JP2000314886A - 液晶パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は液晶表示装置や光シャッタ−などに
利用される液晶パネル及びその製造方法に関するもの
で、明るい液晶パネルを得ることを目的とする。 【解決手段】 液晶を垂直に配向させる膜が形成され
た、少なくとも一対の電極付き基板間に液晶を挟持して
なる液晶パネルにおいて、少なくとも一方の基板上に凸
状の絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の上に電極を形成する
ことにより、液晶分子に電界が十分にかかるために十分
な白表示を得ることができる。また絶縁膜の上に電極を
形成するので開口率を広げることができ、さらに輝度を
向上させることができる。また開口率を向上させるため
の絶縁膜と液晶分子を傾けておく絶縁膜を兼用すること
により、工程の削減が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置や光シ
ャッタ−などに利用される液晶パネル及びその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは薄型化、軽量化、低電圧駆
動可能などの長所により腕時計、電子卓上計算機、パ−
ソナルコンピュ−タ−、パ−ソナルワ−ドプロセッサ−
などに利用されている。

【０００３】従来主として用いられているＴＮ（Twiste
d Nematic）型液晶パネルは上下基板に電極を形成し、
基板に垂直な縦方向電界により液晶をスイッチングさせ
る方式である。

【０００４】これに対して、液晶パネルの視野角を広げ
る方式として、同一基板上に画素電極及び対向電極を形
成し、横方向の電界を印加することにより液晶分子を動
作させる横電界方式（ＩＰＳ（In-Plane-Swiching）方
式あるいは櫛形電極方式とも呼ばれている）や、液晶分
子を垂直配向させておき、電圧を印加した場合に液晶分
子を水平配向させる方法（ＶＡ（Vertical Alignment）
方式あるいは垂直配向方式と呼ばれている）が提案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に従来の垂直配向
方式の液晶パネルの構成図を示す。図５ａ）は従来の液
晶パネルの構成を示す上面図である。図５ｂ）は図５
ａ）のＡ−Ａ'での断面図である。図５ｃ）は図５ａ）
のＢ−Ｂ'での断面図である。

【０００６】従来の液晶パネルは電極３ａ、３ｂ上に垂
直配向膜４ａ、４ｂが形成されており、誘電率異方性が
負の液晶５をパネル内に封入されている。この基板間に
電圧を印加すると液晶分子５は基板に水平に配列する。

【０００７】従来の垂直配向方式では電圧を印加した場
合に液晶分子が一方向に傾いてしまうために、十分な視
野角がとれない。これに対して図６に示すように視野角
を広げるために画素電極３ａ（あるいは対向電極３ｂ）
上に突起を形成することにより、液晶分子を２方向に傾
ける方法が提案されている（特開平１０−３０１１１４
号）。

【０００８】しかし図６に示すような従来の方法では画
素電極の上に突起が形成されているので突起の部分は電
界がかかりにくく、駆動電圧が高くなるという欠点があ
った。すなわち従来の電圧では突起上の液晶分子に電圧
がかかりにくくなるために、液晶分子を十分に駆動させ
ることが困難であり、電圧印加時の白表示が不十分であ
った。

【０００９】また突起のために開口率が小さくなるとい
う欠点があった。

【００１０】本発明は従来の液晶パネルの問題点に鑑み
て発明されたものであり、駆動電圧を下げると共に開口
率を広げ、明るい表示を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明では、液晶を垂直に配向させる膜が形成され
た、少なくとも一対の電極付き基板間に液晶を挟持して
なる液晶パネルにおいて、少なくとも一方の基板上に凸
状の絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜の上に電極が
形成されていることを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、絶縁膜の上に電極を形成
することにより、液晶分子に電界が十分にかかるために
液晶分子が十分に駆動するために明るい表示を得ること
ができる。また絶縁膜の上に電極を形成するので開口率
を広げることができ、さらに輝度を向上させることがで
きる。

【００１３】さらに開口率を向上させるための絶縁膜と
液晶分子を傾けておく絶縁膜を兼用することにより、工
程の削減が図れる。

【００１４】また凸状のカラ−フィルタ−を形成し、そ
の上に電極を形成することにより、絶縁膜とカラ−フィ
ルタ−を兼用することができるので、工程の削減が図れ
ると同時に、アレイ基板と対向基板の位置合わせのため
のマ−ジンが不要となるので、さらに開口率を上げるこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づいて説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１ａ）は本発明による
液晶パネルの構成を示す上面図である。図１ｂ）は図１
ａ）のＡ−Ａ'での断面図である。図１ｃ）は図１ａ）
のＢ−Ｂ'での断面図である。

