CN103323987A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种壁电极方式的液晶显示装置，抑制在壁状构造的根附近产生的壁电极断线，并抑制由形成间隙时的压力导致的层间绝缘膜的破裂，提高成品率。液晶显示装置呈矩阵状地配置多个像素，各像素在像素边界具有绝缘体的壁状构造，在壁状构造之间具有比壁状构造小的小壁状构造，包括：由在像素边界的壁状构造的侧面形成的壁状电极及与该电极相连的、从壁状电极与基板接触的面开始沿平面方向延伸的平面电极构成的壁电极；由覆盖小壁状构造的TFT侧电极及与该电极相连的、沿基板的平面方向延伸的保持电容电极构成的电极；形成在保持电容电极和平面电极之间的层间绝缘膜，在像素边界的壁状构造的上表面、侧面及根部分未形成由无机膜形成的层间绝缘膜。

Description

液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及壁电极方式的液晶显示装置，尤其涉及提高显示和可靠性的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置由于具有显示质量高、且薄型轻质、功耗低等特征，因此被广泛地用于从小型的移动终端到大型电视机的领域。
另一方面，在液晶显示装置中存在视场角特性的问题，为了实现广视场角，提出了IPS(In-Plane Switching，平面转换)方式的液晶显示装置。在IPS方式中，在使液晶分子水平地放倒的状态下，施加与基板平行的方向的电场来使液晶分子在水平面内旋转，由此控制背光源的光量来显示图像。
在专利文献1中公开有如下液晶显示装置：该液晶显示装置包括：m×n个矩阵状的像素；像素内的有源元件；施加规定电压波形的驱动机构；以及在像素内将上下基板之间的间隙保持一定的电极对，并且液晶显示装置具有能够通过在所述电极对之间施加与基板面平行的电场来控制液晶分子的取向状态从而对光进行调制的规定构造(参照专利文献1摘要)。
专利文献1：日本特开平6-214244号公报
发明内容
为了实现在上下基板之间具有电极对，且通过在电极对之间施加与基板面平行的电场来控制液晶分子的取向状态的液晶显示装置，先于本发明，研究了如下液晶显示装置，即：该液晶显示装置在像素边界具有绝缘体的壁状构造，在上述壁状构造之间具有小壁状构造，用壁状电极将上述像素边界的壁状构造的侧面覆盖，并且用电极将上述小壁状构造的表面覆盖。
但是，当将配置于像素边界的壁状构造并用为间隔件(SOC：Spacer on Color Filter)时，若在壁状构造上层形成致密且硬的无机膜、即SiN或SiO2等的层间绝缘膜，则在与CF(Color Filter，滤色器)侧基板贴合在一起并形成间隙时，层间绝缘膜破裂从而发生由于液晶层的异物导致的亮点、间隙变动，产生显示不良、可靠性降低等问题。
另外，在壁状构造上层隔着无机绝缘膜形成电极的工艺中，无机绝缘膜的膜厚在壁状构造侧面的顶上部分变厚，在根部分变薄，因此设置于无机绝缘膜上层的电极易在壁状构造侧面的根部分产生断线，产生显示不良、可靠性降低的问题。
本发明的目的在于，在壁电极方式的液晶显示装置中，抑制在壁状构造的根附近产生的壁电极的断线，并且抑制由形成间隙时的压力导致的层间绝缘膜的破裂，提高成品率。
为了解决上述课题，例如采用权利要求书中记载的结构。
举出本发明的液晶显示装置的一例如下，一种液晶显示装置，呈矩阵状地配置多个像素，各像素在像素边界具有绝缘体的壁状构造，且在上述壁状构造之间具有比上述壁状构造小壁状构造，该液晶显示装置包括：壁电极，其由在上述像素边界的壁状构造的侧面形成的壁状电极、及与该壁状电极相连的、从上述壁状电极与基板接触的面开始沿平面方向延伸的平面电极构成；电极，其由覆盖上述小壁状构造的TFT侧电极、及与该TFT侧电极相连的、沿基板的平面方向延伸的保持电容电极构成；以及层间绝缘膜，其形成在上述保持电容电极和上述平面电极之间，在该液晶显示装置中，在上述像素边界的壁状构造的根部分，上述壁状电极和上述平面电极的连接部分的壁电极的厚度形成得较厚。
