JP5906063B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に配向膜に光の照射で配向制御能を付与した液晶表示パネルを具備した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置はフラットで軽量であることから、ＴＶ等の大型表示装置から、携帯電話やＤＳＣ（Digital Still Camera）等、色々な分野で用途が広がっている。一方、液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が優れた特性を有している。

液晶表示装置に使用する配向膜を配向処理すなわち配向制御能を付与する方法として、従来技術としてラビングで処理する方法がある。このラビングによる配向処理は、配向膜を布で擦ることで配向処理を行うものである。一方、配向膜に非接触で配向制御能を付与する光配向法という手法がある。ＩＰＳ方式はプレティルト角が必要無いために、光配向法を適用することが出来る。

「特許文献１」には紫外線に代表される光の照射による光分解型の光配向処理が開示されており、それによると光分解型の光配向処理においては（１）画素部の複雑な段差構造に起因する配向乱れを低減し、（２）ラビングによる配向処理における静電気による薄膜トランジスタの破損、ラビング布の毛先の乱れや塵による配向乱れを原因とする表示不良を解決し、均質な配向制御能を得るために要する頻繁なラビング布の交換によるプロセスの煩雑さ、を解決することが記載されている。

「特許文献２」には配向膜の上層を、分子量が大きく、効率的に光配向を行うことが出来る膜とし、下層を、光導電性を有する分子量の小さい膜によって形成し、残像を低減する構成が記載されている。

特開２００４−２０６０９１号公報 特開２０１０−７２０１１号公報

しかしながら配向膜への配向制御能の付与という点において、光配向処理はラビング処理と比較すると、一般的には配向安定性が低いということが知られている。配向安定性が低いと、初期配向方向が変動し、表示不良の原因となる。特に、高い配向安定性が要求される横電界方式の液晶表示パネルを用いた液晶表示装置では配向安定性が低いことで残像に象徴される表示不良が発生し易い。

光配向処理ではラビング処理のような高分子の主鎖を延伸し、直線状にする工程がＬＣＤプロセス中に存在しない。そのため、光配向処理においては偏光が照射されたポリイミドに代表される合成高分子の配向膜が、当該偏光方向と直交する方向で主鎖が切断されることで一軸性が付与される。液晶分子は切断されずに直線上に伸びて残った長い主鎖方向に沿って配向するが、この主鎖の長さが短くなると、一軸性が低下し、液晶との相互作用が弱くなって配向性が低下するために、前記した残像が発生し易くなる。

従って、配向膜の一軸性を向上させ、配向安定性を向上させるためには、配向膜の分子量を大きくすることが必要であるが、これを解決する手法として、ポリアミド酸アルキルエステルをイミド化した光配向膜材料を使用することが出来る。これによると、ポリアミド酸アルキルエステル材料では、従来のポリアミド酸材料で起こっていたようなイミド化反応時のジアミンと酸無水物への分解反応を伴わず、イミド化後も分子量を大きく保つことができ、ラビング処理並みの配向安定性を得ることができる。

また、ポリアミド酸アルキルエステル材料においては、その化学構造中にカルボン酸を含有しないため、ポリアミド酸材料と比較してＬＣＤの電圧保持率が上がり、長期信頼性の向上も確保することができる。

光配向膜の配向安定性、長期信頼性を得るためにはポリアミド酸アルキルエステル材料の適用が有効であるが、この材料は一般的に、ポリアミド酸材料と比較して配向膜比抵抗が高い。そのため、液晶分子を駆動する信号波形に直流電圧が重畳して残留ＤＣとなった場合に、残留ＤＣが緩和するまでの時定数が大きく、焼きつき（ＤＣ残像）の原因となり易い。

「特許文献２」では、これを解決するために、下層にポリアミド酸を前駆体とし、光導電性を有するポリイミドを形成し、上層に上記のように、光配向特性に優れたポリアミド酸エステルを前駆体とするポリイミドを形成する構成を開示している。

