JP2007213067A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶滴下マージンを向上させることのできる液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第1基板110と、第1基板110と対向して配置される第2基板120と、第1基板110と第2基板120との間に形成される液晶層と、第1基板110又は第2基板120のいずれか一方の基板上に形成された有機膜122と、第1基板110と第2基板120との間に形成された柱状スペーサ130と、柱状スペーサ130と有機膜122が接触する部位に形成され、柱状スペーサ130からの圧力を緩衝するためのた緩衝パターン126と、を備えている。
【選択図】図1A
【解決手段】第1基板110と、第1基板110と対向して配置される第2基板120と、第1基板110と第2基板120との間に形成される液晶層と、第1基板110又は第2基板120のいずれか一方の基板上に形成された有機膜122と、第1基板110と第2基板120との間に形成された柱状スペーサ130と、柱状スペーサ130と有機膜122が接触する部位に形成され、柱状スペーサ130からの圧力を緩衝するためのた緩衝パターン126と、を備えている。
【選択図】図1A
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶滴下マージンを向上させることのできる液晶表示装置及びその製造方法に関する。
液晶表示装置は、電界を利用して誘電異方性を有する液晶の光透過率を調節することにより画像を表示するものである。液晶表示装置は、カラーフィルタアレイが形成された上部基板と薄膜トランジスタアレイが形成された下部基板とが液晶を含む液晶層を介して貼り合わせられて形成され、これら上部基板と下部基板との間に形成された柱状スペーサにより液晶が充填されたセルギャップを維持する。
柱状スペーサは、液晶滴下方式で液晶層が形成された大型液晶表示装置に主に適用される。ここで、柱状スペーサは、液晶滴下マージンを左右する。つまり、柱状スペーサの圧縮変形量が大きいほど液晶滴下マージンが向上する。このために、柱状スペーサの材質、大きさ、及び密度を調節して圧縮変形量を大きくする方法が提案されている。
しかし、柱状スペーサの圧縮変形量が大きいと、柱状スペーサ又はその下部膜が破損してしまう恐れがあるため、柱状スペーサの圧縮変形量により液晶滴下マージンを向上させるには限界があった。このため、液晶滴下マージンの不足により液晶の滴下量を調整することが困難となり、所望する滴下量よりも超過したり、不足したりしてしまう。液晶の量を超過した場合には、上部基板に形成された柱状スペーサが下部基板と接触することができなくなり、液晶が重力によって流動し、セルギャップのバラツキが起こり、輝度のバランスが悪くなるという問題が発生する。また、液晶の量が不足した場合には、液晶が充填されていない空間から光が漏れてしまうという問題が発生する。
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、液晶滴下マージンを向上させ、液晶の滴下量を容易に調整することができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置は、第1基板と、前記第1基板と対向して配置される第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に形成される液晶層と、前記第1基板又は前記第2基板のいずれか一方の基板上に形成された有機膜と、前記第1基板と前記第2基板との間に形成された柱状スペーサと、前記柱状スペーサと前記有機膜が接触する部位に形成された緩衝パターンと、を備えることを特徴とする。
前記緩衝パターンは、前記有機膜に形成される溝もしくは孔により定義されることを特徴とする。
さらに、前記緩衝パターン内に形成される内部溝もしくは内部孔を備えることを特徴とする。前記外郭溝または前記内部孔は、前記緩衝パターンを囲むように形成されるか、又は前記緩衝パターンの周囲に部分的に形成される。
また、さらに、前記有機膜上に形成された透明導電層と、前記柱状スペーサと前記有機膜の緩衝パターンとの間に前記透明導電層が存在しないように、前記透明電極を貫通する孔とを備える。
また、本発明による液晶表示装置は、前記第1基板と前記有機膜との間に形成された薄膜トランジスタと、前記第1基板と前記有機膜との間に形成されて前記薄膜トランジスタに接続されたゲートライン及びデータラインと、前記有機膜上に前記透明導電層で形成され、前記有機膜を貫通するコンタクトホールを介して前記薄膜トランジスタに接続された画素電極とをさらに備える。また、前記有機膜上に前記ゲートライン及び前記データラインの少なくとも一方と重なるように、前記透明導電層で形成されたシールド共通ラインをさらに備える。また、前記薄膜トランジスタと前記有機膜との間に形成された無機絶縁膜をさらに備える。