【００１７】以下図１ａ）、ｂ）、ｃ）に示す液晶パネ
ルの実施例を説明する。

【００１８】ガラス基板１上に金属配線として走査信号
線（ゲ−ト）と映像信号線（ソ−ス）とをマトリクス状
に形成し、その交点に能動素子（スイッチング素子）と
して半導体層（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を形
成する。

【００１９】まずガラス基板１ａ上に走査信号線（ゲ−
ト）２０をＡｌなどの金属で形成する。

【００２０】その後配線を保護するためにＳｉＮｘなど
の絶縁膜２を形成し、その上に半導体層２１としてＴＦ
Ｔを形成する。その上に保護膜２４としてＳｉＮｘを形
成する。

【００２１】次に映像信号線（ソ−ス）２２およびドレ
イン２３としてＡｌ／Ｔｉなどの金属を形成する。

【００２２】その上に感光性のアクリル性樹脂（ＰＣ３
０２：ＪＳＲ製）を用いて凸状の絶縁膜３０を以下に示
す方法で形成した。

【００２３】アレイ基板上にＰＣ３０２をスピンコ−ト
により塗布した後、８０℃で１分間プリベ−クを行っ
た。

【００２４】その後所定の形状に表面加工された金型で
プレスしながらガラス基板１ａ側より３００ｍＪ/ｃｍ²
で露光を行った。その後、現像液ＣＤ７０２ＡＤにて２
５℃で１分間現像を行い、流水で洗浄後、２２０℃で１
時間ポストベ−クを行い（室温より昇温する）、膜厚
１．５μｍの凸状の絶縁膜３０を形成した。

【００２５】十分な絶縁性をとること及び画素電極をほ
ぼ平坦な面上に形成するために、絶縁膜の膜厚は１μｍ
以上であることが望ましい。

【００２６】またガラス基板１ａ側から光を照射する場
合は拡散させた光を入射する（横方向からも光を入射す
るか拡散板を通して光を照射する）方が望ましい。ま
た、光を透過する金型を作製しておけば絶縁膜面３０か
ら光を入射できる。

【００２７】ドレイン２３とつながる画素電極３ａを透
明導電膜（ＩＴＯ：酸化インジュ−ム−酸化スズ）で形
成する。絶縁膜３０にはコンタクトホ−ル３１が形成さ
れており、これによりドレイン２３と画素電極３ａはコ
ンタクトされている。

【００２８】対向基板としてはガラス１ｂ上にブラック
マトリクス１１を形成しておき、その後カラ−フィルタ
−１０を形成する。カラ−フィルタ−の形成方法として
は顔料を分散した感光性レジストを基板上に塗布、露
光、現像する（赤、青、緑それぞれの色に合わせてカラ
−フィルタ−を作製するため前記工程を３回繰り返
す）。

【００２９】その後オ−バ−コ−ト１２としてＳｉＯ2
を形成した後、透明導電膜（ＩＴＯ：酸化インジュ−ム
−酸化スズ）よりなる対向電極３ｂを形成した。

【００３０】その後１ａ、１ｂ上に配向膜４ａ、４ｂと
して垂直配向膜（ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン
の０．３％イソプロピルアルコ−ル溶液）を印刷により
形成し、１００℃で１時間熱乾燥する。

【００３１】次にガラス基板１ｂの縁部にシ−ル樹脂
（ストラクトボンド：三井東圧製）を印刷する。

【００３２】シ−ル樹脂中にはスペ−サ−として５．０
μｍのガラスファイバ−（日本電気硝子製）を混入して
いる。

【００３３】その後、基板間隔を保持するために表示領
域内にスペ−サ−として直径４．５μｍの樹脂球（エポ
スタ−ＧＰ−ＨＣ：日本触媒（株）製）を散布する。

【００３４】またアレイ基板１と対向基板２との導通を
とるために基板端に導電ペ−ストを塗布しておく。

【００３５】その後基板１ａ及び対向基板２ａを貼り合
わせ、１５０℃で２時間加熱することでシ−ル樹脂を硬
化させる。

【００３６】以上のようにして作製した空パネルに液晶
５（ＺＬＩ４７８８：メルク社製）を真空注入法（空パ
ネルを減圧した槽内に設置し、パネル内を真空にした
後、注入口を液晶に接触させ、槽内を常圧に戻すことに
より、液晶をパネル内に注入する方法）にて注入する。

