JPH11258577A

JPH11258577A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11258577A
Application number: JP5672998A
Authority: JP
Inventors: Masato Shimura; 正人志村; Tetsuya Nishio; 徹也西尾
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁基板の反りを極力小さくし、表示ムラや
製造工程での効率低下を低減する。【解決手段】液晶組成物を挟持して所定の間隙で対向
する少なくとも一方が透明な一対の絶縁基板の液晶組成
物と接する内面のそれぞれに形成された配向膜を有し、
一対の絶縁基板の少なくとも一方の絶縁基板ＳＵＢ２に
有する配向膜ＯＲＩ２の下層に形成された内面透明導電
体膜ＩＴＯ２を有し、内面透明導電体膜ＩＴＯ２が形成
された絶縁基板ＳＵＢ２の外面に内面透明導電体膜ＩＴ
Ｏ２と同種の外面透明導電体膜ＩＴＯ３を形成して絶縁
基板の反りを防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に所定の間隙に液晶組成物を挟持して対向させた
一対の絶縁基板からなる液晶パネルで構成した液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】〔従来技術の説明〕ノート型コンピユー
タやコンピユータモニター用の高精細かつカラー表示が
可能な表示デバイスとして液晶表示装置が広く採用され
ている。

【０００３】この種の液晶表示装置は、基本的には少な
くとも一方が透明なガラス等からなる少なくとも２枚の
絶縁基板の対向間隙に液晶組成物（以下、液晶層または
単に液晶とも言う）を挟持した所謂液晶パネル（以下、
液晶表示パネルとも言う）を構成し、上記液晶パネルの
各絶縁基板のそれぞれに形成した画素形成用のストライ
プ電極からなるマトリクス電極に選択的に電圧を印加し
て所定画素の点灯と消灯を行う形式（単純マトリクス
型）、上記マトリクス電極に画素選択用の薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）等のアクティブ素子を形成してこのアク
ティブ素子を選択することにより所定画素の点灯と消灯
を行う形式（アクティブ・マトリクス型）とに大きく分
類される。

【０００４】後者のアクティブ・マトリクス型液晶表示
装置は、コントラスト性能、高速表示性能等が良好であ
ることから液晶表示装置の主流となっている。このアク
ティブ・マトリクス型液晶表示装置には、一方の絶縁基
板に形成した画素電極と他方の絶縁基板に形成した対向
電極間に液晶層の配向方向を変えるための電界を上記基
板面と略垂直な方向に印加する、所謂縦電界方式（特開
平５−２５７１４２号公報、特開昭６３−３０９９２１
号公報等）と、一方の絶縁基板に画素電極と対向電極を
形成し、液晶層に印加する電界の方向を基板面とほぼ平
行な方向とする、所謂横電界方式（ＩＰＳ方式とも言
う）とがある（例えば、特公昭６３−２１９０７号公
報、米国特許第４３４５２４９号明細書）。

【０００５】〔背景技術の説明｝本発明は、特に縦電界
方式のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置に好適で
あるので、以下、本発明の背景技術として縦電界方式の
アクティブ・マトリクス型液晶表示装置について説明す
る。しかし、単純マトリクス型にも同様に適用でき、さ
らに絶縁基板の少なくとも一方の内面に当該絶縁基板に
反りをもたらす導電体膜等の薄膜を有するものであれば
横電界方式の液晶表示装置にも適用可能である。

【０００６】図７は本発明を適用するアクティブ・マト
リクス方式液晶表示装置の一画素とその周辺の構成を説
明する平面図、図８は図７の３−３線に沿って切断した
薄膜トランジスタ部分の断面図である。

【０００７】図７に示したように、各画素は隣接する２
本の走査信号線（ゲートラインまたは水平信号ライン）
ＧＬと、隣接する２本のデータライン（映像信号ライ
ン：ドレイン信号ラインまたは垂直信号ライン）ＤＬと
の交差領域内（４本の信号ラインで囲まれた領域内）に
配置されている。

【０００８】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ、透明画
素電極（以下、単に画素電極とも言う）ＩＴＯ１および
付加容量（または保持容量）Ｃａｄｄを含む。ゲートラ
インＧＬは列方向に延在し、行方向に複数本配置されて
いる。データラインＤＬは行方向に延在し、列方向に複
数本配置されている。

【０００９】図８において、液晶ＬＣを基準にして下側
に位置する透明ガラス基板（絶縁基板、以下、ＴＦＴ基
板とも言う）ＳＵＢ１側には薄膜トランジスタＴＦＴお
よび透明画素電極ＩＴＯ１が形成され、上側に位置する
透明ガラス基板（絶縁基板、以下、カラーフィルタ基板
またはＣ／Ｆ基板とも言う）ＳＵＢ２側にはカラーフィ
ルタＦＩＬ（ＦＩＬ（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ
（Ｂ））、遮光用ブラックマトリクスＢＭのパターンが
形成されている。

【００１０】上下のガラス基板ＳＵＢ２，ＳＵＢ１は例
えば１．１ｍｍ、あるいは０．７ｍｍ程度の厚さを有
し、それらの各両面にはディップ処理等によって酸化シ
リコン膜ＳＩＯが形成されている。このため、ガラス基
板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の表面に細かい傷があっても、こ
の酸化シリコン膜ＳＩＯの被覆で平坦化され、その上に
形成される走査信号線ＧＬ、遮光膜（ブラックマトリク
ス）ＢＭ等の膜質を均質に保つことができる。なお、ガ
ラス基板の表面状態が平滑である場合は、この酸化シリ
コン膜ＳＩＯの被覆は特に必要ない。

【００１１】そして、上側のガラス基板ＳＵＢ２の内側
（液晶ＬＣ側）の表面には、遮光膜ＢＭ、３色のカラー
フィルタＦＩＬ、保護膜ＰＳＶ２、コモン電極である透
明導電膜ＩＴＯ２、および上側の配向膜ＯＲＩ２が順次
積層して設けられている。

