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液晶表示装置、及びその製造方法 - 特開2008−3151 | j-tokkyo
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【発明の名称】 液晶表示装置、及びその製造方法
【発明者】 【氏名】橋口 隆史

【氏名】青木 宏憲

【要約】 【課題】

【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透過部と反射部とを有する画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板を有する液晶表示装置であって、
前記アレイ基板上に設けられた開口部を有する平坦化膜と、
前記平坦化膜上に設けられた反射電極と、
前記平坦化膜の開口部に設けられた透過電極と、
前記反射電極と透過電極の上に設けられ、前記画素の配列方向から傾いたラビング方向でラビングされた配向膜とを備え、
前記開口部が前記ラビング方向と垂直な方向の辺を有する液晶表示装置。
【請求項2】
前記開口部が矩形状であり、前記開口部の対向する2辺が、前記ラビング方向と垂直に配置されている請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記開口部の1辺のみが、前記ラビング方向と垂直である請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
透過部と反射部とを有する画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板を有する液晶表示装置であって、
前記アレイ基板上に設けられた開口部を有する平坦化膜と、
前記平坦化膜上に設けられた反射電極と、
前記平坦化膜の開口部に設けられた透過電極と、
前記反射電極の上に設けられ、前記アレイ基板の端辺から傾いたラビング方向でラビングされた配向膜とを備え、
前記開口部の少なくとも1辺が前記ラビング方向と垂直になるよう、前記画素が前記ラビング方向に沿って配列されている液晶表示装置。
【請求項5】
透過部と反射部とを有する画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板を有する液晶表示装置であって、
前記アレイ基板上に設けられた開口部を有する平坦化膜と、
前記平坦化膜上に設けられた反射電極と、
前記平坦化膜の開口部に設けられた透過電極と、
前記反射電極の上に設けられ、所定のラビング方向でラビングされた配向膜とを備え、
前記開口部周辺の傾斜面に、前記ラビング方向に沿って設けられた凹溝が形成されている液晶表示装置。
【請求項6】
前記開口部周辺の傾斜面において、前記平坦化膜に凹凸形状を設けることによって、前記凹溝が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
前記開口部周辺の傾斜面において、前記透過電極に前記ラビング方向に沿ったスリットパターンが設けられ、
前記透過電極に設けられたスリットパターンによって、前記凹溝が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項8】
前記開口部周辺の傾斜面において、前記反射電極に前記ラビング方向に沿ったスリットパターンが設けられ、
前記反射電極に設けられたスリットパターンによって、前記凹溝が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
【請求項9】
透過部と反射部とを有する画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、
前記アレイ基板上に、開口部を有する平坦化膜を形成する工程と、
前記平坦化膜の上に、反射電極を形成する工程と、
前記反射電極の上に、配向膜を形成する工程と、
前記画素の配列方向から傾いた方向であって、前記開口部の少なくとも1辺と垂直な方向に、前記配向膜をラビング処理する工程と、を備える液晶表示装置の製造方法。
【請求項10】
前記ラビング処理を行うラビングローラが前記開口部から前記平坦化膜の上に乗り上げる箇所において、前記開口部の辺と垂直な方向に前記ラビング処理を行う請求項9に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項11】
透過部と反射部とを有する画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、
前記アレイ基板上に、開口部を有する平坦化膜を形成する工程と、
前記平坦化膜の上に、反射電極を形成する工程と、
前記反射電極の上に、配向膜を形成する工程と、
前記開口部周辺の傾斜面に所定の方向で設けられた凹溝に沿って、前記配向膜をラビング処理する工程を備える液晶表示装置の製造方法。
【請求項12】
前記開口部周辺の傾斜面において、前記平坦化膜に凹凸形状が形成され、
前記平坦化膜に形成された凹凸形状によって、前記凹溝が設けられている請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項13】
前記平坦化膜の上に、前記反射電極と接続される透過電極を形成する工程をさらに備え、
前記開口部周辺の傾斜面において、前記透過電極に形成されたスリットパターンによって、前記凹溝が形成されている請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項14】
前記開口部周辺の傾斜面において、前記反射電極に前記ラビング方向に沿ったスリットパターンが設けられ、
前記反射電極に設けられたスリットパターンによって、前記凹溝が形成されていることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は液晶表示装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気機器においても、表示装置の適用が急速に普及している。特に、携帯型のものについては、消費電力を減少させるためにバックライトを必要としない反射型の液晶表示装置が多く用いられている。しかし、この反射型液晶表示装置は、外光を光源としているため、暗い室内などでは、画面が見えにくくなってしまう。そこで、近年、透過型と反射型の性質を併せ持つ、半透過型液晶表示装置の開発が進められてきている。
【0003】
半透過型液晶表示装置は、1つの画素内に、透明電極を備えた透過部と、反射電極を備えた反射部を有している。そして、暗所においては、バックライトを点灯して画素の透過部を利用して画像を表示している。一方、明所においては、バックライトを点灯することなく、反射部の反射電極で外光を反射して、画像を表示している。これにより、明所、及び暗所のいずれでも優れた表示を行なうことができる。さらに、常時バックライトを点灯する必要がなくなるため、消費電力を低減することができる。
【0004】
【特許文献1】特開2005−157105号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このように、半透過型液晶表示装置は、同一画素内に透過部と反射部とを有している。よって、透過部と、反射部の液晶の光学特性を制御するため、透過部と反射部でセルギャップを変える必要がある。このため、特許文献1では、TFTアレイ基板側の透過部において、絶縁膜を掘り込み、透過部と、反射部とに1〜3μmの段差を設けている。
