JP2018025670A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細の液晶表示装置において、配向膜が塗布されない領域が生ずることよる表示むらを対策する。
【解決手段】第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線の間に画素が形成されたＴＦＴ基板と、対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素には、ＴＦＴと画素電極１１１とコモン電極１０９と、前記ＴＦＴと前記画素電極１１１を接続するスルーホール１３０、開口部１３１が形成され、前記スルーホール１３０の内部および周辺には、前記コモン電極と同時に形成された接続ＩＴＯ１３５が形成され、前記接続ＩＴＯ１３５の端部において、段差ｄが形成されており、前記段差ｄを覆って配向膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【選択図】図８

Description

本発明は表示装置に係り、画面が高精細になった場合に、配向膜が形成されない領域が生ずることによる表示むらを対策した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている構成となっている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

ＴＦＴ基板においては、ＴＦＴ、画素電極、コモン電極等が別層に形成されており、必要な接続はスルーホールを介して行われる。画面が高精細になると、スルーホールの径も小さくなる。特許文献１には、スルーホールの開口径が小さくなるにしたがって、フォトリソグラフィにおけるレジストや、当初は液体である配向膜がスルーホール内に入り込みにくくなる現象が生ずることが記載されている。

これを対策するために、特許文献１には、スルーホールにおいて、基板から遠い側の開口部において、周方向に凹凸を形成することによって、レジストや配向膜材料がスルーホール内に入り易くした構成が記載されている。

特開２００７−３２２５６３号公報

特に小型の液晶表示装置では、画面の高精細化が進んでいる。高精細化すると画素の面積が小さくなるので、画素内において、画素電極とＴＦＴのソース電極を接続するためのスルーホールの面積の占める割合が大きくなる。また、隣り合った画素に存在するスルーホールの間隔も小さくなる。

液晶表示装置では、液晶分子を初期配向させるために配向膜を形成する。この配向膜材料は、当初液体であり、塗布後に焼成して配向膜にする。このような状態において、特許文献１の記載とは異なり、本発明者は、スルーホールが大きいほど、スルーホール内に配向膜が形成されない現象が生ずることを発見した。配向膜が形成されない部分は、光漏れの原因になる。

しかし、一般には、個々のスルーホールは、ブラックマトリクス等によって遮光されているので、個々のスルーホールに配向膜が形成されない場合は、液晶の配向に対して重大な不良にはなりにくい。しかし、配向膜が形成されない領域がつながると、配向膜が形成されない面積が大きくなり、これが表示むらとなって現れる。液晶表示装置が高精細になると、画素ピッチが小さいので、このような配向膜が形成されない領域が生じやすい。

図４は、このような表示むらの例である。図４に示すように、表示領域５００に島状に表示むら５０が生じている。これは、複数の画素において、配向膜が形成されていない領域が存在し、この領域がつながって目視でも分かるような表示むらが発生したものである。

このような表示むらを抑制するには、スルーホールの径を小さくすることが有効であるが、問題となるスルーホールは平坦化膜を兼ねる有機パッシベーション膜に形成されるために、スルーホールを小さくすることには限度がある。配向膜はフレキソ印刷あるいはインクジェット等によって塗布されるが、塗布条件を規定することによって、ある程度、塗布むら、あるいは、表示むらを抑制することが出来る。しかし、このような条件を作り出すにはプロセス負荷が大きくなる。

本発明の課題は、スルーホール内に配向膜が形成されやすくする構造を実現し、表示むらを抑制することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な主な手段は次のとおりである。

（１）複数の走査線と、複数の映像信号線が形成され、前記走査線と映像信号線に囲まれた領域に画素が形成された第１の基板と、第２の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記画素は、スイッチング素子、画素電極、コモン電極、前記スイッチング素子と前記画素電極間の絶縁膜に形成されたスルーホールを有し、
前記スルーホールの内壁部および前記絶縁膜のスルーホール周辺部には、前記画素電極と前記スイッチング素子を電気的に接続するための接続用導電層が形成され、
前記絶縁膜のスルーホール周辺部上の前記接続用導電層の端部において、段差を有し、前記段差を覆って配向膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記接続用導電層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記接続用導電層は、金属層で形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
（４）前記接続用導電層の膜厚は１００ｎｍ以上であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