【００１２】なお、本発明では、この透明導電膜ＩＴＯ
１やＩＴＯ２を内面透明導電体膜と称する。

【００１３】薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート電極Ｇ
Ｔに正のバイアスを印加すると、ソース−ドレイン間の
チャネル抵抗が小さくなり、バイアスを零にするとチャ
ネル抵抗は大きくなるように動作する。

【００１４】各画素の薄膜トランジスタＴＦＴは、図７
に示したように、画素内において２つ（２以上の複数で
よい）に分割され、薄膜トランジスタＴＦＴ１およびＴ
ＦＴ２で構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴ１お
よびＴＦＴ２のそれぞれは、実質的に同一サイズ（チャ
ネル長、チャネル幅が同じ）で構成されている。この分
割された薄膜トランジスタＴＦＴ１およびＴＦＴ２のそ
れぞれは、ゲート電極ＧＴ、ゲート絶縁膜ＧＩ、ｉ型
（真性、ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ、導電型決定不純物がドー
プされていない）非晶質シリコン（Ｓｉ）からなるｉ型
半導体層ＡＳ、一対のソース電極ＳＤ１、ドレイン電極
ＳＤ２を有する。なお、ソース、ドレインは本来その間
のバイアス極性によって決まるもので、この液晶表示装
置の回路では、その極性は動作中反転するので、ソー
ス、ドレインは動作中入れ替わると理解されたい。しか
し、以下の説明では、便宜上、一方をソース、他方をド
レインと固定して表現する。

【００１５】ゲート電極ＧＴはゲートラインＧＬから垂
直方向に突出する形状で構成されている（Ｔ字形状に分
岐されている）。ゲート電極ＧＴは薄膜トランジスタＴ
ＦＴ１，ＴＦＴ２のそれぞれの能動領域を越えるように
突出している。薄膜トランジスタＴＦＴ１，ＴＦＴ２の
それぞれのゲート電極ＧＴは連続して形成されている。
ここでは、ゲート電極ＧＴは、単層の第２導電膜ｇ２で
形成されている。第２導電膜ｇ２は、例えばスパッタで
形成されたアルミニウム（Ａｌ）膜を用い、１０００〜
５５００Å程度の膜厚で形成する。また、ゲート電極Ｇ
Ｔの上にはアルミニウムの陽極酸化膜ＡＯＦが設けられ
ている。

【００１６】このゲート電極ＧＴは、ｉ型半導体層ＡＳ
を完全に覆うように（下方から見て）それより大きめに
形成される。したがって、ガラス基板ＳＵＢ１の下方に
蛍光管等のバックライトＢＬを取り付けた場合、この不
透明なアルミニウム膜からなるゲート電極ＧＴが影とな
ってｉ型半導体層ＡＳにはバックライトからの光が当た
らず、光照射による導電現象すなわち薄膜トランジスタ
ＴＦＴのオフ特性劣化は起き難くなる。なお、ゲート電
極ＧＴの本来の大きさは、ソース電極ＳＤ１とドレイン
電極ＳＤ２との間に跨がるのに最低限必要な（ゲート電
極ＧＴとソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２との位
置合わせ余裕分も含めて）幅を持ち、チャネル幅Ｗを決
めるその奥行き長さはソース電極ＳＤ１とドレイン電極
ＳＤ２との間の距離（チャネル長）Ｌとの比、すなわち
相互コンダクタンスｇｍを決定するファクタＷ／Ｌをい
くつにするかによって決められる。この液晶表示装置に
おけるゲート電極ＧＴの大きさは、もちろん、上述した
本来の大きさよりも大きくされる。

【００１７】ゲートラインＧＬは第２導電膜ｇ２で構成
されている。このゲートラインＧＬの第２導電膜ｇ２は
ゲート電極ＧＴの第２導電膜ｇ２と同一製造工程で形成
され、かつ一体に形成されている。また、ゲートライン
ＧＬ上にもアルミニウムＡｌの陽極酸化膜ＡＯＦが設け
られている。

【００１８】絶縁膜ＧＩは薄膜トランジスタＴＦＴ１，
ＴＦＴ２のそれぞれのゲート絶縁膜として使用される。
絶縁膜ＧＩはゲート電極ＧＴおよびゲートラインＧＬの
上層に形成されている。絶縁膜ＧＩは、例えばプラズマ
ＣＶＤで形成された窒化シリコン膜を用い、例えば１２
００〜２７００Åの膜厚（この液晶表示装置では、２０
００Å程度の膜厚）で形成する。

【００１９】ｉ型半導体層ＡＳは、複数に分割された薄
膜トランジスタＴＦＴ１，ＴＦＴ２のそれぞれのチャネ
ル形成領域として使用される。ｉ型半導体層ＡＳは非晶
質シリコン膜または多結晶シリコン膜で形成し、例えば
２００〜２２０Åの膜厚（この液晶表示装置では、２０
０Å程度の膜厚）で形成する。

【００２０】このｉ型半導体層ＡＳは、供給ガスの成分
を変えてＳｉ₂Ｎ₄からなるゲート絶縁膜として使用さ
れる絶縁膜ＧＩの形成に連続して、同じプラズマＣＶＤ
装置で、しかもそのプラズマＣＶＤ装置から基板面を外
部に露出させることなく形成される。

【００２１】また、オーミックコンタクト用のリン
（Ｐ）を２．５％ドープしたＮ（＋）型半導体層ｄ０も
同様に連続して例えば２００〜５００Åの膜厚（この液
晶表示装置では、３００Å程度の膜厚）で形成する。し
かる後、ガラス基板ＳＵＢ１はＣＶＤ装置から外部に取
り出され、写真処理技術によりＮ（＋）型半導体層ｄ０
およびｉ型半導体層ＡＳは独立した島状にパターニング
される。

【００２２】ｉ型半導体層ＡＳは、ゲートラインＧＬと
データラインＤＬとの交差部（クロスオーバ部）の両者
間にも設けられている。この交差部のｉ型半導体層ＡＳ
は交差部におけるゲートラインＧＬとデータラインＤＬ
との短絡を低減する。

