JP4011645B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特にアレイ基板上に形成された着色層に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は薄膜トランジスタ等のスイッチング素子や画素電極等を含むアレイ基板と、共通電極等を含む対向基板とに液晶が挟持されてなっている。
従来、着色層は対向基板に形成されていたが、基板の貼り合わせ精度のためのマージンによる開口率の低下を防ぐため、アレイ基板上に着色層を形成する技術が開発されている。
【０００３】
また、さらに高い開口率を得るために走査線及び信号線等の配線と画素電極との層間に絶縁性の着色層を形成し、配線と画素電極とを立体的に分離し、配線に画素電極を重ねることで配線が遮光膜を兼ねる構造が開発されている。
【０００４】
図７に着色層の形成されたアレイ基板の平面図を示す。図８は図７ののＡ−Ａ’線による断面図である。図８（Ａ）は隣り合う画素領域の着色層が重ならずに形成されている。この場合、信号線上に着色層が形成されない部分ができる。信号線は通常Ａｌ等の反射率の高い金属が用いられることが多く、信号線を遮光膜として利用する場合にはコントラストの低下を招く原因になっていた。
【０００５】
また、図８（Ｂ）は隣り合う画素領域の着色層が重なって形成されている。この場合、信号線上は全て着色層が覆っているので信号線の反射によるコントラストの低下は問題にならない。しかしながら、重ね合わせ部で段差が生じ、配向処理を施す際に段差の後ろ側が影になり、配向処理が行われず表示不良の原因となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、着色層の重なりにより発生する配向処理の不良が表示に影響しない液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の基板と、前記第１の基板上に形成された遮光部と、所定の画素領域に対応して形成された着色層と、前記基板上に形成された第１の電極と、前記第１の基板上に形成された第１の配向膜と、を有する第１の電極基板と、
第２の基板と、前記第２の基板上に形成された第２の電極と、前記第２の基板上に形成された第２の配向膜と、を有する第２の電極基板と、
前記第１の電極基板と前記第２の電極基板とに挟持された液晶と、を有する液晶表示装置において、
隣り合う画素領域で色の異なる着色層どうしは前記遮光部上に対応する領域で幅を持って重なり合い、重なり幅の中心が遮光部幅の中心より配向開始方向に近い画素領域側にずれていることを特徴とする液晶表示装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
図１は本実施例の液晶表示装置を示す平面図である。図２（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ’での断面図、図２（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’での断面図である。
【０００９】
液晶表示装置の構成は、アレイ基板１０１と対向基板１０２とに液晶１３０が挟持されてなる。アレイ基板１０１の構成は、基板１０上に走査線２０が形成され、さらに走査線２０と平行に補助容量線２２が形成されている。この上に基板全面にゲート絶縁膜５０を介して、走査線２０と直交するように信号線２３が形成されている。そして、走査線２０と信号線２３との交点部に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成されている。この薄膜トランジスタの構成は、走査線２０から分岐されたゲート電極２１、ゲート電極２１上のゲート絶縁膜５０、さらに半導体層３０、エッチングストッパ層５１が積層され、オーミックコンタクト層３１、及びドレイン電極２４、ソース電極２５が積層されている。
【００１０】
そして、このＴＦＴ上を覆うように着色層４０が形成されている。この着色層４０はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色が信号線２３に平行にストライプ状に形成されており、信号線２３上で隣り合う画素領域の着色層４０と重なっている。
【００１１】
そして、この着色層４０上に画素電極２７が形成されており、着色層４０の開口部を通して画素電極２７とソース電極２５が接続されている。
また、信号線２３と同層で補助容量線２２上にゲート絶縁膜５０を介して補助電極２６が形成されており、この補助電極２６と画素電極２７とも開口部を通して接続されている。
【００１２】
そして全面に配向膜１１１が形成され、アレイ基板１０１となる。
また、対向基板１０２は基板１１の一主面上に対向電極１２と配向膜１１２が全面に形成されてなる。
【００１３】
次に製造工程を追って順に説明する。
