(57)【要約】【課題】垂直配向型液晶装置におけるコントラストの向上【解決手段】液晶表示装置１０は、カラーフィルタ基板１２の液晶層１３側に部分的に窪み６１が形成されている。また、カラーフィルタ基板１２の液晶層１３側には電極層としての対向電極５５が形成されている。窪み６１が形成された部位Ａ１には、対向電極５５の上に絶縁体材料６２が設けられている。対向電極５５及び絶縁体材料６２の上には、垂直配向膜５６が形成されており、かかる垂直配向膜５６の上にポリマー層５７が形成されている。【選択図】図２
2010197883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板と、
前記アレイ基板に対向するカラーフィルタ基板と、
前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に設けられ、液晶を含む液晶層と、
前記カラーフィルタ基板の液晶層側に部分的に形成された窪みと、
前記カラーフィルタ基板の液晶層側に形成された電極層と、
前記窪みが形成された部位において、前記電極層の上に設けられた絶縁体材料と、
前記電極層及び絶縁体材料の上に形成され、前記液晶層中の液晶を前記カラーフィルタ基板に対して略垂直に配向させる垂直配向膜と、
前記垂直配向膜の上に形成され、前記液晶層中の液晶の傾きを規制するポリマー層と、
を有する、
液晶表示装置。
【請求項２】
前記カラーフィルタ基板は有色透明の色材を有するカラーフィルタ層を有しており、
当該カラーフィルタ層に前記窪みが形成されている、請求項１に記載された液晶表示装置。
【請求項３】
前記カラーフィルタ基板は有色透明の色材を有するカラーフィルタ層の上に透明層を有しており、当該透明層に前記窪みが形成されている、請求項１に記載された液晶表示装置。
【請求項４】
前記絶縁体材料は、レジスト材である請求項１から３までの何れか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、対向する一対の基板の間に液晶層が挟まれている。そして、一対の基板の液晶層側の面にそれぞれ設けられた電極間に電圧を印加して液晶層中の液晶の配向を制御する。これにより、光を遮断する態様と光を透過させる態様とに液晶層が操作される。かかる液晶表示装置には垂直配向型液晶装置がある。垂直配向型液晶装置は、電圧が印加されていない状態において液晶が基板に対して略垂直に配向している。かかる垂直配向型液晶装置は、互いに偏向軸を直交させた一対の偏光板の間に配設することによって、いわゆるノーマリブラック（Normally Black）型の液晶表示装置を構成する。ノーマリブラック（Normally Black）型の液晶表示装置では、電圧無印加時に黒表示となり、電圧印加時に白表示となる。また、かかる垂直配向型液晶装置は、ＶＡモード（ＶＡ：vertical alignment）とも呼ばれている。
【０００３】
かかる垂直配向型液晶装置では、液晶を略垂直に配設させるが、高視野角、高コントラスト、高速応答性能などを実現するべく、液晶の長軸を基板に対して少し傾ける。すなわち、電圧を印加しない状態での液晶の長軸と基板とのなす角はプレチルト角（pretilt angle）と呼ばれる。液晶に適当なプレチルト角が設定される手法が、種々提案されている。
【０００４】
例えば、特開２００１−２８１６６３号公報（特許文献１）には、基板の液晶側の面に突起（リブ）を設けて、液晶の配向を規制することが記載されている。また、例えば、特開２００８−２４２２８０号公報（特許文献２）には、ポリマーによって液晶の配向を規制することが記載されている。すなわち、光又は熱により重合するモノマーやオリゴマーを液晶層に混入しておき、電圧を印加して液晶を配向させた状態でモノマーやオリゴマーを重合させる。そして、重合したポリマーによって、液晶の配向を規制させることが記載されている。このように、ポリマーによって液晶に配向を付与する技術は、ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８１６６３号公報
【特許文献２】特開２００８−２４２２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、かかる垂直配向型液晶装置において、基板の液晶側の面に突起（リブ）を設け、さらに、ポリマーによって液晶の配向を規制した場合、液晶表示装置のコントラストが低下する場合がある。図１はその一例を示す図である。すなわち、図１に示す垂直配向型液晶装置２００では、電極層２２１の上に絶縁体材料２２４（リブ）を設け、その上に、垂直配向膜２２６を形成し、さらに垂直配向膜２２６の上にポリマー層２２８を設けている。このように構成した場合に、垂直配向型液晶装置２００は、ノーマリブラック方式における黒表示が白っぽくなり、液晶表示装置のコントラストが低下する場合がある。本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る液晶表示装置は、アレイ基板と、アレイ基板に対向するカラーフィルタ基板と、アレイ基板とカラーフィルタ基板との間に設けられ、液晶を含む液晶層とを有している。この液晶表示装置は、カラーフィルタ基板の液晶層側に部分的に窪みが形成されている。さらにカラーフィルタ基板の液晶層側には電極層が形成されており、窪みが形成された部位において、電極層の上に絶縁体材料が設けられている。さらに、この液晶表示装置は、電極層及び絶縁体材料の上に形成され、液晶層中の液晶をカラーフィルタ基板に対して略垂直に配向させる垂直配向膜と、垂直配向膜の上に形成され、液晶層中の液晶の傾きを規制するポリマー層とを有する。