【0006】
ここで、図14、及び図15を用いて従来の液晶表示装置の画素構造について説明する。図14は、従来の液晶表示装置の1画素の構成を模式的に示す平面図である。図15は、従来の液晶表示装置におけるTFTアレイ基板に設けられた一部の画素を示す平面図である。図15に示すように、矩形状の画素50は、マトリクス状に配列されている。図15では、横4×縦2の8つの画素50のみを示している。半透過型液晶表示装置の場合、図14に示すように、画素50には、反射画素電極12が形成されている。この反射画素電極12が形成されている領域が外光を反射する反射部となる。そして、反射画素電極12の一部には、矩形状の開口部15が形成されている。開口部15はバックライトからの光を透過する透過部となる。また、透過部と反射部との境界部Aでは、傾斜面が形成されている。すなわち、開口部15では、絶縁膜が除去されているため、開口部15の周辺の境界部Aでは急峻な傾斜面が形成されている。
【0007】
ここで、画素50が配列されている方向と配向膜のラビング方向とが傾いている。すなわち、図14に示すように、ラビング方向は、画素50を画定するゲート配線2、及びソース配線8のいずれとも平行になっていない。透過部と反射部との段差は、1〜3μmあるため、従来の液晶表示装置では、境界部Aにおいてラビング不良による配向異常が発生してしまうという問題点がある。すなわち、境界部Aをラビングすると、開口部15のコーナー部Dでは、図16に示すように、傾斜面下方向への力の影響によって、ラビング方向にばらつきが生じてしまう。特に、矩形状の開口部15の対角線方向にラビングが実施された場合、開口部15のコーナー部Dで配向異常が発生しやすくなってしまう。このような、配向異常が発生すると、表示品位が劣化してしまう。
【0008】
上述のように従来の液晶表示装置では、配向不良により表示品位が劣化してしまうという問題点があった。
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、配向異常の発生を低減することができる液晶表示装置、並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第1の態様にかかる液晶表示装置は、透過部と反射部とを有する画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板を有する液晶表示装置であって、前記アレイ基板上に設けられた開口部を有する平坦化膜と、前記平坦化膜上に設けられた反射電極と、前記平坦化膜の開口部に設けられた透過電極と、前記反射電極と透過電極の上に設けられ、前記画素の配列方向から傾いたラビング方向でラビングされた配向膜とを備え、前記開口部が前記ラビング方向と垂直な方向の辺を有するものである。
【0010】
本発明の第2の態様にかかる液晶表示装置は、透過部と反射部とを有する画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板を有する液晶表示装置であって、前記アレイ基板上に設けられた開口部を有する平坦化膜と、前記平坦化膜上に設けられた反射電極と、前記平坦化膜の開口部に設けられた透過電極と、前記反射電極の上に設けられ、前記アレイ基板の端辺から傾いたラビング方向でラビングされた配向膜とを備え、前記開口部の少なくとも1辺が前記ラビング方向と垂直になるよう、前記画素が前記ラビング方向に沿って配列されているものである。
【0011】
本発明の第3の態様にかかる液晶表示装置は、透過部と反射部とを有する画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板を有する液晶表示装置であって、前記アレイ基板上に設けられた開口部を有する平坦化膜と、前記平坦化膜上に設けられた反射電極と、前記平坦化膜の開口部に設けられた透過電極と、前記反射電極の上に設けられ、所定のラビング方向でラビングされた配向膜とを備え、前記開口部周辺の傾斜面に、前記ラビング方向に沿って設けられた凹溝が形成されているものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、配向異常の発生を低減することができる液晶表示装置、並びにその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。説明の明確化のため以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【0014】
実施の形態1.
液晶パネル200の全体的な構成について図1を用いて説明する。図1は、液晶表示装置の一例として、TN(Twisted Nematic)タイプのアクティブマトリクス液晶パネル200の構成を示す模式断面図である。以下の説明においては、アクティブマトリックス、TNタイプの液晶表示装置を例として説明するが、本発明は、パッシブ駆動の液晶パネルにも適用可能である。図1に示すように液晶パネル200は、TFT(Thin Film Transistor)アレイ基板201、対向基板202、液晶203、TFT204、画素電極205、コモン電極206、カラーフィルタ207、ブラックマトリクス208及び配向膜209を有する。また、TFT204は、ゲート電極2a、ソース電極8a及びドレイン電極7を有する。このTFT204が設けられた画素の詳細な構成については後述する。
【0015】
液晶パネル200は、TFTアレイ基板201と対向配置される対向基板202と両基板を接着する図示しないシール材との間の空間に液晶203を封入した構成を有する。TFTアレイ基板201上には、互いに直交する方向に図示しないゲート線(走査線)及びソース線(信号線)が形成されており、ゲート線とソース線との交差点近傍にはTFT204が設けられている。また、ゲート線とソース線との間にマトリクス状に形成された複数の画素電極205を有している。TFT204のゲート電極2aがゲート線に、ソース電極8aがソース線に、ドレイン電極7が画素電極205に夫々接続される。なお、画素電極205は、後述する反射画素電極、及び透過画素電極を有している。この液晶パネル200の背面側にバックライトユニットを配置することによって、半透過型液晶表示装置を構成することができる。この画素電極205の詳細な構成については、後述する。
【0016】
他方、対向基板202上にはコモン電極206及びR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタ207、ブラックマトリクス208が形成されている。コモン電極206は、画素電極205と対向するように対向基板202の略全面に形成される短形状の透明電極である。コモン電極206としては、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜を用いる。TFTアレイ基板201と対向基板202との間は、図示しないビーズスペーサ、柱状スペーサ等によって所定の間隔になるように維持されている。
【0017】