下層の光導電性を有するポリイミドは、バックライトからの光によって光導電性を得るものである。しかし、液晶表示パネルには、配線等が存在し、バックライトが照射されない領域が存在し、この領域は抵抗値が高いままである。したがって、光導電性を得ることが出来ない領域の存在によって、残像特性が全体的に低下するという問題が生じていた。

本発明の目的は、バックライトの光が照射されない領域においても、蓄積電荷が移動しやすくすること、あるいは、配向膜の抵抗を小さくすることによって、液晶表示パネル全体として残像特性が改善される構成を実現することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段の主なものは次のとおりである。

（１）第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線とで囲まれた領域に画素電極が形成されたＴＦＴ基板と、前記画素に対応したカラーフィルタを有する対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面にバックライトが配置された液晶表示装置であって、前記走査線、前記映像信号線、前記画素電極を覆って配向膜が形成され、前記配向膜は光配向処理を受けており、前記配向膜は光導電特性を有しており、前記走査線を覆う前記配向膜の下にはフォトレジストが配置されていることを特長とする液晶表示装置。

（２）第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線とで囲まれた領域に画素電極が形成されたＴＦＴ基板と、前記画素に対応したカラーフィルタを有する対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面にバックライトが配置された液晶表示装置であって、前記走査線、前記映像信号線、前記画素電極を覆って配向膜が形成され、前記配向膜は光配向処理を受けており、前記配向膜は光導電特性を有しており、前記バックライトを消灯した状態における前記走査線を覆う前記配向膜の比抵抗は、前記画素電極を覆う前記配向膜の比抵抗よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
（３）第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線とで囲まれた領域に画素電極が形成されたＴＦＴ基板と、前記画素に対応したカラーフィルタを有する対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面にバックライトが配置された液晶表示装置の製造方法であって、前記走査線、前記映像信号線、前記画素電極を覆って配向膜を塗布する工程と、前記配向膜を乾燥する工程と、前記配向膜を焼成してイミド化する工程と、前記配向膜に対して偏光紫外線を照射して光配向を行う工程と、前記偏光紫外線を照射後、加熱する工程と、前記配向膜を加熱しながら、前記走査線を覆う前記配向膜にのみ紫外線を照射する工程を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

本発明によれば、バックライトが照射されない領域において、電荷を移動しやすくする、あるいは、配向膜の抵抗を小さくするので、表示領域全体として残像特性を改善することが出来る。したがって、画質の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。

本発明の第１の実施例を示す断面図である。 本発明の第１の実施例を示す平面図である。 本発明のメカニズムを説明するための断面模式図である。 図３に続く形態を示す断面図である。 図４に続く形態を示す断面図である。 従来例を示す断面模式図である。 従来例の残像特性を示すシミュレーションである。 本発明の残像特性を示すシミュレーションである。 実施例１の他の形態を示す断面模式図である。 実施例１の製造工程を示す図である。 実施例２の構成を示す断面図である。 実施例２の構成を示す平面図である。 実施例２の他の形態を示す断面図である。 実施例２の製造工程を示す図である。 残像を評価するためのパターンである。 本発明と従来例における残像特性の比較を示すグラフである。 本発明が適用されるＩＰＳ方式の液晶表示装置の断面図である。 画素電極とコモン電極の例を示す平面図である。 ２層配向膜の例である。

本発明の具体的な実施例を説明する前に、本発明が適用されるIPS方式の液晶表示装置の構成について説明する。図１７はＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示領域における構造を示す断面図である。ＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極構造は種々のものが提案され、実用化されている。図１７の構造は、現在広く使用されている構造であって、簡単に言えば、平面ベタで形成された対向電極１０８の上に絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極１１０が形成されている。そして、画素電極１１０と対向電極１０８の間の電圧によって液晶分子３０１を回転させることによって画素毎に液晶層３００の光の透過率を制御することにより画像を形成するものである。以下に図１７の構造を詳しく説明する。なお、本発明は、図１７の構成を例にとって説明するが、図１７以外のＩＰＳタイプの液晶表示装置にも適用することが出来る。

