CN103176314A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置。在TFT基板之上形成有像素电极，在像素电极之上按顺序形成有栅极绝缘膜、无机钝化膜、公共电极、取向膜。在对置基板上形成有柱状间隔件，借助柱状间隔件规定TFT基板和对置基板的间隔。在TFT基板的栅极绝缘膜上形成有通孔，以覆盖借助通孔而形成的凹部的方式配置柱状间隔件。柱状间隔件与TFT基板的接触面积变小，因此能够抑制取向膜剥落，防止亮点的产生。根据本发明，能够在使用柱状间隔件规定TFT基板和对置基板的间隔的液晶显示装置中防止由于柱状间隔件和取向膜的摩擦导致取向膜剥落而产生亮点。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，尤其涉及对由于取向膜的剥落碎片而引起的亮点实施了对策的液晶显示装置。
背景技术
在液晶显示装置中设有：像素电极及薄膜晶体管(TFT)等呈矩阵状地形成的TFT基板；以及与TFT基板相对、并在与TFT基板的像素电极相对应的部位形成有滤色器等的对置基板，在TFT基板和对置基板之间夹持有液晶。并且通过按像素控制基于液晶分子的透光率而形成图像。
在液晶显示装置中，在对置基板和TFT基板中的与液晶层的界面形成取向膜，并通过对取向膜实施摩擦处理或光取向处理而使液晶分子具有初始取向。然后，借助电场使液晶分子从该初始取向扭转、或者旋转，由此控制透过液晶层的光的量。
另一方面，为了控制液晶层的厚度，需要在对置基板和TFT基板之间形成间隔件。以往，作为间隔件而在液晶层内分散有珠子等，但近年来，为了TFT基板和对置基板之间的更准确的间隙(液晶层)的控制，在对置基板上形成柱状间隔件，借助柱状间隔件来进行TFT基板和对置基板的间隙的控制。
另一方面，由于使用柱状间隔件也会产生新的问题。即，在从外部按压对置基板，或向液晶显示面板施加温度循环的情况下，存在于柱状间隔件和TFT基板侧之间的取向膜剥落，该剥落碎片成为亮点的原因。
在“专利文献1”中记载有如下结构：在TFT基板侧形成小于柱状间隔件的顶端面积的台座，减薄台座上的取向膜的厚度，由此减少由于柱状间隔件引起的取向膜的剥落。在“专利文献1”中特别记载了在使用基于所谓光取向的取向膜的情况下，减小台座上的取向膜的厚度的材料及工艺。
在“专利文献2”中记载有如下结构：在对置基板上形成具有槽的柱状间隔件，在一个柱状间隔件上形成高度较高的部分和高度较低的部分。通常，高度较高的部分规定TFT基板和对置基板的间隔，在从外部按压对置基板等的情况下，高度较高的部分发生弹性变形，高度较低的部分也与TFT基板接触，由此使应力分散，防止柱状间隔件的压弯，并且加快按压解除后的恢复。
在“专利文献3”中记载有如下结构：将球状的间隔件固定在对置基板上，在TFT基板侧在与球状间隔件接触的部分形成凹部，增大对置基板和TFT基板结合时的容限，并且防止由于重叠错位而引起的露光。
专利文献1：日本特开2009-182262号公报
专利文献2：日本特开2002-182220号公报
专利文献3：日本特开2007-178652号公报
发明内容
在液晶显示装置中存在视场角特性的问题。视场角特性是指在从正面观察画面时和从斜方向观察画面时，亮度发生变化，或色度发生变化的现象。对于视场角特性，借助水平方向的电场使液晶分子动作的IPS(In Plane Switching，平面转化)方式具有优异的特性。
IPS方式也有很多种，作为减少层数从而减少工序数的方式，开发了图12所示的结构的IPS方式。图12是TFT基板的剖视图。在图12中，在TFT基板之上形成有像素电极，在像素电极之上形成有栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜之上形成有无机钝化膜。在无机钝化膜之上形成有具有狭缝的公共电极。在图12的左侧形成由栅电极、栅极绝缘膜、半导体层、漏电极、及源电极构成的TFT，从该TFT的源电极经由形成在栅极绝缘膜上的通孔而向像素电极提供影像信号。借助形成在公共电极和像素电极之间的电场使液晶分子旋转来控制液晶层的透过率从而形成图像。
在这种结构的液晶显示装置中也与以往的液晶显示装置相同，需要使用间隔件来控制对置基板和TFT基板的间隔。此外，若存在形成于对置基板侧的间隔件和TFT基板侧之间的取向膜的剥落，则产生亮点这一问题也相同。
本发明的课题是，在这种IPS方式的液晶显示装置中，实现在使用柱状间隔件而控制TFT基板和对置基板的间隔的结构中，不需要特别的工艺就能抑制取向膜的剥落的、高可靠性的液晶显示装置。
