JPH1138438A - 液晶表示装置および該装置に用いられるtftアレイ基板の製法 - Google Patents
液晶表示装置および該装置に用いられるtftアレイ基板の製法Info
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Abstract
晶層の厚さむらによる色のばらつきをなくすことを課題
とする。 【解決手段】 本発明の液晶表示装置は基板上に、走査
信号線、映像信号線、薄膜トランジスタ、液晶駆動電
極、共通電極および共通信号線が設けられてなるTFT
アレイ基板と、該TFTアレイ基板に対向する対向基板
と、両基板の間隙を一定に保つ第1のスペーサと、両基
板の周辺部の間隙を一定に保つ第2のスペーサと、第2
のスペーサとともに両基板の間隙に介在され、両基板の
周辺部を貼り合わせるシール材と、液晶層とからなる液
晶表示装置であって、該表示装置の面内のリターデーシ
ョン(Δn)・(dmax−dmin)が0nm以上2
0nm以下である。
Description
示装置に関する。さらに詳しくは、少なくとも片側の電
極が櫛形形状である2枚の基板を相互に貼り合わせ、液
晶を封入した面内応答型液晶表示装置において、色むら
をなくし表示特性を向上した構造に関する。
するツイステッドネマティク表示方式に対して、近年、
基板にほぼ平行な方向に電界を印加する表示方式の開発
が進められている。たとえば、特開平7−225388
号公報によれば、この、基板にほぼ平行な方向に電界を
印加する表示方式の液晶表示装置の例が開示されてお
り、応答速度を向上させるため、基板間のギャップを6
μm以下とすることや、のちに詳細に説明するリターデ
ーションを0.21μm以上0.36μm以下とするこ
となどが記載されている。
板にほぼ平行な方向に電界を印加する表示方式の液晶表
示装置を面内応答型液晶表示装置(以下、IPS(in p
laneswitching)パネルと略記する)というものとす
る。
の部分断面説明図を示す。図において、説明のため、2
画素分のみを部分的に示した(以下の図も同様)。図1
2は、従来のIPSパネル中の1画素の平面説明図であ
る。また図13は、図11のX−Y線における断面説明
図である。図11、図12および図13において、1は
TFTアレイ基板であり、2は画素電極であり、3はT
FT部であり、4は対向基板である。TFTアレイ基板
1は、その表面上に形状が櫛形である電極が設けられて
いる。画素電極2は、櫛形の液晶駆動電極21と、少な
くとも一部が前記液晶駆動電極と対向して形成された櫛
形の共通電極22とを有している。TFT部3は、液晶
駆動電極21に映像信号を書き込むための薄膜トランジ
スタ(thin film transistor、以下、TFTと略記す
る)14や映像信号線12、走査信号線11、共通電極
22に信号を入れる共通信号線13などを総称したもの
である。対向基板4は、TFTアレイ基板1に対向して
設けられている。画素電極2の材料は、クロム、アルミ
ニウム、インジウム・スズ酸化物(indium tin oxide、
以下、ITOと略記する)などのうちのいずれかで形成
されている。また、25は、絶縁膜を示す。対向基板4
は、カラー表示をするIPSパネルのばあい、基板面に
電極を有する必要がなく、一般的にはメタルや樹脂によ
り形成された遮光部(図示を省略)と赤、緑、青の色層
18を設けたカラーフィルタ基板が設けられている。ま
た、色層18が外部に溶け出さないように、対向基板4
上には保護膜24が形成されている。また、17は基板
外部から映像信号、走査信号または共通信号を書き込む
ため電極を示す。7は液晶を示しており、その層の厚さ
をdと表示している。また図13中の15は、液晶層内
のある1分子を示している。9はTFTアレイ基板1と
対向基板4とを接合するシール材であり、10はシール
材中に含まれている第2のスペーサであり、5および6
は偏光板を示す。23は、液晶7を配合させる配向膜を
示す。また、図13において、Ioは入射光であり、I
は出射透過光であり、Tは透過軸であり、Dは配向方向
であり、Eは電界である。
を説明する。IPSパネルの基本構成は、TFTアレイ
基板1と対向基板4とを平行に対向させ、シール材9に
より接合し、そのTFTアレイ基板1と対向基板4の間
隙に液晶7を封入したものである。配合膜23には、配
向処理が施されている(同部については以降に詳細を示
す)。TFTアレイ基板1と対向基板4との間隙dを一
定に保つために第1のスペーサ8をシール面内に配置
し、第2のスペーサ10をシール材9内に混入させて配
置する。
よる従来例では、基板間を6μm以下とする記載がある
