(57)【要約】【課題】本願の課題は、カラーフィルタ同士の間で膜厚が一定に維持され且つ色同士のバランスのとれた画素より成る液晶表示パネル、及び液晶表示パネルの製造工程に使用されるフォトリソグラフィ用のマスクを提供することである。【解決手段】本発明によれば、複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、透明な基板に形成されたトランジスタと、前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極を有する。あるカラーフィルタに関する電極の少なくとも一部のレイアウトパターンが、別のカラーフィルタに関する電極のものと相違する。また、本発明によれば、あるカラーフィルタに関する突起物の形状、大きさ、密度等が、別のカラーフィルタに関する突起物のものと相違する液晶表示パネルが提供される。【選択図】  図３
2004301961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極
を有し、あるカラーフィルタに関する電極の少なくとも一部のレイアウトパターンが、別のカラーフィルタに関する電極のものと相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極と、
液晶分子の配向方向を規制するために前記電極に設けられた絶縁性の突起物
を有し、あるカラーフィルタに関する突起物の形状が、別のカラーフィルタに関する突起物の形状と相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項３】
複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極と、
液晶分子の配向方向を規制するために前記電極に設けられた絶縁性の突起物
を有し、あるカラーフィルタに関する突起物の大きさが、別のカラーフィルタに関する突起物と相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項４】
複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極と、
液晶分子の配向方向を規制するために前記電極に設けられた絶縁性の突起物
を有し、あるカラーフィルタに関する突起物の密度が、別のカラーフィルタに関する突起物の密度と相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項５】
付記１〜４の何れか１項に記載の液晶表示パネルの製造工程に使用されるフォトリソグラフィ用のマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に液晶表示装置の技術分野に関し、特に液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造工程に使用されるフォトリソグラフィ用のマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
概して、液晶表示パネルは、各々が複数の色を表示することの可能な多数の画素を有し、各画素に印加する電圧を変化させて液晶分子の配向方向を制御することで、適切な画像を表示する。この種の液晶表示パネルについては、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
液晶表示パネルにて適切なカラー表示を行うためには、明るさ、色相、彩度等の色の属性に関し、画素を形成する色同士のバランスをとる必要がある。一般に、表示される色の見え方は、液晶表示パネルの物理的及び環境的な要因に加えて、ユーザの感覚的な要因にも左右される。このため、総ての色について同一の条件で画素を作成したとしても、色同士のバランスがとれているとは限らず、画素中のある色が他の色に比べて鮮明でなかったり、暗く見えたりすることがある。例えば、画素中の３原色総てを同一条件で作成し、各色に同一の電圧を印加して画素に白色を表示させようとしても、ＲＧＢ色空間では、原点から幾分ずれた座標の色（例えば、青みがかった白色）が表示される虞がある。３原色のうち１色でも色の属性が劣っていると、画素全体としての表示能力に偏りが生じ、その画素を通じて表示される色の見え方が良好でなくなり、ひいては液晶表示パネルに表示される画像の品質を劣化させてしまうことになる。
【０００４】
一方、液晶表示パネルにおけるカラー表示は、所定の色（例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ））に着色されたカラーフィルタに、光を当てることによって行われる。カラーフィルタに含まれる顔料の多少に依存して、彩りや鮮やかさ等も変化する。従って、色同士のバランスをとる観点からは、カラーフィルタへの顔料の導入量を調整し、色の見え方を調整することが直接的な手法である。実際には、色をより鮮明に表示させようとすることが多いので、顔料を増やすように調整することになるであろう。
【０００５】
