JPH11264969A

JPH11264969A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11264969A
Application number: JP10067096A
Authority: JP
Inventors: Masato Shimura; 正人志村; Hiroaki Asuma; 宏明阿須間; Junji Tanno; 淳二丹野; Shigeru Matsuyama; 茂松山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】スペーサの移動やスペーサ周辺の光漏れを抑
制し、表示むらの無い高品質の液晶表示装置を得る。【解決手段】少なくとも一方に遮光手段２２を有する
一対の対向する絶縁基板の対向面のそれぞれに形成され
る一対の配向膜に挟持した絶縁基板の対向間隙を一定に
保持するスペーサ３０および液晶組成物と、液晶組成物
に電界を印加するための画素電極と基準電極を具備し、
スペーサ３０を一対の絶縁基板の少なくとも一方の遮光
手段２２で遮光される部分に固定し、当該スペーサ３０
を境にして液晶組成物の配向方向が異なる第一の配向領
域と第二の配向領域とを形成し、第一の配向領域と第二
の配向領域のそれぞれが一画素中に少なくとも一つ存在
させる共に、第一の配向領域と第二の配向領域の面積比
を表示領域の全画素で略等しくした。

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、特に一対の絶縁基板をスペーサ材（以下、単位スペ
ーサと言う）を介して一定の間隙で対向させ、当該間隙
に保持した液晶組成物を構成する液晶分子を所定の向き
に配向させて保持した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型軽量かつ低
消費電力という特徴と陰極線管に匹敵する高表示品質が
得られるようになったことから、従来の小型表示装置か
ら所謂ＯＡ機器等の表示端末用に広く普及している。ま
た、表示情報の大容量化や高精細化と言ったさらに高品
位化への要求が高まっており、それに応じて製造精度の
向上が重要となってきた。

【０００３】この液晶表示装置は、基本的には少なくと
も一方が透明なガラス板等からなる一対の絶縁基板の間
に液晶組成物の層（液晶層）を挟持して所謂液晶パネル
を構成し、この液晶パネルの絶縁基板に形成した画素形
成用の各種電極に選択的に電圧を印加して所定画素部分
の液晶組成物を構成する液晶分子の配向方向を変化させ
て画素形成を行う形式（単純マトリクス）、上記各種電
極と画素選択用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当該アクティブ素子に接
続した画素電極と基準電極の間にある画素の液晶分子の
配向方向を変化させて画素形成を行う形式（アクティブ
マトリクス）とに大きく分類される。

【０００４】一般に、アクティブマトリクス型液晶表示
装置は、一方の基板に形成した電極と他方の基板に形成
した電極との間に液晶層の配向方向を変えるための電界
を印加する、所謂縦電界方式を採用している。

【０００５】一方、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）の液晶表示装置が実用化されている。この
横電界方式の液晶表示装置を開示したものとしては、二
枚の基板の一方に櫛歯電極を用いて非常に広い視野角を
得るようにしたものが知られている（特公昭６３−２１
９０７号公報、米国特許第４３４５２４９号明細書）。

【０００６】この種の液晶表示装置に使用される液晶パ
ネルは、その一対の絶縁基板間の液晶組成物を充填する
間隙にスペーサを介在させて当該間隙を所定値に保つよ
うにしている。

【０００７】従来のスペーサは、樹脂やガラス系の素材
からなる球状スペーサを用い、あるいはこれに着色剤や
接着剤、配向処理剤等の表面処理を施して、絶縁基板の
うち電極基板側の内面に静電散布法あるいはセミドライ
散布法等により散布しているのが一般的である。

【０００８】また、上記のような球状スペーサに替え
て、遮光部（遮光膜、ブラックマトリクス）で遮光され
る領域（非画素部）の少なくとも一部にホトリソグラフ
ィ技術や印刷技術等により所定のパターンの柱状スペー
サ（突起）を形成することも提案されている（特開平７
−３２５２９８号公報、特開平８−２８６１９４号公報
参照）。

【０００９】上記のスペーサを形成した後、当該絶縁基
板の電極あるいはその他の機能膜をと共に当該柱状スペ
ーサを覆ってポリイミド樹脂等の配向膜を塗布し、この
配向膜の表面に所定方向に液晶配向制御能を付与する配
向工程（一般に、ラビング処理と称するが、最近では所
定の偏光を照射して液晶配向制御能を付与する、所謂光
配向処理もある）を行う。図１３は配向膜に所要の液晶
配向制御能を付与するための一般的な方法であるラビン
グ処理工程を説明する模式図であって、１は絶縁基板、
２０は配向膜、２００はラビングローラ、１０５はラビ
ングローラの回転方向、１０７はラビングローラの進行
方向（絶縁基板１との相対的移動方向）を示す。

