JP4806223B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カラー表示方式の液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、横電界方式の液晶表示装置に好適に適用できる技術に関する。

液晶表示装置の表示方式には、液晶の配向方向を基板に直交する面内で回転させる方式と、基板に平行な面内で回転させる方式とがある。前者の代表例がＴＮ（Twisted Nematic）方式であり、後者は横電界（ＩＰＳ：In-Plane Switching）方式である。

ＴＮ方式の液晶表示装置では、液晶が基板に平行な面からずれて配向するため、視野角の増大に伴って偏光角に大きなずれが生じ、広い視野角が得られない。これに対して、横電界方式の液晶表示装置では、液晶が基板に平行な面内で配向するため、視野角による偏光角のずれが生じず、広い視野角を得ることが出来る。このため、近年、横電界方式の液晶表示装置が多く採用される傾向にある。ところで、横電界方式の液晶表示装置では、ＴＮ方式の液晶表示装置に比して広い視野角が得られるものの、以下に述べるように、カラー表示に際して、斜め視野から見た際に色付きが生じる問題があった。

液晶表示装置では、液晶層を基板の法線方向に透過するＲＧＢの各透過光について、光強度が同程度になるように設定されている。しかし、透過光の入射角が基板の法線方向からずれると、液晶層で生じるリターデーションにずれが生じることによって、透過光の光強度が変化する。

ここで、リターデーションは、光路長と屈折率異方性との積で表され、透過光の波長に依存しない。ところが、透過光の光強度は、リターデーションと透過光の波長との比に依存して変化するため、ＲＧＢの各透過光の光強度がそれぞれ独立に変化し、光強度にばらつきが生じる。このため、斜め視野から見た際にはＲＧＢのうちの何れかの透過光が強調され、色付きが生じる。カラー表示方式の液晶表示装置で色付きが生じると、表示品質が低下することによって、原画の持つイメージが大きく損なわれる。

上記問題に対して、特許文献１には、１つの画素で、液晶に印加される電界の方向が相互に異なる２つの領域（サブ領域）を形成し、これら２つの領域で、電界を発生させた際に液晶の配向方向を相互に対称な関係を保ちながら逆の方向に回転させることを提案している。同文献によれば、この２つの領域で光学特性が相互に補償されることによって、斜め視野から見た際の色付きを抑制できるものとしている。

しかし、同文献に記載の液晶表示装置では、双方の領域で液晶の配向方向が９０°異なる白の階調表示（明表示）に際して色付きが抑制されるものの、液晶の配向方向が９０°からずれる黒から中間調の階調表示に際しては、光学特性が充分に補償されず、色付きを充分に抑制できない。

一方、特許文献２は、ＲＧＢの各画素におけるカラーフィルタの膜厚を、相互に異なる値に設定することを提案している。図８は、同文献に記載の液晶表示装置の構成を示す断面図である。ＲＧＢの各画素表示部（画素）１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bの比が、代表波長λ_R，λ_G，λ_Bの比に等しくなるように設定されている。各代表波長λ_R，λ_G，λ_Bは、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂのカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの透過スペクトルにおけるピーク透過率の７０％以上の波長領域からそれぞれ選択される。また、そのような液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bが得られるように、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの膜厚ｄ_R''，ｄ_G''，ｄ_B''を設定するものとしている。
特許第３１２０７５１号（図４，００８０等） 特許第２８２８０７３号（図１）

特許文献２によれば、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bの比が、代表波長λ_R，λ_G，λ_Bの比に等しいことによって、ＲＧＢの各透過光について、基板に対する入射角に拘りなく、リターデーションと波長との比を同程度とする。これによって、ＲＧＢの各透過光の間の光強度のばらつきを抑制し、斜め視野から見た際の色付きを抑制している。

しかし、同文献の液晶表示装置では、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの膜厚ｄ_R''，ｄ_G''，ｄ_B''を変化させるため、これらカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの形成に際して、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを透過する透過光の色度が一致するように、各カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに混合する顔料の濃度を調節する必要がある。

上記顔料濃度の調節に際しては、各カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂについて、吸収スペクトルの算出、顔料濃度の設定、顔料ペーストの粘度の調節や、実際に製造されたカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを用いた色度の検証、補正などといった様々な設計が必要となる。このように、特許文献２の液晶表示装置は、設計に際して多くの手間及び労力を必要とする問題があった。

