領域に画質不良を引き起こす原因となってしまうという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、配向膜の配向処理をより均一にできる基板装置および液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、基板と、この基板の一主面上に形成され周縁にテーパを有する本体テーパ部を備えた導電性膜からなる矩形状の本体部、およびこの本体部の周縁から前記基板の一主面に沿って突出したトランスファパッド部を構成する導電パッド部を備えた対向電極と、この対向電極を覆って前記基板の一主面上に設けられた配向膜とを具備した基板装置であって、前記導電パッド部は、周縁に、前記基板の一主面に対して０．２°以上１０°以下の傾斜角度に設定されたテーパ角を有するテーパ部を備えたものである。

本発明によれば、対向電極を覆う基板の一主面上に設けた配向膜の一主面を、例えば表面が起毛した起毛体にて擦って配向処理する際に、この起毛体の表面状態の乱れが対向電極の本体部の周縁から突出する導電パッド部の周縁に形成されたテーパ部にて直されるので、この起毛体による配向膜の配向処理をより均一にできる。

以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態の構成を図１ないし図４を参照して説明する。

図１ないし図４において、１は液晶表示装置で、この液晶表示装置１は、ノーマリホワイト・モードの光透過型で、カラー画像表示が可能に構成された矩形状の画像表示領域２を備えている。また、この液晶表示装置１は、液晶パネル３を備えている。この液晶パネル３は、図４に示すように、第１の基板としてのアレイ基板４と第２の基板としての対向基板５を備えており、このアレイ基板４に対向して対向基板５が取り付けられている。さらに、液晶パネル３は、アレイ基板４と対向基板５とで、配向膜６,７を介して光変調層として液晶組成物が注入されて構成された液晶層８を介在させて保持した状態で、これらアレイ基板４と対向基板５とがシール剤９にて貼り合わされている。また、これらアレイ基板４および対向基板５それぞれの外側に位置する外表面には、互いの偏光軸が直交するように偏光板11,12がそれぞれ配置されている。

一方、アレイ基板４は、透光性を有する絶縁基板としてのガラス基板13を備えており、このガラス基板13の一主面である内表面には、図示しない信号線と走査線とが互いに略直交するように配置されている。そして、これら信号線と走査線との交点近傍には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）14および画素電極15のそれぞれが配置されている。

ここで、この薄膜トランジスタ14は、ボトムゲート型で、図４に示すように、走査線にて構成されたゲート電極21を備えている。そして、このゲート電極21を覆うガラス基板13上には、酸化シリコン（ＳｉＯ）と窒化シリコン（ＳｉＮ）とが積層されて構成されたゲート絶縁膜22が積層されている。さらに、ゲート電極21に対向したゲート絶縁膜22上には、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）にて構成された半導体膜としての活性層23が積層されている。また、この活性層23上には、ゲート電極21の自己整合にて構成されたチャネル保護膜24が積層されている。このチャネル保護膜24は、窒化シリコン（ＳｉＮ）にて構成されている。

さらに、このチャネル保護膜24上には、ｎ^＋型のアモルファスシリコン膜にて構成された低抵抗半導体膜25を介してソース電極26およびドレイン電極27のそれぞれが間隙を介して積層されている。ここで、ソース電極26は、活性層23から離間したゲート絶縁膜22上に積層された画素電極15に電気的に接続されている。また、ドレイン電極27は、信号線に電気的に接続されている。

そして、画素電極15に対向したゲート絶縁膜22とガラス基板13との間には、走査線に対して略平行に補助容量線28が積層されている。この補助容量線28は、画素電極15に重なるように配置されており、ゲート絶縁膜22を介した画素電極15と補助容量線とによって補助容量（Ｃｓ）が形成される。そして、これら画素電極15、チャネル保護膜24、ソース電極26およびドレイン電極27のそれぞれを覆うゲート絶縁膜上に、配向膜６が積層されている。

さらに、アレイ基板４のガラス基板13の表面上の画像表示領域２を覆うシール材塗布領域としての平面視矩形枠状の周辺部31にもまた、ゲート絶縁膜22が積層されている。そして、この周辺部31に積層されたゲート絶縁膜22上には、銀ペーストにて構成された対向電極接続端子32が積層されている。そして、この対向電極接続端子32を覆うゲート絶縁膜22上に保護膜33が積層されている。

