JP2008015375A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シール材近傍のギャップムラの発生を抑制し、製造歩留まりを向上することが可能な液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 シール材１１によって貼り合わされたアレイ基板１００と対向基板２００との間に液晶層３００を保持し、複数の画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されたアクティブエリア１２を備え、アレイ基板１００は、アクティブエリア１２の周辺に額縁状に配置された遮光層１５と、遮光層１５の外周に配置され遮光層１５と同等の膜厚の平坦化層１６と、を備え、シール材１１は、遮光層１５及び平坦化層１６の上に配置されたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に係り、特に、アクティブエリアの周辺に額縁状の遮光層を備えた液晶表示装置及びこの製造方法に関する。

液晶表示装置などの表示装置は、マトリクス状の画素によって構成されたアクティブエリアを備えている。このアクティブエリアは、画素の行方向に沿って延在する複数の走査線、画素の列方向に沿って延在する複数の信号線、これら走査線と信号線との交差部付近に配置されたスイッチング素子、スイッチング素子に接続された画素電極などを備えている。

アクティブエリアの周辺には、光漏れを防止するための遮光層が額縁状に配置されている。この遮光層は、色素や顔料を含有した感光性樹脂によって形成される場合が多い。このような感光性樹脂によって形成された遮光層は、十分な遮光性を確保するために比較的厚い膜厚を有している。レイアウト上の制約や製造プロセス上の制約などにより、遮光層を基板端部まで伸ばすことができない場合、シール材が塗布される位置の一部が遮光層と干渉することがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２４１８２６号公報

このようにシール材の下に遮光層のエッジが位置するような場合、シール材を塗布する際の塗布位置のバラツキにより、貼り合せた後のシール材の線幅にバラツキが生ずるおそれがある。このようなシール材の線幅のバラツキは、液晶表示パネルの４辺でのセルギャップを支持する面積比率に差を生じさせ、アクティブエリアのシール材近傍においてギャップムラに起因した表示不良を生じさせる原因となる。このような表示不良に対してはリペアが困難な場合が多く、製造歩留まりの低下を招く。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、シール材近傍のギャップムラの発生を抑制し、製造歩留まりを向上することが可能な液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

この発明の第１の態様による液晶表示装置は、
シール材によって貼り合わされた第１基板と第２基板との間に液晶層を保持し、複数の画素によって構成されたアクティブエリアを備え、
前記第１基板は、
前記アクティブエリアの周辺に額縁状に配置された遮光層と、
前記遮光層の外周に配置され、前記遮光層と同等の膜厚の平坦化層と、
を備え、
前記シール材は、前記遮光層及び前記平坦化層の上に配置されたことを特徴とする。

この発明の第２の態様による液晶表示装置の製造方法は、
絶縁基板上にアクティブエリアに対応したパターンを形成し、アクティブエリアの周辺に額縁状に遮光層を形成し、遮光層の外周に遮光層と同等の膜厚の平坦化層を形成する第１基板の形成工程と、
前記第１基板の前記遮光層及び前記平坦化層の上にシール材を塗布する工程と、
前記シール材により前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を封止する工程と、
を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、シール材近傍のギャップムラの発生を抑制し、製造歩留まりを向上することが可能な液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、この実施の形態に係る液晶表示装置、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置は、略矩形平板状の液晶表示パネル１を備えている。この液晶表示パネル１は、アレイ基板（第１基板）１００と、アレイ基板１００に対向配置された対向基板（第２基板）２００と、アレイ基板１００と対向基板２００との間に保持された液晶層３００と、によって構成されている。これらアレイ基板１００と対向基板２００とは、液晶層３００を保持するための所定のギャップを形成しつつシール材１１によって貼り合わせられている。液晶層３００は、アレイ基板１００と対向基板２００との間に封入された液晶組成物によって構成されている。

このような液晶表示パネル１は、画像を表示する略矩形状のアクティブエリア１２を備えている。このアクティブエリア１２は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。このアクティブエリア１２は、シール材１１によって囲まれた内側に規定されている。