本発明は、上記に鑑み、設計が容易で、且つ階調の如何に拘らず斜め視野から見た際の色付きを抑制可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、
複数の画素表示部を備え、横電界で液晶層を駆動するカラー表示の液晶表示装置であって、
前記複数の画素表示部の各々に対応する位置に配置された複数の互いに同じ膜厚のカラーフィルタを有する第１の基板と、
データ線と共通線が形成された基板と、該基板上に形成され、前記データ線を覆うパッシベーション膜と、該パッシベーション膜上に位置する透明有機膜と、を有する第２の基板と、を備え、
前記液晶層は、前記第１の基板と、前記第２の基板との間に位置し、
前記透明有機膜上には、前記共通線に接続された共通電極が配設され、
前記共通電極は、前記データ線を、前記データ線よりも広い幅で、且つ前記データ線と重なるように、前記パッシベーション膜と前記透明有機膜を介して覆い、
前記透明有機膜は、対向する前記カラーフィルタの色に応じた厚さを有し、その膜厚は、対向する前記カラーフィルタの色が同一の部分同士は同一で、対向する前記カラーフィルタの色が異なる部分同士は互いに異なり、
前記液晶層の厚みと前記透明有機膜の厚みとの和が、前記カラーフィルタの色に拘わらず一定であり、
前記複数の画素表示部に対応する前記液晶層の厚みの比は、前記複数のカラーフィルタ各々の透過スペクトルにおける透過率がピーク時の７０％以上である波長領域からそれぞれ選択された波長の比に実質的に等しい、
ことを特徴とする。

また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、上記液晶表示装置の製造方法であって、
前記パッシベーション膜上に前記透明有機膜を一様な厚みに形成する工程と、
形成された前記透明有機膜を、フォトマスクを介して、前記複数の画素表示部に対応する位置ごとに異なる強度の光で露光する工程と、
露光された前記透明有機膜をウエットエッチングで除去し、前記複数の画層表示部に対応する位置ごとに異なる厚みを有する前記透明有機膜にパターニングする工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置によれば、波長が長い透過光及び波長が短い透過光について、基板に対する入射角に拘りなく、リターデーションと波長との比を相互に近づけることが出来る。従って、基板に対する入射角に応じて、波長が長い透過光の光強度と波長が短い透過光の光強度とが同程度に変化することによって、様々な波長の透過光の間の光強度のばらつきを抑制し、斜め視野から見た際の色付きを抑制できる。

本発明の液晶表示装置の好適な実施態様によれば、各色の画素に対応する液晶層の厚みの比が、各色のカラーフィルタの透過スペクトルにおけるピーク透過率の７０％以上の波長領域からそれぞれ選択された波長（代表波長）の比に実質的に等しい。波長が長い透過光及び波長が短い透過光について、基板に対する入射角に拘りなく、リターデーションと波長との比をほぼ同程度にすることが出来る。

本発明の液晶表示装置では、好ましくは、各画素には、液晶の初期配向方向が同じで、電界を印加した際に液晶の回転方向が逆である一対の領域が形成される。一対の領域で光学特性が相互に補償されることによって、白の階調表示に際して、斜め視野から見た際の色付きを更に抑制できる。

本発明の液晶表示装置の好適な実施態様では、ＴＦＴ基板に形成される透明有機膜の厚みをカラーフィルタの各色毎に制御して、前記基板の表面形状を制御する。各色のカラーフィルタを同じ厚みで形成でき、各色のカラーフィルタの顔料濃度の調節を行う必要がないので、特許文献２に記載の液晶表示装置に比して、設計を容易に行うことが出来る。

上記実施態様では、好ましくは、各画素内の液晶層の厚みと、各画素内の透明有機膜の厚みとの和が、カラーフィルタの色に拘わらず一定である。各画素内の液晶層の厚みを、各画素内の透明有機膜の厚みによって一義的に設定できるため、液晶表示装置の製造工程を簡素化できる。また好ましくは、共通電極とデータ線とが基板の垂直方向で見て重なるように配置されることによって、データ線が発生する電界を共通電極で遮蔽できる。

