(57)【要約】【課題】光配向を用いたＩＰＳ方式の液晶表示装置において、配向膜が柱状スペーサによって削れることを防止する。【解決手段】対向基板２００に形成された柱状スペーサ２０４がＴＦＴ基板１００に接触する部分に、画素電極１０８よりも高い、台座１１４を形成する。画素電極１０８および台座１１４の上に２層構造の配向膜１１３を塗布すると、レベリング効果によって、台座１１４上の配向膜１１３は薄くなる。この状態で光配向すると、台座上の光分解した上配向膜１１２は消失し、機械的な強度の大きい下配向膜１１１が残る。したがって、配向膜削れを防止できる。一方、画素電極１０８上では、上配向膜１１２は元々厚いので、液晶を配向させるための所定の膜厚を確保できる。【選択図】図３
2012185232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線で囲まれた領域に画素が形成され、前記画素には絶縁膜上に形成された画素電極が形成され、前記画素電極にはＴＦＴを介して映像信号が供給されるＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴに対向して対向基板が形成され、前記ＴＦＴ基板と前記対向電極との間に液晶層が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板には、前記ＴＦＴ基板との間隔を保持するための柱状スペーサが形成され、
前記ＴＦＴ基板には、前記柱状スペーサの先端と対向する台座が形成され、前記台座、前記画素電極、前記絶縁膜を覆って配向膜が形成され、
前記配向膜は光配向処理が施され、
前記台座の上端は、前記画素電極の上端よりも高く、
前記配向膜は、ポリアミド酸を前駆体とする下配向膜とポリアミド酸エステルを前駆体とした上配向膜で形成され、前記下配向膜の膜厚をｐ１、前記上配向膜の膜厚をｐ２とした時、
前記台座上におけるｐ２／ｐ１は、前記絶縁膜上のｐ２／ｐ１よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記台座上において、ｐ２／（ｐ１＋Ｐ２）は０．３以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記台座上において、ｐ２／（ｐ１＋Ｐ２）は０．２以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記台座上において、ｐ２／（ｐ１＋Ｐ２）は０．１以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記台座上において、ｐ２は３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記台座上において、ｐ２は２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記台座上において、ｐ２は１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記台座は前記走査線上に形成され、台座の構成要素として、画素電極と同じ材料、または、前記ＴＦＴの半導体層と同じ材料、または、前記映像信号線と同じ材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記台座は前記映像信号線上に形成され、台座の構成要素として、画素電極と同じ材料、または、前記ＴＦＴの半導体層と同じ材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線で囲まれた領域に画素が形成され、前記画素には絶縁膜上に形成された画素電極が形成され、前記画素電極にはＴＦＴを介して映像信号が供給されるＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴに対向して対向基板が形成され、前記ＴＦＴ基板と前記対向電極との間に液晶層が挟持された液晶表示装置の製造方法であって、
前記対向基板には、前記ＴＦＴ基板との間隔を保持するための柱状スペーサが形成され、
前記ＴＦＴ基板には、前記柱状スペーサの先端と対向する台座が形成され、前記台座、前記画素電極、前記絶縁膜を覆って配向膜が形成され、
前記配向膜は光配向処理が施され、
前記台座の上端は、前記画素電極の上端よりも高く、
前記配向膜は、ポリアミド酸を前駆体とする下配向膜とポリアミド酸エステルを前駆体とした上配向膜で形成され、
前記台座の上端と前記画素電極の上端との高さの差を前記台座の高さｈとし、前記台座の最狭部の幅をｗとしたとき、をａ＝ｈ／ｗとし、
前記台座上の配向膜の膜厚を台座上の配向膜の膜厚をｑ２、前記画素領域における絶縁膜上の配向膜の膜厚をｑ１としたとき、ｂ＝ｑ２／ｑ１とし、
配向膜材料におけるポリアミド酸エステルの量をｘとし、ポリアミド酸の量をｙとした場合、ｃ＝ｘ／（ｘ＋ｙ）とし、
前記画素領域における絶縁膜上の配向膜の膜厚をｄとしたとき、
前記ｃを、