他方、カラーフィルタに導入する顔料の量は、カラーフィルタの加工性や画素の品質に影響を及ぼす。例えば、顔料の導入量が多いと（密度が大きいと）、カラーフィルタのパターニング等における加工性が悪くなる。また、カラーフィルタが剥離しやすくなり、画素の耐久性に悪影響を及ぼすことも懸念される。このため、カラーフィルタへの顔料の導入量は、あるレベルに制限される。従って、カラーフィルタへの顔料の導入量だけで、画素中の色同士のバランスを取ることは困難である。
【０００６】
このような問題点は、液晶表示パネルの高性能化、及び表示される画像の高品質化が進むにつれてますます深刻になり得る。この点に関し、液晶表示パネルを形成する画素にマルチギャップ構造を形成する技術がある。
【０００７】
図１は、そのマルチギャップ構造を有する画素の断面図を示す。図示されているように、ガラス基板１０２には、画素に対する電荷の充放電を制御するための薄膜トランジスタ１０４が模式的に示されている。ガラス基板１０２上には、カラーフィルタ１０６，１０８，１１０が設けられ、それぞれが例えば青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）及び赤色（Ｒ）のような色彩を有するように、所定量の顔料が導入されている。各カラーフィルタには薄膜トランジスタ１０４に接続される画素電極１１２，１１４，１１６が設けられている。これらの画素電極は、一様に平坦な透明電極とすることも可能であるが、複雑な所定のレイアウトパターンにすることで、例えば視野角を向上させることが可能である。例えば、図１０に示されるような、葉脈状の画素電極パターンを形成することが可能である。これらの画素電極１１２，１１４，１１６、及び液晶を介してこれらに対向する不図示の対向電極は、画素容量部を形成する。各色についての画素容量部に印加される電圧に依存して、電極間の液晶分子の配向方向が制御され、画素の表示状態が制御される。
【０００８】
マルチギャップ構造では、図示されているように、ある色（Ｂ）のカラーフィルタの膜厚が他の色（Ｒ，Ｇ）のカラーフィルタの膜厚より厚くなっている。青色（Ｂ）に関するカラーフィルタ１０６の体積を他のものより大きくすることで、青色の顔料の密度を増加させずに、青色の顔料の導入量を他の色より多くすることが可能になる。これにより、青色のカラーフィルタ１０６の加工性等を維持しつつ、青色がより鮮やかに見えるようにすることが可能になる。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３０９８３４５号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マルチギャップ構造を採用すると、画素電極から対向電極までの間の隙間が液晶パネル（セル）内で一定でなくなる。図示した例では、青色に関する部分の対向電極までの距離が、他の色のものよりも小さくなる。このため、セルギャップを維持しながら２枚のガラス基板を張り合わせた後に液晶を注入する際に、その隙間の大小に起因して、液晶を隅々まで良好に充填することが困難になることが懸念される。
【００１１】
また、図２に示されるように、カラーフィルタに画素電極を形成する場合には、即ちＣＦｏｎＴＦＴ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ  ｏｎ  Ｔｈｉｎ  ＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の場合には、カラーフィルタ１０６，１０８，１１０の全面に導電膜１１３を成膜し、その上に感光性のレジスト１１５を塗布し、マスクを通過した露光光線でレジスト１１５を感光させ、それを現像し、エッチングされるべき導電膜の部分を露出させる必要がある。この場合に、マルチギャップ構造では、ある色（青色）の部分のレジスト１１５の膜厚が、他の部分より薄くなる。このため、青色の部分のレジストは、他の部分よりも多くの露光光線の影響を受けて見かけ上感度が上がり、青色の部分に形成される電極パターンの線幅は、他の部分に形成されるものより細くなる。従って、画素電極のパターニングに際しては、カラーフィルタの膜厚の大小にも配慮してレジストに転写するパターン（マスクパターン）を作成しなければならなくなり、これは製造工程の簡易化等の観点からは非常に不利になる。
【００１２】
本願の課題は、カラーフィルタ同士の間で膜厚が一定に維持され且つ色同士のバランスのとれた画素より成る液晶表示パネル、及び液晶表示パネルの製造工程に使用されるフォトリソグラフィ用のマスクを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極
を有し、あるカラーフィルタに関する電極の少なくとも一部のレイアウトパターンが、別のカラーフィルタに関する電極のものと相違することを特徴とする液晶表示パネル
が、提供される。
【００１４】
