JP5878885B2 - 液晶表示装置の作製方法 - Google Patents

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Description

本発明は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置
およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置を部品
として搭載した電子機器に関する。
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用い
て薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩ
Ｃや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチン
グ素子として開発が急がれている。
画像表示装置として液晶表示装置が知られている。パッシブ型の液晶表示装置に比べ高精
細な画像が得られることからアクティブマトリクス型の液晶表示装置が多く用いられるよ
うになっている。アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配
置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しく
は選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることに
よって、画素電極と対向電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変
調が表示パターンとして観察者に認識される。
一般的な透過型の液晶表示装置は、一対の基板（第１の基板と第２の基板）の間に液晶層
を配置し、第１の基板（画素電極が形成されている基板）において液晶層に近接していな
い外面側に、第１の偏光素子を配置し、第２の偏光素子を第２の基板（対向基板）におい
て液晶層に近接していない外面側に配置する。
また、フルカラー表示させるためにカラーフィルタを用いる場合、一般的には、偏光素子
が配置された基板（対向基板）の面とは異なる面にカラーフィルタを配置する。即ち、対
向基板と液晶層の間にカラーフィルタを配置することが一般的である。
特許文献１はローラを用いてカラーフィルタを連続的に形成する技術を開示している。さ
らに特許文献１には、フィルムの表面または裏面に、カラーフィルタ機能を有する光学薄
膜、蛍光機能を有する光学薄膜、反射防止機能を有する光学薄膜、位相補償機能を有する
光学薄膜、遮光機能を有する光学薄膜、導電性を有する透明性薄膜、接着機能を有する透
明性薄膜から選ばれた少なくとも２つ以上の膜を貼り付けることが開示されている。
特開平８−２３４０１８号公報
近年、液晶表示装置は、表示画像の高精細化とともに表示品質の向上も求められている。
液晶表示装置は、基板面に対して垂直方向から観察者が表示を見る場合には画素電極の配
置とカラーフィルタ（一つの画素に対応する一つの着色層）の位置がほぼ一致しているた
め、液晶表示装置の設計通りの表示品質が得られる。しかし、基板面に対して斜め方向か
ら観察者が表示を見ると視差（パララックス）によって見かけ上位置ずれが生じる。また
、この視差により光の漏れが生じて、表示のコントラストが低下する。従って、基板面に
対して斜め方向から観察者が表示を見ると表示品質が低下してしまうという視野角特性が
発生する。特に、表示画像の高精細化を図るため、基板肉厚に比べて画素寸法を微細化す
ると視差が顕著になり、許容される表示特性を確保できる視野角が狭く限られてしまう。
また、液晶表示装置の表示の見やすさは周囲光の明るさによって左右される。特に周囲光
が昼間の太陽光の明るさから夜間まで変わる携帯型の液晶表示装置や屋外用の液晶表示装
置では、表示の見やすさを一定とするため、バックライトを有する透過型または半透過型
の液晶表示装置とすると利便性がよい。しかし、昼間の外光の下で、液晶表示装置の見や
すさを一定とするため、バックライトとして強力な光源を用いると、視差による光の漏れ
も大きくなるため、表示のコントラストの維持が困難である。
本発明は、広視野角、且つ、高コントラストの高画質表示を実現できる液晶表示装置を提
供する。特に外光下で高い表示品質を実現できる液晶表示装置を提供する。
上述した課題を解決するために、２枚の偏光素子のうち、二色性を持つ第１の偏光素子を
一対の基板（第１の基板と第２の基板）の間に配置し、さらに二色性を持つ第１の偏光素
子とカラーフィルタとをできる限り近づけて配置する。また、そのカラーフィルタと第１
の基板との間に光干渉層を配置する。また、第２の基板にはトランジスタと該トランジス
タに接続する画素電極を形成する。加えて、カラーフィルタと画素電極との間隔もできる
限り近づけて配置して広視野角を確保する。
二色性を持つ第２の偏光素子は、二色性を持つ第１の偏光素子とはクロスニコル配置で第
２の基板に貼り付けられる。二色性を持つ第１の偏光素子と二色性を持つ第２の偏光素子
との間には、第２の基板と液晶層とが存在するが、カラーフィルタは存在しないようにす
る。なぜなら、カラーフィルタには光が散乱する原因となる顔料粒子を含んでいるため、
一対の二色性を持つ偏光素子の間に配置されると消偏性によりコントラストが低下する。
また、蛍光層も同様の理由で一対の二色性を持つ偏光素子の間に配置しない。また、カラ
ーフィルタと液晶層とを近接させるとカラーフィルタから気泡が発生する恐れ、またはカ
ラーフィルタから不純物が液晶層を汚染する恐れがある。
二色性を持つ偏光素子は、２枚の保護膜の間に二色性色素を吸着配向させたＰＶＡ（ポリ
ビニルアルコール）膜を挟んだものがある。保護膜としてはＴＡＣ（トリアセチルセルロ