ｃ＜８０／（ｂ（ｄ＋４０））であり、かつ、０．２＜ｃ＜０．８とすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ｃは０．３＜ｃ＜０．７とすることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ｃは、ｃ＜６０／（ｂ（ｄ＋４０））とすることを特徴とする請求項１０に記載の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，液晶表示装置に係り，特に配向膜に光の照射で配向制御能を付与した液晶表示パネルを具備した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置はフラットで軽量であることから、ＴＶ等の大型表示装置から、携帯電話やＤＳＣ（Digital Still Camera）等、色々な分野で用途が広がっている。一方、液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が優れた特性を有している。
【０００４】
液晶表示装置に使用する配向膜を配向処理すなわち配向制御能を付与する方法として，従来技術としてラビングで処理する方法がある。このラビングによる配向処理は，配向膜を布で擦ることで配向処理を行うものであるが、一方，配向膜に非接触で配向制御能を付与する光配向法という手法がある。ＩＰＳ方式はプレティルト角が小さいほうが性能的には優れているので、光配向法が有利である。
【０００５】
一方、液晶表示装置では、ＴＦＴ基板と対向電極との間の間隔を制御することが重要である。ＴＦＴ基板と対向電極の間隔は、対向基板に柱状スペーサを形成し、ＴＦＴ基板に柱状スペーサを受ける台座を形成することによって制御することが多く行われている。近年、タッチパネルを用いた液晶表示装置が多用されている。液晶表示装置をタッチした場合、液晶表示パネルにおけるＴＦＴ基板と対向基板との間隔が変化したり、柱状スペーサと台座との位置関係がずれたりする。そうすと、画像ににじみが出たり、色むらが出たりするタッチ不良が生ずる。
【０００６】
「特許文献１」には液晶表示装置には、台座の面積を柱状スペーサの面よりも小さくして柱状スペーサと台座の位置関係が動かないようにする構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１６４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
柱状スペーサを用いた場合、柱状スペーサとＴＦＴに形成された台座の間にも液晶を初期配向させるための配向膜が形成されている。液晶表示装置を指等でタッチした場合、柱状スペーサと台座の間にストレスが加わり、配向膜が削れて、削れくずが発生するという現象が生ずる。このような削れくずは表示領域における輝点の発生を生ずる。「特許文献１」には、このような問題点と対策は記載されていない。
【０００９】
光配向膜は、２層構造で形成される場合がある。すなわち、上層は紫外線による光配向を起こしやすいシクロブタンを含むポリアミド酸エステルを前駆体とする材料で形成し、下層は機械的な強度が強い、シクロブタンを含まない、ポリアミド酸を前駆体とする材料によって形成する。
【００１０】
「化１」はシクロブタンを含むポリアミド酸エステルの構造式である。
（化１）
2012185232.tif 000003
【００１１】
「化１」において、Ａｒは２価の芳香族基であり、Ｒは炭素数１〜８のアルキル基であり、Ｘ１〜Ｘ４はそれぞれ、独立に水素または炭素数１〜３のアルキル基である。
【００１２】
「化２」はシクロブタンを含まないポリアミド酸の構造式である。
（化２）
2012185232.tif 000004
【００１３】
「化２」において、Ｙは２価の有機基であり、Ｚはシクロブタン以外の４価の有機基である。
【００１４】
図１６はこのような２層の配向膜を使用した場合の液晶表示装置の断面模式図である。図１６において、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００の上にパッシベーション膜１０７が形成されている。パッシベーション膜１０７とＴＦＴ基板１００との間にはコモン電極等、複数の層が形成されているが、図１６では省略されている。パッシベーション膜１０７の上には画素電極１０８が形成されている。画素電極１０８を覆って、下配向膜１１１および上配向膜１１２の２層からなる配向膜１１３が形成されている。上配向膜１１２はポリアミド酸エステルを前駆体とする光反応性を持つ材料によって形成され、光反応によって膜厚が減少しており、かつ、機械的強度も弱くなっている。一方、下配向膜１１１はポリアミド酸を前駆体とする、光反応を生じない材料で形成されており、紫外線照射後も膜厚が減少していない。
【００１５】
図１６において、対向基板２００には、ブラックマトリクス２０１とカラーフィルタ２０２が形成されている。ブラックマトリクス２０１およびカラーフィルタ２０２の上にはオーバーコート膜２０３が形成されているが、図１６では省略されている。カラーフィルタ２０２の形成された部分が透過領域４００であり、透過領域４００を透過する光によって画像が形成される。ブラックマトリクス２０１の形成された部分は非透過領域５００である。
【００１６】
図１６において、ブラックマトリクス２０１の上に、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔を規定するための柱状スペーサ２０４が形成されている。柱状スペーサ２０４の先端は、ＴＦＴ基板１００における上配向膜１１２と接触しているが、この部分には画素電極１０８と同じ材料による台座１１４が形成されている。しかし、台座上端の高さは、画素電極上端の高さと同じである。