【００２３】透明画素電極ＩＴＯ１は液晶パネルの画素
電極の一方を構成する。透明画素電極ＩＴＯ１は薄膜ト
ランジスタＴＦＴ２のソース電極ＳＤ１および薄膜トラ
ンジスタＴＦＴ２のソース電極ＳＤ１の両方に接続され
ている。このため、薄膜トランジスタＴＦＴ１，ＴＦＴ
２のうちの１つに欠陥が発生しても、その欠陥が副作用
をもたらす場合はレーザ光等によって適切な箇所を切断
し、そうでない場合は他方の薄膜トランジスタが正常に
動作しているので放置すればよい。なお、２つの薄膜ト
ランジスタＴＦＴ１，ＴＦＴ２に同時に欠陥が発生する
ことは稀であり、このような冗長方式により点欠陥や線
欠陥の発生確率を極めて小さくすることができる。

【００２４】透明画素電極ＩＴＯ１は第１導電膜ｄ１に
よって構成されている。この第１導電膜ｄ１はスパッタ
リングで形成された透明導電膜（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ
−ＯｘｉｄｅＩＴＯ：ネサ膜）からなり、１０００〜
２０００Åの膜厚（（この液晶表示装置では、１４００
Å程度の膜厚）で形成される。

【００２５】複数に分割された薄膜トランジスタＴＦＴ
１，ＴＦＴ２のそれぞれのソース電極ＳＤ１とドレイン
電極ＳＤ２とは、ｉ型半導体層ＡＳ上にそれぞれ離隔し
て設けられている。

【００２６】ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２の
それぞれは、Ｎ（＋）型半導体層ｄ０に接触する下層側
から、第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を順次重ね合わ
せて構成されている。ソース電極ＳＤ１の第２導電膜ｄ
２および第３導電膜ｄ３は、ドレイン電極ＳＤ２の第２
導電膜ｄ２および第３導電膜ｄ３と同一製造工程で形成
される。

【００２７】第２導電膜ｄ２はスパッタで形成したクロ
ム（Ｃｒ）膜を用い、５００〜１０００Åの膜厚（この
液晶表示装置では、６００Å程度の膜厚）で形成され
る。Ｃｒ膜は後述する第３導電膜ｄ３のアルミニウムＡ
ｌがＮ（＋）型半導体層ｄ０に拡散することを防止する
所謂バリア層を構成する。第２導電膜ｄ２として、Ｃｒ
膜の他に、高融点金属（Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等）の
膜、高融点金属シリサイド（ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、
ＴａＳｉ₂、ＷＳｉ₂等）の膜を用いることもできる。

【００２８】第３導電膜ｄ３はアルミニウムＡｌのスパ
ッタリングで３０００〜５０００Åの膜厚（この液晶表
示装置では、４０００Å程度の膜厚）で形成される。ア
ルミニウムＡｌ膜はクロムＣｒ膜に比べてストレスが小
さく、厚い膜厚に形成することが可能で、ソース電極Ｓ
Ｄ１、ドレイン電極ＳＤ２およびデータラインＤＬの抵
抗値を低減するように構成されている。第３導電膜ｄ３
として純アルミニウムの他に、シリコンや銅（Ｃｕ）を
添加物として含有させたアルミニウム膜を用いることも
できる。

【００２９】第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を同じマ
スクパターンでパターニングした後、同じマスクを用い
て、あるいは第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３をマスク
として、Ｎ（＋）型半導体層ｄ０が除去される。つま
り、ｉ型半導体層ＡＳ上に残っていたＮ（＋）型半導体
層ｄ０は第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３以外の部分が
セルフアラインで除去される。このとき、Ｎ（＋）型半
導体層ｄ０はその厚さ分は全て除去されるようにエッチ
ングされるので、ｉ型半導体層ＡＳも若干その表面部分
がエッチングされるが、そのエッチング程度はエッチン
グの処理時間で制御すればよい。

【００３０】ソース電極ＳＤ１は透明画素電極ＩＴＯ１
に接続されている。ソース電極ＳＤ１は、ｉ型半導体層
ＡＳの段差（第２導電膜ｄ２の膜厚、陽極酸化膜ＡＯＦ
の膜厚、ｉ型半導体層ＡＳの膜厚およびＮ（＋）型半導
体層ｄ０の膜厚を加算した膜厚に相当する段差）に沿っ
て構成されている。具体的には、ソース電極ＳＤ１はｉ
型半導体層ＡＳの段差に沿って形成された第２導電膜ｄ
２と、この第２導電膜ｄ２の上部に形成した第３導電膜
ｄ３とで構成されている。ソース電極ＳＤ１の第３導電
膜ｄ３は第２導電膜ｄ２のＣｒ膜がストレスの増大から
厚くできず、ｉ型半導体層ＡＳの段差を乗り越えられな
いので、このｉ型半導体層ＡＳを乗り越えるために構成
されている。つまり、第３導電膜ｄ３は厚くするとこと
でステップカバレッジを向上している。第３導電膜ｄ３
は厚く形成できるので、ソース電極ＳＤ１の抵抗値（ド
レイン電極ＳＤ２や映像信号線ＤＬについても同様）の
低減に大きく寄与している。

【００３１】薄膜トランジスタＴＦＴおよび透明画素電
極ＩＴＯ１上には保護膜ＰＳＶ１が設けられている。保
護膜ＰＳＶ１は主に薄膜トランジスタＴＦＴを湿気から
保護するために形成されており、透明性が高く、しかも
耐湿性の良いものを使用する。保護膜ＰＳＶ１は、例え
ばプラズマＣＶＤ装置で形成した酸化シリコン膜や窒化
シリコン膜で形成されており、１μｍ程度の膜厚で形成
される。

