(57)【要約】  液晶表示装置は、相互に対向して配置された第１及び第２基板と、第１及び第２基板間に挟持され、光又は熱により重合する重合性成分を含有する液晶層と、を有し、液晶層の重合性成分は、通常駆動時に透過率−駆動電圧特性が高電圧側にシフトする画素に対応する領域に、シフト量と同等以上透過率−駆動電圧特性が低電圧側にシフトするように所定の電圧をかけた状態で重合されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対向して配置された第１及び第２基板と、
上記第１及び第２基板間に挟持され、光又は熱により重合する重合性成分を含有する液晶層と、
上記第１基板上に形成され、印加電圧に応じて液晶分子の傾斜角を画素領域毎に制御する複数の画素電極と、
上記第２基板上に形成され、上記複数の画素電極に対向して配置された対向電極と、
を有し、
上記液晶層の重合性成分は、通常駆動時に透過率−駆動電圧特性が高電圧側にシフトする画素に対応する領域に、該シフト量と同等以上透過率−駆動電圧特性が低電圧側にシフトするように所定の電圧をかけた状態で重合させた液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された液晶表示装置において、
上記第１基板は、上記画素電極に電気的に接続されたＴＦＴ素子と、該ＴＦＴ素子を介してそれぞれ該画素電極を駆動するゲート線及びソース線と、を備えると共に、
上記複数の画素電極の全てに対応するゲート線に一定周期且つ同時にパルス状の電圧印加を行い、上記複数のＴＦＴ素子のオン／オフを同時に制御して、ゲートオフ期間における上記液晶層への印加電圧がゲートオン期間の該液晶層への印加電圧より大きくなるように駆動を行い、該液晶層の重合性成分を重合させた液晶表示装置。
【請求項３】
相互に対向して配置された第１及び第２基板と、該第１及び第２基板間に挟持され、光又は熱により重合する重合性成分を含有する液晶層と、該第１基板上に形成され、印加電圧に応じて液晶分子の傾斜角を画素領域毎に制御する複数の画素電極と、該第２基板上に形成され、該複数の画素電極に対向して配置された対向電極と、をそれぞれ準備するステップと、
上記液晶層の重合性成分を、通常駆動時に透過率−駆動電圧特性が高電圧側にシフトする画素に対応する領域に、該シフト量と同等以上透過率−駆動電圧特性が低電圧側にシフトするように所定の電圧をかけた状態で重合させるステップと、
を備えた液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載された液晶表示装置の製造方法において、
上記第１基板は、上記画素電極に電気的に接続されたＴＦＴ素子と、該ＴＦＴ素子を介してそれぞれ該画素電極を駆動するゲート線及びソース線と、を備えると共に、
上記複数の画素電極の全てに対応するゲート線に一定周期且つ同時にパルス状の電圧印加を行い、上記複数のＴＦＴ素子のオン／オフを同時に制御して、ゲートオフ期間における上記液晶層への印加電圧がゲートオン期間の該液晶層への印加電圧より大きくなるように駆動を行い、該液晶層の重合性成分を重合させた液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等に用いる薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）の製造工程において、その各レイヤーのパターン形成の際、通常フォトレジストの露光処理を行う。このとき、パターン形成を精度良く行うために、分割露光装置を用いてＴＦＴ基板をいくつかの領域に分けて露光する分割露光方式がよく用いられている。【０００３】
分割露光方式を用いる際には、各分割露光領域の継ぎ目において、製造ばらつきによるパターンのずれや、パターンの重ね合せのずれが発生することがある。このように、パターンのずれや、パターンの重ね合せのずれが発生すると、分割境界における電極間の寄生容量等に差が生じる。寄生容量が異なると、そこで液晶に印加される電圧が変化し、分割境界で画素の光の透過率が変化する。光の透過率が変化すると、その領域は表示むらとして視認されるため、液晶表示装置の表示品位に悪影響を及ぼす。【０００４】
このような問題に対し、例えば、特許文献１には、分割領域付近に透過率の異なる画素をランダム配置することで、表示むらを目立たなくする技術が開示されている。【０００５】