TFTアレイ基板201及び対向基板202は矩形状に形成されている。TFTアレイ基板201及び対向基板202の対向する面には、夫々所定の方向に配向された配向膜209が形成されている。両基板は、図示しない枠状のシール材により周辺を接着され、TFTアレイ基板201と対向基板202とシール材とで形成される空間に液晶203が封入されている。これら両基板に挟持された液晶203は、夫々の基板上に設けられた配向膜209によって所定の方向に配向する。なお、対向基板202には、コモン電極206の下にカラーフィルタ207、及びブラックマトリクス208を覆うためのオーバコート膜を形成してもよい。
【0018】
液晶パネル200の基板表面には、偏光板や位相差板等が貼着される。さらに、液晶パネル200には画素電極205を駆動するドライバ(図示せず)を装着する。そして、バックライトを液晶パネル200の背面側に配置することにより、液晶表示装置が完成する。
【0019】
上述の様な配向膜209の液晶配向機能は、TFTアレイ基板201及び対向基板202上に形成された配向膜209表面をラビング(こする)ことにより与えられる。配向膜209のラビング処理について図を用いて説明する。図2(a)は、本実施形態に係るラビング処理を示す斜視図、図2(b)は同上面図であるである。図2においては、1枚のマザー基板103上に2つのTFTアレイ基板201が形成された多面取り構成を示している。しかしこれに限定されず、1枚のマザー基板103で1つのTFTアレイ基板201を形成しても良いし、3つ以上のTFTアレイ基板201を形成しても良い。以下の説明においては、TFTアレイ基板201のラビング処理の例について説明する。
【0020】
本実施形態に係るラビング処理は、回転するラビングローラ100を、マザー基板103に当接させながら、マザー基板103が載置されたステージ102をラビングローラ100の回転方向と略反対方向に移動させることにより行う。ラビングローラ100は円筒状の部材であり、その円筒軸を中心に回転している。
【0021】
ラビングローラ100には、例えばレーヨン布等のラビング布101が巻きつけられている。このラビング布101がマザー基板103表面に形成された配向膜209をこすることにより、当該配向膜209に液晶分子を配向する機能を持たせることができる。
【0022】
ステージ102はマザー基板103を載置する台であり、マザー基板103が載置された状態で、ラビングローラ100に対して相対的に移動する。ステージ102の移動方向は、マザー基板103載置面と平行な方向である。ステージ102とラビングローラ100とは、マザー基板103載置面とラビングローラ100の円筒軸とが平行になるように配置される。また、図2(b)に示すように、マザー基板103載置面側から見た場合において、ステージ102の移動方向とラビングローラ100の円筒軸とは直交しておらず、所定の角度を有するように配置されている。ここで、ラビングローラ100の円筒軸と直交する方向がラビング方向となる。従って、ラビング方向は、TFTアレイ基板201の端辺から所定の角度だけ傾いた方向になる。すなわち、矩形状のTFTアレイ基板201の直交する端辺の間の方向がラビング方向となる。このラビング方向は、液晶203を配向させる方向に応じて決定されている。このようにして、TFTアレイ基板201の表面に形成された配向膜209がラビング処理される。この場合、TFTアレイ基板201の画素の配列方向から傾いた方向がラビング方向となる。
【0023】
次に、マザー基板103について説明する。マザー基板103は、上述したようにTFT204や画素電極205等が形成され画像表示を行う領域である表示領域104を複数備えている。なお、配向膜209は少なくとも表示領域104を覆うように形成される。矩形状の表示領域104内のゲート線は端子107を介してゲートドライバと接続され、ソース線は端子107を介してソースドライバと接続される。端子107は、表示領域104の直交する2辺に夫々複数形成されており、一方の辺に形成された端子107が表示領域104中のゲート線、他方の辺に形成された端子107がソース線に夫々接続されている。なお、端子107は、表示領域104の一辺に沿って全て配置されることもある。
【0024】
なお、図2において、端子107は極めて簡略化されて示されている。典型的には、端子107はその大部分がマザー基板103表面において絶縁されており、表示領域104とは反対側の端部のみ導体面が露出している。端子107の導体面の露出した端部において、端子107とドライバとが接続される。
【0025】
上記のように、TFTアレイ基板201には、矩形状の表示領域104が設けられている。そして、この表示領域104には、画素がマトリクス状に配置されている。そして、それぞれの画素にはTFT204が配置されている。次に、この画素の構成について図を用いて説明する。図3は、TFTアレイ基板201に設けられた1画素の構成を模式的に示す平面図である。また、図3では、反射画素電極12で覆われている構成を説明するため、反射画素電極12の下に設けられている一部の構成要素に付いても合わせて示している。図4は、図3のX−X'断面図であり、TFTアレイ基板の画素の構成を模式的に示している。
【0026】
図3に示すように、ゲート配線2とソース配線8とが互いに交差するように設けられている。TFTアレイ基板201上には、複数のゲート配線2が平行に配置される。また、TFTアレイ基板201上には、複数のソース配線8が平行に配置される。ゲート配線2とソース配線8とは、ゲート絶縁膜4を介して直交するように配置されている。このゲート配線2とソース配線8とで囲まれた領域が画素50となる。従って、画素50は矩形状となる。よって、TFTアレイ基板201には、矩形状の画素50がマトリクス状に配列されている。ゲート配線2とソース配線8との交差点近傍には、TFT204が配置されている。ゲート配線2と、ソース配線8とは通常、TFTアレイ基板201の端辺と平行に配置されている。
【0027】
図4に示すように、ゲート電極2aを有するゲート配線2の上には、ゲート絶縁膜4が形成されている。ゲート絶縁膜4は、ゲート配線2、及びゲート電極2aを覆うように形成されている。さらに、隣接するゲート配線2の間には、補助容量配線3が形成されている。補助容量配線3は、ゲート配線2と平行に設けられている。そして、補助容量配線3は、ゲート配線2と同じ層で形成されている。従って、補助容量配線3も、ゲート絶縁膜4によって覆われている。ゲート配線2、ゲート電極2a、補助容量配線3は、例えば、Al、Crなどの金属膜によって形成されている。ゲート絶縁膜4は、例えば、窒化シリコン膜や酸化シリコンなどの透明性無機絶縁膜によって形成されている。
【0028】
ゲート絶縁膜4の上には、半導体層5が設けられている。半導体層5は、ゲート絶縁膜4上に設けられた半導体能動膜5aと、半導体能動膜5a上に設けられたオーミックコンタクト膜5bとから構成されている。半導体層5は、例えば、アモルファスシリコン(a−Si)や、ポリシリコン(p−Si)によって形成される。また、オーミックコンタクト膜5bにはリンなどの不純物が所定量注入されている。半導体層5は、ゲート絶縁膜4を介してゲート電極2aと対向するよう配置されている。半導体層5の半導体能動膜5aは、ソース領域とドレイン領域との間に配置されたチャネル領域を備えている。また、半導体層5を、ソース配線8とゲート配線2との交差部に設けてもよい。これにより、交差部における断線等を防ぐことができる。
