JP2009047729A - 液晶表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位に優れた液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】液晶表示パネルは、基板上に形成された遮光部と、遮光部に重なったコンタクトホール３２を有し、基板上に形成された絶縁膜と、コンタクトホールを含んだ画素とを具備したアレイ基板と、対向基板と、液晶層と、アレイ基板および対向基板間に配置され、隣合う画素を跨いでいるとともにコンタクトホールから外れた遮光部に重ねられ、これら両基板間の隙間を保持した柱状スペーサ３５と、を備えている。柱状スペーサ３５は、長軸ａ１を有している。柱状スペーサ３５の長軸ａ１は、柱状スペーサが重なった画素のコンタクトホール３２を結ぶ線Ｌと交差している。
【選択図】 図７

Description

この発明は、液晶表示パネルに関し、特に柱状スペーサを備えた液晶表示パネルに関する。

近年、表示パネルとして、軽量、小型および高精細な液晶表示パネルが開発されている。一般に、液晶表示パネルは、アレイ基板と、このアレイ基板に所定の隙間を置いて対向配置された対向基板と、これら両基板間に挟持された液晶層とを有している。アレイ基板は、ガラス基板と、ガラス基板上に形成されたスイッチング素子と、ガラス基板及びスイッチング素子上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成され、この絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介してスイッチング素子に電気的に接続された画素電極とを有している。

２枚の基板間には、基板間の隙間を一定に保持するため、粒径の均一なプラスティックビーズが散在されている。また、カラー表示する場合、アレイ基板および対向基板の一方の基板には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）からなる着色層を有したカラーフィルタが配置されている。

上記のように構成された液晶表示パネルにおいて、プラスティックビーズは基板上に散布することで散在させるため、このプラスティックビーズの一部が製造ラインを汚染するパーティクルとなり不良発生の原因となる恐れがある。また、画素部に存在するプラスティックビーズは液晶分子の配向を乱し表示品位低下の原因となる。更に散布密度が不均一な場合、ギャップ不良を引き起す。

上記問題に対処する技術として、アレイ基板上に、複数の柱状スペーサを直接形成した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。柱状スペーサは、アレイ基板上に、フォトリソグラフィ法等を用いたパターニングにより形成されている。これらの柱状スペーサは、基板間の隙間を一定に保持するように形状が一定であることが望まれる。このため、柱状スペーサは、コンタクトホールから外れた位置に形成されている。また、液晶表示装置の製造時および使用時において、柱状スペーサに作用する圧力を確実に支えるためには、柱状スペーサの断面の面積が大きく、対向基板と接触する柱状スペーサの接触面積が大きいことが望まれる。
特開２００１−３３７３４５号公報

上記液晶表示パネルは、高精細化により、画素の間隔が狭くなり、コンタクトホールの間隔も狭くなる。また、表示品位の向上のため、柱状スペーサを遮光部に重ねて形成することが望まれる。このため、柱状スペーサを、遮光部に重ね、かつ、コンタクトホールから外れた位置に形成することは困難となる。柱状スペーサを、遮光部に重ね、かつ、コンタクトホールから外れた位置に形成するため、例えば、柱状スペーサのサイズを小さくすれば良い。

しかしながら、この場合、柱状スペーサは細くなり、柱状スペーサの接触部の接触面積は小さくなり、その小さな接触部に大きな荷重が作用する。このため、基板に外力が作用した際、柱状スペーサが変形する恐れがある。この場合、アレイ基板および対向基板の隙間を一定に保持することが困難となり、液晶表示パネルの表示不良を生じる。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示パネルは、
基板上に形成された遮光部と、前記遮光部に重なったコンタクトホールを有し、前記基板上に形成された絶縁膜と、前記コンタクトホールを含んだ画素と、を具備したアレイ基板と、
前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、
前記アレイ基板および対向基板間に配置され、隣合う画素を跨いでいるとともに前記コンタクトホールから外れた遮光部に重ねられ、これら両基板間の隙間を保持した柱状スペーサと、を備え、
前記柱状スペーサは、前記アレイ基板の表面及び対向基板の表面と平行な断面が長軸を有し、
前記柱状スペーサの長軸は、前記柱状スペーサが重なった画素のコンタクトホールを結ぶ線と交差している。

