JP7288612B2 - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
画素電極及び第1の配向膜が形成された第1の基板、
共通電極及び第2の配向膜が形成された第2の基板、並びに、
第1の配向膜と第2の配向膜との間に設けられた液晶層を備え、
表示領域における液晶層内に、セルギャップの形成に寄与しない突起を有し、
突起は、下地膜と同じ無機材料から成る。
また、上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、上記の構成の液晶表示装置を有する。
1.本開示の液晶表示装置及び電子機器、全般に関する説明
2.本開示の技術が適用される液晶表示装置
3.液晶表示装置の基本的な構成
3-1.システム構成
3-2.液晶パネルの構成
3-3.液晶のドメインについて
4.実施形態に係る液晶表示装置
4-1.実施例1(基本的な突起構造の例)
4-2.実施例2(突起に凹み部を設ける例)
4-3.実施例3(突起の底部平坦面が、画素電極直下の層間絶縁膜平坦面よりも基板上方に位置する例)
4-4.実施例4(突起の他の形状の例)
4-5.実施例5(突起をセルギャップスペーサーと平面視で重ねて形成する例)
4-6.実施例6(突起を表示領域と同一工程で非表示領域にも形成する例)
4-7.実施例7(非表示領域の突起を、セルギャップスペーサーを内包するように平面視で重ねて形成する例)
4-8.実施例8(非表示領域の突起を、シール領域に形成する例)
4-9.実施例9(突起の平面視形状を矩形とする例)
5.本開示の電子機器
5-1.具体例1(投射型表示装置の例)
5-2.具体例2(スマートフォンの例)
5-3.具体例3(ヘッドマウントディスプレイの例)
5-4.具体例4(デジタルスチルカメラの例)
6.本開示がとることができる構成
本開示の液晶表示装置及び電子機器にあっては、突起について、その底部平坦面が画素電極直下の層間絶縁膜の平坦面と同一面となるように形成された構成、あるいは又、その底部平坦面が画素電極直下の層間絶縁膜の平坦面よりも液晶層側に位置するように形成された構成とすることができる。また、突起について、平面視で一部に凹み部を有する構成とすることができる。
先ず、本開示の技術が適用される液晶表示装置について説明する。
本開示の液晶表示装置の基本的な構成について、アクティブマトリクス型液晶表示装置を例に挙げて説明する。アクティブマトリクス型液晶表示装置は、画素の各々に対して独立した画素電極を配置し、これら画素電極の各々にスイッチング素子を接続して画素を選択的に駆動する、所謂、アクティブマトリクス駆動方式の表示装置である。
アクティブマトリクス型液晶表示装置のシステム構成の一例を図1に示す。図1に示すように、本例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置1は、画素10が行方向及び列方向に2次元配列されて成る画素アレイ部20、及び、画素アレイ部20の各画素10を駆動する画素駆動部を有する。画素駆動部は、走査線駆動部30及び信号線駆動部40等から構成されている。
続いて、一例として、透過型の液晶表示装置1の表示部(液晶パネル)の基本的な構成について、図2を用いて説明する。図2は、液晶表示装置1の表示部の基本的な構造の一例を示す部分模式断面図である。
液晶表示装置では、白黒の表示境界において、画素間の横電界による配向乱れ、即ち、液晶のドメインが視認されることによって画質が劣化する。このドメインについては、その発生個所に、画素部の配線などから成る遮光部を重ねて配置することによって視認され難くすることができる。
そこで、本開示の実施形態では、表示領域における液晶層内に、セルギャップの形成に寄与しない突起を、配向膜直下の下地膜と同じ無機材料を用いて形成するようにする。具体的には、無機材料から成る下地膜を直接加工し、CMOS半導体プロセスにて無機材料を用いて、表示領域における液晶層内に、ドメインを抑制するための突起を形成するようにする。
実施例1は、本実施形態の基本的な突起構造の例である。実施例1に係る突起構造の平面図を図4Aに示し、図4Aの破線B-Bに沿った断面図を図4Bに示す。