ものの、図11に示した本発明の発明者らによる従来技
術による第2のスペーサ10は示されておらず、基板間
の間隙を一定にするという記載がないのは、前記従来例
では、のちに詳細に説明する本発明の課題である表示上
の色むらの改善ということとの関連性に対する認識がな
いものと考えられる。
作原理を説明する。基本構成の説明で述べたように、T
FTアレイ基板1と対向基板4とは平行に対向してい
る。液晶7に正の誘電率異方性をもつ液晶を用いたばあ
い、液晶分子15はその長軸が基板面に平行で、かつ電
極に対してもほぼ平行となるように配置される。この配
置方法としては公知であるラビング法が一般的であり、
配向膜23を電極に対しほぼ平行にラビング処理を施す
と、前述したように液晶分子15が配置される。このよ
うに配向方向と透過軸とが平行になるように偏光板5を
配置し、偏光板6は偏光板5の透過軸と直交するように
配置する。
は、液晶分子15の配列に沿って2枚目の偏光板6に到
達する。前述したように偏光板6の透過軸は偏光板5の
透過軸と直交しているので光は透過しない。電界がオン
のとき、すなわち液晶駆動電極21と対向して形成され
た共通電極22間に基板と水平方向に電界が発生したと
き、液晶の誘電率異方性によって基板と平行に液晶分子
の長軸が電界方向に沿って回転する。その際、透過光は
液晶の複屈折効果によって直線偏光から楕円偏光(図1
3の右側の図で対向基板4上に楕円偏光を模式的に示し
た)になり、偏光板6を透過する。
利用されている。複屈折効果とは、一般的にECB(el
ectrically controlled birefringence)効果(以下、
IPSモードという)と呼ばれている。液晶分子は通常
光の屈折率noと異常光の屈折率neとを有するので、屈
折率異方性Δn=ne−noが存在する。液晶分子には、
このΔnが存在するので、複屈折効果が生まれる。
うに液晶分子15は、基板に平行な一方向に揃った配向
状態となっている。このような配向状態をホモジニアス
配向という。ホモジニアス配向を用いて図11に示すよ
うに偏光板5、6を配置したときの偏光板6を出射する
透過光強度Iは次式で表される。 I=Iosin2(πR/λ) ここで、Ioは偏光板5に入射する光の強度、λは波
長、Rはリターデーションと呼ばれ、通常光と異常光の
光路差(Δn)・dである。すなわち、偏光板6から出
射する光の透過強度は、入射する光の波長λとリターデ
ーションRの関数である。したがって、IPSパネルの
面内で液晶7の厚さdがばらつくと、出射光強度、すな
わち、透過光Iがばらつく。
PSモードの原理においては、液晶層の厚さのばらつき
という原因により出射する透過光がばらつく。出射する
透過光Iのばらつきは、表示上の色のばらつき(以下色
むらという)となる。液晶層の厚さのばらつきをなくす
ことについては、従来技術においても対策がとられてい
ないわけではなく、たとえば特開平8−286176号
公報によれば、カラーフィルタ上に表面を平坦化する透
明樹脂17の平坦化層を設けることが記載されており、
また、特開平7−225388号公報にもカラーフィル
タ上に平坦化膜を設けることが記載されており、この平
坦化層によって液晶層の厚さはそろうと期待したものと
考えられる。
に、本発明の発明者らによって2枚の基板間にスペーサ
を配した従来の構成においてすら液晶層の厚さのばらつ
きを低減できるものではなく、まして前述の公報(特開
平8−286176号および特開平7−225388
号)に記載の平坦化膜では、とても液晶層の厚さが正確
に揃うものではない。以下に、図14を用いて従来のI
PSパネルの問題点を説明する。
されるばあいと画素電極2上に配置されるばあいがあ
る。一般的なTFTアレイ基板1のTFT部3と画素電
極2との面積比は7:3程度である。そのため、画素電
極2上の第1のスペーサ8が液晶7の厚さの決定を支配
するケースは多い。それゆえ、図14に示すように、液
晶7の厚さが同じIPSパネル内でdmaxとdmin
が存在するケースが多くある。図14は、従来のIPS
パネルの問題点を示す断面説明図であり、図中の符号は
図11、図12および図13と共通である。ここでは、
TFT部3上の凹凸の凸部にある第1のスペーサ8によ
り支配されている画素部の液晶層の厚さをdmax(凸
部の両脇にある画素を指し、大きい方をdmaxとす
る)、画素電極2上の凹凸の凹部にある第1のスペーサ
8のスペーサにより支配されている画素部の液晶層の厚
さをdminと定義する。前記TFT部3上の凸部と前
記画素電極2上の凹部の高低差が約1μm程度のTFT
アレイ基板を用いてdmax−dminを測定したとこ