【００１７】
上配向膜１１２は紫外線照射によって光分解反応を生じて分子量が低下し、配向膜強度が低下している。このような液晶表示装置に対して例えば−４０℃⇔８５℃のヒートショック試験を実施すると台座１１４部分において、上配向膜１１２が剥離し、この削れくずに起因する微小輝点が発生する。図１６の点線で囲った領域Ｒにおいて、配向膜の削れくずが発生する。つまり、ヒートショック試験で発生するパネルの面内温度分布によってパネルが反りを繰り返し、対向基板２００側に形成された柱状スペーサ２０４がＴＦＴ基板１００側の台座１１４上の配向膜１１３を削ってしまい、その配向膜１１３の破片が液晶中を浮遊することによって輝点が発生するものと考えられる。
【００１８】
したがって、本発明の課題は、光配向を用いた液晶表示装置において、配向膜削れによる輝点が発生することを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。すなわち、走査線と映像信号線とで囲まれた領域に画素が形成され、前記画素には絶縁膜上に形成された画素電極が形成され、前記画素電極にはＴＦＴを介して映像信号が供給されるＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴに対向して対向基板が形成され、前記ＴＦＴ基板と前記対向電極との間に液晶層が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には、前記ＴＦＴ基板との間隔を保持するための柱状スペーサが形成され、前記ＴＦＴ基板には、前記柱状スペーサの先端と対向する台座が形成され、前記台座、前記画素電極、前記絶縁膜を覆って配向膜が形成され、前記配向膜は光配向処理が施され、前記台座の上端は、前記画素電極の上端よりも高く、前記配向膜は、ポリアミド酸を前駆体とする下配向膜とポリアミド酸エステルを前駆体とした上配向膜で形成され、前記下配向膜の膜厚をｐ１、前記上配向膜の膜厚をｐ２とした時、
前記台座上におけるｐ２／ｐ１は、前記絶縁膜上のｐ２／ｐ１よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、柱状スペーサを有し、光配向膜を用いた液晶表示装置において、柱状スペーサによる配向膜の削れを防止することが出来るので、液晶表示装置の製造歩留まりを向上させることが出来る。また、出荷後の温度サイクルに起因して、柱状スペーサによる配向膜削れを防止することが出来るので、市場不良の発生を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における、配向膜を塗布した状態を示すＴＦＴ基板の断面図である。
【図２】図１に対して光配向処理を施した後の状態を示すＴＦＴ基板の断面図である。
【図３】図２に対し、対向基板を配置した状態を示す液晶表示装置の断面図である。
【図４】実施例１による画素部の平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】実施例２による画素部の平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】実施例３による画素部の平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】実施例４による画素部の平面図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】図１０のＥ−Ｅ断面図である。
【図１３】台座の形状の例である。
【図１４】台座の形状の他の例である。
【図１５】台座の形状のさらに他の例である。
【図１６】本発明を用いない液晶表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜３は本発明の要部を形成するプロセスを示す、ＴＦＴ基板１００側の断面図である。図１において、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００の上にパッシベーション膜１０７が形成されている。パッシベーション膜１０７とＴＦＴ基板１００の間に形成された層は図１では省略されている。図１において、パッシベーション膜１０７の上に画素電極１０８が形成されている。画素電極１０８が形成されている部分は、画素領域である。
【００２３】
画素電極１０８が形成されていない部分に柱状スペーサ２０４のための台座１１４が形成されている。台座１１４部分は、画素電極１０８と同じ材料で形成された膜と、他の膜によって形成されている。したがって、台座１１４の先端は画素電極１０８の先端よりも高くなっている。画素電極１０８および台座１１４を覆って配向膜１１３が形成されている。
【００２４】
配向膜１１３は、光反応性を有さないが機械的な強度が強いポリアミド酸を前駆体とする下配向膜１１１と、光反応性を有するポリアミド酸エステルを前駆体とする上配向膜１１２とから形成されている。配向膜材料は、ポリアミド酸エステルとポリアミド酸を４：６でブレンドしたものであり、これを画素電極１０８等の上に塗布すると上下に層分離して、上層がポリアミド酸エステル、下層がポリアミド酸となる。ポリアミド酸エステルの量がポリアミド酸の量よりも少ないので、上配向膜１１２が下配向膜１１１よりも膜厚はやや薄くなっている。また、台座１１４部分は、画素電極１０８の部分よりも高さが高いので、レベリング効果によって、台座１１４部分の配向膜１１３の厚さは小さくなっている。その後塗布した配向膜１１３を２００〜２３０℃程度で焼成する。図１はこの状態を示すものである。
