(57)【要約】【課題】壁状電極に電圧が印加されていないときにも適切に表示することができ、よりコントラストの高い液晶表示装置を提供する。【解決手段】配向が制御されることにより透過する光の量を変化させる液晶組成物（２０１）と、液晶組成物の配向を制御するための薄膜トランジスタが形成された絶縁基板である薄膜トランジスタ基板（２３０）と、薄膜トランジスタ基板との間で液晶組成物を封止すると共に、透過する光の波長領域を制御するカラーフィルタ基板（２１０）と、を備え、薄膜トランジスタ基板は、薄膜トランジスタ基板からカラーフィルタ基板側に延出した突出部（２４１）と、突出部の壁面に液晶組成物の配向を制御するための一方の電極である壁状電極（２３９）と、を有し、壁状電極上には、基板面と平行な面から連続して、絶縁膜（２３６）と配向膜（２３７）とが順に積層されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向が制御されることにより透過する光の量を変化させる液晶組成物と、
前記液晶組成物の配向を制御するための薄膜トランジスタが形成された絶縁基板である薄膜トランジスタ基板と、
前記薄膜トランジスタ基板との間で前記液晶組成物を封止すると共に、透過する光の波長領域を制御するカラーフィルタ基板と、を備え、
前記薄膜トランジスタ基板は、
前記薄膜トランジスタ基板から前記カラーフィルタ基板側に延出した突出部と、
前記突出部の壁面に前記液晶組成物の配向を制御するための一方の電極である壁状電極と、を有し、
前記壁状電極上には、前記薄膜トランジスタ基板の基板面と平行な面から連続して、絶縁膜と配向膜とが順に積層されている、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記壁状電極は各画素の階調値に応じた電圧が印加される画素電極であり、
前記画素電極の対向電極である共通電極は、前記薄膜トランジスタ基板の基板面に平行に形成された電極である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶表示装置であって、
前記突出部は、前記薄膜トランジスタ基板と前記カラーフィルタ基板との間に間隔を形成するスペーサである、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置であって、
前記絶縁膜は有機絶縁膜である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置であって、
前記絶縁膜は無機絶縁膜である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置であって、
前記絶縁膜の厚さは０．０５μｍ〜０．５μｍである、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５に記載の液晶表示装置であって、
前記無機絶縁膜はＳｉＮ膜である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【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】
コンピュータ等の情報通信端末やテレビ受像機の表示装置として、液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示装置は、２つの基板の間に封じ込められた液晶組成物の配向を電界の変化により変え、２つの基板と液晶組成物を通過する光の透過度合いを制御することにより画像を表示させる装置である。
【０００３】
特許文献１は、電界を変えるための電極部分の膜厚を他の部分より厚く形成し、厚くなった部分の側壁面に形成された電極により電界を形成する壁状電極について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に記載されたような壁状電極は、画素内で均一な電界を形成するのに有効である。例えば、ノーマリブラックの液晶表示装置における白表示の際には、均一な電界が形成されることにより、光の透過率をより高いものとすることができる。しかしながら、電極に電圧が印加されていない黒表示時には、光漏れが発生し、コントラストの低下を招く恐れがある。
【０００６】
本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、壁状電極に電圧が印加されていないときにも適切に表示することができ、よりコントラストの高い液晶表示装置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】
【０００７】