本発明の液晶表示装置の平面図である。 画素構成を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。 配向膜が形成されない領域の存在によって生ずる表示むらの例である。 本発明を使用しない場合の配向膜の塗布を説明する模式断面図である。 本発明を使用しない場合の配向膜の塗布を説明する他の模式断面図である。 本発明を使用しない場合の配向膜の塗布を説明するさらに他の模式断面図である。 本発明を使用した場合の配向膜の塗布を説明する模式断面図である。 本発明を使用した場合の配向膜の塗布を説明する他の模式断面図である。 本発明を使用した場合の配向膜の塗布を説明するさらに他の模式断面図である。 実施例１の平面図である。 図７のＢ−Ｂ断面図である。 実施例２の平面図である。 図９のＣ−Ｃ断面図である。 実施例３の断面図である。 実施例４の断面図である。

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材４０によって接着し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００が１枚となっている部分は端子部１５０となっている。端子部１５０には、液晶表示パネルを駆動するＩＣドライバ１６０、液晶表示パネルに、電源、映像信号、走査信号等を供給するためのフレキシブル配線基板を接続するための端子等が形成されている。

図１において、表示領域５００には走査線１０が第１の方向に延在し、第２の方向に配列している。また、映像信号線２０が第２の方向に延在し、第１の方向に配列している。走査線３０と映像信号線２０とで囲まれた領域が画素３０となっている。高精細になるとこの画素３０の面積が映像信号線の延在方向に７８μｍ以下、走査線の延在方向に２６μｍ以下というように小さくなる。画素３０はカラーフィルタの差により、赤画素、緑画素、青画素が存在する。なお、赤画素、緑画素、青画素のセットを画素、各色毎の画素を副画素と呼ぶこともあるが、本明細書では、特に断らない場合は、各赤画素、緑画素、青画素のそれぞれを画素３０と呼ぶ。

図２はＴＦＴ基板１００における画素３０の平面図である。図２は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置における画素部の平面図である。本明細書では、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式におけるＦＦＳ方式を例にとって説明するが、本発明は、これに限らず、他の液晶表示装置についても適用することが出来る。

図２において、走査線１０が横方向に延在し、縦方向に配列しており、映像信号線２０が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線１０と映像信号線２０で囲まれた領域に画素電極１１１が形成されている。画素電極１１１はスリット１１１１を有している。図２に示す画素電極１１１は２個のスリット１１１１を有し、３本の櫛歯電極を有しているが、画素が小さくなると、スリット１１１１は１個となり、２本の櫛歯電極のみとなる場合、さらには、スリットが無くなって、1本の櫛歯電極のみとなる場合もある。

図２において、ドレインスルーホール１４０を介して映像信号線２０と接続された半導体層１０３が、コの字型に延在して走査線１０の下を２回通過するような構成となっている。半導体層１０３が走査線１０を通過する部分がスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）となっている。すなわち、この部分では走査線１０がゲート電極となっている。半導体層１０３はソーススルーホール１２０においてコンタクト電極１０７と接続し、コンタクト電極１０７はスルーホール１３０において画素電極１１１と接続している。走査線１０のゲート信号に応じて、ＴＦＴが開き、映像信号線２０からの映像信号を画素電極１１１に印加する。

なお、スルーホール１３０は有機パッシベーション膜に形成されており、断面が台形となっている。一方、画素電極１１１とコモン電極１０９を絶縁する容量絶縁膜１１０がスルーホール１３０内に延在し、この容量絶縁膜１１０に形成された開口部１３１を介して画素電極１１１とコンタクト電極１０７が接続する。つまり、スルーホール１３０はすり鉢状の凹部であるが、すり鉢状の凹部の底部に容量絶縁膜１１０に形成された開口部１３１が存在している。

画素電極１１１とコンタクト電極１０７を直接接続してもよいが、接続の信頼性をより増すために、画素電極１１１とコンタクト電極１０７の間に接続ＩＴＯ１３５が形成されている。この接続ＩＴＯ１３５は、コモン電極１０９と同時に形成されるが、コモン電極１０９とは絶縁されている。接続ＩＴＯ１３５の端部は、図２から分かるように、平面視で視て、スルーホール１３０の絶縁膜１０８上の開口領域の全周に沿って、開口領域よりも大きくなるように、形成されている。尚、スルーホール１３０の開口領域は、図２では矩形状で示されるが、これに限らず円形状でも構わない。スルーホール１３０の開口領域がどちらの形状であっても、接続ＩＴＯ１３５の端部の位置は、スルーホール１３０の開口領域の形状に沿うように形成される。