本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、上記ＴＦＴ基板に形成される透明有機膜の厚みがカラーフィルタの各色毎に制御される液晶表示装置を製造することが出来る。また、相互に異なる厚みを有する透明有機膜の形成に際して、カラーフィルタの各色毎に透明有機膜を形成する必要がないため、液晶表示装置の製造工程を簡素化できる。本発明の第１の視点に係る液晶表示装置の製造方法によれば、相互に異なる厚みを有する透明有機膜の形成に際して、カラーフィルタの各色毎に露光する必要がないため、液晶表示装置の製造工程を更に簡素化できる。

以下、図面を参照し、本発明に係る実施形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置は、カラー表示方式のアクティブマトリクス型透過型液晶表示装置であって、白色光を出射するバックライト光源の前面に配設され、光スイッチングによってＲＧＢの各透過光をそれぞれ透過させる、画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂを面内に備える。各画素表示部１０１（１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）はＲＧＢが１組となり、各組がマトリクス状に配設されている。各画素表示部１０１を囲んで、遮光部１０２が配設されている。

液晶表示装置１００は、光出射側に配設されたＴＦＴ基板１０と、光入射側にＴＦＴ基板１０に対向して配設されたカラーフィルタ基板２０と、ＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２０との間に配設された液晶層３０とを備える。ＴＦＴ基板１０は、各画素表示部１０１に光スイッチングを制御するＴＦＴ素子を備え、カラーフィルタ基板２０は、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１ＢにＲＧＢの各透過光を透過させるカラーフィルタ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂをそれぞれ備える。

ＴＦＴ基板１０は、ガラス基板１１を備え、ガラス基板１１上には走査線（図示なし）及び共通線（図示なし）が形成されている。これら走査線及び共通線を覆ってガラス基板１１上には、窒化シリコン膜（図示なし）が形成されている。窒化シリコン膜上には、データ線１２が形成されている。走査線、共通線、及びデータ線１２は、何れも遮光部１０２に形成されている。データ線１２を覆って上記窒化シリコン膜上には、窒化シリコンから成るパッシベーション膜１３が形成されている。パッシベーション膜１３は、走査線、共通線、及びデータ線１２等の配線を保護する目的で形成されている。

パッシベーション膜１３上には、アクリル樹脂から成る透明有機膜１４が形成され、透明有機膜１４上には、何れも透明な画素電極１５及び共通電極１６が配設されている。液晶表示装置１００では、横電界方式が採用され、画素電極１５と共通電極１６との間に印加される電圧を制御することによって、液晶層３０に横方向の電界を発生させる。共通電極１６は、データ線１２よりも広い幅で、且つデータ線１２と重なるように配設され、データ線１２によって発生する電界を遮蔽している。データ線１２と共通電極１６との間に生じる寄生容量を低減するため、透明有機膜１４は充分に大きな膜厚で形成される。

カラーフィルタ基板２０は、ガラス基板２１を備える。ガラス基板２１上には、画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂを囲んでブラックマトリクス２２が形成され、遮光部１０２を構成している。ブラックマトリクス２２から露出するガラス基板２１の表面、及び、ブラックマトリクス２２の一部を覆って、カラーフィルタ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂが形成されている。ブラックマトリクス２２及びカラーフィルタ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ上には、オーバーコート層２４が形成されている。

液晶層３０に面するＴＦＴ基板１０の表面には、配向膜４１が形成されている。液晶層３０に面するカラーフィルタ基板２０の表面には、Ｂ画素表示部１０１Ｂ脇の遮光部１０２に柱状スペーサ（図示なし）が取り付けられ、柱状スペーサを覆ってその表面の全体に、配向膜４２が形成されている。柱状スペーサの上端がＴＦＴ基板１０に接することにより、ＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２０との間隔が一定に保たれている。配向膜４１，４２は、相互に平行な方向にラビングされている。

ＴＦＴ基板１０の光出射面、及び、カラーフィルタ基板２０の光入射面には、偏光板４３，４４が相互にクロスニコルに配設されている。ＴＦＴ基板１０側の偏光板４３は、その吸収軸が、液晶３１の初期配向方向に一致するように配設されている。符号４５は、液晶表示装置１００に入射する白色光の入射方向を示している。