【0029】
半導体層5の上には、ソース電極8a、及びドレイン電極7が設けられている。ソース電極8aは、ソース配線8から延在されている。ソース電極8aは半導体層5のソース領域の上に配置され、ドレイン電極7は半導体層5のドレイン領域の上に配置される。従って、ソース電極8aとドレイン電極7は、チャネル領域を挟んで対向配置されている。ゲート電極2a、半導体層5、ソース電極8a、及びドレイン電極7によってTFT204が形成される。ソース配線8、ソース電極8a、及びドレイン電極7は、例えば、Crなどの金属膜から形成される。また、ドレイン電極7は、補助容量配線3の上まで延在され、補助容量を形成している。すなわち、ドレイン電極7と補助容量配線3とがゲート絶縁膜4を介して一部重複することで、補助容量が形成される。これにより、画素50の電圧保持特性を向上することができる。
【0030】
ソース電極8a、及びドレイン電極7の上には、層間絶縁膜9が形成されている。層間絶縁膜9は、ソース電極8a、ドレイン電極7、及びソース配線8を覆うように形成されている。層間絶縁膜9は、例えば、SiNなどの透明性無機絶縁膜から形成される。層間絶縁膜9の上には、平坦化膜10が形成されている。平坦化膜10は、ドレイン電極7、平坦化膜10は、例えば、アクリル系樹脂などの透明性有機絶縁膜から形成される。平坦化膜10のは、例えば、1〜3μmの厚さで形成され、ゲート配線2、ゲート絶縁膜4、ソース配線8、及び層間絶縁膜9よりも十分厚く形成されている。この平坦化膜10によって、TFTなどの段差が低減され、平坦化を図ることができる。さらに、平坦化膜10の表面には、反射特性を向上するための凹凸パターン10aが形成されている。この凹凸パターン10aは、少なくとも、後述する反射部21aに形成されている。
【0031】
平坦化膜10の上には、透過画素電極11が形成されている。透過画素電極11は、例えば、ITOなどの透明導電膜によって形成されている。透過画素電極11の上には、反射画素電極12が形成されている。反射画素電極12は、例えば、反射率の高い金属材料によって形成されている。具体的には、反射画素電極12としてAlやAgなどの反射膜を用いることができる。反射画素電極12は、透過画素電極11の上に直接成膜されているため、反射画素電極12と透過画素電極11とは、導通している。この反射画素電極12と透過画素電極11によって、図1で示した画素電極205が形成される。すなわち、液晶203を駆動するための画素電極205は、透過画素電極11と、その上に設けられた反射画素電極12との2層から構成される。さらに、ドレイン電極7上の平坦化膜10、及び層間絶縁膜9には、コンタクトホール19が形成されている。このコンタクトホール19を介して透過画素電極11とドレイン電極7とが接続されている。また、反射画素電極12と透過画素電極11とが電気的に接続されているため、TFT204がONするとソース配線8からTFT204を介して、反射画素電極12と透過画素電極11とに同じ表示電圧が印加される。
【0032】
ここで、透過画素電極11は、画素50の略全体に設けられている。一方。反射画素電極12は、透過画素電極11よりも若干大きなパターン形状となっているが、その一部に開口部15が形成されている。この開口部15では、平坦化膜10が形成されていない。開口部15は、矩形状に形成されている。この開口部15では、反射画素電極12が除去され、透過画素電極11が露出している。すなわち、開口部15では、反射膜からなる反射画素電極12が設けられていない。よって、開口部15がバックライトからの光を透過する透過部21bとなる。一方、反射画素電極12が設けられている箇所が、外光を反射する反射部21aとする。このように、本実施の形態にかかる液晶表示装置は、1画素内に外光を反射する反射部21aと、バックライトからの光を透過する透過部21bと、が設けられている半透過型液晶表示装置である。また、開口部15では、反射画素電極12のみでなく平坦化膜10、及び層間絶縁膜9も除去されている。すなわち、開口部15では、基板1上に直接、透過画素電極11が形成されている。このように、開口部15において、平坦化膜10等を除去することによって、透過部21bと反射部21aとの間に所望のセルギャップ差を設けることが可能となる。
【0033】
開口部15は、図3に示すように、隣の画素50のTFT204に接続されたゲート配線2と補助容量配線3との間に配置されている。すなわち、開口部15は、画素50内のTFT204から離れた側に配置されている。従って、開口部15は、隣接するソース配線8と、補助容量配線3と、隣のゲート配線2との間に配置されている。そして、開口部15は、画素50において、傾いて配置されている。従って、開口部15は、ゲート配線2、及びソース配線8の方向から傾いて設けられている。すなわち、矩形状の開口部15は、ゲート配線2、及びソース配線8と所定の角度だけ傾いて配置されている。そして、開口部15の辺がラビング方向と直交するように配置されている。従って、矩形状の開口部15は、ラビング方向に垂直な方向の2辺と平行な方向の2辺とを有している。すなわち、ラビング方向に応じた角度だけ、開口部15がソース配線8、及びゲート配線2から傾いて配置されている。換言すると、開口部15の2辺が、ラビングローラ100の円筒軸と平行になるよう配設されている。
【0034】
ここで、図4に示すように、反射部21aにおける透過部21b側の境界近傍を境界部Aとする。境界部Aは開口部15の周辺に配置される。開口部15の周辺の境界部Aでは、傾斜面が形成されている。反射部21aと透過部21bとでは、ゲート絶縁膜4、層間絶縁膜9、平坦化膜10、及び反射画素電極12の厚さだけ段差がある。よって、開口部15の周辺の境界部Aには、ゲート絶縁膜4、層間絶縁膜9、平坦化膜10、及び反射画素電極12の合計厚さに応じた傾斜面が形成されている。この境界部Aでは、開口部15から離れるほど、表面が高くなる。なお、この境界部A上においても反射画素電極12が形成されているため、視認側から入射した外光を反射する。
【0035】
このように、開口部15の各辺が、ラビング方向と垂直又は平行に配置されている。そのため、境界部Aをラビングローラ100が通過する際、図5に示すように、傾斜面下方向への力の影響が小さく、境界部A以外の箇所と同様にラビングすることができる。なお、図5は、図3に示す開口部15のコーナー部近傍Eにおけるラビング処理を模式的に示す図である。境界部Aではラビングローラ100が一定の傾斜角度を持つ傾斜面を、傾斜面に沿って上るようラビングする。そのため、傾斜面下方向の力が一定となる。これにより、境界部Aにおけるラビング方向のバラツキが低減される。従って、境界部Aに対しても所定の方向にラビングすることができる。これにより、境界部Aにおける配向不良の発生を防ぐことができる。特に、従来の液晶表示装置において、開口部15のコーナー近傍での配向異常の発生を低減することができる。さらに、境界部Aからの配向異常領域の広がりを低減することができる。そのため、透過部21bを広げることにより開口率向上が可能となる。従って、液晶表示装置の表示品位を向上することができる。
【0036】
実施の形態2.