スルーホール１３０の部分には大きな凹部が形成されるので、この部分で配向膜材料塗布時に配向膜材料がはじかれて、入り込みにくくなる。以後、配向膜材料を単に配向膜と呼ぶこともある。配向膜材料がスルーホール１３０のみからはじかれている場合は、表示むらには大きな問題にはならないが、スルーホール１３０においてはじかれた領域がつながると、配向膜１１２が形成されない領域が大きくなり、図４に示すような表示むらが発生する。配向膜１１２が形成されない領域を配向膜のはじけともいう。

図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図３におけるＴＦＴは、いわゆるトップゲートタイプのＴＦＴであり、使用される半導体としては、ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が使用されている。図３において、ガラス基板１００の上にＳｉＮからなる第１下地膜１０１およびＳｉＯ_２からなる第２下地膜１０２がＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成される。第１下地膜１０１および第２下地膜１０２の役割はガラス基板１００からの不純物が半導体層１０３を汚染することを防止することである。

第２下地膜１０２の上には半導体層１０３が形成される。この半導体層１０３は第２下地膜１０２の上にＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜を形成し、これをレーザアニールすることによってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換したものである。このｐｏｌｙ−Ｓｉ膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。

半導体膜１０３の上にはゲート絶縁膜１０４が形成される。このゲート絶縁膜１０４はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）によるＳｉＯ_２膜である。この膜もＣＶＤによって形成される。その上にゲート電極１０５が形成される。ゲート電極１０５は図２に示す走査線１０が兼ねている。半導体層は２回走査線１０の下を通過するので、図３において、ゲート電極１０５は２個配置している。ゲート電極１０５は例えば、ＭｏＷ膜によって形成される。

ゲート電極１０５を覆って層間絶縁膜１０６をＳｉＯ_２によって形成する。層間絶縁膜１０６はゲート電極１０５とコンタクト電極１０７を絶縁するため、あるいは、走査線１０と映像信号線２０を絶縁するためである。層間絶縁膜１０６およびゲート絶縁膜１０４には、半導体層１０３をコンタクト電極１０７と接続するためのソーススルーホール１２０が形成される。層間絶縁膜１０６とゲート絶縁膜１０４にソーススルーホール１２０を形成するためのフォトリソグラフィは同時に行われる。

層間絶縁膜１０６の上には映像信号線２０が形成されている。映像信号線２０は、図２に示すドレインスルーホール１４０を介して、半導体層１０３と接続している。つまり、図２に示すドレインスルーホール１４０とソーススルーホール１２０の間に２個のＴＦＴが形成されていることになる。層間絶縁膜１０６の上にコンタクト電極１０７が映像信号線２０と同層で形成される。コンタクト電極１０７は、スルーホール１３０およびその内部に形成された開口部１３１を介して画素電極１１２と接続する。映像信号線２０およびコンタクト電極１０７は例えばＡｌ合金あるいはＭｏＷ、または、これらの積層体等によって形成される。

映像信号線２０およびコンタクト電極１０７を覆って有機パッシベーション膜１０８が形成される。有機パッシベーション膜１０８は感光性のアクリル樹脂で形成される。有機パッシベーション膜１０８は、アクリル樹脂の他、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等でも形成することが出来る。有機パッシベーション膜１０８は平坦化膜としての役割を持っているので、厚く形成される。有機パッシベーション膜１０８の膜厚は２〜４μｍであるが、本発明では、３．５μｍ程度である。

画素電極１１１とコンタクト電極１０７との導通を取るために、有機パッシベーション膜１０８にスルーホール１３０が形成される。有機パッシベーション膜１０８は感光性の樹脂を使用している。感光性の樹脂を塗付後、この樹脂を露光すると、光が当たった部分のみが特定の現像液に溶解する。すなわち、感光性樹脂を用いることによって、フォトレジストの形成を省略することが出来る。有機パッシベーション膜１０８にスルーホール１３０を形成したあと、２３０℃程度で有機パッシベーション膜を焼成することによって有機パッシベーション膜１０８が完成する。

その後、コモン電極１０９となるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタリングによって形成し、その後、スルーホール１３０の周辺からＩＴＯを除去するようにパターニングする。コモン電極１０９は複数の画素に跨って連続的に平面状に形成することが出来る。

