JP2008065197A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一対の基板と、前記一対の基板間に挟持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、前記複数のサブピクセルの各サブピクセルは、透過部と反射部とを有し、前記一対の基板の中の一方の基板は、前記各サブピクセルの前記反射部に対応する部分に形成された拡散反射層と、前記拡散反射層上に形成された配向膜と、前記配向膜上で前記拡散反射層が形成された領域に形成された位相差膜と、前記位相差膜上に形成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に形成された平坦化膜を有する。
【選択図】図1−1
Description
図18、図19は、従来のIPS方式の半透過型液晶表示装置の1サブピクセルの概略構成を示す要部断面図である。
これらの図において、SUB1は、アクティブ素子を構成する薄膜トランジスタ、画素電極、対向電極(いずれも図示せず)等が形成されるガラス基板(TFT基板ともいう)、SUB2は、カラーフィルタ、ブラックマトリクス等が形成されるガラス基板(カラーフィルタ基板ともいう)、MRはギャップ調整層、RALは、表面に凹凸が形成された拡散反射層、SPAは柱状スペーサ、POL1,POL2は偏光板、RET1,RET2は位相差板である。
また、30は透過部、31は反射部であり、ギャップ調整層(MR)により、反射部31のセルギャップ長は、透過部30のセルギャップ長の約半分に設定してある。これは、反射部31は往復2回光が通過するため、透過部30と反射部31とで光路長をおおよそ一致させるためである。
従来のIPS方式の半透過型液晶表示装置では、図18、図19に示すように、位相差板(RET1,RET2)を内蔵する位相差板内蔵型偏光板(POL1,POL2)を使用しているため、透過部30を透過する光にも位相差板(RET1,RET2)が影響し、光学特性に悪影響を及ぼし、透過部30と反射部31の光学特性の両立が困難であるという問題がある。
前述の問題点を解消するために、ガラス基板(SUB2)側の反射部31にのみ内蔵位相差板を内蔵したIPS方式の半透過型液晶表示装置が知られている。(下記特許文献1参照)
しかしながら、前述の特許文献1に記載の構成では、以降の製造プロセスにより、内蔵位相差板が損傷を受け、半透過型液晶表示装置の信頼性が損なわれることが想定される。
さらに、ガラス基板(SUB1)側に拡散反射層を形成すると、凹凸の表面形状からセルギャップ長が不均一となり表示特性を低下させるという問題があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、カラーフィルタ基板側に位相差膜を内蔵した液晶表示装置において、位相差膜の損傷などを防止し、信頼性を向上させることが可能となる技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、カラーフィルタ基板側に位相差膜を内蔵した液晶表示装置において、拡散反射層をカラーフィルタ基板側に形成することにより、表示特性の低下を防止することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
(1)一対の基板と、前記一対の基板間に挟持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、前記複数のサブピクセルの各サブピクセルは、透過部と反射部とを有する液晶表示装置において、前記一対の基板の中の一方の基板は、前記各サブピクセルの前記反射部に対応する部分に形成された拡散反射層を有し、前記一対の基板の中の他方の基板は、画素電極を有し、前記他方の基板の前記液晶と反対側の面が表示面である。
(3)(2)において、前記配向膜は、前記拡散反射層が形成された領域にのみ形成される。
(4)(2)または(3)において、前記平坦化膜に形成されるギャップ調整層を有する。
(6)(5)において、前記カラーフィルタ上に形成された平坦化膜を有し、前記配向膜は、前記平坦化膜上に形成される。
(7)(5)または(6)において、前記配向膜は、前記拡散反射層が形成される部分にのみ形成される。
(9)(5)ないし(8)の何れかにおいて、前記保護膜上に形成されるギャップ調整層を有する。
(10)(4)または(9)において、前記ギャップ調整層上に形成される柱状スペーサを有する。
(11)(1)ないし(10)の何れかにおいて、前記位相差膜は、高分子液晶材料で構成される。
(12)(2)ないし(11)の何れかにおいて、前記一対の基板の中の他方の基板は、画素電極と対向電極とを有し、前記他方の基板の前記液晶と反対側の面が表示面である。
(13)(12)において、前記対向電極上には層間絶縁膜が形成され、前記画素電極は、前記層間絶縁膜上に形成される。
(1)本発明によれば、カラーフィルタ基板側に位相差膜を内蔵した液晶表示装置において、位相差膜の損傷などを防止し、信頼性を向上させることが可能となる。
(2)本発明によれば、カラーフィルタ基板側に位相差膜を内蔵した液晶表示装置において、拡散反射層をカラーフィルタ基板側に形成することにより、表示特性の低下を防止することが可能となる。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1−1は、本発明の実施例の半透過型液晶表示装置の1サブピクセルの断面構造を示す要部断面図である。図1−2は、本発明の実施例の半透過型液晶表示装置の電極構造を説明するための平面図である。
