JP4528531B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、複数の柱状スペーサを備え、一つの画素内に厚みの異なる液晶層を備え、額縁部にも液晶層の厚みを変えるためのパターンが形成された液晶表示装置に関し、特にアレイ側基板構造に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device including a plurality of columnar spacers, liquid crystal layers having different thicknesses in one pixel, and a pattern for changing the thickness of the liquid crystal layer formed in a frame portion, and more particularly to an array side substrate. Concerning structure.
近年、モバイルコンピュータ、携帯電話等への液晶表示装置の応用がさらに進展する中で、これらの機器では液晶表示装置の低消費電力化が重要な要求仕様となっている。こうした従来の液晶表示装置に表示される画面の視認性を確保するために、例えば液晶画面の背後に光源を配置し、この光源(バックライト)からの光が液晶画面を透過することが行われており、これにより良好な視認性を確保している。しかしながら、バックライトを用いた液晶表示装置は、視認性の点で満足するものの、一方でバックライトを点灯するための電力を消費することは避けられなかった。 In recent years, as the application of liquid crystal display devices to mobile computers, mobile phones, and the like has further progressed, low power consumption of liquid crystal display devices has become an important requirement for these devices. In order to ensure the visibility of the screen displayed on such a conventional liquid crystal display device, for example, a light source is disposed behind the liquid crystal screen, and light from the light source (backlight) is transmitted through the liquid crystal screen. This ensures good visibility. However, a liquid crystal display device using a backlight is satisfactory in terms of visibility, but on the other hand, it consumes power to turn on the backlight.
これに対して、バックライトを用いずに外部から入射した周囲光を反射させて表示を行う反射型液晶表示装置や、透過機能と反射機能の両方を兼ね備えた反射透過型液晶表示装置の開発が進められている。とくに、反射透過型液晶表示装置は、暗い場所や明るい場所でも視認性が良いため、携帯電話のディスプレイとして普及しつつある。 In contrast, the development of reflective liquid crystal display devices that display images by reflecting ambient light incident from outside without using a backlight, and reflective and transmissive liquid crystal display devices that have both transmission and reflection functions have been developed. It is being advanced. In particular, the reflection / transmission type liquid crystal display device has been widely used as a display for a mobile phone because it has good visibility even in a dark place or a bright place.
こうした反射透過型液晶表示装置において、反射表示時と透過表示時の両方で最適な光学特性を得ることが求められるようになっている。反射透過型液晶表示装置では反射部と透過部で透過する光が液晶層を通過する経路の長さ(履歴)が異なるので、それに伴い反射部と透過部とで最適なセルギャップ(液晶層の長さ)が異なっている。そこで透明電極の下の層間絶縁膜に凹パターンを設けて透過部のセルギャップを大きくすることで、反射部と透過部で最適なセルギャップを設定した構成を有する半透過型液晶表示装置が開発されている。このような構成を特徴とする半透過型液晶表示装置は「マルチギャップ半透過液晶表示装置」と呼ばれている。 In such a reflection-transmission type liquid crystal display device, it is required to obtain optimum optical characteristics both in reflection display and in transmission display. In the reflection-transmission type liquid crystal display device, the length (history) of the path through which light transmitted through the reflection part and the transmission part passes through the liquid crystal layer is different. Length) is different. Therefore, a transflective liquid crystal display device has been developed that has a configuration in which an optimal cell gap is set between the reflective part and the transmissive part by providing a concave pattern in the interlayer insulating film under the transparent electrode to increase the cell gap of the transmissive part. Has been. The transflective liquid crystal display device having such a configuration is called a “multi-gap transflective liquid crystal display device”.
一方、液晶表示装置には液晶層の厚さを一定に保つための各種のスペーサが配置されている。これらの各種のスペーサのうち、アレイ基板上にフォトリソグラフィー法により一体的に形成される柱状スペーサは、液晶表示装置の表示領域を構成する多数の画素について、それぞれの画素の表示の領域に重ならないように走査線と信号線の交点付近に配置されるので、良好な表示品位を得ることができる。 On the other hand, the liquid crystal display device is provided with various spacers for keeping the thickness of the liquid crystal layer constant. Of these various spacers, the columnar spacers integrally formed on the array substrate by photolithography do not overlap the display area of each pixel for a large number of pixels constituting the display area of the liquid crystal display device. Thus, since it is arranged near the intersection of the scanning line and the signal line, a good display quality can be obtained.