【００１０】配向膜２０を塗布し乾燥した絶縁基板１に
対して、繊維を植毛した所謂バフ布を巻き付けたラビン
グローラ２００を矢印１０５方向に回転させながら矢印
１０７方向に相対的に接触移動させることにより、配向
膜２０の表面に配向制御能を付与する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、球状ス
ペーサを上記したような散布法で散布した場合、電極基
板上の任意の位置に選択的に配置することが困難であ
り、球状スペーサが画素領域内にも散布されてしまい、
画素領域内にいてスペーサ本体あるいはスペーサの周辺
からの光抜けが発生し、表示画像のコントラストが低下
するという問題があると共に、散布ムラ、あるいは液晶
パネルのセル形成時や液晶組成物の充填時、あるいは製
品の搬送時の振動や衝撃でスペーサが移動することによ
るスペーサ配置密度のムラ（内面ムラ）や移動跡に起因
する表示ムラが発生し、表示品質を低下させるという問
題があった。

【００１２】一方、フォトリソグラフィ技術や印刷法に
より電極基板の非画素部に選択的に突起を形成してなる
スペーサではその配置が非画素部に固定されているた
め、上記球状スペーサを用いる場合のような問題は生じ
ない。しかし、予め突起が形成されていることにより、
配向膜の形成後に行う配向制御能の付与工程（配向工
程、一般にはラビング工程）において、その他の平坦な
部分に比べて突起の周辺部分では十分な液晶配向制御能
を付与することができず、突起の周辺部分、特に突起に
対しラビング方向の下手側（下流側）では他の平坦な部
分（通常領域）に比べて配向処理が異なり、液晶配向の
極角（チルト角）、面内の方位角が異なることから当該
周辺部分での液晶配向が乱れ易く、結果として全体の表
示品位の均一性が低下するという問題があった。

【００１３】また、絶縁基板の面と略平行な電界を印加
して液晶分子を駆動する横電界方式においては、例えば
上側偏光板の光吸収角が７５°の場合、左右、上下１２
０°以上の広視野角で正面での色再現性も良好であるこ
とから、陰極線管に匹敵する画質が得られるものとされ
ているが、画面対角方向、視野角１００°以上の領域で
はリターデーションが変化して画面の色目（色相）が赤
あるいは青に変化するという問題があった。

【００１４】なお、光配向処理による液晶制御能の付与
においても同様な問題が生じる。すなわち、光配向処理
では所定の偏光を配向膜の面に対してある角度をもって
照射することにより、当該配向膜の偏光照射部分の分子
結合状態を変化させるが、この偏光の照射角の方向が配
向膜面に垂直でないことで生じるスペーサの影が上記ラ
ビング処理のラビング方向に対する影と同様の液晶配向
制御能不良をもたらす。なお、以下では、このような光
配向による液晶配向制御能不良については、ラビング処
理におけるラビング不良と同様なものであるため、全て
ラビング処理を例として説明する。

【００１５】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消して、スペーサに起因するコントラストの低下や表
示ムラ等の表示不良を無くして良好な表示品質を得るこ
とができる液晶表示装置を提供することにある。

【００１６】

【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、下記の（１）〜（５）に記載の構成とし
たことを特徴とする。

【００１７】（１）少なくとも一方に遮光手段を有する
一対の対向する絶縁基板と、前記一対の絶縁基板の対向
面のそれぞれに形成される一対の配向膜と、前記一対の
配向膜間に挟持されて前記一対の絶縁基板の対向間隙を
一定に保持するスペーサおよび液晶組成物と、前記液晶
組成物に電界を印加するための画素電極と基準電極を具
備し、前記スペーサを前記一対の絶縁基板の少なくとも
一方の前記遮光手段（遮光膜、ブラックマトリクス）で
遮光される部分に固定し、当該スペーサを境にして前記
液晶組成物の配向方向が異なる第一の配向領域と第二の
配向領域のそれぞれを一画素中に少なくとも一つ存在す
るようにすると共に、前記第一の配向領域と第二の配向
領域の面積比を表示領域の全画素で略等しくした。

【００１８】このように構成した液晶表示装置は、絶縁
基板間に介在したスペーサを遮光部に選択配置し、特に
スペーサの周辺部で配向の異なる部分が均一に分布し、
遮光部内でもさらに位置と分布形状を特定して選択配置
したことで、従来の球状スペーサに起因する表示不良お
よび配向不足に起因する表示不良が低減される。

【００１９】（２）（１）における前記第一の配向領域
が前記表示領域の面積の約１／２を、前記第二の配向領
域が残りの面積を占めるように前記スペーサを配置し
た。

【００２０】このように構成した液晶表示装置は、第一
の配向領域と第二の配向領域による表示面積が略等しい
ことから、二つの配向領域の視角特性が互いに補い合う
ため、均一な表示が実現される。

【００２１】（３）（１）または（２）における前記画
素電極と基準電極を前記一対の絶縁基板の一方の上に形
成し、他方の絶縁基板の上には少なくとも一種の有機膜
を有し、前記スペーサを前記有機膜と同一材料で一体も
しくは別体に形成した。

【００２２】この構成とした液晶表示装置は、前記画素
電極と基準電極の間に当該絶縁基板の面と略平行に電界
が形成され、特に、電極が形成されていない側の絶縁基
板にスペーサを形成したことにより、液晶組成物と接す
るように形成しなければならない配向膜の下層には通
常、有機膜が形成されていることから、この有機膜の形
成工程においてフォトリソグラフィ法や印刷法等を用い
たパターニング技術で、新たな材料を導入することなく
スペーサを形成できる。

