JP2019082522A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
表示装置にかかり、基板の横ずれに起因して、スペーサが配向膜を削る現象を対策する液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device which copes with a display device and measures a phenomenon in which a spacer scrapes an alignment film due to a lateral displacement of a substrate.
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。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。 In a liquid crystal display device, a TFT substrate on which pixel electrodes, thin film transistors (TFTs) and the like are formed in a matrix, and a TFT substrate are disposed opposite to each other, and a liquid crystal is sandwiched between the TFT substrate and the opposite substrate. . An image is formed by controlling the light transmittance of liquid crystal molecules for each pixel.
TFT基板と対向基板の間の液晶層の厚さが変化すると色ムラの原因になる。TFT基板と対向基板の間隔を一定にするために柱状スペーサが使用される。柱状スペーサは一般には対向基板に形成される。柱状スペーサは通常状態でTFT基板と接触して基板間の間隔を規定するメイン柱状スペーサと、対向基板に何らかの圧力が加わった場合にTFT基板側と接触することによって、基板間の間隔が過度に小さくならないようにするためのサブ柱状スペーサが存在する。 When the thickness of the liquid crystal layer between the TFT substrate and the counter substrate changes, it causes uneven color. Columnar spacers are used to keep the distance between the TFT substrate and the counter substrate constant. Columnar spacers are generally formed on the opposing substrate. The columnar spacers contact the TFT substrate in a normal state to define the distance between the substrates, and the contact between the opposing substrate and the TFT substrate when any pressure is applied to the opposing substrate causes the distance between the substrates to be excessive. There is a sub-columnar spacer to prevent it from becoming smaller.
特許文献1には、サブ柱状スペーサをスルーホール内壁に接触させることによって、対向基板に加えられる外部からの圧力の大きさに対応して反発力を調整できることを可能とする液晶表示装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a liquid crystal display device capable of adjusting the repulsive force according to the magnitude of the external pressure applied to the counter substrate by bringing the sub-columnar spacer into contact with the inner wall of the through hole. ing.
最近は、液晶表示装置の対向基板を指等でタッチすることによって入力する方式が増加している。このような方式の液晶表示装置では、通常はメイン柱状スペーサ(以後メインスペーサという)で基板間隔を維持し、タッチ動作によって、対向基板に圧力がかかった場合に、メインスペーサよりも高さの低いサブ柱状スペーサ(以後サブスペーサという)がTFT基板側に接触する構成となっている。 Recently, an input method has been increasing by touching the opposite substrate of the liquid crystal display device with a finger or the like. In a liquid crystal display device of such a type, usually, the distance between the substrates is maintained by main columnar spacers (hereinafter referred to as main spacers), and the height is lower than that of the main spacers when pressure is applied to the opposite substrate by touch operation. Sub-columnar spacers (hereinafter referred to as sub-spacers) are in contact with the TFT substrate side.
タッチ動作が行われると、対向基板が撓むために、タッチされた部分およびその周辺においてメインスペーサあるいはサブスペーサの横ずれを生ずる。メインスペーサの方が横ずれの量は大きい。 When the touch operation is performed, the main substrate or the sub spacer may be laterally offset at the touched portion and its periphery because the opposing substrate is bent. The amount of lateral displacement is larger with the main spacer.
一方、TFT基板と対向基板の内側の液晶と接する面には、液晶を初期配向させるための配向膜が形成されている。メインスペーサあるいはサブスペーサがTFT基板上で横ずれを生ずると、配向膜が削られる。配向膜の削りくずが液晶中に混入すると、輝点を引き起こす。 On the other hand, an alignment film for initially aligning the liquid crystal is formed on the surface in contact with the liquid crystal inside the TFT substrate and the opposite substrate. When the main spacer or sub spacer causes lateral displacement on the TFT substrate, the alignment film is scraped. When the shavings of the alignment film mix in the liquid crystal, they cause bright spots.
本発明の課題は、対向基板に圧力が加わった場合等におけるTFT基板と対向基板の間の横ずれを防止し、配向膜の削れを防止し、画面欠陥を防止することである。 An object of the present invention is to prevent lateral displacement between the TFT substrate and the opposing substrate when pressure is applied to the opposing substrate, etc., to prevent abrasion of the alignment film, and to prevent screen defects.
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。 The present invention overcomes the above problems, and the specific means are as follows.
(1)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、前記第1の基板には薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う有機パッシベーション膜と、画素電極が形成され、前記有機パッシベーション膜は、平坦部と、前記画素電極と前記薄膜トランジスタを接続するためのスルーホールを有し、前記第2の基板には、遮光膜と第1のスペーサと第2のスペーサが形成され、前記第1のスペーサは、前記有機パッシベーション膜の前記平坦部に位置し、前記第2のスペーサの一部は、前記スルーホール内の側壁部に接触して配置されることを特徴とする液晶表示装置。 (1) A liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a first substrate and a second substrate, and a thin film transistor, an organic passivation film covering the thin film transistor, and a pixel electrode are formed on the first substrate. The organic passivation film has a flat portion and a through hole for connecting the pixel electrode and the thin film transistor, and the light shielding film, the first spacer, and the second spacer are provided on the second substrate. The first spacer is located on the flat portion of the organic passivation film, and a portion of the second spacer is disposed in contact with the side wall portion in the through hole. Liquid crystal display device.
