JP5578132B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本実施形態においては、ディスクリネーションを軽減し、明るい表示を実現し、応答性及び中間調表示が良好な斜め電解方式の液晶表示装置について説明する。
なお、本実施形態において、第3の電極11は、液晶層4に近い位置(例えば、透明樹脂層12よりも液晶層4側、又は、着色フィルタ層18よりも液晶層4側)に形成されるとしてもよい。
本実施形態においては、上記第1の実施形態で説明した緑フィルタGにおいて好ましい緑色顔料について説明する。なお、以下の実施形態で示される組成含有量は、質量比であり、部は質量部である。
緑色顔料の比誘電率は、インピーダンスアナライザを用い、電圧3Vの条件にて、120、240、480Hzの周波数で測定する。測定試料は、アルミニウム薄膜からなる導電膜をパターン形成したガラス基板上に緑フィルタGを塗布・硬膜し(膜厚は例えば2μmとする)、さらに緑フィルタGの上にアルミニウム薄膜からなる導電膜パターンを形成する。
下記の組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビーズを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して赤色顔料1の分散体を作製する。
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow 150 9.6部
分散剤 2部
アクリルワニス(固形分20質量%) 66部
(緑色顔料2の調製)
下記の組成の混合物を用い、緑色顔料1と同様の方法で緑色顔料2の分散体を作製する。
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow 150 3.2部
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow 138 7.4部
分散剤 2部
アクリルワニス(固形分20質量%) 66部
(緑色顔料3の調製)
下記の組成の混合物を用い、緑色顔料1と同様の方法で緑色顔料3の分散体を作製する。
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow 150 9.6部
分散剤 2部
アクリルワニス(固形分20質量%) 66部
(緑色組成物1の調製)
下記の組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルタで濾過して緑色組成物1が生成される。
アクリル樹脂溶液 8部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート 4部
光重合開始剤 1.2部
光重合開始剤 3.5部
増感剤 1.5部
シクロヘキサノン 5.8部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 30部
(緑色組成物2の調製)
分散体として、緑色顔料2を使用することを除き、緑色組成物1と同様の組成及び方法で緑色組成物2が生成される。
分散体として、緑色顔料3を使用することを除き、緑色組成物1と同様の組成及び方法で緑色組成物3が生成される。
以下に、上記第1の実施形態に係る対向基板3,17に用いられる透明樹脂及び有機顔料などについて例示する。
ブラックマトリクス10などの遮光層又は着色フィルタR,G,Bの形成に用いる感光性着色組成物は、顔料分散体に加え、多官能モノマー、感光性樹脂又は非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤などを含有する。例えば感光性樹脂及び非感光性樹脂などのような、本実施形態で用いることが可能な透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。
本実施形態に用いるブラックマトリクス10などの遮光パターン、透明パターン、着色フィルタR,G,Bの形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂として、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂を用いるとしてもよく、他の樹脂を用いるとしてもよい。アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂などを用いることができる。これらのうちでも、アルカリ可溶性樹脂としては、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂を用いることが好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂又はノボラック系樹脂が好ましい。
本実施形態で適用可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示される。
赤色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、272、279などを用いることができる。