ース）等を用いることができ、二色性色素は、ヨウ素と二色性有機染料がある。その他、
円盤状の水溶性リオトロピック液晶色素を用いた二色性を持つ偏光素子やアルミニウム等
を用いた無機系の偏光素子もある。
また、カラーフィルタは、二色性を持つ第１の偏光素子と近接して設け、画素電極との間
隔をできる限り近づけるため、カラーフィルタと二色性を持つ第１の偏光素子の間には光
学シート、例えば光散乱層や蛍光層は設けない。
なお、蛍光層はバックライトだけでなく外光でも光ってしまい、外光下ではコントラスト
低下を招くため用いない。外光下でもコントラストを向上させるために本発明では、カラ
ーフィルタと第１の基板の間に光干渉層を設ける。カラーフィルタはブラックマトリクス
と着色層とで構成されるが、ブラックマトリクスと第１の基板との屈折率の差によって外
光が反射する。特にクロム膜をブラックマトリクスとして用いた場合に光干渉層は有効で
ある。ブラックマトリクスが黒色樹脂であっても、第１の基板との屈折率に差があり、着
色層も第１の基板との屈折率に差があるため、外光の光を僅かながら反射する。例えば、
ガラス基板の屈折率が１．５程度であり、着色層は各色を平均すると１．６程度であるが
、材料によっては１．８程度のものもある。また、カラーフィルタと第１の基板の間に光
干渉層を設けることによって屈折率の差を緩和して光反射をより低減することができる。
光干渉層は、ブラックマトリクスや着色層が起因する光反射が防止できるのであれば単層
でも多層でもよく、具体的にはアンチリフレクション（反射防止）膜と呼ばれるものを用
いる。また、光干渉層としては、誘電体多層膜を用いることができる。誘電体多層膜は、
低屈折率性薄膜と、高屈折率性薄膜とが積層された構造を有する。
本明細書で開示する発明の構成は、光干渉層と、複数の着色層と、二色性を持つ第１の偏
光素子とが絶縁表面上に順に積層形成された第１の基板と、画素電極及び薄膜トランジス
タが一方の面に形成された第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間に液晶層と、第２
の基板のもう一方の面に二色性を持つ第２の偏光素子と、を有する半導体装置である。
上記半導体装置の構成において、画素電極と液晶層の間に第１の配向膜を有する。また、
上記半導体装置は、二色性を持つ第１の偏光素子と液晶層の間に第２の配向膜を有する。
また、上記半導体装置は、二色性を持つ第１の偏光素子と液晶層の間に対向電極を有する
。
また、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置とする場合
、光干渉層と、複数の着色層と、二色性を持つ第１の偏光素子とが絶縁表面上に順に積層
形成された第１の基板と、画素電極、共通電極、及び薄膜トランジスタが一方の面に形成
された第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間に液晶層と、第２の基板のもう一方の
面に二色性を持つ第２の偏光素子と、を有する半導体装置である。
上記半導体装置の各構成において、二色性を持つ第１の偏光素子と前記着色層の間には、
固定するため、透光性を有する接着層を有する。
また、上記半導体装置の各構成において、前記複数の着色層のうち、互いに異なる着色層
の間には遮光層を有する。この遮光層は、第１の基板と屈折率の差を有しており、それら
の屈折率の差を光干渉層が緩和する。
また、上記各構成を実現するにあたり、一対の基板の間に二色性を持つ偏光素子を配置し
たため、大量生産の際、基板の分断に工夫が必要となる。従来の分断方法では、一対の基
板を貼り合わせた後、一方または両方の基板面にダイヤモンドカッターなどでスクライブ
を行った後に圧力をかけることで分断を行っている。従来の分断方法では一対の基板に加
えて二色性を持つ偏光素子まで切断することは困難である。従って、一対の基板と二色性
を持つ偏光素子を一緒にダイサー装置で切断またはレーザ光で切断する。
また、二色性を持つ偏光素子は耐熱性が低いため、対向電極形成の際、二色性を持つ偏光
素子にダメージを与えない成膜条件で行うことが好ましい。対向電極をエッチングする場
合には、二色性を持つ偏光素子にダメージを与えないエッチング条件で選択的にエッチン
グすることが好ましい。ただし、液晶の駆動方法をＩＰＳ方式とした場合、対向電極と画
素電極は同一基板上に形成され、前述の問題は発生しないため、好ましい。
上述したこれらの手段は単なる設計事項ではなく、カラーフィルタの配設位置、二色性を
持つ偏光素子の配設位置を適切に選択し、その組み合わせを用いた表示装置を作製し、画
像表示させ、発明者らの深い検討の後、発明された事項である。
本発明により広視野角、且つ、高コントラストの高画質表示が可能な液晶表示装置を実現
できる。特に外光下で高いコントラストを実現できる。
また、一対のガラス基板の内側に１枚の二色性を持つ偏光素子とカラーフィルタを配置し
、一対のガラス基板のうち、一方はガラス基板面を露呈させることができる。ガラス基板
面を露呈させると、そのガラス基板面に傷を防ぐ保護フィルムや、外光のうつりこみを防
ぐ反射防止フィルムや、ホコリの付着を防ぐ帯電防止フィルムや、アンチグレア（防眩）
フィルムを貼り付けやすくなる。なお、露呈していないもう一方のガラス基板には、外側
にもう一枚の二色性を持つ偏光素子が貼り付けられている。
また、露呈させたガラス基板を研磨して薄くすることもできる。一般的に、研磨して薄く
したガラス基板に光学フィルムを貼り付けることは、貼り付け作業時に圧力がかかり困難
であるが、本発明においては、研磨する前に一対の基板間に必要な光学膜や１枚の二色性
を持つ偏光素子を設けるため、研磨して薄くしたガラス基板に光学フィルムを貼り付ける
ことを不要にしている。なお、露呈させたガラス基板を研磨する場合、研磨していないも
