JP2004317611A - Liquid crystal display device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、反射型、または反射部と透過部とを兼ね備えた半透過型(併用型)の液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、パーソナルコンピュータ向けのディスプレイとしては、バックライトを用いて表示を行う透過型液晶ディスプレイが主流であったが、近年では、PDA(Personal Disital Assistant) や携帯電話等のモバイル用電子機器向けの表示装置の需要が急激に高まってきており、透過型液晶表示装置に比べて低消費電力化が可能な反射型液晶表示装置が注目されている。
【0003】
反射型液晶表示装置は、外部からの入射光を反射板で反射させて表示を行うものであり、バックライトが不要であるためにその分の消費電力が節約され、透過型液晶表示装置を採用した場合に比べて電子機器の長時間駆動を可能とするといった利点がある。
【0004】
反射型では十分なコントラストを得るために、通常液晶層を挟持する基板と偏光板の間に、フィルム状の位相差板を設けて表示を行う(例えば、特許文献1の図1〜図4参照)。原理的にはλ/4があればよいが、波長分散特性があるため、一般的にはそれを解消するために、λ/2と組み合わせて2層構造にし、広帯域としている。
【0005】
しかしながら、このフィルム状の位相差板フィルムは高価であり、また、厚さも数十μmなので、薄型化が要求されている携帯向けの製品ではこの厚さも問題となる。
【0006】
そこで、位相差層として液晶ポリマ等を採用して、セル内部に作り込む検討もなされている(例えば、特許文献1の図5および図6、特許文献2の図1参照)。位相差層として液晶ポリマを採用する場合には、液晶ポリマを配向させる必要がある。
【0007】
【特許文献1】
特許第3204260号
【特許文献2】
特開2001−222009号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリイミドに代表される通常の液晶の配向膜をセル内部にさらに付加すると、コストアップに繋がってしまうことが懸念される。従って、セル内部に位相差層を設けるために新たな配向膜を設けずに、液晶ポリマを配向させて位相差層として用いることができると有用である。
【0009】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、新たな配向膜を設けることなく、セル内部に液晶を配向させて位相差層を形成することにより、表示特性の向上および薄型化を図ることができる液晶表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、新たな配向膜を設けずに、液晶を配向させた位相差層をセル内部に作製することにより、コストを低減することができる液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟持する一方の基板の一部に反射部が形成され、他方の基板の前記液晶層側に、カラーフィルタおよび当該カラーフィルタを保護する保護膜が形成された液晶表示装置であって、前記他方の基板の液晶層側に、液晶ポリマからなる位相差層が形成され、前記位相差層の配向が、前記カラーフィルタあるいは前記保護膜により規制されている。
【0011】
上記の本発明の液晶表示装置では、他方の基板の液晶層側に、液晶ポリマからなる位相差層が形成され、位相差層の配向が、カラーフィルタあるいは保護膜により規制されている。このように、通常、樹脂からなるカラーフィルタや保護膜を利用して液晶ポリマを配向させることにより、別個独立の配向膜が省略される。
【0012】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の製造方法は、液晶層を挟持する一方の基板の一部に反射部が形成され、他方の基板の前記液晶層側に、カラーフィルタおよび当該カラーフィルタを保護する保護膜が形成された液晶表示装置の製造方法であって、前記他方の基板の形成工程において、前記他方の基板の前記カラーフィルタあるいは前記保護膜をラビング処理する工程と、前記カラーフィルタあるいは前記保護膜上に、UV硬化性液晶を塗布して所定の方向に配向させてから硬化させて位相差層を形成する工程とを有する。
【0013】
上記の本発明の液晶表示装置の製造方法では、他方の基板の形成工程において、他方の基板のカラーフィルタあるいは保護膜をラビング処理し、カラーフィルタあるいは保護膜上にUV硬化性液晶を塗布して所定の方向に配向させてから硬化させて位相差層を形成する。このように、通常、樹脂からなるカラーフィルタや保護膜をラビング処理することにより、配向膜としても機能させることが可能であることから、別個独立の配向膜が省略される
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の液晶表示装置およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0015】
第1実施形態
図1は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。
本実施形態に係る液晶表示装置は、反射型液晶表示装置である。液晶表示装置は、ガラス等からなる対向配置された一対の第1および第2の基板10,20により液晶層30が挟持されて構成されている。第2の基板20の外側には、偏光板31が設けられている。
【0016】
第1の基板(TFT基板)10の液晶層30側には、後述する薄膜トランジスタ(TFT)が形成されており、当該薄膜トランジスタを被覆して酸化シリコン等からなる層間絶縁膜14が形成され、層間絶縁膜14上に銀等からなる反射電極16が形成されている。反射電極16上には、液晶層30の配向方向を規制するポリイミド等からなる配向膜18が形成され、配向膜18の表面はラビング処理されている。
【0017】
第2の基板(対向基板)20の液晶層30側には、赤色フィルタ21a、緑色フィルタ21b、青色フィルタ21cの三色のカラーフィルタ21が形成されている。カラーフィルタ21は、染色や顔料によって各色に着色された樹脂層である。通常カラーフィルタ21よりも液晶層30側には、カラーフィルタ21を保護する保護膜(オーバーコート)22、ITO等の透明電極からなる対向電極23、液晶層30の配向方向を規制するポリイミド等からなる配向膜24が形成されるが、本実施形態では、カラーフィルタ21と保護膜22との間に、UV硬化性の液晶ポリマからなる位相差層25を設ける。位相差層25は、例えば、λ/2板として機能するように調整される。