本実施形態の液晶表示装置では、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bの比が、代表波長λ_R，λ_G，λ_Bの比に等しくなるように設定されている。つまり、ｄ_R：ｄ_G：ｄ_B＝λ_R：λ_G：λ_Bである。各代表波長λ_R，λ_G，λ_Bは、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂのカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの透過スペクトルにおけるピーク透過率の７０％以上の波長領域からそれぞれ選択される。また、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂで、液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bと透明有機膜１４の膜厚ｄ_R’，ｄ_G’，ｄ_B’との和が一定になるように設定され、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける透明有機膜１４の膜厚ｄ_R’，ｄ_G’，ｄ_B’は、ｄ_R’＜ｄ_G’＜ｄ_B’の関係を有する。

本実施形態の液晶表示装置では、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの代表波長λ_R，λ_G，λ_Bとして、例えば６１０ｎｍ、５５０ｎｍ、及び４６０ｎｍをそれぞれ選択する。これらの代表波長λ_R，λ_G，λ_Bの比に基づき、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bを、例えば３．３μｍ、３．０μｍ、及び２．５μｍにそれぞれ設定する。これら液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bの間の差分に基づき、透明有機膜１４の膜厚ｄ_R’，ｄ_G’，ｄ_B’を、例えば１．２μｍ、１．５μｍ、及び２．０μｍにそれぞれ設定する。

液晶３１には、例えば屈折率異方性Δｎが０．１００で、誘電率異方性Δεが１０の材料を用いる。遮光部１０２における透明有機膜１４の膜厚は、例えばＧ画素表示部１０１Ｇにおける透明有機膜１４の膜厚ｄ_G’と同じ値に設定する。

図２は、図１のＴＦＴ基板及び液晶の初期配向方向を示す平面図である。なお、図１は、同図のＩ−Ｉ方向に沿って見た断面を示している。走査線５１及び共通線５２は、画素表示部１０１の配列の行方向に沿って、隣接する２つの画素表示部１０１の間に各１本ずつ配設されている。データ線１２は、画素表示部１０１の配列の列方向に沿って、隣接する２つの画素表示部１０１の間に各１本ずつ配設されている。

走査線５１とデータ線１２との交点の近傍には、ＴＦＴ素子５３が配設されている。ＴＦＴ素子５３は、ソース電極５４及びドレイン電極５５と、窒化シリコン膜を介してこれらの電極５４，５５の下部に配設され、ゲート電極として機能する走査線５１の一部とから構成される。ソース電極５４は、データ線１２に直接に接続される。ドレイン電極５５は、透明有機膜１４及びパッシベーション膜１３に連続して形成されたスルーホール５６，５７に埋め込まれたプラグを介し、上部の画素電極１５に接続されている。

共通線５２は、透明有機膜１４及びパッシベーション膜１３に連続して形成されたスルーホール５８，５９に埋め込まれたプラグを介し、上部の共通電極１６に接続されている。画素電極１５及び共通電極１６は、画素表示部１０１で画素表示部１０１の配列の列方向に延びる櫛歯形状に形成され、それぞれの櫛歯部分が交互に且つ相互に平行に配設されている。

符号３２は、配向膜４１，４２のラビング方向を示している。液晶３１の初期配向方向は、この配向膜４１，４２のラビング方向に一致し、画素電極１５及び共通電極１６の櫛歯部分の延在方向から、例えば５〜２５°の角度を有している。

画素電極１５と共通電極１６との間に電圧が加わっていない状態では、液晶３１は、ＴＦＴ基板１０の偏光板４１の吸収軸に平行に配向しているため、カラーフィルタ基板２０から入射した光は、ＴＦＴ基板１０を透過することが出来ない。

一方、ＴＦＴ素子５３の駆動によって、画素電極１５及び共通電極１６の間に所定の電圧が加わると、液晶層３０に横方向の電界が生じ、液晶３１は、ＴＦＴ基板１０に平行な面内で回転する。カラーフィルタ基板２０から入射した光は、液晶層３０を通過する際の複屈折によって、ＴＦＴ基板１０を透過することが出来る。また、電圧の大きさを調節することによって、液晶３１が回転する角度を調節し、透過光の光強度を調節することが出来る。

