(57)【要約】【課題】配向膜をラビング処理する際に発生する粘着状の塵埃を基板面の表示領域から取り除く。【解決手段】アクティブマトリクス基板１０及び対向基板３０の両基板のラビング処理が実施される面上に、ラビング処理の方向に直交する方向に長い溝部２０及び３４がそれぞれ形成されている。この溝部２０及び３４に、ラビング処理時に発生する粘着性の塵埃を集めて収容し、表示領域上への塵埃の残存を軽減することができる。本発明の液晶表示装置では、配向膜上に障壁を設けることがないので、このような障壁に起因してラビング処理後のラビング密度にムラが生じることがない。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子及び各スイッチング素子により所定の電圧がそれぞれ印加される画素電極がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板に対向して配置される対向基板と、これら両基板間に注入されて形成される液晶層とを有し、各基板の該液晶層側の表面に、それぞれ、ラビング処理が実施された配向膜が形成されている液晶表示装置であって、
該両基板のラビング処理が実施される面上には、該ラビング処理の方向に直交する方向に沿った溝部がそれぞれ形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記溝部は、前記各基板の厚さ方向に０．１〜１μｍの深さを有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記画素電極は、矩形状をしており、前記溝部は、該画素電極の一方の辺に沿って、該辺と同程度の長さで形成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス基板及び対向基板とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関し、特に、各基板の液晶層に面する側の表面をラビング処理する際に発生する塵埃による表示品位の低下を防止し得る液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、このアクティブマトリクス基板に対して対向配置される対向基板と、両基板間に液晶を注入することにより形成される液晶層とから概略構成される。アクティブマトリクス基板は、ガラス基板等の透明絶縁基板上に、配線層、ＴＦＴ等のスイッチング素子等が形成され、マトリクス状に画素電極を配した構造を有し、対向基板は、ブラックマトリクス、カラーフィルタ、対向電極等が形成されている。
【０００３】
このような構成のアクティブマトリクス型の液晶表示装置を製造するためには、まず、アクティブマトリクス基板及び対向基板がそれぞれ作製される。アクティブマトリクス基板を製造する製造プロセスとしては、ガラス基板等の透明絶縁基板上に、ＴＦＴを形成する工程、配線を形成する工程、画素電極を形成する工程等のアクティブマトリクス基板に必要な構成要素を形成する工程を包含する。そして、これらの構成要素を形成する工程が終了した後、各素子が形成された基板上に配向膜を形成し、この配向膜に対してラビング処理を実施する。
【０００４】
また、対向基板を製造する製造プロセスとしては、ガラス基板等の透明絶縁基板上に、ブラックマトリクス、カラーフィルター層を形成する工程、対向電極と形成する工程等の工程を包含する。そして、これらの工程が終了した後、各素子が形成された基板上に配向膜を形成し、この配向膜に対してラビング処置を実施する。
【０００５】
それぞれ別工程を経てアクティブマトリクス基板及び対向基板が作製されると、続いて、両基板を貼り合わせる貼り合わせ工程と、この貼り合わせ工程に続いて、液晶を注入して液晶層を形成する液晶層形成工程が順次実施される。貼り合わせ工程は、両基板間にシール材を配置して、このシール材を介して両基板貼り合わせる工程であり、液晶層形成工程は、シール材によって形成される両基板間の間隙に液晶を注入し、その後、注入された液晶を封止する工程である。
【０００６】
上記各工程を用いた液晶表示装置の製造方法において、特に問題となるのは、両基板に対してラビング処理を実施した際に、ラビング処理に起因した塵埃が発生し、この塵埃が貼り合わせ前の両基板の表面に多量に付着することである。このため、ラビング処理後の両基板に対して、貼り合わせ工程を実施する前に、純水その他の洗浄液を用いたウエット式の洗浄工程を行うことによって、基板表面に付着した塵埃が除去される。この洗浄液を用いた洗浄工程では、基板を洗浄液の中に浸漬し、さらに、この洗浄液に浸漬された基板に対して超音波振動等を加えることにより基板表面に付着した塵埃を基板表面から分離し除去する。あるいは、この洗浄液を用いた洗浄工程を行う代わりに、基板表面にエアを吹き付け、基板表面に付着している塵埃を吹き飛ばすエアブロー方式の洗浄工程が行われる場合もある。