本発明の液晶表示装置は、配向が制御されることにより透過する光の量を変化させる液晶組成物と、前記液晶組成物の配向を制御するための薄膜トランジスタが形成された絶縁基板である薄膜トランジスタ基板と、前記薄膜トランジスタ基板との間で前記液晶組成物を封止すると共に、透過する光の波長領域を制御するカラーフィルタ基板と、を備え、前記薄膜トランジスタ基板は、前記薄膜トランジスタ基板から前記カラーフィルタ基板側に延出した突出部と、前記突出部の壁面に前記液晶組成物の配向を制御するための一方の電極である壁状電極と、を有し、前記壁状電極上には、前記基板面と平行な面から連続して、絶縁膜と配向膜とが順に積層されている、ことを特徴とする液晶表示装置である。
【０００８】
また、本発明の液晶表示装置において、前記壁状電極は各画素の階調値に応じた電圧が印加される画素電極であり、前記画素電極の対向電極である共通電極は、前記薄膜トランジスタ基板の基板面に平行に形成された電極である、とすることができる。
【０００９】
また、本発明の液晶表示装置において、前記突出部は、前記薄膜トランジスタ基板と前記カラーフィルタ基板との間に間隔を形成するスペーサとしてもよい。
【００１０】
また、本発明の液晶表示装置において、前記絶縁膜は有機絶縁膜であっても、無機絶縁膜であってもよく、無機絶縁膜の場合には、ＳｉＮ膜としてもよい。
【００１１】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記絶縁膜の厚さを０．０５μｍ〜０．５μｍとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の液晶表示パネルの一画素の断面の一部について概略的に示す図である。
【図３】図２の薄膜トランジスタ基板の薄膜トランジスタ上に形成される膜の成膜順を示す表である。
【図４】有機絶縁膜の大突起の側面部分の厚さに対する、表示に必要な駆動電圧及び表示モード効率について示すグラフである。
【図５】第１実施形態の変形例１に係る液晶表示パネルについて、図２と同じ視野により示す図である。
【図６】第１実施形態の変形例２に係る液晶表示パネルについて、図２と同じ視野により示す図である。
【図７】第１実施形態の変形例３に係る液晶表示パネルについて、図２と同じ視野により示す図である。
【図８】第２実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの一画素の断面の一部について概略的に示す図である。
【図９】図８の薄膜トランジスタ基板の薄膜トランジスタ上に形成される膜の成膜順を示す表である。
【図１０】本発明の比較例に係る壁状電極を有する液晶パネルについて示す図である。
【図１１】本発明の比較例に係る壁状電極を有する液晶パネルについて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
始めに、図１０に示される、本発明の比較例に係る壁状電極を有するノーマリブラックの液晶パネル８１０について説明する。図１０には、液晶パネル８１０の一画素について断面の一例が概略的に示されている。この図に示されるように、液晶パネル８１０は、カラーフィルタ基板８１１及び薄膜トランジスタ基板８１５と、これらの基板に挟まれて封止された液晶組成物８１２とからなる。薄膜トランジスタ基板８１５には、画素８２５間に形成される大突起８１８と、画素８２５内に形成される小突起８１９があり、大突起８１８の壁面で液晶組成物８１２に作用する電界を形成する壁状電極８３９を有する画素電極８１６と、画素電極８１６の対向電極であり、小突起８１９の上面で液晶組成物８１２に作用する電界を形成する共通電極８１７と、を有している。各画素には、画素８２５内の画素電極８１６を覆うように有機絶縁膜８２０が形成される。この図に示されるように、配向膜８２１は、液晶組成物８１２が触れる面に均一な厚さになるように、有機絶縁膜８２０、壁状電極８３９、小突起８１９の上面の共通電極８１７上に均一に形成されていることが望ましい。
【００１４】
しかしながら、発明者らの研究によれば、このように積層された膜の上に配向膜８２１を形成した場合には、有機絶縁膜８２０の材料と画素電極８１６の材料の表面エネルギーの違いから、配向膜８２１は、図１１に示されるように、壁状電極８３９に偏って形成され、壁間の有機絶縁膜８２０上にはほとんど形成されていないことが分かった。この図１１のように偏って配向膜８２１が形成された場合には、配向膜は、配向膜の薄い壁間において液晶組成物８１２の配向性が悪くなるため黒表示時の光漏れが起こりやすくなると共に、信号電圧の印加による焼き付きによっても黒表示時の光漏れが発生しやすくなる。したがって、画像表示におけるコントラストの低下を招くこととなる。
【００１５】