う一方のガラス基板には、外側にもう一枚の二色性を持つ偏光素子が貼り付けられている
。
また、ガラス基板に代えて、プラスチック基板や、ノルボルネン樹脂を用いたハイブリッ
ド基板を用いると、液晶表示装置全体としての厚みや重量を、より薄く、且つ軽量にする
ことを可能とすることができる。
液晶パネルの断面図の一例を示す図である。 液晶パネルの断面図の一例を示す図である。 液晶モジュールの分解斜視図を示す図である。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例の分解斜視図。 電子機器を搭載した車輌の側面図及び後方からみた車輌の背面図。
本発明の実施形態について、以下に説明する。
（実施の形態１）
ここでは、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶を用いて直視型の液晶表示装
置を作製する例を図１を用いて説明する。
まず、対向基板となる第１の基板１１２の一方の面に光干渉層１１３を形成する。第１の
基板１１２は、ガラス基板を用いる。
光干渉層１１３は、異なる屈折率材料が形成する界面による外光の反射を低減するために
設ける。光干渉層１１３は、広く可視光の波長領域に対して有効であるように屈折率の異
なる層を積層し多層構造とする事で、積層する層の界面で反射された外光が互いに干渉し
て相殺しあい反射防止効果が得られる。ここでは、光干渉層１１３は、第１の基板と、後
に形成する遮光層との界面による外光の反射を低減する。加えて、光干渉層１１３は、第
１の基板と、後に形成する着色層との界面による外光の反射も低減する。
光干渉層１１３の材料としては、珪素、窒素、フッ素、酸化物、窒化物、フッ化物から選
ばれる単層または積層を使用できる。具体的にはＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＣｅＦ３、Ａｌ２
Ｏ３、ＳｉＮｘ、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等を使用する事が出来る。光干渉層１１３
の成膜方法としては、スパッタリング法と電子ビーム蒸着法、ゾルゲル法、ディップ塗布
法、エアナイフ塗布法、ブレード塗布法、順転ロール塗布法、逆転ロール塗布法、グラビ
ア塗布法、マイクログラビア塗布法、ワイヤーバー塗布法、ダイレクトダイ方式などを用
いることができる。光干渉層１１３をアンチリフレクション膜として機能させる場合、材
料層を積層させた光干渉層の膜厚を合計０．５μｍ程度とする。
次いで、光干渉層１１３上にブラックマトリクスとして機能する遮光層１１５を形成する
。遮光層１１５は、クロムなどの金属膜、または黒色樹脂を用いることができるが、遮光
性が高く、精細なエッチング加工が可能な金属膜を用いることが好ましい。
次いで、各画素に対応する場所に着色層を形成する。ここでは、赤色の着色層１１４Ｒ、
緑色の着色層１１４Ｇ、青色の着色層１１４Ｂをそれぞれ形成する。なお、図１では簡略
化のため、全ての着色層の膜厚と遮光層との膜厚を同一として示したが、特に限定されな
い。また、図１では簡略化のため、遮光層の端部と着色層の端部が一致している図として
いるが、遮光層の端部上に着色層の一部が重なってもよい。そして、平坦化または保護の
ため、遮光層及び着色層を覆うオーバーコート層１１６を形成する。
カラーフィルタを作製する上で、金属膜は黒色樹脂に比べ遮光性が高いため、クロム膜な
どの金属膜をブラックマトリクスとして形成した後、赤色、緑色、青色の着色層を印刷法
、インクジェット法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ形
成することが望ましい。光を遮光するために黒色樹脂を用いる場合、外光が強力であれば
あるほど黒色樹脂の膜厚が必要となり、カラーフィルタ全体の厚さが増大してしまう。ま
た、ブラックマトリクスとして黒色樹脂を用いる場合、着色層も樹脂材料であるため、形
成時に互いの材料が混ざってしまわないようにするため、黒色樹脂の材料も限られる。
次いで、オーバーコート層１１６に二色性を持つ第１の偏光素子１１７を貼り付ける。な
お、ここでは図示しないが、オーバーコート層１１６と二色性を持つ第１の偏光素子１１
７の間には貼り付けるための接着層が設けられる。また、必要であれば、さらに二色性を
持つ第１の偏光素子１１７に位相差板を配置してもよい。
次いで、二色性を持つ第１の偏光素子１１７上に透明導電膜からなる対向電極１１８を形
成する。位相差板を設ける場合には、対向電極１１８と二色性を持つ第１の偏光素子１１
７の間に位相差板が配置されることになる。
次いで、対向電極１１８上に配向膜１１９を形成する。次いで、配向膜１１９に液晶分子
を配列させるためのラビング処理を行う。
ここまでの工程で、対向基板側、即ち第１の基板（第２の基板と貼り合わせる前まで）の
用意が完了する。
第２の基板１０１には、スイッチング素子となる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する
。第２の基板１０１は、ガラス基板を用いる。公知の技術を用いて、半導体層、ここでは
ポリシリコン膜を形成した後、第１の絶縁層１０２を形成する。
半導体層としては、非晶質半導体膜、結晶構造を含む半導体膜、非晶質構造を含む化合物
半導体膜などを適宜用いることができる。さらにＴＦＴの活性層として、非晶質と結晶構
造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状
態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでい
るセミアモルファス半導体膜（微結晶半導体膜、マイクロクリスタル半導体膜とも呼ばれ