【００２５】
図２は、図１の状態の配向膜１１３に対して紫外線を照射し、ポリアミド酸エステルを前駆体とする上配向膜１１２に紫外線を照射して配向処理を施した状態を示す断面図である。紫外線照射をすると、上配向膜１１２は光分解反応を起こして分子量が低下して膜強度が低下する。また、光分解反応を起こしたものの１部は蒸発する。したがって、上配向膜１１２の厚さは一定量小さくなる。
【００２６】
台座１１４部分の配向膜１１３はもともと薄くなっているので、上配向膜１１２も他の部分におけるよりも小さくなっている。したがって、上配向膜１１２が光反応によって分解、蒸発すると、図２に示すように、台座１１４部分においては、上配向膜１１２は殆ど無くなってしまう。一方、ポリアミド酸を前駆体とする下配向膜１１１は、光反応しないので、下配向膜１１１は当初の厚さと強度を維持している。したがって、台座１１４上においては、機械的な強度の高い下配向膜１１１の成分が圧倒的に大きくなっている。
【００２７】
一方、画素部等、台座１１４以外では、配向膜１１３は２層構造が維持されている。すなわち、画素部においても、上配向膜１１２は光反応して光配向処理が行われ、上配向膜１１２の一部が蒸発して膜厚は一定量小さくなる。しかし、画素領域においては、台座１１４部分に比べてもともと上配向膜１１２の厚さが大きいので、一部が蒸発しても、上配向膜は、液晶分子を配向させるための所定の膜厚は維持されている。
【００２８】
図３はこのようにして形成されたＴＦＴ基板１００に対して柱状スペーサ２０４が形成された対向基板２００を組み合わせた状態を示す断面図である。図３において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶層３００が挟持されている。図３におけるＴＦＴ基板１００側の構成は図２において説明した通りである。対向基板２００には非透過領域５００を形成するブラックマトリクス２０１と透過領域４００を形成するカラーフィルタ２０２が形成されている。図３ではオーバーコート膜２０３は省略されている。また、対向基板２００にも配向膜１１３が形成されているが、図３では省略されている。図３のブラックマトリクス２０１が形成された部分に柱状スペーサ２０４が形成されている。
【００２９】
柱状スペーサ２０４の先端は、ＴＦＴ基板１００の台座１１４部分に接触しているが、この部分における配向膜１１３は図２において説明したように、殆どが、機械的な強度が強いポリアミド酸を前駆体とする下配向膜１１１によって構成されている。つまり、機械的強度が弱いポリアミド酸エステルを前駆体とする上配向膜１１２は殆ど存在しないので、柱状スペーサ２０４による配向膜１１３削れが発生する確率は非常に小さくすることが出来る。一方、台座１１４部分に対応する対向基板２００には、ブラックマトリクス２０１が形成されているので、液晶分子が初期配向を受けなくとも光漏れが生ずることは無い。
【００３０】
このように、本発明によれば、柱状スペーサ２０４が光配向膜１１３と接触することによる配向膜１１３の削れを防止することが出来る。また、その削れくずによって輝点が発生することを防止することが出来る。以下ＩＰＳ方式の液晶表示装置における実施例を用いて本発明の具体的な構成を説明する。
【実施例１】
【００３１】
図４は実施例１による画素部の平面図であり、図５は図４におけるＡ−Ａ断面に対応した液晶表示装置の断面図である。図４において、走査線１０と映像信号線２０とで囲まれた領域に画素が形成されている。画素においては、下側に平面ベタでＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）によって形成されたコモン電極１０１が形成され、コモン電極１０１の端部には、コモン電極１０１にコモン電位を供給するためのコモンライン１０２がオーバーラップして形成されている。コモン電極１０１の上に絶縁膜を挟んでスリットを有する画素電極１０８が形成されている。画素電極１０８に映像信号が供給されると、コモン電極１０１との間にスリットを介して液晶層３００に電気力線が発生し、これによって液晶分子を回転させて、バックライトからの光の量を制御することによって画像を形成する。
【００３２】
図４において、走査線１０の上にＴＦＴが形成されている。走査線１０の上には、ゲート絶縁膜を挟んで半導体層１０４が形成されている。ドレイン電極１０５は映像信号線２０が分岐したものである。ドレイン電極１０５と対向してソース電極１０６が形成され、ソース電極１０６は、画素領域に延在し、スルーホール１０９を介して画素電極１０８と導通している。
【００３３】
図４において、走査線１０の上に、画素電極１０８と同じ材料を用いた台座１１４が形成されている。以後この台座１１４を画素電極台座１１４１と称する。画素電極台座１１４１と走査線１０との間には絶縁膜が存在している。また、画素電極台座１１４１の上には、配向膜１１３が形成されている。画素電極台座１１４１に対応する部分には、対向基板２００に形成された柱状スペーサ２０４の先端が接触している。
【００３４】