【０００８】
この液晶表示装置によれば、カラーフィルタ基板の液晶層側に部分的に窪みが形成されており、当該窪みが形成された部位に絶縁体材料が設けられている。このため、絶縁体材料を設けた部位が液晶層側に大きく突出するのを抑制できる。これにより、液晶のプレチルト角が大きくなり過ぎるのを防止でき、ノーマリブラック方式における黒表示が白っぽくなるのを防止できる。これによって液晶表示装置のコントラストが低下するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】比較例に係る液晶表示装置の断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面図。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造工程を示す図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者は、図１に示す垂直配向型液晶装置２００において、ノーマリブラック方式における黒表示が白っぽくなる原因を検討した。詳しくは、この垂直配向型液晶装置２００は、アレイ基板２０２とカラーフィルタ基板２０４との間に、液晶２０６を含む液晶層２０８を有している。カラーフィルタ基板２０４の液晶層２０８側には、電極層２２１（対向電極）が設けられている。この垂直配向型液晶装置２００では、例えば、液晶２０６にプレチルト角を付けるべく、又は、電圧を印加したときに生じる電界を規制するべく、かかる電極層２２１の上に、絶縁体材料２２４が設けられている。かかる絶縁体材料２２４は、液晶層２０８に突出しており「リブ」とも称される。さらに、カラーフィルタ基板２０４に対して、液晶２０６を略垂直に配向させる垂直配向膜２２６が形成されている。そして、垂直配向膜２２６の上にポリマー層２２８（ＰＳＡ膜）を設けて液晶２０６のプレチルト角を規制した。なお、図１中、符号２１１はガラス基板、符号２１２はブラックマトリックス（BM）、符号２１３はカラーフィルタ層（CF：色材）をそれぞれ示している。また、符号３１１はガラス基板を、符号３１２は絶縁層を、符号３１３は電極層（画素電極）を、符号３１４はアレイ基板２０２の垂直配向膜を、符号３１５はアレイ基板２０２のポリマー層をそれぞれ示している。また、アレイ基板２０２に形成される配線構造等は図示を省略している。
【００１１】
図１に示すように、電極層２２１の上に絶縁体材料２２４を設けた場合、絶縁体材料２２４が設けられた部位Ａにおいて絶縁体材料２２４の厚さに応じてポリマー層２２８が盛り上がる。図１に示すように、当該部位Ａの近傍では、かかる盛り上がりによって液晶２０６ａのプレチルト角が大きくなる。さらに、当該部位Ａの近傍では、ポリマー層２２８によって、さらに液晶２０６ａが傾けられる。このため、当該部位Ａの近傍の液晶２０６ａは、他の部位に比べてプレチルト角が大きくなり易い。このように当該部位Ａにおいて液晶２０６ａのプレチルト角が大きくなり過ぎると、垂直配向型液晶装置では、それに起因して光が漏れる。このため、ノーマリブラック方式における黒表示が白っぽくなる。
【００１２】
本発明者は、図１に示す垂直配向型液晶装置２００において、ノーマリブラック方式における黒表示が白っぽくなる原因をこのように推考し、本発明を想起した。
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を図面に基づいて説明する。また、各図において、同じ作用を奏する部材又は部位には適宜に同じ符号を付している。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１０の断面構成を模式的に示している。液晶表示装置１０は、図２に示すように、アレイ基板１１と、カラーフィルタ基板１２と、液晶層１３とを有している。アレイ基板１１とカラーフィルタ基板１２とは対向している。液晶層１３は、カラーフィルタ基板１２とアレイ基板１１の間に設けられている。
【００１４】