図2に示すTFT基板(第1の基板23)上に、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)などの金属膜、あるいは、これらの合金膜をCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)、スパッタなどの手法により形成し、パターニングを行って配線層29を形成する。
次に、層間絶縁膜28上に、突起形成部分を覆うようにレジスト63を形成し、このレジスト63をマスクとしてRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)やウエットエッチングにて突起62を形成する。突起62は、平面視で遮光部分と重なるように形成し、その平面寸法は遮光幅と同等以下程度であることが望ましい。本例では、配線層29を遮光部とし、当該配線層29と重なるように突起62を配置しているが、遮光性を有する領域であれば、対象は配線層29に限定されない。
次に、突起62を形成するためのレジスト63を剥離した後、レジスト64をマスクとして、層間絶縁膜28中に配線層29に至るコンタクトホール65を形成する。突起62及びコンタクトホール65の形成順は逆であってもよいが、層間絶縁膜28の厚さを薄くできるため、コンタクトホール65を後に形成する方が加工上有利となる。
次に、コンタクトホール65を形成するためのレジスト64を剥離した後、画素電極材料を成膜し、パターニングを行って画素電極21を形成する。本例では、画素電極材料にて配線層29と接続しているが、コンタクトホール65中に別の導電膜(図示せず)を成膜し、当該導電膜を介して画素電極21と配線層29とを接続するようにしてもよい。また、本例では、突起62上に画素電極材料が残るようにパターニングしているが、これを除去してもよいし、あるいは、画素電極21と繋がっていてもよい。
次に、セルギャップスペーサー61を形成し、次いで、第1の配向膜22を形成する。セルギャップスペーサー61は、図2に示す対向基板(第2の基板26)との間のセルギャップ形成のプロセスに応じて形成しなくてもよいし、形成する場合でも有効画素領域外にのみ形成するようにしてもよい。
実施例2は、実施例1の変形例であり、平面視で突起62の中央部に凹み部を設ける例である。実施例2に係る突起構造を形成する処理の要部の工程図を図8に示す。以下に、実施例2に係る突起構造を形成する処理について説明する。
実施例1の工程1と同様に、W,Mo,Ti,Al,Cuなどの金属膜、あるいは、これらの合金膜をCVD、スパッタなどの手法により形成し、パターニングを行って配線層29を形成し、次いで、無機膜、あるいは、これらの積層膜をCVD法などを用いて、層間絶縁膜28を成膜する。そして、必要に応じてCMPなどの手法を用いて層間絶縁膜28を平坦化する。
次に、層間絶縁膜28上に、突起62の形成部分を覆うようにレジスト63を形成し、このレジスト63をマスクとしてRIEやウエットエッチングにて突起部分62Aを形成する。突起部分62Aは、平面視で遮光部分と重なるように形成する。この点については、実施例1の場合と同様である。
次に、実施例1の工程3と同様に、レジスト64をマスクとして、層間絶縁膜28中に配線層29に至るコンタクトホール65を形成する。このとき、工程2で形成した突起部分62Aと平面視で重なるように、レジスト64を開口することで、突起部分62Aに凹み部66を形成する。これにより、突起部分62Aから凹み部66を除いた領域に、ドメイン抑制のための突起62が形成される。
実施例3は、実施例1の変形例であり、突起62の底部平坦面が、画素電極21の直下の層間絶縁膜28の平坦面よりも基板上方(液晶層27側)に位置する例である。実施例3に係る突起構造を形成する処理の要部の工程図を図9に示す。以下に、実施例3に係る突起構造を形成する処理について説明する。
実施例1の工程1と同様に、W,Mo,Ti,Al,Cuなどの金属膜、あるいは、これらの合金膜をCVD、スパッタなどの手法により形成し、パターニングを行って配線層29を形成し、次いで、無機膜、あるいは、これらの積層膜をCVD法などを用いて、層間絶縁膜28を成膜する。
次に、実施例1の工程3と同様に、レジスト64をマスクとして、層間絶縁膜28中に配線層29に至るコンタクトホール65を形成する。
