JP2004272218A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶分子の種々の方向に対する傾斜角及び傾斜比を改善することにより、視野角対称性を高めるためのＬＣＤ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 ＴＦＴ基板２０２が矩形フレーム形状のバンプ１００を有し、カラーフィルタ基板２００がＨ形状のバンプ１０２を備えている。これにより、カラーフィルタ基板２００とＴＦＴ基板２０２を互いに揃えて押圧により組み合わせた後、Ｈ形状のバンプ１０２の各部が矩形フレーム形状のバンプ１００に接触する。そのため、重複領域２１０及び重複領域２１２に示すように、Ｈ形状のバンプ１０２全体が矩形フレーム形状のバンプ１００上に完全に配置される。したがって、液晶セル１１０のギャップを自然に形成することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶表示装置技術に関するものであり、特に広視野角を有する液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、高画質、小型、軽量、低駆動電圧、低消費電力、広い用途範囲という利点があり、小型携帯型テレビ、携帯電話、カムコーダ、ノート型パソコン、デスクトップモニタ、プロジェクションテレビ等に対する媒体等、家庭用電子製品やコンピュータ製品に広く適用されている。さらに、ＬＣＤは徐々にブラウン管（ＣＲＴ）に代わり、表示装置の主流となってきた。

ＬＣＤの本体は一般に液晶部であり、主として、２枚の透明基板と、透明基板の間に封入された液晶層により構成される。現在、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＬＣＤが液晶表示装置の主たる様式であるが、ＴＦＴ ＬＣＤの製作は一般に４つに分割することができる。すなわち、ＴＦＴ配列工程、カラーフィルタ（ＣＦ）工程、液晶セル組み立て工程、液晶モジュール（ＬＣＭ）工程である。

上記では、カラーフィルタ工程中にカラーフィルタ基板が製作され、種々の色を持つカラーフィルタ列からなるカラーフィルタ層と、カラーフィルタ基板上に形成されたカラーフィルタ列を取り囲むブラックマトリクス層がある。一般に、カラーフィルタ層を形成する材料は着色フォトレジストであり、ブラックマトリクス層は、着色フォトレジストとは異なる、クロム／酸化クロム又はエポキシ等の材料からなる。

近年、ＬＣＤ市場は好調で急速な発展を遂げており、特にノート型パソコンやモニタ用途の需要が伸び続けている。しかし、大型で高解像度のＬＣＤパネル工程により製造されるデスクトップモニタ、自動車ナビゲーションディスプレー、壁掛けテレビ、高解像度テレビ等、種々の電子情報製品が大規模に市場に展開している中、広視野角と高応答速度の必要性がさらに重要になってきた。角輝度対比、グレースケール反転、色、ＬＣＤ光学反応の必要性を考慮するのみならず、効果的費用のＬＣＤ設計も必要となる。

マルチドメイン液晶分子の制御方法がＬＣＤの広視野角を得るための最も重要な技術であり、その方法は、フラットパネル表示技術により各画素を多数のドメインに分割することにより、光学的非対称性を補償するとともに、ＬＣＤの視野角を広げるものである。従来のマルチドメインＬＣＤは、ほとんどがねじれネマティック（ＴＮ）モードに属しており、ＬＣＤパネルの外側に付加された直交偏光子を備えている。従来のマルチドメインＬＣＤは、複雑な工程、低い歩留まり、左右の視野角が約＋／−７０度、上下の視野角が約＋／−６０度、応答速度が約５０ｍｓ、低い光分散効果等、特有の問題点があるため、高品質が要求される製品に従来のマルチドメインＬＣＤを用いることは難しい。また、従来のマルチドメインＬＣＤで用いられる一方向ラビング技術は、工程が非常に複雑である。
高品質製品のための広視野角の必要性により、それに応じてマルチドメイン垂直配向（ＶＡ）ＬＣＤの構造が開発された。このタイプのマルチドメイン垂直配向ＬＣＤでは、ひとつの画素における液晶分子を異なる方向に向けるために、ＬＣＤの２枚の基板内に２つのバンプを構成する必要があり、これにより広視野角機能を達成している。