另外，举出本发明的液晶显示装置的另一例如下，一种液晶显示装置，呈矩阵状地配置多个像素，各像素在像素边界具有绝缘体的壁状构造，在上述壁状构造之间具有比上述壁状构造小的小壁状构造，该液晶显示装置包括：壁电极，其由在上述像素边界的壁状构造的侧面形成的壁状电极、及与该壁状电极相连的、从上述壁状电极与基板接触的面开始沿平面方向延伸的平面电极构成；电极，其由覆盖上述小壁状构造的TFT侧电极、及与该TFT侧电极相连的、沿基板的平面方向延伸的保持电容电极构成；以及层间绝缘膜，其形成在上述保持电容电极和上述平面电极之间，在该液晶显示装置中，由有机膜形成的上述像素边界的壁状构造隔着取向膜而与滤色器侧基板相邻。
另外，在本发明的液晶显示装置的制造方法中，关于该液晶显示装置，其呈矩阵状地配置多个像素，各像素在像素边界具有绝缘体的壁状构造，在上述壁状构造之间具有比上述壁状构造小的小壁状构造，该液晶显示装置包括：壁电极，其由在上述像素边界的壁状构造的侧面形成的壁状电极、及与该壁状电极相连的、从上述壁状电极与基板接触的面开始沿平面方向延伸的平面电极构成；电极，其由覆盖上述小壁状构造的TFT侧电极、及与该TFT侧电极相连的、沿基板的平面方向延伸的保持电容电极构成；以及层间绝缘膜，其形成在上述保持电容电极和上述平面电极之间，该液晶显示装置的制造方法包括以下步骤：在上述TFT侧电极及保持电容电极上、且在TFT侧的基板上的整个面上形成上述层间绝缘膜的步骤；将上述像素边界的壁状构造的上表面、侧面及根部分的上述层间绝缘膜除去的步骤；以及从上述像素边界的壁状构造的侧面到上述平面电极上形成壁电极的步骤。
根据本发明，壁状电极和平面电极的连接部分的壁电极的厚度形成得较厚，由此能够抑制在壁状构造的根附近产生的壁电极的断线。另外，由有机膜形成的像素边界的壁状构造隔着取向膜而与滤色器侧基板相邻，由此能够抑制由形成间隙时的压力导致的层间绝缘膜的破裂。由此，能够提高成品率从而降低成本。
另外，通过将壁状构造并用为间隔件，能够减少层数，从而降低成本。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的液晶显示装置的像素的截面构造的图。
图2是表示本发明的实施例1的液晶显示装置的像素的平面构造的图。
图3是说明本发明的实施例1的适于层间绝缘膜图案形成的位置的图。
图4是表示本发明的实施例2的液晶显示装置的像素的截面构造的图。
图5是说明本发明的液晶显示装置的制造方法的图。
图6是表示适用本发明的液晶显示装置的等效电路的一个例子的图。
附图标记说明
13   信号布线
14   壁状构造
15   小壁状构造
16   TFT侧电极
17   保持电容电极
20   层间绝缘膜
21   壁电极
211  壁状电极
212  平面电极
22   绝缘膜
23   取向膜
24   液晶层
25   OC(保护膜)
26   CF侧电极
27   CF(滤色器)
28   BM(黑色矩阵)
101  基板
102  基板
103  信号线
104  扫描线
105  公共线
106  像素
107  信号驱动电路
108  扫描驱动电路
109  公共电压产生电路
110  TFT元件
具体实施方式
以下，根据附图来说明本发明的实施方式。此外，在用于说明实施方式的全部附图中，对具有相同功能的构件标注相同的附图标记，并省略其重复的说明。
实施例1
首先，在图6中表示适用本发明的液晶显示装置的等效电路的一个例子。在基板102上呈矩阵状地布线扫描线104和信号线103，在扫描线104和信号线103的各交点处经由TFT(Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)元件110而连接有像素106。扫描线104和信号线103上分别连接有扫描驱动电路108及信号驱动电路107，并对扫描线104及信号线103施加电压。在基板102上，在信号线103上平行地配置公共线105，能够从公共电压产生电路109向全部的像素施加公共电压。在基板102和基板101之间封入有液晶组合物，上述构件作为整体而构成液晶显示装置。