【００３７】その後、液晶パネルの注入口に封口樹脂と
して光硬化性樹脂（ロックタイト３５２Ａ：日本ロック
タイト製）を注入口全体に塗布し、光を１０ｍＷ／ｃｍ
²で５分間照射して封口樹脂を硬化した。

【００３８】これら基板１、２の上下（ガラス基板の外
側）に偏光板（ＮＰＦ−ＨＥＧ１４２５ＤＵ：日東電工
製）を貼付した。

【００３９】また比較例として画素電極３ａの上に突起
２５を形成した液晶パネルも作製した（図６）。

【００４０】これらの液晶パネルに電圧を印加して顕微
鏡を用いて観察したところ、画素電極の上に突起を形成
した液晶パネル（上記比較例）は、突起の周辺では液晶
分子に十分な横電界がかからないために液晶分子が十分
に動かず、十分な白表示が得られなかったのに対して、
本実施の形態である絶縁膜の上に電極を形成した液晶パ
ネルは、液晶分子に電界が十分にかかるために十分な白
表示を得ることができた。

【００４１】また絶縁膜の上に電極を形成するので図１
ａ）に示すように開口率を広げることができ、さらに明
るい表示を得ることができた（従来例は図５ａ））。

【００４２】従来のＴＮパネルでは開口率の向上のため
に絶縁膜（平坦化膜ともいう）を形成し、その上に電極
を形成する方法も考案されているが、本発明のようにそ
の絶縁膜に突起を形成し、それにより液晶分子を傾斜さ
せる方法は本発明が初めてである。

【００４３】このように開口率を向上させるための絶縁
膜と液晶分子を傾けておく絶縁膜を兼用することによ
り、工程の削減が図れる。

【００４４】また本実施の形態では凸状の絶縁膜として
山形（半球状、半楕円球状）のものを用いたが、山形で
はなく、半円柱状（半楕円柱状）（図２ａ）、ｂ）、
ｃ））や三角形状（三角柱状）や多角形状、円錐状など
でも良い。

【００４５】また図１では液晶の配向方向を多分割する
場合を示したが、図２のようにして２分割、あるいは四
角錐の凸状などにして４分割などにしても良い。

【００４６】またこれらの形状をエッチングを用いて形
成することも可能であるし、また平坦な絶縁膜を形成し
た後に凸状の部分を形成しても良い。その場合の凸状の
部分は絶縁膜のポストベ−ク温度を急激に上げることで
も達成できる。

【００４７】また図１の電極３ａをＡｌなどの反射電極
にすることにより、反射型液晶として使用可能となる。

【００４８】（実施の形態２）図３は本発明による液晶
パネルの構成を示す断面図である。

【００４９】実施の形態１では電極を凸状の絶縁膜３０
の上部に形成したが、その代わりに電極を凸状のカラ−
フィルタ−１０の上に形成する。

【００５０】カラ−フィルタ−層１０はアクリル系の感
光性樹脂に顔料を分散した着色レジストを基板上にイン
クジェット法を用いて形成し、８０℃で１分間プリベ−
クを行った。

【００５１】着色レジストはＲ、Ｇ、Ｂの３原色をそれ
ぞれの画素に対応する位置に形成した。

【００５２】その後所定の形状に表面加工された金型で
プレスしながらガラス基板１側より５００ｍＪ/ｃｍ²で
露光を行った。その後、現像液にて２５℃で２分間現像
を行い、流水で洗浄後、２００℃で１時間ポストベ−ク
を行い、膜厚１．０μｍの凹凸のカラ−フィルタ−層１
０を形成した。

【００５３】本実施例ではインクジェット法を用いて各
色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）同時に形成したが、スピンコ−ト法や
印刷法などを用いて１色づつ形成しても良い。

【００５４】また感光性の着色レジストを用いたが、顔
料を分散した非感光性ポリマ−材料を基板上に形成した
後、感光性レジスト層を別途形成し、露光・現像を行っ
ても良い。また染色法など他の方法を用いても可能であ
る。

【００５５】またガラス基板１側から光を照射する場合
は拡散させた光を入射する方が望ましいことや光を透過
する金型を作製しておけばカラ−フィルタ−面１０から
光を入射できることなどは実施の形態１と同様である。