また、本発明によれば、あるカラーフィルタに関する突起物の形状、大きさ、密度等が、別のカラーフィルタに関する突起物のものと相違する液晶表示パネルが提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は、本願実施例による画素構造を有する画素の部分断面図を示す。図示されているように、ガラス基板３０２には薄膜トランジスタ３０４が形成されている。ガラス基板３０２上には、カラーフィルタ３０６，３０８，３１０が形成されており、各カラーフィルタの膜厚は実質的に等しく形成されている。１つの画素には、３つのカラーフィルタに関する部分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が含まれる。各カラーフィルタには、それぞれ画素電極３１２，３１４，３１６が形成されている。画素電極は、例えば錫の添加された酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｈｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）より成る。また、各画素電極は、薄膜トランジスタ１０４（のソース電極）に接続される。この画素構造は、画素電極に液晶３１８を介して対向する対向電極３２０を有する。対向電極３２０は、例えば接地電位のような複数の画素に共通する基準電位に維持される。
【００１６】
本実施例では、対向電極３２０の側には、所定の幾何学的な形状を有する絶縁性の突起物３２２が形成されている。他の実施例では、突起物を薄膜トランジスタ側に設けることも可能であるし、両側の電極に設けることも可能である。更なる他の実施例では突起物３２２を設けずに、液晶分子の配向性を、電界によってのみ制御することも可能である。画素電極及び突起物３２２には、不図示の配向膜が設けられている。これにより、例えばノーマリブラックモードの液晶では、電圧を印加していない場合には、その配向膜周辺の液晶分子は配向膜に垂直に配向する一方、電圧が印加された場合にはその配向していた液晶分子の配向方向に合わせて他の液晶分子も配向することとなり、液晶分子の配向を広範囲にわたって一様に規制することが可能になる。更に、画素電極及び対向電極間には、液晶表示パネルの厚さ（セルギャップ）を維持するための柱状スペーサ３２４が設けられている。
【００１７】
本実施例では、青色（Ｂ）に関する画素電極３１４は、他の部分とは異なる線幅で描かれる葉脈状の所定のパターンが電極表面に形成されるように作成される。このようなパターンは、フォトリソグラフィによって作成される。従って、そのようなレイアウトパターンを感光性のレジストに転写することの可能なマスクパターン（レチクル）を用意しておく必要がある。画素電極のパターンが、青色と他の色とで相違するので、青色に関して形成される電場（画素電極３１４と対向電極３２０との間で形成される電場）と、他の色に関して形成される電場（例えば、画素電極３１２と対向電極３２０との間で形成される電場）とは相違することとなり、それらの電極間にある液晶分子の配向性も相違することとなる。本実施例では、青色に関する画素電極の線幅を変更して画素電極のレイアウトパターンを変更することで、青色の見え方を調整することが可能になる。
【００１８】
図４は、他の実施例による画素構造の部分断面図を示す。概して、図３に説明したのと同様の構造を有するが、青色に関する画素電極が、他の色のものとは異なるパターン（４０２，４０４）を有するように形成される点で異なる。画素電極の線幅だけでなく、画素電極のパターン形状自体を、他の色のものと相違させることで、青色の見え方を大きく変えることが可能になる。例えば、図１０に示されるような画素電極のパターンに加えて、図１１に示されるようなパターンを利用することが可能である。
【００１９】
図５は、他の実施例による画素構造の部分断面図を示す。概して、図３に説明したのと同様な構造を有するが、緑色に関する突起物５０２の形状が、他の色のもの（３２２）と相違する点で異なる。突起物３２２は、ほぼ正三角形の断面を有するが、突起物５０２は二等辺三角形の断面を有する。上述したように、液晶分子の配向方向は、突起物の形状に合わせて規制される。突起物５０２は、突起物３２２より多くの表面積を有するので、緑色に関する配向規制力は他の色のものより大きくなる。このため、緑色の見え方を変えることが可能になる。
【００２０】
図６は、他の実施例による画素構造の部分断面図を示す。概して、図３に説明したのと同様な構造を有するが、青色に関する突起物６０２の形状が、他の色のもの（３２２）と相違する点で異なる。突起物３２２は、ほぼ正三角形の断面を有するが、突起物６０２は四角形の断面を有する。上述したように、液晶分子の配向方向は、突起物の形状に合わせて規制される。突起物５０２は、突起物３２２より多くの表面積を有するだけでなく、形状も全く異なるので、青色に関する配向規制力の向き及び大きさは他の色のものと大きく異なる。このようにして、青色の見え方を調整することも可能である。
【００２１】