次に、実施例1の工程4と同様に、レジスト64を剥離した後、画素電極材料を成膜し、パターニングを行って画素電極21を形成する。
次に、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機膜、あるいは、これらの積層膜をCVD法などを用いて、例えば100-2000nm程度の膜厚で成膜し、層間絶縁膜28Aを形成する。必要に応じて、CMPなどの手法を用いて層間絶縁膜28Aを平坦化する。
次に、実施例1の工程2と同様に、層間絶縁膜28A上に、突起62の形成部分を覆うようにレジスト63を形成し、このレジスト63をマスクとしてRIEやウエットエッチングにて突起62を形成する。
実施例4は、実施例1乃至実施例3の変形例であり、表示領域(有効画素領域)の遮光部に平面視で重ねて配置される突起62の形状の例である。実施例4に係る突起構造における突起62の形状の第1例及び第2例の平面図を図10A及び図10Bに示す。
図10Aに示すように、第1例に係る突起形状では、表示領域の画素10の周りの遮光部において、セルギャップスペーサー61が、画素10の角部の一方の対角線上の位置に配置されているのに対し、平面視形状が円形の突起62aが、画素10の角部の他方の対角線上の位置に配置されている。また、画素10の4辺に対応する位置に、平面視形状が楕円形の突起62bが配置されている。すなわち、第1例に係る突起形状においては、平面視形状が円形の突起62aと、平面視形状が楕円形の突起62bとの組み合わせとなっている。
図10Bに示すように、第2例に係る突起形状では、セルギャップスペーサー61が、画素10の角部の一方の対角線上の位置に配置されているのに対し、平面視形状が十字形の突起62cが、画素10の角部の他方の対角線上の位置に配置されている。また、画素10の4辺に対応する位置に、平面視形状が円形の突起62aが配置されている。すなわち、第2例に係る突起形状においては、平面視形状が円形の突起62aと、平面視形状が十字形の突起62cとの組み合わせとなっている。
実施例5は、実施例1の変形例であり、突起62をセルギャップスペーサー61と平面視で重ねて形成する例である。実施例5に係る突起構造の平面図を図11Aに示し、その要部の切断部端面図を図11Bに示す。
実施例6は、ドメインを抑制する突起62を、表示領域と同一工程で非表示領域にも形成する例である。実施例6に係る突起構造の非表示領域の断面構造の切断部端面図を図12Aに示し、図12Aの要部の平面図を図12Bに示す。
実施例7は、実施例6の変形例であり、非表示領域の突起62を、セルギャップスペーサー61を内包するように平面視で重ねて形成する例である。実施例7に係る突起構造の非表示領域の切断部端面図を図13に示す。
実施例8は、実施例6の変形例であり、非表示領域の突起62を、非表示領域の外周部のシール領域に形成する例である。実施例8に係る突起構造の非表示領域の切断部端面図を図14に示す。
実施例9は、実施例1の変形例であり、突起62の平面視形状を矩形とする例である。実施例9に係る突起構造の第1配置例及び第2配置例の平面図を図15A及び図15Bに示す。第1配置例及び第2配置例のいずれの場合にも、突起62の平面視形状は矩形となっている。
図15Aに示すように、第1配置例では、平面視形状が矩形の突起62が、画素10の周りの遮光部11において、1つの画素10の縦横2辺に沿って配置された構成となっている。以下では、画素10の縦の辺に沿って配置された突起62を突起62Aとし、横の辺に沿って配置された突起62を突起62Bとする。突起62A及び突起62Bは、画素10の角部において繋がっていることが好ましい。また、突起62A及び突起62Bは、平面視で隣接画素との間で繋がっていても構わない。第1配置例において、セルギャップスペーサー61については、平面視で突起62A及び突起62Bと重なるように配置しても構わない。
図15Bに示すように、第2配置例では、画素10の周りの遮光部11に配置された突起62A及び突起62Bが、平面視で画素10の開口部10aに部分的に跨って配置された構成となっている。より具体的には、突起62A及び突起62Bは、図16に示すように、平面視で配向膜の蒸着方向に沿って、画素10の開口部10aに部分的に跨って配置される。