【０００７】
しかしながら、ラビング処理で発生する塵埃としては、１μｍ以上のサイズを有する大型の塵埃と、数百Å以下の粘着状の塵埃が存在することが知られており、上記の洗浄方法で除去されるのは、前者の大型の塵埃のみであり、後者のような粘着状の塵埃は洗浄工程により除去することができない。
【０００８】
このため、従来の洗浄工程を経て製造された液晶表示装置では、微小な粘着状の塵埃が基板上の表示領域に残存して、液晶の配向が乱される等して表示品位が低下するおそれがある。
【０００９】
ラビング処理を実施する際に発生する塵埃が表示領域に残存することを抑制する方法として、特開平１１−３３７９４８号公報に開示された方法がある。この公報に開示された方法では、基板表面の表示領域以外の部分に所定高さの障壁を設けることにより、配向膜にラビング処理を行う際の配向膜の削れカスによる塵埃が所定以上に成長することを抑制している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に開示された障壁を設ける方法では、ラビング工程を実施する際に、障壁の周辺部分が障壁が存在するためにラビングされにくく、このため、コントラストが低下するおそれがある。
【００１１】
図１０は、上記公報の方法を用いた場合に生じる問題を説明するための概略断面図であり、下層のソース配線上に対応して障壁を設けたアクティブマトリクス基板に対してラビング処理を実施している場合について説明している。
【００１２】
図１０において、１は透明絶縁基板、２はソース配線、３は第１絶縁膜、４は第２絶縁膜、５は画素電極、６はラビング処理が実施される配向膜、７はラビング処理の際に発生する塵埃が所定以上に成長することを防止する障壁である。また、配向膜６に対してラビング処理を実施するためのラビングローラ８を、アクティブマトリクス基板の上方位置に円形に概略的に示している。
【００１３】
アクティブマトリクス基板上に形成された配向膜６に対してラビング処理を行う場合、アクティブマトリクス基板をラビングローラ８に対して、図中、矢印Ａに示す方向に示すように、相対的に移動させると、矢印Ｂの方向に沿ったラビング処理が行われる。この公報のアクティブマトリクス基板では、ソース配線２上に対応して障壁７が設けられているため、ラビング処理を行う際のアクティブマトリクス基板の相対的な進行方向Ａに対して、障壁７の前方側の近傍部分（図中、Ｃで示す領域）が、他の領域に比較してラビング密度が小さくなり、他の領域との間でラビング密度に差が生じる。
【００１４】
このような画素領域内に形成された障壁７に起因してラビング密度にムラが生じると、コントラストが低下する原因となることが予想される。高精細、狭ギャップのプロジェクター用途の液晶表示装置の場合には、画素領域以外の領域が広く形成されているわけではないため、このようなコントラストが低下する問題は、特に大きな問題点となる。
【００１５】
また、液晶を注入する工程を実施する際に、障壁７が存在するために液晶を注入しにくく、気泡等が混入する等の品質不良が発生するおそれもある。
【００１６】
さらに、上記公報に記載の方法は、ラビング処理の際に発生する塵埃が所定以上に成長することを抑制するものであり、粘着状の塵埃が発生することを防止するものでなく、発生した粘着状の塵埃が表示領域に残存することを抑制するものでもない。
【００１７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基板表面上に障壁が存在することに起因してコントラストが低下する、液晶注入時に不良が生じる等の問題が生じることがなく、配向膜をラビング処理する際に発生する粘着状の塵埃を基板面の表示領域から取り除くことができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の液晶表示装置は、複数のスイッチング素子及び各スイッチング素子により所定の電圧がそれぞれ印加される画素電極がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板に対向して配置される対向基板と、これら両基板間に注入されて形成される液晶層とを有し、各基板の該液晶層側の表面に、それぞれ、ラビング処理が実施された配向膜が形成されている液晶表示装置であって、該両基板のラビング処理が実施される面上には、該ラビング処理の方向に直交する方向に沿った溝部がそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