(2)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、前記第1の基板には薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う有機パッシベーション膜と、画素電極が形成され、前記有機パッシベーション膜は、平坦部と、前記画素電極と前記薄膜トランジスタを接続するためのスルーホールを有し、前記第2の基板には、遮光膜と第1のスペーサと第2のスペーサが形成され、前記第1のスペーサは、前記有機パッシベーション膜の前記平坦部に位置し、前記第2のスペーサの側壁は、第1部分と、前記第1部分と前記第2の基板間の第2部分とを有し、断面で視て、前記第1部分の側面と前記第2の基板の主面との成す角が、前記第2部分の側面と前記第2の基板の前記主面との成す角よりも小さく、平面で視て、前記第2のスペーサの中央部位置は、前記スルーホールの中央位置と合せて配置されることを特徴とする液晶表示装置。 (2) A liquid crystal display device in which liquid crystal is held between a first substrate and a second substrate, and a thin film transistor, an organic passivation film covering the thin film transistor, and a pixel electrode are formed on the first substrate. The organic passivation film has a flat portion and a through hole for connecting the pixel electrode and the thin film transistor, and the light shielding film, the first spacer, and the second spacer are provided on the second substrate. The first spacer is located on the flat portion of the organic passivation film, and the sidewall of the second spacer is a first portion and a second portion between the first portion and the second substrate. And an angle formed between the side surface of the first portion and the main surface of the second substrate, as viewed in cross section, between the side surface of the second portion and the main surface of the second substrate Smaller than the angle formed and viewed in a plane Said central portion position of the second spacer, a liquid crystal display device characterized by being arranged together with the central position of the through hole.
以下に本発明の内容を、実施例を用いて説明する。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described using examples.
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と対向基板200が重なっていない部分は端子部30となっている。端子部30には、液晶表示パネルを駆動するICドライバ31が搭載され、また、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。
FIG. 1 is a plan view of a liquid crystal display device to which the present invention is applied. In FIG. 1, a
図1において、表示領域20には走査線11が横方向に延在し、縦方向に配列している。また、映像信号線12が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線11と映像信号線12とで囲まれた領域が画素13となっている。各画素にはTFTや画素電極が形成されている。対向基板200には、TFT基板100と対向基板200の間隔を規定するための、メインスペーサが形成されている。また、タッチ入力をするために、対向基板200が指等で圧力を受けた場合に、過度にTFT基板200と対向基板が接近しないようにするためのサブスペーサが形成されている。これに加えて、本発明の特徴である、TFT基板100と対向基板200の横ずれを防止する横ずれ防止スペーサが形成されている。
In FIG. 1,
図2乃至図5は本発明における表示領域20の断面図である。図2は画素電極111とTFTのソース電極107を接続するスルーホール130の付近にメインスペーサ60が配置している例であり、図3は、スルーホール130の付近にサブスペーサ70が配置している例であり、図4及び図5はスルーホール130内に横ずれ防止スペーサ80が配置している例である。
2 to 5 are cross-sectional views of the
以下に主に、図2を用いて液晶表示装置の断面構成を説明する。図2は、IPS(In Plane Switching)方式の液晶表示装置の断面構成を説明する図である。図2は、液晶表示装置の層構造を説明するためのものであり、特定の平面構造と対応しているものではない。 The cross-sectional configuration of the liquid crystal display device will be mainly described below with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a cross-sectional configuration of an IPS (In Plane Switching) liquid crystal display device. FIG. 2 is for describing the layer structure of the liquid crystal display device, and does not correspond to a specific planar structure.
図2において、例えばガラスで形成されたTFT基板100の上に下地膜101が形成されている。液晶表示装置を湾曲可能とするためには、ガラス基板を0.2mm以下に薄くするか、TFT基板100をポリイミド等の樹脂で形成することが出来る。
In FIG. 2, a
下地膜101は、ガラスからの不純物が後で形成される半導体層102を汚染することを防止する役割を有する。下地膜101は一般には、窒化シリコン膜(以後SiN膜という)と酸化シリコン膜(以下SiO膜という)の2層膜から形成される。下地膜101の上に半導体層102が形成される。半導体層102は、まずCVDによってa−Siを形成し、その後、エキシマレーザを照射することによってPoly−Siに変換したものである。なお、下地膜101を構成するSiN、SiO、半導体層となるa−Siは、CVDによって連続して形成される。
The