図１は、一般的なマルチドメイン垂直配向ＬＣＤを示す上面図である。図１を参照して、一般的なマルチドメイン垂直配向ＬＣＤは、ＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板上に矩形フレーム形状のバンプ１０をそれぞれ形成するとともに、カラーフィルタ素子上に十字形のバンプ１２を形成する。ＬＣＤパネル等を圧入し組み立てることにより、それら上下２枚の基板を揃えて組み合わせる工程の後、液晶セルのギャップが自然に形成される。さらに、十字形バンプ１２を用いて、４方向に配置された液晶分子１４を制御することにより、マルチドメイン構造を形成する。
しかし、ＬＣＤを駆動すると、液晶分子１４の種々の方向に対する傾斜角及び傾斜比が異なり、その結果、上下左右の視野角が異なり、ＬＣＤの視野角対称性が不良となる。

本発明の目的は、液晶分子の種々の方向に対する傾斜角及び傾斜比を改善することにより、視野角対称性を高めるためのＬＣＤ及びその製造方法を提供することである。

上述の目的に従い、本発明は、互いに平行な一対の基板と、２枚の基板上にそれぞれ配置された少なくとも１つの矩形フレーム形状バンプと少なくとも１つのＨ形状バンプとを備えるＬＣＤを提供する。矩形フレーム形状バンプはＨ形状バンプに対向し、Ｈ形状バンプの一部が矩形フレーム形状バンプに接触して重複領域を形成する。さらに、２枚の基板間に液晶層を配置し、矩形フレーム形状バンプとＨ形状バンプの間の領域に完全に充填する。

本発明のＬＣＤ製造方法については、まず、互いに平行な一対の基板を設ける。そして、少なくとも１つの矩形フレーム形状バンプを一方の基板に形成し、少なくとも１つのＨ形状バンプを他方の基板に形成する。その後、矩形フレーム形状バンプとＨ形状バンプを対向させ、その後、２枚の基板を揃えて押圧により組み合わせることで、Ｈ形状バンプの一部が矩形フレーム形状バンプに接触し、少なくとも１つの重複領域を形成する。さらに、上述のステップを行った後、２枚の基板間の領域に液晶分子を充填する。

本発明に係る上述のＬＣＤ及び製造方法を用いることにより、種々の方向の全視野角は８５％を超えることが可能であり、コントラスト比（明暗比）は５００以上とすることができる。
本発明の上述の特徴及びさらなる利点の多くは、以下の詳細な説明を添付の図面とともに参照することにより、より理解しやすくなるので、容易に理解できるであろう。

以下、図面を伴う好ましい実施形態を用いて、本発明に係るＬＣＤ及びその製造方法を説明する。
図２は、本実施形態のＬＣＤを示す上面図であり、図３は、図２に示すＡ−Ａ’に沿った構造の断面図を示す概略図である。図２及び図３を参照されたい。まず、上下方向に互いに平行な一対の基板２００及び基板２０２を設ける。ＴＦＴ構造の製作するのに用いる一方の基板２０２は画素電極層（図示せず）を有し、カラーフィルタを製作するのに用いる他方の基板２００は共通電極層（図示せず）を有している。

その後、画素電極層を有する基板２０２上において、画素電極層の周囲にバンプ１００を形成する。バンプ１００は画素電極層を囲むので、バンプ１００の形状は矩形フレーム形状である。上面図に示すように、矩形フレーム形状のバンプ１００により、画素電極層を有する基板２０２は全体としてグリッド形状となる。また、共通電極層を有する他方の基板２００上にＨ形状のバンプ１０２を形成する。
上述の矩形フレーム形状のバンプ１００とＨ形状のバンプ１０２は、基板の用意、フォトレジスト塗布、プリベーキング、露光、現像、ハードベーキングの各ステップを行って、ＴＦＴ基板２０２及びカラーフィルタ基板２００上にフォトレジストからなる矩形フレーム形状のバンプ１００及びＨ形状のバンプ１０２を形成するという、一般的なバックサイド露光技術又はフォトリソグラフィ工程を用いることにより形成することができる。