ろ、0.8μm程度あることを確認している。
ョン(Δn)・dを275nmに設定する。かつ、我々
の測定では、リターデーション(Δn)・(dmax−
dmin)が20nm以上異なると表示不良となること
を確認している。一般的にIPSモードに用いられる液
晶のΔnは0.05〜0.15である。すなわち前述し
たようにdmax−dminが0.8μm以上あると、
(Δn)・(dmax−dmin)は40〜120nm
以上となり表示不良となる。したがって、(Δn)・
(dmax−dmin)を20nm以下とするために
は、dmax−dminを0.4μm以内とする必要が
ある。
造では液晶7の厚さのばらつきから色むらが生じ、ディ
スプレイの表示特性上の欠陥となるという問題が生じて
いた。
は、TFTアレイ基板1上でTFT部や画素電極2の構
造により凹凸が約1μm程度あったため、シール材9中
に含まれる第2のスペーサ10の球形と表示面内に散布
する第1のスペーサ8の径を厳密に設定することができ
なかった。そのために、図14に示したように、第2の
スペーサ10および第1のスペーサ8を散布するプロセ
スの変動が生じるとシール材9近傍の液晶7の厚さdm
inと表示面中央部の液晶7の厚さdmaxが異なり、
表示不良が生じるという問題が生じていた。
なされたものであり、本発明の目的は、従来のIPSパ
ネルの構造において生じていた液晶層の厚さむらによる
色のばらつきをなくすことで表示特性の良好なIPSパ
ネルを提供することである。
項1にかかわる液晶表示装置は、基板上に、走査信号線
と、映像信号線と、該走査信号線と映像信号線との各交
差部に形成された薄膜トランジスタと、該薄膜トランジ
スタに接続された液晶駆動電極と、少なくとも一部が該
液晶駆動電極と対向して形成された共通電極と、該共通
電極に信号を書き込む共通信号線とが設けられてなるT
FTアレイ基板と、該TFTアレイ基板に対向する対向
基板と、該TFTアレイ基板と該対向基板との間隙を一
定に保つ複数個の第1のスペーサと、該TFTアレイ基
板と該対向基板との周辺部の間隙を一定に保つ複数個の
第2のスペーサと、該第2のスペーサとともに該TFT
アレイ基板と該対向基板との間隙に介在され、該周辺部
で該TFTアレイ基板と該対向基板とを貼り合わせるシ
ール材と、該アレイ基板と該対向基板との間隙に挟持さ
れた液晶層とからなり、該液晶層が複屈折効果を有して
なる液晶表示装置であって、前記液晶駆動電極と前記対
向基板との間隙が、該液晶表示装置の表示面内の最も大
きな基板間隙をdmax、該表示面内の最も小さな基板
間隙をdminと表わすと、該表示装置の面内のリター
デーション(Δn)・(dmax−dmin)が0nm
以上20nm以下である。
においては、前記第1のスペーサの形状が球状であり、
かつ、前記第2のスペーサの形状が円柱状であると、入
手が容易で所望の寸法精度がえられるので好ましい。
示装置は、基板上に、走査信号線と、映像信号線と、該
走査信号線と映像信号線との各交差部に形成された薄膜
トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続された液晶
駆動電極と、少なくとも一部が該液晶駆動電極と対向し
て形成された共通電極、前記共通電極に信号を書き込む
共通信号線とが設けられてなるTFTアレイ基板と、該
TFTアレイ基板に対向する対向基板と、該TFTアレ
イ基板と該対向基板との間隙を一定に保つ複数個の第1
のスペーサと、該TFTアレイ基板と該対向基板との周
辺部の間隙を一定に保つ複数個の第2のスペーサと、該
第2のスペーサとともに該TFTアレイ基板と該対向基
板との間隙に介在され、該周辺部で該TFTアレイ基板
と該対向基板とを貼り合わせるシール材と、該アレイ基
板と該対向基板との間隙に挟持された液晶層とからな
り、該液晶層が複屈折効果を有してなる液晶表示装置で
あって、前記TFTアレイ基板上に厚さ3μm以上10
μm以下の有機膜が備えられている。
においては、前記液晶駆動電極と前記共通電極とが前記
有機膜上にあり、液晶パネルの駆動電圧を低くすること
ができるので好ましい。すなわち、前記平坦化膜は従来
のTFTアレイ基板上に配置する構成であるが、平坦化
膜に、TFTと櫛形電極の片側とコンタクトするコンタ
クトホールを設ける。また、他方の櫛形電極はコモン電
極とコンタクトするコンタクトホールを設ける。すなわ
ち、櫛形電極を平坦化するための有機膜上に配置するこ
とで、有機膜による電圧損失を防ぎ、液晶により多くの
電界を加えることができる。
においては、前記有機膜の、前記TFTアレイ基板に平
行な面内の膜のうねりを凹凸で表わしたとき、凸部から