図１７において、ガラスで形成されるＴＦＴ基板１００の上に、ゲート電極１０１が形成されている。ゲート電極１０１は走査線と同層で形成されている。ゲート電極１０１はＡｌＮｄ合金の上にＭｏＣｒ合金が積層されている。

ゲート電極１０１を覆ってゲート絶縁膜１０２がＳｉＮによって形成されている。ゲート絶縁膜１０２の上に、ゲート電極１０１と対向する位置に半導体層１０３がａ−Ｓｉ膜によって形成されている。ａ−Ｓｉ膜はプラズマＣＶＤによって形成される。ａ−Ｓｉ膜はＴＦＴのチャネル部を形成するが、チャネル部を挟んでａ−Ｓｉ膜上にソース電極１０４とドレイン電極１０５が形成される。なお、ａ−Ｓｉ膜とソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５との間には図示しないｎ＋Ｓｉ層が形成される。半導体層とソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５とのオーミックコンタクトを取るためである。

ソース電極１０４は映像信号線が兼用し、ドレイン電極１０５は画素電極１１０と接続される。ソース電極１０４もドレイン電極１０５も同層で同時に形成される。本実施例では、ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５はＭｏＣｒ合金で形成される。ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５の電気抵抗を下げたい場合は、例えば、ＡｌＮｄ合金をＭｏＣｒ合金でサンドイッチした電極構造が用いられる。

ＴＦＴを覆って無機パッシベーション膜１０６がＳｉＮによって形成される。無機パッシベーション膜１０６はＴＦＴの、特にチャネル部を不純物４０１から保護する。無機パッシベーション膜１０６の上には有機パッシベーション膜１０７が形成される。有機パッシベーション膜１０７はＴＦＴの保護と同時に表面を平坦化する役割も有するので、厚く形成される。厚さは１μｍから４μｍである。

有機パッシベーション膜１０７には感光性のアクリル樹脂、シリコン樹脂、あるいはポリイミド樹脂等が使用される。有機パッシベーション膜１０７には、画素電極１１０とドレイン電極１０５が接続する部分にスルーホール１１１を形成する必要があるが、有機パッシベーション膜１０７は感光性なので、フォトレジストを用いずに、有機パッシベーション膜１０７自体を露光、現像して、スルーホール１１１を形成することが出来る。

有機パッシベーション膜１０７の上には対向電極１０８が形成される。対向電極１０８は透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を表示領域全体にスパッタリングすることによって形成される。すなわち、対向電極１０８は面状に形成される。対向電極１０８を全面にスパッタリングによって形成した後、画素電極１１０とドレイン電極１０５を導通するためのスルーホール１１１部だけは対向電極１０８をエッチングによって除去する。

対向電極１０８を覆って上部絶縁膜１０９がＳｉＮによって形成される。上部電極が形成された後、エッチングによってスルーホール１１１を形成する。この上部絶縁膜１０９をレジストにして無機パッシベーション膜１０６をエッチングしてスルーホール１１１を形成する。その後、上部絶縁膜１０９およびスルーホール１１１を覆って画素電極１１０となるＩＴＯをスパッタリングによって形成する。スパッタリングしたＩＴＯをパターニングして画素電極１１０を形成する。画素電極１１０となるＩＴＯはスルーホール１１１にも被着される。スルーホール１１１において、ＴＦＴから延在してきたドレイン電極１０５と画素電極１１０が導通し、映像信号が画素電極１１０に供給されることになる。

図１８に画素電極１１０の１例を示す。画素電極１１０は、櫛歯状の電極である。櫛歯と櫛歯の間にスリット１１２が形成されている。画素電極１１０の下方には、平面状の対向電極１０８が形成されている。画素電極１１０に映像信号が印加されると、スリット１１２を通して対向電極１０８との間に生ずる電気力線によって液晶分子３０１が回転する。これによって液晶層３００を通過する光を制御して画像を形成する。