【００２３】（４）（３）における前記有機膜がカラー
フィルタまたはその上層に成膜される保護膜の何れかを
含むものとした。

【００２４】この構成では、有機膜としてカラーフィル
タ形成用の材料、またはカラーフィルタの上層に形成さ
れる保護膜でスペーサを形成するものであるため、カラ
ーフィルタまたは上記保護膜の形成時にスペーサを同時
に形成できる。

【００２５】（５）（１）（２）（３）または（４）に
おける前記配向膜に前記液晶組成物に液晶配向制御能を
付与するためのラビング処理を２回施してなり、前記ラ
ビング処理の方向が互いに１８０°の角度をなすように
した。

【００２６】このように構成した液晶表示装置は、スペ
ーサがあるために一度のラビングでは配向不十分となる
領域が二度目のラビングで解消され、配向処理の安定性
が増し、諧調切替え時のドメイン発生による表示不良が
抑制される。

【００２７】なお、本発明は、従来から知られている縦
電界方式の液晶表示装置、あるいは単純マトリクス型の
液晶表示装置にも同様に適用できるが、縦電界方式では
第１、第２の領域の境界にドメインによる光抜け不良が
発生し易く、横電界方式に適用して効果的なものであ
る。

【００２８】また、遮光膜は画素を囲む格子状であるも
のに限るものではなく、ストライプ状のものでも同様で
ある。

【００２９】さらに、本発明は、配向膜に液晶配向制御
能を付与する手段としてラビング処理に限らず、例えば
所定の偏光特性をもつ偏光を配向膜に照射する所謂光配
向処理を一対の絶縁基板の一方または双方の絶縁基板上
の配向膜の配向処理に用いる場合にも有効である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。

【００３１】図１は本発明による液晶表示装置の第一実
施例を説明するスペーサの形成位置を示す遮光膜で囲ま
れた複数画素の平面構造の模式図、図２はラビング処理
した際のスペーサ周辺でのラビング異常領域の模式的な
説明図である。図２では、スペーサは円柱状として示
し、ラビング方向とラビングローラの進行方向を切り分
けて説明する。

【００３２】まず、図２を参照してラビング処理時に発
生するラビング影について説明する。図２の（１）はラ
ビング方向１０５に対して発生するラビング処理方向の
異なる領域（ラビング不足領域、あるいはラビング異常
領域、以下、この部分をラビング影と称する）１０６を
斜線で示す。

【００３３】ラビングローラがスペーサ３０上をラビン
グした際には、ラビングローラが侵入してくる側（上流
側）に対してスペーサ３０の反対側（下流側）にラビン
グ影１０６が発生する。このラビング影１０６の長さは
スペーサ３０の高さに応じて長くなる。

【００３４】表１にスペーサの高さ（段差）に応じて発
生するラビング方向に発生するラビング影の長さとラビ
ング方向の関係を示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】ラビング影の長さはラビング布の毛の太
さ、材質、、ラビング条件（ラビングローラ切り込み
量、回転数、送り速度、等）によりその値は若干変動す
るが、現行一般の液晶パネルのセルギャップ（液晶層の
厚み）の範囲３〜６μｍにおけるスペーサの段差に対
し、１００〜３００μｍ前後ものラビング影が生じる。

【００３７】図２の（２）はラビングローラの進行方向
１０７に対して発生するラビング影１０８を示す。ラビ
ング影１０８はスペーサ３０に対してラビングローラの
進行方向下流側に沿って発生することになる。ただし、
このラビング影１０８はラビング方向に発生するラビン
グ影１０６に比べて短く、３〜６μｍのスペーサの高さ
（段差）に対して２０μｍ以下である。

【００３８】図２の（３）はラビング方向とラビングロ
ーラの進行方向とに発生するラビング影の説明図であ
り、図２の（１）と（２）に示したラビング影を重ねて
示したものである。もし、ラビング方向１０５とラビン
グローラの進行方向１０７が同一の場合、両方のラビン
グ影１０６と１０８は重なるが、図示したように、両者
の方向がそれぞれ異なる場合はスペーサ３０に対して２
方向成分のラビング影が発生することになる。このと
き、ラビング方向１０５方向のラビング影１０６は、ラ
ビング方向とラビングローラの進行方向が同じな場合に
比べて短くなる傾向がある。

【００３９】本実施例では、このラビング影１０６を表
示領域にかける（画素領域に存在させる）ことにより、
通常のラビング処理を施した第一の配向領域と、この第
一の配向領域とは異なる配向処理された第二の配向領域
を形成する。また、ラビング影１０８が表示領域にかか
る面積が最小となるように、スペーサ３０の位置、その
分布形状を特定した。

【００４０】図３は本発明による液晶表示装置の一実施
例を説明するスペーサの最適形成領域の説明図である、
ブラックマトリクス２２内でのスペーサ最適形成位置を
斜線パターンで示した。