凹部を引いた高さの絶対値が0.4μm以内であり、リ
ターデーションを0nm以上20nm以下にできるので
好ましい。
においては、前記第1のスペーサの形状が球状であり、
かつ、前記第2のスペーサの形状が円柱状であると、入
手が容易で所望の寸法精度がえられるので好ましい。
においては、前記第2のスペーサの径は、前記対向基板
上に設けられた色層の厚さと、前記第1のスペーサの径
との和であり、TFTアレイ基板と対向基板との間隙を
一定にできるので好ましい。
に用いられるTFTアレイ基板の製法は、該TFTアレ
イ基板の表面上にスピンコート法により、粘度15cP
以上50cP以下、回転数500rpm以上2000r
pm以下で塗布して有機樹脂からなる平坦化膜として前
記有機膜を形成するので、簡単な方法で平坦化膜の膜厚
を3μm以上10μm以下にできるので好ましい。
基板の製法によれば、前記有機樹脂が感光性アクリル樹
脂およびアクリル樹脂のうちから選ばれた1つであり、
TFTアレイプロセス中で成膜できるので好ましい。
イ基板の製法によれば、前記平坦化膜の膜厚が3μm以
上10μm以下であると、平坦化膜の膜厚ばらつきを
0.4μm以内にできるので好ましい。
明にかかわる液晶表示装置の構造および製法をさらに詳
しく説明する。
わるIPS方式の液晶表示装置の構造について説明す
る。本実施の形態にかかわるIPS方式の液晶表示装置
においては、従来技術によるものと同様に、主に、TF
Tアレイ基板と、対向基板と、シール材と、スペーサ
(第2のスペーサ)と、液晶層とによって構成されてい
るスペーサについては、のちに説明する。TFTアレイ
基板は、ガラスなどからなる基板上に、走査信号線と、
映像信号線と、TFTと、液晶駆動電極とがアレイ状に
設けられており、かつさらに共通電極と共通信号線とが
設けられている。走査信号線は複数本が互いに等間隔か
つ平行に配設されており、映像信号線は複数が互いに等
間隔かつ平行にされるとともに、絶縁膜を介して走査信
号線と直交するように配設されている。TFTは、走査
信号線と映像信号線とが交差する各交差部に1個ずつ形
成され、そのそれぞれに液晶駆動電極が1個ずつ接続さ
れている。共通電極は、少なくとも一部が液晶駆動電極
に対向して平行に形成されており、また、この共通電極
に信号を書き込む共通信号線が前記共通電極に垂直に配
置されている。なお、共通電極と共通信号線とは、少な
くとも一部が交差しており、その交差部より信号を書き
込める構造となっている。対向基板はTFTアレイ基板
に対向して設けられ、対向基板上には赤、緑および青の
色層、ならびに色層が液晶層に溶け出さないように設け
られる保護膜が配置されている。
動電極が形成された領域で一定の間隙を保たれるように
TFTアレイ基板と対向基板との前記領域部分には第1
のスペーサが介在されるように構成されている。
であり、プラスチック製のものが複数個で用いられる。
プラスチック製のものが用いられる理由は、プラスチッ
ク製のものは比較的柔らかいためTFT素子を傷つけな
いことによる。ばあいによっては、シリカ(SiO2)
系の材料が選択されることもある。大きさのばらつきは
標準偏差0.3μm程度であり、これによってTFTア
レイ基板と対向基板との間隔を一定に保つことができ
る。TFTアレイ基板と対向基板との間隔中に散布する
第1のスペーサの量は、前記間隔を一定にしうるように
適宜定められている。これらの球形のスペーサは入手が
容易で所望の寸法精度をうることができる。
ど種々の形状のものを複数個で用いられる。材質は価格
的な面からガラス製のものが選択されることが多い。い
ずれも入手が容易で所望の寸法精度をうることができ
る。第1のスペーサがTFT素子を傷つけない柔らかい
ものから選択されるのに対し、第2のスペーサは固い材
質のものが選択される。
とをそれぞれの周辺部で一定の間隔を保って貼り合わせ
るものであり、このシール材には、TFTアレイ基板と
対向基板との、それぞれの周辺部での間隙を一定に保つ
ように第2のスペーサを介在させてTFTアレイ基板と
対向基板とを貼り合わせる。この一定の間隔の隙間に、
複屈折効果を有する液晶からなる液晶層が挟持されてい
る。また、偏光板が、TFTアレイ基板の上側および対
向基板の下側に設けられる。
液晶装置に関して本発明を可能にした技術的背景であ
る、色むらの視認と各色の光の透過率との関係について
の考察について説明する。
る、本発明の発明者らがシミュレーションで確認したI
PSモードにおける光の透過率の波長依存性を示すグラ
フであり、横軸は波長λ(nm)を示しており、縦軸は
透過率(%)を示している。ここでは、リターデーショ
ン(Δn)・dを200、275、300nmと変えた