【００５６】その後の電極形成法やパネル化の方法は実
施の形態１と同様である。

【００５７】本発明のような構成にすることにより、液
晶分子に電界が十分にかかるために駆動電圧を下げるこ
とができる。またカラ−フィルタ−１０の上に電極３ａ
を形成するので開口率を広げることができ、明るい表示
を得ることを目的とする。

【００５８】実施の形態１と比べると、絶縁膜とカラ−
フィルタ−を兼用することができるので、工程及び部材
の削減が図れると同時に、アレイ基板１ａと対向基板１
ｂの位置合わせのためのマ−ジンが不要となるので、さ
らに開口率を上げることができる。

【００５９】また本実施例では凸状のカラ−フィルタ−
として山形（半球状、半楕円球状）のものを用いたが、
山形ではなく、半円柱状（半楕円柱状）や三角形状（三
角柱状）や多角形状、円錐状などでも良い。

【００６０】また本実施例では液晶の配向方向を多分割
する場合を示したが、三角柱状にして２分割、四角錐の
凸状などにして４分割などにしても良い。

【００６１】またこれらの形状をエッチングを用いて形
成することも可能であるし、また平坦なカラ−フィルタ
−を形成した後に凸状の部分を形成しても良い。

【００６２】（実施の形態３）図４ａ）は本発明による
液晶パネルの構成を示す上面図である。図４ｂ）は図４
ａ）のＡ−Ａ'での断面図である。図４ｃ）は図４ａ）
のＢ−Ｂ'での断面図である。

【００６３】以下図４ａ）、ｂ）、ｃ）に示す液晶パネ
ルの実施例を説明する。

【００６４】実施の形態１では絶縁膜による突起を図１
のように画素内に山型に設けたが、図４に示すように画
素内に凹凸状の突起を多数形成する。この構成により図
４ｂ）、ｃ）に示すように液晶分子は細かい領域に別れ
て多方向に傾くことになるので、視野角の広いパネルが
得られる。

【００６５】また図４の電極３ａをＡｌなどの反射電極
にすることにより、反射型液晶として使用可能となる。

【００６６】なお本実施例では能動素子として３端子素
子のＴＦＴを用いたが、２端子素子のＭＩＭ（Metal−I
nsulator−Metal）、ＺnＯバリスタやＳiＮxダイオ−
ド、ａ-Ｓiダイオ−ドなどでも良い。

【００６７】また本実施例ではトランジスタの構造とし
てボトムゲ−ト構造のa-Siを用いたが、トップゲ−ト構
造でも良く、またp-Siなどでも良い。また基板周辺に駆
動回路が形成されていても良い。

【００６８】また本実施例では両基板をガラス基板で形
成したが、一方あるいは両方の基板をフィルムやプラス
チックなどで形成しても良い。

【００６９】また垂直配向膜としてもポリイミド系やポ
リアミック酸系の配向膜を用いても良く、また配向方法
として光により配向させる方法を用いても良い。

【００７０】またセル厚形成方法としてもスペ−サ−散
布法ではない方法（例えば樹脂により柱を形成する方
法）を用いることにより均一なセル厚が形成できる。

【００７１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶を垂
直に配向させる膜が形成された、少なくとも一対の電極
付き基板間に液晶を挟持してなる液晶パネルにおいて、
少なくとも一方の基板上に凸状の絶縁膜を形成し、前記
絶縁膜の上に電極を形成することにより、液晶分子に電
界が十分にかかるために十分な白表示を得ることができ
る。

【００７２】また絶縁膜の上に電極を形成するので開口
率を広げることができ、さらに輝度を向上させることが
できる。また開口率を向上させるための絶縁膜と液晶分
子を傾けておく絶縁膜を兼用することにより、工程の削
減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本実施の形態１における液晶パネルの構
造を模式的に示す上面図 （ｂ）本実施の形態１における液晶パネルの構造を模式
的に示す断面図 （ｃ）本実施の形態１における液晶パネルの構造を模式
的に示す断面図

【図２】（ａ）本実施の形態１における液晶パネルの構
造を模式的に示す上面図 （ｂ）本実施の形態１における液晶パネルの構造を模式
的に示す断面図 （ｃ）本実施の形態１における液晶パネルの構造を模式
的に示す断面図

【図３】本実施の形態２における液晶パネルの構造を模
式的に示す断面図

【図４】（ａ）本実施の形態３における液晶パネルの構
造を模式的に示す上面図 （ｂ）本実施の形態３における液晶パネルの構造を模式
的に示す断面図 （ｃ）本実施の形態３における液晶パネルの構造を模式
的に示す断面図