【００４１】図３の（１）はラビング方向１０５に対す
るスペーサ形成領域を示し、図中右上から左下方向にラ
ビング処理される場合、スペーサをスペーサ形成領域
（Ａ）１１０に位置させたとき、ラビング影１０９はス
ペーサ位置より左下に延びて発現する。スペーサ形成領
域（Ａ）１１０は、このラビング影１０９に起因する配
向領域の画素１０（開口部）に対する面積比が画質、特
に視角特性が均一となるような長さ、形状で図中のブラ
ックマトリクス２２の中心線１０４、１０３近傍上のブ
ラックマトリクス２２の位置（スペーサ形成領域（Ａ）
１１０）に形成する。

【００４２】特に、ブラックマトリクス２２の交差部で
中心線１０４と１０３の交点近傍にスペーサ分布の中心
があり、ラビング方向１０５に直交する方向が長さ方向
であることが、スペーサ周辺の配向不良による光漏れの
影響を小さくできる位置であることから望ましい。

【００４３】図３の（２）はラビングローラの進行方向
１０７に対するスペーサ形成領域の説明図であって、図
中上から下方向にラビングローラが移動する場合、この
ときのラビング影１１２はスペーサ位置より下側に延び
て発現する。したがって、ラビングローラの進行方向が
ラビング方向と異なる場合にはスペーサ形成領域（Ｂ）
１１３は映像信号線沿いのブラックマトリクス２２上に
形成する（図では、ラビング影１１２＝スペーサ形成領
域（Ｂ）１１３）。

【００４４】上記で説明したスペーサ形成領域に実際に
スペーサを配置した第一実施例を説明する図１におい
て、１０は画素、２２は遮光膜（以下、ブラックマトリ
クスとも言う）、３０はスペーサ、１０１は遮光部対称
点、１０２はスペーサ対称点、１０３は映像信号線（図
示せず、後述）沿いの遮光部中心線、１０４は走査信号
線（図示せず、後述）沿いの遮光部中心線を示す。

【００４５】画素１０はモノカラーの場合は各１画素を
示し、フルカラーの場合は赤（Ｒ），緑（Ｇ），青
（Ｂ）それぞれの画素を示す。各画素１０の周囲はブラ
ックマトリクス２２で囲まれている。

【００４６】すなわち、ここでは、ブラックマトリクス
２２は複数の画素１０をそれぞれ囲む格子状に配置され
ており、この格子状のブラックマトリクス２２が交差す
る部分の中で、かつ交差部の中心位置すなわち映像信号
線沿いの遮光部中心線１０３と走査信号線沿いの遮光部
中心線１０４の交点（遮光部対称点１０１）から変位し
た位置にその中心（スペーサ対称点）１０２を位置する
如く突起状のスペーサ３０が配置されている。

【００４７】本実施例では、スペーサ３０の配置位置
は、後述するように、画素１０の表示領域の約１／２を
第一の配向領域、残りを第二の配向領域とする長さでラ
ビング方向に対して直交する方向に分布させた。このよ
うにすると、スペーサの長さを最小にするこができ、ス
ペーサを形成したことによって生じるスペーサ周辺の液
晶組成物の配向の乱れ領域を最小にすることができる。
また、突起スペーサ３０の突起形状はラビング開始方向
に対して凸型の曲線を有する形状とする。

【００４８】これにより、スペーサ３０の突起でラビン
グ布の毛先が両側に効率的に分けられ、ラビング影を効
果的に発生させることができる。さらに、本実施例にお
いては、ラビング影が連続した一本の帯とならないよう
にラビング方向で互い違いになるように配置した。これ
は、ラビング処理時にラビング布の毛並みに特定の分け
目が付かないようにする上で有効である。

【００４９】この構成によれば、スペーサによるラビン
グ不足領域に起因する表示への影響を抑制することがで
き、高画質の液晶表示装置が得られる。

【００５０】なお、本発明のスペーサは、画素電極と基
準電極が一方の絶縁基板上に形成され、他方の絶縁基板
上には前記配向膜とは異なる少なくとも１種の有機膜を
有し、両絶縁基板の間に挟持される液晶組成物に対して
当該絶縁基板面と略平行な方向に電界を印加する、所謂
横電界方式の液晶表示装置に適用する場合は、上記他方
の絶縁基板に形成する有機膜、または配向膜の形成時に
同時に、または付加工程で形成することができる。な
お、このとき、スペーサは上記有機膜または配向膜と同
一材料でも、あるいは他の適宜の有機材料を使用しても
よい。

【００５１】そして、上記の有機膜は、カラーフィルタ
材料、配向膜材料、カラーフィルタの表面の凹凸を低減
するための平坦化膜、若しくはブラックマトリクス材料
の何れか、あるいはそれらの２つ以上の組合せ材料でも
よい。