本実施例の半透過型液晶表示装置では、液晶層(LC)を挟んで、一対のガラス基板(SUB1,SUB2)が設けられる。本実施例の半透過型液晶表示装置では、ガラス基板(SUB1)の主表面側が観察側となっている。
ガラス基板(SUB1;TFTガラス基板ともいう。)の液晶層側には、ガラス基板(SUB1)から液晶層(LC)に向かって順に、絶縁膜(PAS4)、ゲート絶縁膜(GI)、走査線(ゲート線ともいう、図示せず。)(GL)、層間絶縁膜(PAS3)、映像線(ソース線またはドレイン線ともいう、図示せず。)(DL)、層間絶縁膜(PAS1)、対向電極(COM;共通電極ともいう)、層間絶縁膜(PAS2)、画素電極(PIX)、配向膜(AL1)が形成される。なお、ガラス基板(SUB1)の外側には偏光板(POL1)が形成される。
また、図1−2に示すように、対向電極(COM)は面状に形成され、さらに、画素電極(PIX)と対向電極(COM)とが、層間絶縁膜(PAS2)を介して重畳しており、画素電極(PIX)および対向電極(COM)は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜で構成される。これによって保持容量を形成している。尚、層間絶縁膜(PAS2)は、1層に限定されず、2層以上であっても良い。
本実施例では、拡散反射層(RAL)がガラス基板(SUB2)側に形成される。この拡散反射層(RAL)が形成される領域が反射部31であり、反射部31では、ガラス基板(SUB1)側から入射した光が、拡散反射層(RAL)により、入射した方向とは違う方向に拡散して反射される。
また、拡散反射層(RAL)が形成されない領域が透過部30であり、ガラス基板(SUB2)の裏側に配置されるバックライトからの照射光が、透過部30を通って、ガラス基板(SUB1)の主表面側から出射される。
本実施例の半透過型液晶表示装置でも、画素電極(PIX)と平面状の対向電極(COM)とが、層間絶縁膜(PAS2)を介して積層されており、画素電極(PIX)と対向電極(COM)との間に形成されるアーチ状の電気力線が液晶層(LC)を貫くように分布することにより液晶層(LC)を配向変化させる。
本実施例では、ガラス基板(SUB1)と、ガラス基板(SUB2)とは、柱状スペーサ(SPA)により所定のギャップ長に設定されているが、反射部31のセルギャップ長は、ギャップ調整層(MR)により、透過部30のセルギャップ長の約半分に設定される。これは、反射部31は往復2回光が通過するため、透過部30と反射部31とで光路長をおおよそ一致させるためである。
透過部30では、液晶層(LC)の複屈折性を利用して光の明暗を表示するのに対して、反射部31では、液晶表示パネルの内部に配置された内蔵位相差膜(RET)と液晶層(LC)の複屈折性を利用して光の明暗を表示する。
本実施例において、図1に示すガラス基板(SUB2)は、例えば、以下の方法により形成される。
図2−2(a)に示すように、ガラス基板(SUB2)上に拡散反射層(RAL)を形成する。この拡散反射層(RAL)は、例えば、公知のホトエッチング手法を用いて形成される。
次に、この拡散反射層(RAL)上に、内蔵位相差膜用の配向膜(AL)を形成し、この配向膜(AL)に対して、ラビング法により配向処理を施す。ここで、配向膜(AL)は、内蔵位相差膜(RET)の遅相軸方向を定める機能を有する。
次に、配向膜(AL)上にポジ型の位相差膜用レジストを形成し、拡散反射層(RAL)の下側から光(紫外光)を照射し、紫外光が照射された露光部を有機溶剤に溶出させて現像することにより、図2−2(b)に示すように、拡散反射層(RAL)と同じパターンにパターンニングされた内蔵位相差膜(RET)を形成する。
続いて、カラーフィルタ(FIR)、平坦化膜(OC)、ギャップ調整層(MR)、配向膜(AL2)が形成する。
なお、前述の有機溶剤としては、アセトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、シクロヘプタノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及びメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の低級アルコールを単独、または組み合わせて使用することができる。特に、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートが好ましい。
また、拡散反射層(RAL)のパターンを利用して、反射部31にのみ選択的に内蔵位相差膜(RET)を形成することができるので、透過部30の透過特性と、反射部31の反射効率の両立を実現することが可能となる。
即ち、本実施例では、透過部30と反射部31の光学特性の両立が可能となり、さらに、位相差板(RET1,RET2)を偏光板(POL1,POL2)に内蔵する必要がなくなるため、製品の厚みを低減することが可能となる。
また、内蔵位相差膜(RET)と配向膜(AL)上に、カラーフィルタ(FIR)と、平坦化膜(OC)が形成されるので、内蔵位相差膜(RET)の耐食とともに、例えば、柱状スペーサ(SPA)を形成する際の露光のプロセス中でのUV又はDUV照射による配向膜の着色、分解防止効果を、既存の膜を利用して得ることが可能である。
また、ポジ型の位相差膜用レジストと組み合わせて背面露光を行うことにより、拡散反射層(RAL)のパターンを利用して、マスクレスで内蔵位相差膜(RET)を形成することができるので、少量多品種生産における低コスト化を図ることが可能である。
