JP2008058844A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平坦化膜と一体に形成されたスペーサを有する液晶表示装置において、表示領域内の光透過率を向上させる。
【解決手段】第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、表示領域内に複数のサブピクセルを有し、前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲と、前記表示領域外の領域に形成される遮光膜と、前記各サブピクセル毎に対応して形成されるカラーフィルタと、前記遮光膜上で前記カラーフィルタが形成されていない領域に形成される、少なくとも１個の柱状スペーサと、前記少なくとも１個の柱状スペーサと一体に形成され、前記表示領域外の領域にのみ形成される平坦化膜とを有し、前記平坦化膜は、前記表示領域外の領域の前記遮光膜と前記カラーフィルタ上に形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、表示領域内の光透過率を向上させた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、一対の基板に挟持される液晶を有するが、この一対の基板間のギャップを一定に保持する必要がある。
そして、一対の透明基板間のギャップを一定に保持するために、平坦化膜と一体に形成された支柱を有する液晶表示装置が知られている（下記、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載された液晶表示装置では、カラーフィルタおよび遮光膜上に感光性樹脂を塗布し、全透過パターンとハーフトーンパターンとを有するフォトマスクを用いて露光し、アルカリ現像液で部分的に感光性樹脂を除去することにより、支柱と平坦化膜とを同時に一体に形成する。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開２００２−３５０８６０号公報

しかしながら、前述の特許文献１に記載された液晶表示装置では、表示領域内にも平坦化膜が形成されるため、光透過率が減少するという問題点があった。
液晶表示パネルを構成する一対の基板の中で、カラーフィルタを有する基板には平坦化膜が形成されるが、表示領域内の光透過率の向上、あるいは、コスト低減のためには、表示領域内の平坦化膜はないほうが好ましい。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、平坦化膜と一体に形成されたスペーサを有する液晶表示装置において、表示領域内の光透過率を向上させることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、表示領域内に複数のサブピクセルを有し、前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲と、前記表示領域外の領域に形成される遮光膜と、前記各サブピクセル毎に対応して形成されるカラーフィルタと、前記遮光膜上で前記カラーフィルタが形成されていない領域に形成される、少なくとも１個の柱状スペーサと、前記少なくとも１個の柱状スペーサと一体に形成され、前記表示領域外の領域にのみ形成される平坦化膜とを有し、前記平坦化膜は、前記表示領域外の領域の前記遮光膜と前記カラーフィルタ上に形成される。

（２）（１）において、前記カラーフィルタは、各色毎のサブピクセルに対応して形成され、前記カラーフィルタは、前記遮光膜を露出する開口部を有し、前記少なくとも１個の柱状スペーサは、前記カラーフィルタに形成された開口部内の前記遮光膜上に形成される。
（３）（１）または（２）において、前記第２の基板は、前記液晶と接する側に配向膜を有し、前記配向膜は、前記表示領域内にのみ形成される。
（４）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記第２の基板は、走査線を有し、前記少なくとも１個の柱状スペーサは、前記走査線上に形成される。
（５）（１）ないし（４）の何れかにおいて、前記少なくとも１個の柱状スペーサと前記平坦化膜とは、前記感光性樹脂で構成される。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、平坦化膜と一体に形成されたスペーサを有する液晶表示装置において、表示領域内の光透過率を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の液晶表示パネルの電極構成を示す平面図である。本実施例の液晶表示パネルは、一対のガラス基板の一方のガラス基板に形成された画素電極と、他方のガラス基板に形成された対向電極との間で縦方向の電界を印加して、液晶分子を駆動する、所謂、縦電界方式の液晶表示パネルである。
図１において、ＧＬは走査線（ゲート線ともいう）、ＤＬは、映像線（ドレイン線、ソース線ともいう）、ＰＸは画素電極である。この走査線（ＧＬ）、映像線（ＤＬ）および画素電極（ＰＸ）は、一方のガラス基板側に形成される。
また、ＢＭは遮光膜、ＣＦはカラーフィルタである。なお、図１において、矢印でＢＭと示されている点線枠の部分は、サブピクセルの開口部（以下、画素開口部という）を表している。このカラーフィルタ（ＣＦ）と、遮光膜（ＢＭ）は、他方のガラス基板側に形成される。
また、図１において、ＴＦＴは、アクティブ素子を構成する薄膜トランジスタである。さらに、１０は、一対のガラス基板間のギャップを一定に保持するための柱状スペーサの形成位置を示す。