まず、アレイ基板１０１から説明する。ガラスからなる基板１０の一主面上に例えばタンタルをスパッタ法により３００ｎｍ成膜した後、所定形状にパターニングして走査線２０、走査線の一部であるゲート電極２１、及び補助容量線２２を形成する。
【００１４】
次にゲート絶縁膜５０となる酸化シリコンを３５０ｎｍ、半導体層３０となるａ−Ｓｉ層を５０ｎｍ、エッチングストッパ層５１となる窒化シリコンを１５０ｎｍをそれぞれプラズマＣＶＤ法で基板全体に被覆する。その後、窒化シリコンのみをまずパターニングし、エッチングストッパ層５１を形成する。そして、オーミックコンタクト層３１となるｎ＋型ａ−Ｓｉ層を５０ｎｍ被膜し、ａ−Ｓｉ層と共にパターニングして半導体層３０、及びオーミックコンタクト層３１を形成する。そして、例えばアルミニウムをスパッタ法で５００ｎｍ被膜し、パターニングして信号線２３、ドレイン電極２４、ソース電極２５、補助電極２６をそれぞれ形成する。本実施例では信号線２３の幅は１０μｍ程度である。
【００１５】
次にアクリル樹脂からなる１．５μｍの着色層４０を全面に塗布しフォトエッチングにより所定の形状に、本実施例においてはＲ、Ｇ、Ｂの順番で順次形成する。
【００１６】
このとき、着色層４０を信号線２３上で重ね合わせて形成することにより信号線２３の反射を防ぐことができ、コントラストの低下を防ぐ効果がある。ただし、着色層４０を重ね合わせることで段差が生じ、後に配向処理を施したときにこの段差による影の領域ができてしまい配向不良を起こすことがある。従ってこの影の領域を信号線２３の線幅内に納めることで表示に悪影響を与えないようにする。本実施例では図２（Ａ）に示すように、重なり合う部分が配線幅の中心よりも左側にずれて形成されている。この場合、左側にずれているというのは、図１に示した配向方向が左上側から行われているためである。ただし、本実施例は重なり部分が配線幅の中心から完全に配向開始方向に近い側（左側）に入っているが、重なり部分が配線幅の中心から出ていても、重なり幅の中心と配線幅の中心と位置を比較して、重なり幅の中心が配向開始方向に近い側にずれていればよい。
【００１７】
次に、各々の着色層４０には画素電極２７とソース電極２５、及び画素電極２７と補助電極２６を接続するための開口部６０を形成する。
そして、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法により１００ｎｍ被膜し、パターニングして画素電極２７を形成する。本実施例では、画素電極２７は信号線２３及び走査線２０と重ね合わせることにより開口部を配線で規定しており、配線が遮光膜を兼ねる構造となっている。
【００１８】
着色層４０は画素電極と信号線２３、走査線２０との重なり部分に形成される寄生容量が表示に影響を与えないように、誘電率と厚さとの関係を決めるようにする。
【００１９】
最後に、全面に低温キュア型のポリイミドからなる配向膜１１１を形成する。そして、この配向膜１１１の表面を所定方向に布等で擦ることにより配向処理がなされる。
【００２０】
このようにして所望のアレイ基板１０１を得ることができる。
次に対向基板１０２について説明する。ガラスからなる基板１１の一主面上に例えばＩＴＯからなる対向電極１２を形成し、さらにアレイ基板１０１と同様の配向膜１１２を形成する。そして、この配向膜１１２をアレイ基板１０１の配向膜１１１になされた配向方向と９０度ずれるような配向方向で配向処理を施す。こうして対向基板１０２が得られる。
【００２１】
そして、アレイ基板１０１と対向基板１０２とをそれぞれの配向膜が形成された面を対向させるように配置し、注入口を除いてシール材により貼り合わせる。
さらにこの間隙に注入口から液晶１３０を注入し、注入口を封止する。
【００２２】
そして、アレイ基板１０１、対向基板１０２のそれぞれ外側の面に偏光板１２１、１２２を被着する。このときアレイ基板１０１の偏光板１２１と対向基板１０２の偏光板１２２との偏光軸が９０度ずれるように配置する。
【００２３】
そして、アレイ基板１０１側にバックライトを配設して、液晶表示装置を得る。
（実施例２）
図３は本実施例の液晶表示装置の一画素分の平面図であり、図４は図３におけるＡ−Ａ’での断面図である。
【００２４】
本実施例の構造は実施例１のように画素電極２７が走査線２０及び信号線２３に重ならないパターンである。画素電極２７と信号線２３との間隔は、補助容量線２２と一体となったシールド電極２２ａにより遮光する。
【００２５】
また、画素電極２７と走査線２０との間隔は、対向基板１０２上またはアレイ基板１０１上に設けられたストライプ状の遮光膜４１により遮光する。
そして本実施例の場合、シールド電極２２ａ上で隣り合う着色層４０が重なり合っている。そして、重なり部分はシールド電極の幅の中心よりも配向開始方向に近い画素領域側に形成されている。その他の構成は実施例１と変わらない。
【００２６】
本実施例によれば、走査線２０、信号線２３と画素電極２７とが重なっておらず寄生容量の心配がないので、着色層４０の誘電率や厚さを考慮することなく、適宜、所望の特性に合う材料や厚さで形成することができる。
