JP2010066397A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スジ状のモアレの発生を防止して、表示品位が良好となる液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】アクティブマトリクス基板１３上の層間絶縁膜に形成したコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを介して、スイッチング素子と画素電極とを接続する構造において、複数の画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間でそれぞれのコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの位置を不規則に配置する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示パネルの表示は、２枚の基板の電極の間に液晶を封止し、これらの電極から液晶に対して電圧を印加することで行われている。これらの電極間に電圧を印加した時に均一な表示を行うために、それぞれの基板に、液晶分子にプレチルト角を与えるための配向膜が形成されている。配向膜の形成は、電極等が形成された基板上に配向膜材料からなる薄膜をオフセット印刷により形成する方法の他に、例えば、特許文献１等に開示されるような長尺状のインクジェットヘッドを用いるものがある。

図５及び６を用いて、従来の液晶表示パネルのアクティブマトリクス基板及びその製造方法を説明する。図５は、従来の液晶表示パネル１００のアクティブマトリクス基板１０１の平面図である。図６は、図５におけるＡ−Ａ’線断面図である。

図５及び図６に示すように、アクティブマトリクス基板１０１には、複数の画素領域１０２がマトリクス状に設けられている。これらの画素領域１０２には、各々区画された画素電極１０３が設けられている。画素電極１０３の周囲には、走査信号を供給するための走査信号線１０４と、データ信号を供給するためのデータ信号線１０５とが互いに交差するように設けられている。走査信号線１０４とデータ信号線１０５との交差部分には、画素電極１０３に接続されるスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１０６が設けられている。この薄膜トランジスタ１０６のゲート電極１０７には走査信号線１０４が接続され、ゲート電極１０７に入力される走査信号によって薄膜トランジスタ１０６が駆動制御される。また、薄膜トランジスタ１０６のソース電極１０８にはデータ信号線１０５が接続され、薄膜トランジスタ１０６のソース電極１０８にデータ信号が入力される。さらに、ドレイン電極１０９は、接続電極１１０を介して保持容量素子の一方の電極（上側保持容量電極）１１１に電気的に接続され、さらに層間絶縁膜１１２に形成されたコンタクトホール１１３を介して画素電極１０３に電気的に接続されている。透明絶縁性基板（絶縁基板）１１４上には保持容量（共通）配線１１５が設けられ、この保持容量配線１１５が保持容量素子の他方の電極（下側保持容量電極）として機能する。上側保持容量電極１１１は、ゲート絶縁膜１１９を介して、この下側保持容量電極として機能する保持容量配線１１５上に配置されている。

アクティブマトリクス基板１０１の配向膜１１７は、層間絶縁膜１１２に形成されたコンタクトホール１１３を介して上側保持容量電極１１１と電気的に接続されている画素電極１０３上に、長尺状のインクジェットヘッド１２０から液滴を吐出することにより形成する。

すなわち、図５に示すように、所定のピッチで配列される複数のノズル１２１を有するインクジェットヘッド１２０を準備し、このインクジェットヘッド１２０を、アクティブマトリクス基板１０１に対して相対的に移動させて、ノズル１２１から配向膜材料からなる液滴を吐出する。吐出された液滴は、着弾の瞬間に画素電極１０３上で濡れ広がる。隣接する液滴同士が接触すると、その接触位置からそれらの液滴同士が繋がって一体となり、単一の薄膜が形成される。その後、乾燥などの所定の工程を経ることで、基板上に配向膜１１７が形成される。

また、このとき、インクジェットヘッド１２０の隣り合うノズル１２１の間、つまり液滴の着弾点間に沿って生じる表示ムラを抑制させるため、インクジェットヘッド１２０が基板に対して相対的に移動する方向を、基板の画素領域１０２の配列方向に対して所定角度傾斜させている。このような構成により、配向膜１１７の膜厚が不均一に形成される方向と、基板に構成される画素領域１０２の配列方向とを一致させないようにして、表示の際のすじ状のムラの発生を抑制させている。
特開平９−１３８４１０号公報

配向膜１１７は、上述のように、画素電極１０３上に、配向膜材料からなる液滴を塗布して形成しているが、画素電極１０３は、層間絶縁膜１１２のコンタクトホール１１３に対応する部位で下方に陥没している。このため、画素電極１０３上に形成される配向膜１１７には、画素電極１０３が下方に陥没する位置に対応する部位に凹部１２５が形成される。