以上説明した本開示の液晶表示装置は、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示部(表示装置)として用いることができる。一例として、投射型表示装置(プロジェクタ)、スマートフォン、ヘッドマウントディスプレイ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機等の携帯端末装置、ノート型パーソナルコンピュータ、テレビジョンセットなどの表示部として用いることができる。
投射型表示装置(所謂、プロジェクタ)は、加法混色でカラー表示を行っており、光の三原色、即ち、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)それぞれに液晶パネルを用い、3枚の液晶パネルで各原色の画像を作成し、その後プリズムで画像を合成する3板方式が一般的である。投射型表示装置に用いる液晶パネルは、1.0インチ前後のサイズのパネルが一般的である。本開示の電子機器の具体例1に係る3板式投射型表示装置(プロジェクタ)100の光学系の概略を図17に示す。
本開示の電子機器の具体例2に係るスマートフォンの外観図を図18に示す。図18Aは、スマートフォンの第1例を示す外観図であり、図18Bは、スマートフォンの第2例を示す外観図である。
本開示の電子機器の具体例3に係るヘッドマウントディスプレイの外観図を図19に示す。
本開示の電子機器の具体例4に係るレンズ交換式一眼レフレックスタイプのデジタルスチルカメラの外観図を図20に示す。図20Aは、デジタルスチルカメラの正面図であり、図20Bは、デジタルスチルカメラの背面図である。
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
[A-1]画素電極及び第1の配向膜が形成された第1の基板、
共通電極及び第2の配向膜が形成された第2の基板、並びに、
第1の配向膜と第2の配向膜との間に設けられた液晶層を備え、
表示領域における液晶層内に、セルギャップの形成に寄与しない突起を有し、
突起は、下地膜と同じ無機材料から成る、
液晶表示装置。
[A-2]突起は、その底部平坦面が画素電極直下の層間絶縁膜の平坦面と同一面となるように形成されている、
上記[A-1]に記載の液晶表示装置。
[A-3]突起は、平面視で一部に凹み部を有する、
上記[A-1]に記載の液晶表示装置。
[A-4]突起は、その底部平坦面が画素電極直下の層間絶縁膜の平坦面よりも液晶層側に位置するように形成されている、
上記[A-1]に記載の液晶表示装置。
[A-5]突起は、表示領域の遮光部に対して平面視で重ねて配置されている、
上記[A-1]乃至上記[A-4]のいずれかに記載の液晶表示装置。
[A-6]セルギャップを決めるセルギャップスペーサーが設けられており、
突起は、セルギャップスペーサーに対して平面視で重ねて配置されている、
上記[A-1]に記載の液晶表示装置。
[A-7]突起は、表示領域と同一工程で非表示領域にも形成されている、
上記[A-1]に記載の液晶表示装置。
[A-8]非表示領域の突起は、画素電極と同一工程で形成された配線と平面視で重ならないように形成されている、
上記[A-7]に記載の液晶表示装置。
[A-9]セルギャップを決めるセルギャップスペーサーが設けられており、
非表示領域の突起は、セルギャップスペーサーを内包するように平面視で重ねて形成されている、
上記[A-7]に記載の液晶表示装置。
[A-10]非表示領域の突起は、液晶層のシール領域に形成されている、
上記[A-7]に記載の液晶表示装置。
[A-11]
突起は、平面視形状が矩形であり、画素の周りの遮光部において、1つの画素の縦横2辺に沿って配置されている、
上記[A-1]に記載の液晶表示装置。
[A-12]
突起は、突起は、平面視で配向膜の蒸着方向に沿って、画素の開口部に部分的に跨って配置されている、
上記[A-11]に記載の液晶表示装置。
[B-1]画素電極及び第1の配向膜が形成された第1の基板、
共通電極及び第2の配向膜が形成された第2の基板、並びに、
第1の配向膜と第2の配向膜との間に設けられた液晶層を備え、
表示領域における液晶層内に、セルギャップの形成に寄与しない突起を有し、
突起は、下地膜と同じ無機材料から成る、
液晶表示装置を有する電子機器。