また、こうした柱状スペーサとなる樹脂は、透明絶縁膜上への樹脂レジスト塗布、露光、現像、剥離の工程を経て形成される。このレジスト塗布において、塗布面の凹凸はその塗布膜厚に大きく影響する。前述のマルチギャップ半透過液晶表示装置の表示領域においては、マルチギャップを形成するための塗布面の凹パターンの存在により、塗布面が平坦な額縁部に比べて樹脂レジストの膜厚が薄くなるレベリングと言われる現象がおこり、表示領域と額縁部でセルギャップのムラが生じる原因となっていた。これを防ぐために画素電極のない額縁部にも凹パターンを形成することによって、液晶表示装置の表示領域と額縁部との面積密度を同等に構成している。(特許文献1参照)
しかしながら、従来の技術においては、額縁部には表示領域に信号を供給する駆動回路や配線等が形成され、上部を透明絶縁膜層が被い駆動回路や配線を保護している。層間絶縁膜は2層構造で上層膜に穴を開ける事により、マルチギャップを形成するための凹パターンを形成しているが、従来は駆動回路や配線上にも凹パターンを設けていた。このため、駆動回路や配線を保護している層間の絶縁膜の下層膜に微少なクラックがあった場合には、このクラックに対し、エッチング工程においてエッチャント(エッチング液)が浸入して駆動回路や配線にまで到達し、これを原因とした化学反応による腐食が駆動回路や配線に生じていた。 However, in the conventional technique, a driving circuit and wiring for supplying a signal to the display area are formed in the frame portion, and the upper portion is covered with a transparent insulating film layer to protect the driving circuit and wiring. The interlayer insulating film has a two-layer structure, and a hole pattern is formed in the upper layer film to form a concave pattern for forming a multi-gap. Conventionally, a concave pattern is also provided on the drive circuit and wiring. For this reason, when there is a minute crack in the lower layer of the insulating film between the layers protecting the drive circuit and the wiring, an etchant (etching solution) enters the crack in the etching process, and the drive circuit and Corresponding to the wiring, corrosion due to a chemical reaction caused by this occurred in the drive circuit and wiring.
本発明の目的は、マルチギャップ半透過液晶表示装置において、凹パターンに起因した額縁部の駆動回路や配線に対する腐食をなくして、製造歩留まりを向上させた液晶表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in a multi-gap transflective liquid crystal display device, in which the frame portion driving circuit and wiring caused by the concave pattern are not corroded and the manufacturing yield is improved.
請求項1に記載の本発明は、マトリクス状に配置された複数の信号線及び複数の走査線、前記信号線と走査線の各交差部に配置されたスイッチング素子、前記信号線と前記走査線と前記スイッチング素子を覆うように配置された透明絶縁膜層、前記透明絶縁膜層に形成されたスルーホールを介して前記スイッチング素子の各々に電気的に接続された複数の画素電極を有する表示領域と、前記表示領域の周辺に形成され前記表示領域に信号を供給する駆動回路と配線を有する額縁部とが形成されたアレイ基板と、前記画素電極と相対する対向電極が形成された対向基板と、前記両基板間に充填された液晶層とを備え、前記画素電極は、外光を反射して画像を表示する反射画素電極と、バックライト光を透過して画像を表示する透過画素電極とからなり、前記反射画素電極上と前記透過画素電極上とで液晶層の厚みを異ならせる為に、前記透過画素電極下の前記透明絶縁膜層には凹パターンが形成され、前記額縁部には、前記表示領域と同等の面積密度の前記凹パターンが形成される液晶表示装置において、前記額縁部の凹パターンが前記駆動回路上と前記配線上とを避けて配置されている。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines arranged in a matrix, a switching element arranged at each intersection of the signal lines and the scanning lines, the signal lines and the scanning lines And a transparent insulating film layer disposed so as to cover the switching element, and a display region having a plurality of pixel electrodes electrically connected to each of the switching elements through through holes formed in the transparent insulating film layer An array substrate formed around the display region and having a drive circuit for supplying a signal to the display region and a frame portion having wiring; a counter substrate on which a counter electrode facing the pixel electrode is formed; A liquid crystal layer filled between the two substrates, and the pixel electrode includes a reflective pixel electrode that reflects external light and displays an image, and a transmissive pixel electrode that transmits backlight and displays an image. In order to make the thickness of the liquid crystal layer different between the reflective pixel electrode and the transmissive pixel electrode, a concave pattern is formed in the transparent insulating film layer under the transmissive pixel electrode, In the liquid crystal display device in which the concave pattern having the same area density as that of the display area is formed, the concave pattern of the frame portion is arranged avoiding the drive circuit and the wiring.