本実施の形態にかかる液晶表示装置について図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態にかかる液晶表示装置のTFTアレイ基板201の画素構成を示す平面図である。本実施の形態にかかる液晶表示装置の基本的構成、及びラビング処理については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態では、開口部15の形状が実施の形態1と異なっている。ここで、図6(a)〜図6(c)のそれぞれに、開口部15の形状の例を示す。まず、図6(a)に示された構成について説明する。図6(a)に示す構成では、画素50に直角三角形状の開口部15が設けられている。ここで、三角形状の開口部15の1辺がラビング方向と垂直となっている。そして、開口部15のラビング方向と垂直な辺は、平坦化膜10が設けられていない透過部21bから平坦化膜10が設けられている反射部21aにラビングローラ100が乗り上げる箇所に配置されている。すなわち、ラビング処理において、ラビングローラ100のラビング布101が透過部21bを通過して反射部21aとなる箇所では、境界部Aがラビング方向と垂直な方向になっている。このように、開口部15のうち、ラビングローラ100のラビング布101が開口部15から平坦化膜10、及び反射画素電極12に乗り上げる1辺のみをラビング方向と垂直にしている。したがって、実施の形態1と同様に、実施の形態1と同様に、境界部Aにおける傾斜面下方向の力によって発生する配向異常領域の広がりを低減することができる。
【0037】
このように、本実施の形態では、開口部15のうち、ラビングローラ100が開口部15から平坦化膜10、及び反射画素電極12に乗り上げる方向にラビングする箇所のみをラビング方向と垂直にしている。従って、開口部15を矩形以外の形状にすることができる。すなわち、本実施の形態では、開口部15から平坦化膜10、及び反射画素電極12に乗り上げる1辺以外の辺を任意の傾きとすることができる。そのため、画素をさまざまな構成とすることができる。すなわち、本実施の形態では、特定の1辺のみをラビング方向と垂直にしている。なお、開口部15の形状は三角形に限られるものではない。すなわち、境界部Aのうち、平坦化膜10が設けられていない透過部21bから平坦化膜10が設けられている反射部21aにラビングローラが乗り上げる箇所に、開口部15のラビング方向と垂直な辺が配置されていればよい。したがって、平坦化膜10が設けられている反射部21aから平坦化膜10が設けられていない透過部21bにラビングする箇所では、開口部15の辺を任意の傾きとすることができる。これにより、ラビング方向のバラツキによって生じる配向異常を防ぐことができる。よって、表示品位の低下を防ぐことができる。
【0038】
具体的には、開口部15の形状を図6(b)に示すように十字形とすることも可能である。さらに、開口部15の形状を、図6(c)に示すように、五角形とすることも可能である。この場合も、ラビングローラ100が開口部15から平坦化膜10、及び反射画素電極12に乗り上げる方向にラビングする箇所において、開口部15の辺をラビング方向と垂直にしている。これにより、配向異常の発生を防ぐことができる。もちろん、開口部15の形状は、図6(a)〜図6(c)に示すものに限られるものではない。本実施の形態では、開口部15を様々な形状にすることができるため、設計の自由度を高くすることができる。
【0039】
実施の形態3.