アレイ基板１００は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板１１０を用いて構成され、アクティブエリア１２において、画素ＰＸの行方向に沿って延在する複数の走査線Ｙや、画素ＰＸの列方向に沿って延在する複数の信号線Ｘなどを備えている。これら走査線Ｙ及び信号線Ｘは、絶縁層を介して互いに異なる層に配置されている。また、アレイ基板１００は、アクティブエリア１２において、これらの走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部付近において画素ＰＸ毎に配置されたスイッチング素子１１２、このスイッチング素子１１２に接続された画素電極１１４などを備えている。

カラー表示タイプの液晶表示装置では、液晶表示パネル１は、複数種類の画素、例えば赤（Ｒ）を表示する赤色画素、緑（Ｇ）を表示する緑色画素、青（Ｂ）を表示する青色画素を有している。すなわち、赤色画素ＰＸＲは、赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタ層１１６Ｒを備えている。緑色画素ＰＸＧは、緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタ層１１６Ｇを備えている。青色画素ＰＸＢは、青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタ層１１６Ｂを備えている。

図２に示した実施の形態においては、カラーフィルタ・オン・アレイ（ＣＯＡ）構造を採用しており、アレイ基板１００は、アクティブエリア１２において、画素ＰＸ毎に配置されたカラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を備えている。カラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）にそれぞれ着色された複数の着色樹脂からなり、それぞれ赤色、緑色、及び青色の各色成分の光を透過する。

このようなアレイ基板１００の構造についてより詳細に説明する。

すなわち、図３に示すように、スイッチング素子１１２は、例えばポリシリコン膜によって形成された半導体層ＳＣを有するｎチャネル型の薄膜トランジスタによって構成されている。この半導体層ＳＣは、絶縁基板１１０上に配置されたアンダーコーティング層１２０上に配置され、チャネル領域ＳＣＣの両側にそれぞれ不純物をドープすることによって形成されたドレイン領域ＳＣＤ及びソース領域ＳＣＳを有している。

スイッチング素子１１２のゲート電極１１２Ｇは、ゲート絶縁膜１２１を介して半導体層ＳＣのチャネル領域ＳＣＣに対向して配置されている。このゲート電極１１２Ｇは、対応する走査線Ｙに電気的に接続されている（あるいは走査線と一体に形成されている）。スイッチング素子１１２のソース電極１１２Ｓ及びドレイン電極１１２Ｄは、層間絶縁膜１２２上に配置されている。ソース電極１１２Ｓは、ゲート絶縁膜１２１及び層間絶縁膜１２２を貫通するコンタクトホールを介して半導体層ＳＣのドレイン領域ＳＣＤにコンタクトしているとともに、対応する信号線Ｘに電気的に接続されている（あるいは信号線と一体に形成されている）。ドレイン電極１１２Ｄは、ゲート絶縁膜１２１及び層間絶縁膜１２２を貫通するコンタクトホールを介して半導体層ＳＣのドレイン領域ＳＣＤにコンタクトしている。

画素電極１１４は、カラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置されている。この画素電極１１４は、カラーフィルタ層を貫通するコンタクトホールを介してドレイン電極１１２Ｄに電気的に接続されている。この画素電極１１４は、バックライト光を選択的に透過して画像を表示する透過型の液晶表示装置においては、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する金属材料によって形成される。また、画素電極１１４は、対向基板２００側から入射する外光を選択的に反射して画像を表示する反射型の液晶表示装置においては、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する金属材料によって形成される。

このような構成のアレイ基板１００における少なくともアクティブエリア１２の表面は、配向膜１３０によって覆われている。配向膜１３０は、画素電極１１４全体を覆うように配置されている。この配向膜１３０は、液晶層３００に含まれる液晶分子をアレイ基板１００に対して所定方向に配向する。