以下、本発明の第１及び第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置１００が概略的に示されている。この図に示されるように、液晶表示装置１００は、上フレーム１０１及び下フレーム１０２に挟まれるように固定された液晶表示パネル２００から構成されている。ここで、本実施形態においては、液晶表示パネル２００は、電極に電圧が印加されない状態の際に黒表示を行う、所謂ノーマリブラックの液晶表示パネルを例に説明するが、これに限られずノーマリホワイトの液晶表示パネルであっても本発明を適用することができる。
【００１７】
図２は、液晶表示パネル２００の一画素の断面の一部について概略的に示す図である。この図に示されるように、液晶表示パネル２００は、カラーフィルタ基板２１０及び薄膜トランジスタ基板２３０と、これらに挟まれた液晶組成物２０１とからなる。カラーフィルタ基板２１０には、ガラス絶縁基板２１１上に形成された隣り合う画素の間からの光漏れを防ぐためのブラックマトリクス２１４と、透過する光の波長領域を定めるカラーフィルタ２１２と、それらを保護するオーバーコート層２１３等が形成されている。
【００１８】
薄膜トランジスタ基板２３０は、不図示の薄膜トランジスタが形成されたガラス基板２３１を有し、薄膜トランジスタ上には絶縁膜を介して、有機絶縁膜からなり、画素間に形成され、基板面から延出する大突起２４１と、画素内に形成され、基板面から延出する小突起２４２とを有している。更に、薄膜トランジスタ基板２３０は、大突起２４１及び小突起２４２を覆って表示領域の全面に形成され、例えばＩＴＯ等の透明電極からなる共通電極２３３と、例えばＳｉＮからなり、後述する画素電極２３５と絶縁させるための無機絶縁膜２３４と、少なくとも大突起２４１の壁面に形成された壁状電極２３９を有し、例えばＩＴＯ等の透明電極からなる画素電極２３５と、小突起２４２の上面に形成された共通電極２３３上に形成されず、又は薄く形成され、大突起２４１上及びその壁面にも形成された有機絶縁膜２３６と、有機絶縁膜２３６の表面に沿って形成された配向膜２３７と、を有している。
【００１９】
ここで、図２に示されるように、本実施形態では、配向膜２３７は大突起２４１の上面には形成されておらず、有機絶縁膜２３６は、カラーフィルタ基板２１０に接するように形成されている。これにより、大突起２４１及びその上面に形成された膜は、薄膜トランジスタ基板２３０及びカラーフィルタ基板２１０の間隔を定めるスペーサとしても機能している。しかしながら、このような実施形態に限られず、配向膜２３７が大突起２４１の上面にも形成されていたり、大突起２４１とカラーフィルタ基板２１０との間に液晶組成物２０１が配置されているような構成であってもよい。
【００２０】
図３には、本実施形態の薄膜トランジスタ基板２３０の薄膜トランジスタ上に形成される膜の成膜順を示す表である。この表に示されるように、薄膜トランジスタの配線の一部がＭｏＷで成膜された後、絶縁膜であるＳｉＮが成膜され、その上に大突起２４１及び小突起２４２が有機絶縁膜で形成される。その後、共通電極２３３がＩＴＯ等からなる透明電極膜で形成され、その上に無機絶縁膜２３４がＳｉＮで形成される。更に画素電極２３５となるＩＴＯ等からなる透明電極膜が成膜された後、有機絶縁膜２３６が形成され、その上に光配向処理により配向膜２３７となるポリイミド膜が形成される。ここで、各膜が成膜される工程には、必要に応じてフォトリソグラフィ工程等によりパターニングされる工程を含んでいる。
【００２１】
図４は、有機絶縁膜２３６の大突起２４１の側面部分の厚さに対する、表示に必要な駆動電圧及び白表示時の光の透過率に相当する表示モード効率について示すグラフである。このグラフに示されるように、有機絶縁膜２３６の厚さが厚くなるほど、表示モード効率は下がり、また、必要な駆動電圧Ｖｍａｘも高くなり、消費電力が高くなってしまうことが分かる。本発明の発明者らの詳細な検証に基づき、これらの値にあまり影響を与えない０．０５μｍ〜０．５μｍの間で成膜されることが望ましい。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態によれば、大突起の壁面にも画素内の基板面と平行な面から連続して、絶縁膜が形成され、その上に配向膜が積層されているため、配向膜が基板面と平行な面にも成膜され、例えば、ノーマリブラックの液晶表示装置の黒表示時やノーマリホワイトの液晶表示装置の白表示時の壁状電極に電圧が印加されていないときにも適切に表示させることができる。これにより表示装置のコントラストを高めることができる。
【００２３】
図５は、第１実施形態の変形例１に係る液晶表示パネル３１０について、図２と同じ視野により示す図である。この図に示されるように、変形例１では、有機絶縁膜２３６は、大突起２４１の上面には成膜されない構成となっている。このように構成した場合であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