本実施形態の液晶表示装置１００によれば、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bの比が、代表波長λ_R，λ_G，λ_Bの比に等しいことによって、ＲＧＢの各透過光について、基板に対する入射角に拘りなく、リターデーションと波長との比を同程度とすることが出来る。従って、基板に対する入射角に応じてＲＧＢの各透過光の光強度が同程度に変化することによって、ＲＧＢの各透過光の間の光強度のばらつきを抑制し、斜め視野から見た際の色付きを抑制できる。ＲＧＢの３色を表示するフルカラー表示の液晶表示装置で色付きを抑制することによって、液晶表示装置の表示品質を向上させ、原画の持つイメージを正確に表示することが出来る。

本実施形態の液晶表示装置１００によれば、また、上記液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bに基づき、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける透明有機膜１４の膜厚ｄ_R’，ｄ_G’，ｄ_B’を、ｄ_R’＜ｄ_G’＜ｄ_B’となるように設定するので、各カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを同じ膜厚で形成することが出来る。この場合、各カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの顔料濃度の調節を行う必要がないので、特許文献２に記載の液晶表示装置に比して、設計を容易に行うことが出来る。

本実施形態の液晶表示装置１００では、更に、顔料濃度の調節を行う必要がないため、液晶層３０の平均の層厚の変更、例えばＧ画素表示部１０１Ｇの層厚ｄ_Gを基準とし、４μｍ或いは２μｍに変更する際にも、設計を容易に行うことが出来る。

なお、各代表波長λ_R，λ_G，λ_Bは、上記６１０ｎｍ、５５０ｎｍ、４６０ｎｍに限らず、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの透過スペクトルにおけるピーク透過率の７０％以上の波長領域からそれぞれ任意に選択することが出来る。また、液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bも、上記実施形態の値に限らず、代表波長λ_R，λ_G，λ_Bの比に等しい任意の値を設定することが出来る。液晶層の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bは、必ずしも代表波長λ_R，λ_G，λ_Bの比に等しくなくても、ｄ_R＞ｄ_G＞ｄ_Bとなるように設定することにより、斜め視野から見た際の色付きをある程度抑制できる。

図１に示した液晶表示装置１００を製造する製造方法について説明する。ＴＦＴ基板１０の製造に際して、先ず、ガラス基板１１上に金属膜をスパッタ法により成膜する。次いで、公知のフォトリソグラフィ法及びエッチング法により、金属膜を所定形状にパターニングし、走査線及び共通線を形成する。金属膜には、例えばクロムを用いることが出来る。

次いで、ＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法により、窒化シリコン膜、非晶質シリコン膜、及びｎ型非晶質シリコン膜を、それぞれ４００ｎｍ、２００ｎｍ、及び３０ｎｍの膜厚で順次に堆積する。引き続き、ドライエッチング法により、非晶質シリコン膜及びｎ型非晶質シリコン膜を所定形状にパターニングし、データ線１２を形成する。データ線１２を覆って窒化シリコン膜上に、窒化シリコンから成るパッシベーション膜１３を２００ｎｍの膜厚で成膜した後、パッシベーション膜１３上に感光性アクリル樹脂膜（１４）を一様な膜厚で塗布する。

引き続き、フォトマスクを用いて感光性アクリル樹脂膜を露光し、現像する。図３は、感光性アクリル樹脂膜の露光に際して用いるフォトマスクについて、図２に重なる領域の構成を示す平面図である。フォトマスク６０は、図２のスルーホール５６，５８が形成される領域、ＲＧの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ、及び、遮光部１０２をそれぞれ露光する、スルーホール形成領域露光パターン６１、ＲＧの各画素表示部露光パターン６２Ｒ，６２Ｇ、遮光部露光パターン６３を有する。Ｂ画素表示部１０１Ｂに対応する領域は、光を透過しない遮光領域６４を構成している。

スルーホール形成領域露光パターン６１の透過率は１００％であり、ＲＧの各画素表示部パターン６２Ｒ，６２Ｇの透過率Ｔ_R，Ｔ_Gは、Ｔ_R＞Ｔ_Gの順に高く設定されている。遮光部露光パターン６３の透過率は、Ｇ画素表示部露光パターン６２Ｇの透過率Ｔ_Gと同じ値に設定されている。