【0018】
液晶層30は、ネマティック液晶が封入されたものであり、配向膜18,24によって水平配向されている。液晶層30は、電圧無印加状態では液晶が水平配向し、電圧印加状態では垂直方向に移行する。
【0019】
図2は、反射型の液晶表示装置の場合における第1の基板の詳細な構成の一例を示す断面図である。
図2に示すように、ガラス等からなる基板10上には、例えばボトムゲート型の薄膜トランジスタTrが形成されている。すなわち、基板10上には、ゲート電極11を被覆して全面に酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜12が形成されている。ゲート電極11上には、ゲート絶縁膜12を介してポリシリコン等からなる半導体薄膜13が形成されている。
【0020】
上記の薄膜トランジスタTrを被覆して、酸化シリコン等からなる第1層間絶縁膜14aが形成されており、第1層間絶縁膜14aに埋め込まれたソース電極(信号電極)15bおよびドレイン電極15aが薄膜トランジスタTrに電気的に接続されている。電極15a,15bは、例えばアルミニウムをパターニングして形成される。電極15a,15bを被覆して全面に、酸化シリコン等からなる第2層間絶縁膜14bが形成されており、第2層間絶縁膜14bに形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極15aに反射電極16が接続されている。なお、図示はしないが反射電極16上には、図1に示した配向膜18が形成されている。
【0021】
上記の液晶表示装置では、位相差層25は、λ/2板として機能する。オフ状態では、液晶層30の液晶分子は水平配向しており、液晶層30はλ/4板として機能する。オン状態では、液晶層30の液晶分子は垂直配向に移行し、λ/4板としての機能はなくなる。
【0022】
偏光板31の透過軸に対し、位相差層25の軸を15°、液晶層30の軸を75°とすると、広帯域のλ/4となり、電圧OFF時で黒表示、すなわち、すなわちノーマリーブラックモードとなる。
電圧ON時では、λ/2板として機能する位相差層25のみが残ることとなり、パネルは結局一波長板として機能する。従って、偏光板との角度の影響を受け、透過率は若干下がるが、十分な白表示が得られる。
【0023】
上記したように、本実施形態に係る液晶表示装置では、液晶パネル内部における、カラーフィルタ21と保護膜22との間に、UV硬化性の液晶ポリマからなる位相差層25が設けられている。そして、位相差層25を構成する液晶の配向が、別個独立の配向膜を設けることなくカラーフィルタ21により規制されている点に特徴を有する。すなわち、カラーフィルタ21は、通常のカラーフィルタとしての機能の他、配向膜としての機能を兼ねている。
【0024】
本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について、カラーフィルタを利用して液晶を配向させることにより位相差層を形成する点を中心に説明する。
【0025】
ガラス等からなる第2の基板20に3色のカラーフィルタ21を形成した後、カラーフィルタ21の表面を直接ラビングし、その後、UV硬化性液晶モノマーをスピンコートする。
続いて、UV硬化性液晶を配向させるためにアニールした後、UV光で硬化させて液晶ポリマからなる位相差層25を形成する。このとき、位相差層25は、λ/2板として機能するように膜厚を調整する。例えば、2μm程度とする。
【0026】
次に、例えばアクリル樹脂をスピンコートして、アニール処理により重合させることにより保護膜22を形成する。保護膜22の膜厚は、例えば2μm程度である。その後、ITOをスパッタリングして対向電極23を形成し、ポリイミド等からなる配向膜24を形成することにより、対向基板としての第2の基板20が作製される。
【0027】
最後に、別に作製された第1の基板(TFT基板)10と、第2の基板20とを貼り合わせてから、液晶層30をλ/4になるようにして、液晶を注入し、偏光板31を貼り合わせることにより、液晶表示装置が製造される。
【0028】
本実施形態によれば、UV硬化性液晶を配向させるための配向膜を別途設けずに、対向基板側の樹脂からなるカラーフィルタ21を有効利用している。すなわち、カラーフィルタ21の表面を直接ラビングし、UV硬化性液晶を塗布してアニール処理により所定の方向に配向させてから、UV光により硬化させて位相差層25とすることにより、低コストでセル内部に位相差層を作製することができる。
【0029】
従って、例えば、ノーマリーブラックモードで表示させた場合に、コントラストの高く、良好な表示特性で、かつ薄型形状の液晶表示装置を安価に作製することができる。
【0030】
第2実施形態
図3は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。なお、第1実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付しておりその説明は省略する。
【0031】
第2の基板(対向基板)20の液晶層30側には、カラーフィルタ21、カラーフィルタ21を保護する保護膜(オーバーコート)22、ITO等の透明電極からなる対向電極23、液晶層30の配向方向を規制するポリイミド等からなる配向膜24が形成されるが、本実施形態では、保護膜22と対向電極23との間に、UV硬化性の液晶ポリマからなる位相差層25を設ける。位相差層25は、例えば、λ/2板として機能するように調整される。
【0032】
本実施形態に係る液晶表示装置では、液晶パネル内部における、保護膜22と対向電極23との間に、UV硬化性の液晶ポリマからなる位相差層25が設けられている。そして、位相差層25を構成する液晶の配向が、別個独立の配向膜を設けることなく保護膜22により規制されている点に特徴を有する。すなわち、保護膜22は、通常の保護膜としての機能の他、配向膜としての機能を兼ねている。
【0033】
本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について、保護膜を利用してUV硬化性液晶を配向させることにより位相差層を形成する点を中心に説明する。
【0034】
ガラス等からなる第2の基板20に3色のカラーフィルタ21を形成した後、カラーフィルタ21上にアクリル樹脂系の保護膜22を形成し、保護膜22の表面を直接ラビングする。保護膜22の膜厚は、例えば2μm程度である。