図２は、図１のＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
以下、図２、図３を用いて、本実施例の晶表示パネルの構造について説明する。本実施例では、図２、図３に示すように、液晶層（ＬＣ）を介して互いに対向配置される一方のガラス基板（ＳＵＢ２）と、他方のガラス基板（ＳＵＢ１）とを有する。本実施例では、ガラス基板（ＳＵＢ２）の主表面側が観察側となっている。
ガラス基板（ＳＵＢ２）の液晶層（ＬＣ）側には、ガラス基板（ＳＵＢ２）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、遮光膜（ＢＭ）およびカラーフィルタ（ＣＦ）、対向電極（ＣＴ）、配向膜（ＡＬ２）が形成される。さらに、ガラス基板（ＳＵＢ２）の外側には偏光板ＰＯＬ２が形成される。
また、ガラス基板（ＳＵＢ１）の液晶層（ＬＣ）側には、ガラス基板（ＳＵＢ１）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、走査線（ＧＬ）、ゲート絶縁膜（ＧＩ）、映像線（ＤＬ）（図示せず）、層間絶縁膜（ＰＡＳ）、画素電極（ＰＸ）、配向膜（ＡＬ１）が形成される。さらに、ガラス基板（ＳＵＢ１）の外側には偏光板（ＰＯＬ１）が形成される。
画素電極（ＰＸ）には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して、映像線（ＤＬ）から階調電圧が印加される。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、第１電極（ＳＤ１）と、半導体層（ａ−Ｓｉ）と、第２電極（ＳＤ２）とを有する。なお、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、その動作において、第１電極（ＳＤ１）から第２電極（ＳＤ２）へ、あるいは、第２電極（ＳＤ２）から第１電極（ＳＤ１）へと電流が流れるので、前述の第１電極（ＳＤ１）および第２電極（ＳＤ２）は、それぞれ、ソース電極およびドレイン電極として機能する。
また、画素電極（ＰＸ）と対向電極（ＣＴ）は、透明導電膜（例えば、ＩＴＯ；Indium-Tin-Oxide）で形成される。

図１の１０の位置には、一対のガラス基板（ＳＵＢ１，ＳＵＢ２）間のギャップを一定に保持するための柱状スペーサ（ＳＰＡ）が形成される。この柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、図１に示すように、ガラス基板（ＳＵＢ１）側では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成される位置を避けて、かつ、走査線（ＧＬ）上の位置に形成される。
図４は、本実施例の柱状スペーサ（ＳＰＡ）を示す模式斜視図である。
図３、図４に示すように、柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、感光性樹脂で構成され、遮光膜（ＢＭ）上に形成される。なお、遮光膜（ＢＭ）上に形成される柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、実際の製品では複数個形成される。
また、本実施例では、カラーフィルタ（ＣＦ）は、各サブピクセル毎に対応して形成され、かつ、カラーフィルタ（ＣＦ）の周辺部は、遮光膜（ＢＭ）を覆うように形成される。そのため、本実施例では、柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、隣接するカラーフィルタ（ＣＦ）の間、即ち、遮光膜（ＢＭ）上の、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成されていない領域に形成される。
また、本実施例において、ガラス基板（ＳＵＢ２）側に対向電極（ＣＴ）を設けているが、液晶表示パネルが、例えば、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）方式の液晶表示パネルの場合には、この対向電極（ＣＴ）は必要ない。