本実施の形態にかかる液晶表示装置のTFTアレイ基板201の構成について図7を用いて説明する。図7は、TFTアレイ基板201の画素配列を示す平面図である。なお、液晶表示装置の基本的構成、及びラビング処理については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態では、実施の形態1、2と画素の配列が異なっており、具体的には図7に示すように画素が配列されている。本実施の形態では、TFTアレイ基板201の端辺から一定の傾きを有する画素50がマトリクス状に配列されている。図7では、横4×縦2の8つの画素50が示されている。なお、図7において、画素50の符号に後に付したr、g、bは、それぞれ赤色、緑色、青色のカラーフィルターに対応する画素50であることを示している。本実施の形態では、画素50をラビング方向に対して傾けて配列している。すなわち、矩形状の画素50がラビング方向と垂直な辺を備えている。このように、本実施の形態では、画素50自体がラビング方向にと垂直に配列されている。ここで、開口部15は、画素50の各辺と平行に形成されている。すなわち、矩形状の開口部15の辺は、画素50を画定するゲート配線2、又はソース配線8と平行になっている。
【0040】
したがって、開口部15は、ラビング方向と垂直な方向の辺を有している。これにより、実施の形態1と同様に、境界部Aにおける傾斜面下方向の力によって発生する配向異常領域の広がりを低減することができる。なお、本実施の形態では、例えば、ソース配線8、及びゲート配線2の方向をラビング方向に応じて決定すればよい。すなわち、ラビング方向に応じて、TFTアレイ基板201の端辺からゲート配線2、及びソース配線8を傾けて配置すればよい。具体的には、ソース配線8をラビング方向と平行に形成すればよい。そして、ゲート配線2が画素間を通るように、ゲート配線2を蛇行させて形成する。この蛇行したゲート配線2をラビング方向と垂直な方向に形成すればよい。また、画素50の配列方向は、TFTアレイ基板201の端辺から傾いた方向となる。
【0041】
このように、開口部15の少なくとも1辺がラビング方向と垂直になるよう、ラビング方向に沿って画素50が配列されている。さらに、開口部15の辺のうち、開口部15から平坦化膜10の上に乗り上げる箇所の辺をラビング方向と垂直にする。実施の形態1、2では、画素50に対して必要サイズの面積を確保することが困難になり、透過部21bの面積が小さくなる可能性がある。また、透過部21bの割合を高くしようとする場合、画素サイズによっては、開口部15の辺をラビング方向に対して垂直な方向に形成できず、配向不良を起こす可能性がある。この問題を解消するため、本実施の形態では、画素50の開口部15の辺がラビング方向と垂直な方向になるように、画素50の配列をラビング方向に沿った方向にしている。これにより、ラビングローラ100が透過部21bから平坦化膜10と反射画素電極12とに乗り上げる箇所では、ラビング方向が開口部15の辺と垂直になるようラビング処理される。よって、境界部Aでの配向異常が抑制される。また、透過部21bの形状を変更しないため、画素サイズによる透過部21bの面積低下が生じない。よって、画素50における透過部21bの割合を維持することができる。なお、本実施の形態では、TFTアレイ基板201の端辺から傾いた方向にラビングしている。
【0042】
実施の形態4.
本実施の形態にかかる液晶表示装置について図8を用いて説明する。図8は、TFTアレイ基板201の画素配列を示す平面図である。本実施の形態では、実施の形態3と異なる画素配列になっている。なお、液晶表示装置の基本的構成、及びラビング処理については、実施の形態1〜3と同様であるため、説明を省略する。図8では、横4×縦2の8つの画素50が示されている。なお、図8において、画素50の符号に後に付したr、g、bは、それぞれ赤色、緑色、青色のカラーフィルターに対応する画素50であることを示している。本実施の形態では、実施の形態3と同様に、ラビング方向に応じて画素50を傾けて配置している。すなわち、画素50がラビング方向と垂直な辺を有している。さらに、本実施の形態では、1列目の画素50と、2列目の画素50との傾きを直交させている。すなわち、図8に示すように、1列目の画素では、実施の形態3と同じ方向に配列され、2列目の画素50では、1列目の画素に対して90°傾いて配列されている。1列目では、矩形状の画素50の長辺がラビング方向に平行となり、2列目では、矩形状の画素50の短辺がラビング方向と平行になっている。
【0043】
このような構成とすることによって、実施の形態3と同様の効果を得ることができる。すなわち、どの画素50においても、開口部15がラビング方向と垂直な辺を有している。そして、ラビングローラ100が開口部15から平坦化膜10の上に乗り上げる箇所では、この垂直な辺を通過する。したがって、ラビング方向が開口部15の辺と垂直になるようラビング処理され、境界部Aでの配向異常が抑制される。これにより、表示品位を向上することができる。また、ラビング方向に応じて透過部21bの形状を変更する必要がないため、画素サイズによる透過部21bの面積低下が生じない。これにより、透過光の輝度を維持することができる。このように、開口部15の少なくとも1辺がラビング方向と垂直になるよう、ラビング方向に沿って画素50が配列されている。そして、開口部15の辺のうち、開口部15から平坦化膜10の上に乗り上げる箇所の辺をラビング方向と垂直にする。
【0044】
実施の形態5.
本実施の形態にかかる液晶表示装置の構成について図9〜図11を用いて説明する。図9は、TFTアレイ基板201の画素構成を示す平面図である。図10は、TFTアレイ基板の製造工程を示す工程断面図である。図11は、画素50に設けられた開口部15の角部Gを示す図である。なお、本実施の形態にかかる液晶表示装置の基本的構成、及びラビング処理は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態では、図9に示すように、開口部15がラビング方向と垂直な辺を有していない。すなわち、本実施の開口部15が画素に対して傾いておらず、開口部15がゲート配線2、及びソース配線8と平行な辺を有している。
【0045】