【0035】
次に、UV硬化性液晶モノマーをスピンコートし、UV硬化性液晶を配向させるためにアニールした後、UV光で硬化させて液晶ポリマからなる位相差層25を形成する。このとき、位相差層25は、λ/2板として機能するように膜厚を調整する。例えば、2μm程度とする。その後、ITOをスパッタリングして対向電極23を形成し、ポリイミド等からなる配向膜24を形成することにより、対向基板としての第2の基板20が作製される。
【0036】
最後に、別に作製された第1の基板(TFT基板)10と、第2の基板20とを貼り合わせてから、液晶層30をλ/4になるようにして、液晶を注入し、偏光板31を貼り合わせることにより、液晶表示装置が製造される。
【0037】
本実施形態によれば、UV硬化性液晶を配向させるための配向膜を別途設けずに、対向基板側のアクリル樹脂からなる保護膜22を有効利用している。すなわち、保護膜22の表面を直接ラビングし、UV硬化性液晶を塗布してアニール処理により所定の方向に配向させてから、UV光により硬化させて位相差層25とすることにより、低コストでセル内部に位相差層を作製することができる。
【0038】
従って、例えば、ノーマリーブラックモードで表示させた場合に、コントラストの高く、良好な表示特性で、かつ薄型形状の液晶表示装置を安価に作製することができる。
【0039】
第3実施形態
図4は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。
本実施形態に係る液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置である。液晶表示装置は、ガラス等からなる対向配置された一対の第1および第2の基板10,20により液晶層30が挟持されて構成されている。第1の基板10と第2の基板20の外側には、偏光板31,32が設けられている。
【0040】
第1の基板(TFT基板)10の液晶層30側には、後述する薄膜トランジスタ(TFT)が形成されており、当該薄膜トランジスタを被覆して酸化シリコン等からなる層間絶縁膜14が形成され、層間絶縁膜14上に銀等からなる反射電極16が形成されており、反射領域が規定される。また、層間絶縁膜14が除去された領域には、ITO等の透明電極17が形成されており、透過領域が規定される。反射電極16および透明電極17上には、液晶層30の配向方向を規制するポリイミド等からなる配向膜18が形成され、配向膜18の表面はラビング処理されている。
【0041】
第2の基板(対向基板)20の液晶層30側には、反射電極16に対向する部分に、反射用赤色フィルタ21a、反射用緑色フィルタ21b、反射用青色フィルタ21cが形成されている。また、透明電極17に対向する部分に、透過用赤色フィルタ21d、透過用緑色フィルタ21e、透過用青色フィルタ21fが形成されている。すなわち、計6色のカラーフィルタ21が形成されている。カラーフィルタ21は、染色や顔料によって各色に着色された樹脂層である。
【0042】
カラーフィルタ21よりも液晶層30側には、保護膜22、ITO等の透明電極からなる対向電極23、配向膜24が形成されているが、本実施形態では、保護膜22と対向電極23との間に、UV硬化性の液晶ポリマからなる位相差層25を設ける。位相差層25は、λ/2板として機能するように膜厚が調整される。例えば、2μm程度である。
【0043】
液晶層30は、ネマティック液晶が封入されたものであり、配向膜18,24によって水平配向されている。この液晶層30においては、電圧無印加状態では液晶が水平配向し、電圧印加状態では垂直方向に移行する。液晶層30は、反射領域においてλ/4、透過領域においてλ/2となるように調整される。
【0044】
図5は、半透過型(併用型)の液晶表示装置の場合における第1の基板の詳細な構成の一例を示す断面図である。
図5に示すように、ガラス等からなる基板10上には、第1実施形態と同様に、ボトムゲート型の薄膜トランジスタTrが形成されている。本実施形態では、第1層間絶縁膜14a上に、ドレイン電極15aに接続するITO等からなる透明電極17がパターニング形成されている。
【0045】
電極15a,15b,17を被覆して全面に、酸化シリコン等からなる第2層間絶縁膜14bが形成されており、第2層間絶縁膜14bに形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極15aに反射電極16が接続されている。また、透過領域となる部分の第2層間絶縁膜14bは除去されており、透明電極17を開口している。なお、反射電極16および透明電極17上には、図1に示した配向膜18が形成されている。
【0046】
上記の半透過型液晶表示装置の反射型表示の動作は、第1実施形態と同様であるため省略し、透過型表示の動作について説明する。オフ状態では、液晶層30の液晶分子は水平配向しており、透過領域において液晶層は1/2波長板として機能する。オン状態では、液晶層30の液晶分子は垂直配向に移行し、1/2波長板としての機能はなくなる。
【0047】
ノーマリーブラックの透過の構成として、表側の偏光板31の透過軸に対し、位相差層の軸を15°、液晶層30の軸を75°、裏側の偏光板32の透過軸を30°とすると、電圧OFF時で黒表示となる。
電圧ON時では、30°傾いた偏光板31,32の中間にλ/2の位相差板が入っているだけになるので、十分な白表示が得られる。
【0048】
上記の本実施形態に係る液晶表示装置では、半透過型の液晶表示装置において、液晶パネル内部に液晶ポリマからなる位相差層25が設けられており、位相差層25を構成する液晶の配向が、別個独立の配向膜を設けることなく保護膜22により規制されている点に特徴を有する。すなわち、保護膜22は、通常の保護膜としての機能の他、配向膜としての機能を兼ねている。
【0049】
本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について、保護膜を利用してUV硬化性液晶を配向させることにより位相差層を形成する点を中心に説明する。
【0050】
ガラス等からなる第2の基板20に6色のカラーフィルタ21を形成した後、カラーフィルタ21上にアクリル樹脂系の保護膜22を形成し、保護膜22の表面を直接ラビングする。保護膜22の膜厚は、例えば2μm程度である。
【0051】