図６は、第１実施形態の変形例２に係る液晶表示パネル３２０について、図２と同じ視野により示す図である。この図に示されるように、変形例２では、変形例１の構成に加えて、大突起２４１がテーパ形状となっている。このように構成することにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができと共に、有機絶縁膜２３６及び配向膜２３７を大突起２４１の側面により均一に成膜することができる。
【００２５】
図７は、第１実施形態の変形例３に係る液晶表示パネル３３０について、図２と同じ視野により示す図である。この図に示されるように、変形例３では、有機絶縁膜２３６は、大突起２４１の壁面上部分には形成されない構成となっている。このような構成としても、配向膜２３７が溜まりやすい大突起２４１の壁面下部分には有機絶縁膜２３６が形成されているため、画素内には配向膜２３７が均一に成膜され、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
［第２実施形態］
第２実施形態の液晶表示装置の全体構成は、図１で示された第１実施形態の液晶表示装置１００の全体構成と同様であるため説明は省略する。図８は、第２実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネル３４０の一画素の断面の一部について概略的に示す図である。第１実施形態の液晶表示パネル２００と異なる点は、大突起２４１周囲において有機絶縁膜２３６は、小突起２４２とほぼ同じ高さまでしか形成されず、有機絶縁膜２３６上及び大突起２４１を覆うように例えばＳｉＮからなる無機絶縁膜３２１が形成されている点で異なっている。この無機絶縁膜３２１上には、第１実施形態と同様に、配向膜２３７が形成される。
【００２７】
このような構成とした場合であっても、第１実施形態と同様に、大突起の壁面にも画素内の基板面と平行な面から連続して、絶縁膜が形成され、その上に配向膜が積層されているため、配向膜が基板面と平行な面にも成膜され、例えば、ノーマリブラックの液晶表示装置の黒表示時やノーマリホワイトの液晶表示装置の白表示時の壁状電極に電圧が印加されていないときにも適切に表示させることができる。これにより表示装置のコントラストを高めることができる。
【００２８】
更に、無機絶縁膜３２１はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の方法で形成することができるため、有機絶縁膜より薄く成膜させることができる。そのため、図４のグラフで示されたように、表示モード効率及び駆動電圧Ｖｍａｘに影響を与えることなく、上述の効果を得ることができる。
【００２９】
図９には、第２実施形態の液晶表示パネル３４０の薄膜トランジスタ基板の薄膜トランジスタ上に形成される膜の成膜順を示す表である。図３と異なる点は、成膜順の８番目に無機絶縁膜３２１のＳｉＮが成膜される点である。その他は図３と同様であるため説明を省略する。
【００３０】
上述の実施形態においては、薄膜トランジスタ基板側にのみ共通電極を有する構成としたが、例えば、液晶組成物を介して、カラーフィルタ基板側にも共通電極を有するような構成としてもよい。
【００３１】
また、上述の実施形態においては、壁電極に画素電極を配置し、共通電極を薄膜トランジスタ基板の画素内の中央部に配置することとしたが、画素電極と共通電極の配置はこの逆であってもよい。
【００３２】
また、上述の実施形態においては、絶縁膜と配向膜が壁状電極上に直接形成されることとしたが、壁状電極と絶縁膜の間に他の層が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１００  液晶表示装置、１０１  上フレーム、１０２  下フレーム、２００  液晶表示パネル、２０１  液晶組成物、２１０  カラーフィルタ基板、２１１  ガラス絶縁基板、２１２  カラーフィルタ、２１３  オーバーコート層、２１４  ブラックマトリクス、２３０  薄膜トランジスタ基板、２３１  ガラス基板、２３３  共通電極、２３４  無機絶縁膜、２３５  画素電極、２３６  有機絶縁膜、２３７  配向膜、２３９  壁状電極、２４１  大突起、２４２  小突起、３１０  液晶表示パネル、３２０  液晶表示パネル、３２１  無機絶縁膜、３３０  液晶表示パネル、３４０  液晶表示パネル、８１０  液晶パネル、８１１  カラーフィルタ基板、８１２  液晶組成物、８１５  薄膜トランジスタ基板、８１６  画素電極、８１７  共通電極、８１８  大突起、８１９  小突起、８２０  有機絶縁膜、８２１  配向膜、８２５  画素、８３９  壁状電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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