在图1中表示本发明的实施例1的一个像素的截面构造，在图2中表示一个像素的平面构造。图1表示例如图2的A-A’面的截面构造。在基板上，在像素边界设置绝缘体的壁状构造14，在上述像素边界的壁状构造之间设置比上述壁状构造小的小壁状构造15。壁状构造例如由有机膜形成。在配置于像素两端的壁状构造14上形成用电极覆盖侧面的壁状电极211和从壁状电极的与基板接触的面开始沿平面方向延伸的平面电极212。由于该壁状电极211与平面电极212电连接，因此将壁状电极和平面电极合起来称作壁电极21。在平面电极212和液晶层24之间配置绝缘膜22及取向膜23。在小壁状构造15上以覆盖该小壁状构造15的方式形成TFT侧的电极(以下称为“TFT侧电极16”)，从小壁状构造的与基板接触的面开始沿平面方向形成公共电极(以下称为“保持电容电极17”)。在保持电容电极17和平面电极212之间设有层间绝缘膜20，通过在该保持电容电极17的上层隔着层间绝缘膜20形成平面电极212，重叠面积成为保持电容。
通过在基板上形成壁状构造14、小壁状构造15、TFT侧电极16及保持电容电极17、层间绝缘膜20、壁电极21、绝缘膜22、取向膜23，构成TFT侧基板。
另一方面，通过在基板上形成黑色矩阵(BM：Black Matrix)28、滤色器(CF)27、CF侧电极26、保护膜(OC：Over Coat)25，构成CF侧基板。
然后，将TFT侧基板和CF侧基板贴合在一起，并在两基板之间封入液晶层24。
在本实施例中，在像素边界的壁电极21之间配置有设置于TFT侧基板上的TFT侧电极16、设置于滤色器侧基板上的CF侧电极26(以下，将TFT侧电极16和CF侧电极26合起来称为“虚设壁电极”)。在本实施例中，将像素两端的壁电极作为源电极，将虚设壁电极作为公共电极，但也可以将像素两端的壁电极作为公共电极，将虚设壁电极作为源电极。
在上述液晶显示装置的结构中，层间绝缘膜20优选是作为无机膜的SiN或SiO2等。其理由是，若是无机膜，则能够减薄保持电容电极17和平面电极212之间的层间绝缘膜20的膜厚，因此易于形成保持电容。
但是，若在像素边界的壁状构造14的上层也形成层间绝缘膜20，并使像素边界的壁状构造14作为间隔件发挥作用，则在贴合基板时，产生层间绝缘膜20由于形成间隙时的压力而破裂的问题。由于层间绝缘膜20的破裂，在液晶层24中混入异物而产生亮点或发生间隙变动，因而导致成品率降低，造成成本上升。
另外，若通过溅镀等的成膜而在壁状构造14的上层形成层间绝缘膜20，则层间绝缘膜20易在壁状构造侧面的上部堆积，因此壁状构造上部的膜厚变厚。另一方面，在壁状构造的根部分，绝缘膜难以堆积，因此膜厚变薄。该情况在形成于层间绝缘膜上层的壁电极21的情况下也相同，当在膜厚不均匀的层间绝缘膜20的上层形成壁电极21时，壁电极21更加难以在壁状构造的根部分堆积，因此壁状电极211和平面电极212之间易产生断线。由于以上原因，若在壁状构造14的上层形成层间绝缘膜20，则由电极断线导致成品率降低，从而造成成本上升。
对于这些课题，在本发明中，如图1所示，采用在像素边界的壁状构造14的上表面、侧面及根部分除去层间绝缘膜20的构造。另外，在本发明中，如图1所示，在像素边界的壁状构造14的根部分，壁状电极211和平面电极212的连接部分的壁电极21的厚度形成得较厚。另外，在本发明中，由有机膜形成的像素边界的壁状构造14隔着取向膜23而与滤色器侧基板相邻。
通过形成该构造，即使将像素边界的壁状构造14并用为间隔件SOC，形成间隙时的压力也不会施加于层间绝缘膜20，因此能够抑制层间绝缘膜20的破裂。即，能够防止在液晶层24中混入异物或间隙变动等。另外，在形成壁电极21时，由于在壁状构造14的侧面不存在层间绝缘膜20，因此易于形成壁状构造14的根部分处的电极层，能够增厚膜厚，因此能够防止壁状电极211和平面电极212的断线。由于以上理由，通过形成图1的构造，能够将壁状构造14用作间隔件SOC，从而减少层数，防止在液晶层中混入异物或产生间隙变动，并抑制由壁电极的断线导致的成品率降低，从而能够降低成本。