本发明能够克服上述课题，代表性的方法如下所述。
(1)一种液晶显示装置，其配置有：具有像素电极、公共电极及TFT的像素呈矩阵状地形成的TFT基板；以及与所述TFT基板夹着液晶层的对置基板，并且借助形成在所述对置基板上的柱状间隔件规定所述TFT基板和所述对置基板的间隔，该液晶显示装置的特征在于，在TFT基板之上形成有所述像素电极，在所述像素电极之上按顺序形成有栅极绝缘膜和无机钝化膜，在所述无机钝化膜之上形成有具有狭缝的所述公共电极，在所述公共电极之上形成有取向膜，所述TFT的源电极和所述像素电极借助形成在栅极绝缘膜上的第一通孔而连接，在所述柱状间隔件与所述TFT基板侧接触的部分，在所述栅极绝缘膜上形成有第二通孔，所述柱状间隔件的前端以将借助所述第二通孔而在所述TFT基板侧形成的凹部覆盖的方式配置。
(2)在(1)记载的显示装置中，在所述第二通孔周边的栅极绝缘膜之下不存在电极。
(3)在(2)记载的显示装置中，所述柱状间隔件的所述前端的直径为在所述TFT基板侧形成的所述凹部的底部直径的1.5倍以上。
(4)在(3)记载的显示装置中，在所述第二通孔处存在有所述源电极和所述无机钝化膜。
(5)在(3)记载的显示装置中，在所述第二通孔的内部不存在所述源电极，在所述通孔的上侧端部周边存在有所述源电极。
(6)一种液晶显示装置，其配置有：具有像素电极、公共电极及TFT的像素呈矩阵状地形成的TFT基板；以及与所述TFT基板夹着液晶层的对置基板，并且借助形成在所述对置基板上的柱状间隔件规定所述TFT基板和所述对置基板的间隔，该液晶显示装置的特征在于，在TFT基板之上形成有所述像素电极，在所述像素电极之上按顺序形成有栅极绝缘膜和无机钝化膜，在所述无机钝化膜之上形成有具有狭缝的所述公共电极，在所述公共电极之上形成有取向膜，所述TFT的源电极和所述像素电极借助形成在栅极绝缘膜上的通孔而连接，所述柱状间隔件以将借助所述通孔而在所述TFT基板侧形成的凹部覆盖的方式配置。
(7)在(6)记载的显示装置中，所述柱状间隔件的所述前端的直径为在所述TFT基板侧形成的所述凹部的底部直径的1.5倍以上。
(8)在(6)记载的显示装置中，在所述柱状间隔件与所述TFT基板侧接触的部分及其周边除去了公共电极。
根据本发明，能够减小柱状间隔件与TFT基板侧接触的面积，因此能够抑制取向膜的剥落，能够防止亮点的产生。
此外，根据本发明，能够不减小柱状间隔件的直径地减小柱状间隔件与TFT基板侧的接触面积，因此能够防止柱状间隔件的压弯。另外，本发明能够不改变制造工艺地实施上述结构，因此能够抑制制造成本的上升。
附图说明
图1是实施例1的像素部的俯视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是实施例2的像素部的俯视图。
图5是图4的C-C剖视图。
图6是实施例3的像素部的俯视图。
图7是图6的D-D剖视图。
图8是实施例4的像素部的俯视图。
图9是图8的E-E剖视图。
图10是实施例5的像素部的俯视图。
图11是图10的F-F剖视图。
图12是表示IPS方式的动作的剖视图。
附图标记说明
10...扫描线、20...影像信号线、100...TFT基板、101...像素电极、102...栅电极、103...栅极绝缘膜、104...半导体层、105...漏电极、106...源电极、107...接触孔、108...通孔、109...无机钝化膜、110...公共电极、111...取向膜、120...凹部、150...柱状间隔件、200...对置基板、201...黑色矩阵、202...滤色器、203...保护膜、300...液晶层、301...液晶分子、1101...狭缝、1102...公共电极除去部。
具体实施方式
以下使用实施例来详细说明本发明的内容。
【实施例1】
图1是适用本发明的液晶显示装置的像素部的俯视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图。在图1中，扫描线10沿横向延伸，沿纵向排列。影像信号线20沿纵向延伸，沿横向排列。在被扫描线10和影像信号线20所包围的区域内形成有像素电极101。像素电极101由整平面形成，在像素电极101之上层叠有图1中未图示的栅极绝缘膜及无机钝化膜，在栅极绝缘膜及无机钝化膜之上形成有具有狭缝1101的对置电极110。对置电极110形成为在各像素共用。
图3是表示该情况的、图1的B-B剖视图。在图3中，在TFT基板100之上由整平面形成有像素电极101。在像素电极101之上层叠有栅极绝缘膜103及无机钝化膜109。在无机钝化膜109之上配置有具有狭缝1101的公共电极110。