なお、コモン電極１０９と同時にコモン電極１０９と同じＩＴＯを用いて、スルーホール１３０内に接続ＩＴＯ１３５を形成する。接続ＩＴＯ１３５は、後で形成される容量絶縁膜１１０の開口部１３１における画素電極１１１とコンタクト電極１０７との接続をより確実にするために設けられる。なお、接続ＩＴＯ１３５はコモン電極１０９とは絶縁されている。

その後、容量絶縁膜１１０となるＳｉＮをＣＶＤによって全面に形成する。その後、スルーホール１３０内において、接続ＩＴＯ１３５と画素電極１１１の導通をとるための開口部１３１を容量絶縁膜１１０に形成する。その後、ＩＴＯをスパッタリングによって形成し、パターニングして画素電極１１１を形成する。画素電極１１１の平面形状は図２に例示するとおりである。画素電極１１１は接続ＩＴＯ１３５を介してコンタクト電極１０７と接続する。

画素電極１１１の上に配向膜材料をフレキソ印刷あるいはインクジェット等によって塗布する。配向膜材料は、塗布時は液体であるため、表面張力によってスルーホール１３０には、入り込まない場合がある。本発明の特徴は、後で説明するように、スルーホール１３０内に配向膜材料を入り込ませやすくするために、スルーホールの周辺を特別な形状にすることである。

配向膜材料を塗布後、焼成して配向膜１１２とする。この配向膜１１２をラビング処理または紫外線による光配向処理によって配向処理する。画素電極１１１とコモン電極１０９の間に電圧が印加されると図３に示すような電気力線が発生する。この電界によって液晶分子３０１を回転させ、液晶層３００を通過する光の量を画素毎に制御することによって画像を形成する。

図３において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が配置されている。対向基板２００の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタが形成されており、これによってカラー画像が形成される。ＴＦＴ基板に形成されたスルーホール１３０やＴＦＴを覆ってブラックマトリクス２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。

カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３によって、カラーフィルタ２０２の成分が液晶層に拡散することを防止する。オーバーコート膜２０３の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜１１２が形成される。配向膜１１２の配向処理はＴＦＴ基板１００側の配向膜１１２と同様、ラビング法あるいは光配向法が用いられる。

図４は、配向膜が形成されないことによる光漏れに起因する表示むらの例である。このような、表示むらは、スルーホールに配向膜が形成されない領域が生ずることに起因する。スルーホールは対向基板に形成されたブラックマトリクスによって覆われているが、完全には遮光できない。また、配向膜が形成されない領域が複数の画素に渡ってつながると、光もれの問題はより大きくなる。

図５Ａ乃至図５Ｃは、スルーホール内に配向膜が形成されない原因を説明する模式断面図である。図５Ａ乃至図５Ｃでは、コンタクト電極１０７、積層膜９０、配向膜材料１１２のみ記載されている。積層膜９０は、有機パッシベーション膜１０８、接続ＩＴＯ１３５、容量絶縁膜１１０、画素電極１１１等を総称した層である。また、スルーホールの断面形状は実際のスルーホール形状に合わせて端部が丸くなっている。

図５Ａは、スルーホールを形成した後、積層膜９０の上に液体である配向膜材料１１２を塗布した状態を示している。図５Ａにおいて、スルーホールの底部に空気６０が巻き込まれている。この空気は、矢印に示すように、上に向かう。

図５Ｂでは、配向膜材料１１２が気泡６０によって分断されると、配向膜材料１１２は、安定な位置である、スルーホールの周辺に向かうことを示している。矢印は、配向膜材料の向かう方向である。図５Ｃは配向膜材料１１２が安定して存在する領域を示す断面図である。図５Ｃに示すように、配向膜材料１１２は、スルーホールの外周の土手において安定して存在し、スルーホール内に配向膜材料１１２は形成されない。これが、表示むらの原因になる。

図６Ａ乃至６Ｃは、これを対策するための、本発明の構成を示す模式断面図である。図６Ａ乃至図６Ｃでは、コンタクト電極１０７、積層膜９０、配向膜材料１１２のみ記載されている。積層膜９０は、有機パッシベーション膜、接続ＩＴＯ、容量絶縁膜、画素電極等を総称した層である。また、スルーホールの断面形状は実際のスルーホール形状に合わせて端部が丸くなっている。図６Ａ乃至６Ｃが図５Ａ乃至５Ｃと大きく異なる点は、スルーホールの外周において、積層膜９０の断面に凹凸が形成されている点である。なお、この場合の凹凸は、スルーホール中心からのラジアル方向の凹凸である。