図１７はこの様子を断面図として説明したものである。櫛歯状の電極と櫛歯状の電極の間は図１７に示すスリット１１２となっている。対向電極１０８には一定電圧が印加され、画素電極１１０には映像信号による電圧が印加される。画素電極１１０に電圧が印加されると図１７に示すように、電気力線が発生して液晶分子３０１を電気力線の方向に回転させてバックライトからの光の透過を制御する。画素毎にバックライトからの透過が制御されるので、画像が形成されることになる。

図１７の例では、有機パッシベーション膜１０７の上に、面状に形成された対向電極１０８が配置され、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯電極１１０が配置されている。しかしこれとは逆に、有機パッシベーション膜１０７の上に面状に形成された画素電極１１０を配置し、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯状の対向電極１０８が配置される場合もある。

画素電極１１０の上には液晶分子３０１を配向させるための配向膜１１３が形成されている。本発明においては、後で説明するように、走査線等の金属配線の上に形成され、バックライトが照射されない領域の配向膜と、開口部のように、バックライトが照射される領域の配向膜とでは、構成を変えているが、図１７では、同じように記載している。

図１７において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が設置されている。対向基板２００の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタ２０１が形成されており、カラー画像が形成される。カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にはブラックマトリクス２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、ブラックマトリクス２０２はＴＦＴの遮光膜としての役割も有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。

カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。

オーバーコート膜２０３の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜１１３が形成されている。対向基板側の配向膜１１３は残像特性には大きな影響を与えないので、ＴＦＴ基板１００側の配向膜のように、領域によって配向膜の構成を変えることはしていない。

なお、本発明においても、図１９に示すように、配向膜１１３を光配向特性に優れた上層配向膜１１３Ｕと光導電性を有する下層配向膜１１３Ｌによって構成することも出来る。しかし、本明細書では、下層と上層とを特に区別せず、配向膜全体として光導電性を有するものとして説明する。下層が光導電性を有すれば配向膜全体として光導電性を有すると考えられるからである。以下の実施例により本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１の構成を示す断面図であり、図２は実施例１の平面図である。図１および図２を説明する前に、残像が長期に存在するメカニズムについて図３〜図６を用いて説明する。残像には、同じ絵を出しているとそのパターンが焼き付き、徐々にパターンが消えるいわゆるＤＣ残像と、配向膜の配向性能が低下することによって生ずる残像、いわゆるＡＣ残像とがある。本発明は、いわゆるＤＣ残像を対策するものである。

図３は、所定のパターンを表示した直後に、配向膜１３０表面に電荷が蓄積した状態を示している。図３において、ＴＦＴ基板１００の上に走査線１０が形成され、走査線１０の上に、図１７で説明したゲート絶縁膜、無機パッシベーション膜等、種々の絶縁層を含む中間層１５０が形成され、中間層１５０の上に配向膜１１３が形成されている。

ＴＦＴ基板１００の背面からバックライトを照射すると、走査線１０で遮光されない、開口部５５における配向膜１１３の抵抗は、光導電特性のために低下する。一方、走査線１０によって遮光された部分の配向膜１１３は、バックライトが照射されないために、抵抗は低下しない。

図４は、所定のパターンを表示した後、ある時間ｔ１が経過した場合の配向膜１３０上の蓄積電荷の状態を示す図である。走査線１０によって遮光されていない開口部５５は光導電効果によって配向膜１１３の抵抗が小さくなっているので、電荷が速やかに消失するが、走査線１０で遮光された部分に蓄積された電荷が開口部５５に移動してくるために、開口部５５に蓄積電荷が存在していることになる。

図５は、所定のパターンを表示した後、より長い時間ｔ２が経過した場合の配向膜１１３上の蓄積電荷の状態を示す図である。開口部５５の配向膜１１３の抵抗は光導電効果によって抵抗が小さくなって、電荷が早期に消失するにもかかわらず、遮光部分から電荷が供給されるために、開口部５５の配向膜１１３に依然電荷が存在することになり、残像現象が現れている。