在图3中，夹着液晶层300地配置有对置基板200。在对置基板200上形成有滤色器202，在滤色器202之上形成有保护膜203。由于图3表示IPS的动作，因此省略取向膜及柱状间隔件。在图3中，若对像素电极101施加影像信号，则在像素电极101和具有狭缝1101的公共电极110之间生成如图所示的电力线，从而使液晶分子301旋转，控制透过液晶层300的光从而形成图像。
回到图1，在像素的扫描线侧形成有：TFT；将TFT的源电极106和像素电极101连接的第一通孔107(接触孔107)；以及作为本发明特征的、与柱状间隔件150相对应的、栅极绝缘膜103中的第二通孔108(通孔108)。此外，以后在本说明书中，只要没有特别地事先说明，便将第一通孔称为接触孔107，将第二通孔简单地称为通孔108。在图1中，从扫描线10分支而形成栅电极102，在栅电极102之上隔着栅极绝缘膜103形成有半导体层104。影像信号线20在半导体层104之上延伸。半导体层104之上的影像信号线20兼作TFT的漏电极105。在半导体层104之上与漏电极105相对地形成有源电极106。
源电极106超过半导体层104及栅电极102而向右方延伸，与从像素区域延伸而来的像素电极101重叠。在源电极106和像素电极101重叠的部分，在栅极绝缘膜103上形成接触孔107，从而源电极106和像素电极101导通。
在图1中，在不存在像素电极101及源电极106的部分，在栅极绝缘膜103上形成有通孔108。在栅极绝缘膜103上形成了通孔108的部分成为凹部120。即，若栅极绝缘膜103为300nm左右，则形成深度为300nm左右的凹部120。覆盖TFT、接触孔107、通孔108等地形成有无机钝化膜109。
在图1中，覆盖借助在栅极绝缘膜103上形成的通孔108形成的凹部120地配置有形成在对置基板200上的柱状间隔件150。即，柱状间隔件150的顶端不是整个面与形成在TFT基板100上的取向膜111接触，而是只有顶端的周边部与取向膜111接触。因此，柱状间隔件150与TFT基板100侧的取向膜111的接触面积变小，因此能够减小由于与柱状间隔件150接触而导致的取向膜剥落的量。
图2是图1的A-A剖视图。在图2中，在TFT基板100之上形成有从扫描线10分支的栅电极102。此外，在与栅电极同一层形成有从像素区域延伸而来的像素电极101。覆盖栅电极102及像素电极101而形成有栅极绝缘膜103。夹着栅极绝缘膜103在栅电极102之上形成有半导体层104。在半导体层104之上相对配置有漏电极105和源电极106。源电极106延伸至与像素电极101重叠的区域。在源电极106与像素电极101的重叠部，在栅极绝缘膜103上形成接触孔107，从而连接源电极106和像素电极101。
覆盖这样形成的TFT而由SiN形成无机钝化膜109。在无机钝化膜109之上形成公共电极110。公共电极110在像素区域如图1所示形成有狭缝1101，在图2所示的区域成为连续的整膜。
在图2右方的不存在像素电极101的部分，在栅极绝缘膜103上形成有通孔108。在通孔108处形成有无机钝化膜109，在无机钝化膜109之上形成有公共电极110，并且在公共电极110之上形成有取向膜111。由于在栅极绝缘膜103上形成的通孔108，从而在形成有取向膜111的面上形成有凹部120。
在图2中，夹着液晶层300而形成有对置基板200。在对置基板200上形成有黑色矩阵201，在黑色矩阵201之上形成有保护膜203。此外，如图3所示在像素区域形成有滤色器202，在图2的区域形成有用于遮光的黑色矩阵201。
在保护膜203之上形成有柱状间隔件150。柱状间隔件150是在保护膜203之上涂布例如丙烯酸树脂，并通过光刻该丙烯酸树脂来图案化而形成。覆盖保护膜203及柱状间隔件150地形成有取向膜111。如图2所示，借助柱状间隔件150而规定TFT基板100和对置基板200的间隔。
如图2所示，柱状间隔件150以覆盖借助TFT基板100侧的栅极绝缘膜103的通孔108而形成的凹部120的方式与TFT基板100接触。即，柱状间隔件150覆盖形成在TFT基板100上的凹部120，只在凹部的周边部分与TFT基板100接触。因此，柱状间隔件150与TFT基板100接触的面积变小，取向膜111剥落的概率也相应的变小。即，抑制由于取向膜剥落引起的亮点的产生。