ときの透過率の波長依存性を示す。(Δn)・dが10
0nm異なると緑色光の波長(544nm)で約18%
の透過率の差ΔT1が生じる。なお、25nm異なると
約8%の透過率の差ΔT2が生じる。人間の目の視感度
が高い波長は550nm近傍である。そのため、一般的
なディスプレイでは、緑色光の透過率ばらつきが少ない
ことを重要視する。発明者らの測定では、緑色光の透過
率が5%以上異なるとディスプレイ上の色むらとして視
認されることを確認している。緑色光の透過率の差を5
%以内にするためには、パネル面内に発生するリターデ
ーションのむらを(Δn)・(dmax−dmin)≦
20nm以内にする必要がある(TFT部3上の凹凸の
凸部にある第1のスペーサ8により支配されている液晶
層の厚さをdmax,画素電極2上の凹凸の凹部にある
第1のスペーサ8の球形寸法に依存している液晶層の厚
さをdminとする)。また、IPSモードに用いられ
る液晶材料のΔnは、0.05〜0.15の範囲であ
る。そのことからdmax−dmin≦0.4μm以内
であることが必要である。
ーションを0≦(Δn)・(dmax−dmin)≦2
0nmに、すなわち、パネル面内の間隙ばらつきをdm
ax−dmin≦0.4μm以内にすることによって、
色むらのないIPSパネルを作製することができること
がわかる。
ネルの一例を示す。図2は本発明の実施の形態1を説明
するIPSパネルの断面説明図である。図2において符
号1〜10、17、18は従来例を示した図11〜14
に示すものと同一であり、符号100は本実施の形態に
かかわるIPSパネルである。この他、16は、TFT
アレイ基板1の凹凸をなくすための平坦化膜である。図
において、TFTアレイ基板1のうち液晶駆動電極およ
び共通電極と映像信号線とが対向して形成されており、
かつ、液晶駆動電極および共通電極と走査信号線とが対
向して形成されている領域を表示領域という。
PSパネルに用いるTFTアレイ基板の製造工程を示す
フローチャートとしての工程断面説明図である。また、
図5は、図2に示すIPSパネルの製造工程を示すフロ
ーチャートとしての工程断面説明図である。手順1とし
て図3の(a)に示すように、まず、公知であるIPS
パネル用のTFTアレイ基板1を準備する。つぎに手順
2として図3の(b)に示すように、TFTアレイ基板
1の表面に平坦化膜16をスピンコート法により3μm
以上10μm以下の膜厚に塗布する。平坦化膜16は、
たとえば感光性アクリル樹脂やアクリル樹脂などの有機
膜の1つからなる。粘度は、15cP以上50cP以
下、好ましくは30cP程度のもので回転数は、500
rpm以上2000rpm以下、好ましくは800回転
程度の回転数でスピナにより塗布したならば、所望の膜
厚がえられることを確認している。ここで、粘度を15
cP以上とする理由は、これよりも小さいと粘性が低す
ぎるため塗布後の膜厚が薄すぎ膜厚のばらつきが大きく
なるためであり、50cP以下とする理由はこれよりも
大きいと粘性が高すぎるため膜の均一性が低下するため
である。また、回転数を500rpm以上2000rp
m以下とするのは、この範囲において所望の膜厚および
膜厚のばらつきを実現できるためである。また、このよ
うな塗布条件で塗布したならば、面内の膜厚の最大値t
maxと面内の膜厚の最小値tminの差が0.4μm
以内に塗布が実現できることも発明者らは確認してい
る。言い換えれば、3μm以上の平坦化膜16の膜厚で
ないとtmax−tmin≦0.4μm以内の塗布が実
現できないことを発明者らは確認している。平坦化膜1
6塗布後にレジスト26を塗布する。レジスト26は、
一般的な写真製版技術で用いられるレジストであれば問
題がない。つぎに手順3として図4の(a)に示すよう
に、露光、現像により電極17を露出し、手順4として
図4の(b)に示すようなTFTアレイ基板の形状とす
る。
基板1と対向基板4を用いて図5に示す手順でIPSパ
ネルを作製する。まず手順1として図5の(a)に示す
ように、TFTアレイ基板1および対向基板4上に液晶
7を基板表面に配向させる配向膜23を形成する。一般
的に形成方法としては、転写法が用いられる。膜厚は、
500〜1500Å程度が望ましい。使用する材料は、
ポリイミドが望ましく、公知であるTN(twisted nema
tic)液晶用の配向膜は、いずれも使用可能である。つ
ぎに配向処理を施す。配向処理は、公知であるラビング
法により簡易的に行うことができる。またラビングの方
向は、従来のIPSモードの原理(図13参照)で説明
した配向方向で処理する。つぎに手順2として図5の
(b)に示すように、TFTアレイ基板1上に、第1の