遮光部分は画像形成には影響せず、開口部５５のみが画像形成に関係する。つまり、開口部５５に遮光部分の電荷が時間をかけて移動することが残像が長く続く原因となっている。図６は、この現象を模式的に示したものである。図６は液晶表示パネルの断面図であるが、構造は図３で説明したのと同様である。

図６において、遮光部の配向膜１１３と開口部５５の配向膜１１３との間に抵抗Ｒ１が形成されているが、この抵抗は、大部分は、遮光部分の配向膜１１３抵抗である。遮光部分では、光導電効果がないので抵抗が大きいためである。つまり、抵抗Ｒ１が大きいと電荷の移動が緩慢になり、長時間かけて遮光部の配向膜１１３から開口部５５の配向膜１１３に向かって電荷が移動する。したがって、残像が長時間にわたって続くことになる。これを防止するには、遮光部の配向膜１１３から開口部５５の配向膜１１３に向かう抵抗を小さくすればよい。

図１に示す本発明の実施例１は、遮光部において、中間層１５０と配向膜１１３との間にフォトレジスト３０を配置することによって遮光部の配向膜１１３から開口部５５の配向膜１１３への電荷の流れを早くした構成である。図１において、遮光部の配向膜１１３と開口部５５の配向膜１１３間の抵抗Ｒ１と並列にフォトレジスト３０と開口部５５の配向膜１１３間の抵抗Ｒ２が配置されている。フォトレジスト３０は例えば、１．５μｍ程度と厚いので、抵抗Ｒ２はＲ１に比べて小さい。

ちなみに、配向膜１１３の厚さは７０ｎｍ程度である。光導電効果が無い場合の配向膜１１３の比抵抗は１０^１５Ωｃｍであり、フォトレジスト３０の比抵抗も同様である。しかし、フォトレジスト３０の厚さは配向膜１１３の２０倍以上なので、抵抗Ｒ２は抵抗Ｒ１の１/２０以下となる。したがって、遮光部に蓄積された電荷が開口部５５に移動する時間も早くなる。フォトレジスト３０の厚さが配向膜１１３の厚さの１０倍以上であっても、つまり、抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１の１/１０以下程度であっても本発明の効果を発揮することが出来る。なお、光導電効果が生じた配向膜１１３の比抵抗は１０^１３Ωｃｍ程度である。

図２は、表示領域における画素構成を示す平面図である。図２において、走査線１０が横方向に延在し、縦方向に配列している。また、映像信号線２０が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線１０と映像信号線２０で囲まれた領域が開口部５５すなわち、画素電極を有する画素部となっている。図２において、ＴＦＴは省略されている。

図２において、走査線１０の上には、フォトレジスト３０が形成されている。配向膜１１３は、開口部５５、映像信号線２０、および、走査線１０の上に形成されたレジスト３０の上に形成されている。走査線１０によって遮光された部分の配向膜１１３からの電荷はレジスト３０の影響によって速やかに開口部５５に移動し、残像の時間を短くすることが出来る。

図２において、映像信号線２０も遮光部となるので、映像信号線２０の上にもフォトレジスト３０を形成することによって映像信号線２０上の電荷を速やかに画素部に移動させる効果を得ることが出来る。しかし、映像信号線２０に印加される映像信号は、交流駆動のために、ライン毎、あるいは、フレーム毎に極性が変化する。したがって、映像信号線２０上には電荷が蓄積しにくい。一方、走査線１０に印加される走査信号は常に同じ極性なので、電荷が蓄積されやすい。したがって、フォトレジスト３０を形成する領域は、走査線１０上が最も効果がある。

図７および図８は、図６に示す従来構造と、図１に示す本発明の構造とで、残像をシミュレーションして比較した結果を示すグラフである。図７は、図６の従来例に対応し、図８は、図１の本発明に対応する。図７および図８の横軸は時間であり、縦軸は残像の強度である。残像の強度は、開口部における残留電荷の量と同義である。シミュレーションにおける単位は任意である。シミュレーションは、遮光部と開口部の面積が同じであるとして行っている。