図７は、他の実施例による画素構造の部分断面図を示す。概して、図３に説明したのと同様な構造を有するが、緑色に関する突起物７０２，７０４の個数が、他の色のもの（３２２）と相違する点で異なる。すなわち、緑色に関する突起物の単位面積当たりの個数（密度）が、他の色に関する密度と異なる。突起物の密度が増えることで、液晶分子の配向規制力の向きが緻密に制御され、緑色の見え方を変えることが可能になる。
【００２２】
以下、本願実施例に関する実験データについて説明する。実験では、液晶表示パネルの一方のガラス基板に、ゲートバスライン、薄膜トランジスタ、ドレインバスライン及び画素電極を形成した。画素電極の線幅は、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の順に、３．４μｍ，３．５μｍ，３．１μｍとなるように形成した。これは、図３に関連する実施例に対応し、青色の部分のみを調整することに相当する。簡単のため、緑色については何らの調整も行っていない。他方のガラス基板には、カラーフィルタ及び共通電極を形成した。２枚のガラス基板の間の間隔（セルギャップ）が４μｍに維持されるように、ビーズスペーサを導入しながら両者を貼り合わせ、空のセルを作成した。このセル内を真空にした後に、セルを液晶組成物中に浸すことで、セルに液晶を充填させた。液晶組成物としては、ネガ型液晶（メルク・ジャパン製）にネマティック液晶性を示すアクリル系重合性成分を０．３ｗ％混合したものを使用し、光又は熱重合性成分を含有するものを使用した。このようにして作成された液晶表示パネルの共通電極及び補助容量電極間にＡＣ１８Ｖを印加し、紫外線照射ポリマーを重合させた。
【００２３】
このようにして作成された液晶表示パネルと、従来の液晶表示パネルに対して、階調（ｘ／２５５）と輝度比（％）との関係を調べたところ、図８，図９に示されるような結果となった。図８は従来の液晶表示パネルに関する実験結果を示す。すなわち、総ての画素電極の線幅が総て等しく形成されている。図９は上記のようにして作成された本願実施例による液晶表示パネルに関する実験結果を示す。
【００２４】
図８に示されるように、総ての線幅を等しく形成した場合には、階調を高い方から徐々に落としてゆくと、数％の輝度比になるまでは、３色とも同様に線形に減少し、更に階調を落としてゆくと、輝度比が色毎に変わってゆくことが分かる。これは、階調の低い場合には、赤色、青色及び緑色それぞれの見え方が異なってくることを示す。本願実施例によれば、図９に示されるように、約１％の輝度比に至るまでは図８のグラフと同様に線形に減少してゆくが、更に階調を低くしても、青色と赤色の輝度比は同程度に維持されている。即ち、階調を低くしても、青色と赤色の見え方は同様であり、両者の色のバランスがとれていることを示す。緑色に関しては、従来の構造と同一条件であるため、図８のグラフにおける緑色（Ｇ）と同様に輝度比が減少している。
【００２５】
このように、所定の階調の範疇で輝度比が互いに等しくなるように、各色に関する画素電極の線幅を調整することで、色同士のバランスをとることが可能になる。この実験では、輝度比が色毎に相違しないようにする例を取り扱っているが、本発明はそれに限定されない。例えば、色相（ｈｕｅ）、彩度（ｃｈｒｏｍｅ）、色差、色度、視野角、コントラストその他の色に関する任意の属性を、評価の対象にすることが可能である。
【００２６】
以上の実施例では、簡単のため、１つの色に対する見え方を調整していたが、本発明はそのような態様に限定されず、複数の色に対する見え方を調整することが可能である。更に、上記の態様を組み合わせることで、色を調整することも可能である。
【００２７】
以上本願実施例によれば、あるカラーフィルタに関する電極の少なくとも一部のレイアウトパターンが、別のカラーフィルタに関する電極のものと相違する。この場合における「レイアウトパターン」には、パターン自体の形状又はデザインの他に、電極の線幅、電極の面積その他の電極のパターンに関する任意の項目を包含する。本願実施例によれば、色毎に見え方を調整することが可能になり、色同士のバランスを取ることが可能になる。しかも、マルチギャップ構造を利用しないので、カラーフィルタの膜厚を一定に維持することが可能になる。これにより、マルチギャップ構造を採用することに起因する問題点を回避することが可能になる。
【００２８】
また、本願実施例によれば、あるカラーフィルタに関する突起物の輪郭、大きさ、密度その他の突起物に関する電極上の形状が、別のカラーフィルタに関するものと相違する。このようにしても、色毎に見え方を調整することが可能である。
【００２９】
以下、本発明が教示する手段を列挙する。
【００３０】
（付記１）  複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極
を有し、あるカラーフィルタに関する電極の少なくとも一部のレイアウトパターンが、別のカラーフィルタに関する電極のものと相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【００３１】
（付記２）  複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極