ここで、従来のアクティブマトリクス基板１０１では、コンタクトホール１１３の形成位置が各画素領域１０２間で規則的、すなわち、各画素領域１０２間で同一の位置に形成されている。このため、インクジェットヘッド１２０を相対的に移動させて液滴を吐出する際に、一定の間隔で配置されたインクジェットヘッド１２０のノズル１２１と、コンタクトホール１１３の規則的に形成された凹部１２５との位置が重なり、配向膜１１７の上述した凹部１２５も各画素領域１０２間で規則的に形成されてしまう。従って、液晶表示パネル１００の表示面全体でスジ状のモアレが生じることにより表示不良が発生する、という問題がある。

本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表示品位が良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。

本発明に係る液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板が、画素領域ごとに区画された画素電極と、画素電極上に形成された配向膜と、画素電極の下方に設けられ、コンタクトホールが複数の画素領域間で不規則な位置に形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜の下方に設けられ、コンタクトホールを介して画素電極と電気的に接続する下部電極と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る液晶表示装置は、下部電極が保持容量電極であってもよい。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、画素領域ごとに区画された画素電極と、画素電極の下方に設けられ、コンタクトホールが複数の画素領域間で不規則な位置に形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜の下方に設けられ、コンタクトホールを介して画素電極と電気的に接続する下部電極と、を備えた基板を準備する工程と、所定のピッチで配列される複数のノズルを有するインクジェットヘッドを、基板に対して相対的に移動させてノズルから配向膜の液滴を基板上に吐出して配向膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、表示品位が良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成、及び、その製造方法について、図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（実施形態）
（液晶表示装置１０の構成）
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１０の断面図を示す。液晶表示装置１０は、液晶表示パネル１１及びバックライト１２で構成されている。

液晶表示パネル１１は、それぞれ偏光板１８，２８が外表面に配置された薄膜トランジスタ基板１３（アクティブマトリクス基板）、カラーフィルタ基板１４、及び、それらの間に挟持され、薄膜トランジスタ基板１３及びカラーフィルタ基板１４を複数の柱状スペーサ（不図示）を介して貼り合わせるシール材２９で囲まれた液晶層１５を備えている。

カラーフィルタ基板１４のベースとなるガラス基板の液晶層１５側表面には、ブラックマトリクス（遮光膜）と、カラーフィルタと、対向電極（それぞれ不図示）と、配向膜２７とが形成されている。

図２は、薄膜トランジスタ基板１３の平面図である。図３は、図２におけるＢ−Ｂ’線断面図である。図２及び図３に示すように、薄膜トランジスタ基板１３には、複数の画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ等がマトリクス状に設けられている。これらの画素領域には、各々区画された画素電極３３が設けられている。画素電極３３の周囲には、走査信号を供給するための走査信号線３４と、データ信号を供給するためのデータ信号線３５とが互いに交差するように設けられている。走査信号線３４とデータ信号線３５との交差部分には、画素電極３３に接続されるスイッチング素子としての薄膜トランジスタ３６が設けられている。この薄膜トランジスタ３６のゲート電極３７には走査信号線３４が接続され、ゲート電極３７に入力される走査信号によって薄膜トランジスタ３６が駆動制御される。また、薄膜トランジスタ３６のソース電極３８にはデータ信号線３５が接続され、薄膜トランジスタ３６のソース電極３８にデータ信号が入力される。さらに、ドレイン電極３９は、接続電極４０を介して保持容量素子の一方の電極である上側保持容量電極（画素電極３３と電気的に接続する下部電極）４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄに電気的に接続され、さらに層間絶縁膜４２に形成されたコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを介して画素電極３３に電気的に接続されている。透明絶縁性基板４４上には保持容量（共通）配線４５’，４５’’が設けられ、この保持容量配線４５’，４５’’が保持容量素子の他方の電極（下側保持容量電極）として機能する。上側保持容量電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄは、ゲート絶縁膜４９を介して、この下側保持容量電極として機能する保持容量配線４５’，４５’’上に配置されている。