図６Ａにおいて、スルーホールおよび凸部および凹部が形成された積層膜９０の上に配向膜材料１１２が塗布されている。スルーホールの底部には、気泡６０が存在することは、図５Ａと同様である。そして、この気泡６０は上に向かって移動することも図５Ａと同様である。

図６Ｂは、スルーホールから気泡が抜けた状態を示している。図６Ｂにおいて、積層膜９０のスルーホールの周辺に凸部が形成されている。凸部が存在することによって、スルーホールの周辺の土手は、配向膜材料にとって、安定した場所ではなくなる。この凸部の存在によって、配向膜材料１１２は、凸部よりスルーホール側と凸部より凹側のいずれかに分断されるように移動する。

そうすると、スルーホール側に移動した配向膜材料１１２はスルーホール底部に流れ込み、スルーホールも配向膜材料１１２によって充填されることになる。この様子を図５Ｃに示す。つまり、スルーホールの周辺の積層膜１０８に対して、スルーホールのラジアル方向に凹凸を形成することによってスルーホール内に配向膜１１２を形成しやすくなる。

図７は、スルーホール１３０付近の平面図である。図７は図２と同じであるが、図を複雑にしないために、半導体層、ドレインスルーホール、ソーススルーホールは記載されていない。各層の構成は、図２で説明したのと同じであるから、説明を省略する。

図８は、実施例１における図７のＢ−Ｂ断面図である。図８では、コンタクト電極１０７より下の層は省略されている。また、配向膜も省略されている。本発明では、配向膜を形成する前のスルーホール周辺における断面形状が重要だからである。図８の基本的な層構成は図３で説明したのと同様である。

図８が、図３と異なる点は、コモン電極１０９を形成するＩＴＯの厚さを大きくしていることである。コモン電極１０９の厚さを大きくすると同時に、接続ＩＴＯ１３５の厚さも大きくなる。そうすると、図８に示すように、スルーホール１３０の周辺において、スルーホール１３０の中心からラジアル方向に向かって段差ｄなる凹部が形成されることになり、図６Ａ−Ｃで説明したように、配向膜１１２を塗布した場合に、スルーホール１３０内に気泡が発生することを抑制することが出来、スルーホール１３０内に配向膜１１２を形成することが出来る。

図８では、コモン電極１０９と接続ＩＴＯ１３５の両方で膜厚が大きくなるので、形成された凹部では、スルーホールのラジアル方向において、内側にも外側にも深さｄの段差が形成されることになる。通常のコモン電極１０９の厚さは５０ｎｍ程度であるが、実施例１におけるコモン電極１０９の厚さは、例えば、１５０ｎｍである。したがって、深さ１５０ｎｍ程度の深さを形成することが出来る。また、図３の構成に対しても、深さを１００ｎｍ程度大きくすることが出来る。

図９は、実施例２におけるスルーホール１３０付近の平面図である。図９は、実施例１における図７と同じ形状であるが、異なる点は、スルーホール１３０内に形成される接続電極がＩＴＯではなく、金属である点である。本明細書では、この金属を接続金属１３６と称する。コモン電極１０９はスルーホール１３０およびその周辺を除いて画面全体に形成されるが、コモン電極１０９を厚く形成すると、光の透過率を減少させるので、画面輝度には不利になる。

したがって、コモン電極１０９は薄く形成することが望ましいが、コモン電極１０９はＩＴＯで形成されているために、薄くすると抵抗が大きくなる。これを対策するために、金属配線をコモン電極１０９の上に形成する場合がある。このような金属配線は、平面で視て、走査線１０あるいは映像信号線２０と重複した領域に形成することによって透過率の減少を抑えることが出来る。

金属配線は、例えば、Ａｌ合金の上下にＭｏあるいはＭｏ合金を配置した３層構成としたような、映像信号線と同じ構成とすることが出来る。なお、金属配線の構成は、この他にＡｌ合金の片方のみにＭｏ合金を配置した構成をとることが出来る。また、この他、Ｍｏ合金等に替えて、Ｗ合金、あるいはＴｉ等を使用することが出来る。

金属配線は透過率に対して影響を与えないように配置するので、例えば１５０ｎｍ程度と厚く形成することが出来る。図９では、この金属配線を形成すると同時に接続金属１３６をスルーホール１３０内に形成している。接続金属は、例えば１５０ｎｍ程度と、厚く形成することが出来るので、スルーホール１３０の周辺にスルーホール中心からラジアル方向に向かって凹凸を形成することが出来る。