バンプを形成するフォトレジストは、ポジティブフォトレジストでもネガティブフォトレジストでもよく、その材料は限定されない。しかし、本発明の好ましい実施形態において、フォトレジストは好ましくは液晶分子の誘電率より小さい誘電率を有する。
その後、基板２００及び基板２０２に配置されたバンプ１００及びバンプ１０２にそれぞれ配向膜層（図示せず）を形成し、基板２００と基板２０２を上下方向に互いに揃えて、押圧により組み合わせ、矩形フレーム形状のバンプ１００とＨ形状のバンプ１０２を重ねることにより、液晶セル１１０のギャップを自然に形成する。その後、切断、分離、液晶の注入、封止、補償膜の形成、偏光面の取り付け、ＬＣＤパネルの組み立て等のステップを行うことにより、ＬＣＤを完全に製作する。ここで、組み合わせた上下基板の外側に偏光子を配置し、偏光子と基板との間に補償膜を配置する。カラーフィルタ基板２００については、バンプ１０２が配置された面とは異なる面に偏光子及び補償膜を配置する。画素電極層を有する基板２０２について、バンプ１００が配置された面とは異なる面に偏光子及び補償膜を配置する。しかし、上述の説明は本発明の主要部分ではないので、ここでは詳細な説明は行わない。

上述の工程により製作された本実施形態のＬＣＤを駆動した場合、液晶分子１０２の傾斜角及び傾斜率は、図２に示すように、種々の方向において非常に近いか同じとなる。従って、上下左右方向に形成される視野角は均一となり、ＬＣＤの視野角は対称的になる。
本実施形態の構造及び製造方法は、ＴＦＴ基板２０２が矩形フレーム形状のバンプ１００を有し、カラーフィルタ基板２００がＨ形状のバンプ１０２を有することを特徴とする。従って、カラーフィルタ基板２００とＴＦＴ基板２０２を互いに揃えて押圧により組み合わせた後、Ｈ形状のバンプ１０２の各部が矩形フレーム形状のバンプ１００に接触するので（重複領域２１０及び重複領域２１２に示すように）、Ｈ形状のバンプ１０２全体が矩形フレーム形状のバンプ１００上に完全に配置される。これにより、液晶セル１１０のギャップを自然に形成する。

なお、図３に示すようなＨ形状のバンプ１０２の断面形状及び矩形フレーム形状のバンプ１００の断面形状は、単に説明のための一例として示したものであり、それらの形状はドーム形突出形状、立方体形突出形状、角柱形突出形状等、任意に選択できるが、本発明はこれに限定されるものではない。また、Ｈ形状のバンプ１０２及び矩形フレーム形状のバンプ１００の高さを任意に決定するとともに、種々の形状のバンプを種々の方法で接触させることにより、液晶セル１１０のギャップの高さを調整することができる。さらに、ギャップの調整に基板２００及び基板２０２上のバンプ１００及びバンプ１０２の高さを用いることができるので、ギャップの均一性を効果的に制御することができる。従って、スペーサを追加した場合、揺動時のスペーサのスライドによる光の漏れや対比低下がＬＣＤ品質に影響を与えることをさらに防ぐことができる。

本発明の好ましい実施形態において、上述の方法で製造されたＬＣＤは、種々の方向の視野角を８５％以上に広げ、視野角をさらに均一にするだけでなく、対比を５００以上に高める。従って、本発明のＬＣＤ及び製造方法は、実に、従来のＬＣＤよりも高品質なＬＣＤを製作することができる技術である。
当該分野の技術者が理解するように、上述の本発明の好ましい実施形態は本発明を限定するのではなく、本発明を例示するものである。本発明は、添付の特許請求の範囲の精神と主旨の範囲に含まれる種々の変更や同様の構成を含むものであり、特許請求の範囲の主旨は、このような変更や同様の構造を含むように最も広い解釈が与えられるべきである。

一般的な従来のマルチドメイン垂直配向ＬＣＤを示す上面図である。 本発明の実施形態によるＬＣＤを示す上面図である。 図２に示すＡ−Ａ’に沿った構造の断面図を示す概略図である。

符号の説明

１００ バンプ（矩形フレーム形状のバンプ）、１０２ バンプ（Ｈフレーム形状のバンプ）、１０２ 液晶分子、１１０ 液晶セル、２００ 基板、２０２ 基板、２１０ 重複領域、２１２ 重複領域

Claims (3)