次に、UV硬化性液晶モノマーをスピンコートし、液晶を配向させるためにアニールした後、UV光で硬化させて液晶ポリマからなる位相差層25を形成する。このとき、位相差層25は、λ/2板として機能するように膜厚を調整する。例えば、2μm程度とする。その後、ITOをスパッタリングして対向電極23を形成し、ポリイミド等からなる配向膜24を形成することにより、対向基板としての第2の基板20が作製される。
【0052】
最後に、別に作製された一画素に反射部および透過部を有する半透過型タイプの第1の基板(TFT基板)10と、第2の基板20とを貼り合わせてから、液晶を注入し、偏光板31,32を貼り合わせることにより、液晶表示装置が製造される。
【0053】
本実施形態によれば、液晶ポリマを配向させるための配向膜を別途設けずに、対向基板側のアクリル樹脂からなる保護膜22を有効利用している。すなわち、保護膜22の表面を直接ラビングし、UV硬化性液晶を塗布してアニール処理により所定の方向に配向させてから、UV光により硬化させて位相差層25とすることにより、低コストでセル内部に位相差層を作製することができる。
【0054】
従って、例えば、ノーマリーブラックモードで表示させた場合に、コントラストの高く、良好な表示特性で、かつ薄型形状の半透過型の液晶表示装置を安価に作製することができる。
【0055】
第4実施形態
本実施形態では、第2および第3実施形態における保護膜22にポリイミド系樹脂を用いる。その他の構成については、第2および第3実施形態と同様である。
【0056】
本実施形態によれば、通常の液晶配向膜として用いられているポリイミド系樹脂を保護膜22として使用し、当該保護膜22の表面を直接ラビングし、UV硬化性液晶を塗布してアニール処理により所定の方向に配向させてから、UV光により硬化させて位相差層25とすることにより、位相差層を構成する液晶の配向規制力を向上させることができる。
【0057】
第5実施形態
本実施形態では、第2および第3実施形態における保護膜22にエポキシ系樹脂を用いる。その他の構成については、第2実施形態と同様である。
【0058】
本実施形態によれば、保護膜22としてエポキシ系樹脂を採用した場合においても、当該保護膜22の表面を直接ラビングし、UV硬化性液晶を塗布してアニール処理により所定の方向に配向させてから、UV光により硬化させて位相差層25とすることにより、位相差層を構成する液晶の配向を規制することができる。
【0059】
第6実施形態
図6は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。
本実施形態に係る液晶表示装置は、反射型液晶表示装置である。第2実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付しておりその説明は省略する。
【0060】
第2の基板20には、3色のカラーフィルタ21が形成され、その上に、保護膜22が形成されており、保護膜22上に位相差層25が形成されている。位相差層25は、例えば、λ/2板として機能するように膜厚が調整され、例えば、2μm程度である。
【0061】
本実施形態では、位相差層25と対向電極23との間に、さらに配向膜26と位相差層27と保護膜28が形成されている。位相差層27は、例えば、λ/4板として機能するように膜厚が調整され、例えば、1μm程度である。配向膜26は、位相差層27となる液晶の配向を規制する。
【0062】
上記の液晶表示装置では、位相差層25はλ/2板として機能し、位相差層27はλ/4板として機能する。オフ状態では、液晶層30の液晶分子は水平配向しており、液晶層30はλ/4板として機能する。オン状態では、液晶層30の液晶分子は垂直配向に移行し、λ/4板としての機能はなくなる。
【0063】
ノーマリーホワイトの構成として、偏光板31の透過軸に対し、位相差層25の軸を15°、位相差層27の軸を75°、液晶層30の軸を75°とすると、電圧OFF時で白表示となる。このように、位相差層25,27の軸を60°とすることにより、広帯域のλ/4となる。
電圧ON時では、位相差層25,27よりなる広帯域のλ/4の位相差板のみが入っていることになるため、黒表示となる。
【0064】
本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について、広帯域のλ/4となる2つの位相差層を形成する点を中心に説明する。
【0065】
ガラス等からなる第2の基板20に3色のカラーフィルタ21を形成した後、カラーフィルタ21上にアクリル樹脂系の保護膜22を形成し、保護膜22の表面を直接ラビングする。保護膜22の膜厚は、例えば2μm程度である。
【0066】
次に、UV硬化性液晶をスピンコートし、UV硬化性液晶を配向させるためにアニールした後、UV光で硬化させて液晶ポリマからなる位相差層25を形成する。このとき、位相差層25は、λ/2板として機能するように膜厚を調整する。例えば、2μm程度とする。
【0067】
次に、位相差層25上に、ポリイミド等からなる配向膜26を印刷し、ラビング処理した後、UV硬化性液晶をスピンコートし、UV硬化性液晶を配向させるためにアニールした後、UV光で硬化させて液晶ポリマからなる位相差層27を形成する。このとき、位相差層27は、λ/4板として機能するように膜厚を調整する。例えば、1μm程度とする。なお、それぞれの位相差層25,27は、広帯域のλ/4となるように、60°の角度でラビング処理された後、形成される。
その後、アクリル樹脂系の保護膜28を形成し、ITOをスパッタリングして対向電極23を形成し、ポリイミド等からなる配向膜24を形成することにより、対向基板としての第2の基板20が作製される。
【0068】
最後に、別に作製された第1の基板(TFT基板)10と、第2の基板20とを貼り合わせてから、液晶層30をλ/4になるようにして、液晶を注入し、偏光板31を貼り合わせることにより、液晶表示装置が製造される。
【0069】
本実施形態によれば、λ/2の位相差層25上にさらに配向膜26を介してλ/4の位相差層27を形成することにより、液晶ポリマを配向させるための配向膜の数を極力減らしつつ、2層構造にすることで広帯域の位相差層を形成している。従って、例えば、ノーマリーホワイトモードで表示させた場合に、コントラストの高く、良好な表示特性で、かつ薄型形状の液晶表示装置が安価に作製できる。
【0070】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。本実施形態において挙げた数値等は一例でありこれに限定されるものではない。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【0071】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置によれば、新たな配向膜を設けることなく、セル内部に液晶を配向させて位相差層を形成することにより、表示特性の向上および薄型化を図ることができる。
