JPH0996816A

JPH0996816A - 液晶表示パネルおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH0996816A
Application number: JP25516695A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Iwai; 義夫岩井; Hiroshi Kubota; 浩史久保田; Yoshinori Yamamoto; 義則山本; Hiroyuki Onishi; 博之大西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ブラックマトリックスオンアレイ技術での遮
光層の段差による光漏れの発生やディスクリネーション
ラインの発生を抑制できる液晶表示パネルを実現する。【解決手段】アレイ基板上に、感光性の黒色樹脂から
なる遮光層１０５を、保護膜１０７を介してＴＦＴ素子
１０２、ゲート線１０３、ソース線１０４上および画素
電極１０６の端部上に形成している。遮光層１０５およ
び画素電極１０６上には垂直配向膜１１０を形成してラ
ビングする。対向基板には、対向電極１０９上に水平配
向膜１１１を形成し、アレイ基板とは直交方向にラビン
グする。両基板間に液晶を挟持し、外側に偏光板１１３
を配置する。遮光層１０５の側面では、段差により垂直
配向膜１１０がラビングされず、垂直配向状態となり、
両基板間で捻れハイブリッド配向することにより、電圧
印加時の遮光層１０５の側面での光漏れを低減でき、デ
ィスクリネーションラインの発生も抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶の電気光学
特性を利用したアクティブマトリックス型の液晶表示パ
ネルおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶の電気光学特性を利用した液晶表示
パネルは、大画面化、大容量化によりＯＡ機器への応用
が盛んに進められている。現在一般に実用化されている
液晶表示パネルの動作モードとして、２枚のガラス基板
間で液晶分子が９０゜ねじれた配向状態を呈するツイス
テッドネマティック（ＴＮ）型、１８０゜〜２７０゜の
捻れた配向状態を呈するスーパーツイステッドネマティ
ック（ＳＴＮ）型がある。ＴＮ型は主としてアクティブ
マトリックス型液晶表示パネルに、ＳＴＮ型は単純マト
リックス型液晶表示パネルに用いられている。

【０００３】特に近年、アクティブマトリックス型液晶
表示パネルの使用用途が飛躍的に拡大し、それに伴い広
視野角化、高輝度化、低反射化、高精細化、フルカラー
化に対する要望が増大している。このような要望に対し
て、高輝度化、低反射化を実現する技術としてブラック
マトリックスオンＴＦＴアレイ技術（例えば、エッ
チ・ヤマナカ、ティー・フクナガ、ティー・コセキ、ケ
イ・ナガヤマ、ティ・ウエキ：エスアイディー ’９２
ダイジェスト、７８９頁−７９２頁、１９９２年；H.
Yamanaka, T.Fukunaga, T. Koseki, K. Nagayama, T.
Ueki:SID '92 Digest,pp789-792,(1992)や、野崎、朝
倉、日経ＢＰ社刊「フラットパネル・ディスプレイ１９
９４年」、ＰＰ５０−６３、１９９３年１２月）が実用
化されている。ブラックマトリックスオンＴＦＴア
レイ技術（以下「ＢＭオンアレイ技術」と呼ぶ）は、ア
レイ基板上のアクティブ素子上やソース線上やゲート線
上に黒色樹脂からなる遮光層を形成するものである。

【０００４】従来のカラーフィルタ基板（以下「ＣＦ基
板」と呼ぶ）上にブラックマトリックス（以下「ＢＭ」
と呼ぶ）層を形成する技術と比較すると、ＢＭオンアレ
イ技術ではＢＭが直接アレイ基板上に形成されているた
め、パネル組立時のアレイ基板とＣＦ基板との貼合わせ
マージンが不要となり、ＢＭの幅を狭くすることが可能
となる。このＢＭ幅の細線化により画素電極部の開口率
を向上させることができ、ＣＦ基板上にＢＭ層を形成す
る技術に比べて高輝度化を図ることが可能になる。更
に、ＢＭオンアレイ技術では、顔料分散型の黒色レジス
トをＢＭ層の材料にしているため反射率が低く、金属材
料を用いた従来のＢＭに比べると、大幅に表面反射を抑
えることができ、表示品位を高めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＢＭオ
ンアレイ技術では、アクティブ素子やソース線やゲート
線上にＢＭ層を形成するために、画素電極部との間に数
μｍの段差が発生する。この段差近傍での液晶の異常配
向の発生が、ＢＭオンアレイ技術では問題になる。一般
に工業的には液晶の配向処理は、ラビング法により行わ
れる。ラビング法は基板上に形成されたポリイミド等か
らなる配向膜をレーヨン布等の合成繊維で一方向に擦る
方法である。ラビングでの合成繊維と配向膜との接触に
より配向膜を構成するポリマーの主鎖が一方向に延伸さ
れ、ポリマーと液晶との相互作用により液晶がポリマー
の延伸方向に束縛され、液晶がラビング方向に配向する
と考えられている。ＢＭ等の段差を有する基板に対して
ラビングを行った場合、段差近傍では配向膜がラビング
されにくい。なぜなら、一般に用いられるレーヨン布の
繊維の長さは数ｍｍ程度、直径は１５〜２０μｍ程度で
あり、段差の高さと比較するとそのサイズが余りにも大
き過ぎるためである。