ここで、図10(c)に示すように、開口部15の周辺の境界部Bにおいて、平坦化膜10には凹凸形状10bが形成されている。すなわち、開口部15の周辺の傾斜面には、凹凸形状10bが形成されている。ここで、凹凸形状10bは、平坦化膜10の表面に形成されている。境界部Bでは、凹凸形状10bの上に、透過画素電極11、及び反射画素電極12が形成されている。従って、境界部Bの表面には、凹凸形状10bに応じた凹溝18が形成される。すなわち、開口部15の周辺の傾斜面では、凹溝18を有する凹凸が形成される。この凹凸は、平坦化膜10の凹凸形状10bに応じたパターンとなっている。すなわち、配向膜209の表面には凹溝18に基づく凹凸が形成される。
【0046】
ここで、凹凸形状10bは、ラビング方向に沿って設けられている。従って、境界部Bにおける傾斜面には、図11に示すように、凹溝18がラビング方向と平行に形成されている。境界部Bでは、この凹溝18を有する凹凸の上をラビングローラ100が通過する。この凹溝18に沿ってラビングすることによって、境界部Bでの配向不良を防ぐことができる。すなわち、境界部Bにおいて、傾斜面下方向への力によって生じるラビング方向のばらつきを低減することができる。これにより、ラビング布101の毛先の乱れを抑制し、配向異常による表示不良を低減することができる。
【0047】
次に、図10を用いて本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造工程について説明する。まず、基板1上に、スパッタ法などによってAl、Ti、又はCr等からなる第1の金属膜を成膜する。そして、写真製版工程等によって、レジストを露光、現像して、第1の金属膜をパターニングする。これにより、ゲート配線2、ゲート電極2a及び補助容量配線3が形成される。次に、プラズマCVD法等によって、ゲート配線2、ゲート電極2a及び補助容量配線3の上に、シリコン窒化膜等からなるゲート絶縁膜4、及びa−Si膜を成膜する。そして、写真製版工程によって、a−Si膜をパターニングする。これにより、TFTとなる箇所に、島状の半導体層5のパターンが形成される。
【0048】
そして、ゲート絶縁膜4、半導体層5の上に、Cr膜等からなる第2の金属膜をスパッタ法等によって成膜する。写真製版工程等によって第2の金属膜をパターニングする。これにより、ソース電極8a、ドレイン電極7、及びソース配線8が形成される。このとき、ドレイン電極7が補助容量配線3の一部と重複するようパターニングを行なう。これにより、補助容量が形成される。また、ここで、TFTのチャネル領域のオーミックコンタクト膜5bをエッチングする。次に、ソース電極8a、ドレイン電極7、及びソース配線8の上に、シリコン窒化膜からなる層間絶縁膜9を成膜する。層間絶縁膜9の上に、平坦化膜10となる感光性樹脂膜を塗布する。これにより、TFTなどの段差が緩和され、図10(a)に示す構成となる。なお、実施の形態1〜3においても、本実施の形態と同様の工程を用いている。
【0049】
そして、写真製版工程によって、感光性樹脂膜をパターニングして、平坦化膜10を形成する。開口部15、コンタクトホール19となる箇所では、平坦化膜10が除去される。さらに、平坦化膜10の表面には、凹凸パターン10a、及び凹凸形状10bが形成される。凹凸パターン10aは反射部21aに形成され、凹凸形状10bは境界部Bの傾斜面に形成される。感光性樹脂膜の露光量を部分的に変化させることによって、平坦化膜10の表面に凹凸パターン10a、及び凹凸形状10bを形成することができる。さらに、平坦化膜10をマスクとして、ゲート絶縁膜4、及び層間絶縁膜9をエッチングする。これにより、開口部15、コンタクトホール19が形成され、図10(b)に示す構成となる。
【0050】
凹凸パターン10a、凹凸形状10b、開口部15、及びコンタクトホール19が形成された平坦化膜10の上に、透過画素電極11となる透明導電膜を成膜する。透明導電膜としては、例えば、ITOを用いることができる。そして、写真製版工程によって、レジスト塗布、露光、現像を行った後、透明導電膜をエッチングする。これにより、透明導電膜がパターニングされ、透過画素電極11が形成される。透過画素電極11は、コンタクトホール19を介してドレイン電極7と接続される。また、平坦化膜10が形成されていない開口部15にも、透過画素電極11が形成される。次に、透過画素電極11の上に、Al等からなる反射膜を成膜する。そして、反射膜を同様にパターニングして、透過画素電極11の上に、反射画素電極12を形成する。この工程では、開口部15に成膜された反射膜がエッチングされ、透過部21bが形成される。これにより、図10(c)に示す構成となる。そして、反射画素電極12の上に配向膜209を形成する。従って、平坦化膜10に形成された凹凸形状10bによって、開口部周辺の傾斜面に凹溝18を有する凹凸が形成される。
【0051】
ここで、反射部21aでは、反射画素電極12が、凹凸パターン10aの上に形成されている。従って、反射画素電極12の表面は粗くなる。よって、反射画素電極12に入射した光は任意の方向に散乱して反射される。これにより、所望の散乱角度特性を得ることができ、表示品位を向上することができる。
【0052】
さらに、境界部Bでは、透過画素電極11、及び反射画素電極12が凹凸形状10bの上に形成されている。従って、凹凸形状10bを有する下地の上に反射画素電極12が形成され、傾斜面の表面に凹部と凸部が形成される。ここで、凹凸形状10bは、ラビング方向に応じた方向にパターニングされている。これにより、境界部Bの表面に、ラビング方向と平行な凹溝18を有する凹凸が形成される。これにより、配向異常を防ぐことができ、表示品位の低下を防ぐことができる。なお、凹凸形状10bについては、境界部Bの全体に形成しなくてもよく、例えば、図12に示すように、ラビングローラ100が開口部15から平坦化膜10、及び反射画素電極12に乗り上げる2辺のみに形成してもよい。すなわち、開口部15の4辺うち、ラビングローラ100が開口部15から平坦化膜10、及び反射画素電極12に乗り上げる方向にラビングするコーナーを形成する2辺にのみ、凹凸形状10bを設けても良い。これにより、開口部15のコーナー部分近傍での配向異常の発生を防ぐことができる。さらに、本実施の形態では、平坦化膜10の露光量を部分的に変えるだけで、凹凸形状10bを形成することができる。よって、製造工程の増加を防ぐことができる。これにより、高い表示品位の液晶表示装置を生産性よく製造することができる。
【0053】
実施の形態6.
