JP2005215180A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチギャップ半透過液晶表示装置において、凹パターンに起因した額縁部の駆動回路や配線に対する腐食をなくして、製造歩留まりを向上させた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 額縁部１０４の凹パターンの形状を表示領域１０２の凹パターンと異ならせて、凹パターンを駆動回路上や配線パターン３２上を避けて配置することにより、あるいは凹パターンを保護パターンで被う。また、額縁部１０４に表示領域１０２と同等の面積密度の凹パターンを形成した後に、柱状スペーサ２５、５０を形成する際に、その柱状スペーサ５０で額縁部１０４に形成された透明絶縁膜層の凹パターンを埋めるようにパターンニングする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の柱状スペーサを備え、一つの画素内に厚みの異なる液晶層を備え、額縁部にも液晶層の厚みを変えるためのパターンが形成された液晶表示装置に関し、特にアレイ側基板構造に関する。

近年、モバイルコンピュータ、携帯電話等への液晶表示装置の応用がさらに進展する中で、これらの機器では液晶表示装置の低消費電力化が重要な要求仕様となっている。こうした従来の液晶表示装置に表示される画面の視認性を確保するために、例えば液晶画面の背後に光源を配置し、この光源（バックライト）からの光が液晶画面を透過することが行われており、これにより良好な視認性を確保している。しかしながら、バックライトを用いた液晶表示装置は、視認性の点で満足するものの、一方でバックライトを点灯するための電力を消費することは避けられなかった。

これに対して、バックライトを用いずに外部から入射した周囲光を反射させて表示を行う反射型液晶表示装置や、透過機能と反射機能の両方を兼ね備えた反射透過型液晶表示装置の開発が進められている。とくに、反射透過型液晶表示装置は、暗い場所や明るい場所でも視認性が良いため、携帯電話のディスプレイとして普及しつつある。

こうした反射透過型液晶表示装置において、反射表示時と透過表示時の両方で最適な光学特性を得ることが求められるようになっている。反射透過型液晶表示装置では反射部と透過部で透過する光が液晶層を通過する経路の長さ（履歴）が異なるので、それに伴い反射部と透過部とで最適なセルギャップ（液晶層の長さ）が異なっている。そこで透明電極の下の層間絶縁膜に凹パターンを設けて透過部のセルギャップを大きくすることで、反射部と透過部で最適なセルギャップを設定した構成を有する半透過型液晶表示装置が開発されている。このような構成を特徴とする半透過型液晶表示装置は「マルチギャップ半透過液晶表示装置」と呼ばれている。

一方、液晶表示装置には液晶層の厚さを一定に保つための各種のスペーサが配置されている。これらの各種のスペーサのうち、アレイ基板上にフォトリソグラフィー法により一体的に形成される柱状スペーサは、液晶表示装置の表示領域を構成する多数の画素について、それぞれの画素の表示の領域に重ならないように走査線と信号線の交点付近に配置されるので、良好な表示品位を得ることができる。

また、こうした柱状スペーサとなる樹脂は、透明絶縁膜上への樹脂レジスト塗布、露光、現像、剥離の工程を経て形成される。このレジスト塗布において、塗布面の凹凸はその塗布膜厚に大きく影響する。前述のマルチギャップ半透過液晶表示装置の表示領域においては、マルチギャップを形成するための塗布面の凹パターンの存在により、塗布面が平坦な額縁部に比べて樹脂レジストの膜厚が薄くなるレベリングと言われる現象がおこり、表示領域と額縁部でセルギャップのムラが生じる原因となっていた。これを防ぐために画素電極のない額縁部にも凹パターンを形成することによって、液晶表示装置の表示領域と額縁部との面積密度を同等に構成している。（特許文献１参照）
特開２００４−２０９４６号公報