半導体層102をパターニングした後、これを覆ってゲート絶縁膜103を形成する。ゲート絶縁膜103はTEOS(テトラエトキシシラン)を原料としたSiO膜である。ゲート絶縁膜103を覆ってゲート電極104が形成される。ゲート電極104は例えば、MoW(モリブデンタングステン)合金で形成され、MoW合金をスパッタリング等で成膜した後、パターニングして形成する。
After patterning the
ゲート電極104をパターニングした後、P(リン)、B(ボロン)等のイオンインプランテーションを行い、ゲート電極104で覆われた領域以外の半導体層102に導電性を付与する。これによって、半導体層102にドレイン領域1021及びソース領域1022を形成する。
After patterning the
その後、ゲート電極を覆ってSiNあるいはSiOによって層間絶縁膜105を形成する。層間絶縁膜105はCVDによって形成することが出来る。層間絶縁膜105およびゲート絶縁膜103にスルーホールを形成し、半導体層102のドレイン領域1021とドレイン電極106の接続、及び、半導体層のソース領域1022とソース電極107の接続を可能にする。ドレイン電極106は映像信号線11と接続し、ソース電極107は後で形成される、スルーホール130を介して画素電極111と接続する。なお、図2では、映像信号線11がドレイン電極106を兼ねている。
Thereafter, an
ドレイン電極106およびソース電極107を覆ってアクリル樹脂等によって、有機パッシベーション膜108を形成する。有機パッシベーション膜108は平坦化膜の役割を有しているので、2乃至4μmと、厚く形成される。
An
有機パッシベーション膜108は感光性の樹脂で形成されるので、スルーホール130の形成に、別途レジストを形成する必要はない。有機パッシベーション膜材料はポジ型の感光性樹脂であり、光が照射された部分にスルーホール130が形成される。なお、有機パッシベーション膜108はアクリルの他、シリコン樹脂あるいはポリイミド等で形成することも出来る。
Since the
有機パッシベーション膜108の上に、平面状にコモン電極109がITO(Indium Tin Oxide)等の酸化物透明導電膜によって形成される。コモン電極109は各画素共通に形成されるが、スルーホール130内には形成されない。コモン電極109をパターニング後、コモン電極109を覆って容量絶縁膜110がSiNによって形成される。容量絶縁膜110はCVDによって形成される。容量絶縁膜110は有機パッシベーション膜108を形成した後に形成されるので、高温で形成することが出来ず、200℃程度の低温CVDによって形成される。
On the
容量絶縁膜110の上に、櫛歯状、あるいはストライプ状に画素電極111がITO等の酸化物透明導電膜によって形成される。コモン電極109と画素電極111との間の絶縁膜110は画素電極とコモン電極との間の保持容量を形成するものであるから、容量絶縁膜110と呼ばれる。
On the capacitive insulating
容量絶縁膜110には、有機パッシベーション膜108に形成されたスルーホール130内において、スルーホールが形成され、画素電極111とソース電極107が接続される。
In the capacitive insulating
画素電極111及び容量絶縁膜110を覆って配向膜112が形成される。配向膜112は液晶の初期配向を決めるものであり、配向処理はラビング処理か光配向処理によって行われる。画素電極111に映像信号が印加されると、コモン電極109との間に矢印のような電気力線が発生し、液晶分子301を回転し、画素毎に液晶層300の透過率を制御して画像を形成する。
An
図2において、液晶層300を挟んで対向基板200が配置している。フレキシブル表示装置としたい場合は、対向基板200をポリイミド等の樹脂で形成することが出来る。対向基板200の内側にカラーフィルタ201とブラックマトリクス202が形成される。バックライトからの光を制御して画像を形成したい部分にはカラーフィルタ201を配置し、カラー表示を可能にする。一方、バックライトからの光を制御することが難しい、例えば、後で説明するスペーサ、スルーホール130等が形成された部分等にはブラックマトリクス202を形成し、光漏れを防止する。
In FIG. 2, the
カラーフィルタ201及びブラックマトリクス202を覆ってアクリル等の透明有機材料によってオーバーコート膜203が形成される。対向基板200には、TFT基板100と対向基板200の間隔を一定に保ち、液晶層300の厚さを均一にするために、オーバーコート膜203の上にメインスペーサ60が形成されている。なお、他の場所では、スルーホール130の付近にサブスペーサ70が形成され、さらに他の場所では、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130に挿入されるように形成されている。
An
図2に示すように、メイン柱状スペーサ20の先端はTFT基板100側の配向膜112と接触している。対向基板200に外部から圧力が加わったような場合、メイン柱状スペーサ20の先端には強い圧力が加わり、メイン柱状スペーサ20が変形すると共に横ずれをおこし、配向膜112がメイン柱状スペーサ20によって削られる。配向膜112は、ラビング処理以外に光配向処理によって形成される場合もあるが、光配向処理された配向膜112は機械的に弱いので、配向膜の削れは、より深刻な問題になる。
As shown in FIG. 2, the tip of the main
メイン柱状スペーサ20の横ずれなどに対応するため、図10で説明するように、平面で視てメインスペーサ60の径よりも大きい径のブラックマトリクスbmmによってメインスペーサを覆っている。
In order to cope with lateral displacement and the like of the main
図3は他の場所における液晶表示装置の断面図である。図3が図2と異なる点は、スルーホール130の付近にメインスペーサではなくサブスペーサ70が形成されていることである。図3に示すように、サブスペーサ70は通常はTFT基板100側に接触していない。対向基板200に外部から圧力が加わった場合にサブスペーサ70がTFT基板100に接触することによって、対向基板200とTFT基板100の間隔が過度に小さくなることを防止している。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device at another place. 3 differs from FIG. 2 in that a
サブスペーサ70の場合でも、圧力が大きくなると、サブスペーサ70がTFT基板100に対してずれる。このため、図10に示すように、サブスペーサ70に対しても、平面で視てサブスペーサ70の径よりも大きい径のブラックマトリクスbmsによってサブスペーサを覆っている。ただし、サブスペーサ70のずれる量はメインスペーサ60のずれる量よりも小さいので、φbms<φbmmとなっている。
Even in the case of the
しかし、メインスペーサ60を覆うブラックマトリクスbmm、およびサブスペーサ70を覆うブラックマトリクスbmsの径が大きくなると開口率が低下する。本発明は、TFT基板100と対向基板200の間の横ずれを防止することによって、メインスペーサ60とサブスペーサ70のズレを防止し、これによって、平面で視て、メインスペーサ60とサブスペーサ70を覆うブラックマトリクスbmm、bmsの径φbmm、φbmsを小さくして透過率の低下を防止することが出来る。
However, when the diameter of the black matrix bmm covering the
図4は、本発明の特徴を示す断面図である。図4において、横ずれ防止スペーサ80がスルーホールの内部に配置し、スルーホール80の傾斜部81がスルーホール130の内壁と接触している。図4のような構成とすることによって、対向基板200のTFT基板100に対する図面左方向(−x方向)への動きが阻止される。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the features of the present invention. In FIG. 4, the