る）も用いることができる。半導体層の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたは
シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。また、半導体層としてペ
ンタセンなどの有機化合物を用いることもできる。
半導体層として、結晶構造を含む半導体膜を用いた場合、画素部のスイッチング素子だけ
でなく、駆動回路を薄膜トランジスタで構成することができ、同一基板上に画素部と駆動
回路とを形成することができる。同一基板上に画素部と駆動回路とを形成すると、駆動用
のＩＣ分の厚さが不要となり、液晶表示装置全体の薄型化ができ、さらに駆動ＩＣの貼り
付け工程が削減できるため、好ましい。
次いで、第１の絶縁層１０２を介して半導体層上方にゲート電極１０３を形成する。次い
で、ゲート電極をマスクとして半導体層にｎ型またはｐ型を付与する不純物元素のドーピ
ング処理を行い、ソース領域またはドレイン領域として機能する一対の不純物領域１０６
、１０７を形成する。半導体層のうち、一対の不純物領域の間にチャネル形成領域１０５
が形成される。
次いで、ゲート電極１０３を覆う第２の絶縁層１０８を形成する。次いで、マスクを用い
て選択的に第２の絶縁層及び第１の絶縁層のエッチングを行い、不純物領域１０６に達す
るコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホールを介して不純物領域１０
６と電気的に接続する透明導電膜からなる画素電極１１０を形成する。次いで、ここでは
図示しないが、一対の基板の間隔を保持するための柱状スペーサを形成する。
次いで、画素電極１１０及び柱状スペーサを覆う配向膜１１１を形成する。配向膜１１１
は印刷法またはインクジェット法により形成する。次いで、配向膜１１１に液晶分子を配
列させるためのラビング処理を行う。なお、配向膜１１１に行ったラビング方向と配向膜
１１９に行ったラビング方向は互いに直交する方向とする。
ここまでの工程で、素子基板側、即ち第２の基板（第１の基板と貼り合わせる前まで）の
用意が完了する。
次いで、対向基板である第１の基板１１２に設けられた配向膜１１９が上面を向く状態で
画素部を囲むシール材をディスペンサ装置などで描画する。次いで、シール材に囲まれた
領域にＴＮ型液晶材料を滴下し、第１の基板１１２の置かれている処理室内を減圧とする
。次いで、素子基板である第２の基板に設けられた配向膜１１１が下面を向く状態で第１
の基板と位置合わせを行って減圧下で貼り合わせる。貼り合わせが終了したら、減圧状態
を大気圧状態にする。こうして一対の基板間に液晶層１２０が封入される。ここでは、減
圧下で一対の基板を貼り合わせた例を示したが、特に限定されず、公知の技術を用いれば
よい。
次いで、必要であれば、基板の分断を行う。本実施の形態では、一対の基板間に二色性を
持つ第１の偏光素子が配置されているため、ダイサー装置またはレーザー光による分断を
行う。
最後に二色性を持つ第２の偏光素子１２１を第２の基板１０１に貼り付ける。なお、二色
性を持つ第２の偏光素子１２１は二色性を持つ第１の偏光素子１１７と吸収軸方向をクロ
スニコル配置となるように位置合わせを行う。ＴＮ方式の液晶表示装置は、一対の基板間
で液晶が９０°捻れて配向されており、二色性を持つ偏光素子の吸収軸方向をラビング方
向とほぼ平行、またはほぼ直交となるように配置する。このようなＴＮ方式の液晶表示装
置は、画素電極への電圧無印加時でバックライトなどの光源からの入射光は光源側の二色
性を持つ偏光素子で直線偏光となり、この直線偏光は液晶層の捻れに沿って伝播し、もう
一方の二色性を持つ偏光素子の透過軸が直線偏光の方位角と一致している場合は、直線偏
光は全て射出して白表示（ノーマリーホワイト表示）となる。本実施の形態では、カラー
フィルタを通過するため、画素電極への電圧無印加時でカラー表示となる。また、画素電
極への電圧印加時は、光源からの入射光は光源側の二色性を持つ偏光素子で直線偏光とな
り、液晶層に含まれる液晶分子軸の平均的な配向方向を示す単位ベクトルの向きは基板面
とほぼ垂直な方向を向いているため、光源側の直線偏光の方位角は変わらずに伝播し、も
う一方の二色性を持つ偏光素子の吸収軸と一致するため黒表示となる。
また、必要であれば、第２の基板１０１と二色性を持つ第２の偏光素子１２１の間に位相
差板を配置してもよい。
こうして得られた液晶パネルを有する液晶表示装置は、二色性を持つ第１の偏光素子と二
色性を持つ第２の偏光素子の間隔が狭く、広視野角を確保することができる。加えて、二
色性を持つ第１の偏光素子と第１の基板の間にカラーフィルタを設けることで消偏性によ
るコントラスト低下を防止している。また、第１の基板とカラーフィルタの屈折率の差を
緩和して外光の反射を防ぐためにカラーフィルタと第１の基板の間に光干渉層を設けるこ
とで、外光下でも高コントラストを実現している。
なお、薄膜トランジスタはスイッチング素子として機能し得るものであれば、スイッチン
グ素子の構造に関係なく、本発明を適用することが可能である。図１では、絶縁性を有す
る基板上にトップゲート型の薄膜トランジスタを設けた例を示しているが、ボトムゲート
型（逆スタガ型）ＴＦＴや、順スタガ型ＴＦＴを用いることが可能である。また、シング
ルゲート構造のＴＦＴに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型Ｔ
ＦＴ、例えばダブルゲート型ＴＦＴとしてもよい。
また、本実施の形態では、赤色、緑色、青色の３色を用いてフルカラー表示する例を示し
たが特に限定されず、シアン色、マゼンダ色、黄色を用いてもよい。
また、本実施の形態ではＴＮ方式の液晶表示装置の一例を示したが、特に限定されず、様
々なモードの液晶表示装置に応用することができる。例えば、視野角特性を改善する方法
