JP2007233334A

JP2007233334A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2007233334A
Application number: JP2006287059A
Authority: JP
Inventors: Koji Inoue; 浩治井上; Takeshi Yamamoto; 武志山本; Atsuyuki Manabe; 敦行真鍋
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-10-23
Also published as: JP4818065B2; US20070182888A1

Abstract

【課題】アレイ基板と対向基板のセルギャップのばらつきを抑制できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】アレイ基板上の着色膜４の一部が隣接する着色膜４に突出して突出パターン25aを形成する。隣接する着色膜４には突出パターン25aに対応した窪みパターン25bを形成する。突出パターン25aに柱状スペーサ２を形成する。柱状スペーサ２が着色膜４の色重なり部を跨がないため、アレイ基板と対向基板とのセルギャップのばらつきを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ）型の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、電極を有する２枚のガラス基板の間に液晶層を挟持し、２枚のガラス基板の周囲が液晶封入口を除いて接着剤で固定され、液晶封入口が封止材で封止された構成を成している。そして、この２枚のガラス基板の間の距離を一定に保つためのスペーサが基板上に設置されている。

この中で、カラー表示用の液晶表示装置は、２枚のガラス基板の内１枚にＲＧＢの着色膜が形成されている。例えば、カラー型アクティブマトリックス駆動方法を用いた液晶表示装置においては、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどの半導体からなる薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｅｒ、以下、「ＴＦＴ」という）よりなる半導体層と、この半導体層に接続された画素電極とソース電極、ゲート電極が形成されたアレイ基板と、それに対向設置された対向電極を有し、ＲＧＢの着色膜をアレイ基板上に形成したＣＯＡ型の液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１７１７８４号公報

上記の第１の従来例のＣＯＡ型の液晶表示装置１においては、図９、図１０に示すように、柱状スペーサ２が信号線3sと走査線3gの交差部上の着色膜4R，4G，4Bの重なり上に形成されている。しかし、この着色膜4R，4G，4Bの重なり部の高さにはばらつきが生じるため、アレイ基板と対向基板のセルギャップのばらつきが大きくなる問題点がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、アレイ基板と対向基板とのセルギャップのばらつきを抑制できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板上にマトリックス状に配線された複数の走査線及び複数の信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部における画素毎に設けられ、前記走査線と前記信号線との各々に接続されたスイッチング能動素子と、前記スイッチング能動素子上に形成された複数色の着色膜と、前記着色膜上に形成され、前記スイッチング能動素子によって駆動する画素電極とを有するアレイ基板と、前記着色膜に形成された第１パターンと、前記着色膜に形成され、この着色膜に隣接する着色膜に形成された前記第１パターンに対応してこの第１パターンと嵌合可能な第２パターンとを具備し、少なくともいずれかの前記着色膜の前記第１パターンは、前記隣接する着色膜へと突出した突出パターンであり、前記突出パターンに形成された柱状スペーサを具備したものである。

本発明によれば、着色膜に第１パターンを形成するとともに、隣接する着色膜の第１パターンに嵌合する第２パターンを形成し、少なくともいずれかの第１パターンを隣接する着色膜へと突出した突出パターンとして、この突出パターンに柱状スペーサを設けることで、柱状スペーサが着色膜の色重なり部を跨がないため、アレイ基板と対向基板とのセルギャップのばらつきを抑制できる。

以下、本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を図１ないし図４を参照して説明する。なお、図９および図１０に示す従来例の液晶表示装置と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。

図１、図２に示すように、液晶表示装置11は、対向基板12と、着色膜4R，4G，4Bをパターニング形成したアレイ基板13とを有する。なお、以下、これら着色膜4R，4G，4Bのいずれか、あるいは全体を着色膜４ということがある。

対向基板12は、ガラス基板12a上に透明電極15が形成されている。

アレイ基板13は、絶縁基板としてのガラス基板13a上に信号線3sが図１上において縦方向に配線され、走査線3gと補助容量3cが前記信号線3sと交差するようにマトリックス状に配線されている。この信号線3sと走査線3gの交差部近傍にはスイッチング能動素子であるＴＦＴ17が形成されている。その上には、着色膜4R，4G，4Bが形成され、さらにその上に所要パターン形状の画素電極18が形成されている。なお、この画素電極18とＴＦＴ17とは、着色膜4R，4G，4Bに形成されたコンタクトホール19により電気的に導通されている。