図１０は図９のＣ−Ｃ断面図である。図１０が実施例１の図８と異なる点は、コモン電極１０９は薄いままであるが、接続金属１３６を厚く形成している点である。これによって、スルーホール１３０の周辺で、スルーホール１３０の中心からラジアル方向に向かって例えば、深さｄなる凹部を形成することが出来る。

本実施例の利点は、コモン電極１０９を厚くする必要が無いので、透過率の低下を抑えることが出来る点である。つまり、スルーホール１３０部分はもともとブラックマトリクスによって覆われているので、この部分で接続金属１３６を厚く形成しても透過率には影響無いからである。

本発明の他の利点は、コモン電極１０９と接続金属１３６との間隔ｗを実施例１の場合よりも小さくすることが出来る点である。実施例１では、接続ＩＴＯ１３５とコモン電極１０９は同時に形成するので、露光条件の制約から幅ｗは決められる。一方、本実施例では、コモン電極１０９と接続金属１３６とは別のフォトリソグラフィ工程で形成されるために、コモン電極１０９と接続金属１３６の間隔ｗは、合わせ精度によって決められる。一般には、合わせ精度による制約の方が、露光条件による制約よりも小さいので、図１０に示すｗは実施例１よりも実施例２のほうが小さくすることが出来る。したがって、その分ブラックマトリクスによって覆う範囲を小さくすることが出来るので、透過率を向上させることが出来る。

このように、実施例２によれば、透過率の減少をおさえつつ、配向膜をスルーホール内に形成しやすくすることができるので、輝度低下をおさえつつ、表示むらを抑制することが出来る。

図１１は、実施例３を示すスルーホール１３０付近の断面図である。実施例３の平面図は図９と同様である。図１１において、接続金属１３６がスルーホール１３０内およびその周辺に形成されている。接続金属１３６の厚さは、実施例２と同様、例えば１５０ｎｍである。

図１１が図１０と異なる点は、コモン電極１０９の厚さも実施例１と同様に厚くしている点である。したがって、形成された凹部において、スルーホール１３０の中心からラジアル方向に、内側も外側も同程度の段差を形成することが出来る点である。

図１１が実施例１の図８と異なる点は、接続金属１３６とコモン電極１０９の間隔ｗを実施例１の場合よりも小さくできる点である。理由は実施例２で述べたと同様である。したがって、実施例１の場合よりも、ブラックマトリクスの幅を小さくすることが出来、その分、透過率を向上させることが出来る。

このように実施例３においても、スルーホール内に配向膜を形成しやすくすることが出来るので、配向膜がスルーホールに形成されないことによる表示むらを抑制することが出来る。

図１２は、実施例４を示すスルーホール１３０付近の断面図である。実施例４の平面図は図９と同様である。図１２において、接続ＩＴＯ１３５と接続金属１３６の積層体がスルーホール１３０内およびその周辺に形成されている。接続金属１３６の厚さは、例えば１００ｎｍであり、接続ＩＴＯは５０ｎｍである。また、コモン電極１０９の厚さも５０ｎｍである。

図１２の特徴は、スルーホール１３０内において、接続ＩＴＯ１３５と接続金属１３６の積層体を用いているので、図１２における段差ｄを容易に大きくすることが出来る点である。一方、コモン電極１０９は必要以上に厚くする必要が無いので、透過率の低下は抑えることが出来る。図１２では、接続金属１３６の厚さは１００ｎｍであるが、これに限らず、例えば１５０ｎｍ程度とすることによって、段差ｄは２００ｎｍ程度にすることも出来る。段差ｄは大きいほうが、本発明の効果をより大きくすることが出来る。このように、実施例４によれば、透過率の低下をおさえつつ、より効果的に、スルーホール内に配向膜を形成しやすくすることが出来る。

実施例４では、接続金属１３６をスルーホール１３０部分にのみ形成しているが、ブラックマトリクスによって覆われている範囲においては、接続金属１３６を使用しても透過率の低下は無い。例えば、図１２において、コモン電極１０９の上で、ブラックマトリクスに覆われている範囲内において、接続金属１３６と同様の金属をコモン電極の上に配置することによって、スルーホール１３０の中心からラジアル方向の外側においても、凹部の段差を大きくすることが出来る。