【００５２】このような有機膜でスペーサを形成する方
法は、既知のホトリソグラフィ法や印刷法、その他のパ
ターニング技法を用いることができる。

【００５３】次に、本発明による液晶表示装置の具体的
な実施例について説明する。

【００５４】図４は本発明による液晶表示装置の等価回
路の説明図であって、３００は液晶パネルであり、その
表示ブラックがマトリクス状に配置された複数の画素の
集合で構成され、それぞれの画素は液晶パネル３００の
背部に設置される照明光源（バックライト：図示せず）
からの透過光を独自に変調制御できるように構成されて
いる。

【００５５】そして、各画素における光変調は横電界方
式と称する方法を採用しており、その構成は後述する
が、互いに対向配置される絶縁基板（以下の説明では透
明基板とし説明する）１００（１Ａ，１Ｂ）の間に介在
される液晶組成物の層（液晶層）内に発生させる電界は
透明基板１Ａ，１Ｂと略平行な方向となるようにされ
る。

【００５６】このような液晶パネル３００は、その表示
面に対して大きな角度視野から観察しても鮮明な画像を
認識でき、所謂広視野角特性に優れたものとして知られ
ている。すなわち、この液晶パネル３００の液晶層を介
して互いに対向配置される透明基板１Ａ，１Ｂのうち、
一方の透明基板１Ａの液晶層側の面に、そのｘ方向（行
方向）に延在し、ｙ方向（列方向）に並設される走査信
号線２および基準信号線４とが形成されている。

【００５７】この場合、同図では透明基板１Ａの図の上
方から走査信号線２、この走査信号線２と近接して配置
された基準信号線４、この基準信号線４と比較的大きく
離間して配置された走査信号線２、この走査信号線２と
近接配置された基準信号線４、・・・・というように、
順次配置されている。

【００５８】そして、これら走査信号線２および基準信
号線４とそれぞれ絶縁されてｙ方向に延在し、ｘ方向に
並設される映像信号線３が形成されている。

【００５９】ここで、走査信号線２、基準信号線４およ
び映像信号線３のそれぞれによって囲まれる矩形状の比
較的広い面積の各領域において単位画素が形成され、こ
れら各単位画素がマトリクス状に配置されて表示面を構
成する。なお、画素の詳細構成は後述する。

【００６０】そして、液晶パネル３００には、その外部
回路として垂直走査回路５および映像信号駆動回路６が
備えられており、垂直走査回路５によって前記走査信号
線２のそれぞれに順次走査信号（電圧）が供給され、そ
のタイミングに合わせて映像信号駆動回路６から映像信
号線３に映像信号（電圧）が供給される。

【００６１】なお、垂直走査回路５および映像信号駆動
回路６には、液晶駆動電源回路７から電源が供給される
と共に、ＣＰＵ８から画像情報（映像情報）がコントロ
ーラ９によってそれぞれ表示データおよび制御信号に分
けられて入力される。

【００６２】また、基準信号線４には液晶駆動電源回路
７から基準電圧（例えば、一定電圧）が供給されるよう
になっている。

【００６３】図５は図４における単位画素の周辺構造を
説明する平面図である。また、図６は図５のIV−IV線に
沿った断面図、図７は図５のＶ−Ｖ線に沿った断面図、
図８は図５のVI−VI線に沿った断面図である。

【００６４】図５において、透明基板１Ａの主表面にｘ
方向に延在する基準信号線４とこの基準信号線４と図中
下方側のｙ方向に比較的大きく離間され、かつ平行に走
査信号線２が形成されている。

【００６５】ここで、基準信号線４には、３本の基準電
極１４が一体に形成されている。すなわち、そのうちの
２本の基準電極１４は一対の後述する映像信号線３とで
形成される画素領域のｙ方向辺、すなわち前記したそれ
ぞれの映像信号線３に近接して図中下方側のｙ方向に走
査信号線２の近傍まで延在されて形成され、残りの１本
はそれらの間に形成されている。

【００６６】そして、これらの走査信号線２、基準信号
線４および基準電極１４が形成された透明基板１Ａの表
面には、これら走査信号線２等をも覆って、例えばシリ
コン窒化膜からなる絶縁膜１５（図６、図７、図８参
照）が形成されている。この絶縁膜１５は、後述する映
像信号線３に対しては走査信号線２および基準信号線４
との交差部に対する層間絶縁膜として薄膜トランジスタ
ＴＦＴの形成領域に対してはゲート絶縁膜として、蓄積
容量Ｃｓｔｇの形成領域に対しては誘電体膜として機能
するようになっている。

【００６７】この絶縁膜１５の表面には、まず、その薄
膜トランジスタＴＦＴの形成領域において半導体層１６
が形成されている。この半導体層１６は、例えばアモル
ファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなり、走査信号線２上
において映像信号線３に近接した部分に重畳して形成さ
れている。これにより、走査信号線２の一部が薄膜トラ
ンジスタＴＦＴのゲート電極を兼ねた構成となってい
る。

【００６８】そして、このように形成された絶縁膜１５
の表面には、図５に示したように、そのｙ方向に延在
し、ｘ方向に並設される映像信号線３が形成されてい
る。

【００６９】そして、映像信号線３は、薄膜トランジス
タＴＦＴの前記半導体層１６の表面の一部まで延在され
て形成されたドレイン電極３Ａが一体となって備えられ
ている。