なお、本実施形態では、コンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを介して画素電極３３に電気的に接続される下部電極は上側保持容量電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄであるが、これに限らず、当該下部電極をドレイン電極３９等としてもよい。

層間絶縁膜４２のコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、マトリクス状に配置された複数の画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間で、互いに不規則な位置にそれぞれ形成されている。具体的には、走査信号線３４と平行な方向に隣接する画素領域３２ａ，３２ｂでは、層間絶縁膜にコンタクトホール４３ａ，４３ｂがそれぞれ形成されている。図２において、コンタクトホール４３ａは、画素領域３２ａの左寄りに形成されており、コンタクトホール４３ｂは、画素領域３２ｂの中央に形成されている。

さらに、画素領域３２ａに対してデータ信号線３５に平行な方向に隣接する画素領域３２ｃ、及び、画素領域３２ｂに対してデータ信号線３５に平行な方向に隣接する画素領域３２ｄは、図２において、層間絶縁膜４２にコンタクトホール４３ｃ，４３ｄがそれぞれ形成されている。図２において、コンタクトホール４３ｃは、画素領域３２ｃの中央に形成されており、コンタクトホール４３ｄは、画素領域３２ｄの右寄りに形成されている。

このように、コンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、各画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間で互いに一致しない位置に形成されている。

コンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの形成位置は、図２に示すものに限らない。例えば、データ信号線３５に平行な方向に隣接する画素領域に対し、保持容量配線をそれぞれ異なる位置に形成しておき、コンタクトホールをそれらの保持容量配線上に形成することで、複数のコンタクトホールを互いに一致しない位置に形成してもよい。また、層間絶縁膜４２のコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの形状及び数についても、それぞれ図２に示したものに限定されない。

配向膜１７は、画素電極３３上に形成されている。画素電極３３が層間絶縁膜４２のコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ上で陥没しており、該陥没位置に対応するように、画素電極３３上の配向膜１７には凹部５５が形成されている。

本実施形態に係る薄膜トランジスタ基板１３は、層間絶縁膜４２のコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄが各画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間で互いに不規則な位置に形成されているため、それらに対応して形成される配向膜１７の凹部５５も、各画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間で互いに不規則な位置に形成されている。

（液晶表示装置１０の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１０の製造方法について説明する。

液晶表示装置１０を製造するに当たり、例えば、複数の薄膜トランジスタ基板１３がマトリクス状に配置されてなる薄膜トランジスタ基板母材（図示省略）と、複数のカラーフィルタ基板１４が同じくマトリクス状に配置されたカラーフィルタ基板母材（図示省略）とをそれぞれ製造する。

カラーフィルタ基板母材を形成する工程では、ガラス基板母材上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタをパターン形成し、さらに、共通電極及び配向膜２７等をこの順に積層する。その後、複数の柱状スペーサを、各画素領域に分散配置されるように形成する。

薄膜トランジスタ基板母材を形成する工程では、ゲート配線、走査信号線３４、及び保持容量配線４５’，４５’’を形成した後に、ゲート絶縁膜４９を形成する。

続いて、ゲート絶縁膜４９上に半導体層（図示省略）、半導体層上にコンタクト層（図示省略）を形成し、さらに、接続電極４０、上側保持容量電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ及びデータ信号線３５を形成すると共に、薄膜トランジスタ３６を形成する。

その後、層間絶縁膜４２を一様に形成した後に、これを貫通するコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを不規則的に、すなわち、各画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにおいて互いに異なる位置に形成する。

次に、層間絶縁膜４２上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等で構成された透明導電膜を成膜後、パターン形成して、画素電極３３を形成する。このとき、画素電極３３は、層間絶縁膜４２に形成されたコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに入り込むことで、当該位置において陥没形状となっている。

続いて、画素電極３３上に、液滴吐出装置（不図示）等を用いて、配向膜１７を形成する。液滴吐出装置は、例えば、図４に示すように、複数のノズル６１が一定の間隔で配置された長尺状のインクジェットヘッド６０と搬送ステージ（不図示）とを備えている。インクジェットヘッド６０には、タンクから供給管（それぞれ不図示）を介して配向膜材料を含む配向膜溶液（例えば、ポリイミド樹脂５％，溶剤９５パーセント）が供給される。