另一方面，由于在制造工艺中会产生层间对准错位，因此在像素构造中也需要考虑层间对准错位的影响。层间对准错位是在从某成为基准的层开始层叠的情况下，在成为基准的层和形成的层之间产生错位的现象。例如，假设在层间产生±0.5μm的层间对准错位的影响，则层间绝缘膜20的端部需要与保持电容电极17的端部及壁状构造14的侧面相距至少1μm以上。这样做的理由是，在与层间绝缘膜20的端部只相距不足1μm的情况下，当层间绝缘膜20的端部和保持电容电极17的端部分别错位+0.5μm、-0.5μm时，层间绝缘膜20无法完全覆盖保持电容电极17，因此保持电容电极17与壁电极21有可能短路。另外，当层间绝缘膜20的端部和壁状构造14侧面分别错位+0.5μm、-0.5μm时，层间绝缘膜20会形成在壁状构造14的侧面，因此层间绝缘膜20有可能由于形成间隙时的压力而破裂。因此，如图3所示，若使壁状构造14的位置、保持电容电极17的位置分别为0、L(μm)，则适于层间绝缘膜20图案形成的位置x(μm)为1≤x≤L-1(μm)。通过在该区域内将层间绝缘膜20图案形成，即使在制造工艺中产生层间对准错位的影响，也能够抑制保持电容电极17和平面电极212的短路，并能够防止在壁状构造14侧面形成层间绝缘膜20。而且，能够稳定地形成保持电容，并且能够稳定地形成间隙。
根据以上的结构，在本发明的实施例1的构造中，即使将壁状构造并用为壁电极的基底及间隔件SOC，也能够防止在液晶层中混入异物、间隙变动及电极的断线，因此能够减少层数并提高成品率，从而实现成本降低。
实施例2
在图4中表示本发明的实施例2的液晶显示装置的一个像素的截面构造。在实施例1中，为了形成虚设壁电极而在CF侧基板上配置有CF侧电极26，但如图4所示，在不存在CF侧电极26的截面构造中，也实现相同的作用效果。因此，在本发明的实施例2的构造中也是，即使将壁状构造并用为壁电极的基底及间隔件SOC，也能够防止在液晶层中混入异物、间隙变动及电极的断线，因此能够减少层数并提高成品率，从而实现成本降低。
在图5中用带○的数字表示本发明的TFT侧基板的构造的层叠顺序。而且，根据该层叠顺序，以下记载液晶显示装置的制造的工艺流程。
(1)在TFT侧的基板上通过溅镀或者CVD等在整个面上形成信号布线13，并通过光刻等技术进行图案形成以形成所期望图案。信号布线的材料为金属(Al、Cu、Mo、W等)。
(2)在其上层通过旋涂等在整个面上形成成为壁状构造的绝缘膜，并通过光刻等进行图案形成。此时，可以通过加网曝光等技术将大壁状构造14及大壁状构造之间的小壁状构造15图案形成，也可以分别形成大壁状构造14及小壁状构造15。
(3)在壁状构造上层整个面地形成成为公共电极17的ITO电极，并以覆盖小壁状构造15的方式将ITO图案形成。
(4)在公共电极17上层通过CVD法等在整个面上形成成为层间绝缘膜20的SiN或SiO2等的无机绝缘膜，在大壁状构造14的周边通过进行图案形成而除去SiN或SiO2等。
(5)在层间绝缘膜20上层通过溅镀等在整个面上形成成为壁电极21的ITO，并进行图案形成以形成所期望的图案。
(6)在以上的工艺中，在大壁状构造14和小壁状构造15之间存在孔。为了填充该孔而通过旋涂等在整个面上形成成为绝缘膜22的有机绝缘膜材料。可以在大壁状构造14的顶上除去有机绝缘膜，也可以在大壁状构造14顶上形成有机绝缘膜。图5是在大壁状构造14的顶上除去有机绝缘膜后的情况。
(7)在形成绝缘膜22之后，在整个面上形成取向膜23。然后，通过摩擦或光取向技术等对取向膜施加取向限制力，由此能够使液晶沿一定方向取向。
(8)将由以上工艺形成的TFT侧基板、和CF侧基板贴合在一起，并封入液晶层，由此液晶显示装置完成。
在以上的工艺中，在整个面上形成成为层间绝缘膜20的无机绝缘膜之后，除去大壁状构造14周边的无机绝缘膜，在其上层通过溅镀等在整个面上形成壁电极21，由此能够在大壁状构造14的根部分，将壁状电极211和平面电极212的连接部分的壁电极21的厚度形成得较厚。

Claims (11)

1.一种液晶显示装置，呈矩阵状地配置多个像素，各像素在像素边界具有绝缘体的壁状构造，且在所述壁状构造之间具有比所述壁状构造小的小壁状构造，