として、基板主表面に対して水平方向の電界を液晶層に印加する横電界方式（ＩＰＳとも
呼ぶ）に応用することができる。また、液晶材料として負の誘電率異方性を有するネマチ
ック液晶材料を用い、配向膜として垂直配向膜を用いる方法に応用することができる。こ
の垂直配向膜を用いる方法は、電圧制御複屈折（ＥＣＢとも呼ぶ）方式の一つであり、液
晶分子の複屈折性を利用して透過率を制御するものである。
また、応答速度を改善する方法として、強誘電性液晶や反強誘電性液晶を用いて、動画表
示に対応できるように、液晶層の応答速度を向上させてもよい。
また、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）
モードを採用した透過型液晶表示装置に応用することもできる。ＯＣＢモードは、一対の
基板間の液晶層をベンド配向とよばれる状態とすることで液晶層の応答速度を向上させる
ものである。液晶層に接する第１の配向膜のプレチルト角と、液晶層に接する第２の配向
膜のプレチルト角を逆向きとしてベンド配向とする。なお、このＯＣＢモードは、液晶層
を初期のスプレイ配向からベンド配向とよばれる状態に転移させる必要がある。
また、垂直配向モードを採用した透過型液晶表示装置に応用することもできる。垂直配向
モードを採用した透過型液晶表示装置において、１画素を複数のサブピクセルとし、各サ
ブピクセルの中央に位置する対向基板に凸部を設けることで、１画素を配向分割（マルチ
ドメイン化）し、広視野角を実現する駆動方法としてもよい。この駆動方法はサブピクセ
ル駆動と呼ばれる。
（実施の形態２）
実施の形態１ではＴＮ方式の液晶表示装置の一例を示したが、本実施の形態ではＩＰＳ方
式の液晶表示装置の一例を図２に示す。このＩＰＳ方式の液晶表示装置は、液晶を挟持す
る一対の基板のうち、一方の基板に画素電極および共通電極を形成し、これらの電極間に
生じる基板面にほぼ平行な面内で液晶分子を回転させることで光のスイッチングを行い、
表示を行う方式である。液晶分子をほぼ平行な面内で回転させるために、視野角によって
階調、色調の反転が生じることなく、ＴＮ方式に比べて視野角を広くすることができる。
なお、ＩＰＳ方式は、ＴＮ方式とは一対の二色性を持つ偏光素子の配置が異なり、画素電
極への電圧無印加時に黒表示となるように配置する。
また、実施の形態１での薄膜トランジスタはトップゲート構造の例を示したが、本実施の
形態では逆スタガ型の例を示す。
まず、対向基板となる第１の基板２１２の一方の面に光干渉層２１３を形成する。
光干渉層２１３は、異なる屈折率材料が形成する界面による外光の反射を低減するために
設ける。光干渉層２１３は、広く可視光の波長領域に対して有効であるように屈折率の異
なる層を積層し多層構造とする事で、積層する層の界面で反射された外光が互いに干渉し
て相殺しあい反射防止効果が得られる。ここでは、光干渉層２１３は、第１の基板と、後
に形成する遮光層との界面による外光の反射を低減する。加えて、光干渉層２１３は、第
１の基板と、後に形成する着色層との界面による外光の反射も低減する。
次いで、光干渉層２１３上にブラックマトリクスとして機能する遮光層２１５を形成する
。遮光層２１５は、クロムなどの金属膜、または黒色樹脂を用いることができるが、遮光
性が高く、精細なエッチング加工が可能な金属膜を用いることが好ましい。
次いで、各画素に対応する場所に着色層を形成する。ここでは、赤色の着色層２１４Ｒ、
緑色の着色層２１４Ｇ、青色の着色層２１４Ｂをそれぞれ形成する。そして、平坦化また
は保護のため、遮光層及び着色層を覆うオーバーコート層２１６を形成する。
次いで、オーバーコート層２１６に二色性を持つ第１の偏光素子２１７を貼り付ける。な
お、ここでは図示しないが、オーバーコート層２１６と二色性を持つ第１の偏光素子２１
７の間には貼り付けるための接着層が設けられる。また、必要があれば二色性を持つ第１
の偏光素子２１７に位相差板を設けてもよい。
次いで、二色性を持つ第１の偏光素子２１７上に配向膜２１９を形成する。次いで、配向
膜２１９に液晶分子を配列させるためのラビング処理を行う。
ここまでの工程で、対向基板側、即ち第１の基板（第２の基板と貼り合わせる前まで）の
用意が完了する。
第２の基板２０１には、スイッチング素子となる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する
。公知の技術を用いて、ゲート電極２０３を形成した後、第１の絶縁層２０２を形成する
。
次いで、第１の絶縁層２０２上に半導体層と、半導体にｎ型を付与する不純物を含むｎ型
半導体層とを積層する。半導体層としては、非晶質半導体膜、非晶質構造を含む化合物半
導体膜などを適宜用いることができる。ここでは半導体層としてアモルファスシリコン膜
を用いる。
次いで、マスクを形成した後、選択的にエッチングを行って島状の半導体層及び島状のｎ
型半導体層を形成し、金属膜を形成する。次いで、マスクを形成した後、選択的にエッチ
ングを行ってソース電極またはドレイン電極として機能する電極２０６、２０７を形成す
る。この電極２０６、２０７をマスクとして島状の半導体層及び島状のｎ型半導体層を自
己整合的にエッチングしてｎ型半導体層２０４、２０９及びチャネル形成領域２０５を有
する半導体層を形成する。
次いで、チャネル形成領域２０５を覆う第２の絶縁層２０８を形成する。次いで、第２の
絶縁層２０８上に共通電極２１８を形成する。共通電極２１８は、導電性を有する金属膜
、または透明導電膜を用いることができる。後に形成される画素電極と横電界が形成され
るように画素電極に対応した電極形状とする。また、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ
Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式とも呼ばれる構造、具体的には、共通電極を画素電極の形状