図５は図４のＡ−Ａ断面に対応する液晶表示装置の断面図である。図５において、ＴＦＴ基板１００の外側には下偏光板１２０が形成され、対向基板２００の外側には上偏光板２２０が形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶層３００が挟持されている。図５において、ＴＦＴ基板１００の上には、透明電極であるＩＴＯによるコモン電極１０１が形成されている。コモン電極１０１の端部にはコモン電極１０１にコモン電位を供給するためのコモンライン１０２がオーバーラップしている。コモン電極１０１は、走査線１０と絶縁して形成されている。
【００３５】
走査線１０は２層構造となっており、下層はコモン電極１０１と同じＩＴＯによる導電層１０１１で形成され、上層は、コモンライン１０２と同じ金属によって形成されている。走査線１０を形成する金属は例えば、ＭｏＷあるいはＡｌ合金等である。
【００３６】
走査線１０およびコモン電極１０１を覆ってゲート絶縁膜１０３が形成され、ゲート絶縁膜１０３の上にパッシベーション膜１０７が形成されている。パッシベーション膜１０７の上に透明電極であるＩＴＯによって画素電極１０８が形成されている。一方、走査線１０上のパッシベーション膜１０７の上にも画素電極１０８と同じＩＴＯによって画素電極台座１１４１が形成されている。図５からかわかるように、画素電極台座１１４１の上端は画素電極１０８の上端よりも高くなっている。
【００３７】
配向膜１１３はこのような状態で塗布されるので、図１で示したように、画素電極台座１１４１の上の配向膜１１３は薄くなり、この配向膜１１３に対して光配向を行うために紫外線を照射すると、ポリアミド酸エステルを前駆体とする上配向膜１１２は、画素電極台座１１４１の上では殆ど消失してしまう。したがって、画素電極台座１１４１の上は、機械的な強度が強いポリアミド酸を前駆体とする下配向膜１１１が主として存在し、柱状スペーサ２０４が接触しても容易には削れは生じない。したがって、配向膜１１３の削れくずに起因する輝点は生じない。一方、高さの低い画素電極１０８部分においては、配向膜１１３が厚くなっているので、紫外線照射によって光配向を行った後も配向膜１１３の２層構造が維持されている。つまり、所定の膜厚の光配向処理された上配向膜１１２が存在するので、液晶分子を配向することが出来る。
【００３８】
図５において、対向基板２００にはブラックマトリクス２０１とカラーフィルタ２０２が形成されている。ブラックマトリクス２０１は画素電極台座１１４１部分を覆っているので、この部分において、液晶が配向されなくとも、バックライトからの光が透過することは無い。図５において、カラーフィルタ２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成され、オーバーコート膜２０３に柱状スペーサ２０４が形成されている。
【００３９】
オーバーコート膜２０３および柱状スペーサ２０４を覆って配向膜１１３が形成されている。対向基板２００側の配向膜１１３も２層構造であるが、図５では、図面が複雑化することを避けるために配向膜１１３は１層で描いている。対向基板２００において、配向膜１１３を塗布すると、オーバーコート膜２０３の上は所定の膜厚の配向膜１１３が形成されるが、柱状スペーサ２０４は高いので、レベリング効果によって柱状スペーサ２０４の先端には配向膜１１３は殆ど存在しない。また、仮に、柱状スペーサ２０４の先端に配向膜１１３が残ったとしても、光配向のために紫外線を照射することによって、ポリアミド酸エステルを前駆体とする上配向膜１１２は消失し、機械的な強度の強いポリアミド酸を前駆体とする下配向膜１１１が主として残存することになる。したがって、柱状スペーサ２０４側に残った配向膜１１３が削れて、それが原因となって輝点が発生することは無い。
【００４０】
このように、ＴＦＴ基板１００においても、対向基板２００においても、柱状スペーサ２０４がＴＦＴ基板１００側と接触する部分においては、ポリアミド酸エステルを前駆体とする上配向膜１１２は、ほとんど存在せず、配向膜１１３の削れくずによる輝点の発生は生じにくい構造となっている。
【実施例２】
【００４１】
図６は実施例２による画素部の平面図である。図６の構成は、台座１１４部分を除いて図４と同様である。図６において、台座１１４は、画素電極台座１１４１と半導体による台座、すなわち半導体台座１１４２との複合台座となっている。その分、台座１１４の先端は実施例１におけるよりも高くなっており、配向膜１１３を塗布したときのレベリングの効果はより生じやすい。
【００４２】
図７は、図６のＢ−Ｂ断面に対応する液晶表示装置の断面図である。走査線１０の上に形成される台座部分を除いては図５と同様である。図７において、走査線１０上のゲート絶縁膜１０３の上には半導体が形成され、これが、半導体台座１１４２となっている。半導体台座１１４２の上には、パッシベーション膜１０７が形成され、パッシベーション膜１０７の上には実施例１と同様に画素電極台座１１４１が形成されている。すなわち、本実施例においては、台座１１４が半導体台座１１４２と画素電極台座１１４１の両方で構成されており、台座１１４の高さが実施例１よりも高くなっている。これによって、配向膜１１３を塗布したときのレベリングの効果をより効果的に生じさせることが出来る。したがって、柱状スペーサ２０４の先端が接触する部分には、上配向膜１１２が存在する確率がより小さくなり、配向膜１１３剥がれの確率も、より小さくなる。