このような液滴吐出装置を用いて配向膜溶液を画素電極３３上に塗布するに際し、まず、インクジェットヘッド６０に対して例えば１０°傾斜させて薄膜トランジスタ基板１３を配置する。

次に、インクジェットヘッド６０を薄膜トランジスタ基板１３上の所定方向に移動させながら、各ノズル６１から液滴を吐出する。吐出された液滴は、着弾の瞬間に基板上で濡れ広がる。基板上で隣接する液滴同士が接触すると、その接触位置からそれらの液滴同士が繋がって一体となり、単一の薄膜が形成される。その後、乾燥などの所定の工程を経て、画素電極３３上に配向膜１７を形成する。

このとき、一定の間隔で配置されたインクジェットヘッド６０のノズル６１に重なる層間絶縁膜４２のコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄが、各画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間で同一でなく、不規則な位置にある。このため、配向膜１７の凹部５５も各画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間で不規則的に形成される。

その後に行う貼り合わせ工程では、各パネル形成領域毎に枠状に形成されたシール材２９を介して、ＴＦＴ基板母材と対向基板母材とを互いに貼り合わせ、これら基板母材の間にシール材２９によって液晶層１５を上記パネル形成領域毎に封入する。このとき、シール材２９には、例えば熱硬化性樹脂等を適用し、加圧加熱することにより硬化させる。その後、貼り合わせられて形成された貼合せ基板母材をホイールカッター等により分断して、複数の液晶表示パネル１１を製造する。

続いて、液晶表示パネル１１の表示面の反対側に、バックライト１２を設け、液晶表示装置１０が完成する。

（作用効果）
次に、本発明の実施形態の作用効果について説明する。本発明の実施形態では、薄膜トランジスタ基板１３の層間絶縁膜４２のコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄが、複数の画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間でそれぞれ不規則な位置に形成されている。

このため、薄膜トランジスタ基板１３の製造工程において、画素電極３３上にインクジェットヘッド６０を相対的に移動させて配向膜材料からなる液滴を吐出する際に、一定の間隔で配置されたインクジェットヘッド６０のノズル６１に重なるコンタクトホール４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄが各画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間で同一でなく、不規則的である。このため、配向膜１７の凹部５５も各画素領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ間で不規則的に形成されることとなり、表示面全体でスジ状のモアレが発生することを良好に抑制することができる。

以上説明したように、本発明は、液晶表示装置及びその製造方法について有用である。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の平面図である。 図２のＢ−Ｂ’線断面図である。 配向膜形成工程における薄膜トランジスタ基板の平面図である。 従来のアクティブマトリクス基板の平面図である。 図５のＡ−Ａ’線断面図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１３ 薄膜トランジスタ基板（アクティブマトリクス基板）
１７，２７ 配向膜
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 画素領域
３３ 画素電極
３６ 薄膜トランジスタ
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ 上側保持容量電極（下部電極）
４２ 層間絶縁膜
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ コンタクトホール
５５ 凹部
６０ インクジェットヘッド
６１ ノズル

Claims (3)

1. 各々、スイッチング素子が形成され、マトリクス状に配置された複数の画素領域が設けられたアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置であって、
   上記アクティブマトリクス基板は、
   上記画素領域ごとに区画された画素電極と、
   上記画素電極上に形成された配向膜と、
   上記画素電極の下方に設けられ、コンタクトホールが上記複数の画素領域間で不規則な位置に形成された層間絶縁膜と、
   上記層間絶縁膜の下方に設けられ、上記コンタクトホールを介して上記画素電極と電気的に接続する下部電極と、
   を備えた液晶表示装置。
2. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   上記下部電極は、保持容量電極である液晶表示装置。
3. 各々、スイッチング素子が形成され、マトリクス状に配置された複数の画素領域が設けられたアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
   上記画素領域ごとに区画された画素電極と、該画素電極の下方に設けられ、コンタクトホールが該複数の画素領域間で不規則な位置に形成された層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の下方に設けられ、該コンタクトホールを介して該画素電極と電気的に接続する下部電極と、を備えた基板を準備する工程と、
   所定のピッチで配列される複数のノズルを有するインクジェットヘッドを、上記基板に対して相対的に移動させて該ノズルから配向膜の液滴を該基板上に吐出して配向膜を形成する工程と、
   を備えた液晶表示装置の製造方法。

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