上記本発明の液晶表示装置において、前記溝部は、前記各基板の厚さ方向に０．１〜１μｍの深さを有することが好ましい。
【００２０】
上記本発明の液晶表示装置において、前記画素電極は、矩形状をしており、前記溝部は、該画素電極の一方の辺に沿って、該辺と同程度の長さで形成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明の液晶表示装置では、両基板のラビング処理が実施される面上に、ラビング処理の方向に直交する方向に長い溝部がそれぞれ形成されており、これにより、ラビング処理時に発生する粘着性の塵埃が、この溝部に粘着状の塵埃を集めて収容し、表示領域上への塵埃の残存を軽減している。本発明の液晶表示装置では、配向膜上に障壁を設けることがないので、このような障壁に起因してラビング処理後のラビング密度にムラが生じることがない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置について詳細に説明する。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、このアクティブマトリクス基板に対して対向配置される対向基板と、両基板間に液晶を注入することにより形成される液晶層とから概略構成される。
【００２４】
図１は、本発明の液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板１０の概略構成を示す平面図である。
【００２５】
このアクティブマトリクス基板１０は、ガラス基板等の透明絶縁基板を有し、この透明絶縁基板の表面上に、図１に示すように、相互に所定の間隔をあけて平行になるように配設された複数のゲート配線１１が設けられている。このゲート配線１１上には、絶縁膜を介して、相互に所定の間隔をあけてそれぞれ平行になるように配設された複数のソース配線１２が設けられている。各ソース配線１２が配設された方向は、下層の各ゲート配線１１に対して直交する方向になっている。
【００２６】
各ゲート配線１１と各ソース配線１２との各交差部分の近傍には、それぞれ、スイッチング素子である薄膜トランジスタ１３が形成されている。この薄膜トランジスタは、所定のゲート配線１１と同層に同一の材料により形成されたゲート電極１４と、ゲート配線１１及びソース配線１２の間に形成された多結晶シリコン等の半導体層（図示せず）と、ソース配線１２と同層に同一の材料により形成されたソース電極１５及びドレイン電極１６とを有している。ゲート電極１４は、ゲート配線１１とソース配線１２との交差部分から所定距離離間した位置からソース配線１２に平行な方向に分岐するように形成され、ゲート配線１１を介して所定のゲート電圧が印加される。ゲート電極１４の上層に形成された半導体層は、ゲート電極１４の直上に活性層であるチャネル領域が形成されており、このチャネル領域の両側にソース領域及びドレイン領域がそれぞれ形成されている。この半導体層上には、絶縁層を介してソース電極１５及びドレイン電極１６が設けられており、半導体層上の絶縁膜には、この半導体層のソース領域及びドレイン領域から上層のソース電極１５及びドレイン電極１６に通じるコンタクトホールがそれぞれ形成されており、各コンタクトホールを介して、ソース電極１５及びドレイン電極１６が半導体層のソース領域及びドレイン領域に電気的に接続されている。
【００２７】
図２は、図１のＸ−Ｘ’線に沿う断面図を示している。ただし、図２では、本発明の特徴を簡単に理解できるように、ソース配線１２より下層の詳細な構造は省略して示している。
【００２８】
ソース配線１２及びこのソース配線１２と同層に設けられた薄膜トランジスタのソース電極１５及びドレイン電極１６上には、パッシベーション膜として機能する窒化膜等の第１絶縁膜１７が設けられている。さらに、この第１絶縁膜１７上には、酸化膜等により形成された第２絶縁膜１８が設けられている。
【００２９】
この第２絶縁膜１８上には、第１絶縁膜１７及び第２絶縁膜１８から下層のドレイン電極１６に達するように形成されたホールを介してドレイン電極１６に電気的に接続される画素電極１９が設けられている。この画素電極１９は、ＩＴＯ等の透明な導電性材料により形成されて光が透過できるようになっている。この画素電極１９は、各ゲート配線１１及び各ソース配線１２によって形成された各交差部分に沿う形状に形成され、この画素電極１９により規定される領域によって画像表示の一単位となる画素が構成される。
【００３０】