しかしながら、従来の技術においては、額縁部には表示領域に信号を供給する駆動回路や配線等が形成され、上部を透明絶縁膜層が被い駆動回路や配線を保護している。層間絶縁膜は２層構造で上層膜に穴を開ける事により、マルチギャップを形成するための凹パターンを形成しているが、従来は駆動回路や配線上にも凹パターンを設けていた。このため、駆動回路や配線を保護している層間の絶縁膜の下層膜に微少なクラックがあった場合には、このクラックに対し、エッチング工程においてエッチャント（エッチング液）が浸入して駆動回路や配線にまで到達し、これを原因とした化学反応による腐食が駆動回路や配線に生じていた。

本発明の目的は、マルチギャップ半透過液晶表示装置において、凹パターンに起因した額縁部の駆動回路や配線に対する腐食をなくして、製造歩留まりを向上させた液晶表示装置を提供することにある。

請求項１に記載の本発明は、マトリクス状に配置された複数の信号線及び複数の走査線、前記信号線と走査線の各交差部に配置されたスイッチング素子、前記信号線と前記走査線と前記スイッチング素子を覆うように配置された透明絶縁膜層、前記透明絶縁膜層に形成されたスルーホールを介して前記スイッチング素子の各々に電気的に接続された複数の画素電極を有する表示領域と、前記表示領域の周辺に形成され前記表示領域に信号を供給する駆動回路と配線を有する額縁部とが形成されたアレイ基板と、前記画素電極と相対する対向電極が形成された対向基板と、前記両基板間に充填された液晶層とを備え、前記画素電極は、外光を反射して画像を表示する反射画素電極と、バックライト光を透過して画像を表示する透過画素電極とからなり、前記反射画素電極上と前記透過画素電極上とで液晶層の厚みを異ならせる為に、前記透過画素電極下の前記透明絶縁膜層には凹パターンが形成され、前記額縁部には、前記表示領域と同等の面積密度の前記凹パターンが形成される液晶表示装置において、前記額縁部の凹パターンが前記駆動回路上と前記配線上とを避けて配置されている。

このような請求項１に記載の本発明においては、前記額縁部の前記凹パターンを前記駆動回路上と前記配線上とを避けた位置に配置することで、凹パターンが形成された透明絶縁膜にクラックが生じたとしても、エッチング液が駆動回路や配線に届かないようにしている。

また、請求項２に記載の本発明は、マトリクス状に配置された複数の信号線及び複数の走査線、前記信号線と走査線の各交差部に配置されたスイッチング素子、前記信号線と前記走査線と前記スイッチング素子を覆うように配置された透明絶縁膜層、前記透明絶縁膜層に形成されたスルーホールを介して前記スイッチング素子の各々に電気的に接続された複数の画素電極を有する表示領域と、前記表示領域の周辺に形成され前記表示領域に信号を供給する駆動回路と配線を有する額縁部とが形成されたアレイ基板と、前記画素電極と相対する対向電極が形成された対向基板と、前記両基板間に充填された液晶層とを備え、前記画素電極は、外光を反射して画像を表示する反射画素電極と、バックライト光を透過して画像を表示する透過画素電極とからなり、前記反射画素電極上と前記透過画素電極上とで液晶層の厚みを異ならせる為に、前記透過画素電極下の前記透明絶縁膜層には凹パターンが形成され、前記額縁部には、前記表示領域と同等の面積密度の前記凹パターンが形成される液晶表示装置において、前記額縁部の前記凹パターンが被覆部材により被覆されている。

このような請求項２に記載の本発明においては、前記額縁部の前記凹パターンを被覆部材により覆うことを特徴とする。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項２において、前記被覆部材は、前記反射画素電極あるいは前記透過画素電極あるいは前記反射画素電極と前記透過画素電極との両方である。

このような請求項３に記載の本発明においては、前記額縁部の前記凹パターンを前記反射画素電極あるいは前記透過画素電極あるいは前記反射画素電極と前記透過画素電極により覆うことを特徴とする。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項２において、前記被覆部材は、前記アレイ基板と前記対向基板との間隔を規定する複数の柱状スペーサである。