【００３２】保護膜ＰＳＶ１とゲート絶縁膜ＧＩの厚さ
関係に関しては、前者は保護効果を考えて厚くされ、後
者はトランジスタの相互コンダクタンスｇｍを考慮して
薄くされる。従って、保護効果の高い保護膜ＰＳＶ１は
周辺部もできるだけ広い範囲にわたって保護するようゲ
ート絶縁膜ＧＩより大きく形成されている。

【００３３】上側のガラス基板ＳＵＢ２側には、外部光
（上方からの光）がチャネル形成領域として使用される
ｉ型半導体層ＡＳに入射しないように遮光膜ＢＭが設け
られている。

【００３４】遮光膜ＢＭは光に対する遮光性が高い膜、
例えばアルミニウム膜やクロム膜等で形成される。この
液晶表示装置では、クロム膜がスパッタリングで１３０
０Å程度の膜厚に形成される。

【００３５】したがって、薄膜トランジスタＴＦＴ１，
ＴＦＴ２のｉ型半導体層ＡＳは上下にある遮光膜ＢＭお
よび大きめのゲート電極ＧＴによってサンドイッチにさ
れ、その部分は外部の自然光やバックライト光が当たら
なくなる。遮光膜ＢＭは画素の周囲に形成される。つま
り遮光膜ＢＭは格子状に形成され（所謂、ブラックマト
リクス）。この格子で一画素の有効表示領域が仕切られ
ている。この遮光膜ＢＭにより、各画素の輪郭がハッキ
リとし、コントラストが向上する。つまり、遮光膜ＢＭ
はｉ型半導体層ＡＳに対する遮光とブラックマトリクス
との２つの機能をもつ。

【００３６】また、透明画素電極ＩＴＯ１のラビング方
向の根本側のエッジ部に対向する部分（図７の右下部
分）が遮光膜ＢＭによって遮光されているから、上記部
分にドメインが発生したとしても、ドメインが見えない
ので、表示特性が劣化することはない。

【００３７】なお、バックライトを上側のガラス基板Ｓ
ＵＢ２側に取り付け、下側のガラス基板ＳＵＢ１を観察
側（外部露出側）とすることもできる。

【００３８】遮光膜ＢＭは周辺部にも図２２に示したよ
うに額縁状のパターンに形成され、そのパターンはドッ
ト状に複数の開口を設けた表示領域であるマトリクス部
のパターンと連続して形成されている。周辺部の遮光膜
ＢＭは上下のガラス基板ＳＵＢ２，ＳＵＢ１の周縁シー
ル部の外側に延長され、パソコン等の実装機器に起因す
る反射光等の漏れ光がマトリクス部に入り込むのを防い
でいる。他方、この遮光膜ＢＭは上側のガラス基板ＳＵ
Ｂ２の縁よりも約０．３〜１．０ｍｍ程内側に留めら
れ、上側のガラス基板ＳＵＢ２の切断領域を避けて形成
されている。

【００３９】カラーフィルタＦＩＬはアクリル樹脂等の
樹脂材料で形成される染色基材に染料を着色して構成さ
れている。カラーフィルタＦＩＬは画素に対向する位置
にストライプ状に形成され、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色に染め分
けられている。

【００４０】これらのカラーフィルタＦＩＬは透明画素
電極（以下、単に画素電極とも言う）ＩＴＯ１の全てを
覆うように大きめに形成され、遮光膜ＢＭは上記カラー
フィルタＦＩＬおよび画素電極ＩＴＯ１のエッジ部分と
重なるよう画素電極ＩＴＯ１の周縁より内側に形成され
ている。

【００４１】カラーフィルタＦＩＬは次のようにして形
成することもできる。先ず、上側のガラス基板ＳＵＢ２
の表面に染色基材を形成し、フォトリソグラフィ技術で
赤色（Ｒ）フィルタ形成領域以外の染色基材を除去す
る。この後、染色基材を赤色染料で染め、固着処理を施
し、赤色フィルタＦＩＬ（Ｒ）を形成する。次に、同様
な工程を施すことによって、緑色フィルタＦＩＬ
（Ｇ）、青色フィルタＦＩＬ（Ｂ）を順次形成する。

【００４２】保護膜ＰＳＶ２は上記カラーフィルタＦＩ
Ｌを異なる色に染め分けた染料が液晶ＬＣに漏れること
を防止するために設けられている。保護膜ＰＳＶ２は、
例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂材料で
形成されている。

【００４３】共通透明画素電極（以下、単に共通画素電
極とも言う）ＩＴＯ２（図８ではＩＴＯ２（ＣＯＭ）と
して示してある）は、下側のガラス基板ＳＵＢ１側に画
素毎に設けられた画素電極ＩＴＯ１に対向し、液晶ＬＣ
の光学的な状態は各画素電極ＩＴＯ１と共通画素電極Ｉ
ＴＯ２との間の電位差（電界）に応答して変化する。こ
の共通画素電極ＩＴＯ２にはコモン電圧（一般に、Ｖｃ
ｏｍと称する）が印加されるように構成されている。こ
こでは、コモン電圧ＶｃｏｍはデータラインＤＬに印加
されるローレベルの駆動電圧（一般に、Ｖｄｍｉｎと称
する）とハイレベルの駆動電圧（一般に、Ｖｄｍａｘと
称する）との中間電位に設定されるが、映像信号駆動回
路で使用される集積回路の電源電圧を約半分に低減した
い場合は、交流電圧を印加すればよい。

【００４４】また、上下の絶縁基板（一般に、ガラス基
板）ＳＵＢ１とＳＵＢ２の外面には、それぞれ偏光板Ｐ
ＯＬ２、ＰＯＬ１が積層貼付されている。

【００４５】

【発明が解決しようとする課題】上記したような液晶表
示装置は、これまでのノートパソコン等に搭載される１
３インチ程度までの比較的画面サイズの小さいものから
所謂モニター機器への用途へと展開されてきており、そ
の画面サイズも１４インチを越え、１８インチあるいは
２０インチへと大画面化される傾向にある。また、液晶
パネルのコスト低減を目的として一枚の母基板（素材ガ
ラス基板）から多数枚の液晶パネル基板を製作する方向
にあり、母基板も益々大形化している。