感光性アクリル樹脂膜の露光、現像に際しては、露光量が多いほど現像液に対する溶解スピードが速くなる。従って、フォトマスク６０を用いて感光性アクリル樹脂膜を露光し、現像することによって、感光性アクリル樹脂膜を、フォトマスク６０の透過率の高い領域で薄く、透過率の低い領域で厚く形成できる。ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｇにおける透明有機膜１４の膜厚ｄ_R'，ｄ_G'，ｄ_B'は、ｄ_R’＜ｄ_G’＜ｄ_B’となるように形成され、遮光部１０２における透明有機膜１４の膜厚が、Ｇ画素表示部１０１Ｇにおける透明有機膜１４の膜厚ｄ_G'と同じに形成される。

また、スルーホール形成領域露光パターン６１の露光部分では、感光性アクリル樹脂膜の全てが除去されることによって、スルーホール５６，５８が形成される。更に、ＴＦＴ基板１０の全体を囲むシール部、及びシール部の外側の領域についても、感光性アクリル樹脂膜の全てが除去される。引き続き、感光性アクリル樹脂膜の焼成を行うことによって、透明有機膜１４を形成する。

感光性アクリル樹脂膜の塗布及び露光に際しては、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける透明有機膜１４の膜厚ｄ_R’，ｄ_G’，ｄ_B’が、それぞれ１．２μｍ、１．５μｍ、及び２．０μｍになるように、感光性アクリル樹脂膜の塗布膜厚、露光光の強度、及びフォトマスク６０の画素表示部パターン６２Ｒ，６２Ｇの透過率を設定する。なお、透明有機膜１４は、感光性を有し、且つ高い透明性を有する樹脂材料で構成すればよく、感光性アクリル樹脂膜以外にも、例えば感光性ポリイミド樹脂膜等の樹脂膜を用いることも出来る。

次いで、ドライエッチングにより、スルーホール５６，５８の底部のパッシベーション膜１３を除去して、スルーホール５７，５９を形成する。スルーホール５７，５９の底部には、ドレイン電極及び共通線をそれぞれ露出させる。引き続き、パッシベーション膜１３に形成されたスルーホール５７，５９、及び透明有機膜１４に形成されたスルーホール５６，５８の内部を埋め込んで、透明有機膜１４上にＩＴＯ（Indiun Tin Oxide）膜を成膜した後、このＩＴＯ膜をパターニングする。これにより、ドレイン電極及び共通線に接続する各プラグと、これら各プラグの上端に接続された画素電極１５及び共通電極１６をそれぞれ形成し、ＴＦＴ基板１０を完成する。

更に、カラーフィルタ基板２０に対向するＴＦＴ基板１０の表面に配向膜４１を形成し、所定の方向にラビングする。また、公知の方法により、カラーフィルタ基板２０を製造し、ＴＦＴ基板１０に対向するカラーフィルタ基板２０の表面に柱状スペーサを取り付ける。引き続き、柱状スペーサを覆って、その表面に配向膜４２を形成し、所定の方向にラビングする。

配向膜４１，４２が形成されたＴＦＴ基板１０及びカラーフィルタ基板２０を、柱状スペーサを介して相互に貼り合わせ、周辺のシール部をシール材で固定することによって、中空部を形成する。引き続き、中空部の内部に液晶を注入し、注入部分を封止する。

次いで、ＴＦＴ基板１０の光出射面、及び、カラーフィルタ基板２０の光入射面に、偏光板４３，４４をそれぞれ貼り付ける。偏光板４３，４４は、ＴＦＴ基板１０側の偏光板４３の吸収軸が液晶３１の初期配向方向に一致し、且つ相互にクロスニコルになるように貼り付ける。更に、ＴＦＴ素子５３を駆動するためのドライバＩＣ及び信号処理基板を接続することによって、液晶パネル１００を完成する。

本実施形態の液晶表示装置の製造方法によれば、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂに対応し、Ｔ_R＞Ｔ_G＞Ｔ_Bの順に高い透過率Ｔ_R，Ｔ_G，Ｔ_Bを有するフォトマスク６０を用いて、感光性アクリル樹脂層を露光することによって、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける膜厚ｄ_R’，ｄ_G’，ｄ_B’がｄ_R’＜ｄ_G’＜ｄ_B’となる透明有機膜１４を容易に形成することが出来る。