【０００６】図５に段差がある場合でのラビングの状態
を模式的に示す。基板５０５上に段差部５０１がある場
合、段差部５０１近傍ではラビング布繊維５０２と配向
膜５０３とが接触しない領域５０４が発生し、この領域
５０４の配向膜５０３は未延伸状態となる。特に、ラビ
ング布繊維５０２の回転方向が段差に対して擦り下げる
状態では、未延伸状態の領域５０４が拡大する傾向にあ
る。このため未延伸状態の領域５０４上では、液晶は正
規のラビング方向とは異なる方向に配向し、異常配向領
域を形成する。

【０００７】異常配向領域では正規のＴＮ配向領域とは
異なる光学的特性を示し、表示特性を悪化させる問題を
有している。異常配向領域では、液晶のダイレクターが
ＢＭ樹脂辺に沿って平行配向しているために、そのツイ
スト角は正規のＴＮ配向した領域のツイスト角とは異な
る。このため異常配向領域を通過する光は複屈折的な挙
動を示し、電圧−透過率特性における急峻性が悪化し、
正規ＴＮ配向領域とは異なる透過率を持つ。具体的に
は、ノーマリホワイト構成の偏光板配置をしたＴＮ型液
晶セルの場合、画素内に段差に伴う異常配向が発生する
と、電圧印加時に異常配向領域での複屈折効果による光
漏れが発生し、コントラストを大きく低下させるという
問題を有する。

【０００８】さらに、電圧印加時に、異常配向領域と正
規ＴＮ配向領域間で、ディスクリネーションラインが発
生しやすく、ディスクリネーションによる残像等の問題
を有する。この発明は、上記問題を解決し、ＢＭオンア
レイ技術での遮光層の段差による異常配向を低減し、光
漏れの発生やディスクリネーションラインの発生を抑制
することができる液晶表示パネルおよびその製造方法を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
パネルは、画素電極，配線電極およびスイッチング素子
を有するアレイ基板と、対向電極を有する対向基板との
間に、液晶を挟持した液晶表示パネルであって、画素電
極の端部，配線電極およびスイッチング素子上に遮光層
を形成し、遮光層の側面における液晶は概ね垂直に近い
配向状態を呈するとともにアレイ基板と対向基板の間で
捻れハイブリッド配向し、画素電極上における液晶はア
レイ基板と対向基板の間で所定のプレチルト角をもって
ツイステッドネマティック（ＴＮ）配向したことを特徴
とする。このように、遮光層の側面における液晶は、遮
光層の側面に沿って概ね垂直配向状態を呈するとともに
アレイ基板と対向基板の間で捻れハイブリッド配向す
る。この捻れハイブリッド配向状態では、電圧印加状態
において液晶のダイレクターはより立ち上がった状態と
なるので、画素電極上のＴＮ配向領域よりもリタデーシ
ョンは小さくなり、偏光板配置をクロスニコルにした場
合、より低電圧で黒表示になる。さらに、電圧印加状態
では遮光層近傍での配向歪み領域は少なくなり、光漏れ
領域を抑制するとともに、逆チルトによるディスクリネ
ーションラインの出現を抑制することができる。

【００１０】請求項２記載の液晶表示パネルは、請求項
１記載の液晶表示パネルにおいて、遮光層の膜厚は０．
５μｍ以上２μｍ以下である。光漏れ領域は遮光層の膜
厚依存があり、遮光層の膜厚が厚いほど配向歪み領域は
大きくなり、光漏れは激しくなる。遮光層の膜厚が０．
５μｍ〜２μｍの範囲にあれば、ハイブリッド配向によ
り効果的に光漏れを抑制することができる。

【００１１】請求項３記載の液晶表示パネルは、請求項
１記載の液晶表示パネルにおいて、画素電極上における
液晶のプレチルト角は５゜以上１０゜以下である。ディ
スクリネーションラインの消失時間は遮光層の膜厚と画
素電極部のプレチルト角に依存しており、遮光層の膜厚
を０．５μｍ〜２μｍ、液晶のプレチルト角を５゜以上
１０゜以下にすることで消失時間は早くなり、ほとんど
瞬時にディスクリネーションラインを消失させることが
できる。