本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、新たな配向膜を設けずに、液晶を配向させた位相差層をセル内部に作製することにより、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。
【図2】図1に示す第1基板の詳細な構成を示す断面図である。
【図3】第2実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。
【図4】第3実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。
【図5】図4に示す第1基板の詳細な構成を示す断面図である。
【図6】第6実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
10…基板、11…ゲート電極、12…ゲート絶縁膜、13…半導体薄膜、14…層間絶縁膜、15a…ドレイン電極、15b…ソース電極、16…反射電極、17…透明電極、18…配向膜、20…第2の基板、21,21a,21b,21c,21d,21e,21f…カラーフィルタ、22…保護膜、23…対向電極、24…配向膜、25…位相差層、26…配向膜、27…位相差層、28…保護膜、30…液晶層、31,32…偏光板。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a reflection-type or transflective (combination-type) liquid crystal display device having both a reflection portion and a transmission portion, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a display for a personal computer, a transmissive liquid crystal display that performs display using a backlight has been mainly used. In recent years, a display for a mobile electronic device such as a PDA (Personal Digital Assistant) or a mobile phone has been used. The demand for the device is rapidly increasing, and a reflection type liquid crystal display device capable of lowering power consumption as compared with a transmission type liquid crystal display device is receiving attention.
[0003]
The reflection type liquid crystal display device reflects the incident light from the outside with a reflection plate and performs display. Since a backlight is not required, the power consumption is reduced accordingly, and a transmission type liquid crystal display device is used. There is an advantage that the electronic device can be driven for a long time as compared with the case of performing the operation.
[0004]
In the reflection type, in order to obtain a sufficient contrast, display is performed by providing a film-like retardation plate between a substrate sandwiching a liquid crystal layer and a polarizing plate (for example, see FIGS. 1 to 4 of Patent Document 1). In principle, it is sufficient to have λ / 4, but since it has chromatic dispersion characteristics, in general, in order to eliminate it, it is combined with λ / 2 to form a two-layer structure and wide band.
[0005]
However, since this film-like retardation film is expensive and has a thickness of several tens of μm, this thickness also poses a problem in portable products that require a reduction in thickness.
[0006]
Therefore, studies have been made to adopt a liquid crystal polymer or the like as the retardation layer to create the inside of the cell (for example, see FIGS. 5 and 6 of Patent Document 1 and FIG. 1 of Patent Document 2). When a liquid crystal polymer is used as the retardation layer, the liquid crystal polymer needs to be oriented.