よりも大きな電極面積を有する形状としてもよい。
次いで、共通電極２１８を覆う第３の絶縁層２２２を形成する。次いで、マスクを用いて
選択的に第３の絶縁層及び、第２の絶縁層、のエッチングを行い、電極２０６に達する第
１のコンタクトホールを形成する。また、同じマスクを用いて、第３の絶縁層、第２の絶
縁層、第１の絶縁層のエッチングを行い、ゲート電極２０３に達する第２のコンタクトホ
ールも形成する。
次いで、この第１のコンタクトホールを介して電極２０６と電気的に接続する画素電極２
１０を第３の絶縁層２２２上に形成する。画素電極２１０は、櫛歯状の電極形状または折
れ曲がった電極形状とし、導電性を有する金属膜、または透明導電膜を用いることができ
る。
なお、画素電極２１０または共通電極２１８の一方または両方を透明導電膜とすると開口
率が向上するため、好ましい。次いで、ここでは図示しないが、一対の基板の間隔を保持
するための柱状スペーサを形成する。
次いで、画素電極２１０及び柱状スペーサを覆う配向膜２１１を形成する。配向膜２１１
は印刷法またはインクジェット法により形成する。次いで、配向膜２１１に液晶分子を配
列させるためのラビング処理を行う。配向膜２１１へのラビング方向は、画素電極の配線
方向と平行または幾分角度を有するように行う。なお、配向膜２１１に行ったラビング方
向と配向膜２１９に行ったラビング方向は互いにほぼ平行な方向とする。
ここまでの工程で、素子基板側、即ち第２の基板（第１の基板と貼り合わせる前まで）の
用意が完了する。
次いで、対向基板である第１の基板２１２に設けられた配向膜２１９が上面を向く状態で
画素部を囲むシール材をディスペンサ装置などで描画する。次いで、シール材に囲まれた
領域に液晶材料を滴下し、第１の基板２１２の置かれている処理チャンバー内を減圧する
。次いで、素子基板である第２の基板２０１に設けられた配向膜２１１が下面を向く状態
で第１の基板と位置合わせを行って減圧下で貼り合わせる。貼り合わせが終了したら、減
圧状態を大気圧状態にする。こうして一対の基板間に液晶層２２０が封入される。本実施
の形態では、液晶層２２０の配向が初期状態で基板とほぼ平行なホモジニアス配向となる
ようにする。ここでは、減圧下で一対の基板を貼り合わせた例を示したが、特に限定され
ず、公知の技術を用いればよい。
次いで、必要であれば、基板の分断を行う。本実施の形態では、一対の基板間に二色性を
持つ第１の偏光素子が配置されているため、ダイサー装置またはレーザー光による分断を
行う。
最後に二色性を持つ第２の偏光素子２２１を第２の基板２０１に貼り付ける。なお、二色
性を持つ第２の偏光素子２２１は二色性を持つ第１の偏光素子２１７と吸収軸方向をクロ
スニコル配置となるように位置合わせを行う。
また、必要であれば、第２の基板２０１と二色性を持つ第２の偏光素子２２１の間に位相
差板を配置してもよい。
こうして得られた液晶パネルを有する液晶表示装置は、ＩＰＳ方式であり、且つ、二色性
を持つ第１の偏光素子と二色性を持つ第２の偏光素子の間隔が狭く、広視野角を確保する
ことができる。加えて、二色性を持つ第１の偏光素子と第２の基板の間にカラーフィルタ
を設けることで消偏性によるコントラスト低下を防止している。また、第２の基板とカラ
ーフィルタの屈折率の差を緩和して外光の反射を防ぐためにカラーフィルタと第２の基板
の間に光干渉層を設けることで、外光下でも高コントラストを実現している。
なお、薄膜トランジスタはスイッチング素子として機能し得るものであれば、スイッチン
グ素子の構造に関係なく、本発明を適用することが可能である。図２では、絶縁性を有す
る基板上にチャネルエッチタイプの逆スタガ型の薄膜トランジスタを設けた例を示してい
るが、チャネルストップタイプの逆スタガ型の薄膜トランジスタでもよい。また、順スタ
ガ型ＴＦＴを用いることも可能である。また、シングルゲート構造のＴＦＴに限定されず
、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型ＴＦＴ、例えばダブルゲート型ＴＦＴ
としてもよい。
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこ
ととする。
本実施例では、実施の形態１または実施の形態２で得られた液晶パネルを液晶モジュール
とする例を図３に示す。
図３は、ＬＥＤ（発光ダイオード）をバックライトとして用いた液晶モジュールの分解斜
視図である。実施の形態１または実施の形態２で得られた液晶パネル３０２は素子基板に
駆動ＩＣ３０５が複数設置され、素子基板に設けられている端子と電気的に接続するＦＰ
Ｃ３０７も設置されている。
この液晶パネル３０２の下方にはバックライト３０３を配置する。バックライト３０３に
は、ＬＥＤが複数用いられおり、接続コード３０６により、電流が供給されている。また
、ＬＥＤの発光材料としては、無機材料を用いてもよいし、有機材料を用いてもよい。
なお、ＬＥＤは白色発光の１種類を用いてもよいし、赤色発光、青色発光、緑色発光の
３種類を用いてもよい。
ＬＥＤを液晶パネルのバックライトとして用いることにより、消費電力の低減されたバ
ックライトが得られる。また、ＬＥＤは、面発光の照明装置であり大面積化も可能である
ため、バックライトの大面積化が可能であり、表示面の大面積化も可能になる。さらに、
ＬＥＤは、薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる
。
また、液晶パネル３０２及びバックライト３０３を挟むように第１の筐体３０１と第２の
筐体３０４とを配置し、互いに筐体の周縁を結合させる。ここでは、第１の筐体３０１の
窓が液晶モジュールの表示面となる。
液晶パネル３０２のバックライト側の基板とバックライト３０３との間には二色性を持つ