【００１２】請求項４記載の液晶表示パネルは、請求項
１記載の液晶表示パネルにおいて、遮光層の光透過率は
１％以下である。これにより、スイッチング素子のフォ
トコンによる特性劣化および液晶表示パネルのコントラ
スト低下を防ぐことができる。請求項５記載の液晶表示
パネルの製造方法は、画素電極，配線電極およびスイッ
チング素子を有するアレイ基板と、対向電極を有する対
向基板との間に、液晶を挟持した液晶表示パネルの製造
方法であって、アレイ基板の画素電極の端部，配線電極
およびスイッチング素子上に遮光層を形成し、その後、
画素電極および遮光層上に垂直配向膜を形成してラビン
グする工程と、対向基板の対向電極上に水平配向膜を形
成してラビングする工程とを含むことを特徴とする。ア
レイ基板上に遮光層を形成した後、垂直配向膜を形成し
てラビングすることにより、遮光層側面での液晶配向を
概ね垂直配向にすることができる。これは、遮光層の段
差の影響により遮光層側面がラビングされないために、
この部分の液晶配向は垂直配向膜の効果により垂直配向
のままとなる。したがって、アレイ基板と対向基板の間
では捻れハイブリッド配向となる。一方、画素電極部分
では垂直配向膜がラビングされるので、プレチルト角を
持った水平配向となり、アレイ基板と対向基板の間では
ＴＮ配向となり、請求項１記載の液晶表示パネルを実現
することができる。

【００１３】請求項６記載の液晶表示パネルの製造方法
は、画素電極，配線電極およびスイッチング素子を有す
るアレイ基板と、対向電極を有する対向基板との間に、
液晶を挟持した液晶表示パネルの製造方法であって、ア
レイ基板上に水平配向膜を形成してラビングし、その
後、画素電極の端部，配線電極およびスイッチング素子
上に遮光層を形成する工程と、対向基板の対向電極上に
水平配向膜を形成してラビングする工程とを含むことを
特徴とする。アレイ基板上に水平配向膜を形成してラビ
ングした後で、遮光層を形成することにより、遮光層の
側面および上面では、水平配向膜が存在しないため液晶
は概ね垂直配向となり、アレイ基板と対向基板の間では
捻れハイブリッド配向となる。これは、遮光層の臨界表
面張力を液晶の表面張力よりも小さくすることによっ
て、遮光層部分での液晶の配向制御を行うことができ、
遮光層の臨界表面張力を例えば２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下
にすることで、液晶を概ね垂直配向させることができ
る。一方、画素電極部分ではプレチルト角を持った水平
配向となり、アレイ基板と対向基板の間ではＴＮ配向と
なり、請求項１記載の液晶表示パネルを実現することが
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施の形態〕図１はこの発明の第１の実施の形
態の液晶表示パネルの構成を示す断面図である。図１に
おいて、１０１はアレイ側ガラス基板、１０２はスイッ
チング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子、１
０３は配線電極であるゲート線、１０４は配線電極であ
るソース線、１０５は感光性の黒色樹脂からなる遮光
層、１０６は画素電極、１０７は窒化シリコンからなる
保護膜、１０８は対向側ガラス基板、１０９は対向電
極、１１０は垂直配向膜、１１１は水平配向膜、１１２
は液晶分子、１１３は偏光板である。また、図２は同液
晶表示パネルの平面図であり、図３は同液晶表示パネル
のアレイ基板のソース線部分の断面図である。

【００１５】この実施の形態では、アレイ基板上に、マ
トリックス状に配置したＴＦＴ素子１０２、ゲート線１
０３、ソース線１０４，画素電極１０６および保護膜１
０７を形成した後、感光性の黒色樹脂からなる遮光層１
０５を、保護膜１０７を介してＴＦＴ素子１０２、ゲー
ト線１０３、ソース線１０４上および画素電極１０６の
端部上に形成している。遮光層１０５はその側面が画素
電極１０６に対して斜面状であり、その断面は概ね台形
状となっている。さらに、遮光層１０５上および画素電
極１０６上には垂直配向膜１１０を形成しており、図２
の矢印１２１で示す方向にラビングしている。そして、
対向基板には、対向電極１０９上に水平配向膜１１１を
形成し、アレイ基板とは直交する方向にラビングしてい
る。この対向基板とアレイ基板との間に液晶を挟持し、
その両外側に偏光板１１３を配置している。