スペーサ8を散布し、対向基板4上には、第2のスペー
サ10を混入させたシール材9を塗布する(ここではス
ペーサ10は図示を省略。図2の構成を参照とする)。
一般に、塗布の方法は、スクリーン印刷やディスペンサ
または転写などの手法を用いる。また、シール材9の材
料は一般に熱硬化型エポキシ系樹脂や紫外線硬化型樹脂
を用いる。最後に手順3として図5の(c)に示すよう
に、前述の工程を経たTFTアレイ基板1および対向基
板4を配向膜が互いに対面するよう重ね合わせを行った
のち、熱または紫外線による圧着を行いパネル化する。
そののち、液晶を封入しIPSパネルが作製できる。な
お、完成後のIPSパネルの詳細な構造は図2を参照と
する。
PSパネル構造においては、従来のTFTアレイ基板1
上に平坦化膜16を3μm以上の膜厚で、tmax−t
min≦0.4μmで形成することで、液晶7の面内均
一性がえられる。このようにして、パネル面内のリター
デーション(Δn)・(dmax−dmin)を20n
m以下にすることができる。このことにより、従来のI
PSパネルに生じていた色むらをなくすことができ、デ
ィスプレイとして表示品質の高いIPSパネルを作製す
ることが可能となった。
2にかかわるIPSパネルの断面説明図である。また、
図7は本発明の第2の実施の形態を説明するIPSパネ
ルの1画素の平面説明図である。図6および図7におい
て、符号200は本実施の形態にかかわるIPSパネル
であり、符号1〜14、17、18は実施の形態1およ
び従来例の説明図に示すものと共通である。その他、1
6は、実施の形態1で説明した平坦化膜である。また、
19は、TFT14のドレイン部と液晶駆動電極21、
または共通信号線13と共通電極22とをコンタクトす
るためのコンタクトホールである。
について図8および図9を用いて説明する。図8および
図9は実施の形態2にかかわるIPSパネルの製造工程
を示すフローチャートとしての工程断面説明図である。
図に示した符号は実施の形態1および従来例の説明図に
示すものと共通である。ここでは、用いるTFTアレイ
基板1の形状が実施の形態1と異なるだけで、その他の
構成は実施の形態1と同じであるので、TFTアレイ基
板1の製法の説明をすることに留めることとし、他の要
素の製法は実施の形態1で説明した通り、同じである。
手順1として図8の(a)に示すように公知であるTF
Tアレイ基板の製法と同様に、走査信号線11、映像信
号線12、共通信号線13、TFT14、電極17をガ
ラス基板上に形成する。すなわち、実施の形態1との違
いは、手順1中では画素電極2を形成していない状態で
ある点である。つぎに手順2として図8の(b)に示す
ように基板表面に平坦化膜16をスピンコート法により
3μm程度の膜厚に塗布する。平坦化膜16の形成法
は、実施の形態1と同様の方法である。そののち、写真
製版法により電極17上の平坦化膜16をエッチング
し、コンタクトホール19の形成を行う。つぎに手順3
として図9に示すように画素電極2を平坦化膜16上に
形成する。画素電極2の材料は、クロムやアルミニウム
やITOのような導体である薄膜であれば問題ない。ま
た、形成方法は、スパッタ法や蒸着法が好ましい。導体
の薄膜を形成したのち、写真製版技術により図7に示す
ような電極形状にする。このときには、図7、図9の手
順3に示すようにコンタクトホール19を通し、液晶駆
動電極21とTFT14および共通電極22と共通信号
線13とはそれぞれ接続されている。
と対向基板4を実施の形態1で示すように貼りあわせ
て、IPSパネルとして作製する。
坦化膜16の下部に形成されているため、液晶7に加わ
る実効電圧の損失があった。そのため、液晶7を駆動す
るための電圧が高くなりIPSパネルの消費電力を多く
していた。
記載したIPSパネルの構造においては、画素電極2が
液晶7と接する部分に位置するため、実施の形態1のI
PSパネルの構成よりも、多くの電圧を液晶7に加える
ことができる。また、平坦化膜16を有するので、実施
の形態1にかかわるIPSパネルによってえられる効果
も同様に有する。
生じていた色むらをなくすことができ、ディスプレイと
して表示品質の高いIPSパネルの作製と、かつ省消費
電力のIPSパネルを作製することができる。
形態3にかかわるIPSパネルの断面説明図である。図
中の符号のうち300は本実施の形態にかかわるIPS
パネルであり、その他の符号は実施の形態1および2の
説明図に示すものと共通である。また、IPSパネルの
構成材料は、実施の形態1および2で示すものと同様で
ある(図10は実施の形態2の図6と同様のものを使