所述液晶显示装置包括：
壁电极，其由在所述像素边界的壁状构造的侧面形成的壁状电极、及与该壁状电极相连的、从所述壁状电极与基板接触的面开始沿平面方向延伸的平面电极构成；
电极，其由覆盖所述小壁状构造的TFT侧电极、及与该TFT侧电极相连的、沿基板的平面方向延伸的保持电容电极构成；以及
层间绝缘膜，其形成在所述保持电容电极和所述平面电极之间，
所述液晶显示装置的特征在于，
在所述像素边界的壁状构造的根部分，所述壁状电极和所述平面电极的连接部分的壁电极的厚度形成得较厚。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述像素边界的壁状构造的上表面、侧面及根部分，未形成由无机膜形成的所述层间绝缘膜。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
当使所述壁状构造的位置、保持电容电极的位置分别为0、L时，所述层间绝缘膜图案形成的位置x为1≤x≤L-1，所述0、L、x、1的单位为μm。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
使所述像素边界的壁状构造作为与滤色器侧基板的间隔件。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
在滤色器侧基板上具有滤色器侧电极，使所述TFT侧电极和所述滤色器侧电极作为虚设壁电极。
6.一种液晶显示装置，呈矩阵状地配置多个像素，各像素在像素边界具有绝缘体的壁状构造，在所述壁状构造之间具有比所述壁状构造小的小壁状构造，
所述液晶显示装置包括：
壁电极，其由在所述像素边界的壁状构造的侧面形成的壁状电极、及与该壁状电极相连的、从所述壁状电极与基板接触的面开始沿平面方向延伸的平面电极构成；
电极，其由覆盖所述小壁状构造的TFT侧电极、及与该TFT侧电极相连的、沿基板的平面方向延伸的保持电容电极构成；以及
层间绝缘膜，其形成在所述保持电容电极和所述平面电极之间，
所述液晶显示装置的特征在于，
由有机膜形成的所述像素边界的壁状构造隔着取向膜而与滤色器侧基板相邻。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，
由无机膜形成的所述壁状电极形成至所述滤色器侧基板的附近。
8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述像素边界的壁状构造的上表面、侧面及根部分未形成由无机膜形成的所述层间绝缘膜。
9.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，
使所述像素边界的壁状构造作为与滤色器基板的间隔件。
10.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，
在滤色器侧基板上具有滤色器侧电极，使所述TFT侧电极和所述滤色器侧电极作为虚设壁电极。
11.一种液晶显示装置的制造方法，该液晶显示装置呈矩阵状地配置多个像素，各像素在像素边界具有绝缘体的壁状构造，在所述壁状构造之间具有比所述壁状构造小的小壁状构造，该液晶显示装置包括：壁电极，其由在所述像素边界的壁状构造的侧面形成的壁状电极、及与该壁状电极相连的、从所述壁状电极与基板接触的面开始沿平面方向延伸的平面电极构成；电极，其由覆盖所述小壁状构造的TFT侧电极、及与该TFT侧电极相连的、沿基板的平面方向延伸的保持电容电极构成；以及层间绝缘膜，其形成在所述保持电容电极和所述平面电极之间，
所述液晶显示装置的制造方法包括以下步骤：
在所述TFT侧电极及保持电容电极上、且在TFT侧的基板上的整个面上形成所述层间绝缘膜的步骤；
将所述像素边界的壁状构造的上表面、侧面及根部分的所述层间绝缘膜除去的步骤；以及
从所述像素边界的壁状构造的侧面到所述平面电极上形成壁电极的步骤。
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