(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶装置用基板と、
有効画素領域を区画するために前記液晶装置用基板上の端部に形成される遮光部材である額縁と、
前記有効画素領域内において、マトリクス状に設けられた複数の画素に対応して形成されたカラーフィルタ層と、
前記有効画素領域内において平坦になるように、前記カラーフィルタ層上に形成された保護膜層とを具備し、
前記カラーフィルタ層が、前記額縁の内縁から外側に延設され、
前記有効画素領域外において、カラーフィルタ層の最も外側に形成された部分が、前記有効画素領域の外側に向けて前記複数の画素の一行ごとに隣接する他の行から突出していることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記額縁の内縁からカラーフィルタ層の最も外側に形成された部分までの長さは、前記カラーフィルタ層の膜厚に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記額縁の内縁からカラーフィルタ層の最も外側に形成された部分までの長さは、前記カラーフィルタ層の膜厚の５０〜１００倍であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記額縁の内縁からカラーフィルタ層の最も外側に形成された部分までの長さは、前記保護膜層の材質及び膜厚、前記カラーフィルタ層の材質及び膜厚並びに前記額縁の材質及び厚さのうちの少なくとも１つに基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記保護膜層の前記額縁の内縁から外側の領域にかけて、有効画素領域内の上面から盛り上がる段差部を有すること特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー表示が可能な液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ライトバルブ等の液晶装置は、ガラス基板、石英基板等の２枚の基板間に液晶を封入して構成される。液晶ライトバルブでは、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと称す）等の能動素子をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能にする。
【０００３】
即ち、ＴＦＴ素子によってマトリクス状に配列された画素電極（ＩＴＯ）に画像信号を供給し、画素電極と対向電極相互間の液晶層に画像信号に基づく電圧を印加して、液晶分子の配列を変化させる。これにより、画素の透過率を変化させ、画素電極及び液晶層を通過する光を画像信号に応じて変化させて画像表示を行う。
【０００４】
電圧無印加時の液晶分子の配列を規定するために、一方の基板（アクティブマトリクス基板（素子基板ともいう））及び他方の基板（対向基板）の液晶層に接する面上に配向膜を形成し、配向膜にラビング処理を施す。ラビング処理によって、電圧無印加時の液晶分子をラビング方向に配列させる。
【０００５】
また、カラー表示を可能とするために、対向基板と対向電極との間にカラーフィルタが形成されることもある。カラーフィルタ上には保護膜層が形成され、保護膜層上に対向電極及び配向膜が形成される。カラーフィルタは各画素に対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）に着色されており、各画素を赤画素、緑画素及び青画素としてカラー表示を行う。
【０００６】
ＴＦＴを配置したＴＦＴ基板と、カラーフィルタを形成した対向基板とは別々に製造される。両基板は、パネル組立工程において高精度に貼り合わされた後、液晶が封入される。貼り合わせ工程では、一方の基板上の端辺に接着剤となるシール部が形成される。ＴＦＴ基板と対向基板とをシール部を用いて貼り合わせ、アライメントを施しながら圧着硬化させる。シール部の一部には切り欠きが設けられており、この切り欠きを介して液晶を封入する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶パネルにおいては画面有効領域を区画するために、パネル周辺に額縁としての遮光膜が形成されている。