本実施の形態にかかる液晶表示装置について、図13を用いて説明する。図13は、TFTアレイ基板の画素の製造工程を示す工程断面図である。本実施の形態では、実施の形態5と同様に、開口部15がラビング方向と垂直な辺を有しておらず、開口部15の周辺の境界部Bに凹凸が形成されている。しかしながら、本実施の形態では、実施の形態5と異なり、境界部Bにおいて、平坦化膜10に凹凸形状10bが形成されていない。すなわち、本実施の形態では、図13(d)に示すように、平坦化膜10上に透過画素電極11によってスリットパターン11aを設けて、境界部Bの傾斜面に凹凸を形成している。例えば、スリットパターン11aは、透過画素電極11にラビング方向と平行なスリットによって形成される。また、複数のスリットパターン11aを、同じ方向に形成する。そして、スリットパターン11aを有する透過画素電極11の上から反射画素電極12を形成する。これにより、境界部Bの表面には、ラビング方向と平行な凹溝18が形成される。すなわち、配向膜209の表面には凹溝18を有する凹凸が形成される。よって、実施の形態5と同様に、配向異常の発生を防ぐことができる。
【0054】
次に、TFTアレイ基板の製造工程について説明する。まず、層間絶縁膜9の上に平坦化膜10を塗布する。これにより、図13(a)に示す構成となる。なお、ここまでの工程は、実施の形態5で示した図10(a)までの工程と同様であるため説明を省略する。そして、平坦化膜10を露光、現像する。これにより、平坦化膜10がパターニングされる。なお、本実施の形態では、境界部Bの平坦化膜10に凹凸形状10bを形成しないため、境界部Bにおける露光量を一定としている。一方、境界部B以外の反射部21aでは、実施の形態5と同様に、凹凸パターン10aを形成するため、露光量を変化させている。さらに、この工程で、開口部15、及びコンタクトホール19となる箇所では、平坦化膜10を除去して層間絶縁膜9を露出させる。さらに、平坦化膜10をマスクとして、層間絶縁膜9、及びゲート絶縁膜4をエッチングする。これにより、コンタクトホール19、及び開口部15が形成される。これにより、図13(b)に示す構成となる。
【0055】
そして、平坦化膜10の上に、透過画素電極11となる透明導電膜をスパッタ法などによって成膜する。そして、写真製版工程によって、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、現像する。そして、レジストを介して透明導電膜をエッチングすることによって、透過画素電極11が形成される。これにより、図13(c)に示す構成となる。ここで、透過画素電極11は、境界部Bにおいてスリットパターン11aを有するようパターニングされる。すなわち、境界部Bの傾斜面では、透過画素電極11にラビング方向と平行なスリットパターン11aが形成される。ここで、スリットパターン11aと、透過画素電極11は導通している。
【0056】
そして、スリットパターン11aが形成された透過画素電極11の上に、反射画素電極12となる反射膜を成膜する。反射膜としては、Al、又はAgなどの反射機能の高い金属材料を用いることができる。この反射膜を上記と同様にパターニングすることによって、反射画素電極12が形成される。これにより、図13(d)に示す構成となる。そして、反射画素電極12の上に配向膜209を形成する。従って、透過画素電極11に形成されたスリットパターン11aによって、開口部周辺の傾斜面に凹溝18を有する凹凸が形成される。
【0057】
このように、透過画素電極11をパターニングすることによって、境界部Bにスリットパターン11aが形成される。従って、境界部Bでは、反射画素電極12にも、スリットパターン11aに応じて凹凸が形成される。これにより、境界部Bの表面に凹凸が形成される。従って、実施の形態5と同様に、配向異常の発生を防ぐことができる。さらに、本実施の形態では、透過画素電極11にスリットパターン11aを設けるだけで、境界部Bの表面に凹凸を形成することができる。よって、透過画素電極11のパターニング時にスリットパターン11aを形成することで、製造工程の増加を防ぐことができる。これにより、高い表示品位の液晶表示装置を生産性よく製造することができる。もちろん、本実施の形態においても、乗り上げる側の辺についてのみ凹溝18を形成してもよい。
【0058】
なお、本実施の形態では、透過画素電極11にスリットパターン11aを設ける構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、反射画素電極12にスリットパターンを形成してもよい。この反射画素電極12に設けられたスリットパターンによって、境界部Bの表面に凹凸を形成することができる。すなわち、反射画素電極12に形成されたスリットパターンによって、開口部15の周辺の傾斜面に凹溝18を有する凹凸が形成される。よって、配向異常の発生を防ぐことができる。
【0059】
なお、本発明は上述した実施の形態1〜6のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。さらに、実施の形態1〜6を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】実施の形態1にかかる液晶パネルの構成を模式的に示す断面図である。
【図2】実施の形態1にかかるラビング工程を示す図である。
【図3】実施の形態1にかかるTFTアレイ基板の画素構造を模式的に示す平面図である。
【図4】実施の形態1にかかるTFTアレイ基板の画素構造を模式的に示す断面図である
【図5】TFTアレイ基板の画素の境界部Aでのラビング処理を模式的に示す図である。
【図6】実施の形態2にかかるTFTアレイ基板の画素構造を模式的に示す平面図である。
【図7】実施の形態3にかかるTFTアレイ基板の画素配列を模式的に示す平面図である。
【図8】実施の形態4にかかるTFTアレイ基板の画素配列を模式的に示す平面図である。
【図9】実施の形態5にかかるTFTアレイ基板の画素構造を模式的に示す平面図である。
【図10】実施の形態5にかかるTFTアレイ基板の製造工程を示す工程断面図である。
【図11】TFTアレイ基板の画素の境界部Bでのラビング処理を模式的に示す図である。
【図12】実施の形態5にかかるTFTアレイ基板の別の画素構造を模式的に示す平面図である。
【図13】実施の形態6にかかるTFTアレイ基板の製造工程を示す工程断面図である。
【図14】従来のTFTアレイ基板の画素構造を模式的に示す平面図である。
【図15】従来のTFTアレイ基板の画素配列を模式的に示す平面図である。
【図16】TFTアレイ基板の画素の境界部Aでのラビング処理を模式的に示す図である
【符号の説明】
【0061】
1 基板、2 ゲート配線、2a、ゲート電極、3 補助容量配線、4 ゲート絶縁膜、
5 半導体層、5a 半導体能動膜、5b オーミックコンタクト膜、
7 ドレイン電極、8 ソース配線、8a ソース電極、9 層間絶縁膜、
10 平坦化膜、10a 凹凸パターン、10b 凹凸形状、11 透過画素電極、
11a スリットパターン、12 反射画素電極、15 開口部、18 凹溝、
19 コンタクトホール、50 画素、
100 ラビングローラ、101 ラビング布、102 ステージ、
103 マザー基板、104 表示領域、200 液晶パネル
201 TFTアレイ基板、202 対向基板、203 液晶、204 TFT、
205 画素電極、206 コモン電極、207 カラーフィルタ、
208 ブラックマトリクス、209 配向膜
【出願人】 【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【出願日】 平成18年6月20日(2006.6.20)
【代理人】 【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健


【公開番号】 特開2008−3151(P2008−3151A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−170323(P2006−170323)