図７および図８において、一点鎖線は、開口部のみに蓄積された電荷による残像への影響を示したものである。開口部は、図６も図１も同じ構成なので、開口部のみに蓄積した電荷による残像時間は同じである。図７および図８において、点線は遮光部のみに蓄積した電荷の影響による残像への効果を示すものである。図７に示す従来例では、遮光部のみに蓄積した電荷は長時間かけて表示領域に移動するので、残像は長く生じている。一方、図８に示す本発明では、遮光部におけるフォトレジストの影響によって遮光部のみに蓄積した電荷は速やかに開口部に移動するので、残像は早く消失する。

図７および図８において、実際の残像は、開口部のみに蓄積した電荷と遮光部のみに蓄積した電荷の影響の合成である。図７および図８の実線が実際の残像を示す曲線である。図８に示す本発明における実際の残像は、図７に示す従来例の残像に比較して、速やかに消失する。つまり、図８における本発明の効果においては、遮光部に形成されたフォトレジストの影響によって、実際の残像を早期に消失させることが出来る。

図９は実施例１における液晶表示パネルの表示領域の周辺部を示す断面図である。図９において、ＴＦＴ基板１００の上に中間層１５０が形成され、その上に配向膜１１３が形成されている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００とシール材６０によって接着しており、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に液晶層３００が挟持されている。表示領域５０の外側には、走査線１０および映像信号線２０の引出し線等が形成されており、バックライトからの光に対して遮光領域となっている。したがって、この部分の配向膜１１３は光導電効果を得られないので、抵抗が大きい。そうすると、表示領域５０の外側に形成された配向膜１１３上に蓄積した電荷は、表示領域５０に長時間かけて移動することになり、残像を引き起こす。

図９では、表示領域５０の外側において、中間層１５０の上にフォトレジスト３０を配置し、その上に配向膜１１３を形成している。フォトレジスト３０は１．５μｍ程度と厚く形成されるので、表示領域５０内の配向膜１１３とフォトレジスト３０間の抵抗Ｒ２は小さくすることが出来、その結果、表示領域５０の外側に蓄積した電荷が表示領域５０に速やかに移動することが出来るので、残像の時間を短くすることが出来る。したがって、図９の構成によれば、表示領域周辺部における残像現象を緩和することが出来る。

図１０は実施例１の構成を実現するためのプロセスを示す図である。図１０において、ＴＦＴ基板に画素電極を形成するまでは、従来と同じである。画素電極を形成後、レジストを塗布し、パターニングを行う。レジストは遮光部のみに残すので、透明度等の影響は問題とならない。したがって、レジスト材料はフェノールノボラック系等の比較的安価なレジストを使用することが出来る。レジストをパターニングして、遮光部のみにレジストを残したあと、１４０℃から１５０℃で焼成を行う。その後、配向膜を塗布する。その後の工程は従来と同様である。

残像への影響は、ＴＦＴ基板側の配向膜の状態が支配的なので、対向基板には、配向膜の比抵抗を低下させるために遮光部にフォトレジストを形成することはかならずしも必要ではない。

図１１は表示領域における本発明の実施例２の構成を示す断面図であり、図１２は、その平面図である。図６に示す従来例においては、遮光部における配向膜１１３が光導電効果を得られないので、抵抗が大きく、遮光部に蓄積した電荷が速やかに開口部に移動することが出来ないことが問題である。本実施例は、遮光部における配向膜１１３の抵抗を、光導電効果を得られなくとも、もともと小さくしておくことに特徴がある。