実施例１乃至４で述べた本発明の構成はスルーホール１３０内およびスルーホール１３０の周辺において、接続ＩＴＯ１３５あるいは接続金属１３６を形成することによって、スルーホール１３０の中心からラジアル方向において、凹部を形成して段差ｄを設けることが特徴である。この段差ｄは、例えば、１００ｎｍ以上であるとより効果的である。

図８、１０、１１、１２は映像信号線２０の延在方向におけるスルーホール１３０の断面図であるが、映像信号線２０と直角方向の断面図も同様である。本発明では、スルーホール１３０の全周において、段差を形成することが出来るので、より効果的に配向膜１１２をスルーホール１３０内に形成することが出来る。

ところで、画素のサイズが小さくなると画素電極も小さくなるので、画素電極とコモン電極との間で容量絶縁膜を介して形成される保持容量が不足する。一方、容量絶縁膜を薄くして保持容量を大きくすることが出来る。例えば、容量絶縁膜の膜厚を１４０ｎｍから７０ｎｍにすると、保持容量は２倍になる。

この場合の問題点は、大きな凹部が形成されるスルーホール１３０において、容量絶縁膜１１０による有機パッシベーション膜１０８のカバレッジが不十分となることである。すなわち、有機パッシベーション膜１０８は、水分を含有しているので、容量絶縁膜１１０でカバーしないと、水分が液晶層３００内に侵入して液晶の抵抗を低下させ、黒シミ等の原因となる。

本発明の構成では、スルーホール１３０において、容量絶縁膜１１０に加えて、接続ＩＴＯ１３５、あるいは、接続金属１３６によって有機パッシベーション膜１０８を覆うので、有機パッシベーション膜１０８からの水分が液晶層３００に侵入することを防止することが出来る。したがって、本発明の構成によれば、画素が小さくなった場合でも、容量絶縁膜１１０の膜厚を小さくして、保持容量を十分に確保することが出来る。

１０…走査線、 ２０…映像信号線、 ３０…画素、 ４０…シール材、 ５０…表示むら、 ６０…気泡、 ７０…凹部、 ８０…凸部、 ９０…積層膜、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…第１下地膜、 １０２…第２下地膜、 １０３…半導体層、 １０４…ゲート絶縁膜、 １０５…ゲート電極、 １０６…層間絶縁膜、 １０７…コンタクト電極、 １０８…有機パッシベーション膜、 １０９…コモン電極、 １１０…容量絶縁膜、 １１１…画素電極、 １１２…配向膜、 １２０…ソーススルーホール、 １３０…スルーホール、 １３１…容量絶縁膜の開口部、 １３５…接続ＩＴＯ、 １３６…接続金属、 １４０…ドレインスルーホール、 １５０…端子部、 １６０…ドライバＩＣ、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜

Claims (12)

1. 複数の走査線と、複数の映像信号線が形成され、前記走査線と映像信号線に囲まれた領域に画素が形成された第１の基板と、第２の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記画素は、スイッチング素子、画素電極、コモン電極、前記スイッチング素子と前記画素電極間の絶縁膜に形成されたスルーホールを有し、
   前記スルーホールの内壁部および前記絶縁膜のスルーホール周辺部には、前記画素電極と前記スイッチング素子を電気的に接続するための接続用導電層が形成され、
   前記絶縁膜のスルーホール周辺部上の前記接続用導電層の端部において、段差を有し、前記段差を覆って配向膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記接続用導電層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記接続用導電層は、前記コモン電極と同時に形成される層であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記接続用導電層の膜厚は１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記接続用導電層は、金属層で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記コモン電極は、複数の画素に跨って連続して形成され、前記コモン電極に積層されて金属配線が形成され、前記接続用導電層は前記金属配線と同時に形成される層であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記接続用導電層の膜厚は１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 前記接続用導電層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）と金属層の積層体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記コモン電極は、複数の画素に跨って連続的に形成され、前記コモン電極に積層されて金属配線が形成され、前記接続用導電層は前記コモン電極および前記金属配線と同時に形成されることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記段差は１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
11. 前記スイッチング素子と前記画素電極間の絶縁膜は、有機パッシベーション膜であり、前記接続用導電層の液晶層側には、前記コモン電極と前記画素電極間を絶縁する容量絶縁膜が形成され、
    前記段差は、前記容量絶縁膜上で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。
12. 前記絶縁膜のスルーホール周辺部上の前記接続用導電層は、平面視で視て、前記スルーホールの開口領域の全周に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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