この発明によれば、表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示パネルについて詳細に説明する。
図１、図５及び図６に示すように、液晶表示パネルは、アレイ基板１と、このアレイ基板に対向配置された対向基板２と、これら両基板間に挟持された液晶層３とを備えている。液晶表示パネルは、アレイ基板１及び対向基板２が重なった表示領域Ｒを有している。アレイ基板１は、表示領域Ｒにマトリクス状に配置された複数の画素１３を有している。なお、画素１３については後述する。

図２に示すように、表示領域Ｒの外側において、ガラス基板１０上には、走査線駆動回路４、信号線駆動回路５及び補助容量線駆動回路６が形成されている。走査線駆動回路４は、表示領域Ｒの外側に延出した複数の走査線１９と接続されている。信号線駆動回路５は、表示領域Ｒの外側に延出した複数の信号線２７と接続されている。補助容量線駆動回路６は、表示領域Ｒの外側に延出した複数の補助容量線２１と接続されている。

図１乃至図６に示すように、アレイ基板１は、透明な絶縁基板として、例えばガラス基板１０を備えている。ガラス基板１０上にはアンダーコーティング層１２が成膜されている。

表示領域Ｒにおいて、ガラス基板１０上には、第１方向ｄ１に沿って延出した複数の走査線１９及び第１方向に直交した第２方向ｄ２に沿って延出した複数の信号線２７が配置されている。ガラス基板１０上には、走査線１９に平行な複数の補助容量線２１が形成されている。この実施の形態において、補助容量線２１は遮光部として機能している。隣合う２本の信号線２７及び隣合う２本の補助容量線２１で囲まれた各領域には画素１３が形成されている。

次に、画素１３を１つ取り出して説明する。
図２乃至図６に示すように、画素１３は、画素電極３４、この画素電極に接続されたスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４及び補助容量素子１６を有している。

詳述すると、アンダーコーティング層１２上に、チャネル層１５及び補助容量電極１７が形成されている。チャネル層１５及び補助容量電極１７は、アンダーコーティング層１２上に形成された半導体膜をパターニングすることにより、同一材料で同時に形成されている。この実施の形態において、チャネル層１５及び補助容量電極１７は、ポリシリコンで形成されている。

アンダーコーティング層１２、チャネル層１５及び補助容量電極１７上に、ゲート絶縁膜１８が成膜されている。ゲート絶縁膜１８上に、複数の走査線１９と、これら走査線の一部を延出した複数のゲート電極２０と、複数の補助容量線２１とが形成されている。補助容量電極１７と重なった領域において、補助容量線２１にそれぞれ開口部２１ａが形成されている。

走査線１９、ゲート電極２０及び補助容量線２１は、アルミニウムやモリブデン−タングステン等の遮光性を有する低抵抗材料により同時に形成されている。この実施の形態において、走査線１９、ゲート電極２０及び補助容量線２１は、モリブデン−タングステンで形成されている。

各ゲート電極２０は、各チャネル層１５に重なって形成されている。各補助容量線２１は、複数の補助容量電極１７に重なって形成されている。ゲート絶縁膜１８を介して対向配置された補助容量電極１７及び補助容量線２１は、補助容量素子１６を形成している。

ゲート絶縁膜１８、走査線１９、ゲート電極２０及び補助容量線２１上に、層間絶縁膜２２が形成されている。層間絶縁膜２２上には、複数のソース電極２６、複数の信号線２７、複数のドレイン電極２８、複数の接続配線２９及び複数のコンタクト電極３０が形成されている。