この液晶表示装置１０は、図２に示すように、カラーフィルタ基板１２の液晶層１３側に部分的に窪み６１が形成されている。また、カラーフィルタ基板１２の液晶層１３側には電極層としての対向電極５５が形成されている。この実施形態では、液晶表示装置１０は、窪み６１が形成された部位Ａ１において、対向電極５５の上に絶縁体材料６２が設けられている。そして、対向電極５５及び絶縁体材料６２の上に垂直配向膜５６が形成されている。さらに、垂直配向膜５６の上にポリマー層５７が形成されている。電圧を印加していない状態では、垂直配向膜５６によって、液晶層１３中の液晶６３がカラーフィルタ基板１２に対して略垂直に配向する。また、ポリマー層５７によって液晶層１３中の液晶６３は少し傾いた状態で規制される。
【００１５】
この液晶表示装置１０によれば、カラーフィルタ基板１２の液晶層１３側に部分的に窪み６１が形成されており、窪み６１が形成された部位Ａ１に、絶縁体材料６２が設けられている。このため、絶縁体材料６２が設けられた部位Ａ１の盛り上がりを小さく抑えることができる。これにより、当該部位Ａ１の近傍で、液晶層１３中の液晶６３ａのプレチルト角が大きくなり過ぎるのを抑えることができる。このため、当該部位Ａ１において光が漏れるのを防止でき、ノーマリブラック方式における黒表示が白っぽくなるのを防止できる。これによって液晶表示装置１０のコントラストが低下するのを防止できる。
【００１６】
以下、この液晶表示装置１０を詳述する。
この液晶表示装置１０は、図示は省略するが、概して全体として矩形の形状を有している。アレイ基板１１は、図２に示すように、ガラス基板４１の液晶層１３側に、絶縁層４２、画素電極４３、垂直配向膜４４、ポリマー層４５が形成されている。図示は省略するが、絶縁層４２には、アレイ基板１１に形成された種々の配線、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：thin film transistor）等を覆っている。
【００１７】
この実施形態では、かかる絶縁層４２の上に、画素電極４３が形成されている。画素電極４３は透明な導電材料であるＩＴＯ（indium tin oxide：酸化インジウムスズ）からなり、これらの画素電極４３には画像に応じた電圧が所定のタイミングで供給される。垂直配向膜４４は、電圧を印加していないときの液晶の配向方向を決定する配向処理が施されている。垂直配向膜４４の上には、液晶層１３中の液晶６３の傾きを規制するポリマー層４５が形成されている。かかるポリマー層４５については後で詳述する。かかるアレイ基板１１には、液晶層１３を挟んでカラーフィルタ基板１２が対向している。
【００１８】
カラーフィルタ基板１２は、図２に示すように、ガラス基板５１の液晶層１３側に、ブラックマトリクス５２（遮光層）、カラーフィルタ層５３（色材）が形成されている。ブラックマトリクス５２はカラーフィルタ層５３間の領域を光が透過しないようにするため、Ｃｒ（クロム）等の金属により形成されている。カラーフィルタ層５３は有色の透明層で構成されている。この実施形態では、カラーフィルタ層５３は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色が順に配設されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色を合わせて一つの画素を構成している。
【００１９】
カラーフィルタ基板１２の液晶層１３側には部分的に窪み６１が形成されている。また、カラーフィルタ基板１２の液晶層１３側には電極層としての対向電極５５が形成されている。この実施形態では、液晶表示装置１０は、窪み６１が形成された部位Ａ１において、対向電極５５の上に絶縁体材料６２が設けられている。絶縁体材料６２は、例えば、レジスト材である。そして、対向電極５５及び絶縁体材料６２の上に垂直配向膜５６が形成されている。さらに、垂直配向膜５６の上にポリマー層５７が形成されている。
【００２０】
この実施形態では、窪み６１はカラーフィルタ層５３に形成されている。かかる窪み６１は、例えば、図３（ａ）に示すように、カラーフィルタ層５３をエッチングして形成するとよい。この際、カラーフィルタ基板１２に絶縁体材料６２が設けられるべき部位に、窪み６１を形成する。そして、窪み６１を設けた後で、カラーフィルタ層５３の上に対向電極５５を形成する。
【００２１】
対向電極５５は、例えば、透明な導電材料であるＩＴＯ（indium tin oxide：酸化インジウムスズ）をスパッタリングして形成するとよい。対向電極５５は、カラーフィルタ層５３に形成された窪み６１にも形成される。対向電極５５は薄く形成されるので、対向電極５５を形成した後も窪み６１が残る。なお、対向電極５５の材料としては、ＩＴＯの他、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛などで構成してもよい。
【００２２】
次に、窪み６１が形成された部位Ａ１において、対向電極５５（電極層）の上に絶縁体材料６２が設けられる。この実施形態では、絶縁体材料６２は透明な絶縁材で構成されている。かかる絶縁体材料６２は、図３（ｂ）に示すように、例えば、カラーフィルタ基板１２の全面に塗布し、図３（ｃ）に示すように、窪み６１が形成された部位Ａ１に絶縁体材料６２が残るように、エッチングによって不要な絶縁体材料を除去するとよい。この実施形態では、図２に示すように、窪み６１が形成された部位Ａ１に絶縁体材料６２が形成されているので、絶縁体材料６２が液晶層１３側に突出するのを小さく抑えることができる。