ところが、対向基板としてカラーフィルタが形成された基板を用いた場合には、額縁近傍に色むらが発生するという問題点があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、額縁近傍に発生する色むらの発生を防止することができる液晶装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶装置は、液晶装置用基板と、有効画素領域を区画するために前記液晶装置用基板上の端部に形成される遮光部材である額縁と、前記有効画素領域内において、マトリクス状に設けられた複数の画素に対応して形成されたカラーフィルタ層と、前記有効画素領域内において平坦になるように、前記カラーフィルタ層上に形成された保護膜層とを具備し、前記カラーフィルタ層が、前記額縁の内縁から外側に延設され、前記有効画素領域外において、カラーフィルタ層の最も外側に形成された部分が、前記有効画素領域の外側に向けて前記複数の画素の一行ごとに隣接する他の行から突出していることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、液晶装置用基板上の端部には有効画素領域を区画するために遮光部材である額縁が形成されている。液晶装置用基板上にはカラーフィルタ層も形成されており、有効画素領域内の各画素に対応した着色部材が構成される。保護膜層はカラーフィルタ層上に形成されて着色部材を保護する。カラーフィルタ層は、保護膜層が有効画素領域内において平坦に膜形成されるように、額縁の内縁から所定の長さだけ外側まで延設されて形成されている。有効画素領域内においては保護膜層は平坦であり、ギャップ長は均一である。従って、色むらは発生しない。
【００１１】
前記額縁の内縁からカラーフィルタ層の最も外側に形成された部分までの長さは、前記カラーフィルタ層の膜厚に基づいて設定することを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、カラーフィルタ層は、その膜厚に応じた長さだけ額縁の内縁から所定の長さだけ外側まで延設されて、保護膜層が有効画素領域内において平坦に膜形成されることを可能にする。
【００１３】
また、前記額縁の内縁からカラーフィルタ層の最も外側に形成された部分までの長さは、前記カラーフィルタ層の膜厚の５０〜１００倍であることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、カラーフィルタ層は、その膜厚の５０〜１００倍の長さだけ額縁の内縁から外側まで延設されて、保護膜層が有効画素領域内において平坦に膜形成されることを可能にする。
【００１５】
また、前記額縁の内縁からカラーフィルタ層の最も外側に形成された部分までの長さは、前記保護膜層の材質及び膜厚、前記カラーフィルタ層の材質及び膜厚並びに前記額縁の材質及び厚さのうちの少なくとも１つに基づいて設定することを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、カラーフィルタ層は、保護膜層の材質及び膜厚、カラーフィルタ層の材質及び膜厚並びに額縁の材質及び厚さのうちの少なくとも１つに基づく長さだけ額縁の内縁から外側まで延設されて、保護膜層が有効画素領域内において平坦に膜形成されることを可能にする。
【００１７】
また、本発明に係る液晶装置は、前記保護膜層の前記額縁の内縁から外側の領域にかけて、有効画素領域内の上面から盛り上がる段差部を有すること特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、有効画素領域内の上面から盛り上がる段差部は、保護膜層の額縁の内縁から外側の領域にかけて生じ、有効画素領域内は平坦となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る液晶装置の額縁近傍における概略構成を示す説明図である。図２は液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。図３はＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図であり、図４は素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図３のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図である。また、図５は液晶装置の画素を詳細に示す断面図である。図６は本実施例に採用される対向基板の概略構成を示す説明図である。図７はパネル組立工程を示すフローチャートである。図８は額縁近傍におけるカラーフィルタと保護膜層との関係を説明するための説明図であり、図９は額縁近傍における保護膜層の段差の検出結果を示す説明図である。図９（ａ）は額縁近傍における画素の配置を示し、図９（ｂ）は額縁近傍における保護膜層の膜厚変化を示している。図１０は本実施の形態における液晶パネルの額縁を説明するための説明図である。図１１は額縁近傍における表示画面有効画素とダミー画素との配置を示す説明図であり、図１１（ａ），（ｂ）は夫々図１又は図８に対応したものである。
【００２０】
本実施の形態は額縁上に形成するカラーフィルタ（ダミー画素）を額縁内縁から外側に十分の長さで延設することにより、額縁内縁の内側（表示画面有効画素領域）における保護膜層を平坦化して、ギャップムラの発生を防止するようにしたものである。