用)。ここでは、表示領域に散布される第1のスペーサ
8とシール材9中に混入される第2のスペーサ10の球
径について説明する。
スペーサ10の径をD2とする。また、対向基板4の色
層18の厚さをaとする。実施の形態1、2に示したI
PSパネル100または200の構造では、TFTアレ
イ基板1が平坦化膜16により平坦化されたため、次式
によりシール材中のスペーサ10の径を設定することが
できる。 D2=D1+a
FTアレイ基板1上には、TFT部3や画素電極2の構
成により約1μm程度の凹凸があったため、この凹凸に
起因する表示不良が生じていた。本実施の形態において
は、シール材9中に含まれる第2のスペーサ10の径
と、表示面内に散布する第1のスペーサ8の径とを厳密
に設定することができる。
1μm程度の凹凸があり、シール材の形成される領域に
も走査信号線や映像信号線などによる凹凸がある。図1
4に示したように、本実施の形態においては、平坦化膜
によりTFTアレイ基板が平担化されており、前述した
式に基づき、スペーサの径を決定することができる。製
造プロセス中では基板の間隙を制御している圧着圧力が
変動したり、第1のスペーサを散布するプロセスが変動
したりする。本実施の形態にかかわるIPSパネルは、
TFTアレイ基板の凹凸の変化や、液晶パネルとして組
み立てるプロセスで生じる加工条件の変化に対しても、
精度よくTFTアレイ基板と対向基板とを組み立てるこ
とができる。このようにして、シール材9近傍の液晶7
の厚さと表示面中央部の液晶7の厚さdが変動すること
はなくなった。
の第2のスペーサ10の径を定めることにより、シール
材近傍のパネル間隙と面内のパネル間隙に差がなくな
り、パネルの基板間隙が一定となる。このことにより、
基板間隙むらによる色むらがなくなり、表示品質の高い
IPSパネルを作製することができる。
置においては、液晶駆動電極と対向基板との間隙が、液
晶表示装置の表示面内の最も大きな基板間隙をdma
x、表示面内の最も小さな基板間隙をdminと表わす
と、表示装置の面内のリターデーション(Δn)・(d
max−dmin)が0nm以上20nm以下であるの
で、色むらをなくすことができ表示品質の高いIPSパ
ネルを作製できるという効果を奏する。
においては、前記第1のスペーサの形状が球状であり、
かつ、前記第2のスペーサの形状が円柱状であるので、
入手が容易で所望の寸法精度がえられる効果を奏する。
においては、TFTアレイ基板上に厚さ3μm以上10
μm以下の有機膜が備えられているので、TFTアレイ
基板上の凹凸をなくすことができるという効果を奏す
る。
においては、前記液晶駆動電極と前記共通電極とが前記
有機膜上にあるので、液晶駆動電圧を低くでき、省消費
電力のIPSパネルをうる効果を奏する。
においては、前記有機膜のうねりが0.4μm以内であ
るので、リターデーションを0nm以上20nm以下に
することができる効果を奏する。
においては、前記第1のスペーサの形状が球状であり、
かつ、前記第2のスペーサの形状が円柱状であるので、
入手が容易で所望の寸法精度がえられる効果を奏する。
においては、前記第1のスペーサの径は、前記対向基板
上に設けられた色層の厚さと、前記第2のスペーサの径
との和であるので、シール材近傍のパネル間隙と面内の
パネル間隙に差がなくなりパネルの基板間隙が一定とな
り色むらがなくなるという効果を奏する。
基板の製法によれば、該TFTアレイ基板の表面上にス
ピンコート法により、粘度15cP以上50cP以下、
回転数500rpm以上2000rpm以下で塗布して
有機樹脂からなる平坦化膜として前記有機膜を形成する
ので、簡単な方法で平坦化膜の膜厚を3μm以上10μ
m以下とでき、リターデーションを0nm以上20nm
以下とでき、色むらをなくすことができる効果を奏す
る。
基板の製法によれば、前記有機樹脂が感光性アクリル樹
脂およびアクリル樹脂のうちから選ばれた1つであるの
で、TFTプロセス中でも平坦化膜を形成できるという
効果を奏する。
イ基板の製法によれば、前記平坦化膜の膜厚が3μm以
上10μm以下であるので、簡単な方法で平坦化膜の膜
厚ばらつきを0.4μm以内とできる効果を奏する。
ドにおける透過率の波長依存性を示すグラフである。
ルの断面説明図である。
ル用TFTアレイ基板の製造フローチャートとして示す
工程断面説明図である。
ル用TFTアレイ基板の製造フローチャートとして示す
工程断面説明図である。
ルの製造フローチャートとして示す工程断面説明図であ
る。
ルの断面説明図である。
ルの1画素の平面説明図である。
ル用TFTアレイ基板の製造フローチャートとして示す
工程断面説明図である。
ル用TFTアレイ基板の製造フローチャートとして示す