このような請求項４に記載の本発明においては、前記額縁部の前記凹パターンに柱状スペーサを埋設することにより覆うことを特徴とする。

また、請求項５に記載の本発明は、請求項２において、前記被覆部材は、前記透明絶縁膜層である。

このような請求項５に記載の本発明においては、前記額縁部の前記凹パターンを前記透明絶縁層により覆うことを特徴とする。

本発明によれば、マルチギャップ半透過液晶表示装置において、凹パターンに起因した額縁部の駆動回路や配線に対する腐食をなくして、製造歩留まりを向上させた液晶表示装置を提供することができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照しながら本発明に係わる液晶表示装置の実施の形態について説明する。

図１の斜視図に示すように、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネル１０と、バックライトユニット３０とを備えている。また、液晶表示パネル１０は、第１基板としてのアレイ基板１００と、このアレイ基板１００に対向配置された第２基板としての対向基板２００と、アレイ基板１００と対向基板２００との間に配置された液晶成物とを備えている。

このような液晶表示パネル１０において、画像を表示する表示領域１０２は、アレイ基板１００と対向基板２００とを貼り合わせるシール材１０６によって囲まれた領域内に形成され、複数の画素を備えている。表示領域１０２内から引き出された各種配線パターンを有する額縁部１０４は、表示領域１０２の辺縁部全周に形成されている。

第１の実施の形態を説明するための図１中におけるＡ−Ａ’で示された部分の概略断面図を図２に示す。図２に示すように、液晶表示パネル１０は、アレイ基板１００、対向基板２００及びバックライト３０を備えている。また、アレイ基板１００はガラス基板などの透明絶縁基板１４を有する。

表示領域１０２では、この透明絶縁基板１４上に複数の信号線３４と図示しない複数の走査線がマトリクス状に配置されており、そのマトリクス状の各格子毎に図示しないスイッチ素子が配置されている。スイッチ素子としては、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。

また、額縁部１０４には、駆動回路や配線パターン３２が配置されている。

これらの信号線３４や配線パターン３２を覆うように、上層の有機絶縁膜１６と下層の層間絶縁膜３３が形成されている。有機絶縁膜１６の表面にはマルチギャップ用凹パターンとは別に、反射表示時の視角特性を改善するための凹凸パターンが設けられている。

また有機絶縁膜１６には液晶層の厚みに差をつけるための凹パターンとしてマルチギャップ穴１９が下層の層間絶縁膜３３に至る深さまで開いている。有機絶縁膜１６の表面には画素電極が形成されている。画素電極は、バックライト３０からの光を透過して画像を表示する透過画素電極１７と、外光を反射して画像を表示する反射画素電極１８とで構成されている。

透過画素電極１７は、有機絶縁膜１６のマルチギャップ穴１９上に形成されている。反射画素電極１８は凹凸パターンが設けられた有機絶縁膜１６上に形成されている。額縁部１０４のマルチギャップ穴１９は駆動回路や配線パターン３２を避けて配置されている。透過画素電極１７と反射画素電極１８の表面には図示しない配向膜が形成されている。

一方、対向基板２００は、アレイ基板１００と同じくガラス基板などの絶縁基板２１を有しており、表示領域１０２の表面には赤色着色層２２Ｒ、緑色着色層２２Ｇ、青色着色層２２Ｂが形成され、額縁部１０４の表面には遮光体３５が形成されている。さらにこの赤色着色層２２Ｒ、緑色着色層２２Ｇ、青色着色層２２Ｂおよび遮光体３５を覆うように対向電極２３が形成されている。対向電極の表面には図示しない配向膜が形成されている。

また、アレイ基板１００と対向基板２００との間隔を一定に保つために、両基板間には柱状スペーサ２５が配置されている。この柱状スペーサ２５は表示領域１０２と額縁部１０４で高さを同じにするために、有機絶縁膜１６上の平坦部分３６を土台として形成されている。

上記のように構成されたアレイ基板１００と対向基板２００は所定間隔でもって対向して配置され、さらに両基板の周囲を囲むように形成されたシール材３１によって貼り合わされている。この両基板間には、さらに液晶層１３が注入されて、その内部を充填している。また、アレイ基板１００と対向基板２００の外側には、偏光板と位相差板からなるフィルム２６，２７がそれぞれ貼り付けられている。