图2中的凹部120及柱状间隔件150顶端的尺寸例如如下所述。凹部120的底面直径dh为4μm～10μm，柱状间隔件150的前端直径ds为6μm～20μm，凹部120的深度dd为200nm～550nm。此外，需要使柱状间隔件150的前端尺寸ds形成得大于凹部120的底面直径dh，优选是ds≥1.5dh。这是出于考虑将TFT基板100和对置基板200贴合在一起时的贴合精度。
图2所示那样的本发明的其他优点为能够使凹部120周边的取向膜111的厚度小于其他部分。即，取向膜材料在最初以液体的状态通过柔性印刷等而涂布。这样，凹部120周边的液体流入凹部120，凹部120周边具有变薄的倾向。即，在柱状间隔件150接触的部分，能够比其他部分薄地形成取向膜111，相应地，能够减少取向膜剥落的量。
本发明能够在形成用于将源电极106和像素电极101连接的接触孔107的同时在栅极绝缘膜103上形成凹部120形成用的通孔108，因此制造工序不会增加。因此，能够不使制造成本上升地抑制亮点的产生。
此外，本发明在特征在于，通过减小柱状间隔件150与TFT基板100的接触面积，从而抑制取向膜剥落。虽然通过单纯地减小柱状间隔件150的直径也能够减小柱状间隔件150与TFT基板100的接触面积，但在该情况下，柱状间隔件150的强度变小，因此柱状间隔件150压弯的危险较大，在可靠性方面产生问题。与此相对地，本发明无需减小柱状间隔件150的直径就能够减小柱状间隔件150与TFT基板100的接触面积，因此能够不使可靠性降低地抑制亮点的产生。
【实施例2】
图4是表示本发明第二实施例的俯视图。在图4中，与实施例1的图1相比，源电极106形成为向右方较长地延伸至与柱状间隔件150相对应地形成的栅极绝缘膜103的通孔108。图4中的其他结构与图1相同。
图5是图4的C-C剖视图。图4与实施例1的图2的不同之处为，源电极106以将与柱状间隔件150相对应地形成的栅极绝缘膜103的通孔108的部分覆盖的方式延伸。图5的结构为，在形成于栅极绝缘膜103上的通孔108内存在有源电极106和无机钝化膜109。是否在通孔部108形成源电极106能够用作调整所形成的凹部120的深度。图5中的凹部120的尺寸也与图2中例示的尺寸相同。此外，在本实施例中，在形成于栅极绝缘膜103上的通孔108周边的栅极绝缘膜103的下部也未形成像素电极101等电极。
【实施例3】
图6是表示本发明第三实施例的俯视图。在图6中，与实施例1的图1相比，源电极106形成为向右方延伸至与柱状间隔件150相对应地形成的栅极绝缘膜103的通孔108的端部，并且在通孔108的与源电极106相反一侧也形成有与源电极106同时形成的金属膜。但是，在通孔108的内部未形成源电极106。
图7是图6的D-D剖视图。图7与实施例1的图2的不同点为，图7中的源电极106形成为直至通孔108的端部，并且，在通孔108的与源电极106相反一侧的栅极绝缘膜103的面上形成有与源电极106同时形成的金属膜。如图7所示，源电极106未在通孔108的内部形成。
图7所示的结构具有如下特征：能够使借助在栅极绝缘膜103上形成的通孔108而形成的凹部120的深度比实施例1或实施例2的结构深了相当于源电极106的膜厚的量。在图7中的形成于栅极绝缘膜103上的通孔108的两侧留下源电极106的结构能够与源电极106、漏电极105等的形成同时进行，因此不会使制造成本上升。
这样，根据本实施例，能够减小柱状间隔件150与TFT基板100侧的接触面积，并且能够加深借助栅极绝缘膜103的通孔108而形成的凹部120的深度，因此能够以更明确的形式实现本申请发明的优点。
【实施例4】
图8是本发明第四实施例。本实施例与实施例1～3的不同点为，将TFT的源电极106和像素电极101连结的接触孔107兼作用于减小柱状间隔件150与TFT基板100的接触面积的、形成在栅极绝缘膜103上的通孔。
在图8中，TFT的源电极106向右方延伸并与像素电极101重叠。在该部分形成有用于将源电极106和像素电极101连接的接触孔107。接触孔107形成得大于实施例1～3的接触孔107，成为与图2等中的通孔108相同程度的直径。
图9是图8的E-E剖视图。在图9中，TFT的源电极106向右方延伸至形成在栅极绝缘膜103上的接触孔107的下部而存在，并与像素电极101连接。图9的接触孔107的大小大于图2等的接触孔107的大小。借助形成在栅极绝缘膜103上的接触孔107而形成凹部120，柱状间隔件150只在凹部120的周边与TFT基板100接触。
因此，能够减小柱状间隔件150与TFT基板100的接触面积，能够抑制由于取向膜剥落导致的亮点的产生。本实施例的结构无需设置接触孔107和通孔二者，因此像素较小，适用于高清晰度画面的结构。