ソース電極２６及び信号線２７は、一体に形成され、互いに電気的に接続されている。複数のドレイン電極２８、複数の接続配線２９及び複数のコンタクト電極３０は、一体に形成され、互いに電気的に接続されている。

ソース電極２６は、ゲート絶縁膜１８及び層間絶縁膜２２の一部を貫通したコンタクトホール２３を介してチャネル層１５のソース領域ＲＳに電気的に接続されている。ドレイン電極２８は、ゲート絶縁膜１８及び層間絶縁膜２２の一部を貫通したコンタクトホール２４を介してチャネル層１５のドレイン領域ＲＤに電気的に接続されている。

また、コンタクト電極３０は、ゲート絶縁膜１８及び層間絶縁膜２２の一部を貫通したコンタクトホール２５を介して補助容量電極１７に電気的に接続されている。コンタクトホール２５は、補助容量線２１の開口部２１ａを通っている。このため、コンタクト電極３０及び補助容量線２１間の絶縁状態は維持されている。

ソース電極２６、信号線２７、ドレイン電極２８、接続配線２９及びコンタクト電極３０は、アルミニウムやモリブデン−タングステン等の遮光性を有する低抵抗材料により同時に形成されている。この実施の形態において、ソース電極２６、信号線２７、ドレイン電極２８、接続配線２９及びコンタクト電極３０は、アルミニウムで形成されている。

層間絶縁膜２２、ソース電極２６、信号線２７、ドレイン電極２８、接続配線２９及びコンタクト電極３０上に、絶縁膜として、透明な樹脂により平坦化膜３１が成膜されている。この実施の形態において、平坦化膜３１は有機絶縁膜である。平坦化膜３１は、補助容量線２１及びコンタクト電極３０にそれぞれ重なって形成された複数のコンタクトホール３２を有している。

平坦化膜３１上には、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電材料により複数の画素電極３４が形成されている。画素電極３４は、マトリクス状に配置されている。画素電極３４は、コンタクトホール３２を介してコンタクト電極３０に電気的に接続されている。画素電極３４は、隣合う２本の信号線２７及び隣合う２本の補助容量線２１に周縁を重ねて形成されている。画素電極３４は、信号線２７に沿った方向に長軸を有している。

上記したように、ガラス基板１０上に、ＴＦＴ１４、補助容量素子１６及び画素電極３４等を有した下地層１１が形成されている。下地層１１上には、複数のコンタクトホール３２から外れた複数の柱状スペーサ３５が形成されている。なお、図３において、柱状スペーサ３５の図示を省略している。柱状スペーサ３５が形成された下地層１１上に、配向膜３７が形成されている。
複数の画素１３は、ＴＦＴ１４、補助容量素子１６、コンタクトホール３２及び画素電極３４をそれぞれ１つずつ有している。

次に、対向基板２について説明する。
図１、図４、図５及び図６に示すように、対向基板２は、透明な絶縁基板として、例えばガラス基板４０を備えている。ガラス基板４０上には、カラーフィルタ５０が形成されている。

カラーフィルタ５０は、複数の赤色の着色層５０Ｒ、複数の緑色の着色層５０Ｇ及び複数の青色の着色層５０Ｂを有している。各着色層は、ストライプ状に形成され、信号線２７の延出した方向に平行である。各着色層の周縁は、信号線２７に重なっている。カラーフィルタ５０上には、ＩＴＯ等の透明な導電材料により対向電極４１が形成されている。カラーフィルタ５０及び対向電極４１上に、配向膜４３が形成されている。

アレイ基板１及び対向基板２は、複数の柱状スペーサ３５により、所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板１及び対向基板２は、表示領域Ｒ外周の両基板間に配置されたシール材６０により接合されている。液晶層３は、アレイ基板１、対向基板２及びシール材６０で囲まれた領域に形成されている。シール材６０の一部には液晶注入口６１が形成され、この液晶注入口は封止材６２で封止されている。