遮光層又はマトリクスパターンに含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に吸収を有することにより遮光機能を示す色材である。本実施形態において遮光性の色材には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料などを用いることができる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタンなどを用いることができる。染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料などを用いることができる。有機顔料については、前記の有機顔料が採用可能である。なお、遮光性成分は、1種を用いてもよく、適当な比率で2種以上を組み合わせてもよい。また、これら色材の表面の樹脂被覆により高体積抵抗化が行われてもよく、逆に、樹脂の母材に対して色材の含有比率を上げて若干の導電性を付与することにより低体積抵抗化が行われてもよい。しかし、このような遮光性材料の体積抵抗値は、およそ1×108〜1×1015Ω・cmの範囲であるので、透明導電膜の抵抗値に影響するレベルではない。同様に、遮光層の比誘電率も色材の選択又は含有比率でおよそ3〜20の範囲で調整できる。ブラックマトリクス10、着色フィルタ層18、透明樹脂層12の比誘電率は、液晶表示装置1,16の設計条件及び液晶駆動条件に応じて、前記されている比誘電率の範囲内で調整できる。
本実施形態においては、上記図2に示す液晶表示装置16の具体例について説明する。液晶表示装置16のアレイ基板2は、透明基板40と、酸化物半導体TFT(図示せず)に電気的に接続される第1の電極7と、第1の電極7と絶縁層53を介して配置される第2の電極6とを備える。配向維持層8,13は、アレイ基板2及び対向基板17の液晶層4に接する側の表面に形成される。配向維持層8,13は、電圧印加と光照射を併用した製造方法によって、感光性の配向膜にプレチルト機能を付与することで形成される。配向維持層8,13へのプレチルト角の付与は、第1の電極7、第2の電極6、第3の電極11に液晶駆動電圧を印加し、図4に示すように液晶4a〜4kを傾斜させた状態で紫外光を照射して行う。図4に示すように、液晶4a〜4kは、水平方向において第1の電極7から第2の電極6がはみ出す方向に倒れるので、プレチルト角の向きは、櫛歯部の並び方向に対し、第1の電極7から第2の電極6がはみ出る方向に形成される。液晶層4は、誘電率異方性が負の液晶を含む。
<ブラックマトリクス形成用のフォトレジスト>
遮光層の材料としてブラックマトリクス形成用フォトレジストが以下の材料を使用して生成される。
透明樹脂(固形分56.1質量%)
光重合性モノマー
開始剤
溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート
レベリング剤
これらの材料を、以下の組成比で混合攪拌することにより、ブラックマトリクス形成用フォトレジスト(固形分中の顔料濃度:約20%)が生成される。
透明樹脂 1.4質量部
光重合性モノマー 0.4質量部
第1の光重合開始剤 0.67質量部
第2の光重合開始剤 0.17質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 14質量部
エチル−3−エトキシプロピオネート 5.0質量部
レベリング剤 1.5質量部
<ブラックマトリクス形成条件>
無アルカリガラスである透明基板上に、上記ブラックマトリクス形成用レジストをスピンコートし、乾燥させ、膜厚1.5μmの塗膜を生成する。この塗膜を100℃で3分間乾燥した後、露光用のフォトマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて200mJ/cm2の照射を行う。
スパッタリング装置を用いて、ブラックマトリクス10のパターンの全面を覆うように、ITOからなる第3の電極11を0.14μmの膜厚で形成する。
後述する感光性樹脂液A、及び透明パターン41に対応する開口パターンを持つフォトマスクを使用して、フォトグラフィ法により、単位サブピクセル又は単位画素の平面の中央部(ブラックマトリクス10の開口領域の中央部)に、ブラックマトリクス10と平行な透明パターン41が形成される。透明パターン41は、例えば開口領域が平行四辺形状の場合に、平行四辺形状とする。透明パターン41の膜厚は、例えば、約0.6μmとする。
<着色フィルタ形成用分散液>
着色フィルタR,G,Bに分散する有機顔料として、以下の顔料が使用される。
緑色用顔料:C.I.Pigment Green 58、C.I.Pigment Green Yellow 150
青色用顔料:C.I.Pigment Blue 15、C.I.Pigment Violet 23
以上の顔料を用いて、赤色、緑色、及び青色の各色分散液が生成される。
赤色顔料:C.I.Pigment Red 254 18質量部
赤色顔料:C.I.Pigment Red 177 2質量部
アクリルワニス(固形分20質量%) 108質量部
上記の組成の混合物を均一に攪拌した後、ガラスビーズを用いてサンドミルで5時間分散し、5μmフィルタで濾過して赤色分散液を生成する。
緑色顔料:C.I.Pigment Green 58 16質量部
緑色顔料:C.I.Pigment Green Yellow 150 8質量部
アクリルワニス(固形分20質量%) 102質量部
上記の組成の混合物に対して、赤色分散液と同様の生成方法を用いて、緑色分散液を生成する。
青色顔料:C.I.Pigment Blue 15 50質量部
青色顔料:、C.I.Pigment Violet 23 2質量部
分散剤 6質量部