さらに、ガラス基板(SUB1)側を表示面となし、ガラス基板(SUB1)側の電極に反射防止処理を施すなどの手法で、電極パターンを遮光膜(BM)として利用することにより、遮光のための遮光膜(BM)を形成する必要がなくなるので、遮光膜(BM)レス化が可能である。
図3に示す変形例1は、実施例の構造において、ギャップ調整層(MR)を省略したものである。製品構造上または材料選択、例えば、内蔵位相差膜(RET)のギャップ長に合わせた設計等により、反射部31のギャップ長を調整する必要がない場合には、ギャップ調整層(MR)が不要となり、ギャップ調整層(MR)を省略することができ、図3に示す変形例1では、省プロセス化が図ることができる。
図4は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例2の構成を示す図である。図4に示す変形例2は、実施例の構造において、配向膜(AL)を反射部31のみに形成したものである。これにより、変形例2では、透過特性を向上させることが可能となる。
図5は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例3の構成を示す図である。図5に示す変形例3は、反射部31のギャップを調整する必要がない場合の簡略化構造であり、変形例2の構造において、ギャップ調整層(MR)を省略したものである。
変形例4では、内蔵位相差膜(RET)により、カラーフィルタ(FIR)の形成に制約が生じる場合、実施例と同等の特性を確保する上で有効であるが、プロセスメリットは失われる。
図7は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例5の構成を示す図である。図7に示す変形例5は、反射部31のギャップを調整する必要がない場合の簡略化構造であり、変形例4の構造において、ギャップ調整層(MR)を省略したものである。
図9は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例7の構成を示す図である。図9に示す変形例7は、反射部31のギャップを調整する必要がない場合の簡略化構造であり、変形例6の構造において、ギャップ調整層(MR)を省略したものである。
図10は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例8の構成を示す図である。図10に示す変形例8は、変形例4の構造において、配向膜(AL)を反射部31のみに形成したものである。これにより、変形例8では、透過特性を向上させることが可能となる。
図11は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例9の構成を示す図である。図11に示す変形例9は、反射部31のギャップを調整する必要がない場合の簡略化構造であり、変形例8の構造において、ギャップ調整層(MR)を省略したものである。
図13は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例11の構成を示す図である。図13に示す変形例11は、反射部31のギャップを調整する必要がない場合の簡略化構造であり、変形例10の構造において、ギャップ調整層(MR)を省略したものである。
図14は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例12の構成を示す図である。図14に示す変形例12は、変形例4でのプロセスメリット低下軽減構造であり、変形例4の構造において、配向可能な平坦化膜(OC)を用いることにより、配向膜(AL)を不要としたものである。これにより、変形例12では、省プロセス化を図ると同時に、着色要因である配向膜(AL)を排除することで特性を向上させることが可能となる。
図16は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例14の構成を示す図である。図16に示す変形例14は、変形例12の構造において、保護の必要な反射部31にのみに、保護膜(POC)を形成したものである。これにより、変形例14では、透過部30の積層構造を減らすことができるため、特性向上が期待できる。
図17は、図2−1に示すガラス基板(SUB2)側の変形例15の構成を示す図である。図17に示す変形例15は、反射部31のギャップを調整する必要がない場合の簡略化構造であり、変形例14の構造において、ギャップ調整層(MR)を省略したものである。
また、本実施例によれば、ガラス基板(SUB2)側に内蔵位相差膜(RET)を内蔵し、ガラス基板(SUB1)の主表面側が観察側となる半透過型液晶表示装置において、内蔵位相差膜(RET)の損傷などを防止し、信頼性を向上させることが可能となる。
なお、前述までの説明では、本発明を、IPS方式の半透過型液晶表示装置に適用した実施例について説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、ECB方式の半透過型液晶表示装置、あるいは、VA方式の半透過型液晶表示装置にも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
31 反射部
GI ゲート絶縁膜
MR ギャップ調整層
RAL 拡散反射層
RET 内蔵位相差膜
RET1,RET2 位相差板
COM 対向電極
SUB1,SUB2 ガラス基板
FIR カラーフィルタ
OC 平坦化膜
AL,AL1,AL2 配向膜
POC 透明樹脂保護膜
SPA 柱状スペーサ