次に、上述した柱状スペーサ３５について説明する。
図６及び図７に示すように、柱状スペーサ３５は、コンタクトホール３２から外れた補助容量線２１に重なっている。柱状スペーサ３５は、第１方向ｄ１に隣合う画素１３を跨いでいる。この実施の形態において、柱状スペーサ３５は、第１方向ｄ１に隣合う画素電極３４を跨いでいる。

柱状スペーサ３５は、アレイ基板１の表面および対向基板２の表面と平行な断面が長軸ａ１を有している。各柱状スペーサ３５の長軸ａ１は、柱状スペーサが重なった画素１３のコンタクトホール３２を結ぶ線Ｌと交差している。この線Ｌは、第１方向ｄ１に沿った直線である。

この実施の形態において、柱状スペーサ３５は、楕円柱であり、アレイ基板１の表面および対向基板２の表面と平行な断面が楕円形である。柱状スペーサ３５の断面は、互いに直交した長軸ａ１及び短軸ａ２を有している。各柱状スペーサ３５の中心は、上記線Ｌの中心に位置している。

上記したように構成された液晶表示パネルによれば、柱状スペーサ３５は、コンタクトホール３２から外れた補助容量線２１に重なっている。柱状スペーサ３５は、隣合う画素１３を跨いでいる。各柱状スペーサ３５の長軸ａ１は、柱状スペーサが重なった画素１３のコンタクトホール３２を結ぶ線Ｌと交差している。

このため、液晶表示パネルの高精細化により、画素１３の間隔が狭くなったり、コンタクトホール３２の間隔が狭くなったりしても、サイズの大きい柱状スペーサ３５を補助容量線２１に重ねて形成することができる。

基板への外力の作用による柱状スペーサ３５の変形を抑制することができる。アレイ基板１および対向基板２の隙間を一定に保持することができるため、液晶表示パネルの表示品位の低下を抑制することができる。また、柱状スペーサ３５を補助容量線２１に重ねて形成することができるため、表示品位の向上を図ることができる。
上記したことから、表示品位に優れ、製品歩留まりの高い液晶表示パネルを得ることができる。

次に、この発明の他の実施の形態に係る液晶表示パネルについて詳述する。この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図８に示すように、複数の画素１３（画素電極３４）は、第１方向ｄ１において第２方向ｄ２に互いにずれて配置されているとともに、第２方向ｄ２において直線状に並んで配置されている。より詳しくは、第１方向ｄ１において、奇数番目の複数の画素１３および偶数番目の複数の画素１３は、第２方向ｄ２に互いにずれて並んでいる。

図８に示す画素配列にすることにより、画素間に起因する寄生容量を小さくすることができ、クロストーク等の画質の低下を防ぐことができる。

第１方向ｄ１において、コンタクトホール３２は、千鳥状に位置している。各柱状スペーサ３５の長軸ａ１は、柱状スペーサが重なった画素１３のコンタクトホール３２を結ぶ線Ｌと交差している。この線Ｌは、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２から傾斜した直線である。

上記したように構成された液晶表示パネルによれば、柱状スペーサ３５は、コンタクトホール３２から外れた補助容量線２１に重なっている。柱状スペーサ３５は、隣合う画素１３を跨いでいる。各柱状スペーサ３５の長軸ａ１は、柱状スペーサが重なった画素１３のコンタクトホール３２を結ぶ線Ｌと交差している。このため、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
上記したことから、表示品位に優れ、製品歩留まりの高い液晶表示パネルを得ることができる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施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可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