【００１６】この実施の形態によれば、遮光層１０５の
側面では、遮光層１０５と画素電極１０６の段差によ
り、垂直配向膜１１０がラビングされず、液晶は垂直配
向状態となる。一方、画素電極１０６上および遮光層１
０５の上面では、垂直配向膜１１０がラビングされるの
で、プレチルト角を持って水平配向状態になる。対向基
板には水平配向膜１１１が形成されており、アレイ基板
とは直交する方向にラビングされ、液晶はプレチルト角
を持って水平配向する。このため、アレイ基板と対向基
板の間において、画素電極１０６上および遮光層１０５
の上面ではＴＮ配向し、遮光層１０５の側面では捻れハ
イブリッド配向する。この配向状態により、電圧印加時
における遮光層１０５の側面での光漏れを低減でき、コ
ントラストの向上を図ることができるとともに、ディス
クリネーションラインの発生も抑制することができる。

【００１７】さらに、遮光層１０５の膜厚が０．５μｍ
〜２μｍの範囲にあれば、ハイブリッド配向により効果
的に光漏れを抑制することができる。また、遮光層１０
５の膜厚を０．５μｍ〜２μｍ、画素電極１０６上での
液晶のプレチルト角を５゜以上１０゜以下にすること
で、電圧印加時でのＴＮ配向領域での液晶分子１１２の
立ち上がりを早め、ディスクリネーションラインの消失
を早めることができ、残像を抑制する効果がある。

【００１８】〔第２の実施の形態〕図４はこの発明の第
２の実施の形態の液晶表示パネルの構成を示す断面図で
ある。図４において、２０１はアレイ側ガラス基板、２
０２はスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）素子、２０３は配線電極であるゲート線、２０４は
配線電極であるソース線、２０５は感光性の黒色樹脂か
らなる遮光層、２０６は画素電極、２０７は窒化シリコ
ンからなる保護膜、２０８は対向側ガラス基板、２０９
は対向電極、２１０は水平配向膜、２１１は液晶分子、
２１２は偏光板である。

【００１９】この実施の形態では、アレイ基板に、マト
リックス状に配置されたＴＦＴ素子２０２、ゲート線２
０３、ソース線２０４，画素電極２０６および保護膜２
０７を形成した後、水平配向膜２１０を形成し、ラビン
グしている。その後で、感光性の黒色樹脂からなる遮光
層２０５を、ＴＦＴ素子２０２、ゲート線２０３、ソー
ス線２０４上および画素電極２０６の端部上に形成して
いる。そして、対向基板には、対向電極２０９上に水平
配向膜２１０を形成し、アレイ基板とは直交する方向に
ラビングしている。この対向基板とアレイ基板との間に
液晶を挟持し、その両外側に偏光板２１２を配置してい
る。

【００２０】この実施の形態によれば、遮光層２０５の
側面および上面では、水平配向膜２１０が存在しないた
め遮光層２０５の臨界表面張力を液晶の表面張力よりも
小さくすることによって、液晶は概ね垂直配向となり、
アレイ基板と対向基板の間では捻れハイブリッド配向と
なる。これは、遮光層２０５の臨界表面張力を例えば２
０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下にすることで、遮光層２０５表面
の液晶を概ね垂直配向させることができる。一方、画素
電極２０６上では、プレチルト角を持った水平配向とな
り、アレイ基板と対向基板の間ではＴＮ配向となる。し
たがって、遮光層２０５側面において、概ね垂直配向
し、アレイ基板と対向基板の間で捻れハイブリッド配向
となるため、第１の実施の形態と同様の効果を得られ
る。

【００２１】さらに、遮光層２０５の膜厚および画素電
極２０６上での液晶のプレチルト角を、第１の実施の形
態と同様に最適化することにより、効果的に光漏れを抑
制し、また、ディスクリネーションラインの消失を早
め、残像をより抑制することができる。

【００２２】

【実施例】

〔第１の実施例〕この第１の実施例では、第１の実施の
形態の具体例として図１〜図３を参照しながら、その構
成および製造方法について説明する。図１に示すよう
に、アレイ側ガラス基板（７０５９：コーニング社製）
１０１上に、アモルファスシリコンＴＦＴ素子１０２、
Ａｌ／Ｔａからなるゲート線１０３、Ｔｉ／Ａｌからな
るソース線１０４、酸化インジュウム錫（ＩＴＯ）から
なる画素電極１０６を形成し、画素電極１０６以外の領
域に窒化シリコンからなる保護膜１０７を形成してアレ
イ基板を作製した。

【００２３】次に、遮光層１０５を形成するために、ア
レイ基板上に、感光性の黒色樹脂（例えば、ブラックレ
ジストＣＫ−Ｓ０９２Ｂ：富士ハントテクノロジィー
株式会社製）をコーターによりアライメントマーカー以
外の部分に全面に塗布した。その後、１１０℃で２０分
間プリベークした後、所定のマスクでアライメントした
後、プロキシミティー露光方式で２μｍの間隙を設けて
１６０ｍＪのパワーで露光を行い、所定の条件にて現像
を行った。