【図５】（ａ）従来の液晶パネルの構造を模式的に示す
上面図 （ｂ）従来の液晶パネルの構造を模式的に示す断面図 （ｃ）従来の液晶パネルの構造を模式的に示す断面図

【図６】従来の液晶パネルの構造を模式的に示す断面図

【符号の説明】

１ａ ガラス基板 １b ガラス基板 ２ 絶縁膜（SiNx） ３ａ 画素電極 ３ｂ 対向電極 ４ａ 配向膜 ４ｂ 配向膜 ５ 液晶分子 １０ カラ−フィルタ− １１ ブラックマトリクス １２ 絶縁膜（SiOx） ２０ ゲ−ト ２１ 半導体層 ２２ ソ−ス ２３ ドレイン ２４ 絶縁膜（SiNx） ２５ 突起 ３０ 絶縁膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山北 裕文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 木村 雅典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 塩田 昭教 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H090 HA04 HB13X HC01 HC05 HC10 JA03 JA05 JC03 JC04 LA04 LA15 LA20 MA01 MA06

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶を垂直に配向させる膜が形成され
   た、 少なくとも一対の電極付き基板間に液晶を挟持してなる
   液晶パネルにおいて、 少なくとも一方の基板上に凸状の絶縁膜が形成されてお
   り、 前記絶縁膜の上に電極が形成されていることを特徴とす
   る液晶パネル。
2. 【請求項２】 液晶を垂直に配向させる膜が形成され
   た、 少なくとも一対の電極付き基板間に液晶を挟持してなる
   液晶パネルにおいて、 少なくとも一方の基板上に凸状のカラ−フィルタ−が形
   成されており、 前記絶縁膜の上に電極が形成されていることを特徴とす
   る液晶パネル。
3. 【請求項３】 液晶を垂直に配向させる膜が形成され
   た、 少なくとも一対の電極付き基板間に液晶を挟持してなる
   液晶パネルにおいて、 少なくとも一方の基板の画素部分に多数の凹凸状の絶縁
   膜が形成されており、 前記絶縁膜の上に電極が形成されていることを特徴とす
   る液晶パネル。
4. 【請求項４】 一方の基板に走査信号線（ゲ−ト線）及
   び映像信号線（ソ−ス線）と半導体層を形成する工程
   と、 前記走査信号線、映像信号線、半導体層の上に部分的に
   凸状の絶縁層を形成する工程と、 前記凸状の絶縁層の上に電極を形成する工程と、 前記電極の上に液晶を垂直に配向させる配向膜を形成す
   る工程と、 前記基板と他方の基板との間に液晶を封入する工程とを
   有している液晶パネルの製造方法。
5. 【請求項５】 一方の基板に走査信号線（ゲ−ト線）及
   び映像信号線（ソ−ス線）と半導体層を形成する工程
   と、 前記走査信号線、映像信号線、半導体層の上に部分的に
   凸状のカラ−フィルタ−を形成する工程と、 前記凸状のカラ−フィルタ−の上に電極を形成する工程
   と、 前記電極の上に液晶を垂直に配向させる配向膜を形成す
   る工程と、 前記基板と他方の基板との間に液晶を封入する工程とを
   有している液晶パネルの製造方法。
6. 【請求項６】 一方の基板に走査信号線（ゲ−ト線）及
   び映像信号線（ソ−ス線）と半導体層を形成する工程
   と、 画素に対応する部分に多数の凹凸状の絶縁層を形成する
   工程と、 前記凸状の絶縁層の上に電極を形成する工程と、 前記電極の上に液晶を垂直に配向させる配向膜を形成す
   る工程と、 前記基板と他方の基板との間に液晶を封入する工程とを
   有している液晶パネルの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１または３または４または６のい
   ずれかに記載の液晶パネル及びその製造方法において前
   記絶縁層が透明であることを特徴とする液晶パネル及び
   その製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１または３または４または６のい
   ずれかに記載の液晶パネル及びその製造方法において前
   記絶縁層が光硬化性の樹脂であることを特徴とする液晶
   パネル及びその製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜６のいずれかに記載の液晶パ
   ネル及びその製造方法において前記絶縁層あるいはカラ
   −フィルタ−の膜厚が１μｍ以上であることを特徴とす
   る液晶パネル及びその製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１または３または４または６の
    いずれかに記載の液晶パネル及びその製造方法において
    電極が反射型の電極であることを特徴とする液晶パネル
    及びその製造方法。