上記の目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第1基板及び第2基板を提供する段階と、前記第1基板又は前記第2基板のいずれか一方の基板に有機膜を形成する段階と、前記第1基板又は前記第2基板のいずれか一方の基板に柱状スペーサを形成する段階と、液晶層を介して前記第1基板と前記第2基板を貼り合わせる段階と、前記有機膜のうち、前記柱状スペーサと接触する領域に緩衝パターンを形成する段階とを含むことを特徴とする。また、前記有機膜には前記柱状スペーサと接触する部位に緩衝パターンが形成される。また、前記有機膜の外郭溝は、回折露光マスク又はハーフトーンマスクを利用して形成される。
本発明による液晶表示装置及びその製造方法は、柱状スペーサと接触する有機絶縁膜に、外郭溝(孔)により区分されて柱状スペーサと共に圧縮変形される緩衝パターンを形成することにより、柱状スペーサの変形量による液晶滴下マージンに緩衝パターンの変形による液晶滴下マージンが加えられ、液晶滴下マージンが増加する。この結果、液晶滴下マージンが十分に確保することができるので、液晶の滴下不良によって生じ得る画質不良を防止することができる。
以下、本発明の好ましい一実施形態について図1〜図6を参照して詳細に説明する。図1A及び図1Bは本発明の一実施形態による液晶表示装置に圧力を印加する前と印加した後の断面を柱状スペーサ中心に示す断面図であり、図2は本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面を柱状スペーサ中心に示す断面図である。
図1A、図1B、および図2に示す液晶表示装置は、液晶層(図示せず)を介して貼り合わせられた上部基板(第1基板)110及び下部基板(第2基板)120と、上部基板110と下部基板120との間に形成された柱状スペーサ130とを備えている。
上部基板110は、絶縁基板に形成されたカラーフィルタアレイを含む。下部基板120は、絶縁基板に形成された薄膜トランジスタアレイを含み、その薄膜トランジスタアレイを覆う有機絶縁膜122をさらに含む。上部基板110と下部基板120との間には柱状スペーサ130が形成されて一定のセルギャップが設けられ、そのセルギャップ内には液晶層が形成される。
下部基板120の有機絶縁膜122には、柱状スペーサ130と接触する部分に、柱状スペーサ130の圧力を吸収する緩衝パターン126が形成される。緩衝パターン126は、柱状スペーサ130と接触する部分の周囲に沿って有機絶縁膜122に外郭溝124を形成することにより設けられる。これとは異なり、有機絶縁膜122の外郭溝124は、図1Aの点線で示すように、有機絶縁膜122を貫通するように延びて外郭孔の形状に形成することもできる。有機絶縁膜122の外郭溝(または外郭孔)124は、緩衝パターン126の周囲を全て囲むように形成されるか、又は緩衝パターン126の周囲に部分的に形成されることができる。また、図2に示すように、柱状スペーサ130と接触する有機絶縁膜122の緩衝パターン126内に内部溝(または外郭孔)128をさらに形成することもできる。
これにより、緩衝パターン126は、柱状スペーサ130を介して圧力が印加されると、図1Bに示すように圧縮変形されることによって圧力を吸収する。その結果、柱状スペーサ130の変形量による液晶滴下マージンに緩衝パターン126の変形による液晶滴下マージンが加えられることによって、液晶滴下マージンが増加する。つまり、上部基板110又は下部基板120に液晶を滴下した後にシール材を塗布して上部基板110と下部基板120を加熱圧着するとき、柱状スペーサ130と共に有機絶縁膜122の緩衝パターン126が変形されることによって、液晶滴下工程において液晶滴下マージンを十分に確保することができる。
ここで、有機絶縁膜122の緩衝パターン126と外郭溝(または外郭孔)124は、図3A〜図3Eに示すように多様な形状に形成することができ、その形状は特に限定されない。例えば、図3Aに示すように、有機絶縁膜122に円形帯状の外郭溝(または外郭孔)124を形成して円形形状の緩衝パターン126を形成することもでき、図3Bに示すように、円形の緩衝パターン126内に内部溝(または外郭孔)128をさらに形成することもできる。ここで、内部溝(または外郭孔)128は、図3Bに示すように外郭溝(または外郭孔)124に連結されて形成されるか、又は緩衝パターン126内に独立して形成される。一方、外郭溝(または外郭孔)124は、図3Eに示すように、有機絶縁膜122の緩衝パターン126の周囲に部分的に形成することもできる。これとは異なり、図3Cに示すように、有機絶縁膜122に四角形(多角形であっても良い)帯状の外郭溝(または外郭孔孔)124を形成して四角形(多角形)の緩衝パターン126を形成することもでき、図3Dに示すように、四角形(多角形)の緩衝パターン126内に内部溝(または外郭孔)128をさらに形成することもできる。
図4は本発明の一実施形態による有機絶縁膜が適用された液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板における1つのサブピクセル構造を示す平面図であり、図5は図4の薄膜トランジスタ基板のV−V′線断面をカラーフィルタ基板の断面と共に示す断面図である。
図4及び図5に示す薄膜トランジスタ基板は、ゲートライン2とデータライン4の交差により定義されたサブピクセル領域に形成された画素電極40と、ゲートライン2及びデータライン4と画素電極40の間に接続された薄膜トランジスタTと、薄膜トランジスタTと画素電極40との間に形成された有機絶縁膜74とを含む。