また、近年、表示装置の高輝度化等が強く要求される中、負の誘電率異方性を有する液晶を垂直配向させ、配向規制用構造物として基板上に突起やスリットを設けることで、視角特性に優れたマルチドメイン垂直配向型（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄｍｏｄｅ）液晶表示装置（ＭＶＡ−ＬＣＤ）が研究・開発されている。また、このＭＶＡ−ＬＣＤには、特許文献２に開示されているように、より高輝度で且つ高速応答を可能にするために、ポリマー配向支持（ＰＳＡ；Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）技術が有効である。ＰＳＡ技術では、液晶にモノマーやオリゴマー等の重合性成分を混合した液晶組成物を基板間に封止する。基板間に電圧を印加して液晶分子をチルトさせた状態下で、モノマー等を重合してポリマー化させる。これにより、電圧印加により所定の傾斜方向にチルト（傾斜）する液晶層が得られ、液晶分子の傾斜方向を規定することができる。
【特許文献１】特開平１１−２４９１６９号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したＰＳＡ技術を用いた液晶表示装置等は、そのＴＦＴ基板に上述した分割露光方式でパターン形成を行う場合に、各分割露光領域の継ぎ目において、パターンの重ね合せのずれ等の発生を見越したマージンの確保をする必要がある。しかしながら、マージンの確保は、液晶表示装置の開口率を低下させる原因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表示むらの発生を効果的に抑制し、良好な表示特性及び開口率を実現する液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。【０００８】
本発明に係る液晶表示装置は、相互に対向して配置された第１及び第２基板と、第１及び第２基板間に挟持され、光又は熱により重合する重合性成分を含有する液晶層と、第１基板上に形成され、印加電圧に応じて液晶分子の傾斜角を画素領域毎に制御する複数の画素電極と、第２基板上に形成され、複数の画素電極に対向して配置された対向電極とを有し、液晶層の重合性成分は、通常駆動時に透過率−駆動電圧特性（以下、Ｔ−Ｖ特性と記す）が高電圧側にシフトする画素に対応する領域に、シフト量と同等以上Ｔ−Ｖ特性が低電圧側にシフトするように所定の電圧をかけた状態で重合させたことを特徴とする。【０００９】
ここで、本発明において、「シフト量と同等以上Ｔ−Ｖ特性が低電圧側にシフトするように」とは、「シフト量の値とほぼ同じか、又は、それ以上の量だけＴ−Ｖ特性が低電圧側にシフトするように」という意味である。【００１０】
また、本発明に係る液晶表示装置は、第１基板が、画素電極に電気的に接続されたＴＦＴ素子と、ＴＦＴ素子を介してそれぞれ画素電極を駆動するゲート線及びソース線と、を備えると共に、上記複数の画素電極の全てに対応するゲート線に一定周期且つ同時にパルス状の電圧印加を行うことで上記複数のＴＦＴ素子のオン／オフを同時に制御し、ゲートオフ期間における液晶層への印加電圧がゲートオン期間の液晶層への印加電圧より大きくなるように駆動を行い、上記液晶層の重合性成分を重合させたものであってもよい。【００１１】
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、相互に対向して配置された第１及び第２基板と、第１及び第２基板間に挟持され、光又は熱により重合する重合性成分を含有する液晶層と、第１基板上に形成され、印加電圧に応じて液晶分子の傾斜角を画素領域毎に制御する複数の画素電極と、第２基板上に形成され、複数の画素電極に対向して配置された対向電極と、をそれぞれ準備するステップと、液晶層の重合性成分を、通常駆動時にＴ−Ｖ特性が高電圧側にシフトする画素に対応する領域に、シフト量と同等以上Ｔ−Ｖ特性が低電圧側にシフトするように所定の電圧をかけた状態で重合させるステップと、を備えたことを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第１基板が画素電極に電気的に接続されたＴＦＴ素子と、ＴＦＴ素子を介してそれぞれ画素電極を駆動するゲート線及びソース線と、を備えると共に、複数の画素電極の全てに対応するゲート線に一定周期且つ同時にパルス状の電圧印加を行うことで複数のＴＦＴ素子のオン／オフを同時に制御し、ゲートオフ期間における液晶層への印加電圧がゲートオン期間の液晶層への印加電圧より大きくなるように駆動を行い、上記液晶層の重合性成分を重合させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、表示むらの発生を効果的に抑制し、良好な表示特性及び開口率を実現する液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の断面図を示す。
【図２】本発明の実施形態に係るＴＦＴ基板の平面図である。
【図３】ソース線パターンのずれが発生したＴＦＴ基板の平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画素の等価回路である。