POL1,POL2 偏光板
Claims (14)
- 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、
前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、
前記複数のサブピクセルの各サブピクセルは、透過部と反射部とを有し、
前記一対の基板の中の一方の基板は、前記各サブピクセルの前記反射部に対応する部分に形成された拡散反射層を有し、
前記一対の基板の中の他方の基板は、画素電極を有し、
前記他方の基板の前記液晶と反対側の面が表示面であることを特徴とする液晶表示装置。 - 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、
前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、
前記複数のサブピクセルの各サブピクセルは、透過部と反射部とを有し、
前記一対の基板の中の一方の基板は、前記各サブピクセルの前記反射部に対応する部分に形成された拡散反射層と、
前記拡散反射層上に形成された配向膜と、
前記配向膜上で前記拡散反射層が形成された領域に形成された位相差膜と、
前記位相差膜上に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ上に形成された平坦化膜を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記配向膜は、前記拡散反射層が形成された領域にのみ形成されることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記平坦化膜に形成されるギャップ調整層を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の液晶表示装置。
- 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、
前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、
前記複数のサブピクセルの各サブピクセルは、透過部と反射部とを有し、
前記一対の基板の中の一方の基板は、前記各サブピクセルの前記反射部に対応する部分に形成された拡散反射層と、
前記拡散反射層上に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ上に形成された配向膜と、
前記配向膜上で前記拡散反射層が形成された領域に形成された位相差膜と、
前記位相差膜上に形成された保護膜を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記カラーフィルタ上に形成された平坦化膜を有し、
前記配向膜は、前記平坦化膜上に形成されることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。 - 前記配向膜は、前記拡散反射層が形成される部分にのみ形成されることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記平坦化膜は、前記配向膜を兼用することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記保護膜上に形成されるギャップ調整層を有することを特徴とする請求項5ないし請求項8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記ギャップ調整層上に形成される柱状スペーサを有することを特徴とする請求項4または請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記位相差膜は、高分子液晶材料で構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記一対の基板の中の他方の基板は、画素電極と対向電極とを有し、
前記他方の基板の前記液晶と反対側の面が表示面であることを特徴とする請求項2ないし請求項11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記対向電極上には層間絶縁膜が形成され、
前記画素電極は、前記層間絶縁膜上に形成されることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置。 - 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、
前記液晶表示パネルは、複数のサブピクセルを有し、
前記複数のサブピクセルの各サブピクセルは、透過部と反射部とを有し、
前記一対の基板の中の一方の基板は、前記各サブピクセルの前記反射部に対応する部分に形成された拡散反射層と、
前記拡散反射層上に形成された配向膜と、
前記配向膜上で前記拡散反射層が形成された領域に形成された位相差膜とを有する液晶表示装置の製造方法において、
パターンニングされた前記拡散反射層を形成する工程と、
前記拡散反射層上に配向膜を形成する工程と、
前記配向膜上にポジ型の位相差膜用レジストを形成し、前記拡散反射層側から光を照射し、光が照射された露光部を除去することにより、パターンニングされた位相差膜を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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