【００４６】液晶パネルの大形化に伴い、機器に組み込
んだ後に、その裏面に配置するバックライトからの熱に
よりガラス基板（絶縁基板）の面内における温度分布に
差が生じ、絶縁基板に反りが発生する。この反りは液晶
パネルの液晶層を保持する間隙（ギャップ）の局部変動
をもたらし、表示ムラの原因となる。

【００４７】特に、上記した上側のガラス基板であるカ
ラーフィルタ基板ＳＵＢ２では、共通画素電極として内
面に設けたＩＴＯ２の膜がガラス基板ＳＵＢ２に比べて
大きな熱伝導率と熱膨張率をもつため、カラーフィルタ
基板ＳＵＢ２の内面側と外面側に温度差が生じ、あるい
は液晶パネル自体の温度上昇でＩＴＯ２側の面が凸型に
反る。そのため、ギャップ変化が生じ、表示ムラとな
る。

【００４８】また、ギャップが所定値より大きくなると
スペーサとして配置したビーズが移動し、そのビーズ移
動跡の発生、ビーズ密度のムラが発生して表示の均一性
が損なわれるという問題が発生する。

【００４９】さらに、大形の母基板を用いての生産で
は、成膜工程等での加熱処理、冷却プレート上での温度
分布差で絶縁基板の反りが生じ、加熱や冷却効率を低下
させるという問題があった。

【００５０】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消し、形成された透明導電体膜に起因する絶縁基板の
反りを極力小さくし、表示ムラや製造工程での効率低下
を低減した液晶表示装置を提供することにある。

【００５１】なお、上記した絶縁基板の内面に形成した
ＩＴＯ等の透明導電体膜による基板の反りの問題は、そ
の構造により単純マトリクス型、横電界方式、その他の
形式の液晶表示装置においても同様に発生する場合があ
る。

【００５２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、透明導電体膜（内面透明導電体膜）を配
置した絶縁基板の当該内面透明導電体膜とは反対の面に
上記内面透明導電体膜と同種の透明導電体膜（外面透明
導電体膜）を別途に形成することにより、絶縁基板の表
裏の熱的物理条件を略等しくすることによって達成され
る。上記の別途形成した外面透明導電体膜は、既存の内
面透明導電体膜の厚さと同等、あるいは同等のパター
ン、若しくは全面ベタで形成する等の手段を採用でき
る。上記の構成としたことにより、絶縁基板の温度分布
に差が生じたとしても、当該絶縁基板の表裏で、その変
形が相殺されるため反りの発生が防止される。

【００５３】また、上記別途形成した外面透明導電膜の
上層に偏向板を積層することで、この外面透明導電膜を
形成したことによる表示むらを抑制できる。

【００５４】すなわち、本発明は、下記（１）〜（５）
に記載の構成とした点に特徴を有する。

【００５５】（１）液晶組成物を挟持して所定の間隙で
対向する少なくとも一方が透明な一対の絶縁基板と、前
記一対の絶縁基板の前記液晶組成物と接する内面のそれ
ぞれに形成された配向膜と、前記一対の絶縁基板の少な
くとも一方の前記配向膜の下層に形成された内面透明導
電体膜を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置におい
て、前記内面透明導電体膜が形成された絶縁基板の外面
に前記内面透明導電体膜と同種の外面透明導電体膜を有
することを特徴とする。

【００５６】この構成により、絶縁基板の温度分布に差
が生じたとしても、当該絶縁基板の表裏で、その変形が
相殺されるため反りの発生が防止され、表示ムラの無い
高品質の画像表示が得られる。

【００５７】（２）スペーサと液晶組成物を挟持して所
定の間隙で対向する少なくとも一方が透明な一対の絶縁
基板と、前記一対の絶縁基板の前記液晶組成物と接する
内面のそれぞれに形成された配向膜と、前記一対の絶縁
基板の一方の基板面に形成して当該基板面と略垂直な電
界を形成するための画素電極、薄膜トランジスタ、前記
薄膜トランジスタを動作させるための信号線とゲート線
を有し、前記一対の絶縁基板の他方の内面に対向電極と
して形成した内面透明導電体膜を有する液晶パネルを備
えた液晶表示装置において、前記一対の絶縁基板の他方
の絶縁基板の外面に前記内面透明導電体膜と同種の外面
透明導電体膜を有することを特徴とする。

【００５８】この構成により、アクティブ・マトリクス
型液晶表示装置を構成する液晶パネルの絶縁基板の温度
分布に差が生じたとしても、当該絶縁基板の表裏で、そ
の変形が相殺されるため反りの発生が防止され、表示ム
ラの無い高品質の画像表示が得られる。

【００５９】（３）（１）または（２）における前記外
面透明導電体膜が前記内面透明導電体膜と略等しいパタ
ーンを有することを特徴とする。

【００６０】この構成により、絶縁基板の表裏での熱的
物理条件が同一となり、また別途形成した外面透明導電
体膜の存在による表示ムラが低減される。

【００６１】（４）（１）または（２）における前記外
面透明導電体膜が当該絶縁基板の外面の略全面に形成さ
れていることを特徴とする。

【００６２】この構成により、別途形成した外面透明導
電体膜の存在による表示ムラが低減される。

【００６３】（５）（１）〜（４）における前記外面透
明導電体膜の上層に偏向板を積層してなることを特徴と
する。

【００６４】一般に偏向板の積層に用いられる接着材の
屈折率は１．３〜１．６で空気の屈折率１．０よりも外
面透明導電体膜の屈折率に近いので、この外面透明導電
体膜を設けたことによるパネルムラ（表示ムラ、表面ム
ラ）が低減される。