【図５】通常駆動時における寄生容量が小さい画素と寄生容量が大きい画素との印可電圧比較図である。
【図６】液晶層の重合性成分重合時における寄生容量が小さい画素と寄生容量が大きい画素との印可電圧比較図である。
【図７】通常駆動時における寄生容量が小さい画素と寄生容量が大きい画素とのＴ−Ｖ特性比較図である。
【図８】液晶層の重合性成分重合時における寄生容量が小さい画素と寄生容量が大きい画素とのＴ−Ｖ特性比較図である。
【図９】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の通常駆動時における寄生容量が小さい画素と寄生容量が大きい画素とのＴ−Ｖ特性比較図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０      液晶表示装置
１１      液晶表示パネル
１３      ＴＦＴ基板
１４      ＣＦ基板
１５      液晶層
１６      ゲート線
１７      ソース線
１８      補助容量配線
２１      ＴＦＴ
２９      対向電極
３０      画素電極
４０      寄生容量
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成、その製造方法及び液晶表示装置による表示むら改善原理を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。【００１７】
（液晶表示装置の構成）
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１０の断面図を示す。液晶表示装置１０は、液晶表示パネル１１及びバックライト（不図示）で構成されている。【００１８】
液晶表示パネル１１は、それぞれ偏光板１２ａ，１２ｂが外表面に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子を備えたＴＦＴ基板（第１基板）１３、カラーフィルタ（ＣＦ）基板（第２基板）１４、及び、それらの間に挟持された液晶層１５を備えている。【００１９】
ＴＦＴ基板１３には、図２に示すように、Ｘ軸方向に伸びる複数のゲート線１６と、Ｙ軸方向に伸びる複数のソース線１７とが形成されている。これらのゲート線１６及びソース線１７により区画される矩形の領域がそれぞれ画素領域である。また、ＴＦＴ基板１３には、ゲート線１６と平行に配置されて画素領域の中央を横断する補助容量配線１８が形成されている。【００２０】
ＴＦＴ基板１３のベースとなるガラス基板１９ａの上には、ゲート線１６及び補助容量配線１８が形成されている。【００２１】
ゲート線１６及び補助容量配線１８の上には、例えばＳｉＯ２又はＳｉＮ等からなるゲート絶縁膜２０が形成されている。このゲート絶縁膜２０の上の所定の領域には、ＴＦＴ２１の活性層となる半導体膜（例えば、アモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜）２２が形成されている。この半導体膜２２の上には、ＳｉＮ等からなるチャネル保護膜２３が形成されており、このチャネル保護膜２３のＹ軸方向の両側にはＴＦＴ２１のドレイン電極２４ａ及びソース電極２４ｂが形成されている。【００２２】
また、ゲート絶縁膜２０の上には、ＴＦＴ２１のソース電極２４ｂに接続されたソース線１７と、ドレイン電極２４ａに接続された制御電極２５ａと、補助容量電極２５ｂとが形成されている。補助容量電極２５ｂはゲート絶縁膜２０を挟んで補助容量配線１８に対向する位置に形成されている。補助容量配線１８、補助容量電極２５ｂ及びそれらの間のゲート絶縁膜２０により、補助容量が構成される。また、制御電極２５ａは、Ｙ軸に平行な画素領域の中心線に沿って配置されており、補助容量電極２５ｂはＸ軸に平行な画素領域の中心線に沿って配置されている。【００２３】
これらのソース線１７、ドレイン電極２４ａ、ソース電極２４ｂ、制御電極２５ａ及び補助容量電極２５ｂの上には、例えばＳｉＮからなる絶縁膜２６が形成されている。【００２４】
絶縁膜２６上の画素領域には、ＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）又はＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等の透明導電体で形成された画素電極３０が設けられている。画素電極３０は、絶縁膜２６に形成されたコンタクトホール３１を介して補助容量電極２５ｂに電気的に接続されている。【００２５】
ＣＦ基板１４のベースとなるガラス基板１９ｂの液晶層１５側表面には、ブラックマトリクス（遮光膜）２７と、カラーフィルタ２８と、対向電極２９とが形成されている。【００２６】