ゲートライン2とデータライン4は、ゲート絶縁膜72を介して交差するように絶縁基板70上に形成される。ゲートライン2とデータライン4の交差構造により各サブピクセル領域が定義される。ストレージライン30は、絶縁基板70上にゲートライン2と並んで形成され、各サブピクセルの中央部を短軸方向に経由してデータライン4とゲート絶縁膜72を介して交差する。
薄膜トランジスタTは、ゲートライン2に接続されたゲート電極6と、データライン4に接続されたソース電極10と、画素電極40に接続されたドレイン電極12と、ソース電極10及びドレイン電極12に接続された半導体層8とを備える。半導体層8は、ソース電極10とドレイン電極12との間にチャネルを形成する活性層8Aと、活性層8Aとソース電極10及びドレイン電極12それぞれとのオーミックコンタクトのためのオーミックコンタクト層8Bとから構成される。
画素電極40は、薄膜トランジスタTを覆う有機絶縁膜74上に形成され、その有機絶縁膜74を貫通するコンタクトホール15を介して薄膜トランジスタTのドレイン電極12に接続される。ここで、薄膜トランジスタTのドレイン電極12は、ストレージライン30が形成されたサブピクセルの中央部まで延び、ストレージライン30と重なったコンタクトホール15を介して画素電極40に接続される。
また、ドレイン電極12は、ゲート絶縁膜72を介してストレージライン30と重なってストレージキャパシタCstを形成する。
また、有機絶縁膜74の下部に無機絶縁膜78をさらに形成してもよく、このとき、コンタクトホール15は無機絶縁膜78を貫通して形成される。
有機絶縁膜74上には、データライン4及びゲートライン2と重なったシールド共通ライン60がさらに形成される。シールド共通ライン60は、データライン4よりは広い線幅を有し、ゲートライン2よりは狭い線幅を有する。シールド共通ライン60には、カラーフィルタ基板の共通電極86と同一又は類似の共通電圧が供給される。これにより、共通ライン60とカラーフィルタ基板の共通電極86間に電界が形成されないか、又は形成されたとしても微弱な電界なので、これらの間に垂直配向された液晶分子が駆動されないため、光漏れを遮断することができる。
画素電極40には、マルチドメインの形成のためのスリット44が形成される。画素電極40のスリット44は、サブピクセルの短軸方向、すなわち、ストレージライン30を基準に対称となり、かつ傾斜した斜線方向に形成される。画素電極40のスリット44は、画素電極40とカラーフィルタ基板の共通電極86との間にフリンジ電界を形成し、液晶分子がスリット44を基準に対称となるように配列することにより、マルチドメインを形成する。また、さらに多くのマルチドメインの形成のために、カラーフィルタ基板の共通電極86には、画素電極40のスリット44と交互に並んだ構造で共通電極スリット(図示せず)をさらに形成することもできる。
図5に示すカラーフィルタ基板は、絶縁基板80に順次積層されたブラックマトリクス82、カラーフィルタ84、共通電極86を含み、カラーフィルタ84と共通電極86との間にはオーバーコート層をさらに形成することもできる。さらに、カラーフィルタ基板には柱状スペーサ50が形成される。一般に、柱状スペーサ50は、薄膜トランジスタ基板のストレージライン30と重なるように形成される。
薄膜トランジスタ基板の有機絶縁膜74には、柱状スペーサ50と接触する部分に、柱状スペーサ50の圧力を吸収する緩衝パターン75が形成される。緩衝パターン75は、柱状スペーサ50と接触する部分の周囲に沿って有機絶縁膜74に外郭溝76を形成することにより設けられる。これとは異なり、有機絶縁膜74の外郭溝76は、点線で示すように、有機絶縁膜74を貫通するように延びて外郭孔の形状に形成することもできる。有機絶縁膜74の外郭溝(または外郭孔)76は、緩衝パターン75の周囲を全て囲むように形成されるか、又は緩衝パターン75の周囲に部分的に形成される。また、前述したように、柱状スペーサ50と接触する有機絶縁膜74の緩衝パターン75内に内部溝(または外郭孔)をさらに形成することもできる。これにより、緩衝パターン75は、柱状スペーサ50を介して圧力が印加されると、圧縮変形されることによって圧力を吸収する。この結果、柱状スペーサ50の変形量による液晶滴下マージンに緩衝パターン75の変形による液晶滴下マージンが加えられることによって、液晶滴下マージンが増加する。つまり、カラーフィルタ基板又は薄膜トランジスタ基板に液晶を滴下した後にシール材を塗布してこれら2つの基板を加熱圧着するとき、柱状スペーサ50と共に有機絶縁膜74の緩衝パターン75が変形されることによって、液晶滴下工程において液晶滴下マージンを十分に確保することができるようになる。