一方、対向基板２００は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板２１０を用いて構成され、アクティブエリア１２において、複数の画素ＰＸに共通の対向電極２１１などを備えている。この対向電極２１１は、ＩＴＯなどの光透過性を有する金属材料によって形成されている。

このような構成の対向基板２００における少なくともアクティブエリア１２の表面は、配向膜２１２によって覆われている。この配向膜２１２は、液晶層３００に含まれる液晶分子を対向基板２００に対して所定方向に配向する。

また、アレイ基板１００は、アクティブエリア１２の周辺に規定された周辺領域１４において、遮光層１５などを備えている。すなわち、この遮光層１５は、アクティブエリア１２の周縁に沿って額縁状に配置されている。この遮光層１５は、光の透過を遮るために有色樹脂、例えば黒色の色素や顔料を含有した感光性樹脂によって形成されている。

液晶表示パネル１におけるアレイ基板１００及び対向基板２００のそれぞれの外面には、偏光板ＰＬ１及び偏光板ＰＬ２が設けられている。偏向板ＰＬ１及びＰＬ２は、例えばそれぞれの偏光軸が互いに直交するように配置される。

ところで、この実施の形態に係る液晶表示装置おいては、アレイ基板１００は、周辺領域１４において、平坦化層１６を備えている。すなわち、この平坦化層１６は、遮光層１５の外周に沿って額縁状に配置されている。この平坦化層１６は、遮光層１５の膜厚Ｔ１５と同等の膜厚Ｔ１６を有している。シール材１１は、遮光層１５及び平坦化層１６の上に配置されている。

このように、同等の膜厚の遮光層１５及び平坦化層１６を並列に配置したことにより、段差のない平坦化な領域を拡大することができ、レイアウト上の制約や製造プロセス上の制約などにより遮光層１５を基板端部まで伸ばすことができない場合であっても、シール材１１が塗布される領域のマージンを拡大することが可能となる。

したがって、シール材を塗布する際の塗布位置にバラツキが生じたとしても、一対の基板を貼り合せた後に広がったシール材１１が遮光層１５のエッジに位置することを防止でき、段差に跨ってシール材１１を配置したときのようなセルギャップを支持する面積比率の差を低減することが可能となる。これにより、アクティブエリア１２のシール材１１近傍におけるギャップムラの発生を抑制することができ、表示品位の良好な液晶表示パネル１を提供することができる。このため、製造歩留まりを向上することが可能となる。

上述した平坦化層１６は、同一基板（ここではアレイ基板）上に遮光層１５とともに配置される樹脂層を用いて形成可能である。例えば、ＣＯＡ構造を採用したアレイ基板１００に遮光層１５を配置する構成においては、平坦化層１６は、カラーフィルタ層１１６と同一材料によって形成しても良い。これにより、平坦化層１６を形成するための別途の工程が不要となり、製造コストの増大を抑制することができる。

なお、カラーフィルタ層１１６を用いて平坦化層１６を形成する場合、赤色カラーフィルタ層１１６Ｒ、緑色カラーフィルタ層１１６Ｇ、及び、青色カラーフィルタ層１１６Ｂの少なくとも１つを用いて形成すればよい。複数のカラーフィルタ層を用いる場合、図４に示すように、それぞれのカラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を並べて配置しても良いし、図５に示すように、遮光層１５と同等の膜厚を形成するために、複数のカラーフィルタ層を積層して配置しても良い。

また、上述した平坦化層１６は、配向膜１３０と同一材料によって形成しても良い。これにより、平坦化層１６を形成するための別途の工程が不要となり、製造コストの増大を抑制することができる。

上述したような構成の液晶表示装置は、以下のようにして製造される。

アレイ基板１００の製造工程では、まず、絶縁基板１１０上にアンダーコーティング層１２０を形成した後、画素毎に島状の半導体層ＳＣを形成する。続いて、ゲート絶縁膜１２１を形成した後、走査線Ｙ、ゲート電極１１２Ｇなどの各種配線を形成する。