柱状スペーサ２は、レジスト塗布、露光、現像、ポストベークにより、所望パターン、所望高さで形成されている。

また、図２に示すように、対向基板12とアレイ基板13との相対向する面には、配向膜21a，21bが形成されており、ラビングをすることにより配向処理がなされている。

アレイ基板13、対向基板12の周辺部がシール材22で固着され、柱状スペーサ２を介して液晶23が充填されることで、液晶表示装置11が形成されている。

なお、液晶表示装置11の用途に応じて、パネル表裏面に偏向板が貼り付けられる。

上記構成のアレイ基板13の製造方法について説明する。

第１工程においては、ガラス基板13a上にアレイ配線３（信号線3s、走査線3g、補助容量3c等）を形成する。

第２工程においては、ガラス基板13a上に、ＴＦＴ17を、一般的な半導体薄膜成膜と絶縁膜成膜とフォトリソグラフィー法によるエッチングとを繰り返すことにより形成する。

第３工程においては、ＴＦＴ17を形成したガラス基板13a上に有機顔料を分散した感光性着色レジストを形成し、露光現像により着色膜4R，4G，4Bを所要パターン形状に形成する。この時、コンタクトホール19も、ＴＦＴ17上部にパターニングされる。なお、着色膜4R，4G，4Bの形成する順番は、それぞれの着色膜4R，4G，4Bの特性により、いずれの順でもよい。着色膜4R，4G，4Bの仕上り膜厚は、３．０±０．３μｍとした。このフォトリソグラフィー法に用いる露光機としては、プロキシミティ露光装置が生産性の上からは好適であるが、アライメント精度を向上させ、重なり段差バラツキを小さくするため、ミラープロジェクション露光装置を用いるのがよい。

また、着色膜4R，4G，4Bの形成するときに、柱状スペーサ２を形成するための第１パターンとしての平面四角形状の突出パターン25a及び第２パターンとしての平面四角形状の窪みパターン25bを、各着色膜4R，4G，4Bにそれぞれ形成する。具体的には、図４に示すように、信号線3sの中央部分において異なる着色膜4Rと着色膜4Gを隣接させ、着色膜4Rの上端先端部を着色膜4Gに重ねる。そして、図３に示すように、アレイ基板13を平面から見た状態で、信号線3sと走査線3gが交差部分において着色膜4Rが着色膜4Gに突出する突出パターン25aを形成する。一方、着色膜4Gには、この突出パターン25aに対応した窪みパターン25bを形成する。なお、この突出パターン25a及び窪みパターン25bは、重ね部とは異なり、図４に示すように着色膜4Rと着色膜4Gの上端から下端まで全て形成する。他の色の着色膜４についても同様に突出パターン25a及び窪みパターン25bを形成する。

第４工程においては、ＩＴＯスパッタによりアレイ基板13の全面に透明電極を形成した後、フォトリソ法によって画素電極18をパターニングすることにより、コンタクトホール19を介してＴＦＴ17と電気的に導通させる。

第５工程においては、アレイ基板13上にレジスト塗布・露光・現像・ポストベークすることにより、柱状スペーサ２を突出パターン25a上に形成する。

液晶表示装置は、図８に示すように平面から見て着色膜4R，4G，4Bに突出パターン25aと窪みパターン25bを設け、この突出パターン25aに柱状スペーサ２を形成している。これにより、柱状スペーサ２が色重なり部を跨がない構成となるため、アレイ基板13と対向基板12とのセルギャップのばらつきを抑制できる。

次に、第２の実施の形態の液晶表示装置を図５および図６を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、突出パターン25aのコーナー部31a及び窪みパターン25bのコーナー部31bを鈍角としたものである。

例えば、上記液晶表示装置の製造方法の第３工程において、着色膜4Rから突出パターン25aを形成し、この直角コーナー部の頂点から両辺３μｍのポンイトを結んだ斜め４５度の角度で切込みを入れ、１３５度の２箇所のコーナー部を形成する。

そして、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができるとともに、突出パターン25aのコーナー部31aを９０度より大きく１８０度未満の鈍角にすることにより、着色膜4R，4G，4Bに設けた突出パターン25a及び窪みパターン25bのコーナー部31a，31bに、例えば現像工程での工程ばらつきによるオーバー現象などにより膜剥がれが発生することを抑制して、着色膜４下のアレイ配線３が剥き出しとなることがない。したがって、着色膜4R，4G，4Bの突出パターン25a及び窪みパターン25bのコーナー部31a，31b先端がアレイ配線３等の下地段差を跨ぐような構成においても、次工程で形成する画素電極18と着色膜4R，4G，4Bの下層のアレイ配線３とが短絡することが無く、液晶表示装置11における輝点不良を撲滅することができ歩留を改善できる。