【００２１】
先ず、図２乃至図６を参照して、液晶パネルの構造について説明する。
【００２２】
液晶パネルは、図３及び図４に示すように、ＴＦＴ基板等の素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０を封入して構成される。素子基板１０上には画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置される。図２は画素を構成する素子基板１０上の素子の等価回路を示している。
【００２３】
図２に示すように、画素領域においては、複数本の走査線３ａと複数本のデータ線６ａとが交差するように配線され、走査線３ａとデータ線６ａとで区画された領域に画素電極９ａがマトリクス状に配置される。そして、走査線３ａとデータ線６ａの各交差部分に対応してＴＦＴ３０が設けられ、このＴＦＴ３０に画素電極９ａが接続される。
【００２４】
ＴＦＴ３０は走査線３ａのＯＮ信号によってオンとなり、これにより、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに供給される。この画素電極９ａと対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電圧が液晶５０に印加される。また、画素電極９ａと並列に蓄積容量７０が設けられており、蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば３桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量７０によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【００２５】
図５は、一つの画素に着目した液晶パネルの模式的断面図である。
【００２６】
ガラスや石英等の素子基板１０には、ＬＤＤ構造をなすＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は、チャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ、ドレイン領域１ｅが形成された半導体層に絶縁膜２を介してゲート電極をなす走査線３ａが設けられてなる。ＴＦＴ３０上には第１層間絶縁膜４を介してデータ線６ａが積層され、データ線６ａはコンタクトホール５を介してソース領域１ｄに電気的に接続される。データ線６ａ上には第２層間絶縁膜７を介して画素電極９ａが積層され、画素電極９ａはコンタクトホール８を介してドレイン領域１ｅに電気的に接続される。
【００２７】
走査線３ａ（ゲート電極）にＯＮ信号が供給されることで、チャネル領域１ａが導通状態となり、ソース領域１ｄとドレイン領域１ｅとが接続されて、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに与えられる。
【００２８】
また、半導体層にはドレイン領域１ｅから延びる蓄積容量電極１ｆが形成されている。蓄積容量電極１ｆは、誘電体膜である絶縁膜２を介して容量線３ｂが対向配置され、これにより蓄積容量７０を構成している。画素電極９ａ上にはポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜１６が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【００２９】
一方、対向基板２０には、カラーフィルタ（ＣＦ）層が形成される。図６は組み立て工程前の対向基板を所定位置で切断して示している。図６に示すように、対向基板２０上にはＣＦ層５１が形成され、ＣＦ層５１上には保護膜層５２が形成されている。ＣＦ層５１は、各画素電極９ａに対応した位置及び大きさで赤，緑，青に着色された有機着色膜であり、各着色部分が画素を構成する。保護膜層５２は、ＣＦ層５１を保護するため及び各着色部分の厚さの相違を吸収して平坦化するために設けられた有機膜である。保護膜層５２上に対向電極２１が形成される。
【００３０】
図５において、対向基板２０には、ＴＦＴアレイ基板のデータ線６ａ、走査線３ａ及びＴＦＴ３０の形成領域に対向する領域、即ち各画素の非表示領域において第１遮光膜２３が設けられている。この第１遮光膜２３によって、対向基板２０側からの入射光がＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ及びドレイン領域１ｅに入射することが防止される。対向基板２０上及び第１遮光膜２３上に、ＣＦ層５１、保護膜層５２及び対向電極（共通電極）２１が基板２０の略全面に亘って形成されている。対向電極２１上にポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜２２が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【００３１】