このような上記構成によれば、額縁部１０４のマルチギャップ穴１９は駆動回路や配線パターン３２を避けて配置されているため、たとえ層間絶縁膜３３にクラックが生じたとしても、駆動回路や配線パターン３２部分にエッチャントが触れることはなく、腐食が起こらない。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を、既に示した図１へ適用した場合における概略断面図を図３に示す。この図３に示す第２の実施の形態では、額縁部１０４の駆動回路や配線パターン４０の幅が比較的大きいため、表示領域１０２と額縁部１０４で同じ面積密度のマルチギャップ穴４１を形成する場合において、駆動回路上や配線パターン４０上にマルチギャップ穴４１を形成せざるを得ない場合の例である。

この場合は、マルチギャップ穴４１上に透過画素電極１７と同レイヤーで保護パターン４２を形成している。それ以外は第１の実施の形態と同一である。こうした構成により、保護パターン４２が層間絶縁膜３３に生じたクラックを塞ぐので、額縁部１０４のマルチギャップ穴１９にエッチャントが染み込むことはなく、したがって配線パターン４０に腐食は起こらない。なお、ここでは説明のために、マルチギャップ穴４１上の保護パターン４２を透過画素電極１７で形成する例を示したが、これに限定することなく、たとえば反射画素電極１８あるいは透過画素電極１７と反射画素電極１８との両方で形成してもよい。また、幅の広い配線パターン４０のみならず、例えば第１の実施の形態において示した配線パターン３２が、マルチギャップ穴１９の下に配置される場合においても、同様に効果を奏するものである。

＜第３の実施の形態＞
図４に、本発明の第３の実施の形態を説明するための断面図を示す。この図４に示されるのは、既に示した図２に記載の断面図において、額縁部１０４のマルチギャップ穴１９の部分に有機絶縁膜１６を残して塞いだ状態である。この構造は、額縁部１０４と表示領域１０２のそれぞれの領域にマルチギャップ穴１９を形成する際に、不要な部分の有機絶縁膜１６の除去をハーフエッチング処理により行うことで実現できる。このハーフエッチング処理によれば、通常のエッチング工程と同様の工程でありながら、エッチング時間を額縁部１０４にかかる部分のみ少なく（半分程度に）するだけの処理で、額縁部１０４にかかるマルチギャップ穴１９を有機絶縁膜１６で塞ぐことができる。

このようにして有機絶縁膜１６で額縁部１０４の下のマルチギャップ穴１９が塞がれるので、エッチャントが染み込むことはない。たとえ層間絶縁膜３３に仮に微小なクラックが生じていても、有機絶縁膜１６で塞がれているので、エッチャントがこのクラックに染み込み、下の配線パターン３２に到達して腐食させることを阻止できる。また、第２の実施の形態で示した幅の広い配線パターン４０がマルチギャップ穴１９の下に配置されても同様の効果を奏する。

＜第４の実施の形態＞
図５は、本発明を適用した第４の実施の形態による液晶表示装置の表示領域１０２と額縁部１０４の構造を示している。この額縁部１０４には図示しない駆動回路や配線パターン３２が配置されている。これらの配線パターン３２等を覆うように上層の有機絶縁膜１６と下層の層間絶縁膜３３が形成されている。有機絶縁膜１６の表面には、マルチギャップ用凹パターンとは別に、反射表示時の視角特性を改善するための凹凸パターンが設けられている。また有機絶縁膜１６には、液晶層１３の厚みに差をつけるための凹パターンとして、マルチギャップ穴１９が下層の層間絶縁膜３３に至る深さまで開いている。

有機絶縁膜１６上には、液晶層１３を挟み込む間隔を一定に保つための柱状スペーサ２５が配置される。この柱状スペーサ２５は有機絶縁膜１６の平坦部分３６を土台として形成される。額縁部１０４の有機絶縁膜１６上に関しては、表示領域１０２と同様なマルチギャップ穴１９が配置されるのであるが、額縁部１０４のできあがり断面構造において、柱状スペーサ２５でマルチギャップ穴１９が埋められている点が本実施の形態の特徴である。