ブラックマトリクス２７は、Ｃｒ（クロム）等の金属又は黒色樹脂により形成され、ＴＦＴ基板１３側のゲート線１６、ソース線１７及びＴＦＴ２１に対向する位置に配置されている。カラーフィルタ２８には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３種類があり、画素毎にいずれか１色のカラーフィルタが配置されている。隣接する赤色画素、緑色画素及び青色画素の３つの画素により１つのピクセルが構成され、種々の色の表示を可能としている。【００２７】
対向電極２９は、ＩＴＯ又はＩＺＯ等の透明導電体により形成され、カラーフィルタ２８上に配置されている。この対向電極２９上には、ポリイミド等の垂直配向膜（不図示）が形成されている。【００２８】
液晶層１５は、光又は熱により重合する重合性成分（モノマー又はオリゴマー）を備えた誘電率異方性が負の液晶で構成されている。液晶層１５の重合性成分は、通常駆動時にＴ−Ｖ特性が高電圧側にシフトする画素に対応する領域に、シフト量と同じだけＴ−Ｖ特性が低電圧側にシフトするように所定の電圧をかけた状態で重合されている。【００２９】
（液晶表示装置１０の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１０の製造方法について説明する。尚、以下に示す製造方法は単なる例示であり、本発明に係る液晶表示装置１０は以下に示す方法により製造されたものに限定されるものではない。【００３０】
まず、ＴＦＴ基板１３のベースとなるガラス基板１９ａを用意する。そして、このガラス基板１９ａの上に、例えばＡｌ／Ｔｉを積層してなる金属膜を形成し、この金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、ゲート線１６と、補助容量配線１８とを形成する。【００３１】
次に、ガラス基板１９ａの上側全面に例えばＳｉＯ２又はＳｉＮ等の絶縁物からなるゲート絶縁膜２０を形成する。そして、このゲート絶縁膜２０の上の所定の領域に、ＴＦＴ２１の活性層となる半導体膜（アモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜）２２を形成する。【００３２】
次に、ガラス基板１９ａの上側全面にＳｉＮ膜を形成し、フォトリソグラフィ法によりＳｉＮ膜をパターニングして、半導体膜２２のチャネルとなる領域の上にチャネル保護膜２３を形成する。【００３３】
次に、ガラス基板１９ａの上側全面に不純物を高濃度に導入した半導体膜からなるオーミックコンタクト層（図示せず）を形成する。その後、ガラス基板１９ａの上に例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉをこの順で積層してなる金属膜を形成し、この金属膜及びオーミックコンタクト層をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、ソース線１７、ドレイン電極２４ａ、ソース電極２４ｂ、制御電極２５ａ及び補助容量電極２５ｂを形成する。【００３４】
次に、ガラス基板１９ａの上側全面に例えばＳｉＯ２又はＳｉＮ等の絶縁物からなる絶縁膜２６を形成する。そして、この絶縁膜２６に、補助容量電極２５ｂに到達するコンタクトホール３１を形成する。【００３５】
次に、ガラス基板１９ａの上側全面にＩＴＯをスパッタリングして、ＩＴＯ膜を形成する。このＩＴＯ膜は、コンタクトホール３１を介して補助容量電極２５ｂと電気的に接続される。その後、ＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、画素電極３０を形成する。【００３６】
次いで、ガラス基板１９ａの上側全面にポリイミドを塗布して配向膜を形成する。このようにして、ＴＦＴ基板１３が完成する。【００３７】
次に、ＣＦ基板１４の製造方法について説明する。【００３８】
まず、ＣＦ基板１４のベースとなるガラス基板１９ｂを用意する。そして、このガラス基板１９ｂの所定の領域上に、Ｃｒ等の金属又は黒色樹脂によりブラックマトリクス２７を形成する。このブラックマトリクス２７は、例えばＴＦＴ基板１３側のゲート線１６、ソース線１７及びＴＦＴ２１に対向する位置に形成する。【００３９】
次に、赤色感光性樹脂、緑色感光性樹脂及び青色感光性樹脂を使用して、ガラス基板１９ｂ上に赤色、緑色及び青色のカラーフィルタ２８を形成する。【００４０】
次いで、ガラス基板１９ｂの上側全面にＩＴＯをスパッタリングして対向電極２９を形成した後、対向電極２９の上にポリイミドを塗布して配向膜を形成する。このようにして、ＣＦ基板１４が完成する。【００４１】
このようにして製造したＴＦＴ基板１３とＣＦ基板１４とをスペーサ（不図示）を挟んで相互に対向させて配置し、両者の間に誘電率異方性が負の液晶を封入して液晶表示パネル１１とする。液晶には、予め重合性成分として例えばジアクリレートを、液晶に対し０．３ｗｔ％の割合等で添加しておく。【００４２】