画素電極１９が設けられた第２絶縁膜１８には、ソース配線１２上に対応して、溝部２０が形成されている。この溝部２０は、ソース配線１２に沿う方向であるｙ方向（図１において上下方向）の長さｂが、画素電極１９と同程度の長さを有し、ソース配線１２に直交する方向の長さａがソース配線１２の線幅よりも若干狭い幅寸法になるように形成されている。また、溝部の厚さ方向の深さｃは、後のラビング処理を実施した際に生じる粘着性の塵埃を集めて収容することができる程度の深さであればよく、例えば、０．１〜１μｍの深さに形成される。溝部の深さｃは、エッチャントの種類及び濃度等を変更することによるエッチングレートの調整により、所望の深さに設計することができる。
【００３１】
画素電極１９が各ゲート配線１１及び各ソース配線１２の交差部分に形成され、溝部２０がソース配線１２に沿って形成された第２絶縁膜１８上には、配向膜２１が均一な膜厚に形成されている。そして、配向膜２１に対してラビング処理が実施される。
【００３２】
図９は、このような構成を有するアクティブマトリクス基板１０に対して実施されるラビング処理を説明する断面図である。８は、ラビング処理に用いられるラビングローラ２２を円形として概略的に示しており、アクティブマトリクス基板１０をこのラビングローラ２２に相対的にＡに示す方向に移動させることにより、図中Ｄで示す方向にラビング処理が行われる。ここで、第２絶縁膜１８に形成された溝部２０は、ソース配線１２の方向に沿って長く形成されており、溝部２０の長手方向はラビング処理の方向Ｄに対して垂直になっている。
【００３３】
図３は、本発明の液晶表示装置に用いられる対向基板３０の概略を示す平面図であり、図４は、図３の対向基板３０のＹ−Ｙ’線に沿う断面図である。
【００３４】
この対向基板３０は、ガラス基板等の透明絶縁基板３１を有し、この透明絶縁基板３１の表面上に、アクティブマトリクス基板１０上の各ゲート配線１１及び各ソース配線１２に対応した格子状にブラックマトリクス３２が形成されている。このブラックマトリクス３２は、周縁部分において一定の傾斜角度にて徐々に膜厚が薄くなる傾斜部となっており、他の部分は膜厚が一定の平坦部になっている。ブラックマトリクス３１が形成された透明絶縁基板３１上には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色を表すカラーフィルター層３３が形成されている。カラーフィルター層３３のＲ、Ｇ、Ｂの各色は、格子状に形成されたブラックマトリクス３２により取り囲まれた部分毎に、所定のパターンになるようにパターン配置されている。
【００３５】
ブラックマトリクス３２及びカラーフィルター層３３が設けられた対向基板３０には、ブラックマトリクス上にアクティブマトリクス基板１０のゲート配線１１に対応して溝部３４が形成されている。この溝部３４は、ブラックマトリクス３２の線幅よりも若干狭い幅寸法とされ、ゲート配線１１の方向に相当するｘ方向（図３において左右方向）の長さが、格子状のブラックマトリクス３２の交差部分と同程度の長さを有するように形成されている。また、この溝部３４の深さｃは、後のラビング処理を実施した際に生じる粘着性の塵埃を集めて収容することができる程度の深さであればよく、例えば、０．１〜１μｍとされる。溝部の深さｃは、エッチャントの種類及び濃度等を変更することによるエッチングレートの調整により、所望の深さに設計することができる。
【００３６】
ブラックマトリクス３２及びカラーフィルタ層３３が形成され、溝部３４が左右方向にゲート配線１１の方向に沿って形成された対向基板３０上には、配向膜３５が均一な膜厚に形成されている。そして、配向膜３５に対して、図中矢印Ｅに示すようにＹ方向に沿ってラビング処理が実施される。したがって、溝部３４の長手方向は、このラビング処理の方向に対して垂直になる方向とされる。
【００３７】
上記の図１及び図２に示されたアクティブマトリクス基板１０上及び図３及び図４に示された対向基板３０上の各構成要素は、通常の製造プロセスを用いて形成することができる。また、アクティブマトリクス基板１０上及び対向基板３０上にそれぞれ形成された溝部２０及び３４は、フォトリソグラフィを利用して形成されたパターンをエッチングすることにより形成される。
【００３８】
アクティブマトリクス基板１０及び対向基板３０にそれぞれ形成した溝部２０及び３４は、ラビング処理にて発生する塵埃を集めて収容することができれば、他の形状等に変更してもよい。
【００３９】
例えば、各画素毎に断続的に溝部が形成されるのではなく、ソース配線に沿う方向に沿って全体にわたって溝部が形成されていてもよい。
【００４０】
さらに、図５は、アクティブマトリクス基板に形成される溝部２０の別の形態の例を示す平面図であり、ソース配線１２上に形成される溝部２０が、各ソース配線１２毎に、互い違いになるように配置されて、画素電極１９に対して右側または左側のいずれか一方にのみ形成されている。これにより、溝部２０が形成されることによるアクティブマトリクス基板１０上の凹凸が軽減される。