【００２３】
また、この実施形態では、さらに液晶層１３側において、対向電極５５及び絶縁体材料６２の上に垂直配向膜５６が形成されている。かかる垂直配向膜５６は、液晶層１３中の液晶６３を、カラーフィルタ基板１２に対して略垂直に配向させる。なお、アレイ基板１１の垂直配向膜４４も同様の構造を有していると良い。例えば、誘電率の異方性（dielectric anisotropy）が負のネマティック液晶（nematic liquid crystal）を基板に対して垂直に配向させる技術は既に実用されている。従って、ネマティック液晶を液晶６３に用い、ネマティック液晶を基板に対して垂直に配向させる配向膜を垂直配向膜４４、５６に用いるとよい。
【００２４】
また、この実施形態では、アレイ基板１１の垂直配向膜４４の上にポリマー層４５が形成されている。また、カラーフィルタ基板１２の垂直配向膜５６の上にポリマー層５７が形成されている。これらのポリマー層４５、５７は、光により重合するモノマーやオリゴマーを液晶層１３に混入しておき、所定の電圧を印加して、液晶６３を傾けた状態で液晶層１３に紫外線を当てることによって形成している。すなわち、所定の電圧を印加して液晶６３を傾けた状態で液晶層１３に紫外線を当てることによって、液晶層１３に混入させたモノマーやオリゴマーが重合して、アレイ基板１１とカラーフィルタ基板１２のそれぞれに、ポリマー層４５、５７が形成される。液晶層１３中の液晶６３は、かかるポリマー層４５、５７によって、プレチルト角が規制される。なお、ポリマー層４５、５７を形成する場合、光重合性のポリマーで構成することを例示したが、ポリマー層４５、５７は、熱の作用で重合するポリマー（熱重合性ポリマー）で形成することもできる。
【００２５】
この液晶表示装置１０では、図２に示すように、カラーフィルタ基板１２の液晶層１３側に部分的に窪み６１が形成されており、窪み６１が形成された部位Ａ１に、絶縁体材料６２が設けられている。このため、当該部位Ａ１の盛り上がりが小さく抑えられている。これにより、当該部位Ａ１の近傍で液晶６３ａのプレチルト角が大きくなり過ぎるのを抑えることができる。従って、この液晶表示装置１０は、液晶６３ａのプレチルト角が大きくなり過ぎるのに起因して光が漏れるのを防止でき、ノーマリブラック方式における黒表示が白っぽくなるのを防止できる。これによって液晶表示装置１０のコントラストが低下するのを防止できる。
【００２６】
以上、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を説明したが、本発明に係る液晶表示装置は、上記に限定されない。
【００２７】
例えば、上述した実施形態では、液晶表示装置１０は、図２に示すように、カラーフィルタ基板１２のカラーフィルタ層５３に窪み６１が形成されている。これに対して、図４に示すように、カラーフィルタ層５３の上に透明層５４を形成し、かかる透明層５４に窪み６１を形成してもよい。この場合でも、窪み６１が形成された部位Ａ１に絶縁体材料６２を設けるとよい。これにより、当該部位Ａ１の盛り上がりが小さく抑えられる。そして、当該部位Ａ１の近傍で液晶６３ａのプレチルト角が大きくなり過ぎるのを抑えることができる。これによって、液晶６３ａのプレチルト角が大きくなり過ぎるのに起因して光が漏れるのを防止でき、ノーマリブラック方式における黒表示が白っぽくなるのを防止でき、液晶表示装置１０のコントラストが低下するのを防止できる。
【００２８】
この場合、透明層５４は、メタクリル酸系の樹脂や、ノルボルネン樹脂などで形成するとよい。また、透明層５４に窪み６１を形成する場合には、エッチングによって形成するとよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０  液晶表示装置
１１  アレイ基板
１２  カラーフィルタ基板
１３  液晶層
４１  ガラス基板
４２  絶縁層
４３  画素電極
４４  垂直配向膜
４５  ポリマー層
５１  ガラス基板
５２  ブラックマトリクス
５３  カラーフィルタ層
５４  透明層
５５  対向電極（電極層）
５６  垂直配向膜
５７  ポリマー層
６１  窪み
６２  絶縁体材料（レジスト材）
６３  液晶
６３ａ  窪みが設けられた部位近傍の液晶
２００  垂直配向型液晶装置
２０２  アレイ基板
２０４  カラーフィルタ基板
２０６  液晶
２０８  液晶層
２２１  電極層
２２４  絶縁体材料
２２６  垂直配向膜
２２８  ポリマー層
Ａ１  窪みが設けられた部位
【図１】
2010197883.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010197883.tif 000006