[B-2]突起は、その底部平坦面が画素電極直下の層間絶縁膜の平坦面と同一面となるように形成されている、
上記[B-1]に記載の電子機器。
[B-3]突起は、平面視で一部に凹み部を有する、
上記[B-1]に記載の電子機器。
[B-4]突起は、その底部平坦面が画素電極直下の層間絶縁膜の平坦面よりも液晶層側に位置するように形成されている、
上記[B-1]に記載の電子機器。
[B-5]突起は、表示領域の遮光部に対して平面視で重ねて配置されている、
上記[B-1]乃至上記[B-4]のいずれかに記載の電子機器。
[B-6]セルギャップを決めるセルギャップスペーサーが設けられており、
突起は、セルギャップスペーサーに対して平面視で重ねて配置されている、
上記[B-1]に記載の電子機器。
[B-7]突起は、表示領域と同一工程で非表示領域にも形成されている、
上記[B-1]に記載の電子機器。
[B-8]非表示領域の突起は、画素電極と同一工程で形成された配線と平面視で重ならないように形成されている、
上記[B-7]に記載の電子機器。
[B-9]セルギャップを決めるセルギャップスペーサーが設けられており、
非表示領域の突起は、セルギャップスペーサーを内包するように平面視で重ねて形成されている、
上記[B-7]に記載の電子機器。
[B-10]非表示領域の突起は、液晶層のシール領域に形成されている、
上記[B-7]に記載の電子機器。
[B-11]
突起は、平面視形状が矩形であり、画素の周りの遮光部において、1つの画素の縦横2辺に沿って配置されている、
上記[B-1]に記載の電子機器。
[B-12]
突起は、突起は、平面視で配向膜の蒸着方向に沿って、画素の開口部に部分的に跨って配置されている、
上記[B-11]に記載の電子機器。
Claims (13)
- 第1の基板と、
前記第1の基板の上に配置される画素電極と、
前記第1の基板及び前記画素電極の間に配置される層間絶縁膜と、
前記画素電極の上に配置される第1の配向膜と、
前記第1の基板に対向して配置される第2の基板と、
前記第2の基板の上に配置される共通電極と、
前記共通電極の上に配置されるとともに、前記第1の配向膜に対向して配置される第2の配向膜と、
前記第1の配向膜と前記第2の配向膜との間に配置される液晶層と、
隣接する2つの画素の間の境界領域に配置され、前記液晶層を貫通するように配置される複数のセルギャップスペーサーと、
前記第1の基板側から前記液晶層を貫通しない高さまで延びる複数の突起と、を備え、
前記複数の突起のうち、少なくとも一部の前記突起は、画素の端辺に沿って配置され、
前記複数の突起は、前記層間絶縁膜と同じ無機材料であり、
前記複数の突起の径は、前記セルギャップスペーサーの径よりも小さい、
液晶表示装置。 - 前記突起は、その底部平坦面が前記画素電極直下の前記層間絶縁膜の平坦面と同一面となるように配置されている、
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記突起は、平面視で一部に凹み部を有する、
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記突起は、その底部平坦面が前記画素電極直下の前記層間絶縁膜の平坦面よりも前記液晶層側に位置するように配置されている、
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記突起は、表示領域の遮光部に対して平面視で重ねて配置されている、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。 - 前記突起は、前記セルギャップスペーサーに対して平面視で重ならないように配置されている、
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 第1の基板と、
前記第1の基板の上に配置される画素電極と、
前記第1の基板及び前記画素電極の間に配置される層間絶縁膜と、
前記画素電極の上に配置される第1の配向膜と、
前記第1の基板に対向して配置される第2の基板と、
前記第2の基板の上に配置される共通電極と、
前記共通電極の上に配置されるとともに、前記第1の配向膜に対向して配置される第2の配向膜と、
前記第1の配向膜と前記第2の配向膜との間に配置される液晶層と、