[0007]
[Patent Document 1]
Patent No. 3204260
[Patent Document 2]
JP 2001-222009 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a concern that adding a normal liquid crystal alignment film typified by polyimide inside the cell may lead to an increase in cost. Therefore, it is useful that the liquid crystal polymer can be oriented and used as the retardation layer without providing a new alignment film for providing the retardation layer inside the cell.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to form a retardation layer by aligning liquid crystals inside a cell without providing a new alignment film, thereby improving display characteristics and improving the display characteristics. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can be made thinner.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device which can reduce costs by forming a retardation layer in which liquid crystals are aligned in a cell without providing a new alignment film. It is in.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention has a structure in which a reflective portion is formed on a part of one substrate sandwiching a liquid crystal layer, and a color filter and the color filter are provided on the liquid crystal layer side of the other substrate. A liquid crystal display device provided with a protective film for protecting the liquid crystal layer, a retardation layer made of a liquid crystal polymer is formed on the liquid crystal layer side of the other substrate, and the orientation of the retardation layer is the color filter or the color filter. It is regulated by a protective film.
[0011]
In the liquid crystal display device of the present invention described above, a retardation layer made of a liquid crystal polymer is formed on the liquid crystal layer side of the other substrate, and the orientation of the retardation layer is regulated by a color filter or a protective film. As described above, the liquid crystal polymer is usually aligned by using the color filter or the protective film made of resin, so that the separate and independent alignment film is omitted.
[0012]
In order to achieve the above object, in the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, a reflective portion is formed on a part of one substrate sandwiching a liquid crystal layer, and a color filter and a color filter are provided on the liquid crystal layer side of the other substrate. A method of manufacturing a liquid crystal display device having a protective film that protects the color filter, wherein the step of forming the other substrate includes a step of rubbing the color filter or the protective film of the other substrate, Forming a retardation layer by applying a UV curable liquid crystal on the color filter or the protective film, orienting the liquid crystal in a predetermined direction, and then curing the liquid crystal.