そして、素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０が封入されている。この構成において、ＴＦＴ３０は所定のタイミングでデータ線６ａから供給される画像信号を画素電極９ａに書き込む。書き込まれた画素電極９ａと対向電極２１との電位差に応じて液晶５０の分子集合の配向や秩序が変化して、光を変調し、階調表示を可能にする。
【００３２】
図３及び図４に示すように、対向基板２０には表示領域を区画する遮光膜である額縁４２が設けられている。額縁４２は例えば第１遮光膜２３と同一又は異なる遮光性材料によって形成されている。図１０に示すように、額縁４２（破線部）の内縁内側は画面表示有効画素領域５５である。
【００３３】
額縁４２の外側の領域に液晶を封入するシール材４１が、素子基板１０と対向基板２０間に形成されている。シール材４１は対向基板２０の輪郭形状に略一致するように配置され、素子基板１０と対向基板２０を相互に固着する。シール材４１は、素子基板１０の１辺の一部において欠落しており、貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０相互の間隙には、液晶５０を注入するための液晶注入口７８が形成される。液晶注入口７８より液晶が注入された後、液晶注入口７８を封止材７９で封止するようになっている。
【００３４】
素子基板１０のシール材４１の外側の領域には、データ線駆動回路６１及び実装端子６２が素子基板１０の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する２辺に沿って、走査線駆動回路６３が設けられている。素子基板１０の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路６３間を接続するための複数の配線６４が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間を電気的に導通させるための導通材６５が設けられている。
【００３５】
次に、図７を参照してパネル組立工程について説明する。素子基板１０（ＴＦＴ基板）と対向基板２０とは、別々に製造される。ステップＳ1 ，Ｓ6 で夫々用意されたＴＦＴ基板及び対向基板２０に対して、次のステップＳ2 ，Ｓ7 では、配向膜１６，２２となるポリイミド（ＰＩ）を塗布する。次に、ステップＳ3 ，Ｓ8 において、素子基板１０表面の配向膜１６及び対向基板２０表面の配向膜２２に対して、ラビング処理を施す。
【００３６】
次に、ステップＳ4 ，Ｓ9 において、洗浄工程を行う。この洗浄工程は、ラビング処理によって生じた塵埃を除去するためのものである。
【００３７】
洗浄工程が終了すると、ステップＳ5 において、シール材４１、及び導通材６５（図３参照）を形成する。次に、ステップＳ10で、素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせ、ステップＳ11でアライメントを施しながら圧着し、シール材４１を硬化させる。最後に、ステップＳ12において、シール材４１の一部に設けた切り欠きから液晶を封入し、切り欠きを塞いで液晶を封止する。
【００３８】
図８は額縁４２近傍における保護膜層の形状を示しており、従来の液晶装置に採用されているカラーフィルタ層を採用した場合の例である。図８に示すように、従来の液晶装置においては、カラーフィルタ層８１は、額縁４２の内縁近傍の位置までしか延設されていない。図９は図８の例における保護膜層８２の厚さの変化を示している。
【００３９】
図９（ａ）は図８のＡ方向から見たものであり、カラーフィルタの各着色部分によって構成される各画素を四角印で示している。カラーフィルタ層８１が斜線にて示す額縁上の内縁近傍まで形成されており、額縁上のカラーフィルタ層８１の各着色部分によって、表示上無効なダミー画素が構成される。図９の例では、１，２画素分のダミー画素領域が形成されていることを示しているが、一般的には、ダミー画素領域としては約３〜５画素分に設定される。
【００４０】
図９（ｂ）は保護膜層８２の膜厚を対向基板２０を基準に測定した結果を示したものであり、図９（ｂ）の横軸は額縁４２近傍を除く保護膜層８２の平均的な膜厚を示している。図８及び図９（ｂ）に示すように、額縁４２近傍においては、保護膜層８２はその平均的な膜厚よりも厚膜に形成された段差８３を有する。
【００４１】
図８及び図９に示すように、段差８３は画面表示有効画素領域５５内において生じている。即ち、画面表示有効画素領域５５内の額縁４２近傍においては、中央部に比べてギャップ長が短い。中央部と額縁４２近傍とのギャップ長の差によって、ギャップムラが生じ、これにより色むらが生じているものと考えられる。