【００２４】その後、２５０℃で３０分間ホットプレー
ト上でポストベークを行い、遮光層１０５をＴＦＴ素子
１０２、ゲート線１０３、ソース線１０４の全面と画素
電極１０６の一部に形成した。なお、画素電極１０６上
には画素電極端部より３μｍ内側の領域まで遮光層１０
５を形成した。遮光層１０５の膜厚は１．５μｍであっ
た。

【００２５】次に、アレイ基板を酸素プラズマ中に一定
時間暴露して、遮光層１０５の表面改質を行った後、固
形分濃度６％の垂直配向用ポリイミドワニス（例えばＳ
Ｅ−７５１１Ｌ：日産化学工業株式会社製）をアレイ基
板上に印刷法により塗布し、１９０℃で３０分間ホット
プレート上でベークして、垂直配向膜１１０を形成し
た。垂直配向膜１１０の膜厚は約７０ｎｍであった。

【００２６】また、対向基板として、対向側ガラス基板
１０８上に対向電極１０９を形成した。この対向基板上
に、固形分濃度６％の水平配向用ポリイミドワニス（例
えばＳＥ−７２１０：日産化学工業株式会社製）を印刷
法により塗布した後、１９０℃で３０分間ベークして、
水平配向膜１１１を形成した。次に、液晶が９０゜ＴＮ
配向するようにアレイ基板と対向基板にそれぞれ一方向
にラビングを施した。ラビング布はレーヨン布（ＹＡ−
１８Ｒ：吉川化工製）を用い、ラビング圧は０．３ｍｍ
にした。

【００２７】次に、アレイ基板上にプラスチックからな
る球状のスペーサ（例えばミクロパール：積水ファイン
株式会社製）を均一に分散させた。スペーサの球径は４
μｍである。対向基板の周辺部に熱硬化型のシール材
（例えばストラクトボンド：三井東圧化学株式会社製）
を液晶注入口を設けて印刷形成し、アレイ基板と対向基
板を貼り合わせ、所定の温度でシール材を完全硬化さ
せ、液晶セルを作製した。

【００２８】次に、屈折率異方性が０．０９７であるネ
マチック液晶（例えばＺＬＩ−４７９２：メルクジャパ
ン株式会社製）に左捻れのカイラル物質（例えばＳ−８
１１：メルクジャパン株式会社製）を添加して、ねじれ
ピッチが８０μｍになるように濃度調整した。このよう
な条件で作製したカイラルネマチック液晶を真空注入法
で液晶セルに注入し、カイラルネマチック液晶が完全に
充填された後、液晶注入口を封止樹脂により封口する。
その後、アレイ基板と対向基板の表面に、偏光板１１３
をその吸収軸がラビング方向に平行になるように貼り付
け、液晶表示パネルを作製した。

【００２９】次に、作製した液晶表示パネルの配向観察
を行った。液晶表示パネルを容量結合方式で駆動し、Ｏ
Ｎ（オン）／ＯＦＦ（オフ）状態での配向を観察した。
図２は液晶表示パネルを上部より観察した図である。１
２１はラビング方向である。１２２，１２３はラビング
の擦り下げ部分であり、最もラビングされにくい領域で
ある。また、ラビングの擦り下げ部分１２２に相当する
領域はソース線１０４による横電界を最も受けやすい領
域である。１２４は画素開口部である。

【００３０】この実施例では、ラビングの擦り下げ部分
１２２，１２３の領域で電圧無印加（ＯＦＦ）状態で透
過率の低下が見られ、光学的にリタデーションが低下し
ていることが観察された。画素開口部１２４では、アレ
イ基板上の垂直配向膜１１０が十分にラビングされ、Ｔ
Ｎ配向していた。中間調表示状態では、ラビングの擦り
下げ部分１２２，１２３の領域から暗状態に移行し、画
素開口部１２４よりもしきい値電圧が低下していた。こ
の結果、遮光層１０５側面では捻れハイブリッド配向し
ていることが分かった。ＯＮ状態では、ラビングの擦り
下げ部分１２２，１２３の領域での光漏れが発生せず、
画素全体が暗状態になっていることが確認できた。

【００３１】また、ソース線１０４の横電界の影響によ
って通常発生するディスクリネーションラインも、この
実施例の場合は瞬時に消失した。これは、液晶のプレチ
ルト角と、遮光層１０５側面での配向性と、遮光層１０
５の膜厚とが関係している。プレチルト角が高い場合に
はＴＮ配向部での液晶分子の立ち上がりが早く、かつ遮
光層１０５側面が垂直配向することにより、ディスクリ
ネーションの発生領域が狭くなり、さらに、遮光層１０
５の膜厚が薄い場合には、液晶の配向歪み領域が狭くな
ることから、ディスクリネーションの消失は加速された
ものと考えられる。