【实施例5】
实施例4的结构为，在形成于栅极绝缘膜103上的接触孔107处，在接触孔107的底部形成有源电极106，在接触孔107部，在无机钝化膜109之上形成有公共电极110。公共电极110和源电极106借助无机钝化膜109而绝缘，但在按压对置基板200等的情况下，存在由于柱状间隔件150而破坏无机钝化膜109的危险。在无机钝化膜109被破坏了的情况下，公共电极110和源电极106、即和像素电极101导通，该部分的像素产生不良情况。
图10是对该问题实施了对策的本实施例的俯视图。图10与实施例4的图8的不同点为，在TFT基板100中，除去与柱状间隔件150接触的周边部的公共电极110。即，图10中用虚线表示的部分的内侧是不存在公共电极110的公共电极除去部1102。但是，公共电极110除狭缝部1101以外形成为整面，因此在公共电极110的导通中不会产生问题。
图11是图10的F-F剖视图。在图11中，从柱状间隔件150的周边除去了公共电极110。根据该结构，假设由于来自外部的按压、或者冲击等在柱状间隔件150中产生应力，从而破坏了无机钝化膜109，也能够防止公共电极110和源电极106或像素电极101导通。因此，能够具有更高可靠性地实现本发明的效果。
此外，关于存在由于来自外部的按压或冲击而破坏了无机钝化膜109从而公共电极110和源电极106导通的危险这一点，实施例2的通孔108中的结构也相同。为了防止这样的危险，在实施例2中也形成从柱状间隔件150的周边除去公共电极110的结构，由此能够防止公共电极110和源电极106导通的危险。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，其配置有：具有像素电极、公共电极及TFT的像素呈矩阵状地形成的TFT基板；以及与所述TFT基板夹着液晶层的对置基板，并且借助形成在所述对置基板上的柱状间隔件规定所述TFT基板和所述对置基板的间隔，该液晶显示装置的特征在于，
在TFT基板之上形成有所述像素电极，在所述像素电极之上按顺序形成有栅极绝缘膜和无机钝化膜，在所述无机钝化膜之上形成有具有狭缝的所述公共电极，在所述公共电极之上形成有取向膜，
所述TFT的源电极和所述像素电极借助形成在栅极绝缘膜上的第一通孔而连接，
在所述柱状间隔件与所述TFT基板侧接触的部分，在所述栅极绝缘膜上形成有第二通孔，
所述柱状间隔件的前端以将借助所述第二通孔在所述TFT基板侧形成的凹部覆盖的方式配置。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述第二通孔周边的栅极绝缘膜之下不存在电极。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述柱状间隔件的所述前端的直径为在所述TFT基板侧形成的所述凹部的底部直径的1.5倍以上。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述第二通孔处存在有所述源电极和所述无机钝化膜。
5.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述第二通孔的内部不存在所述源电极，在所述通孔的上侧端部周边存在有所述源电极。
6.一种液晶显示装置，其配置有：具有像素电极、公共电极及TFT的像素呈矩阵状地形成的TFT基板；以及与所述TFT基板夹着液晶层的对置基板，并且借助形成在所述对置基板上的柱状间隔件规定所述TFT基板和所述对置基板的间隔，该液晶显示装置的特征在于，
在TFT基板之上形成有所述像素电极，在所述像素电极之上按顺序形成有栅极绝缘膜和无机钝化膜，在所述无机钝化膜之上形成有具有狭缝的所述公共电极，在所述公共电极之上形成有取向膜，
所述TFT的源电极和所述像素电极借助形成在栅极绝缘膜上的通孔而连接，
所述柱状间隔件以将借助所述通孔在所述TFT基板侧形成的凹部覆盖的方式配置。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述柱状间隔件的所述前端的直径为在所述TFT基板侧形成的所述凹部的底部直径的1.5倍以上。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述柱状间隔件与所述TFT基板侧接触的部分及其周边除去了公共电极。
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