続いて、ゲート電極１１２Ｇをマスクとして、半導体層ＳＣに不純物を注入し、チャネル領域ＳＣＣの両側にドレイン領域ＳＣＤ及びソース領域ＳＣＳを形成した後、基板全体をアニールすることにより不純物を活性化する。続いて、層間絶縁膜１２２を形成した後、ゲート絶縁膜１２１及び層間絶縁膜１２２を貫通するコンタクトホールを形成し、信号線Ｘ、ドレイン領域ＳＣＤにコンタクトしたドレイン電極１１２Ｄ、ソース領域ＳＣＳにコンタクトしたソース電極１１２Ｓなどの各種配線を形成する。

続いて、各色の画素毎に対応する色のカラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する。すなわち、スピンナーにより、赤色の顔料を分散させた感光性樹脂材料を基板全面に塗布する。そして、この樹脂材料を、赤色画素ＰＸＲに対応した部分に光が照射されるようなフォトマスクを介して露光する。そして、この樹脂材料を現像した後に水洗し、さらに、焼成する。これにより、赤色カラーフィルタ層１１６Ｒを形成する。

続いて、同様の工程を繰り返すことにより、緑色の顔料を分散させた感光性樹脂材料を用いて緑色画素ＰＸＧに緑色カラーフィルタ層１１６Ｇを形成し、さらに、青色の顔料を分散させた感光性樹脂材料を用いて青色画素ＰＸＢに青色カラーフィルタ層１１６Ｂを形成する。図４に示したような平坦化層１６を形成する場合には、各カラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する際に、同時に周辺領域１４に額縁状のパターンを形成し、平坦化層１６とする。

続いて、各画素のカラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）にドレイン電極１１２Ｄまで貫通するコンタクトホールを形成した後、スパッタ法などによりＩＴＯを成膜し、その後にＩＴＯをパターニングすることによってスイッチング素子１１２に電気的に接続された画素電極１１４を形成する。このようにして、アクティブエリア１２に対応した各種パターンが形成される。

続いて、スピンナーにより、例えば黒色の感光性樹脂材料を基板全面に塗布する。その後、この樹脂材料を所定のパターン形状のフォトマスクを用いて露光する。そして、この樹脂材料を現像した後に、焼成する。これにより、アクティブエリア１２の周縁に沿って配置された遮光層１５が形成される。

続いて、基板全面に、配向膜材料を塗布し、この配向膜材料に対して必要に応じてラビングなどの配向処理を施し、配向膜１３０が形成される。なお、この配向膜１３０を形成する際に、同時に周辺領域１４に額縁状のパターンを形成し、平坦化層１６としても良い。これにより、アレイ基板１００が製造される。

一方、対向基板２００の製造工程では、まず、絶縁基板２１０上にスパッタ法などによりＩＴＯを成膜した後に、ＩＴＯをパターニングすることによって対向電極２１１を形成する。その後、基板全体に配向膜材料を塗布し、この配向膜材料に対して必要に応じてラビングなどの配向処理を施し、配向膜２１２が形成される。これにより、対向基板２００が製造される。

液晶表示パネル１の製造工程では、まず、シール材１１を液晶注入口を残してアレイ基板１００の周辺領域１４に額縁状に塗布する。このとき、シール材１１は、遮光層１５及び平坦化層１６が配置された平坦面上に十分に広いマージンをもって塗布可能である。その後、アレイ基板１００の配向膜１３０と対向基板２００の配向膜２１２とが互いに対向するようにアレイ基板１００と対向基板２００とを配置し、加圧しつつ加熱してシール材１１を硬化させて両基板を貼り合わせる。続いて、液晶組成物を液晶注入口から注入し、さらに液晶注入口を紫外線硬化樹脂などで封止することによって液晶層３００を形成する。さらに、アレイ基板１００の外面に偏向板ＰＬ１を設けるとともに、対向基板２００の外面に偏向板ＰＬ２を設ける。