このような請求項1に記載の本発明においては、前記額縁部の前記凹パターンを前記駆動回路上と前記配線上とを避けた位置に配置することで、凹パターンが形成された透明絶縁膜にクラックが生じたとしても、エッチング液が駆動回路や配線に届かないようにしている。 In the present invention according to claim 1, the transparent insulating film in which the concave pattern is formed by disposing the concave pattern of the frame portion at a position avoiding the driving circuit and the wiring. Even if a crack occurs, the etching solution is prevented from reaching the drive circuit and wiring.
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1において、前記額縁部の凹パターンは、平面視で前記凹パターン底部が前記配線間に位置するように配置されている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the concave pattern of the frame portion is arranged such that the bottom of the concave pattern is located between the wirings in plan view .
このような請求項2に記載の本発明においては、前記額縁部の凹パターンは、平面視で前記凹パターン底部が前記配線間に位置するように配置されることを特徴とする。 The present invention according to claim 2 is characterized in that the concave pattern of the frame portion is arranged such that the bottom of the concave pattern is located between the wirings in a plan view .
また、請求項3に記載の本発明は、請求項1または2において、前記額縁部の凹パターンは、前記凹パターンと前記配線間に前記透明絶縁膜層が介在されている。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, in the concave pattern of the frame portion, the transparent insulating film layer is interposed between the concave pattern and the wiring .
このような請求項3に記載の本発明においては、前記額縁部の凹パターンは、前記凹パターンと前記配線間に前記透明絶縁膜層が介在されていることを特長とする。 In the present invention according to claim 3, the concave pattern of the frame portion is characterized in that the transparent insulating film layer is interposed between the concave pattern and the wiring .
本発明によれば、マルチギャップ半透過液晶表示装置において、凹パターンに起因した額縁部の駆動回路や配線に対する腐食をなくして、製造歩留まりを向上させた液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, in a multi-gap transflective liquid crystal display device, it is possible to provide a liquid crystal display device in which the manufacturing yield is improved by eliminating the corrosion of the drive circuit and wiring of the frame portion due to the concave pattern.
<第1の実施の形態>
以下、図面を参照しながら本発明に係わる液晶表示装置の実施の形態について説明する。
<First Embodiment>
Embodiments of a liquid crystal display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1の斜視図に示すように、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネル10と、バックライトユニット30とを備えている。また、液晶表示パネル10は、第1基板としてのアレイ基板100と、このアレイ基板100に対向配置された第2基板としての対向基板200と、アレイ基板100と対向基板200との間に配置された液晶成物とを備えている。
As shown in the perspective view of FIG. 1, the liquid crystal display device of the present invention includes a liquid
このような液晶表示パネル10において、画像を表示する表示領域102は、アレイ基板100と対向基板200とを貼り合わせるシール材106によって囲まれた領域内に形成され、複数の画素を備えている。表示領域102内から引き出された各種配線パターンを有する額縁部104は、表示領域102の辺縁部全周に形成されている。
In such a liquid
第1の実施の形態を説明するための図1中におけるA−A’で示された部分の概略断面図を図2に示す。図2に示すように、液晶表示パネル10は、アレイ基板100、対向基板200及びバックライト30を備えている。また、アレイ基板100はガラス基板などの透明絶縁基板14を有する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a portion indicated by A-A ′ in FIG. 1 for explaining the first embodiment. As shown in FIG. 2, the liquid
表示領域102では、この透明絶縁基板14上に複数の信号線34と図示しない複数の走査線がマトリクス状に配置されており、そのマトリクス状の各格子毎に図示しないスイッチ素子が配置されている。スイッチ素子としては、例えば薄膜トランジスタ(TFT)が用いられる。
In the
また、額縁部104には、駆動回路や配線パターン32が配置されている。