【００３２】また、遮光層１０５の光透過率が１％以下
であれば、ＴＦＴ特性の光劣化は見られなかった。次
に、作製した液晶表示パネルの電気光学特性の測定を行
った。測定は液晶評価装置（ＬＣＤ−７０００：大塚電
子株式会社製）を用い、ＯＮ／ＯＦＦ状態でのコントラ
ストの測定を行った。この実施例でのコントラストは２
５０程度であり、良好な特性を得ることができた。

【００３３】次に、遮光層１０５の断面形状の観察を走
査型電子顕微鏡により行った。図３にアレイ基板のソー
ス線部分の断面形状を示す。ソース線１０４上に形成さ
れた遮光層１０５の断面形状は、概ね台形状になってお
り、その端部は画素電極１０６の一部を覆うようになっ
ていた。遮光層１０５は画素電極１０６の端部より３μ
ｍ内側まで存在していた。遮光層１０５の側面と画素電
極１０６とのなす角度は、約６０゜〜８０°であった。
垂直配向膜１１０は、遮光層１０５の上部および側面と
画素電極１０６上に形成されていた。

【００３４】この実施例によれば、遮光層１０５の側面
での液晶配向を垂直配向とすることで、光漏れを大きく
低減でき、更に遮光層１０５の膜厚、プレチルト角を最
適化することにより、ディスクリネーションラインによ
る残像等の悪影響をなくせることができた。なお、この
実施例の場合、従来の対向基板側にＣｒからなる遮光層
を設けた液晶パネルと比較すると、開口率は１．４倍、
反射率は１／５にすることができ、性能面での大きな向
上が図れた。

【００３５】〔第１の比較例〕第１の実施例と同様のア
レイ基板に、同様の感光性の黒色樹脂を用いて、同様の
条件で遮光層を形成して、液晶表示パネルを作製した。
ただし、配向膜はアレイ基板と対向基板の両方に水平配
向膜（ＳＥ−７２１０：日産化学工業株式会社製）を用
いた。プレチルト角は約５〜６°程度であった。

【００３６】この比較例において、ＯＮ状態での配向状
態の観察を行ったところ、各画素内で画素電極の一部、
特にラビングの擦り下げ部に相当する遮光層近傍で光漏
れが見られた。これは、遮光層端部では、遮光層と画素
電極間の段差により配向膜がラビングがされず、液晶分
子が遮光層側面に沿って水平配向したためであると考え
られる。各画素ではソース線に沿って規則的に光漏れが
発生しており、光漏れの領域は遮光層端部から５〜６μ
ｍであった。

【００３７】この比較例でのコントラストを測定したと
ころ、光漏れのためにコントラストは８０程度であっ
た。〔第２の比較例〕第１の実施例と全く同様にアレイ基板
に、同様の感光性の黒色樹脂を用いて遮光層を形成し
て、液晶表示パネルを作製した。ただし、遮光層の膜厚
を０．５μｍ、２μｍ、２．５μｍとした。この比較例
の場合、遮光層の断面形状は概ね台形状となり、遮光層
側面には垂直配向膜が形成されていた。しかし、ＯＮ状
態で配向観察を行うと、遮光層の膜厚に比例して、光漏
れ領域が拡大しているのが認められた。遮光層の膜厚が
２μｍの場合、ラビング擦り下げ部分で約２μｍ幅でわ
ずかに光漏れ領域が発生し、更に２．５μｍの膜厚では
３〜４μｍ幅で光漏れが発生した。このためコントラス
ト測定を行うと、それぞれ１４０、６５程度の値であっ
た。

【００３８】一方、遮光層の膜厚が０．５μｍの場合に
は、光漏れは全く観察されなかったが、遮光層自体の光
透過率が２％程度あり、ＴＦＴ特性の光劣化が見られ、
好ましくなかった。〔第３の比較例〕第１の実施例と全く同様にアレイ基板
上に遮光層および垂直配向膜を形成した後、対向基板に
ポリイミドワニス（ＡＬ−１０５１：日本合成ゴム株式
会社製）を塗布して、水平配向膜を形成した。その後、
第１の実施例と全く同様の構成で液晶表示パネルを作製
した。この比較例の場合、画素電極上における液晶のプ
レチルト角は１〜２゜程度である。

【００３９】ＯＮ状態で配向を観察したところ、ソース
線による横電界の影響を受けてディスクリネーションが
発生し、消失するのに約３秒を要した。このため、画像
としては残像現象が見られ、表示品位が低下していた。〔第４の比較例〕第１の実施例と全く同様にアレイ基板
上に遮光層および垂直配向膜を形成した後、対向基板に
ポリイミドワニス（ＰＳＩ−Ａ−５４０４：チッソ石油
化学工業株式会社製）を塗布して、水平配向膜を形成し
た。その後、第１の実施例と全く同様の構成で液晶表示
パネルを作製した。この比較例の場合、画素電極上にお
ける液晶のプレチルト角は１１〜１２゜程度である。