隣接する2つの画素の間の境界領域に配置され、前記液晶層を貫通するように配置される複数のセルギャップスペーサーと、
前記第1の基板側から前記液晶層を貫通しない高さまで延びる複数の突起と、を備え、
前記複数の突起のうち、少なくとも一部の前記突起は、画素の端辺に沿って配置され、
前記複数の突起は、前記層間絶縁膜と同じ無機材料であり、
前記複数の突起は、表示領域及び非表示領域に、同じ層高さで配置される、
液晶表示装置。 - 前記非表示領域の突起は、配線と平面視で重ならないように配置されている、
請求項7に記載の液晶表示装置。 - 前記非表示領域の突起は、前記セルギャップスペーサーを内包するように平面視で重ねて配置されている、
請求項7に記載の液晶表示装置。 - 第1の基板と、
前記第1の基板の上に配置される画素電極と、
前記第1の基板及び前記画素電極の間に配置される層間絶縁膜と、
前記画素電極の上に配置される第1の配向膜と、
前記第1の基板に対向して配置される第2の基板と、
前記第2の基板の上に配置される共通電極と、
前記共通電極の上に配置されるとともに、前記第1の配向膜に対向して配置される第2の配向膜と、
前記第1の配向膜と前記第2の配向膜との間に配置される液晶層と、
隣接する2つの画素の間の境界領域に配置され、前記液晶層を貫通するように配置される複数のセルギャップスペーサーと、
前記第1の基板側から前記液晶層を貫通しない高さまで延びる複数の突起と、を備え、
前記複数の突起のうち、少なくとも一部の前記突起は、画素の端辺に沿って配置され、
前記複数の突起は、前記層間絶縁膜と同じ無機材料であり、
前記複数の突起は、表示領域及び非表示領域に、同じ層高さで配置され、
前記非表示領域の突起は、前記液晶層のシール領域に配置されている、
液晶表示装置。 - 前記突起は、平面視形状が矩形であり、前記突起の少なくとも一辺は、前記セルギャップスペーサーの径よりも小さく、画素の周りの遮光部において、1つの画素の互いに交差する2つの端辺に沿った部分のみに配置されている、
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 第1の基板と、
前記第1の基板の上に配置される画素電極と、
前記第1の基板及び前記画素電極の間に配置される層間絶縁膜と、
前記画素電極の上に配置される第1の配向膜と、
前記第1の基板に対向して配置される第2の基板と、
前記第2の基板の上に配置される共通電極と、
前記共通電極の上に配置されるとともに、前記第1の配向膜に対向して配置される第2の配向膜と、
前記第1の配向膜と前記第2の配向膜との間に配置される液晶層と、
隣接する2つの画素の間の境界領域に配置され、前記液晶層を貫通するように配置される複数のセルギャップスペーサーと、
前記第1の基板側から前記液晶層を貫通しない高さまで延びる複数の突起と、を備え、
前記複数の突起のうち、少なくとも一部の前記突起は、画素の端辺に沿って配置され、
前記複数の突起は、前記層間絶縁膜と同じ無機材料であり、
前記突起は、平面視形状が矩形であり、画素の周りの遮光部において、1つの画素の互いに交差する2つの端辺に沿った部分のみに配置され、
前記突起は、画素の開口部に部分的に跨って配置されている、
液晶表示装置。 - 第1の基板と、
前記第1の基板の上に配置される画素電極と、
前記第1の基板及び前記画素電極の間に配置される層間絶縁膜と、
前記画素電極の上に配置される第1の配向膜と、
前記第1の基板に対向して配置される第2の基板と、
前記第2の基板の上に配置される共通電極と、
前記共通電極の上に配置されるとともに、前記第1の配向膜に対向して配置される第2の配向膜と、
前記第1の配向膜と前記第2の配向膜との間に配置される液晶層と、
隣接する2つの画素の間の境界領域に配置され、前記液晶層を貫通するように配置される複数のセルギャップスペーサーと、
前記第1の基板側から前記液晶層を貫通しない高さまで延びる複数の突起と、を備え、
前記複数の突起のうち、少なくとも一部の前記突起は、画素の端辺に沿って配置され、
前記複数の突起は、前記層間絶縁膜と同じ無機材料であり、
前記複数の突起の径は、前記セルギャップスペーサーの径よりも小さい、
液晶表示装置を有する電子機器。
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