図１１に示す実施例２の構成は、配向膜１１３を形成後、フォトマスク８０を用いて開口部５５を遮蔽し、遮光部のみに紫外線を照射する。配向膜１１３が形成されたＴＦＴ基板１００をホットプレート７０上に配置し、紫外線の照射と同時に基板を２００℃〜２１０℃で加熱する。このように、遮光部の配向膜１１３に対し、加熱しながら紫外線を照射することによって遮光部の配向膜１１３の構造が変化し、配向膜の比抵抗を小さくすることが出来る。一方、開口部５５の配向膜１１３には紫外線は照射されないので、配向膜１１３の特性は変化せず、配向能力も変化しない。遮光部は、画像を表示する部分では無いので、配向膜１１３が変質し、配向能力が低下しても画像特性には影響を与えない。

使用する紫外線は、配向膜１１３を変質させることが目的であるから、ｄｅｅｐ−ＵＶ（波長が３００ｎｍ以下）で、偏光をしていない紫外線を用いることが最も効果を上げられる。しかし、製造装置の単純化のために、光配向に使用した偏光紫外線を用いることが出来る。つまり、波長が２４０ｎｍ〜４００ｎｍの直線偏光された紫外線を用いることも出来る。しかし、光配向と同時に行うことは難しい。本実施例における紫外線の照射は基板の加熱とともに行うことが必須だからである。例えば、波長が２５０ｎｍの偏光紫外線を用いた場合、基板を２００℃に加熱した場合は、配向膜の比抵抗が２/３に減少し、２３０℃で加熱した場合は、配向膜の比抵抗が１/２になった。

紫外線の照射を2回行ったか否かは、配向膜に赤外線を照射して、その吸収スペクトルを評価することによって判別することが出来る。すなわち、紫外線を２回照射された遮光部における配向膜は、ポリイミド環の数が減少している。その結果、赤外線の吸収スペクトルが異なることになる。

図１２は、本実施例の平面図である。図１２は配向膜１１３が形成されたＴＦＴ基板１００の上にフォトマスク８０が配置されている状態の平面図である。図１２において、フォトマスク８０には、ＴＦＴ基板１００の走査線１０に対応した部分にフォトマスク孔８５が形成されている。すなわち、紫外線は、走査線１０の上に配向膜１１３にのみ照射される構成となっている。したがって、走査線１０上の配向膜１１３のみが変質し、比抵抗が低下する。

図１２では、走査線１０の上のみにフォトマスク孔８５を形成したが、映像信号線２０の上にもフォトマスク孔８５を形成し、映像信号線２０上の配向膜１１３を変質させてもよい。しかし、配向膜１１３を低抵抗化する効果は、実施例１において述べたように、走査線１０上の配向膜１１３を低抵抗化するほうが大きい。

図１３は、実施例２における液晶表示パネルの断面図である。図１３において、ＴＦＴ基板１００の上の中間層１５０の上に配向膜１１３が形成されている。シール材６０によって対向基板２００がＴＦＴ基板１００と接着している。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶３００が挟持されている。表示領域５０においては、配向膜１１３はバックライトからの光を受けて低抵抗化しているが、表示領域５０の外側では、走査線１０あるいは映像信号線２０等の引出し線の影響で遮光領域となっており、この部分の配向膜１１３には、光導電効果は生じないので抵抗が高い。

本実施例では、表示領域５０の外側の配向膜１１３に基板を加熱しながら紫外線を照射することによって、比抵抗を低下させ、電荷が遮光領域から表示領域５０に速やかに移動できるようにしている。これによって、表示領域５０周辺における残像を早期に消失させることが出来る。

図１４は、本実施例の構成を実現するためのプロセスを示す図である。図１４において、画素電極まで形成されたＴＦＴ基板に配向膜を塗布する。その後、配向膜を乾燥し、レベリングして、均一な膜とする。その後、２３０℃で焼成して、イミド化を行う。その後、波長が２３０ｎｍ〜４００ｎｍの直線偏光した紫外線を照射して光配向を行う。その後、２３０℃〜２４０℃で加熱して、フェニレンビスマレイミドの単量体等を揮発させ、配向特性を改善する。その後、フォトマスクを用いてＴＦＴ基板における遮光部のみに紫外線を照射し、この部分の配向膜の比抵抗を低下させる。紫外線の照射と同時に、２００℃〜２３０℃で基板を加熱する。その後、対向基板と組み合わせて液晶表示パネルを形成する。残像への影響は、ＴＦＴ基板側の配向膜の状態が支配的なので、対向基板には、配向膜の比抵抗を低下させるために紫外線の照射のプロセスは必ずしも必要ではない。