Further, a drive circuit and a
これらの信号線34や配線パターン32を覆うように、上層の有機絶縁膜16と下層の層間絶縁膜33が形成されている。有機絶縁膜16の表面にはマルチギャップ用凹パターンとは別に、反射表示時の視角特性を改善するための凹凸パターンが設けられている。
An upper organic
また有機絶縁膜16には液晶層の厚みに差をつけるための凹パターンとしてマルチギャップ穴19が下層の層間絶縁膜33に至る深さまで開いている。有機絶縁膜16の表面には画素電極が形成されている。画素電極は、バックライト30からの光を透過して画像を表示する透過画素電極17と、外光を反射して画像を表示する反射画素電極18とで構成されている。
Further, the
透過画素電極17は、有機絶縁膜16のマルチギャップ穴19上に形成されている。反射画素電極18は凹凸パターンが設けられた有機絶縁膜16上に形成されている。額縁部104のマルチギャップ穴19は駆動回路や配線パターン32を避けて配置されている。透過画素電極17と反射画素電極18の表面には図示しない配向膜が形成されている。
The
一方、対向基板200は、アレイ基板100と同じくガラス基板などの絶縁基板21を有しており、表示領域102の表面には赤色着色層22R、緑色着色層22G、青色着色層22Bが形成され、額縁部104の表面には遮光体35が形成されている。さらにこの赤色着色層22R、緑色着色層22G、青色着色層22Bおよび遮光体35を覆うように対向電極23が形成されている。対向電極の表面には図示しない配向膜が形成されている。
On the other hand, the
また、アレイ基板100と対向基板200との間隔を一定に保つために、両基板間には柱状スペーサ25が配置されている。この柱状スペーサ25は表示領域102と額縁部104で高さを同じにするために、有機絶縁膜16上の平坦部分36を土台として形成されている。
Further, in order to keep the distance between the
上記のように構成されたアレイ基板100と対向基板200は所定間隔でもって対向して配置され、さらに両基板の周囲を囲むように形成されたシール材31によって貼り合わされている。この両基板間には、さらに液晶層13が注入されて、その内部を充填している。また、アレイ基板100と対向基板200の外側には、偏光板と位相差板からなるフィルム26,27がそれぞれ貼り付けられている。
The
このような上記構成によれば、額縁部104のマルチギャップ穴19は駆動回路や配線パターン32を避けて配置されているため、たとえ層間絶縁膜33にクラックが生じたとしても、駆動回路や配線パターン32部分にエッチャントが触れることはなく、腐食が起こらない。
According to the above configuration, since the
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態を、既に示した図1へ適用した場合における概略断面図を図3に示す。この図3に示す第2の実施の形態では、額縁部104の駆動回路や配線パターン40の幅が比較的大きいため、表示領域102と額縁部104で同じ面積密度のマルチギャップ穴41を形成する場合において、駆動回路上や配線パターン40上にマルチギャップ穴41を形成せざるを得ない場合の例である。
<Second Embodiment>
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view when the second embodiment of the present invention is applied to FIG. 1 already shown. In the second embodiment shown in FIG. 3, since the width of the drive circuit of the
この場合は、マルチギャップ穴41上に透過画素電極17と同レイヤーで保護パターン42を形成している。それ以外は第1の実施の形態と同一である。こうした構成により、保護パターン42が層間絶縁膜33に生じたクラックを塞ぐので、額縁部104のマルチギャップ穴19にエッチャントが染み込むことはなく、したがって配線パターン40に腐食は起こらない。なお、ここでは説明のために、マルチギャップ穴41上の保護パターン42を透過画素電極17で形成する例を示したが、これに限定することなく、たとえば反射画素電極18あるいは透過画素電極17と反射画素電極18との両方で形成してもよい。また、幅の広い配線パターン40のみならず、例えば第1の実施の形態において示した配線パターン32が、マルチギャップ穴19の下に配置される場合においても、同様に効果を奏するものである。
In this case, the
<第3の実施の形態>
図4に、本発明の第3の実施の形態を説明するための断面図を示す。この図4に示されるのは、既に示した図2に記載の断面図において、額縁部104のマルチギャップ穴19の部分に有機絶縁膜16を残して塞いだ状態である。この構造は、額縁部104と表示領域102のそれぞれの領域にマルチギャップ穴19を形成する際に、不要な部分の有機絶縁膜16の除去をハーフエッチング処理により行うことで実現できる。このハーフエッチング処理によれば、通常のエッチング工程と同様の工程でありながら、エッチング時間を額縁部104にかかる部分のみ少なく(半分程度に)するだけの処理で、額縁部104にかかるマルチギャップ穴19を有機絶縁膜16で塞ぐことができる。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the third embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a state in which the organic insulating
このようにして有機絶縁膜16で額縁部104の下のマルチギャップ穴19が塞がれるので、エッチャントが染み込むことはない。たとえ層間絶縁膜33に仮に微小なクラックが生じていても、有機絶縁膜16で塞がれているので、エッチャントがこのクラックに染み込み、下の配線パターン32に到達して腐食させることを阻止できる。また、第2の実施の形態で示した幅の広い配線パターン40がマルチギャップ穴19の下に配置されても同様の効果を奏する。
In this manner, the
<第4の実施の形態>
図5は、本発明を適用した第4の実施の形態による液晶表示装置の表示領域102と額縁部104の構造を示している。この額縁部104には図示しない駆動回路や配線パターン32が配置されている。これらの配線パターン32等を覆うように上層の有機絶縁膜16と下層の層間絶縁膜33が形成されている。有機絶縁膜16の表面には、マルチギャップ用凹パターンとは別に、反射表示時の視角特性を改善するための凹凸パターンが設けられている。また有機絶縁膜16には、液晶層13の厚みに差をつけるための凹パターンとして、マルチギャップ穴19が下層の層間絶縁膜33に至る深さまで開いている。