一方、対向基板５は、透光性を有する略透明な絶縁基板としてのガラス基板41を備えている。そして、このガラス基板41の一主面である内表面上の画像表示領域２には、カラー表示を実現するため、例えば赤（Red:Ｒ）,緑（Green:Ｇ）,青（Blue:Ｂ）の３原色で構成されたカラーフィルタ層42が積層されている。さらに、このカラーフィルタ層42上には、有機保護膜43が積層されている。さらに、この有機保護膜43を覆うガラス基板41上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物）膜にて構成された膜状体としての導電性膜である対向電極44が積層されて配置されている。

ここで、この対向電極44は、例えば０．１５μｍ程の厚さ寸法Ｄを有する導電性膜であって、対向基板５のガラス基板41上の画像表示領域２に積層された平面視矩形膜状の本体部としての矩形部45を備えている。この矩形部45の長手方向において対向した両端縁および幅方向において対応した両側縁のそれぞれには、例えば０．３ｍｍ程の幅寸法の比較的緩いテーパ角である傾斜角度の本体テーパ部46が設けられている。すなわち、この本体テーパ部46は、矩形部45の外周縁から、この外周縁に対して垂直に内側に離間させた位置までに亘って設けられている。言い換えると、この本体テーパ部46は、矩形部45の外周縁から内側に向けて、光にかざした際に干渉縞が発生する範囲に設けられている。

そして、この矩形部45の周縁部、すなわち長手方向において対向する両端辺あるいは幅方向において対向する両側辺には、これら両端辺あるいは両側辺から平面視矩形状に水平に突出した突出部としてのトランスファパッド部である一対の導電パッド部47が一体的に設けられている。これら導電パッド部47は、矩形部45の一側辺に対して垂直に突出しており、この矩形部45の長手方向の両端縁から所定距離ほど内側に離間させた位置に設けられている。また、これら導電パッド部47は、ガラス基板41の表面に沿って水平に突出している。すなわち、これら導電パッド部47は、アレイ基板４から電位を受け取るための対向導電パッドである。

さらに、図３に示すように、これら導電パッド部47の外周縁には、ガラス基板41の表面に対して０．１°以上９０°以下、好ましくは０．２°以上１０°以下、より好ましくは０．３°の傾斜角度であるテーパ角θを有するテーパ状に傾斜した周縁部としての傾斜部であるテーパ部48が設けられている。このテーパ部48は、導電パット部47の幅方向の両側縁および長手方向の先端縁のそれぞれに設けられている。さらに、これらテーパ部48は、これらテーパ部48の先端部から基端部までの長さ寸法である幅寸法Ｈが、例えば０．３ｍｍ程に形成されている。すなわち、これらテーパ部48は、導電パッド部47の先端部に０．３ｍｍ以下の幅寸法Ｈの範囲に干渉縞ができるように構成されている。

さらに、この対向電極44の導電パッド部47を除く対向電極44上に配向膜７が積層されている。ここで、図１および図２に示すように、この配向膜７の表面は、起毛した表面を有する起毛体としてのラビング布52が表面に貼り付けられた円筒状のラビングローラ53にて一定方向に向けて擦られて配向処理されてラビング処理されている。

そして、対向電極44の導電パッド部47とアレイ基板４の周辺部31との間にシール剤９が塗布されて対向基板５とアレイ基板４とが積層されている。さらに、このシール剤９および保護膜33には、対向電極44の導電パッド部47とアレイ基板４の対向電極接続端子32とのそれぞれに導通したコンタクトホール61が設けられている。そして、このコンタクトホール61には、銀ペーストが塗布されてトランスファ電極62が設けられている。すなわち、このトランスファ電極62は、コンタクトホール61を介してアレイ基板４の対向電極接続端子32を対向基板５の対向電極44の導電パッド部47に電気的に接続させる。