図4に示す横ずれ防止スペーサ80の特徴は、先端付近に傾斜部が形成されており、傾斜部81とスルーホール130の内壁が面状に接触していることである。横ずれ防止スペーサ80とスルーホール130の内壁が面状に接触しているので、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130の内壁を押す力が強い場合でも、大きな摩擦抵抗により、基板間の横ずれの抑止力を増すことができる。
A feature of the
図5は本発明の特徴を示す他の断面図である。図5において、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130の内部に配置し、スルーホール130の傾斜部81がスルーホール130の内壁と接触している。ただし、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130の内壁と接触している面は図4と逆側である。図5の構成は、図4とは逆に、対向基板200のTFT基板100に対する図面右方向(x方向)への動きが阻止される。
FIG. 5 is another cross-sectional view showing the features of the present invention. In FIG. 5, the
図6および図7は、本発明の作用を説明する断面図である。図を複雑にしないために、図6及び図7では、一部の層は省略されている。図6において、層間絶縁膜105の上に映像信号線12およびTFTのソース電極107が形成され、これらを覆って有機パッシベーション膜108が形成されている。ソース電極107の部分には、有機パッシベーション膜108にスルーホール130が形成されている。対向基板200には、ブラックマトリクス202が形成され、その上にオーバーコート膜203が形成されている。オーバーコート膜203には、TFT基板100と対向基板200の間隔を規定するためにメインスペーサ60が形成されている。
6 and 7 are cross-sectional views for explaining the operation of the present invention. Some layers are omitted in FIGS. 6 and 7 in order not to complicate the figure. In FIG. 6, the
図6において、対向基板200に対して矢印Fのように力が外部から加わると、対向基板200が撓み、メインスペーサ60を矢印dの方向に移動させるような力が発生し、実際にメインスペーサ60は移動する。この時、有機パッシベーション膜108上に形成されている配向膜がメインスペーサ60によって削られる場合があり、削れた配向膜が周辺の液晶層中に浮遊することで光漏れの原因になる。この光漏れを防止するためには、対向基板200側には、メインスペーサ60の断面よりも十分に大きな面積のブラックマトリクスを形成する必要がある。
In FIG. 6, when a force is applied from the outside to the opposing
図7は本発明の作用を示す断面図である。図7の層構成は図6と同様である。図7が図6と異なる点は、対向基板200側に横ずれ防止スペーサ80が形成されていることである。そして、横ずれ防止スペーサ80の先端付近には傾斜部が形成されている。この傾斜部がスルーホール130の内壁と接触している。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the operation of the present invention. The layer configuration of FIG. 7 is the same as that of FIG. The difference between FIG. 7 and FIG. 6 is that the
図7において、図面左側(−x側)の横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130の内壁と接触する面と、図面右側の横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130の内壁と接触する面は逆である。図7において、対向基板200に加えられる力Fによって対向基板200がTFT基板100に対して撓む向き、すなわち、メインスペーサ60をTFT基板100に対してずらそうとする力は、矢印Fの左側と右側で逆方向である。図7において、対向基板をTFT基板から横方向にずらそうとする力fに対して、横ずれ防止スペーサ80が有機パッシベーション膜108のスルーホール130の内壁から同じ力fの反発を受けることを示している。したがって、図7の構成は、いずれの方向に対しても対向基板200のTFT基板100に対するずれを防止することが出来る。
In FIG. 7, the surface on the left side (−x side) of the lateral
図7は、x方向について説明した図であるが、x方向と直角方向であるy方向に対しても同様である。y方向の場合は、横ずれ防止スペーサがスルーホールの内壁と接する面がx方向と90度の角度となる以外は同様である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the x direction, but the same applies to the y direction which is a direction perpendicular to the x direction. In the case of the y direction, the same procedure is applied except that the side of the anti-slippage spacer in contact with the inner wall of the through hole forms an angle of 90 degrees with the x direction.
図8は横ずれ防止スペーサ80の例を示す斜視図である。図8の横ずれ防止スペーサ80はわかり易くするために、図7とは逆に、上向きになっている。図8において、横ずれ防止スペーサ80は円錐状であるが、先端部付近に傾斜部81が形成されている。スルーホール130の内壁と面で接触させるためである。なお、横ずれ防止スペーサ80は説明を簡単にするために、円錐状であるとしているが、これに限らす、角錐状であってもよい。
FIG. 8 is a perspective view showing an example of the lateral
図9は図8の断面図である。図9において、横ずれ防止スペーサ80の先端部付近に傾斜部81が形成されている。傾斜部81側面の対向基板200の主面に対する角度θ2は、横ずれ防止スペーサ80の傾斜部81と対向基板200間の部位(以下、基部という)の側面の対向基板の主面に対する角度θ1よりも小さい。θ2がθ1よりも小さいことによって、傾斜部81がスルーホール130の傾斜する内壁と接触面を増やすことが出来る。
FIG. 9 is a cross-sectional view of FIG. In FIG. 9, an
実際の横ずれ防止スペーサ80の断面は、基部側面と対向基板200主面の境界や、基部側面と傾斜部81側面の境界が、図9とは異なり、加工時の精度次第で、曲面を形成することが多い。このような場合、θ1は例えば、基部の高さの中心において測定すればよい。また、θ2は傾斜部81の高さ方向の中心で測定すればよい。図8、図9で示すような横ずれ防止スペーサ80は、例えばハーフ露光技術を用いて形成することが出来る。