【００４０】ＯＮ状態で配向を観察したところ、ディス
クリネーションは瞬時に消失したが、ラビングムラによ
る筋状の表示ムラが発生し、表示品位が低下していた。
以上の比較例より、第１の実施例において、遮光層１０
５の膜厚は０．５μｍ以上２μｍ以下が好ましく、画素
電極１０６上における液晶のプレチルト角は５゜以上１
０゜以下、特に表示品位と視野角特性の関係から８゜程
度が最も好ましい。また、遮光層１０５の光透過率は１
％以下が好ましい。

【００４１】〔第２の実施例〕この第２の実施例では、
第２の実施の形態の具体例として図４を参照しながら、
その構成および製造方法について説明する。図４に示す
ように、第１の実施例と同様に、アレイ側ガラス基板２
０１上に、アモルファスシリコンＴＦＴ素子２０２、ゲ
ート線２０３、ソース線２０４、画素電極２０６および
保護膜２０７を形成し、アレイ基板を作製した。

【００４２】また、対向基板として、対向側ガラス基板
２０８上に対向電極２０９を形成した。次に、対向基板
およびアレイ基板上に、水平配向用ポリイミドワニス
（例えばＳＥ−７２１０：日産化学工業株式会社製）を
印刷法により塗布し、２３０℃で３０分間ベークして、
水平配向膜２１０を形成した。水平配向膜２１０の膜厚
は約７０ｎｍ程度であった。その後、アレイ基板と対向
基板に、液晶が９０゜ＴＮ配向するようにそれぞれラビ
ングを施した。ラビング布はレーヨン布を用いて、ラビ
ング圧は０．３ｍｍであった。

【００４３】次に、アレイ基板上に、感光性の黒色樹脂
（ブラックレジストＣＫ−Ｓ０９２Ｂ：富士ハントテ
クノロジィー株式会社製）をコーターによりアライメン
トマーカー以外の部分に全面に塗布した。その後、１１
０℃で２０分プリベークした後、所定のマスクでアライ
メントした後、コンタクト露光方式で１００ｍＪのパワ
ーで露光を行い、所定の条件にて現像を行った。

【００４４】その後、２２０℃で３０分間ホットプレー
ト上でポストベークを行い、遮光層２０５を、ＴＦＴ素
子２０２、ゲート線２０３、ソース線２０４の全面と画
素電極２０６の一部に形成した。なお、画素電極２０６
上には画素電極端部より３μｍ内側の領域まで遮光層２
０５を形成した。遮光層２０５の膜厚は１．５μｍであ
った。

【００４５】次に、アレイ基板上にプラスチックからな
る球状のスペーサ（例えばミクロパール：積水ファイン
株式会社製）を均一に分散させた。スペーサの球径は４
μｍである。対向基板の周辺部に熱硬化型のシール材
（例えばストラクトボンド：三井東圧化学株式会社製）
を液晶注入口を設けて印刷形成し、アレイ基板と対向基
板を貼り合わせ、所定の温度でシール材を完全硬化さ
せ、液晶セルを作製した。

【００４６】次に、屈折率異方性が０．０９７であるネ
マチック液晶（例えばＺＬＩ−４７９２：メルクジャパ
ン株式会社製）に左捻れのカイラル物質（例えばＳ−８
１１：メルクジャパン株式会社製）を添加して、ねじれ
ピッチが８０μｍになるように濃度調整した。このよう
な条件で作製したカイラルネマチック液晶を真空注入法
で液晶セルに注入し、カイラルネマチック液晶が完全に
充填された後、液晶注入口を封止樹脂により封口する。
その後、アレイ基板と対向基板の表面に偏光板２１２を
その吸収軸がラビング方向に平行になるように貼り付
け、液晶表示パネルを作製した。

【００４７】上記条件により形成した遮光層２０５の臨
界表面張力は２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であり、液晶の表
面張力と比べると十分小さかった。このため、遮光層２
０５上での液晶配向は垂直配向状態となり、画素電極２
０６上では８°程度のプレチルト角を持った水平配向状
態となり、アレイ基板と対向基板間において、遮光層２
０５の上部と側面では捻れハイブリッド配向し、画素電
極２０６上ではＴＮ配向とすることができた。

【００４８】次に、作製した液晶表示パネルの配向観察
を行った。液晶表示パネルを容量結合方式で駆動して、
ＯＮ／ＯＦＦ状態での配向を観察した。この実施例で
も、第１の実施例と同様、ＯＮ状態で異常配向の発生に
よる光漏れが発生していないことを確認できた。これ
は、遮光層２０５の側面が捻れハイブリッド配向となっ
たためであると考えられる。