一方、柱状スペーサ50と有機絶縁膜74の緩衝パターン75との間に無機物の透明導電層が存在する場合、柱状スペーサ50から印加される圧力により画素電極40が破損する恐れがあるため、緩衝パターン75上には透明導電層が存在しないようにする。例えば、図4及び図5に示すように、柱状スペーサ50がストレージライン30と重なる部分に形成された場合、有機絶縁膜74の緩衝パターン75と柱状スペーサ50との間に画素電極40が存在しないようにするために、その緩衝パターン75に対応して画素電極40を貫通する孔を形成する。これとは異なり、柱状スペーサ50がゲートライン2又はデータライン4と重なる部分に形成された場合、有機絶縁膜74の緩衝パターン75と柱状スペーサ50との間にシールド共通ライン60が存在しないようにするために、その緩衝パターン75に対応してシールド共通ライン60を貫通する孔を形成する。これにより、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ基板を加熱圧着するとき、又はカラーフィルタ基板に加えられる荷重により柱状スペーサ50と有機絶縁膜74の緩衝パターン75が変形されるとき、透明導電層が破損することを防止することができるようになる。
以下、図4及び図5に示す薄膜トランジスタ基板の製造方法を具体的に説明する。第1マスク工程で、下部絶縁基板70上にゲートライン2、ゲートライン2に接続されたゲート電極6、ゲートライン2と並んだストレージライン30を含むゲート金属パターンが形成される。
第2マスク工程で、前記ゲート金属パターンが形成された下部絶縁基板70上にゲート絶縁膜72が形成され、ゲート絶縁膜72上に活性層8A及びオーミックコンタクト層8Bを含む半導体層8がゲートライン2及びゲート電極6の一部と重なるように形成される。
第3マスク工程で、半導体層8が形成されたゲート絶縁膜72上にデータライン4、ソース電極10、ドレイン電極12を含むソース/ドレイン金属パターンが形成される。一方、半導体層8とソース/ドレイン金属パターンは、回折露光マスク又はハーフトーン(Half−tone)マスクを利用して1つのマスク工程で形成することもできる。
第4マスク工程で、ソース/ドレイン金属パターンが形成されたゲート絶縁膜72上に、無機絶縁膜78及び有機絶縁膜74が積層され、コンタクトホール15及び外郭溝(孔)76が形成される。具体的には、図6に示すように、第4マスク工程で、前記ソース/ドレイン金属パターンが形成されたゲート絶縁膜72上に、無機絶縁膜78及び有機絶縁膜74が積層され、マスク90を利用したフォトリソグラフィ工程で有機絶縁膜74及び無機絶縁膜78がパターニングされる。ここで、マスク90としては、回折露光マスク又はハーフトーンマスクが利用される。例えば、回折露光マスクを利用する場合、マスク基板92に形成された遮断部94に対応する遮断領域に、有機絶縁膜74及び無機絶縁膜78が存在し、マスク基板92が露出した透過部96に対応する全透過領域に、有機絶縁膜74及び無機絶縁膜78を貫通するコンタクトホール15が形成される。そして、遮断部94を貫通する複数のスリット98が形成された回折露光部に対応する半透過領域に、有機絶縁膜74の一部がエッチングされるか、又は有機絶縁膜74のみを貫通する外郭溝(孔)76が形成され、有機絶縁膜74の緩衝パターン75が設けられる。
第5マスク工程で、有機絶縁膜74上に画素電極40及び共通ライン60を含む透明導電パターンが形成される。
以上のように構成される本発明による液晶表示装置及びその製造方法は、柱状スペーサと接触する有機絶縁膜に、外郭溝(孔)により区分されて柱状スペーサと共に圧縮変形される緩衝パターンを形成することにより、柱状スペーサの変形量による液晶滴下マージンに緩衝パターンの変形による液晶滴下マージンが加えられ、液晶滴下マージンが増加する。これにより、液晶滴下マージンが十分に確保されるので、液晶滴下不良による画質不良を防止することができる。
以上に説明した実施形態は、本発明を単に例示したものであって、当業者であれば、前述した内容により本発明を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であることが分かるであろう。従って、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるのではなく、特許請求の範囲により定められるべきである。
本発明は、液晶表示装置に関する技術分野に有用である。
110 上部基板、
120 下部基板、
122 有機絶縁膜、
124 外郭溝(外郭孔)、
126 緩衝パターン、
130 柱状スペーサ。
120 下部基板、
122 有機絶縁膜、
124 外郭溝(外郭孔)、
126 緩衝パターン、
130 柱状スペーサ。
Claims (20)
- 第1基板と、
前記第1基板と対向して配置される第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に形成される液晶層と、
前記第1基板又は前記第2基板のいずれか一方の基板上に形成された有機膜と、
前記第1基板と前記第2基板との間に形成された柱状スペーサと、
前記柱状スペーサと前記有機膜が接触する部位に形成され、前記柱状スペーサからの圧力を緩衝するための緩衝パターンと、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記緩衝パターンは、前記有機膜に形成される溝もしくは孔により定義されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記緩衝パターン内に形成される内部溝もしくは内部孔をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記内部溝もしくは前記内部孔が、前記緩衝パターン内に独立して形成されるか、又は前記溝もしくは前記孔に連結されて形成されることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 前記有機膜上に形成された透明導電層と、