【００７０】さらに、画素領域における絶縁膜１５の表
面には画素電極１８が形成されている。この画素電極１
８は前記基準電極１４の間を走行するように形成されて
いる。すなわち、画素電極１８の一端は前記薄膜トラン
ジスタＴＦＴのソース電極１８Ａを兼ね、そのまま図中
上方側のｙ方向に延在され、さらに基準信号線４上に沿
ってｘ方向に延在された後に図中下方側のｙ方向に延在
して他端を有するコ字形状となっている。

【００７１】この場合、画素電極１８の基準信号線４に
重畳される部分は、前記基準信号線４との間に誘電体膜
としての前記絶縁膜１５を備える蓄積要領Ｃｓｔｇを構
成している。この蓄積要領Ｃｓｔｇによって、例えば薄
膜トランジスタＴＦＴがオフした際に画素電極１８に映
像情報を長く蓄積させる効果を奏する。

【００７２】なお、前記した薄膜トランジスタＴＦＴの
ドレイン電極３Ａとソース電極１８Ａとの界面に相当す
る半導体層１６の表面には、リン（Ｐ）がドープされて
高濃度層となっており、これにより前記各電極における
オーミックコンタクトを図っている。この場合、半導体
層１６の表面の全域には前記高濃度層が形成されてお
り、前記各電極を形成した後に、当該電極をマスクとし
てその電極形成領域以外の高濃度層をエッチングするよ
うにして上記した構成とすることができる。

【００７３】このようにして薄膜トランジスタＴＦＴ、
映像信号線３、画素電極１８、および蓄積要領Ｃｓｔｇ
が形成された絶縁膜１５の上面には、例えばシリコン窒
化膜からなる保護膜１９（図６、図７、図８参照）が形
成され、この保護膜１９の上面には配向膜２０Ａが形成
されて液晶パネル３００の透明基板１Ａを構成してい
る。なお、この透明基板１Ａの液晶層側と反対側の面に
は偏光板２１Ａが積層されている。

【００７４】そして、図６に示したように、透明基板１
Ｂの液晶層側の部分には、表示領域を各画素毎に区分し
て遮光膜であるブラックマトリクス２２が形成されてい
る。このブラックマトリクス２２は前記薄膜トランジス
タＴＦＴに直接光が照射されるのを防止するための機能
と、表示コントラストを向上する機能とを有する。

【００７５】ブラックマトリクス２２は、図５に破線で
示した領域に形成され、形成された開口部が実質的な画
素を構成する。

【００７６】さらに、ブラックマトリクス２２の開口部
を覆ってカラーフィルタ２３が形成されている。このカ
ラーフィルタ２３はｘ方向に隣接する画素領域における
それとは異なった色を有すると共に、それぞれブラック
マトリクス２２上において境界部を有する。また、この
ようにカラーフィルタ２３を形成した面には、樹脂膜等
からなる平坦化膜２４が被着されている。この平坦化膜
２４の表面には配向膜２０Ｂが形成されている。なお、
透明基板１Ｂの液晶層側と反対側の面には、偏光板２１
Ｂが配置されている。

【００７７】図９は一方の透明基板１Ａ側に形成された
配向膜２０Ａと偏光板２１Ａおよび他方の透明基板１Ｂ
側に形成された配向膜２９Ｂと偏光板２１Ｂの光学軸の
関係の説明図である。

【００７８】画素電極１８と基準電極１４との間に印加
される電界の方向１２０に対して、配向膜２０Ａおよび
配向膜２０Ｂのラビング方向１０５の角度はΦ_LC、一方
の偏光板２１Ａの偏光透過軸方向１２１の角度はΦ_P、
他方の偏光板２１Ｂの偏光透過軸方向はΦ_Pと直交して
いる。また、Φ_LC＝Φ_Pとなっている。

【００７９】また、液晶層を構成する液晶組成物は、誘
電率異方性Δεが正で、その値が７．３（１ｋＨｚ）、
屈折率異方性Δｎが０．０７３（５８９ｎｍ、２０°
Ｃ）のネマチック液晶を用いている。

【００８０】このような関係からなる配向膜２０Ａと２
０Ｂ、および偏光板２１Ａと２１Ｂ等の構成は、所謂ノ
ーマリブラックモードと称されるもので、液晶層ＬＣ内
に透明基板１Ａと平行な電界Ｅ（図６参照）を発生せし
めることによって当該液晶層ＬＣに光を透過するように
なっている。しかし、本発明は、上記のようなノーマリ
ブラックモードの横電界方式の液晶表示装置に限られる
ものではなく、無電界時に液晶層を透過する光が最大と
なるノーマリホワイトモードや、縦電界方式の液晶表示
装置にも同様に適用できるものであることは言うまでも
ない。

【００８１】図１０は本発明による液晶表示装置の第一
実施例を適用したスペーサ部分の説明図であって、
（１）は要部平面図、（２）は（１）のＡ−Ａ’線に沿
った断面図、（３）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面
図を示す。