【００４９】また、ディスクリネーションも瞬時に消失
し、残像等の表示品位の低下は見られなかった。コント
ラストも２００程度であった。以上のようにこの実施例
においても、第１の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。また、第１の実施例同様、遮光層２０５の膜厚は
０．５μｍ以上２μｍ以下が好ましく、画素電極２０６
上における液晶のプレチルト角は５゜以上１０゜以下、
特に表示品位と視野角特性の関係から８゜程度が最も好
ましい。また、遮光層２０５の光透過率は１％以下が好
ましい。

【００５０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、アレイ
基板において、画素電極の端部，配線電極およびスイッ
チング素子上に形成した遮光層の側面における液晶は概
ね垂直に近い配向状態を呈するとともにアレイ基板と対
向基板の間で捻れハイブリッド配向し、画素電極上にお
ける液晶はアレイ基板と対向基板の間で所定のプレチル
ト角をもってＴＮ配向したことにより、遮光層の段差に
よる異常配向を低減し、光漏れの発生やディスクリネー
ションラインの発生を抑制することができ、コントラス
トの向上、表示品位の向上に効果がある。

【００５１】さらに、液晶のプレチルト角と遮光層の膜
厚の最適化を図ることにより、ディスクリネーションラ
インの消失を早めることができ、残像等を無くし、コン
トラストの向上、表示品位の向上に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態の液晶表示パネル
の構成を示す断面図である。

【図２】この発明の第１の実施の形態の液晶表示パネル
の平面図である。

【図３】この発明の第１の実施の形態の液晶表示パネル
のアレイ基板のソース線部分の断面図である。

【図４】この発明の第２の実施の形態の液晶表示パネル
の構成を示す断面図である。

【図５】従来の問題点を説明するためのラビング状態を
示す模式図である。

【符号の説明】

１０１アレイ側ガラス基板１０２ＴＦＴ素子１０３ゲート線１０４ソース線１０５遮光層１０６画素電極１０７保護膜１０８対向側ガラス基板１０９対向電極１１０垂直配向膜１１１水平配向膜１１２液晶分子１１３偏光板１２１ラビング方向１２２ラビング擦り下げ部分１２３ラビング擦り下げ部分１２４画素開口部２０１アレイ側ガラス基板２０２ＴＦＴ素子２０３ゲート線２０４ソース線２０５遮光層２０６画素電極２０７保護膜２０８対向側ガラス基板２０９対向電極２１０水平配向膜２１１液晶分子２１２偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大西博之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素電極，配線電極およびスイッチング
素子を有するアレイ基板と、対向電極を有する対向基板
との間に、液晶を挟持した液晶表示パネルであって、前記画素電極の端部，前記配線電極および前記スイッチ
ング素子上に遮光層を形成し、前記遮光層の側面におけ
る液晶は概ね垂直に近い配向状態を呈するとともに前記
アレイ基板と前記対向基板の間で捻れハイブリッド配向
し、前記画素電極上における液晶は前記アレイ基板と前
記対向基板の間で所定のプレチルト角をもってツイステ
ッドネマティック配向したことを特徴とする液晶表示パ
ネル。
【請求項２】遮光層の膜厚は０．５μｍ以上２μｍ以
下である請求項１記載の液晶表示パネル。
【請求項３】画素電極上における液晶のプレチルト角
は５゜以上１０゜以下である請求項１記載の液晶表示パ
ネル。
【請求項４】遮光層の光透過率は１％以下である請求
項１記載の液晶表示パネル。
【請求項５】画素電極，配線電極およびスイッチング
素子を有するアレイ基板と、対向電極を有する対向基板
との間に、液晶を挟持した液晶表示パネルの製造方法で
あって、前記アレイ基板の前記画素電極の端部，前記配線電極お
よび前記スイッチング素子上に遮光層を形成し、その
後、前記画素電極および前記遮光層上に垂直配向膜を形
成してラビングする工程と、前記対向基板の対向電極上に水平配向膜を形成してラビ
ングする工程とを含むことを特徴とする液晶表示パネル
の製造方法。
【請求項６】画素電極，配線電極およびスイッチング
素子を有するアレイ基板と、対向電極を有する対向基板
との間に、液晶を挟持した液晶表示パネルの製造方法で
あって、前記アレイ基板上に水平配向膜を形成してラビングし、
その後、前記画素電極の端部，前記配線電極および前記
スイッチング素子上に遮光層を形成する工程と、前記対向基板の対向電極上に水平配向膜を形成してラビ
ングする工程とを含むことを特徴とする液晶表示パネル
の製造方法。