図2乃至図7に示すように、横ずれ防止スペーサ80の高さは、サブスペーサ70の高さよりも大きい。また、横ずれ防止スペーサ80の高さは、メインスペーサ60の高さよりも高いのが望ましい。なお、横ずれ防止スペーサ80の先端部がスルーホール130の内部に存在すればよいので、仮に、横ずれ防止スペーサ80の高さがメインスペーサ60の高さと同程度であっても、横ずれ防止スペーサ80と対向基板200間に土台を形成する、例えば、複数のカラーフィルタを配置する等してもよい。
The cross section of the
As shown in FIGS. 2 to 7, the height of the
図10は、本発明によるブラックマトリクス202の平面形状、メインスペーサ60、サブスペーサ70、横ずれ防止スペーサ80、スルーホール130の配置例を示す平面図である。図10において、ブラックマトリクス202、メインスペーサ60、サブスペーサ70、横ずれ防止スペーサ80は対向基板200に形成され、スルーホール130はTFT基板100に形成されている。
FIG. 10 is a plan view showing a planar shape of the
スルーホール130は各画素に形成されているが、図10では、図を複雑にしないために、横ずれ防止スペーサ80が形成された部分のみにスルーホール130を記載している。また、図10におけるスルーホール130は小孔部分を記載し、横ずれ防止スペーサ80は、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130と接触する付近の平面図を記載している。図10におけるスルーホール130の平面形状は模式的に4角形で表している。
Although the through
図10において、TFT基板100の走査線に対応してブラックマトリクス202が横方向に延在し、また、映像信号線に対応してブラックマトリクス202が縦方向に延在している。横方向(x方向)に延在するブラックマトリクス202と縦方向(y方向)に延在するブラックマトリクス202で囲まれた領域のTFT基板側に画素電極が形成されている。
In FIG. 10, the
図10において、横方向に延在するブラックマトリクス202、縦方向に延在するブラックマトリクス202、横方向のブラックマトリクスと縦方向のブラックマトリクスの交点に形成されている円状のブラックマトリクスbmm、bmsの間に境界線が記載されているが、この境界線は、説明をわかり易くするためのものであり、実際のブラックマトリクスにはこのような境界線は存在しない。図18も同様である。
In FIG. 10, a
縦方向(y方向)と横方向(x方向)のブラックマトリクスの交点付近にメインスペーサ60およびサブスペーサ70が形成されている。サブスペーサ70の数はメインスペーサ60の数よりも多い。図10において、メインスペーサ60は横方向に9画素毎に、縦方向に3画素毎に形成されている。サブスペーサ70は横方向に3画素毎に、縦方向に1画素毎に形成されている。なお、メインスペーサ60が配置しているところには、サブスペーサ70は形成されていない。
A
対向基板200が押し圧力を受けた場合のメインスペーサ60、あるいはサブスペーサ70のずれによる配向膜112の削れによる影響を防止するために、メインスペーサ60の形成された部分には、ブラックマトリクスbmmが形成され、サブスペーサ70が形成された部分にはブラックマトリクスbmsが形成されている。メインスペーサ60のサイズの方が大きいので、ブラックマトリクスの径は、サブスペーサを覆う部分の径φbms<メインスペーサを覆う部分の径φbmmとなっている。
In order to prevent the influence of the displacement of the
図10において、メインスペーサ60とサブスペーサ70の間、あるいはサブスペーサ70とサブスペーサ70の間に横ずれ防止スペーサ80が配置されている。あるいは、横ずれ防止スペーサ80は、ブラックマトリクスストライプb1乃至b4と画素列p1乃至p4の交差領域に形成されているということも出来る。横ずれ防止スペーサ80は、スルーホール130の内壁と接触しているので、図10においては、横ずれ防止スペーサ80の一部がスルーホール130と重なって記載されている。
In FIG. 10, a lateral
図10において、ブラックマトリクスb1の一番左側、すなわち、ブラックマトリクスb1と画素列p1の交差領域に形成された横ずれ防止スペーサ80はスルーホール130の左側の内壁と接触している。一方、その右隣りである、ブラックマトリクスb1と画素列p2との交差領域では、横ずれ防止スペーサ80はスルーホール130の右側の内壁と接触している。ブラックマトリクスb1においては、この繰り返しになっている。これによって、TFT基板100と対向基板200の横方向のずれを防止する。
In FIG. 10, the
ブラックマトリクスb2においては、一番左側、すなわち、b2と画素列p1の交差領域に形成された横ずれ防止スペーサ80はスルーホール130の右側の内壁と接触している。一方、その右隣りである、ブラックマトリクスb2と画素列p2との交差領域では、横ずれ防止スペーサ80はスルーホール130の左側の内壁と接触している。ブラックマトリクスb1とブラックマトリクスb2における横ずれ防止スペーサ80の作用は同じであるが、y方向において、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130の内壁と接する位置が逆になっていることにより、ずれ防止の抑止力を向上させている。
In the black matrix b2, the
図10のブラックマトリクスb3において、横ずれ防止スペーサ80はスルーホール130内壁の下側(図面−y方向)と接触している。したがって、対向基板200のTFT基板100に対する下方向(図面−y方向)への動きを阻止する。また、図10ブラックマトリクスb4において、横ずれ防止スペーサ80はスルーホール130内壁の上側(図面y方向)と接触している。したがって、対向基板200のTFT基板100に対する上方向(図面y方向)への動きを阻止する。
In the black matrix b3 of FIG. 10, the
図10において、横ずれ防止スペーサ80の数はメインスペーサ60の数よりも多い。また、横ずれ防止スペーサの数80はサブスペーサ70の数よりも若干多い。しかし、横ずれ防止スペーサ80とサブスペーサ70の数は、同等か、あるいは、サブスペーサ70の数を横ずれ防止スペーサ80の数よりも多くしても良い。
In FIG. 10, the number of
このように、本発明によれば、対向基板200のTFT基板100に対する動きは、上下左右(x方向、y方向)のいずれの方向も抑制することが出来る。図10に示すように、横ずれ防止スペーサ80とスルーホール130の内壁の接触箇所は4種類に分類できるが、この4種類の配置は、製品に応じて色々な組み合わせとすることが出来る。
As described above, according to the present invention, the movement of the
例えば、y方向の動きを抑えるための、横ずれ防止スペーサ80をスルーホール130の上側(y方向)と接触させる構成と、横ずれ防止スペーサ80をスルーホール130の下側(−y方向)の構成は、同じ行に混合して配置しても良い。さらに、横方向(x方向)の動きを抑える構成と、上下方向(y方向)の動きを抑える構成を同じ行に混合して配置してもよい。また、図10では、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130と接する方向は、横方向(x方向、−x方向)、縦方向(y方向、−y方向)となっているが、これらの方向に限る必要はない。
For example, in order to suppress movement in the y direction, a configuration in which the