【００６５】なお、単純マトリクス型液晶表示装置に本
発明を適用する場合は、ストライプ電極を形成した各絶
縁基板に別途外面透明導電体膜を形成する。その場合、
別途形成する外面透明導電体膜のパターンは上記のスト
ライプ電極のパターンと略同一とするか、あるいは全面
ベタとする。また、横電界方式の液晶表示装置に本発明
を適用する場合は、共通電極および対向電極を形成した
側の絶縁基板の外面に別途外面透明導電体膜を形成する
ことにより、上記と同様の効果を得ることができると共
に、この外面透明導電体膜を接地することで絶縁基板に
帯電する静電気の影響を無くすことができる。

【００６６】本発明のさらに他の目的および他の特徴
は、図面を参照した以下の説明から明らかとなるであろ
う。

【００６７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、アクティブ・マトリクス型の液晶表示装置に本発明
を適用した実施例の図面を参照して詳細に説明する。

【００６８】図１は本発明の液晶表示装置を構成する液
晶パネルのカラーフィルタ基板のみを示す部分断面図、
図２は図１の部分平面図、図３は本実施例の液晶パネル
の全体平面図である。

【００６９】図１に示したように、絶縁基板（透明ガラ
ス基板）ＳＵＢ２の内面にはブラックマトリクス（遮光
膜）ＢＭで区画された３色のカラーフィルタＦＩＬ
（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ）が形成されてい
る。その平面構成は図２に示したとおりである。上記ブ
ラックマトリクスＢＭとカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ），
ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ）の上層にはオーバーコート
膜ＯＣが形成され、さらにその上層には透明画素電極Ｉ
ＴＯ２が成膜されている。この透明画素電極ＩＴＯ２は
前記した内面透明導電体膜である。なお、この内面透明
導電体膜ＩＴＯ２の上層には配向膜ＯＲＩ２が形成され
ている。

【００７０】そして、絶縁基板ＳＵＢ２の内面透明導電
体膜である上記透明画素電極ＩＴＯ２とは反対側の面で
ある外面には前記透明画素電極ＩＴＯ２と同種の透明導
電体膜ＩＴＯ３が当該透明画素電極ＩＴＯ２の形成領域
に対向して同一パターン、同一膜厚（本実施例では１４
０ｎｍ）でスパッタ蒸着により成膜されている。この透
明導電体膜ＩＴＯ３は前記した外面透明導電体膜とな
る。

【００７１】図３に示したように、カラーフィルタＦＩ
Ｌ（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ）とブラックマト
リクスＢＭの領域（パターン領域）は透明画素電極ＩＴ
Ｏ２の領域より小さ目に形成され、オーバーコート膜Ｏ
Ｃは表示領域であるパターン領域全体を覆うように大き
く、かつ絶縁基板ＳＵＢ２の内面側の全体に形成され
る。

【００７２】カラーフィルタＦＩＬ（Ｒ），ＦＩＬ
（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ）は次のようにして形成できる。先
ず、ブラックマトリクスＢＭが形成された絶縁基板ＳＵ
Ｂ２の内面にアクリル系樹脂等の赤色レジストを塗布
し、フォトリソグラフィ技術で赤色フィルタの形成領域
以外のレジストを除去してフィルタＦＩＬ（Ｒ）を形成
する。次に、上記と同様の工程で緑色フィルタＦＩＬ
（Ｇ）、青色フィルタＦＩＬ（Ｂ）を順次形成する。

【００７３】このカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ），ＦＩＬ
（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ）を形成した後に成膜されるオーバ
ーコート膜（保護膜）ＯＣは、カラーフィルタＦＩＬ
（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ）の顔料成分が液晶
層に漏れることを防止するために設けられる。このオー
バーコート膜ＯＣはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等
の透明樹脂材料で形成される。

【００７４】透明画素電極ＩＴＯ２は共通画素電極であ
り、これが内面透明導電体膜となり、図示しない下側の
絶縁基板（ガラス基板）ＳＵＢ１側に画素毎に設けられ
た透明画素電極ＩＴＯ１（図４で後述）に対向し、液晶
層の光学的な状態は各画素電極（ＩＴＯ１）と共通画素
電極ＩＴＯ２との間の電位差（電界）に応答して変化す
る。この共通画素電極ＩＴＯ２にはコモン電圧Ｖｃｏｍ
が印加されるように構成される（図８の説明を参照）。
その膜厚は例えば１００〜２００ｎｍ（ここでは、１４
０ｎｍ）である。

【００７５】本実施例では、コモン電圧Ｖｃｏｍは映像
信号線（データライン）ＤＬ（図７参照）に印加される
最小レベルの駆動電圧Ｖｍｉｎと最大レベルの駆動電圧
Ｖｍａｘとの中間直流電位に設定されるが、映像信号駆
動回路で使用される集積回路の電源電圧を約半分に低減
したい場合は交流を印加すればよい。

【００７６】図４は本発明による液晶表示装置の一実施
例さらに詳細に説明する液晶パネルの部分断面図であっ
て、前記図８と同様の薄膜トランジスタ部分の構造を示
す。この液晶パネルの構造では、新たに設ける外面透明
導電体膜ＩＴＯ３を除く大部分は前記図８で説明したと
おりであり、重複の説明は省略する。上側の絶縁基板
（透明ガラス基板）ＳＵＢ２の外面に透明導電電極（外
面透明導電体膜）ＩＴＯ３が図１で説明したように形成
されており、さらにその上層には上側偏光板ＰＯＬ２が
積層貼付されている。なお、下側の絶縁基板（透明ガラ
ス基板）ＳＵＢ１の外面にも下側偏光板ＰＯＬ１が積層
貼付されている。これらの偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２は
図１では図示を省略してある。なお、必要に応じて偏光
板ＰＯＬ１の下層にも上記と同様の外面透明導電体膜を
形成してもよい。