【００８２】透明基板１Ｂには、ブラックマトリクス２
２、カラーフィルタ２３がそれぞれパターン形成されて
おり、それらを覆って平坦化膜２４、さらに配向膜２１
Ｂの有機膜が形成されている。

【００８３】また、ブラックマトリクス部分の一部にス
ペーサ３０が形成されている。ここでは、スペーサ３０
は平坦化膜２４と同一材料で形成されているが、有機膜
であるカラーフィルタ２３、または配向膜２１Ｂと同一
材料でも良いし、別の有機材料であっても問題ない。ま
た、従来スペーサとして用いられている球状のビーズを
本実施例で示す位置に固定してもよい。

【００８４】このように構成したスペーサを備えた液晶
表示装置は、透明基板１Ａ、１Ｂの間に介在する当該ス
ペーサが一方の透明基板１Ｂ側に前記図１〜図３で説明
した位置に配置されているため、配向膜２０Ｂがラビン
グによる配向不良を起こすことがなく、またスペーサ３
０が透明基板１Ｂに固定されていることから、スペーサ
の移動がない。

【００８５】さらにスペーサ３０がブラックマトリクス
２２と重なる位置に形成されていることから、スペーサ
周辺での液晶の配向乱れに起因する光漏れ現象が表示品
質に影響することがなく、品質の良好な画像表示を得る
ことができる。

【００８６】なお、上記では、スペーサ３０を透明基板
１Ｂ側に形成したが、これに限らず、透明基板１Ａ側に
形成される保護膜１９あるいは配向膜２０Ａ側に形成す
ることもできる。

【００８７】液晶組成物の分子を特定の方向に配向させ
るための配向処理として、本実施例ではラビング処理を
行った。ラビング布として吉川化工製の「ＹＡ−２０
Ｒ」（商品名）を用い、この布を巻付けたローラをラビ
ングローラとして回転させ、その下にカラーフィルタ上
に配向膜を塗布した絶縁基板（所謂、カラーフィルタ基
板：Ｃ／Ｆ基板）を一定の間隔（布の毛足との接触高
さ）、角度、速度で移動させる通常の方法でラビングし
た。ラビング方向は画素の長ピッチに対して１５度の方
向とし、ラビングローラの移動方向はラビング方向と一
致させた。

【００８８】このとき、Ｃ／Ｆ基板をラビング処理して
生じるラビング影は画素上に幅３０〜４０μｍとなっ
た。ラビング影の長さは、ラビングローラの回転数、布
の基板への押し込み量、等のラビング条件で調整し、長
さが約３００μｍとなるようにし、直近の画素面積の約
１／２をラビング影が覆うようにした。スペーサはラビ
ング処理方向から見て、互い違いとなるように配置され
ているので（図１参照）、布の特定の箇所だけがスペー
サに当たることがなく、布に特定の布目が付くことはな
かった。

【００８９】図１１は本発明による液晶表示装置の第二
実施例を説明するスペーサの形成位置を示す遮光膜で囲
まれた複数画素の平面構造の模式図であって、図１と同
一符号は同一機能部分を示す。本実施例では、スペーサ
をカラーフィルタ基板に形成した。ラビング方向は画素
の長ピッチに対して１５度の方向とした。

【００９０】このように構成したことにより、ラビング
ローラの進行方向のラビング影はドレイン線上のブラッ
クマトリクス２２に重なり、画素上にかからないのでラ
ビングローラの進行方向の移動速度のばらつきの影響を
受け難い。

【００９１】また、ラビングローラの進行方向とラビン
グ方向が異なり、ラビング方向の影は第一実施例の場合
より短くなる傾向にあるので、第一実施例の条件よりラ
ビングローラの回転数を高くし、また布の基板への押し
込み量を小さくする等のラビング条件で調整し、ラビン
グ影の長さを約３００μｍとし、直近の画素面積の約１
／２をラビング影が覆うようにした。

【００９２】上記した本実施例によっても、スペーサ周
辺での液晶の配向乱れに起因する光漏れ現象が表示品質
に影響することがなく、品質の良好な画像表示を得るこ
とができる。

【００９３】なお、上記では、スペーサ３０を透明基板
１Ｂ側に形成したが、これに限らず、透明基板１Ａ側に
形成される保護膜１９あるいは配向膜２０Ａ側に形成す
ることもできる。

【００９４】図１２は本発明による液晶表示装置の第三
実施例を説明するスペーサの形成位置を示す遮光膜で囲
まれた複数画素の平面構造の模式図であって、（１）は
配向領域の平面図、（２）は液晶配向の模式図である。
図１、図２と同一符号は同一機能部分を示す。

【００９５】本実施例では、スペーサの配置は前記第一
実施例と同様で、その形状がラビング方向の上流側と下
流側のどちらも凸型形状とし、ラビング処理を二回行っ
た。第一回目のラビング処理は第一実施例でのラビング
方向に対して略１８０度の角度、すなわち画素の長ピッ
チに対して１９５度の方向とし、ラビングローラの移動
方向はラビング方向と同一とした。