以上のような製造方法によってアクティブマトリクス型カラー液晶表示パネルが製造される。このようにして製造したカラー液晶表示装置を点灯表示したところ、ギャップムラに起因した表示不良が発生せず、表示品位に優れていることを確認できた。

なお、上述した実施の形態では、カラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をアレイ基板１００側に設けたＣＯＡ構造を採用した場合について説明したが、カラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は対向基板２００側に設けても良い。

すなわち、図６に示すように、アクティブエリア１２において、アレイ基板１００は、絶縁基板１１０上に、走査線及び信号線の交差部近傍に配置されたスイッチング素子１１２、スイッチング素子１１２を覆うように配置された絶縁層１２５、絶縁層１２５上に配置された画素電極１１４、画素電極１１４を覆うように配置された配向膜１３０などを備えている。

また、対向基板２００は、カラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、カラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置された対向電極２１１、対向電極２１１を覆うように配置された配向膜２１２、アクティブエリア１２の外周に沿って額縁状に配置された遮光層１５などを備えている。

このような構造の液晶表示パネル１においても、遮光層１５の外周に、遮光層１５と同等の膜厚の平坦化層１６を配置することにより、シール材１１を遮光層１５及び平坦化層１６からなる平坦面上に配置することが可能となる。このため、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

なお、この平坦化層１６は、カラーフィルタ層１１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の少なくとも１つ、あるいは、配向膜２１２などを用いて形成することが可能であることは言うまでもない。
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置における液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示パネルの構造を概略的に示す断面図である。 図３は、図２に示した液晶表示パネルを構成するアレイ基板のアクティブエリアにおける構造を概略的に示す断面図である。 図４は、複数のカラーフィルタ層を用いて平坦化層を形成した場合の構成例を示す図である。 図５は、複数のカラーフィルタ層を用いて平坦化層を形成した場合の他の構成例を示す図である。 図６は、図１に示した液晶表示パネルの他の構造を概略的に示す断面図である。

符号の説明

ＰＸ…画素 Ｙ…走査線 Ｘ…信号線 ＰＸＲ…赤色画素 ＰＸＧ…緑色画素 ＰＸＢ…青色画素 １…液晶表示パネル １１…シール材 １２…アクティブエリア １４…周辺領域 １５…遮光層 １６…平坦化層 １００…アレイ基板 １１０…絶縁基板 １１２…スイッチング素子 １１４…画素電極 １１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カラーフィルタ層 １３０…配向膜 ２００…対向基板 ２１０…絶縁基板 ２１１…対向電極 ２１２…配向膜 ３００…液晶層

Claims (6)

1. シール材によって貼り合わされた第１基板と第２基板との間に液晶層を保持し、複数の画素によって構成されたアクティブエリアを備え、
   前記第１基板は、
   前記アクティブエリアの周辺に額縁状に配置された遮光層と、
   前記遮光層の外周に配置され、前記遮光層と同等の膜厚の平坦化層と、
   を備え、
   前記シール材は、前記遮光層及び前記平坦化層の上に配置されたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１基板は、さらに、アクティブエリアにおいて、画素毎に配置されたカラーフィルタ層を備え、
   前記平坦化層は、前記カラーフィルタ層と同一材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１基板は、さらに、アクティブエリアにおいて、基板表面を覆うように配置された配向膜を備え、
   前記平坦化層は、前記配向膜と同一材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 絶縁基板上にアクティブエリアに対応したパターンを形成する工程、アクティブエリアの周辺に額縁状に遮光層を形成する工程、遮光層の外周に遮光層と同等の膜厚の平坦化層を形成する工程を含む第１基板の形成工程と、
   前記第１基板の前記遮光層及び前記平坦化層の上にシール材を塗布する工程と、
   前記シール材により前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を封止する工程と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 前記平坦化層は、アクティブエリアにおいて、画素毎に配置されるカラーフィルタ層を形成する工程で同時に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記平坦化層は、アクティブエリアにおいて、基板表面を覆うように配置される配向膜を形成する工程で同時に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
   

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