【００７７】液晶層ＬＣを構成する液晶材料としては、
誘電率異方性Δεが正、屈折率異方性Δｎが０．０８４
（５８９ｎｍ、２０°Ｃでの値）のネマチック液晶を用
いる。液晶層ＬＣの厚みは５．５μｍとし、リターデー
ションΔｎ・ｄは０．４１３μｍとした。また、液晶層
の厚み（ギャップ）はポリマービーズで制御している。
なお、液晶材料は特に限定されるものではないが、誘電
率異方性Δεは、その値が大きいほうが駆動電圧を低減
できる。

【００７８】液晶を所定の方向に配向させるための配向
膜ＯＲＩ１とＯＲＩ２はポリイミド系の配向膜を用い
た。この配向膜は、ポリイミド系樹脂を塗布し、焼成後
に所定の方向にラビング処理を施し、電圧無印加時で液
晶が略９０°ツイストするように配向方向を規定した。

【００７９】２枚の絶縁基板の各外面に積層貼付する偏
光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２としては、日東電工製の「Ｇ１
２２０ＤＵ」（商品名）を用い、下側絶縁基板ＳＵＢ１
側の偏光板ＰＯＬ１の偏光透過軸（ＭＡＸ１と言う）を
ラビング方向ＥＤＲと一致させ、上側絶縁基板ＳＵＢ２
側の偏光板ＰＯＬ２の偏光透過軸（ＭＡＸ２と言う）を
偏光板ＰＯＬ１の偏光透過軸ＭＡＸ１に直交させてい
る。これにより、画素電極であるＩＴＯ１と対向電極で
あるＩＴＯ２の間の印加電圧を増加させるに伴い、透過
率が徐々に減少して暗表示状態になるノーマリオープン
特性を得ることができる。

【００８０】また、上側の偏光板ＰＯＬ２の偏光透過軸
ＭＡＸ２と下側の偏光板ＰＯＬ１の偏光透過軸ＭＡＸ１
の関係は、お互いに入替えても同等の特性を得ることが
できる。

【００８１】液晶パネルの製造工程では、２枚の絶縁基
板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２をそれぞれ洗浄した後、各絶縁基
板上にポリイミド系の配向膜を塗布、焼成し、その表面
をラビング処理し、スペーサとして表示領域に配向表面
処理した例えば直径が約５．５μｍのポリマービーズ
（ここでは、積水ファインケミカル社製のポリマービー
ズ「ＳＰ２０５５」（商品名）、比誘電率は２．９、屈
折率が１．５７）を散布密度が１００個／ｍｍ²程度で
散布し、その周縁に液晶注入口を残してシール材として
接着剤を塗布した後に上記スペーサで規定される間隙を
もって貼り合わせ、硬化させる。その後、前記した液晶
を上記間隙に封入する。液晶の注入後、液晶注入口を上
記シール材と同様の、または適当な接着材で封止する。

【００８２】上記の構成において、絶縁基板ＳＵＢ２の
外面に設ける透明導電体膜（外面透明導電体膜）は、全
面ベタでよいが、その内面透明導電体膜のパターンと略
同一のパターン、同一の膜厚に形成することで当該絶縁
基板ＳＵＢ２の内面と外面の熱的条件の同一化を向上さ
せることができる。特に、適用する液晶表示装置が単純
マトリクス型である場合には、内外面の透明導電体膜の
パターンを同一とすることの効果が大きい。

【００８３】さらに、上記外面透明導電体膜の上層に偏
光板（図４のＰＯＬ２）を積層貼付することで、新たに
設けた外面透明導電体膜による光学的な影響（表示ム
ラ、表面ムラ等）を低減することができる。

【００８４】図５は本発明による液晶パネルを用いた液
晶表示装置の全体構成の構造例を説明する展開斜視図で
ある。同図では液晶表示装置を液晶表示モジュールＭＤ
Ｌとして示す。この液晶表示装置は所謂直下型バックラ
イトを備えたもので、ＳＨＤは金属板からなるシールド
ケース（メタルフレーム）、ＬＣＷはその表示窓、ＰＮ
Ｌは液晶パネル（図中では、液晶表示パネルと表記して
いる）、ＰＣＢ１は駆動回路基板、ＳＰＢは光拡散板、
ＭＦＲは中間フレーム、ＰＣＢ３はバックライト用の電
源であるインバータ回路基板、ＢＬＳはバックライト支
持体、ＢＬはバックライト用蛍光管、ＬＤは蛍光管のリ
ード、ＲＭは反射板、ＬＣＡは下側ケースである。

【００８５】この液晶表示装置は図示した関係で各構成
材が積層され、下側ケースＬＣＡはバックライト用蛍光
管ＢＬを保持したバックライト支持体ＢＬＳを収納し、
液晶パネルＰＮＬと光拡散板ＳＰＢを収納した中間フレ
ームＭＦＲを積層した状態でシールドケースＨＤと固定
され、シールドケースＨＤに形成したフックＦＫを下側
ケースＬＣＡに結合して全体が固定される。

【００８６】そして、上記液晶表示パネルＰＮＬは前記
図１〜図４で説明した構成を備えている。

【００８７】バックライト用蛍光管ＢＬはインバータ回
路基板ＰＣＢ３からの給電により点灯し、その発光光お
よび反射板ＲＭからの反射光が光拡散板ＳＰＢを通して
液晶パネルＰＮＬを裏面から一様に照明する。このよう
な液晶表示装置では、バックライトによる加熱で液晶パ
ネルＰＮＬの温度が約２５°Ｃから４０°Ｃ程度に上昇
するが、前記した透明導電体膜ＩＴＯ３の形成により、
基板の反りやうねりの発生が防止され、表示ムラの発生
は認められなかった。

【００８８】図６は本発明による液晶パネルを用いた液
晶表示装置の全体構成の他の構造例を説明する展開斜視
図であって、ＳＨＤは上フレーム（メタルフレーム）、
ＷＤはその表示窓、ＰＮＬは液晶パネル（図中では液晶
表示パネルと表記）、ＳＰＳは光拡散板、ＧＬＢは導光
体、ＲＦＳは反射板、ＢＬはバックライト、ＭＣＡは下
フレーム）であり、図に示すような上下の配置関係で各
部材が積み重ねられてモジュールＭＤＬが組み立てられ
る。