【００４１】
図６及び図７は、本発明の特徴である溝部を形成しない従来のアクティブマトリクス基板に対して、ラビング処理を実施した場合を説明しており、図６は平面図、図７は断面図である。なお、図中の構成要素は、溝部が形成されていない点を除いて前述の図１に示すアクティブマトリクス基板の構成と同一であるので、図１と同一の参照符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００４２】
従来のアクティブマトリクス基板では、ラビング処理を実施した場合に、アクティブマトリクス基板上に形成される段差部分にラビング処理時に発生する塵埃が残存する。図６及び図７に示す例では、下層のソース配線１２の厚みによって、表面上に、ソース配線１２上に該当する部分に段差が生じており、図中Ｆで示す領域にラビング処理により発生する塵埃が残存する。この領域Ｆは画像表示領域に該当するので、このような塵埃が多多量に残存していると、表示品位の低下をきたす。
【００４３】
これに対して、図８には、本発明の特徴である溝部を形成したアクティブマトリクス基板にラビング処理を実施した場合の塵埃の分布を概略的に示す断面図である。図８に示すように、溝部２０を形成したアクティブマトリクス基板では、従来のアクティブマトリクス基板において塵埃が残存する領域Ｆのほか、溝部２０にも塵埃が集められて収容されるため、塵埃が、図中のＦ及びＧの領域に分散して残存するので、表示領域である画素電圧の近傍部分に残存する塵埃が軽減される。
【００４４】
以上のように、本発明の液晶表示装置では、溝部を形成することによって、この溝部に粘着状の塵埃を集めて収容し、表示領域上への塵埃の残存を軽減している。本発明の液晶表示装置では、配向膜上に障壁を設けることがないので、この障壁に起因してラビング処理後のラビング密度にムラが生じることがない。このようなラビング密度のムラが生じないことは、特に、高精細、狭ギャップのプロジェクター用途の液晶表示装置等のように画素領域以外の領域が広くなる場合に有効である。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板及び対向基板の両基板のラビング処理が実施される面上に、ラビング処理の方向に直交する方向に長い溝部がそれぞれ形成されており、これにより、ラビング処理時に発生する粘着性の塵埃が、この溝部に粘着状の塵埃を集めて収容し、表示領域上への塵埃の残存を軽減することができる。本発明の液晶表示装置では、配向膜上に障壁を設けることがないので、このような障壁に起因してラビング処理後のラビング密度にムラが生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板１０の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ’線に沿う断面図である。
【図３】本発明の液晶表示装置に用いられる対向基板の概略を示す平面図である。
【図４】図３の対向基板３０のＹ−Ｙ’線に沿う断面図である。
【図５】アクティブマトリクス基板に形成される溝部の別の形態の例を示す平面図である。
【図６】従来のアクティブマトリクス基板に対して、ラビング処理を実施した場合に残存する塵埃を説明する平面図である。
【図７】従来のアクティブマトリクス基板に対して、ラビング処理を実施した場合に残存する塵埃を説明する断面図である。
【図８】溝部を形成したアクティブマトリクス基板にラビング処理を実施した場合の塵埃の分布を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の構成を有するアクティブマトリクス基板に対して実施されるラビング処理を説明する断面図である。
【図１０】従来の方法を用いた場合に生じる問題を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１０　アクティブマトリクス基板
１１　ゲート配線
１２　ソース配線
１３　薄膜トランジスタ
１４　ゲート電極
１５　ソース電極
１６　ドレイン電極
１７　第１絶縁膜
１８　第２絶縁膜
１９　画素電極
２０　溝部
２１　配向膜
３０　対向基板
３１　透明絶縁基板
３２　ブラックマトリクス
３３　カラーフィルター層
３４　溝部
【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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