[0013]
In the method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, in the step of forming the other substrate, the color filter or the protective film of the other substrate is subjected to a rubbing treatment, and a UV curable liquid crystal is applied on the color filter or the protective film. After being oriented in a predetermined direction, it is cured to form a retardation layer. As described above, since a color filter or a protective film made of a resin is usually rubbed to function as an alignment film, a separate and independent alignment film is omitted.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
First embodiment
FIG. 1 is a sectional view illustrating an example of the configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
The liquid crystal display device according to the present embodiment is a reflective liquid crystal display device. The liquid crystal display device is configured such that a
[0016]
On the
[0017]
On the
[0018]
The
[0019]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a detailed configuration of the first substrate in the case of a reflective liquid crystal display device.
As shown in FIG. 2, for example, a bottom gate thin film transistor Tr is formed on a
[0020]
A first
[0021]
In the above liquid crystal display device, the
[0022]
Assuming that the axis of the
When the voltage is ON, only the
[0023]
As described above, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, the
[0024]
The method for manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described focusing on the point that a phase difference layer is formed by aligning liquid crystals using a color filter.
[0025]
After three
Subsequently, after annealing for aligning the UV curable liquid crystal, the liquid crystal is cured by UV light to form a
[0026]
Next, the
[0027]
Lastly, after the first substrate (TFT substrate) 10 and the
[0028]
According to this embodiment, the
[0029]
Therefore, for example, when the display is performed in the normally black mode, a liquid crystal display device having a high contrast, good display characteristics, and a thin shape can be manufactured at low cost.
[0030]
Second embodiment
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0031]
On the
[0032]
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, a
[0033]
The method for manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described focusing on the point that the retardation layer is formed by aligning the UV curable liquid crystal using the protective film.
[0034]
After three
[0035]
Next, a UV curable liquid crystal monomer is spin-coated, annealed to align the UV curable liquid crystal, and then cured with UV light to form a
[0036]
Lastly, after the first substrate (TFT substrate) 10 and the
[0037]
According to the present embodiment, the
[0038]
Therefore, for example, when the display is performed in the normally black mode, a liquid crystal display device having a high contrast, good display characteristics, and a thin shape can be manufactured at low cost.
[0039]
Third embodiment
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
The liquid crystal display device according to the present embodiment is a transflective liquid crystal display device. The liquid crystal display device is configured such that a
[0040]
On the
[0041]
On the
[0042]
On the
[0043]
The
[0044]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a detailed configuration of the first substrate in the case of a transflective (combination type) liquid crystal display device.
As shown in FIG. 5, a bottom-gate thin film transistor Tr is formed on a
[0045]
A second
[0046]
The operation of the reflective display of the above-mentioned transflective liquid crystal display device is the same as that of the first embodiment, and therefore will be omitted, and the operation of the transmissive display will be described. In the off state, the liquid crystal molecules of the
[0047]
As the transmission configuration of normally black, the transmission axis of the retardation layer is 15 °, the axis of the
When the voltage is ON, only a λ / 2 retardation plate is inserted between the
[0048]
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, in the transflective liquid crystal display device, the
[0049]
The method for manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described focusing on the point that the retardation layer is formed by aligning the UV curable liquid crystal using the protective film.
[0050]
After a
[0051]
Next, a UV curable liquid crystal monomer is spin-coated, annealed to align the liquid crystal, and then cured with UV light to form a
[0052]
Finally, a first substrate (TFT substrate) 10 of a transflective type having a reflective portion and a transmissive portion in one pixel separately manufactured and a
[0053]
According to the present embodiment, the
[0054]
Therefore, for example, when a display is performed in a normally black mode, a thin transflective liquid crystal display device having high contrast, good display characteristics, and a thin shape can be manufactured at low cost.
[0055]
Fourth embodiment
In the present embodiment, a polyimide resin is used for the
[0056]
According to the present embodiment, a polyimide resin used as a normal liquid crystal alignment film is used as the
[0057]
Fifth embodiment
In the present embodiment, an epoxy resin is used for the
[0058]
According to this embodiment, even when an epoxy resin is used as the
[0059]
Sixth embodiment
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
The liquid crystal display device according to the present embodiment is a reflective liquid crystal display device. The same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0060]
A
[0061]
In the present embodiment, an
[0062]
In the above liquid crystal display device, the
[0063]
Assuming that the axis of the
When the voltage is ON, only the broadband λ / 4 retardation plate composed of the retardation layers 25 and 27 is included, so that black display is performed.