【実施例３】
【００４３】
図８は実施例３による画素部の平面図である。図８の構成は、台座１１４部分を除いて図６と同様である。図８において、台座１１４は、画素電極台座１１４１と映像信号線２０と同じ材料による台座、すなわち映像信号線台座１１４３との複合台座となっている。その分、台座１１４の先端は実施例１におけるよりも高くなっており、配向膜１１３を塗布したときのレベリングの効果はより生じやすい。
【００４４】
図９は、図８のＣ−Ｃ断面に対応する液晶表示装置の断面図である。走査線１０の上に形成される台座部分を除いては実施例２の図７と同様である。図９も図７も複合台座となっているが、図９が図７と異なる点は、図９においては、複合台座の下側が半導体台座１１４２ではなく、映像信号線台座１１４３となっている点である。
【００４５】
実施例３においては、映像信号線台座１１４３が存在する分、実施例１よりも台座１１４の先端が高くなっており、これによって、配向膜１１３を塗布したときのレベリングの効果をより効果的に生じさせることが出来る。したがって、柱状スペーサ２０４の先端が接触する部分には、上配向膜１１２が存在する確率がより小さくなり、配向膜１１３剥がれの確率も、より小さくなる。
【実施例４】
【００４６】
図１０は実施例４による画素部の平面図である。図１０の構成は、台座１１４部分を除いて実施例１の図４と同様である。本実施例においては、台座１１４は映像信号線２０の上に形成されている。台座１１４の高さをより高くして、配向膜１１３を塗布したときのレベリングの効果をより大きくするためである。対向基板２００においては、台座１１４の位置に合わせて柱状スペーサ２０４の位置も実施例１等とは異なっている。
【００４７】
図１１は図１０のＤ−Ｄ断面図であり、図１２は図１０のＥ−Ｅ断面図である。図１１は台座１１４が形成されている部分の断面図であり、図１２は画素電極１０８が形成されている部分の断面図である。台座１１４が形成されている部分の断面である図１１において、ＴＦＴ基板１００の表面から画素電極台座１１４１の上面までには、導電層１０１１、走査線１０、ゲート絶縁膜１０３、映像信号線２０、パッシベーション膜１０７、画素電極台座１１４１の６層が形成されている。これに対して画素部分の断面である図１２においては、ＴＦＴ基板１００の表面から、コモン電極１０１、ゲート絶縁膜１０３、パッシベーション膜１０７、画素電極１０８の４層のみ形成されている。
【００４８】
したがって、ＴＦＴ基板１００の表面から図１１における台座１１４上部までの距離ｔ２は図１２における画素電極１０８の上部までの距離ｔ１よりも、走査線１０の厚さと映像信号線２０の厚さの合計分大きくなっている。これによって、配向膜１１３を塗布したときのレベリング効果を十分に生じさせることが出来る。その結果、紫外線照射によって光配向を行った後は、図１１に示すように、柱状スペーサ２０４が接触する台座１１４部分においては、上配向膜１１２は殆ど存在せず、機械的な強度が強い下配向膜１１１のみが存在することになる。一方、画素電極１０８部は台座１１４部分に比較して低いので、配向膜１１３の２層構造は維持され、上配向膜１１２による液晶分子に対する初期配向を生じさせることが出来る。
【００４９】
このように、本実施例においても、液晶分子に対する初期配向効果を維持しつつ、柱状スペーサ２０４による配向膜１１３削れを防止して輝点の発生を防止することが出来る。
【実施例５】
【００５０】
実施例１〜４では、液晶表示装置の画素部分の構造に即して本発明を説明したが、本実施例では、台座１１４の部分の形状と配向膜１１３成分について詳細に説明する。図１３は台座１１４の平面形状が正方形の場合である。図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。図１３では台座１１４の断面は台形である。すなわち、台座上面１１６は台座下面１１５よりも径が小さい。このような場合、台座１１４の最狭部の径は上面の径であるｗを言う。また、図１３（ｂ）において、台座１１４の高さｈは、例えば、図１を参照すると、画素領域における画素電極１０８の上面と台座１１４の上面の高さの差をいう。
【００５１】
図１４は台座１１４の平面が長方形の場合である。図１４（ａ）は台座１１４の平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。図１４において、台座１１４の最狭部は台座上面１１６の短径ｗである。また、図１４（ｂ）における台座１１４の高さｈの定義は図１３と同様である。
【００５２】
図１５は台座１１４が円形の場合である。図１５（ａ）は台座１１４の平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。図１５において、台座１１４の最狭部は、台座１１４の上面の直径ｗである。また、図１５（ｂ）における台座１１４の高さｈの定義は図１３と同様である。
【００５３】
以上の台座１１４の例では、台座１１４の断面は台形であるとしたが、矩形であってもよい。また、以上の台座１１４は高さ、最狭部等の例を示すためのものであり、台座１１４の形状は、上記３つの例に限られるわけではない。
【００５４】