【００４２】
カラーフィルタ層上に保護膜層を平坦に塗布することは困難である。そこで、本実施の形態においては、額縁４２上のカラーフィルタ層の形成範囲を広げることで、保護膜層を画面表示有効画素領域５５内において平坦化するようになっている。
【００４３】
図１において、対向基板２０上の端部には額縁４２が形成されている。対向基板２０上にはカラーフィルタ層５１が形成されている。カラーフィルタ層５１は、例えばポリイミド系樹脂によって構成されており、Ｒ，Ｇ，Ｂ各着色部分は膜厚が異なり約０．５μｍの段差を有する。カラーフィルタ層５１は、表示画面有効画素領域だけでなく、額縁４２上にも形成されている。なお、図１の構成は、図１０のいずれの対向基板端部においても同様である。
【００４４】
本実施の形態においては、カラーフィルタ層５１は額縁４２の内縁から外側に、その膜厚の約５０〜１００倍以上の長さに延設されるようになっている。図１１はこの状態を示したものであり、図１１（ａ）は図８のＡ方向から見たものであり、図１１（ｂ）は図１のＢ方向から見たものである。
【００４５】
図１１（ａ）に示す従来の液晶装置においては、約３〜５画素のダミー画素が形成されているのに対し、本実施の形態においては、図１１（ｂ）に示す例では、額縁４２上に、約１２〜１４画素分のダミー画素を形成している。なお、図１１では同一のハッチングによって同一の着色を示している。例えば、１画素の画素長が約３０μｍであるものとすると、図１１（ｂ）の例では、ダミー画素領域の長さは、約３６０μｍ〜４２０μｍとなる。
【００４６】
カラーフィルタ層５１上には保護膜層５２が形成される。保護膜層５２は例えばアクリル系樹脂で構成されており、比較的粘性が高く、レベリングしにくい。保護膜層５２は、カラーフィルタ層５１の各着色部分の厚さの相違を吸収するために、約２〜３μｍの厚さに設定するようになっている。
【００４７】
このように構成された実施の形態においては、保護膜層５２の端部において段差が生じる。この段差はカラーフィルタ層５１の端部において発生している。本実施の形態においては、カラーフィルタ層５１を額縁４２の内縁から外側に十分な長さで延設しており、保護膜層５２に生じる段差は、図１に示すように、画面表示有効画素領域の外側のみに生じ、画面表示有効画素領域内では、平坦化されている。
【００４８】
これにより、画面表示有効画素領域内では、ギャップが均一となり、色むらの発生が防止される。
【００４９】
このように本実施の形態においては、カラーフィルタ層を額縁の内縁から外側の十分な長さの位置まで延設していることから、保護膜層に生じる段差を額縁内縁の外側のみに生じさせて、画面表示有効画素領域では保護膜層を平坦に構成することができる。このため、画面表示有効画素領域内のギャップが均一となり、色むらの発生を防止することができる。
【００５０】
なお、上述した実施形態では、ＴＦＴのアクティブマトリクス型の液晶装置を例にあげたが、ＴＦＤ（薄膜ダイオード）のアクティブマトリクス型の液晶装置や、パッシブ型の液晶装置などの液晶装置にも適用できるものである。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、額縁近傍に発生する色むらの発生を防止することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶装置の額縁近傍における概略構成を示す説明図。
【図２】液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図。
【図３】ＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図。
【図４】素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図３のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図。
【図５】液晶装置の画素を詳細に示す断面図。
【図６】本実施例に採用される対向基板の概略構成を示す説明図。
【図７】パネル組立工程を示すフローチャート。
【図８】額縁近傍におけるカラーフィルタと保護膜層との関係を説明するための説明図。
【図９】額縁近傍における保護膜層の段差の検出結果を示す説明図。
【図１０】本実施の形態における液晶パネルの額縁を説明するための説明図。
【図１１】額縁近傍における表示画面有効画素とダミー画素との配置を示す説明図。
【符号の説明】
２０…対向基板
４２…額縁
５１…カラーフィルタ層
５２…保護膜層
【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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