図11は、本発明における横ずれ防止スペーサ80の形状の他の例である。図11において、上側が断面図、下側が平面図である。図11において、横ずれ防止スペーサ80は径の大きい基部と径の小さい先端部に分かれている。
FIG. 11 is another example of the shape of the
図11において平面で視て、基部の中心と先端部の中心はd1だけ偏心している。そして、基部と先端部の境界部分では段部82が形成されている。このような構成であれば、横ずれ防止スペーサ80を2段階のハーフ露光で形成することが出来る。そして、横ずれ防止スペーサ80は、基部の肩85と先端部の肩86がスルーホール130の内壁と接触するように、基部の高さh1と先端部の高さh2、基部の径φ1、先端部の径φ2、基部と先端部の偏心量d1を調整すればよい。すなわち、図11におけるθ2をスルーホール130の内壁の角度と同じになるように調整すればよい。
When viewed in plan in FIG. 11, the center of the base and the center of the tip are eccentric by d1. And the
図11における横ずれ防止スペーサ80の基部の径は、例えば、基部の高さh1の95%の位置における径φ11、先端部の径は、例えば、全体の高さ、h1+h2の95%の位置における径φ21と定義することが出来る。φ11は例えば、5乃至6μm、φ21は例えば、10μmである。
The diameter of the base of the
図12は本発明の実施例2を示す断面図である。メインスペーサ60、サブスペーサ70が形成されている部分の断面は実施例1における図2、図3と同じである。図12が実施例1の図4と異なる点は、横ずれ防止スペーサ80の形状である。すなわち、図12における横ずれ防止スペーサ80は、両側に傾斜部81が形成されていることである。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention. The cross section of the portion where the
図12の横ずれ防止スペーサ80は基部と先端部を偏心させる必要がないので、その分、横ずれ防止スペーサ80の製作が容易になる。つまり、横ずれ防止スペーサ80をスルーホール130の右側内壁に接触させる場合にも、左側内壁に接触させる場合にも、同じ横ずれ防止スペーサ80を用いることが出来る。
Since the
図13は実施例2の作用を示す断面図である。図13が実施例1の図7と異なる点は、横ずれ防止スペーサ80の形状のみである。図13において、横ずれ防止スペーサ80において、先端部分の両側に傾斜部が形成されている。そして、図13の左側(−x方向)では、横ずれ防止スペーサ80の左側の傾斜部がスルーホール130の右側内壁に接触し、図13の右側(x方向)では、横ずれ防止スペーサ80の右側傾斜部がスルーホールの左側内壁と接触している。これによって、対向基板200のTFT基板100に対する横ずれを防止することが出来る。本実施例における横ずれ防止スペーサ80の配置は、実施例1の図10と同様である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the operation of the second embodiment. The difference between FIG. 13 and FIG. 7 of the first embodiment is only the shape of the lateral
図14は、本実施例における横ずれ防止スペーサ80の形状を示し、上側は断面図、下側は平面図である。図14において、傾斜θ2がスルーホール80の内壁の角度と同等になっている。図14の横ずれ防止スペーサ80も例えば、ハーフ露光を用いて形成することが出来る。
FIG. 14 shows the shape of the
図15は、本発明における横ずれ防止スペーサ80の形状の他の例である。図15において、上側が断面図、下側が平面図である。図15において、横ずれ防止スペーサ80は径の大きい基部と径の小さい先端部に分かれている。
FIG. 15 shows another example of the shape of the
図15において基部と先端部の境界部分には段部82が形成されている。このような構成であれば、横ずれ防止スペーサ80を2段階のハーフ露光で形成することが出来る。そして、横ずれ防止スペーサ80は、基部の肩85と先端部の肩86がスルーホール130の内壁と接触するように、基部の高さh1、先端部の高さh2、基部の径φ1、先端部の径φ2を調整すればよい。すなわち、図12におけるθ2をスルーホール130の内壁の角度と同じになるように調整すればよい。図15の横ずれ防止スペーサ80は、偏心していない分、図11の横ずれ防止スペーサよりも製造しやすい。
In FIG. 15, a
図15における横ずれ防止スペーサ80の基部の径は、例えば、基部の高さh1の95%の位置における径φ11、先端部の径は、例えば、全体の高さ、h1+h2の95%の位置における径φ21と定義することが出来る。φ11は例えば、5乃至6μm、φ21は例えば、10μmである。
The diameter of the base of the
図16は実施例3の断面図である。図16における横ずれ防止スペーサ80の形状は実施例2と同じである。図16の特徴は、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130の中心に配置されている点である。メインスペーサ60、サブスペーサ80等の構成は実施例1の図2、図3と同様である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the third embodiment. The shape of the
図16の特徴は、通常状態では、横ずれ防止スペーサ80はスルーホール130の内壁と接触していない。しかし、対向基板200に圧力が加わって対向基板200がTFT基板100に対して、例えば、d1だけ横ずれを生ずると、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130の内壁に接触する。この場合も、横ずれ防止スペーサ80の傾斜部81は、スルーホール130の内壁の傾斜と同じ程度の傾斜としており、面接触となっているため、対向基板200がTFT基板100に対してそれ以上ずれることを防止する。
The feature of FIG. 16 is that in the normal state, the
図17は、本実施例の作用を示す断面図である。図17において、横ずれ防止スペーサ80の位置を除いて、層構造は図7あるいは図13と同じである。図17において、平面で視て、スルーホール130の中心と横ずれ防止スペーサ80の中心は一致している。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the operation of this embodiment. In FIG. 17, the layer structure is the same as that of FIG. 7 or FIG. 13 except for the position of the
横ずれ防止スペーサ80の傾斜部81とスルーホール130の内壁との間には、x方向にd2だけ間隔が存在している。したがって、対向基板200に外圧Fが加わった場合、対向基板200はTFT基板100に対してd2分ずれるが、それ以上はずれない。したがって、d2を、メインスペーサ60あるいはサブスペーサ70のずれが生じても配向膜112の削れが深刻にならない程度に設定しておけばよい。
A space of d2 exists in the x direction between the sloped
図18は、実施例3におけるブラックマトリクス202の平面形状、メインスペーサ60、サブスペーサ70、横ずれ防止スペーサ80、スルーホール130の配置を示す平面図である。図18において、横ずれ防止スペーサ80とスルーホール130の位置関係以外は全て、実施例1の図10と同じである。