偏光素子が１枚しか配置されておらず、シンプルな構造となっている。
また、ＬＥＤを表示面と重ならない箇所にライン状に並べて配置して、導光板を用いて液
晶パネルに光を供給してもよい。その場合には、第２の筐体３０４の表示面と重なる領域
で光反射するようにすることが好ましい。
また、本実施例では、ＬＥＤを光源とするバックライトを用いた液晶モジュールの例を示
したが、特に限定されず、冷陰極管などを光源とするバックライトと導光板を用いた液晶
モジュールとしてもよい。
また、本実施例は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる
。
本発明の液晶表示装置、及び電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル
型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装
置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム
機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等
）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ
Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた
装置）などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図４、及び図５に示す。
図４（Ａ）は２２インチ〜５０インチの大画面を有する大型の表示装置であり、筐体２０
０１、支持台２００２、表示部２００３、ビデオ入力端子２００５等を含む。表示部２０
０３が実施例１の液晶モジュールに相当する。なお、表示装置は、パーソナルコンピュー
タ用、ＴＶ放送受信用、双方向ＴＶ用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。本発
明により、１辺が１０００ｍｍを超える第５世代以降のガラス基板を用いても、広視野角
であり、高コントラストな大型表示装置を実現できる。
図４（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表
示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングデバイス
２２０６等を含む。本発明により、昼間の外光下でも高コントラストの表示が可能なノー
ト型パーソナルコンピュータを実現できる。
図４（Ｃ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であ
り、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（Ｄ
ＶＤ等）読込部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ
２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示する
。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。本発明に
より、昼間の外光下でも高コントラストの表示が可能な画像再生装置を実現できる。
図４（Ｄ）は、ワイヤレスでディスプレイのみを持ち運び可能なＴＶである。筐体２６０
２にはバッテリー及び信号受信器が内蔵されており、そのバッテリーで表示部２６０３や
スピーカ部２６０７を駆動させる。バッテリーは充電器２６００で繰り返し充電が可能と
なっている。また、充電器２６００は映像信号を送受信することが可能で、その映像信号
をディスプレイの信号受信器に送信することができる。筐体２６０２は操作キー２６０６
によって制御する。また、図４（Ｄ）に示す装置は、操作キー２６０６を操作することに
よって、筐体２６０２から充電器２６００に信号を送ることも可能であるため映像音声双
方向通信装置とも言える。また、操作キー２６０６を操作することによって、筐体２６０
２から充電器２６００に信号を送り、さらに充電器２６００が送信する信号を他の電子機
器に受信させることによって、他の電子機器の通信制御も可能であり、汎用遠隔制御装置
とも言える。本発明により、比較的大型（２２インチ〜５０インチ）の持ち運び可能なＴ
Ｖを屋外に持ち出し、昼間の外光下でも使用者が高コントラストな表示を楽しむことがで
きる。
図５で示す携帯電話機は、操作スイッチ類１９０４、マイクロフォン１９０５などが備え
られた本体（Ａ）１９０１と、表示パネル（Ａ）１９０８、表示パネル（Ｂ）１９０９、
スピーカ１９０６などが備えられた本体（Ｂ）１９０２とが、蝶番１９１０で開閉可能に
連結されている。表示パネル（Ａ）１９０８と表示パネル（Ｂ）１９０９は、回路基板１
９０７と共に本体（Ｂ）１９０２の筐体１９０３の中に収納される。表示パネル（Ａ）１
９０８及び表示パネル（Ｂ）１９０９の画素部は筐体１９０３に形成された開口窓から視
認できるように配置される。
表示パネル（Ａ）１９０８と表示パネル（Ｂ）１９０９は、その携帯電話機１９００の機
能に応じて画素数などの仕様を適宜設定することができる。例えば、表示パネル（Ａ）１
９０８を主画面とし、表示パネル（Ｂ）１９０９を副画面として組み合わせることができ
る。
本実施例の携帯電話機は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る。例えば
、蝶番１９１０の部位に撮像素子を組み込んで、カメラ付きの携帯電話機としても良い。
また、操作スイッチ類１９０４、表示パネル（Ａ）１９０８、表示パネル（Ｂ）１９０９