本発明のＤＣ残像に対する効果は、図１５に示すような白黒による８×８のチェッカーフラグパターンを用いて行うことが出来る。すなわち、図１５に示すような白黒による８×８のチェッカーフラグパターンを１２時間表示し、その後、灰色ベタの中間調に戻す。中間調の階調は、６４／２５６である。

図１６はＤＣ残像の評価結果である。図１６において、横軸は、灰色ベタの中間調に戻したあとの時間である。縦軸は、残像のレベルである。縦軸において、ＲＲは中間調に戻したときに、チェッカーフラグパターンが良く見える状態であり、ＮＧである。Ｒは中間調に戻した時にチェッカーフラグパターンが薄いけれども見える状態である。図１６において、曲線Ａが本発明による配向膜を使用した場合のＤＣ残像特性である。曲線Ｂは、光導電効果を持たない配向膜を使用した場合の残像特性である。

中間調に戻したときに、残像のレベルがＲであっても、これが短時間に消失すれば、実用上は問題ないといえる。配向膜に光導電効果が無い配向膜を用いた場合である曲線Ｂの場合は、中間調に戻したときのレベルＲが長時間続くので、実用上問題が残る。一方、本発明による配向膜の構成によれば、ＤＣ残像が急激に減少し、中間調に戻したあと、１３分程度で、ＤＣ残像は完全に消滅する。

図１６において、ＤＣ残像の目安となる、中間調に戻してから１０分後のＤＣ残像のレベルを比較すると、配向膜が光配向膜1層のみの場合は、ＤＣ残像が９０％であるのに対し、本発明におけるＤＣ残像は１０％以下となり、本発明の効果は非常に大きいことがわかる。

１０…走査線、 ２０…映像信号線、 ３０…フォトレジスト、 ４０…蓄積電荷、 ５０…表示領域、 ５５…開口部、 ６０…シール材、 ７０…ホットオプレート、 ８０…フォトマスク １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート電極、 １０２…ゲート絶縁膜、 １０３…半導体層、 １０４…ソース電極、 １０５…ドレイン電極、 １０６…無機パッシベーション膜、 １０７…有機パッシベーション膜、 １０８…対向電極、 １０９…上部絶縁膜、 １１０…画素電極、 １１１…スルーホール、 １１２…スリット、 １１３…配向膜、 １５０…中間層、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ２１０…表面導電膜、 ３００…液晶層、 ３０１…液晶分子、 １１３U…上層配向膜、 １１３L…下層配向膜、 ＢＬ…バックライト、 Ｒ１…配向膜間抵抗、 Ｒ２…フォトレジスト−配向膜間抵抗

Claims (5)

1. 第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線とで囲まれた領域に画素電極が形成されたＴＦＴ基板と、前記画素に対応したカラーフィルタを有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶とを有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトとを有する液晶表示装置であって、
   前記走査線、前記映像信号線、前記画素電極と、前記液晶との間に配向膜が形成され、
   前記配向膜は光配向処理を受けており、
   前記配向膜は光導電特性を有しており、
   前記走査線と前記配向膜との間にはフォトレジストが配置されていることを特長とする液晶表示装置。
2. 前記フォトレジストの厚さは前記配向膜の厚さの１０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記フォトレジストの厚さは前記配向膜の厚さの２０倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記レジストは、フェノールノボラック系であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置
5. 前記ＴＦＴ基板と前記液晶との間にはコモン電極が形成されており、前記液晶は、前記画素電極と前記コモン電極との間に生じる電界によって駆動されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示装置。

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