1. 第１の基板上に配置される少なくとも１つの矩形フレーム形状バンプであって、前記第１の基板は第１の偏光子と少なくとも１つの第１の補償膜とを有し、前記第１の偏光子と前記矩形フレーム形状バンプは前記第１の基板の異なる面に配置され、前記第１の補償膜は前記第１の基板と前記第１の偏光子との間に配置されている矩形フレーム形状バンプと、
   第２の基板上に配置される少なくとも１つのＨ形状バンプであって、前記第２の基板は第２の偏光子と少なくとも１つの第２の補償膜とを有し、前記第２の偏光子と前記Ｈ形状バンプは前記第２の基板の異なる面に配置され、前記第２の補償膜は前記第２の基板と前記第２の偏光子との間に配置され、前記第１の基板と前記第２の基板とを組み合わせたときに、前記矩形フレーム形状バンプが前記Ｈ形状バンプに対向し、前記Ｈ形状バンプの一部が前記矩形フレーム形状バンプの一部に接触して少なくとも１つの重複領域を形成するＨ形状バンプと、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置されるとともに、前記矩形フレーム形状バンプと前記Ｈ形状バンプとの間の領域に充填される液晶層と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の一方に配置される薄膜トランジスタと、
   前記第１の基板と前記第２の基板の一方に配置されるカラーフィルタと、
   を備えることを特徴とする液晶表示装置モジュール。
2. 第１の基板および第２の基板を設ける段階と、
   前記第１の基板上に少なくとも１つの矩形フレーム形状バンプを形成する段階と、
   前記第２の基板上に少なくとも１つのＨ形状バンプを形成する段階と、
   前記矩形フレーム形状バンプと前記Ｈ形状バンプを対向させるとともに、互いに揃えて押圧により組み合わせ、前記Ｈ形状バンプの一部が前記矩形フレーム形状バンプの一部に接触し少なくとも１つの重複領域を形成する段階と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間の領域に液晶層を充填する段階と、
   前記第１の基板上に少なくとも１つの画素電極を形成し、前記矩形フレーム形状バンプを形成し、前記矩形フレーム形状バンプが前記画素電極を囲む段階と、
   前記第２の基板上に少なくとも１つの共通電極を形成し、前記共通電極層上に前記Ｈ形状バンプを形成し、前記Ｈ形状バンプが前記共通電極を囲む段階と、
   前記第１の基板の一方の面に第１の偏光子を取り付け、前記第１の偏光子と前記矩形フレーム形状バンプとを前記第１の基板の異なる面に配置する段階と、
   前記第１の基板と前記第１の偏光子との間の領域に第１の補償膜を取り付ける段階と、
   前記第２の基板の一方の面に第２の偏光子を取り付け、前記第２の偏光子と前記Ｈ形状バンプとを前記第２の基板の異なる面に配置する段階と、
   前記第２の基板と前記第２の偏光子との間の領域に第２の補償膜を取り付ける段階と、
   を含むことを特徴とするＬＣＤ製造方法。
3. 薄膜トランジスタ、第１の偏光子、少なくとも１つの第１の補償膜、少なくとも１つの画素電極を有し、前記第１の偏光子および前記第１の補償膜は矩形フレーム形状バンプが配置される面とは異なる前記第１の基板の一方の面に配置され、前記第１の補償膜は前記第１の基板と前記第１の偏光子との間に配置される第１の基板と、
   前記第１の基板に平行であって、少なくとも１つの共通電極層、カラーフィルタ、第２の偏光子、少なくとも１つの第２の補償膜を有し、前記第２の偏光子および前記第２の補償膜はＨ形状バンプが配置される面とは異なる一方の面に配置され、前記第２の補償膜は前記第２の基板と前記第２の偏光子との間に配置される第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置されるとともに、前記矩形フレーム形状バンプと前記Ｈ形状バンプとの間の領域に充填される液晶層とを備え、
   
   前記矩形フレーム形状バンプは、前記第１の基板上に少なくとも１つ配置され、前記画素電極を囲んでおり、
   前記Ｈ形状バンプは、前記第２の基板上に少なくとも１つ配置され、前記第１の基板と前記第２の基板とを組み合わせたとき、前記矩形フレーム形状バンプと対向し、一部が前記矩形フレーム形状バンプの一部に接触して少なくとも１つの重複領域を形成していることを特徴とする液晶表示装置。
   

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