工程断面説明図である。
ネルの断面説明図である。
である。
る。
図である。
4 対向基板、7液晶、8 第1のスペーサ、9 シー
ル材、10 第2のスペーサ、16 平坦化膜、17
電極、18 色層、100、200、300 IPSパ
ネル。
Claims (10)
- 【請求項1】 基板上に、走査信号線と、映像信号線
と、該走査信号線と映像信号線との各交差部に形成され
た薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続され
た液晶駆動電極と、少なくとも一部が該液晶駆動電極と
対向して形成された共通電極と、該共通電極に信号を書
き込む共通信号線とが設けられてなるTFTアレイ基板
と、該TFTアレイ基板に対向する対向基板と、該TF
Tアレイ基板と該対向基板との間隙を一定に保つ複数個
の第1のスペーサと、該TFTアレイ基板と該対向基板
との周辺部の間隙を一定に保つ複数個の第2のスペーサ
と、該第2のスペーサとともに該TFTアレイ基板と該
対向基板との間隙に介在され、該周辺部で該TFTアレ
イ基板と該対向基板とを貼り合わせるシール材と、該ア
レイ基板と該対向基板との間隙に挟持された液晶層とか
らなり、該液晶層が複屈折効果を有してなる液晶表示装
置であって、前記液晶駆動電極と前記対向基板との間隙
が、該液晶表示装置の表示面内の最も大きな基板間隙を
dmax、該表示面内の最も小さな基板間隙をdmin
と表わすと、該表示装置の面内のリターデーション(Δ
n)・(dmax−dmin)が0nm以上20nm以
下である液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記第1のスペーサの形状が球状であ
り、かつ、前記第2のスペーサの形状が円柱状である請
求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】 基板上に、走査信号線と、映像信号線
と、該走査信号線と映像信号線との各交差部に形成され
た薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続され
た液晶駆動電極と、少なくとも一部が該液晶駆動電極と
対向して形成された共通電極、前記共通電極に信号を書
き込む共通信号線とが設けられてなるTFTアレイ基板
と、該TFTアレイ基板に対向する対向基板と、該TF
Tアレイ基板と該対向基板との間隙を一定に保つ複数個
の第1のスペーサと、該TFTアレイ基板と該対向基板
との周辺部の間隙を一定に保つ複数個の第2のスペーサ
と、該第2のスペーサとともに該TFTアレイ基板と該
対向基板との間隙に介在され、該周辺部で該TFTアレ
イ基板と該対向基板とを貼り合わせるシール材と、該ア
レイ基板と該対向基板との間隙に挟持された液晶層とか
らなり、該液晶層が複屈折効果を有してなる液晶表示装
置であって、前記TFTアレイ基板上に厚さ3μm以上
10μm以下の有機膜が備えられてなる液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記液晶駆動電極と前記共通電極とが前
記有機膜上にある請求項3記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記有機膜の、前記TFTアレイ基板に
平行な面内の膜のうねりを凹凸で表わしたとき、凸部か
ら凹部を引いた高さの絶対値が0.4μm以内である請
求項3または4記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記第1のスペーサの形状が球状であ
り、かつ、前記第2のスペーサの形状が円柱状である請
求項3記載の液晶表示装置。 - 【請求項7】 前記第2のスペーサの径は、前記対向基
板上に設けられた色層の厚さと、前記第1のスペーサの
径との和である請求項6記載の液晶表示装置。 - 【請求項8】 請求項3記載の液晶表示装置に用いられ
るTFTアレイ基板の製法であって、該TFTアレイ基
板の表面上にスピンコート法により、粘度15cP以上
50cP以下、回転数500rpm以上2000rpm
以下で塗布して有機樹脂からなる平坦化膜として前記有
機膜を形成するTFTアレイ基板の製法。 - 【請求項9】 前記有機樹脂が感光性アクリル樹脂およ
びアクリル樹脂のうちから選ばれた1つである請求項8
記載のTFTアレイ基板の製法。 - 【請求項10】 前記平坦化膜の膜厚が3μm以上10
μm以下である請求項9記載のTFTアレイ基板の製
法。
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