[0064]
The method for manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described focusing on forming two retardation layers having a wide band of λ / 4.
[0065]
After three
[0066]
Next, a UV-curable liquid crystal is spin-coated, annealed to align the UV-curable liquid crystal, and then cured with UV light to form a
[0067]
Next, an
Thereafter, an acrylic resin-based
[0068]
Lastly, after the first substrate (TFT substrate) 10 and the
[0069]
According to the present embodiment, the number of alignment films for aligning the liquid crystal polymer is reduced by further forming the λ / 4
[0070]
The present invention is not limited to the above embodiments. The numerical values and the like described in the present embodiment are merely examples, and the present invention is not limited to these.
In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0071]
【The invention's effect】
According to the liquid crystal display device of the present invention, the display characteristics can be improved and the thickness can be reduced by forming the retardation layer by aligning the liquid crystal inside the cell without providing a new alignment film.
According to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the production cost can be reduced by forming a retardation layer in which liquid crystals are aligned inside the cell without providing a new alignment film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a first substrate shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a third embodiment.
FIG. 5 is a sectional view showing a detailed configuration of a first substrate shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記他方の基板の液晶層側に、液晶ポリマからなる位相差層が形成され、前記位相差層の配向が、前記カラーフィルタあるいは前記保護膜により規制されている
液晶表示装置。A liquid crystal display device in which a reflection portion is formed on a part of one substrate that sandwiches a liquid crystal layer, and a color filter and a protective film that protects the color filter are formed on the liquid crystal layer side of the other substrate,
A liquid crystal display device, wherein a retardation layer made of a liquid crystal polymer is formed on the liquid crystal layer side of the other substrate, and the orientation of the retardation layer is regulated by the color filter or the protective film.
請求項1記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the protective film is formed of one of an acrylic resin, an epoxy resin, and a polyimide resin.
請求項1記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the retardation layer is a λ / 4 retardation layer.
請求項1記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the retardation layer is a λ / 2 retardation layer.
前記位相差層の液晶層側に形成された配向膜と、
前記配向膜上に形成された液晶ポリマからなるλ/4の位相差層と
をさらに有する請求項1記載の液晶表示装置。The retardation layer is a λ / 2 retardation layer,
An alignment film formed on the liquid crystal layer side of the retardation layer,
2. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a λ / 4 retardation layer made of a liquid crystal polymer formed on the alignment film.
前記他方の基板の形成工程において、
前記他方の基板の前記カラーフィルタあるいは前記保護膜をラビング処理する工程と、
前記カラーフィルタあるいは前記保護膜上に、UV硬化性液晶を塗布して所定の方向に配向させてから硬化させて位相差層を形成する工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。In a method for manufacturing a liquid crystal display device, a reflective portion is formed on a part of one substrate that sandwiches a liquid crystal layer, and a color filter and a protective film that protects the color filter are formed on the liquid crystal layer side of the other substrate. So,
In the step of forming the other substrate,
Rubbing the color filter or the protective film of the other substrate;
Applying a UV curable liquid crystal on the color filter or the protective film, orienting the liquid crystal in a predetermined direction, and then curing the liquid crystal to form a retardation layer.
請求項6記載の液晶表示装置の製造方法。7. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 6, wherein any one of an acrylic resin, an epoxy resin, and a polyimide resin is used as the protective film.
請求項6記載の液晶表示装置の製造方法。7. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 6, wherein in the step of forming the retardation layer, a λ / 4 retardation layer is formed.
請求項6記載の液晶表示装置の製造方法。7. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 6, wherein in the step of forming the retardation layer, a λ / 2 retardation layer is formed.
前記位相差層を形成する工程の後に、
前記位相差層の液晶層側に配向膜を形成する工程と、
前記配向膜をラビング処理する工程と、
前記配向膜上にUV硬化性液晶を塗布して所定の方向に配向させてから硬化させてλ/4の位相差層を形成する工程と
をさらに有する請求項6記載の液晶表示装置の製造方法。Forming a retardation layer of λ / 2 in the step of forming the retardation layer;
After the step of forming the retardation layer,
Forming an alignment film on the liquid crystal layer side of the retardation layer,
Rubbing the alignment film;
7. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 6, further comprising a step of applying a UV curable liquid crystal on the alignment film, orienting the liquid crystal in a predetermined direction, and curing the liquid crystal to form a λ / 4 retardation layer. .
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- 2003-04-14 JP JP2003108636A patent/JP2004317611A/en active Pending
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