<Fourth embodiment>
FIG. 5 shows the structure of the
有機絶縁膜16上には、液晶層13を挟み込む間隔を一定に保つための柱状スペーサ25が配置される。この柱状スペーサ25は有機絶縁膜16の平坦部分36を土台として形成される。額縁部104の有機絶縁膜16上に関しては、表示領域102と同様なマルチギャップ穴19が配置されるのであるが、額縁部104のできあがり断面構造において、柱状スペーサ25でマルチギャップ穴19が埋められている点が本実施の形態の特徴である。
On the organic insulating
こうした第4の実施の形態による構造では、額縁部104のマルチギャップ穴19は柱状スペーサ50で完全に埋められるので、たとえ層間絶縁膜33に仮に微小なクラックが生じていても、柱状スペーサ50で塞がれているので、エッチャントがこのクラックに染み込み、この下に配設されている駆動回路や配線パターン32が腐食されることは無く、このため高い歩留りを得ることができる。また、第2の実施の形態にて示した幅の広い配線パターン40がマルチギャップ穴19の下に配置される場合においても、同様の効果を奏する。
In the structure according to the fourth embodiment, since the
10 液晶表示パネル
13 液晶層
16 有機絶縁膜
17 透過画素電極
18 反射画素電極
19 マルチギャップ穴
25、50 柱状スペーサ
30 バックライトユニット
32 配線パターン
33 層間絶縁膜
100 アレイ基板
102 表示領域
104 額縁部
200 対向基板
DESCRIPTION OF
Claims (3)
額縁部とが形成されたアレイ基板と、
前記画素電極と相対する対向電極が形成された対向基板と、
前記両基板間に充填された液晶層とを備え、
前記画素電極は、外光を反射して画像を表示する反射画素電極と、バックライト光を透過して画像を表示する透過画素電極とからなり、
前記反射画素電極上と前記透過画素電極上とで液晶層の厚みを異ならせる為に、前記透過画素電極下の前記透明絶縁膜層には凹パターンが形成され、
前記額縁部には、前記表示領域と同等の面積密度の前記凹パターンが形成される液晶表示装置において、
前記額縁部の凹パターンが前記駆動回路上と前記配線上とを避けて配置されていることを特徴とする液晶表示装置。 A plurality of signal lines and a plurality of scanning lines arranged in a matrix, switching elements arranged at intersections of the signal lines and the scanning lines, and arranged to cover the signal lines, the scanning lines, and the switching elements. A transparent insulating film layer, a display region having a plurality of pixel electrodes electrically connected to each of the switching elements through through holes formed in the transparent insulating film layer, and a periphery of the display region. An array substrate on which a driving circuit for supplying a signal to the display area and a frame portion having wiring are formed;
A counter substrate on which a counter electrode facing the pixel electrode is formed;
A liquid crystal layer filled between the two substrates,
The pixel electrode includes a reflective pixel electrode that reflects external light and displays an image, and a transmissive pixel electrode that transmits backlight and displays an image.
In order to make the thickness of the liquid crystal layer different between the reflective pixel electrode and the transmissive pixel electrode, a concave pattern is formed in the transparent insulating film layer under the transmissive pixel electrode,
In the liquid crystal display device in which the concave pattern having an area density equivalent to the display area is formed in the frame portion,
2. A liquid crystal display device according to claim 1, wherein the concave pattern of the frame portion is arranged avoiding the drive circuit and the wiring.
平面視で前記凹パターン底部が前記配線間に位置するように配置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。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the bottom of the concave pattern is disposed between the wirings in a plan view.
前記凹パターンと前記配線間に前記透明絶縁膜層が介在されていることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the transparent insulating film layer is interposed between the concave pattern and the wiring.
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