また、上述の各実施の形態は、画素電極３４の短辺（図７、８の第１方向ｄ１）が５０μｍ以下において適用する場合に効果的である。５０μｍ以下の画素電極では、画素電極間の間隔が狭くなり、コンタクトホールの間隔も狭くなる。しかしながら、上述の各実施の形態では、このようなコンタクトホール間に柱状スペーサを配置する場合に、柱状スペーサのサイズを細くする必要がなく柱状スペーサは十分な太さを維持できる。これにより、柱状スペーサの接触部の接触面積は十分確保できるため、この接触部に大きな荷重が作用しても、柱状スペーサが変形する恐れが無い。したがって、アレイ基板および対向基板の隙間を一定に保持することができ、液晶表示パネルの表示は良好である。

柱状スペーサ３５の断面形状は、楕円形に限定されるものではなく、例えば矩形状やＸ字形であっても良い。柱状スペーサ３５の断面が長軸ａ１を有してれば良い。そして、柱状スペーサ３５の長軸ａ１が、柱状スペーサ３５が重なった画素１３のコンタクトホール３２を結ぶ線と交差していれば上述した効果を得ることができる。

画素電極３４の形状を工夫し、画素電極３４から外れた位置に柱状スペーサ３５が形成されていても良い。柱状スペーサ３５は、アレイ基板１側に限らず、対向基板２側に形成されていても良い。カラーフィルタ５０は対向基板２側に形成されていても良い。柱状スペーサ３５は補助容量線２１に重なっている必要はなく、遮光部として機能する部材に重なっていれば良い。

本発明の実施の形態に係る液晶表示パネルの斜視図。 図１に示したアレイ基板の平面図。 図１及び図２に示したアレイ基板の一部を示す拡大平面図。 図３に示したアレイ基板の等価回路図。 図３に示した液晶表示パネルの線Ａ−Ａ断面図。 図３に示した液晶表示パネルの線Ｂ−Ｂ断面図。 上記アレイ基板の一部を示す拡大平面図であり、特に、コンタクトホール、画素電極及び柱状スペーサを示す平面図。 本発明の他の実施の形態に係る液晶表示パネルのアレイ基板の一部を示す拡大平面図であり、特に、コンタクトホール、画素電極及び柱状スペーサを示す平面図。

符号の説明

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、１０…ガラス基板、１３…画素、１４…ＴＦＴ、１６…補助容量素子、１９…走査線、２１…補助容量線、２７…信号線、３１…平坦化（膜層間絶縁膜）、３２…コンタクトホール、３４…画素電極、３５…柱状スペーサ、４０…ガラス基板、４１…対向電極、５０…カラーフィルタ、ａ１…長軸、ａ２…短軸、ｄ１…第１方向、ｄ２…第２方向、Ｌ…線。

Claims (5)

1. 基板上に形成された遮光部と、前記遮光部に重なったコンタクトホールを有し、前記基板上に形成された絶縁膜と、前記コンタクトホールを含んだ画素と、を具備したアレイ基板と、
   前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
   前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、
   前記アレイ基板および対向基板間に配置され、隣合う画素を跨いでいるとともに前記コンタクトホールから外れた遮光部に重ねられ、これら両基板間の隙間を保持した柱状スペーサと、を備え、
   前記柱状スペーサは、前記アレイ基板の表面及び対向基板の表面と平行な断面が長軸を有し、
   前記柱状スペーサの長軸は、前記柱状スペーサが重なった画素のコンタクトホールを結ぶ線と交差している液晶表示パネル。
2. 前記画素は、互いに直交する第１方向及び第２方向にマトリクス状に配置され、
   前記柱状スペーサは、前記第１方向に隣合う画素を跨いでいる請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記画素は、第１方向において、前記第１方向と直交した第２方向に互いにずれて配置されているとともに、前記第２方向において直線状に並んで配置されている請求項１に記載の液晶表示パネル。
4. 前記柱状スペーサは、前記アレイ基板の表面及び対向基板の表面と平行な断面が楕円形である請求項１に記載の液晶表示パネル。
5. 前記柱状スペーサの中心は、前記コンタクトホールを結ぶ線の中心に位置している請求項１に記載の液晶表示パネル。

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