アクリルワニス(固形分20質量%) 200質量部
上記の組成の混合物に対して、赤色分散液と同様の生成方法を用いて、青色分散液を生成する。
<樹脂Aの合成>
セパラブルフラスコ中で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを686質量部、グリシジルメタクリレートを332質量部、アゾビスイソブチロニトリルを6.6質量部加え、窒素雰囲気下において80℃で6時間加熱し、樹脂溶液を生成する。
以下の組成にて、ネガ型の感光性樹脂液Aを調製する。
光重合性モノマー
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 100質量部
光重合開始剤 100質量部
溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 450質量部
上記の感光性樹脂液A及び凹部のパターンのあるフォトマスクを使用し、フォトリスグラフィ法にて、図2に示す、8μm幅、深さ0.5μmの凹部15の線状パターンを具備する透明樹脂層12を形成する。
対向基板17への配向維持層13の形成は後述する。
アレイ基板2は、透明基板40であるガラス基板上に、図2に示すように、絶縁層51,52、第2の電極6、絶縁層53、第1の電極7、配向維持層8をこの順で備える。アレイ基板2は、図示されていないが、第1の電極7に液晶駆動電圧を印加するためのアクティブ素子19、アクティブ素子19に電気的に接続されるゲート線及びソース線を備える。
配向維持層(プレチルト角の付与された配向膜)8,13は、それぞれアレイ基板2及び対向基板17の表面に形成される。
本実施形態においては、上記図2の液晶表示装置16の変形例について説明する。
本実施形態においては、上記図2の液晶表示装置16の変形例について説明する。
本実施形態においては、上記図1の液晶表示装置1に関する説明を補足する。
本実施形態においては、上記図1の液晶表示装置1の変形例について説明する。
本実施形態においては、反射偏光板を用いた半透過型液晶表示装置を用いて、上記第1乃至第8の実施形態で説明した対向基板3,17,21,23,26を備えた液晶表示装置について説明する。なお、半透過型液晶表示装置ではない他の液晶表示装置についても、上記第1乃至第8の実施形態で説明した対向基板3,17,21,23,26を適用可能である。
Claims (10)
- アレイ基板と対向基板とが液晶層を挟んで対向する液晶表示装置において、
前記アレイ基板は、
アクティブ素子と電気的に接続される櫛歯状の第1の電極と、
前記第1の電極と絶縁層を介して形成され、櫛歯状であり、櫛歯の並び方向において、前記第1の電極からはみ出る部分を含む第2の電極と、
前記液晶層と接する面に形成され、前記櫛歯の並び方向において、前記第2の電極が前記第1の電極からはみ出す方向に液晶配向を行う配向維持層と
を具備し、
前記配向維持層のプレチルト角付与時に前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧が印加され、
かつ、
前記対向基板は、液晶駆動時に前記第1の電極との間で電圧が印加される第3の電極を具備する、
液晶表示装置。 - 前記対向基板は、前記液晶層と接する側の表面において、単位サブピクセル又は単位画素の多角形パターンの向かい合う2辺部分に当該辺に沿って延在する凸部を持ち、前記2辺からの距離に等しい中間線上の中央部分に凹部を持つ、請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記はみ出す方向は、前記櫛歯の並び方向における単位サブピクセル又は単位画素の中心部を境界として、互いに逆の2つの方向である、請求項1又は請求項2記載の液晶表示装置。
- 単位サブピクセル又は単位画素内で、複数の前記櫛歯の並び方向を持つ、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶層は垂直配向されている液晶を含む、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記アクティブ素子は、透明ソース電極、透明ドレイン電極、透明ゲート電極、透明絶縁層、1種類以上の金属酸化物を含む透明チャネル層を含む薄膜トランジスタである、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 単位サブピクセル又は単位画素の平面形状は、向かい合う辺が互いに平行な多角形パターンである、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第3電極は、透明導電膜で形成され、単位サブピクセル又は単位画素の中央部に、線状又は十字状のスリットを持つ、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記対向基板は、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタをさらに具備する、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記緑フィルタは、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を含有する、請求項9に記載の液晶表示装置。
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