図５は、本実施例のガラス基板（ＳＵＢ２）における、遮光膜（ＢＭ）が形成される領域を説明するための模式図である。図５において、１１は画素開口部、ＡＲは表示領域を示し、遮光膜（ＢＭ）は、表示領域（ＡＲ）内の複数のサブピクセルの周囲と、表示領域（ＡＲ）の外側の表示領域外の領域に形成される。
また、図５において、矢印でＣＦと示されている点線枠の部分は、カラーフィルタを示している。図５に示すように、カラーフィルタ（ＣＦ）は、各サブピクセル毎に形成され、かつ、カラーフィルタ（ＣＦ）は、画素開口部１１よりも面積が大きいので、カラーフィルタ（ＣＦ）は、周辺部が遮光膜（ＢＭ）を覆うように形成される。
図６は、本実施例のガラス基板（ＳＵＢ２）における、配向膜（ＡＬ２）と平坦化膜（ＯＣ）が形成される領域を説明するための模式図である。
表示領域外の領域、特に、シール材の近傍には、配向膜の無い領域を設けることが汚染防止や精度の点で望ましく、さらに、表示領域内の光透過率を向上させるためには、表示領域内に平坦化膜（ＯＣ）がないほうが望ましい。
そこで、本実施例では、図６に示すように、ガラス基板（ＳＵＢ２）側の配向膜（ＡＬ２）を、表示領域外の領域には形成せずに、表示領域（ＡＲ）にのみ形成する。また、表示領域（ＡＲ）の光透過率を向上させるために、表示領域（ＡＲ）には平坦化膜（ＯＣ）を形成しない。そのため、本実施例では、表示領域外のカラーフィルタ（ＣＦ）が配向膜（ＡＬ２）で保護されなくなるので、表示領域外のカラーフィルタ（ＣＦ）を保護するために、平坦化膜（ＯＣ）を表示領域外の領域にのみ形成する。

本実施例の柱状スペーサ（ＳＰＡ）は、図６に示すように、この表示領域外の領域にも形成される。
図７は、図６のＣ−Ｃ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。図７に示すように、表示領域外の領域に形成される柱状スペーサ（ＳＰＡ）も、感光性樹脂で構成され、遮光膜（ＢＭ）上に形成される。
また、カラーフィルタ（ＣＦ）および遮光膜（ＢＭ）上に平坦化膜（ＯＣ）が形成される。この平坦化膜（ＯＣ）は柱状スペーサと一体に形成される。即ち、カラーフィルタ（ＣＦ）および遮光膜（ＢＭ）上に感光性樹脂を塗布し、全透過パターンとハーフトーンパターンとを有するフォトマスクを用いて露光し、アルカリ現像液で部分的に感光性樹脂を除去（ポジ型感光性樹脂トの場合は、感光された部分が除去される）することにより、柱状スペーサ（ＳＰＡ）と平坦化膜（ＯＣ）とを同時に一体に形成する。
なお、本実施例では、配向膜（ＡＬ２）と対向電極（ＣＴ）は、表示領域（ＡＲ）にのみ形成され、表示領域外の領域には形成されないので、図７の断面構造に図示されていない。