を一つの筐体内に納めさせた構成としてもよい。本発明により、屋外で携帯電話機を使用
する際、昼間の外光下でも表示パネル（Ａ）１９０８及び表示パネル（Ｂ）１９０９に高
コントラストの表示を映し出すことができる。
以上の様に、本発明を実施して得た液晶表示装置は、あらゆる電子機器の表示部として
用いても良い。
また、車輌（自動車や電車など）や店舗の窓に液晶表示装置を搭載してもよい。
図６（Ａ）、及び図６（Ｂ）に乗り物、具体的には乗用車に液晶表示装置を搭載する例を
示す。この液晶表示装置は、液晶表示装置を搭載した車の搭乗者が主として見るためのも
のではなく、乗車していない周囲の歩行者や、近くの車の搭乗者に見せ、搭乗者の車を目
立たせるためのものである。従って、図６（Ａ）の第１の液晶表示装置２７０４、図６（
Ｂ）の第２の液晶表示装置２７０５、及び第３の液晶表示装置２７０６の表示面は車輌２
７０１の外に向けられて設置する。運転手の視野を狭めないように、主にサイドウィンド
ウ２７０２や、リアウィンドウ２７０３に設ける。また、開閉しない窓に液晶表示装置を
設ける場合、その窓に液晶表示装置を固定することができる。本実施例では、第２の液晶
表示装置２７０５、及び第３の液晶表示装置２７０６をリアウィンドウ２７０３に固定し
ている。
装飾品として液晶表示装置を用いる場合は、広視野角であること、鮮明なカラー映像を表
示できることが求められる。また、昼間などの外光下でのコントラストが高いことが望ま
しい。また、昼間の太陽光や、夜間の車の照明を第２の液晶表示装置２７０５、及び第３
の液晶表示装置２７０６が反射して、周囲の車の運転者の眼に反射光が入り、運転に支障
のないようにすることが望ましい。
本発明の液晶表示装置は、広視野角、且つ、高コントラストの高画質表示が可能であり、
特に外光下で高いコントラストを実現できるため、車輌（自動車や電車など）や店舗の窓
に設置するのに最適である。本発明の液晶表示装置は、外光の映りこみをおさえ、ぎらつ
きの無い人間の眼にやさしい画面を提供することができる。
また、第２の液晶表示装置２７０５、及び第３の液晶表示装置２７０６をリアウィンドウ
２７０３を介して広告映像を表示することにより、宣伝を行うこともできる。
また、本実施例は、実施の形態１、実施の形態２、または、実施例１のいずれか一と自由
に組み合わせることができる。
本発明により、外光の映りこみをおさえ、ぎらつきの無い人間の眼にやさしい画面を提供
することができる。
１０１：第２の基板
１０２：第１の絶縁層
１０３：ゲート電極
１０５：チャネル形成領域
１０６：不純物領域
１０７：不純物領域
１０８：第２の絶縁層
１１１：配向膜
１１２：第１の基板
１１３：光干渉層
１１４Ｒ：赤色の着色層
１１４Ｇ：緑色の着色層
１１４Ｂ：青色の着色層
１１５：遮光層
１１６：オーバーコート層
１１７：二色性を持つ第１の偏光素子
１１８：対向電極
１１９：配向膜
１２０：液晶層
１２１：二色性を持つ第２の偏光素子
２０１：第２の基板
２０２：第１の絶縁層
２０３：ゲート電極
２０４：ｎ型半導体層
２０５：チャネル形成領域
２０６：電極
２０７：電極
２０８：第２の絶縁層
２０９：ｎ型半導体層
２１１：配向膜
２１２：第１の基板
２１３：光干渉層
２１４Ｒ：赤色の着色層
２１４Ｇ：緑色の着色層
２１４Ｂ：青色の着色層
２１５：遮光層
２１６：オーバーコート層
２１７：二色性を持つ第１の偏光素子
２１８：共通電極
２１９：配向膜
２２０：液晶層
２２１：二色性を持つ第２の偏光素子
２２２：第３の絶縁層
３０１：第１の筐体
３０２：液晶パネル
３０３：バックライト
３０４：第２の筐体
３０５：駆動ＩＣ
３０６：接続コード
３０７：ＦＰＣ
１９００ 携帯電話機
１９０１ 本体（Ａ）
１９０２ 本体（Ｂ）
１９０３ 筐体
１９０４ 操作スイッチ類
１９０５ マイクロフォン
１９０６ スピーカ
１９０７ 回路基板
１９０８ 表示パネル（Ａ）
１９０９ 表示パネル（Ｂ）
２００１ 筐体
２００２ 支持台
２００３ 表示部
２００５ ビデオ入力端子
２２０１ 本体
２２０２ 筐体
２２０３ 表示部
２２０４ キーボード
２２０５ 外部接続ポート
２２０６ ポインティングデバイス
２４０１ 本体
２４０２ 筐体
２４０３ 表示部Ａ
２４０４ 表示部Ｂ
２４０５ 記録媒体読込部
２４０６ 操作キー
２４０７ スピーカー部
２６００ 充電器（送受信可能）
２６０２ 筐体
２６０３ 表示部
２６０６ 操作キー
２６０７ スピーカー部
２７０１ 車輌
２７０２ サイドウィンドウ
２７０３ リアウィンドウ
２７０４ 第１の液晶表示装置
２７０５ 第２の液晶表示装置
２７０６ 第３の液晶表示装置

Claims (1)

  1. 第１の基板の一方の面に光干渉層を形成する第１の工程と、
    前記光干渉層上に着色層を形成する第２の工程と、
    前記着色層上に二色性を有する第１の偏光素子を形成する第３の工程と、
    第２の基板の一方の面にスイッチング素子、共通電極、及び画素電極を形成する第４の工程と、
    前記第１乃至第４の工程の後、前記第１の基板の一方の面と、前記第２の基板の一方の面とを対向させ、前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶層を封入するように貼り合わせる第５の工程と、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記第１の偏光素子を有する状態で、前記第１の基板及び前記第２の基板を切断する第６の工程と、
    前記切断された前記第２の基板の他方の面に、二色性を有する第２の偏光素子を形成する第７の工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
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