次いで、液晶表示パネル１１に対し、図６に示すような電圧印加を行い、重合性成分を重合させる。具体的には、液晶表示パネル１１の全ての画素に対応するゲート線１６に、図６に示す信号印加を一斉に行う。更に、ソース線１７にも一斉に信号を印加し、液晶表示パネル１１内の全ての画素を同じタイミングで駆動する。このとき、ゲートオフ期間における液晶層への印加電圧が、ゲートオン期間の液晶層への印加電圧より高くなるようにする。【００４３】
次に、この状態で紫外線を照射することにより、液晶層１５中にポリマーを形成する。【００４４】
次に、液晶表示パネル１１の厚さ方向の両側にそれぞれ偏光板１２ａ，１２ｂを配置し、さらに駆動回路及びバックライトを取り付ける。これにより、液晶表示装置１０が完成する。【００４５】
（液晶表示装置１０による表示むら改善原理）
次に、液晶表示装置１０による表示むら改善原理について説明する。【００４６】
液晶表示パネル１１のＴＦＴ基板１３の製造時において、分割露光方式等でパターン形成を行う場合には、各分割露光領域の継ぎ目において、製造ばらつきによるパターンのずれや、パターンの重ね合せのずれが発生することがある。【００４７】
ここで、例えば図３の矢印で示すように、ソース線パターンのずれが発生した場合を例に挙げる。また、図４は画素の等価回路を示し、図中の４０はソース線−画素電極間の寄生容量を、４１は液晶容量を、４２は保持容量をそれぞれ示している。【００４８】
図３に示すように、ＴＦＴ基板１３上のソース線パターンにずれが発生すると、その領域でソース線−画素電極間の寄生容量４０が変化する。ソース線−画素電極間の寄生容量４０が各画素領域で異なると、そこで液晶に印加される電圧が変化し、画素の光の透過率が変化する。光の透過率が変化すると、その領域は表示むらとして視認される。この場合、図７に示すように、通常駆動時においては、寄生容量の大きい画素のＴ−Ｖ特性が、寄生容量の小さい画素のＴ−Ｖ特性に比べて、高電圧側にシフトする。【００４９】
本発明は、このように寄生容量に起因してＴ−Ｖ特性が変化してしまうことを積極的に利用して、ムラを改善するものである。後述の電圧印加の工夫により、通常駆動時とは逆のＴ−Ｖシフト状態を実現し、その状況下でモノマの重合を行う。この重合により、ここで得られたＴ−Ｖシフト（通常駆動時とは逆）が反映される形で液晶分子の傾斜方向が規定され、その後の通常駆動では、モノマ重合処理にて与えられたＴ−Ｖ特性のシフトと、通常駆動でのシフトとが相殺される。こうして寄生容量が異なる領域間でのＴ−Ｖシフトが改善され、ムラは改善する。【００５０】
具体的な電圧印加方法としては、まず液晶表示パネル１１の全ての画素に対応するゲート線１６に、図６に示す信号印加を一斉に行う。更に、ソース線１７にも一斉に信号を印加し、液晶表示パネル１１内の全ての画素を同じタイミングで駆動する。このとき、ゲートオフ期間における液晶層への印加電圧が、ゲートオン期間の液晶層への印加電圧より高くなるようにする。これにより、図８に示すように、寄生容量の大きい画素のＴ−Ｖ特性が、寄生容量の小さい画素のＴ−Ｖ特性に比べて、低電圧側にシフトする。すなわち通常駆動時とは逆のＴ−Ｖシフトが実現できる。このような電圧印加条件の下で、モノマの重合処理を行うと、この電圧印加によるＴ−Ｖ特性のシフト（すなわち通常駆動の際に発生するＴ−Ｖ特性のシフトとは逆のシフト）を反映した形で、液晶分子の傾斜方向が規定される。そのため、その後の通常駆動の際には、通常駆動時に発生するＴ−Ｖ特性のシフトと、前述の電圧印加状態でのモノマ重合処理によって付与されたＴ−Ｖ特性のシフトとが相殺され、結果的に寄生容量４０の差による表示むらの発生が良好に抑制される。【００５１】
また、本実施形態における液晶表示装置１０及びその製造方法によれば、パターンの重ね合せのずれ等の発生を見越したマージンの確保をする必要がない。このため、液晶表示装置１０の開口率も良好となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明したように、本発明は、液晶表示装置及びその製造方法について有用である。
【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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【国際調査報告】
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2009066402.tif 000013
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