なお、上記実施形態の構成に代えて、カラーフィルタ基板２０のオーバーコート層２４上に、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂでｄ_B’＞ｄ_G’＞ｄ_R’の順に大きな膜厚を有する膜を形成することも考えられる。この場合には、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける液晶層３０の層厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bの比を、代表波長λ_R，λ_G，λ_Bの比に近づけるため、この膜を充分に大きな膜厚で形成する必要がある。しかし、データ線１２と共通電極１６とが重なる構成を有する液晶表示装置では、一般に透明有機膜１４が充分に大きな膜厚で形成される。従って、この透明有機膜１４を利用することによって、そのような膜を別途形成する必要を省くことが出来る。

図４〜６は、上記実施形態の変形例に係る液晶表示装置の製造方法について、感光性アクリル樹脂膜を露光する際に用いるフォトマスクの構成を示す平面図である。図４〜６に示すフォトマスク７０〜７２は、何れも図２に重なる領域の構成を示し、図２のスルーホール５６，５８、１つの画素表示部１０１、及び、各遮光部１０２を露光可能な、スルーホール形成領域露光パターン７３、画素表示部露光パターン７４、及び、遮光部露光パターン７５をそれぞれ備える。これらの露光パターン７３〜７５の透過率は何れも１００％であり、フォトマスク７０〜７２で露光パターン７３〜７５以外の領域は、何れも光を透過しない遮光領域７６を構成している。

感光性アクリル樹脂膜の露光に際して、先ず、図４のフォトマスク７０を用いた露光を行い、透明有機膜１４を貫通するスルーホール５６，５８を形成する。次いで、図５のフォトマスク７１を用い、Ｒ画素表示部１０１Ｒ及びＧ画素表示部１０１Ｇに対して、画素表示部露光パターン７４の露光位置を移動させて露光を行う。この際に、Ｒ画素表示部１０１Ｒ及びＧ画素表示部１０１Ｇを露光する露光光の光強度Ｉ_R，Ｉ_Gを、Ｉ_R＞Ｉ_Gの順に強く設定する。これによって、ＲＧＢの各画素表示部１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂにおける透明有機膜１４の膜厚ｄ_R，ｄ_G，ｄ_Bを、ｄ_B＞ｄ_G＞ｄ_Rの順に厚く形成できる。

更に、図６のフォトマスク７２を用い、遮光部１０２の露光を行う。遮光部１０２の露光に際しては、露光光の光強度を、Ｇ画素表示部１０１Ｇを露光する際と同じ強さに設定する。これによって、遮光部１０２における透明有機膜１４を、Ｇ画素表示部１０１Ｇにおける透明有機膜１４の膜厚ｄ_G’と同じ膜厚に形成できる。

図７は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置について、ＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。ＴＦＴ基板１７では、配向膜４１，４２のラビング方向３３、及び液晶３１の初期配向方向が、走査線５１及び共通線５２の延在方向に対して垂直である。また、画素電極１５及び共通電極１６の櫛歯部分が、ラビング方向３３に対して所定の角度を有して延在し、且つ画素表示部１０１のＴＦＴ素子５３に近い側の領域１０３と、ＴＦＴ素子５３から遠い側の領域１０４との境界に対して、対称に形成されている。