を有し、あるカラーフィルタに関する液晶層内に生じる電場が、別のカラーフィルタに関する液晶層内で生じる電場と相違するように、前記電極が形成されることを特徴とする液晶表示パネル。
【００３２】
（付記３）  複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極と、
液晶分子の配向方向を規制するために前記電極に設けられた絶縁性の突起物
を有し、あるカラーフィルタに関する突起物の形状が、別のカラーフィルタに関する突起物の形状と相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【００３３】
（付記４）  複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極と、
液晶分子の配向方向を規制するために前記電極に設けられた絶縁性の突起物
を有し、あるカラーフィルタに関する突起物の大きさが、別のカラーフィルタに関する突起物と相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【００３４】
（付記５）  複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極と、
液晶分子の配向方向を規制するために前記電極に設けられた絶縁性の突起物
を有し、あるカラーフィルタに関する突起物の密度が、別のカラーフィルタに関する突起物の密度と相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【００３５】
（付記６）  複数のカラーフィルタを含む画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素が、カラーフィルタ毎に、
透明な基板に形成されたトランジスタと、
前記トランジスタの動作状態に依存して、液晶層に電圧を印加する電極と、
液晶分子の配向方向を規制するために前記電極に設けられた絶縁性の突起物
を有し、あるカラーフィルタに関する突起物の表面積が、別のカラーフィルタに関する突起物の表面積と相違することを特徴とする液晶表示パネル。
【００３６】
（付記７）  付記１〜４の何れか１項に記載の液晶表示パネルの製造工程に使用されるフォトリソグラフィ用のマスク。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、液晶表示パネルにおけるカラーフィルタ同士の間で膜厚を一定に維持しつつ、画素における色同士のバランスをとることが可能になる。
【００３８】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、マルチギャップ構造を有する画素の部分断面図を示す。
【図２】図２は、マルチギャップ構造を有する画素の部分断面図を示す。
【図３】図３は、本願実施例による画素構造を有する画素の部分断面図を示す。
【図４】図４は、他の実施例による画素構造を有する画素の部分断面図を示す。
【図５】図５は、他の実施例による画素構造を有する画素の部分断面図を示す。
【図６】図６は、他の実施例による画素構造を有する画素の部分断面図を示す。
【図７】図７は、他の実施例による画素構造を有する画素の部分断面図を示す。
【図８】図８は、従来の画素構造に関する実験結果を示すグラフである。
【図９】図９は、本願実施例による画素構造に関する実験結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、葉脈状に形成された画素電極パターンの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、葉脈状に形成された画素電極パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０２  ガラス基板
１０４  薄膜トランジスタ
１０６，１０８，１１０  カラーフィルタ
１１２，１１４，１１６  画素電極
１１５  感光性レジスト
３０２  ガラス基板
３０４  薄膜トランジスタ
３０６，３０８，３１０  カラーフィルタ
３１２，３１４，３１６  画素電極
３１８  液晶
３２０  対向電極
３２２  配向制御用の突起物
５０２，６０２，７０２，７０４  別の突起物
４０２，４０４  パターンの異なる画素電極
【図１】
2004301961.tif 000003
【図２】
2004301961.tif 000004
【図３】
2004301961.tif 000005
【図４】
2004301961.tif 000006
【図５】
2004301961.tif 000007
【図６】
2004301961.tif 000008
【図７】
2004301961.tif 000009
【図８】
2004301961.tif 000010
【図９】
2004301961.tif 000011
【図１０】
2004301961.tif 000012
【図１１】
2004301961.tif 000013