FIG. 18 is a plan view showing the planar shape of the
図18において、平面で視て、スルーホール130と重複して横ずれ防止スペーサ80が形成されている。ただし、図16及び図17に示すように、断面で視ると、横ずれ防止スペーサ80とスルーホール130の内壁の間には間隔d2が存在している。
In FIG. 18, the lateral
図18の利点は、当初から横ずれ防止スペーサ80とスルーホール130の間に間隔が存在しているので、TFT基板100と対向基板200の合わせが容易になるということである。すなわち、実施例1、2等の構成では、当初から横ずれ防止スペーサ80とスルーホール130の内壁を接触させるようにするために、TFT基板100と対向基板200の合わせ正確に行う必要ある。
The advantage of FIG. 18 is that the gap between the
例えば、TFT基板100と対向基板200の合わせにずれが生じたような場合、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130内側から飛び出し、有機パッシベーション膜の平坦部上に来てしまうことがありうる。横ずれ防止スペーサ80は、メインスペーサ60よりも高く形成されることが多いので、TFT基板100と対向基板200の間隔を不安定にしてしまう。この点、実施例4では、横ずれ防止スペーサ80はスルーホール130の中央に配置されるので、横ずれ防止スペーサ80がスルーホール130から外れる可能性は、実施例1あるいは実施例2よりも小さくすることができる。
For example, when misalignment occurs in the alignment of the
このように、実施例3では、TFT基板100と対向基板200のわずかな横ずれを許容することによって、製造歩留まりの高い、また、信頼性の高い液晶表示装置を実現することが出来る。
As described above, in the third embodiment, by allowing slight lateral displacement between the
TFT基板100と対向基板200の間の横ずれは、画面の周辺において深刻になる場合が多い。また、TFT基板100と対向基板200の横ずれは、TFT基板100側と対向基板200側に熱膨張の差が存在する場合にも生ずる。この場合、温度サイクルごとに、メインスペーサ60は横ずれを生ずることになる。本発明は、このような、温度サイクルによる横ずれ防止にも大きな効果を発揮する。
The lateral deviation between the
温度サイクルによるTFT基板と対向基板の間の横ずれは、画面周辺において、より深刻になる。したがって、本発明の横ずれ防止スペーサ80を画面周辺において、画面中央よりも高い密度で形成することによって、本発明の効果をより上げることが出来る。
図19は実施例4の一例である。図19において、表示領域20の周辺のハッチングを施した部分21において、他の部分よりも横ずれ防止スペーサ80の配置密度が大きい。図19において、周辺のハッチングを施した部分の幅dcは、例えば、表示領域20の対角長ddの長さの1/6である。
The lateral deviation between the TFT substrate and the counter substrate due to the temperature cycle becomes more serious around the screen. Therefore, the effect of the present invention can be further enhanced by forming the
FIG. 19 is an example of the fourth embodiment. In FIG. 19, in the hatched
図20は実施例4の他の例である。図20において、表示領域20の周辺のハッチングを施した部分21において、他の部分よりも横ずれ防止スペーサ80の配置密度が大きい。図20において、周辺のハッチングを施した部分21の幅dbは、例えば、表示領域20の対角長ddの長さの1/12である。
FIG. 20 is another example of the fourth embodiment. In FIG. 20, in the hatched
横ずれ防止スペーサ80が多い領域は、図19あるいは図20のように明確に分かれていなくとも良い。画面中央から画面周辺に向かって徐々に横ずれ防止スペーサ80の配置密度を増加させたほうが、より良い効果を得ることが出来る。
The region where there are many
TFT基板100がガラスで形成され、対向基板200がポリイミド等の樹脂で形成されるような構成の場合、TFT基板100と対向基板200の熱膨張の差が大きくなる。このような場合、実施例4の構成は特に効果がある。
When the
実施例1乃至4の構成では、TFT基板100と対向基板200のずれ量を小さくすることが出来る。図10等において、メインスペーサ60、サブスペーサ70に対応する部分のブラックマトリクスφbmm、φbmsの径を大きくするのは、TFT基板100と対向基板200のずれ対策のためである。したがって、本発明を用いることによって、メインスペーサ60とサブスペーサ70に対応する部分のブラックマトリクスの径を小さくすることが出来るので、表示領域20の透過率を上げることが出来る。
In the configurations of the first to fourth embodiments, the shift amount between the
実施例1乃至3では、横ずれ防止スペーサ80は画素電極とソース電極を接続するスルーホール130に接触するとして説明した。しかし、画素のサイズが大きく、スペースに余裕がある場合は、画素電極とソース電極を接続するスルーホール130に限らず、他のスルーホールを有機パッシベーション膜108に形成して、この内壁を横ずれ防止スペーサ80に対するストッパとして使用してもよい。
In the first to third embodiments, the
実施例1乃至3では、メインスペーサ60とサブスペーサ70と横ずれ防止スペーサ80を用いた例で説明した。しかし、横ずれ防止スペーサ80に、サブスペーサ70の役割を持たせることが出来る場合もある。この場合は、メインスペーサ60と横ずれ防止スペーサ80のみが表示領20に形成される。
In the first to third embodiments, the
11…走査線、 12…映像信号線、 13…画素、 20…表示領域、 21…横ずれ防止スペーサが多い領域、 30…端子領域、 31…ドライバIC、 40…シール材、 60…メインスペーサ、 70…サブスペーサ、 80…横ずれ防止スペーサ、 81…傾斜部、 82…段部、 85…基部の肩、 86…先端部の肩、 100…TFT基板、 101…下地膜、 102…半導体層、 103…ゲート絶縁膜、 104…ゲート電極、 105…層間絶縁膜、 106…ドレイン電極、 106…ドレイン電極、 107…ソース電極、 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、 130…スルーホール、 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、 204…配向膜、 300…液晶層、 301…液晶分子、 1021…ドレイン部、 1022…ソース部、 bmm…メインスペーサ部のブラックマトリクスの径、 bms…サブスペーサ部のブラックマトリクスの径、 θ1…横ずれ防止スペーサの基部の傾斜角度、 θ2…横ずれ防止スペーサの先端部の傾斜角度
11
Claims (18)