前記柱状スペーサと前記有機膜の緩衝パターンとの間に前記透明導電層が存在しないようにするために、前記透明導電層を貫通する孔と、
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。 - 前記第1基板と前記有機膜との間に形成された薄膜トランジスタと、
前記第1基板と前記有機膜との間に形成され、前記薄膜トランジスタに接続されたゲートライン及びデータラインと、
前記有機膜上に前記透明導電層で形成され、前記有機膜を貫通するコンタクトホールを介して前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、
をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。 - 前記有機膜上に前記ゲートライン及び前記データラインの少なくとも一方と重なるように、前記透明導電層で形成されたシールド共通ラインをさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記薄膜トランジスタと前記有機膜との間に形成された無機絶縁膜をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記緩衝パターンは前記柱状スペーサにより加圧され、前記柱状スペーサと接触する前記緩衝パターンの表面が前記有機膜の残りの表面と異なる平面に配置されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 第1基板及び第2基板を提供する段階と、
前記第1基板又は前記第2基板のいずれか一方の基板に有機膜を形成する段階と、
前記第1基板又は前記第2基板のいずれか一方の基板に柱状スペーサを形成する段階と、
液晶層を介して前記第1基板と前記第2基板を貼り合わせる段階と、
前記有機膜のうち前記柱状スペーサと接触する領域に、前記柱状スペーサからの圧力を緩衝するための緩衝パターンを形成する段階とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記有機膜に溝もしくは孔が形成されて前記緩衝パターンを定義することを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記緩衝パターン内に内部溝もしくは内部孔がさらに形成されることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記内部溝もしくは前記内部孔が、前記緩衝パターン内に独立して形成されるか、又は前記溝もしくは前記孔に連結されて形成されることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記有機膜を形成する段階の後に、
前記有機膜上に透明導電層を形成する段階と、
前記柱状スペーサと前記有機膜の緩衝パターンとの間に前記透明導電層が存在しないようにするために、前記透明導電層を貫通する孔を形成する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記有機膜を形成する段階の後に、
前記第1基板と前記有機膜との間に薄膜トランジスタを形成する段階と、
前記薄膜トランジスタに接続されたゲートライン及びデータラインを形成する段階と、
前記有機膜を貫通するコンタクトホールを形成する段階と、
前記有機膜上に前記コンタクトホールを介して前記薄膜トランジスタに接続された画素電極を前記透明導電層で形成する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記ゲートライン及びデータラインを形成する段階の後に、
前記有機膜上に、前記ゲートライン及び前記データラインの少なくとも一方と重なるように、前記透明導電層でシールド共通ラインを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記薄膜トランジスタと前記有機膜との間に無機絶縁膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記コンタクトホール又は前記溝は、回折露光マスク又はハーフトーンマスクを利用して形成されることを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記コンタクトホール又は前記溝は、回折露光マスク又はハーフトーンマスクを利用して形成されることを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記緩衝パターンの表面が前記有機膜の表面と異なる平面に位置するように、前記柱状スペーサにより前記緩衝パターンを加圧することを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置の製造方法。
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