【００９６】第二回目のラビング処理は第一実施例と同
様した。このようにすると、第二回目に通常のラビング
処理される部分は第一実施例と同様に配向し、第一実施
例でラビング影となった部分も第一回目に通常のラビン
グ処理がなされることになり、スペーサの突起のために
配向処理が通常領域と異なる部分がなくなるので、液晶
の面内配向方向はより安定する。

【００９７】図１２の（１）では、第一回目のラビング
処理で配向する領域（第一の配向領域（ｂ））を左下が
りの斜線で示し、その他の領域は第二回目のラビング処
理で配向する領域（第二の配向領域（ａ））を示す。

【００９８】本実施例により、図１２の（２）に示した
ように、極角方向の配向方向（チルト角）は、配向領域
（ａ）では同図（２−１）に示したようになり、配向領
域（ｂ）では同図（２−２）に示したようになって、２
つの領域で互いに交差するので、それぞれの領域の色再
現製の視角特性が互いに補い合い、より高い表示品質を
実現することができる。

【００９９】このように、上記した本発明の各実施例に
よれば、一対の絶縁基板間に介在されるスペーサによる
ラビング影による影響を抑制でき、従来の球状スペーサ
を用いた場合に起こるスペーサ移動や光漏れが抑制さ
れ、高画質の液晶表示装置が得られる。

【０１００】なお、上記した各実施例ではラビング方向
を図の右上から左下、あるいは左下から右上としている
が、このような方向に限らないことは言うまでもない。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絶縁基板間に介在されるスペーサが移動することによる
表示むらやスペーサ周辺からの光漏れによる表示不良、
スペーサを固定した絶縁基板をラビング処理するために
発生する異なる配向領域による表示むらが低減され、高
画質の液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の第一実施例を説明
するスペーサの形成位置を示す遮光膜で囲まれた複数画
素の平面構造の模式図である。

【図２】ラビング処理した際のスペーサ周辺でのラビン
グ異常領域の模式的な説明図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の一実施例を説明す
るスペーサの最適形成領域の説明図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の等価回路の説明図
である。

【図５】図４における単位画素の周辺構造を説明する平
面図である。

【図６】図５のIV−IV線に沿った断面図である。

【図７】図５のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

【図８】図５のVI−VI線に沿った断面図である。

【図９】一方の透明基板側に形成された配向膜と偏光板
および他方の透明基板側に形成された配向膜と偏光板の
光学軸の関係の説明図である。

【図１０】本発明による液晶表示装置の第一実施例を適
用したスペーサ部分の説明図である。

【図１１】本発明による液晶表示装置の第二実施例を説
明するスペーサの形成位置を示す遮光膜で囲まれた複数
画素の平面構造の模式図である。

【図１２】本発明による液晶表示装置の第三実施例を説
明するスペーサの形成位置を示す遮光膜で囲まれた複数
画素の平面構造の模式図である。

【図１３】配向膜に所要の液晶配向制御能を付与するた
めの一般的な方法であるラビング処理工程を説明する模
式図である。

【符号の説明】

１０画素２２遮光膜（ブラックマトリクス）３０スペーサ１０１遮光部対称点１０２スペーサ対称点１０３映像信号線沿いの遮光部中心線１０４走査信号線沿いの遮光部中心線１０５ラビング方向１０６，１０８，１１２ラビング影１０７ラビングローラの進行方向（移動方向）１１０スペーサ形成領域（Ａ）１１３スペーサ形成領域（Ｂ）＝映像信号線沿いの遮
光部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松山茂千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方に遮光手段を有する一対の
対向する絶縁基板と、前記一対の絶縁基板の対向面のそ
れぞれに形成される一対の配向膜と、前記一対の配向膜
間に挟持されて前記一対の絶縁基板の対向間隙を一定に
保持するスペーサおよび液晶組成物と、前記液晶組成物
に電界を印加するための画素電極と基準電極を具備した
液晶表示装置において、前記スペーサは前記一対の絶縁基板の少なくとも一方の
前記遮光手段で遮光される部分に固定されており、当該
スペーサを境にして前記液晶組成物の配向方向が異なる
第一の配向領域と第二の配向領域とを有し、前記第一の
配向領域と第二の配向領域のそれぞれが一画素中に少な
くとも一つ存在すると共に、前記第一の配向領域と第二
の配向領域の面積比が表示領域の全画素で略等しいこと
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記第一の配向領域が前記表示領域の面積
の約１／２を、前記第二の配向領域が残りの面積を占め
るように前記スペーサを配置したことを特徴とする請求
項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記画素電極と基準電極が前記一対の絶縁
基板の一方の上に形成され、他方の絶縁基板の上には少
なくとも一種の有機膜を有し、前記スペーサが前記有機
膜と同一材料で一体もしくは別体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４】前記有機膜がカラーフィルタまたはその上
層に成膜される保護膜の何れかを含むことを特徴とする
請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記配向膜が、前記液晶組成物に液晶配向
制御能を付与するためのラビング処理を２回施されてお
り、前記ラビング処理の方向が互いに１８０°の角度を
なすことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載
の液晶表示装置。