（実施例３）
本実施例は隣り合う画素領域の着色層４０どうしの重なり部分に、さらに残りの一色の着色層４０を島状に設けて柱状スペーサを形成する構造である。
【００２７】
例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの順で着色層を形成する場合、Ｒの画素領域とＧの画素領域とが隣接している部分では、ＲとＧとを重ねた後にＢを形成する工程でこの部分にもＢを島状に形成する。また、Ｇの画素領域とＢの画素領域とが隣接している部分では、最初にＲを形成する工程でこの部分にＲを島状に形成し、その後、Ｇ、Ｂの順でこの部分に重ね合わせていく。また、Ｒの画素領域とＢの画素領域とが隣接している部分では、Ｒを形成した後、Ｇを形成する工程でこの部分にＧを島状に形成し、最後にＢを重ね合わせる。
【００２８】
本実施例の場合にも、実施例１、２と同様に３層の重なり幅の中心が、配線幅の中心よりも配向開始方向に近い画素領域側にずれて形成されている。
また、上記実施例はいずれも逆スタガ型であるが、本発明はこのほかにも、スタガ型、コプラナ型等、様々な変形例が考えられる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、隣接する画素領域の着色層が配線上で重なり合っており、その重なり部分が配線幅の中心より配向開始方向にずれて形成されているので重なりの段差による配向不良の領域が表示領域にまで及ばないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における液晶表示装置の一画素分を示す平面図である。
【図２】（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ’での断面図であり、（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’での断面図である。
【図３】本発明の実施例２における液晶表示装置の一画素分を示す平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ’での断面図である。
【図５】本発明の実施例３における液晶表示装置の一画素分を示す平面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ’での断面図である。
【図７】従来の液晶表示装置の一画素分を示す平面図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）はともに図７におけるＡ−Ａ’での断面の例である。
【符号の説明】
１０、１１基板
２０走査線
２２補助容量線
２２ａシールド電極
２３信号線
２７画素電極
４０着色層
１０１アレイ基板
１０２対向基板
１３０液晶

Claims (4)

1. 互いに平行な複数の走査線と前記複数の走査線から絶縁膜を介して絶縁され前記複数の走査線と直交して互いに平行な複数の信号線とからなり隣接画素領域の境界に沿って伸びるように形成される遮光性配線、前記隣接画素領域にそれぞれ対応して形成され前記遮光性配線上で相互に重なることで前記隣接画素領域の境界に段差を生成する異なる色の着色層、前記隣接画素領域の各々において対応色の着色層上に形成される画素電極、前記画素電極に接続して前記走査線と前記信号線との交点部近傍に形成される薄膜トランジスタ、および前記隣接画素領域の各々内の画素電極を覆って形成される第１配向膜を含むアレイ基板と、
   前記画素電極に対向して形成された対向電極、および前記対向電極を覆って形成される第２配向膜を含む対向基板と、
   前記アレイ基板と前記対向基板とに挟持され前記第１および第２配向膜によって配向される液晶とを備え、
   前記異なる色の着色層の重なり幅の中心は、前記隣接画素領域の境界に沿った前記段差と、前記段差の連続する方向に一致しない前記第１配向膜に対する配向処理の方向とに起因した前記第１配向膜の欠陥で生じる表示不良領域が前記遮光性配線に隠れるように配線幅の中心より配向開始方向に近い画素領域側にずれていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記遮光性配線は金属からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記異なる色の着色層の重なり部分の一領域が前記アレイ基板と前記対向基板との間隔を保つスペーサを兼ねることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の液晶表示装置。
4. 前記異なる色の着色層の重なり部分は３層の積層領域を持つことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。

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