次に、上記一実施の形態の液晶表示装置の対向電極の成膜装置について説明する。

図５において、71は配向膜成膜用の成膜装置としてのマスクスパッタ装置であり、このマスクスパッタ装置71は、中空なチャンバ72を備えている。そして、このチャンバ72内には、搬送面73が水平な搬送手段としてのコンベヤ74が取り付けられている。さらに、このコンベヤ74の搬送面73に対向した位置には、このコンベヤ74にて搬送されるガラス基板41上に所定のパターンの対向電極44を積層させる際のマスクとなるスパッタマスク75が取り付けられている。このスパッタマスク75の中央部には、ガラス基板41上に積層させる対向電極44の形状に対応した略矩形状の開口部76が設けられている。また、この開口部76の開口縁の上端縁には、この開口部76の下端縁よりも互いに対向する方向に向けて水平に突出した段状の突出片部77が一体的に設けられている。

したがって、マスクスパッタ装置71は、コンベヤ74の搬送面73にてガラス基板41を搬送しながら、このガラス基板41の表面の画像表示領域２の中央部がスパッタマスク75の開口部76の中央部に対向した状態となったときに、このガラス基板41上に対向電極44をスパッタにて成膜させる。よって、このガラス基板41上に成膜された対向電極44は、スパッタマスク75の開口部76の突出片部77とガラス基板41との隙間や成膜条件によって、この対向電極44の矩形部45の外周縁に所定の本体テーパ部46が形成されるとともに、この対向電極44の各導電パッド部47の外周縁にテーパ部48がそれぞれ形成される。

次に、上記一実施の形態の液晶表示装置の配向膜の配向方法について説明する。

まず、図１に示すように、ラビングローラ53の軸方向をガラス基板41の長手方向に対して所定角度傾斜させた状態で、このガラス基板41上に積層されている配向膜７の最も下流側となる角部にラビングローラ53のラビング布52の表面を接触させる。

この状態で、ラビングローラ53のラビング布52の表面にて配向膜７の表面を長手方向に沿ったラビング方向Ａに向けて擦っていく。このとき、このラビングローラ53を、このラビングローラ53にて配向膜７の表面を擦る方向とは反対側の回転方向Ｂに向けて回転させる。この結果、このラビングローラ53による配向膜７の表面の配向処理によって、この配向膜７の表面がラビングされる。

また、図２に示すように、ラビングローラ53のラビング布52にて配向膜７の表面を幅方向に沿ったラビング方向Ａに向けて擦って、この配向膜７の表面をラビング処理しても良い。

ここで、従来の液晶表示装置１では、対向基板５の対向電極44の膜厚である厚さ寸法Ｄが０．１５μｍで、この対向電極44の矩形部45の本体テーパ部46および各導電パッド部47のテーパ部48それぞれの幅寸法が０．５ｍｍであったので、これら本体テーパ部46およびテーパ部48それぞれの傾斜角度であるテーパ角が０．１°よりも十分に小さい、例えば０．０１７°であった。

この場合、対向電極44の導電パッド部47が存在する部分と存在しない部分との膜厚差によって、ラビングローラ53を用いた配向膜７の配向処理の際に、このラビングローラ53のラビング布52の表面状態が局所的に不均一となる。

よって、表面状態が不均一なラビングローラ53で配向膜７を一定枚数配向処理すると、この配向膜７のラビングが不均一となるので、液晶パネル３の画像表示領域２での配向処理が不均一となり、この液晶パネル３に画質不良を引き起こさせる原因となってしまうおそれがある。

このため、外周縁が均一に傾斜した対向電極44をガラス基板41上に積層させることが容易ではないため、配向膜７のラビング処理の際に、この配向膜７にラビングすじが発生したりラビングローラ53の跡などが残らないように、液晶パネル３の品種毎に、対向電極44の導電パッド部47が突出している方向に対して垂直となるように配向膜７のラビング方向Ａを変えて、この配向膜７のラビングの不均一を解消することもできるが、液晶パネル３の製品毎に配向膜７のラビング方向を変えなければならないから、このラビング方向Ａの負荷のみならず、設計ミスなどによって、液晶パネル３の不良発生が懸念されてしまう。

そこで、上述した上記一実施の形態のように、対向基板５上の対向電極44の導電パッド部47のテーパ部48のテーパ角θを０．１°以上とする構成とした。この結果、この対向電極44上に積層させた配向膜７をラビングローラ53にて擦って配向処理する際に、このラビングローラ53のラビング布52の表面状態が乱れた状態が、対向電極44の導電パッド部47のテーパ部48上の配向膜７をラビングする際にリセットされて戻されて、このラビングローラ53の表面状態が均一な状態に直されると考えられる。