本発明の特徴は、台座１１４上においては、上配向膜１１２の存在を出来るだけ少なくし、柱状スペーサ２０４とは、機械的な強度が強い下配向膜１１１が接触するようにし、画素電極１０８においては、上配向膜１１２を、液晶分子を配向させるに十分な膜厚だけ維持し、２層構造を維持することである。このような構成を実現するためには、台座１１４の形状、配向膜１１３の塗布厚さ、配向膜１１３材料におけるポリアミド酸エステルとポリアミド酸の配合比率が重要である。
【００５５】
ここで、次のパラメータを導入する。
ａ：台座アスペクト比として、台座高さｈ／台座最狭部の幅ｗ
ｂ：台座上の配向膜膜厚／画素領域における絶縁膜上の配向膜膜厚。ここで画素領域における絶縁膜は実施例１−４等ではパッシベーション膜１０７であるが、パッシベーション膜１０７の代わりに他の絶縁膜が存在する場合もある。
ｃ：配向膜材料のポリアミド酸エステルの比率。ここで、配向膜材料はポリアミド酸エステルとポリアミド酸の混合物であるが、ｃはこのうちのポリアミド酸エステルの割合である。つまり、ポリアミド酸エステルの量をｘとし、ポリアミド酸の量をｙとした場合、ｃ＝ｘ／（ｘ＋ｙ）である。ｃは、０．２＜ｃ＜０．８、より好ましくは、０．３＜ｃ＜０．７である。
ｄ：画素領域の絶縁膜上の配向膜膜厚ｄ。ｄは、３０ｎｍ＜ｄ＜１５０ｎｍ、より好ましくは、４０ｎｍ＜ｄ＜１３０ｎｍである。但し、ｃｄ＞１０ｎｍを満たす必要がある。このｄは、光配向後の膜厚、すなわち、液晶表示装置における膜厚である。つまり、画素領域において、ポリアミド酸エステルを前駆体とした上配向膜１１２を１０ｎｍ以上残存させて、液晶に対する初期配向機能を十分に維持させるためである。
【００５６】
ａ、ｂ、ｃ、ｄを上記のように定義した場合、配向膜材料のポリアミド酸エステルの比率ｃと他のバラメータとの関係は、
ｃ＜８０／（ｂ（ｄ＋４０））である。
より好ましくは、
ｃ＜６０／（ｂ（ｄ＋４０））である。
但し、台座１１４の最狭部ｗが１０μｍ以下のときは、ｂ＝０．９、台座１１４の最狭部ｗが１０μｍ以上のときは、ｂ＝１／（１３．９（ａ＋０．０８））＋０．１、かつ、ｂ＜０．９である。
【００５７】
以上のように、台座形状、配向膜材料、配向膜膜厚を選ぶことによって、実施例１〜４に示すような液晶表示装置の構成を得ることが出来る。以上のような製造方法によって製造された液晶表示装置の特長を具体的に述べると次のようになる。
【００５８】
Ａ：上配向膜１１２と下配向膜１１１の膜厚の割合が、台座１１４上と画素領域における絶縁膜上とで異なる。つまり、台座１１４上における上配向膜１１２の割合が、画素領域における絶縁膜上におけるよりも小さい。
Ｂ：台座１１４上の配向膜１１３におけるポリアミド酸エステルを前駆体とする上配向膜１１２の比率は、０．３以下、より好ましくは０．２以下、さらに好ましくは、０．１以下である。
Ｃ：台座１１４上の配向膜１１３におけるポリアミド酸エステルを前駆体とする上配向膜１１２の膜厚は、３０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下、さらに好ましくは、１０ｎｍ以下である。
【００５９】
以上のような構成によって、光配向膜１１３を用いた液晶表示装置において、柱状スペーサ２０４による配向膜剥がれを抑制し、配向膜剥がれくずによる輝点の発生を防止することが出来る。なお、実施例１〜４に記載の台座１１４は例であって、前記１〜４に記載の台座１１４を複合して使用することが出来る。すなわち、台座１１４としては、画素電極台座１１４１、半導体台座１１４２、映像信号線台座１１４３等を重ねて用いることによって、台座１１４の高さをより高くし、配向膜１１３のレベリング効果をより大きくして本発明の効果を上げることが出来る。また、映像信号線２０上においては、画素電極台座１１４１、半導体台座１１４２を複合して用いることが出来る。
【符号の説明】
【００６０】
１０…走査線、  ２０…映像信号線、  １００…ＴＦＴ基板、  １０１…コモン電極、  １０２…コモンライン、  １０３…ゲート絶縁膜、  １０４…半導体層、  １０５…ドレイン電極、  １０６…ソース電極、  １０７…パッシベーション膜、  １０８…画素電極、  １０９…スルーホール、  １１１…下配向膜、  １１２…上配向膜、  １１３…配向膜、  １１４…台座、  １１５…台座下面、  １１３…台座上面、  ２００…対向基板、  ２０１…ブラックマトリクス、  ２０２…カラーフィルタ、  ２０３…オーバーコート膜、  ２０４…柱状スペーサ、  ３００…液晶層、  ４００…透過領域、  ５００…非透過領域、  １０１１…導電層、  １１４１…画素電極台座、  １１４２…半導体台座、  １１４３…映像信号線台座
【図１】
2012185232.tif 000005
【図２】
2012185232.tif 000006
【図３】
2012185232.tif 000007
【図４】
2012185232.tif 000008
【図５】
2012185232.tif 000009
【図６】
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【図７】
2012185232.tif 000011
【図８】
2012185232.tif 000012
【図９】
2012185232.tif 000013
【図１０】
2012185232.tif 000014
【図１１】
2012185232.tif 000015
【図１２】