なお、突出パターン25a及び窪みパターン25bのコーナー部31a，31bの先端部が下地段差を跨ぐ構成であっても、角度を鈍角とすることにより膜剥がれを改善できる。

また、突出パターン25aのコーナー部31aを９０度より大きく１８０度未満の鈍角にすることにより、その効果は得られるものであるが、その角度は、設計で許す限り大きい方が好ましい。

次に、第３の実施の形態の液晶表示装置を図７を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第３の実施の形態では、着色膜4R，4G，4Bの突出パターン25a及び窪みパターン25bのコーナー部31a，31bを曲率半径５μｍの円弧状にする。

これにより、上記第２の実施の形態の突出パターン25a及び窪みパターン25bのコーナー部31を鈍角とするのと同様の効果を得ることができる。なお、上記円弧状の曲率半径は５μｍとしたが、アレイ配線３の設計上許す限り大きい方が望ましい。

次に、第４の実施の形態の液晶表示装置を図８を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第４の実施の形態は、上記第２の実施の形態において、着色膜4Rに、第１パターンとしての窪みパターン41aと、第２パターンとしての窪みパターン41bとを形成し、着色膜4Gに、第１パターンとしての突出パターン42aと、窪みパターン41aと嵌合する第２パターンとしての突出パターン42bとを形成し、着色膜4Bに、第１パターンとしての突出パターン43aと、突出パターン42aと嵌合する第２パターンとしての窪みパターン43bとを形成し、突出パターン42a上に柱状スペーサ２を形成するものである。

また、窪みパターン41a，41bのコーナー部45a，45b、突出パターン42a，42bのコーナー部46a，46b、突出パターン43a及び窪みパターン43bのコーナー部47a，47bは、上記第２の実施の形態のコーナー部31a，31bと同様に、それぞれ鈍角に形成されている。

これにより、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記第４の実施の形態において、上記第１の実施の形態と同様に、コーナー部45a，45b，46a，46b，47a，47bを鈍角にしない構成、あるいは、上記第３の実施の形態と同様に、コーナー部45a，45b，46a，46b，47a，47bを円弧状に形成しても、各実施の形態と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

また、本発明は上記各実施の形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を示す平面図である。図１におけるＸ１−Ｘ２線の縦断面図である。図２のアレイ基板の要部拡大平面図である。図１におけるＸ３−Ｘ４線の縦断面図である。本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置を示す平面図である。同上液晶表示装置のアレイ基板の要部拡大平面図である。本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の要部拡大平面図である。本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置の要部拡大平面図である。従来例のアレイ基板を示す平面図である。図９におけるＸ５−Ｘ６線の縦断面図である。

符号の説明

２柱状スペーサ
3g 走査線
3s 信号線
4B，4G，4R 着色膜
11 液晶表示装置
13 アレイ基板
13a 絶縁基板としてのガラス基板
17 スイッチング能動素子としてのＴＦＴ
18 画素電極
25a，42a，43a 第１パターンとしての突出パターン
25b，41b，43b 第２パターンとしての窪みパターン
31a，31b，45a，45b，46a，46b，47a，47b コーナー部
41a 第１パターンとしての窪みパターン
42b 第２パターンとしての突出パターン

Claims

絶縁基板と、
前記絶縁基板上にマトリックス状に配線された複数の走査線及び複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線との交差部における画素毎に設けられ、前記走査線と前記信号線との各々に接続されたスイッチング能動素子と、
前記スイッチング能動素子上に形成された複数色の着色膜と、
前記着色膜上に形成され、前記スイッチング能動素子によって駆動する画素電極とを有するアレイ基板と、
前記着色膜に形成された第１パターンと、
前記着色膜に形成され、この着色膜に隣接する着色膜に形成された前記第１パターンに対応してこの第１パターンと嵌合可能な第２パターンとを具備し、
少なくともいずれかの前記着色膜の前記第１パターンは、前記隣接する着色膜へと突出した突出パターンであり、
前記突出パターンに形成された柱状スペーサを具備した
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記第１パターン及び前記第２パターンは、四角形状に形成され、
前記第１パターンのコーナー部及び前記第２パターンのコーナー部の角度は鈍角に形成された
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記第１パターン及び前記第２パターンは、四角形状に形成され、
前記第１パターンのコーナー部及び前記第２パターンのコーナー部の角度は円弧状に形成された
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記突出パターンは前記信号線上に形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の液晶表示装置。
前記突出パターンは前記走査線上に形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の液晶表示装置。
前記突出パターンは前記信号線と前記走査線の交差部上に形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の液晶表示装置。