【００８９】この液晶表示装置（図中では液晶表示モジ
ュールＭＤＬと表記）は所謂サイドエッジ型バックライ
トを備えたもので、上フレームＳＨＤに設けられた爪と
下フレームに形成したフックによって全体が固定される
ようになっている。

【００９０】上フレームＳＨＤの周辺には駆動回路基板
（ゲート側回路基板、ドレイン側回路基板）ＰＣＢ１，
ＰＣＢ２、インタフェース回路基板ＰＣＢ３がテープキ
ャリアパッドＴＣＰ１，ＴＣＰ２、あるいはジョイナＪ
Ｎ１，ＪＮ２，ＪＮ３で液晶パネルＰＭＬおよび回路基
板相互間が接続されている。

【００９１】下フレームＭＣＡは、その開口ＭＯにバッ
クライトＢＬを構成する光拡散シートＳＰＳ、導光体Ｇ
ＬＢ、反射板ＲＦＳを収納する形状になっている。な
お、導光体ＧＬＢの側面には線状ランプ（図５における
バックライト用蛍光管ＢＬと同様のもの）ＬＰが反射シ
ートＬＳと共に導光板ＧＬＢのサイドエッジに配置され
ている。この線状ランプＬＰから出射される光を導光体
ＧＬＢ、反射板ＲＦＳ、拡散シートＳＰＳにより表示面
で一様な照明光として液晶表示パネルＰＮＬ側に出射す
る。このバックライトＢＬと液晶パネルＰＮＬの間には
照明光に進路を調整するためのプリズムシートＰＲＳが
遮光スペーサＩＬＳを介して積層されている。その他の
構成は図示したとおりである。

【００９２】そして、上記液晶表示パネルＰＮＬは前記
図１〜図４で説明した構成を備えている。

【００９３】上記した各実施例および構成例において、
その液晶パネル（液晶表示パネル）の一方の絶縁基板
（カラーフィルタ基板）にはその表裏に同種の透明導電
体膜を有しているため、加熱や冷却等の熱的原因による
反りが防止され、表示ムラその他前記従来技術の項で記
述した諸問題が解消されて高品質の液晶表示装置を得る
ことができる。

【００９４】なお、上記で説明した液晶表示装置は縦電
界方式のアクティブ・マトリクス型であるが、発明が解
決しようとする課題の項で説明したような問題点がある
場合は、単純マトリクス型の液晶表示装置、あるいはそ
の他の形式の液晶表示装置を構成する液晶パネルにも同
様に適用できる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
裏面に配置するバックライトからの熱により絶縁基板の
反りの発生を防止して液晶パネルの液晶層を保持する間
隙（ギャップ）の局部変動を回避し、表示ムラを防止で
きる。また、スペーサとして配置したビーズの移動跡、
ビーズ密度のムラの発生が防止され表示の均一性が保持
される。

【００９６】さらに、大形の母基板を用いての生産にお
ける成膜工程等での加熱処理、冷却プレート上での温度
分布差に起因する絶縁基板の反りが抑制され、加熱や冷
却効率を低下させることがなく、生産効率を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を構成す
る液晶パネルのカラーフィルタ基板のみを示す部分断面
図である。

【図２】図１の部分平面図である。

【図３】図１に示した液晶パネルの全体平面図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の一実施例さらに詳
細に説明する液晶パネルの部分断面図である。

【図５】本発明による液晶パネルを用いた液晶表示装置
の全体構成の構造例を説明する展開斜視図である。

【図６】本発明による液晶パネルを用いた液晶表示装置
の全体構成の他の構造例を説明する展開斜視図である。

【図７】本発明を適用するアクティブ・マトリクス方式
液晶表示装置の一画素とその周辺の構成を説明する平面
図である。

【図８】図７の３−３線に沿って切断した薄膜トランジ
スタ部分の断面図である。

【符号の説明】

ＳＵＢ２絶縁基板（透明ガラス基板）ＢＭブラックマトリクス（遮光膜）ＦＩＬ（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ）３色のカ
ラーフィルタＯＣオーバーコート膜ＩＴＯ２透明画素電極（内面透明導電体膜）ＩＴＯ３透明導電体膜（外面透明導電体膜）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶組成物を挟持して所定の間隙で対向す
る少なくとも一方が透明な一対の絶縁基板と、前記一対
の絶縁基板の前記液晶組成物と接する内面のそれぞれに
形成された配向膜と、前記一対の絶縁基板の少なくとも
一方の前記配向膜の下層に形成された内面透明導電体膜
を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、前記内面透明導電体膜が形成された前記一方の絶縁基板
の外面に当該内面透明導電体膜と同種の外面透明導電体
膜を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】スペーサと液晶組成物を挟持して所定の間
隙で対向する少なくとも一方が透明な一対の絶縁基板
と、前記一対の絶縁基板の前記液晶組成物と接する内面
のそれぞれに形成された配向膜と、前記一対の絶縁基板
の一方の基板面に形成して当該基板面と略垂直な電界を
形成するための画素電極、薄膜トランジスタ、前記薄膜
トランジスタを動作させるための信号線とゲート線を有
し、前記一対の絶縁基板の他方の内面に対向電極として
形成した内面透明導電体膜を有する液晶パネルを備えた
液晶表示装置において、前記一対の絶縁基板の他方の絶縁基板の外面に前記内面
透明導電体膜と同種の外面透明導電体膜を有することを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】前記外面透明導電体膜が前記内面透明導電
体膜と略等しいパターンを有することを特徴とする請求
項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記外面透明導電体膜が当該絶縁基板の外
面の略全面に形成されていることを特徴とする請求項１
または２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記外面透明導電体膜の上層に偏向板を積
層貼付してなることを特徴とする請求項１〜４の何れか
に記載の液晶表示装置。