前記第1の基板には薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う有機パッシベーション膜と、画素電極が形成され、
前記有機パッシベーション膜は、平坦部と、前記画素電極と前記薄膜トランジスタを接続するためのスルーホールを有し、
前記第2の基板には、遮光膜と第1のスペーサと第2のスペーサが形成され、
前記第1のスペーサは、前記有機パッシベーション膜の前記平坦部に位置し、
前記第2のスペーサの一部は、前記スルーホール内の側壁部に接触して配置されることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device in which liquid crystal is held between a first substrate and a second substrate,
A thin film transistor, an organic passivation film covering the thin film transistor, and a pixel electrode are formed on the first substrate,
The organic passivation film has a flat portion and a through hole for connecting the pixel electrode and the thin film transistor.
A light shielding film, a first spacer, and a second spacer are formed on the second substrate,
The first spacer is located on the flat portion of the organic passivation film,
A portion of the second spacer is disposed in contact with a side wall portion in the through hole.
断面で視て、前記第1部分の側面と前記第2の基板の主面との成す角が、前記第2部分の側面と前記第2の基板の前記主面との成す角よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 The sidewall of the second spacer has a first portion and a second portion between the first portion and the second substrate,
When viewed in cross section, the angle formed by the side surface of the first portion and the main surface of the second substrate is smaller than the angle formed by the side surface of the second portion and the main surface of the second substrate The liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that
前記第1部分の側面が接触する前記スルーホールの側壁の方向は、各第2のスペーサ毎で異なり、前記方向は、少なくとも4方向あることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。 The second spacer is in contact with a portion of the side wall of the through hole at the side surface of the first portion,
3. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the direction of the side wall of the through hole with which the side face of the first portion contacts is different for each second spacer, and the direction is at least four directions.
前記第1の基板には薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う有機パッシベーション膜と、画素電極が形成され、
前記有機パッシベーション膜は、平坦部と、前記画素電極と前記薄膜トランジスタを接続するためのスルーホールを有し、
前記第2の基板には、遮光膜と第1のスペーサと第2のスペーサが形成され、
前記第1のスペーサは、前記有機パッシベーション膜の前記平坦部に位置し、
前記第2のスペーサの側壁は、第1部分と、前記第1部分と前記第2の基板間の第2部分とを有し、
断面で視て、前記第1部分の側面と前記第2の基板の主面との成す角が、前記第2部分の側面と前記第2の基板の前記主面との成す角よりも小さく、
平面で視て、前記第2のスペーサの中央部位置は、前記スルーホールの中央位置と合せて配置されることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device in which liquid crystal is held between a first substrate and a second substrate,
A thin film transistor, an organic passivation film covering the thin film transistor, and a pixel electrode are formed on the first substrate,
The organic passivation film has a flat portion and a through hole for connecting the pixel electrode and the thin film transistor.
A light shielding film, a first spacer, and a second spacer are formed on the second substrate,
The first spacer is located on the flat portion of the organic passivation film,
The sidewall of the second spacer has a first portion and a second portion between the first portion and the second substrate,
When viewed in cross section, the angle formed by the side surface of the first portion and the main surface of the second substrate is smaller than the angle formed by the side surface of the second portion and the main surface of the second substrate,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a central position of the second spacer is disposed in alignment with a central position of the through hole in plan view.
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