2012185232.tif 000016
【図１３】
2012185232.tif 000017
【図１４】
2012185232.tif 000018
【図１５】
2012185232.tif 000019
【図１６】
2012185232.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月5日(2012.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。すなわち、走査線と映像信号線とで囲まれた領域に画素が形成され、前記画素には絶縁膜上に形成された画素電極が形成され、前記画素電極にはＴＦＴを介して映像信号が供給されるＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して対向基板が形成され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には、前記ＴＦＴ基板との間隔を保持するための柱状スペーサが形成され、前記ＴＦＴ基板には、前記柱状スペーサの先端と対向する台座が形成され、前記台座、前記画素電極、前記絶縁膜を覆って配向膜が形成され、前記配向膜は光配向処理が施され、前記台座の上端は、前記画素電極の上端よりも高く、前記配向膜は、ポリアミド酸を前駆体とする下配向膜とポリアミド酸エステルを前駆体とした上配向膜で形成され、前記下配向膜の膜厚をｐ１、前記上配向膜の膜厚をｐ２とした時、前記台座上におけるｐ２／ｐ１は、前記絶縁膜上のｐ２／ｐ１よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線で囲まれた領域に画素が形成され、前記画素には絶縁膜上に形成された画素電極が形成され、前記画素電極にはＴＦＴを介して映像信号が供給されるＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して対向基板が形成され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板には、前記ＴＦＴ基板との間隔を保持するための柱状スペーサが形成され、
前記ＴＦＴ基板には、前記柱状スペーサの先端と対向する台座が形成され、前記台座、前記画素電極、前記絶縁膜を覆って配向膜が形成され、
前記配向膜は光配向処理が施され、
前記台座の上端は、前記画素電極の上端よりも高く、
前記配向膜は、ポリアミド酸を前駆体とする下配向膜とポリアミド酸エステルを前駆体とした上配向膜で形成され、前記下配向膜の膜厚をｐ１、前記上配向膜の膜厚をｐ２とした時、
前記台座上におけるｐ２／ｐ１は、前記絶縁膜上のｐ２／ｐ１よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線で囲まれた領域に画素が形成され、前記画素には絶縁膜上に形成された画素電極が形成され、前記画素電極にはＴＦＴを介して映像信号が供給されるＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して対向基板が形成され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層が挟持された液晶表示装置の製造方法であって、
前記対向基板には、前記ＴＦＴ基板との間隔を保持するための柱状スペーサが形成され、
前記ＴＦＴ基板には、前記柱状スペーサの先端と対向する台座が形成され、前記台座、前記画素電極、前記絶縁膜を覆って配向膜が形成され、
前記配向膜は光配向処理が施され、
前記台座の上端は、前記画素電極の上端よりも高く、
前記配向膜は、ポリアミド酸を前駆体とする下配向膜とポリアミド酸エステルを前駆体とした上配向膜で形成され、
前記台座の上端と前記画素電極の上端との高さの差を前記台座の高さｈとし、前記台座の最狭部の幅をｗとしたとき、をａ＝ｈ／ｗとし、
前記台座上の配向膜の膜厚を台座上の配向膜の膜厚をｑ２、前記画素領域における絶縁膜上の配向膜の膜厚をｑ１としたとき、ｂ＝ｑ２／ｑ１とし、
配向膜材料におけるポリアミド酸エステルの量をｘとし、ポリアミド酸の量をｙとした場合、ｃ＝ｘ／（ｘ＋ｙ）とし、
前記画素領域における絶縁膜上の配向膜の膜厚をｄとしたとき、
前記ｃを、ｃ＜８０／（ｂ（ｄ＋４０））であり、かつ、０．２＜ｃ＜０．８とすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2012185232.tif 000021
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2012185232.tif 000022
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2012185232.tif 000023
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2012185232.tif 000024
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2012185232.tif 000025
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2012185232.tif 000026