したがって、液晶パネル３の品種によらず、同じラビング条件で配向膜７を均一にラビング処理できる。このため、この配向膜７のラビング不良による液晶パネル３の画質不良の発生を防止できるから、この液晶パネル３のラビング方向Ａを製品毎に変更することなく、ラビング不良の発生の無い液晶パネル３を歩留まり良く製造できる。

ここで、この対向電極44の導電パッド部47のテーパ部48のテーパ角を９０°以上とすると、この対向電極44を洗浄する際に、この対向電極44の導電パッド部47のテーパ部48と有機保護膜43との間に、洗浄液が残ってしまうおそれがあるので、この導電パッド部47のテーパ部48のテーパ角θを９０°以下にする必要がある。したがって、この導電パッド部47のテーパ部48のテーパ角θとしては０．１°以上９０°以下が好ましい。

また、マスクスパッタ装置71のコンベヤ74の搬送面73にてガラス基板41を搬送しながら、このガラス基板41の表面の画像表示領域２の中央部がスパッタマスク75の開口部76の中央部に対向した状態となったときに、このガラス基板41上に対向電極44をスパッタにて成膜させる構成である。

このため、このマスクスパッタ装置71のスパッタマスク75の開口部76を介してガラス基板41上に対向電極44をスパッタして成膜させる際に、この対向電極44の矩形部45の外周縁および各導電パッド部47の外周縁のそれぞれに本体テーパ部46およびテーパ部48がそれぞれ形成されてしまう。

そこで、このマスクスパッタ装置71のスパッタマスク75の開口部76の突出片部77の突出量や間隙量などを変化させることによって、ガラス基板41上にスパッタされて成膜される対向電極44の各導電パッド部47のテーパ部48のテーパ角θを制御できる。

なお、上記一実施の形態の液晶パネルとしては、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）方式や、その他のＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＧＨ（Guest Host）方式、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式など種々の方式が適用可能であり、ＯＣＢ液晶、垂直配向液晶、水平配向液晶あるいは強誘電性液晶などを用いた液晶パネル３に用いることができる。

さらに、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ14をスイッチング素子とした液晶パネル３について説明したが、トップゲート型や逆スタガ型、コプラナ型などの種々の薄膜トランジスタ14や、これら薄膜トランジスタ14以外の薄膜ダイオード（ＴＦＤ）などのスイッチング素子を用いた液晶パネル３などであっても対応させて用いることができる。

本発明の基板装置の一実施の形態の配向処理を示す説明平面図である。 同上基板装置の配向処理を示す説明平面図である。 同上基板装置の一部を示す説明断面図である。 同上基板装置を示す説明断面図である 同上基板装置の成膜装置を示す説明正面図である。

１ 液晶表示装置
４ アレイ基板
５ 基板装置としての対向基板
７ 配向膜
８ 液晶としての液晶層
32 対向電極接続端子
44 対向電極
45 本体部としての矩形部
46 本体テーパ部
47 トランスファパッド部である導電パッド部
48 テーパ部
52 起毛体としてのラビング布
62 トランスファ電極

Claims (3)

1. 基板と、この基板の一主面上に形成され周縁にテーパを有する本体テーパ部を備えた導電性膜からなる矩形状の本体部、およびこの本体部の周縁から前記基板の一主面に沿って突出したトランスファパッド部である導電パッド部を備えた対向電極と、この対向電極を覆って前記基板の一主面上に設けられた配向膜とを具備した基板装置であって、
   前記導電パッド部は、周縁に、前記基板の一主面に対して０．２°以上１０°以下の傾斜角度に設定されたテーパ角を有するテーパ部を備えた
   ことを特徴とした基板装置。
2. 対向基板を覆う配向膜は、表面が起毛した起毛体にて一主面が擦されて配向処理された
   ことを特徴とした請求項１記載の基板装置。
3. 請求項１または２記載の基板装置で形成された対向基板と、
   この対向基板に対向して配設され対向電極接続端子を有したアレイ基板と、
   このアレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶と、
   導電パッド部と前記対向電極接続端子とを電気的に接続するトランスファ電極と
   を具備したことを特徴とした液晶表示装置。

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