こうした第４の実施の形態による構造では、額縁部１０４のマルチギャップ穴１９は柱状スペーサ５０で完全に埋められるので、たとえ層間絶縁膜３３に仮に微小なクラックが生じていても、柱状スペーサ５０で塞がれているので、エッチャントがこのクラックに染み込み、この下に配設されている駆動回路や配線パターン３２が腐食されることは無く、このため高い歩留りを得ることができる。また、第２の実施の形態にて示した幅の広い配線パターン４０がマルチギャップ穴１９の下に配置される場合においても、同様の効果を奏する。

本発明に係る第１〜４の実施の形態による液晶表示装置を説明するための外観俯瞰図を示す。 本発明に係る第１の実施の形態による液晶表示装置の構造を説明するため概略断面図を示す。 本発明に係る第２の実施の形態による液晶表示装置の構造を説明するため概略断面図を示す。 本発明に係る第３の実施の形態による液晶表示装置の構造を説明するため概略断面図を示す。 本発明に係る第４の実施の形態による液晶表示装置の構造を説明するため概略断面図を示す。

符号の説明

１０ 液晶表示パネル
１３ 液晶層
１６ 有機絶縁膜
１７ 透過画素電極
１８ 反射画素電極
１９ マルチギャップ穴
２５、５０ 柱状スペーサ
３０ バックライトユニット
３２ 配線パターン
３３ 層間絶縁膜
１００ アレイ基板
１０２ 表示領域
１０４ 額縁部
２００ 対向基板

Claims (5)

1. マトリクス状に配置された複数の信号線及び複数の走査線、前記信号線と走査線の各交差部に配置されたスイッチング素子、前記信号線と前記走査線と前記スイッチング素子を覆うように配置された透明絶縁膜層、前記透明絶縁膜層に形成されたスルーホールを介して前記スイッチング素子の各々に電気的に接続された複数の画素電極を有する表示領域と、前記表示領域の周辺に形成され前記表示領域に信号を供給する駆動回路と配線を有する額縁部とが形成されたアレイ基板と、
   前記画素電極と相対する対向電極が形成された対向基板と、
   前記両基板間に充填された液晶層とを備え、
   前記画素電極は、外光を反射して画像を表示する反射画素電極と、バックライト光を透過して画像を表示する透過画素電極とからなり、
   前記反射画素電極上と前記透過画素電極上とで液晶層の厚みを異ならせる為に、前記透過画素電極下の前記透明絶縁膜層には凹パターンが形成され、
   前記額縁部には、前記表示領域と同等の面積密度の前記凹パターンが形成される液晶表示装置において、
   前記額縁部の凹パターンが前記駆動回路上と前記配線上とを避けて配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. マトリクス状に配置された複数の信号線及び複数の走査線、前記信号線と走査線の各交差部に配置されたスイッチング素子、前記信号線と前記走査線と前記スイッチング素子を覆うように配置された透明絶縁膜層、前記透明絶縁膜層に形成されたスルーホールを介して前記スイッチング素子の各々に電気的に接続された複数の画素電極を有する表示領域と、前記表示領域の周辺に形成され前記表示領域に信号を供給する駆動回路と配線を有する額縁部とが形成されたアレイ基板と、
   前記画素電極と相対する対向電極が形成された対向基板と、
   前記両基板間に充填された液晶層とを備え、
   前記画素電極は、外光を反射して画像を表示する反射画素電極と、バックライト光を透過して画像を表示する透過画素電極とからなり、
   前記反射画素電極上と前記透過画素電極上とで液晶層の厚みを異ならせる為に、前記透過画素電極下の前記透明絶縁膜層には凹パターンが形成され、
   前記額縁部には、前記表示領域と同等の面積密度の前記凹パターンが形成される液晶表示装置において、
   前記額縁部の前記凹パターンが被覆部材により被覆されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記被覆部材は、
   前記反射画素電極あるいは前記透過画素電極あるいは前記反射画素電極と前記透過画素電極との両方であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記被覆部材は、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間隔を規定する複数の柱状スペーサであることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記被覆部材は、
   前記透明絶縁膜層であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。

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