本実施形態の液晶表示装置では、画素電極１５及び共通電極１６の間に電圧を印加した際に、双方の領域１０３，１０４で、液晶３１が相互に反対方向に回転する。この場合、この２つの領域で光学特性が相互に補償されることによって、白の階調表示に際して、斜め視野から見た際の色付きを更に抑制することが出来る。本実施形態の液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１０及びカラーフィルタ基板２０で、画素表示部１０１及び遮光部１０２の平面形状を変更することを除いては、上記第１実施形態の液晶表示装置と同様に製造することが出来る。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施した液晶表示装置及びその製造方法も、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図１の液晶表示装置について、ＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。 感光性アクリル樹脂層を露光する際に用いるフォトマスクの構成を示す平面図である。 第１実施形態の変形例に係る液晶表示装置の製造方法について、感光性アクリル樹脂層を露光する際に用いる複数のフォトマスクのうちの一つの構成を示す平面図である。 第１実施形態の変形例に係る液晶表示装置の製造方法について、感光性アクリル樹脂層を露光する際に用いる複数のフォトマスクのうちの一つの構成を示す平面図である。 第１実施形態の変形例に係る液晶表示装置の製造方法について、感光性アクリル樹脂層を露光する際に用いる複数のフォトマスクのうちの一つの構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置について、ＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。 特許文献１に記載の液晶表示装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０，１７：ＴＦＴ基板
１１：ガラス基板
１２：データ線
１３：パッシベーション膜
１４：透明有機膜（感光性アクリル樹脂膜）
１５：画素電極
１６：共通電極
１８：ゲート絶縁膜
２０：カラーフィルタ基板
２１：ガラス基板
２２：ブラックマトリクス
２３Ｒ：Ｒカラーフィルタ
２３Ｇ：Ｇカラーフィルタ
２３Ｂ：Ｂカラーフィルタ
２４：オーバーコート層
３０：液晶層
３１：液晶
３２，３３：配向膜のラビング方向
４１，４２：配向膜
４３：ＴＦＴ基板側の偏光板
４４：カラーフィルタ基板側の偏光板
４５：光の入射方向
５１：走査線
５２：共通線
５３：ＴＦＴ素子
５４：ソース電極
５５：ドレイン電極
５６，５８：透明有機膜に形成されたスルーホール
５７，５９：パッシベーション膜に形成されたスルーホール
６０：フォトマスク
６１：スルーホール形成領域露光パターン
６２Ｒ：Ｒ画素表示部露光パターン
６２Ｇ：Ｇ画素表示部露光パターン
６３：遮光部露光パターン
６４：遮光領域
７０〜７２：フォトマスク
７３：スルーホール形成領域露光パターン
７４：画素表示部露光パターン
７５：遮光部露光パターン
７６：遮光領域
１００：液晶表示装置
１０１：画素表示部
１０１Ｒ：Ｒ画素表示部
１０１Ｇ：Ｇ画素表示部
１０１Ｂ：Ｂ画素表示部
１０２：遮光部
１０３，１０４：領域

Claims (3)

1. 複数の画素表示部を備え、横電界で液晶層を駆動するカラー表示の液晶表示装置であって、
   前記複数の画素表示部の各々に対応する位置に配置された複数の互いに同じ膜厚のカラーフィルタを有する第１の基板と、
   データ線と共通線が形成された基板と、該基板上に形成され、前記データ線を覆うパッシベーション膜と、該パッシベーション膜上に位置する透明有機膜と、を有する第２の基板と、を備え、
   前記液晶層は、前記第１の基板と、前記第２の基板との間に位置し、
   前記透明有機膜上には、前記共通線に接続された共通電極が配設され、
   前記共通電極は、前記データ線を、前記データ線よりも広い幅で、且つ前記データ線と重なるように、前記パッシベーション膜と前記透明有機膜を介して覆い、
   前記透明有機膜は、対向する前記カラーフィルタの色に応じた厚さを有し、その膜厚は、対向する前記カラーフィルタの色が同一の部分同士は同一で、対向する前記カラーフィルタの色が異なる部分同士は互いに異なり、
   前記液晶層の厚みと前記透明有機膜の厚みとの和が、前記カラーフィルタの色に拘わらず一定であり、
   前記複数の画素表示部に対応する前記液晶層の厚みの比は、前記複数のカラーフィルタ各々の透過スペクトルにおける透過率がピーク時の７０％以上である波長領域からそれぞれ選択された波長の比に実質的に等しい、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記複数の画素表示部は、代表波長の異なる３つの光のそれぞれが透過する３つの画素表示部から構成され、
   前記第１の基板は、前記複数の画素表示部の各々を囲むように形成された遮光部をさらに有し、
   前記透明有機膜の前記遮光部に対応する位置の膜厚は、前記３つの光のうち代表波長の値が中間の光を透過する画素表示部に対応する位置における前記透明有機膜の膜厚と同じである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記パッシベーション膜上に前記透明有機膜を一様な厚みで形成する工程と、
   形成された前記透明有機膜を、フォトマスクを介して、前記複数の画素表示部に対応する位置ごとに異なる強度の光で露光する工程と、
   露光された前記透明有機膜をウエットエッチングで除去し、前記複数の画層表示部に対応する位置ごとに異なる厚みを有する前記透明有機膜にパターニングする工程と、
   を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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