図８は、本発明の実施例のカラーフィルタの変形例を説明するための模式図である。
前述までの説明では、ガラス基板（ＳＵＢ２）に形成されるカラーフィルタ（ＣＦ）は、各サブピクセル毎に対応して形成されているが、図８に示すように、カラーフィルタ（ＣＦ）は、各色毎のサブピクセルに対応して形成してもよい。
即ち、図８に示す変形例では、カラーフィルタ（ＣＦ）は、映像線（ＤＬ）にそって帯状に形成される。そのため、図８に示す変形例のカラーフィルタ（ＣＦ）は、隣接するサブピクセルの間に形成される遮光膜（ＢＭ）を覆うことになるが、柱状スペーサ（ＳＰＡ）が形成される位置に対応する領域に開口部（ＤＦＣ）が形成されている。
したがって、図８に示す変形例でも、カラーフィルタ（ＣＦ）に形成された開口部（ＤＦＣ）内の遮光膜（ＢＭ）上に、前述した柱状スペーサ（ＳＰＡ）を形成することが可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、表示領域（ＡＲ）には平坦化膜（ＯＣ）を形成しないので、表示領域（ＡＲ）の光透過率を向上させることができる。
また、ガラス基板（ＳＵＢ２）側の配向膜（ＡＬ２）を、表示領域（ＡＲ）にのみ形成し、かつ、平坦化膜（ＯＣ）を表示領域外の領域にのみ形成し、平坦化膜（ＯＣ）により、表示領域外のカラーフィルタ（ＣＦ）を保護することができる。
なお、前述の特許文献１には、柱状スペーサ（ＳＰＡ）と一体に形成された平坦化膜（ＯＣ）を設ける点は何ら開示されていない。同様に、引用文献１には、配向膜（ＡＬ２）を表示領域に形成する点も何ら開示されていない。
なお、前述の説明では、本発明を縦電界方式の液晶表示パネルに適用した実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、ガラス基板（ＳＵＢ２）側に対向電極（ＣＴ）を有しない構造の液晶表示パネル、例えば、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）方式などの横電界方式の液晶表示パネルにも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例の液晶表示パネルの電極構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。 本発明の実施例の柱状スペーサを示す模式斜視図である。 本発明の実施例のガラス基板における、遮光膜が形成される領域を説明するための模式図である。 本発明の実施例のガラス基板における、配向膜と平坦化膜が形成される領域を説明するための模式図である。 図６のＣ−Ｃ'切断線に沿った断面構造を示す断面図である。 本発明の実施例のカラーフィルタの変形例を説明するための模式図である。

符号の説明

１０ 柱状スペーサの配置位置
１１ サブピクセルの開口部
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ
ＳＵＢ１，ＳＵＢ２ ガラス基板
ＰＯＬ１，ＰＯＬ２ 偏光板
ＧＩ ゲート絶縁膜
ＰＡＳ 層間絶縁膜
ＯＣ 平坦化膜
ＡＬ１，ＡＬ２ 配向膜
ＬＣ 液晶層
ＢＭ 遮光膜
ＣＦ カラーフィルタ
ＤＦＣ カラーフィルタに形成した開口部
ＰＸ 画素電極
ＣＴ 対向電極
ＤＬ 映像線（ドレイン線、ソース線）
ＧＬ 走査線（ゲート線）
ＳＤ１ 第１電極
ＳＤ２ 第２電極
ａ−Ｓｉ 半導体層
ＳＰＡ 柱状スペーサ
ＡＲ 表示領域

Claims (5)

1. 第１の基板と、
   第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有する液晶表示パネルを備え、
   前記液晶表示パネルは、表示領域内に複数のサブピクセルを有し、
   前記第１の基板は、前記各サブピクセルの周囲と、前記表示領域外の領域に形成される遮光膜と、
   前記各サブピクセル毎に対応して形成されるカラーフィルタと、
   前記遮光膜上で前記カラーフィルタが形成されていない領域に形成される、少なくとも１個の柱状スペーサと、
   前記少なくとも１個の柱状スペーサと一体に形成され、前記表示領域外の領域にのみ形成される平坦化膜とを有し、
   前記平坦化膜は、前記表示領域外の領域の前記遮光膜と前記カラーフィルタ上に形成されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記カラーフィルタは、各色毎のサブピクセルに対応して形成され、
   前記カラーフィルタは、前記遮光膜を露出する開口部を有し、
   前記少なくとも１個の柱状スペーサは、前記カラーフィルタに形成された開口部内の前記遮光膜上に形成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。
3. 前記第２の基板は、前記液晶と接する側に配向膜を有し、
   前記配向膜は、前記表示領域内にのみ形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２の基板は、走査線を有し、
   前記少なくとも１個の柱状スペーサは、前記走査線上に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記少なくとも１個の柱状スペーサと前記平坦化膜とは、前記感光性樹脂で構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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