JP4600547B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、横電界モードの液晶によって表示が行われる液晶表示装置に関する。

液晶表示装置の一タイプとして、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）モード等の横電界モード液晶を用いたものがある。図１１は、ＦＦＳモードの液晶表示装置１００の一部を拡大した断面部分を表すものである。ＦＦＳモードの液晶表示装置１００には、液晶表示パネルを構成する２枚のガラス基板１０１ａ、１０１ｂが備えられている。一方のガラス基板１０１ａと他方のガラス基板１０１ｂとの間には、ガラス基板１０１ａ、１０１ｂ間の距離を決めるスペーサ１０２が配置されている。一方のガラス基板１０１ａ側には、薄膜トランジスタ１０３が形成されている。薄膜トランジスタ１０３の上には、凹凸を平坦化するための層間絶縁膜１０４が有機膜等によって形成されている。層間絶縁膜１０４の上方には、共通電極膜１０５と画素絶縁膜１０６とが順次積層され、さらに、その上には、スリット状の隙間が設けられた画素電極膜１０７が積層配置されている。画素電極膜１０７と他方のガラス基板１０１ｂとの間には、液晶層１０８が配置されている。このような液晶表示装置１００が開示されたものには、特許文献１がある。
特開２００８−２０７５３号公報

上記したように、液晶表示装置にはスペーサが画素内または画素外に配設される。しかしながら、例えばスペーサを画素内に配置する場合に、その画素内の何処に配設するのが適切であるか、あるいはどのような構造にするのがよいか等について具体的な検討はあまりなされていない。

上記した図１１はスペーサを画素内に配置した場合の一例を示しているが、このような構造の液晶表示装置の画面を押す力が加わると、この力がスペーサ１０２に伝達され、さらに、スペーサの下方の画素電極膜１０７、画素絶縁膜１０６および共通電極膜１０５へと伝わる。ここで、画素電極膜１０７および共通電極膜１０５は酸化インジウム等の硬い材料で形成され、画素絶縁膜１０６はＳｉＮ（窒化シリコン）等の硬い材料で形成されることが多い。これに対し、共通電極膜１０５の下の層間絶縁膜１０４は、例えばアクリル樹脂等の有機材料で形成されることが多く、軟らかく、変形し易くなっている。このため、スペーサ１０２に比較的大きな力が加わった場合には、例えば図１２に示したように、スペーサ１０２の下側部分で層間絶縁膜１０４が変形すると同時に、画素電極膜１０７、画素絶縁膜１０６および共通電極膜１０５にはクラックが生じ、場合によっては完全に破断する。この場合には、割れた画素電極膜１０７または共通電極膜１０５の一部によって、画素電極膜１０７と共通電極膜１０５とが短絡し、液晶表示装置１００に画素欠陥が発生する。特に、このような問題は、画素の電界を強くするために、画素絶縁膜１０６の膜厚を薄くしたときに顕著になる。

さらに、最近、液晶表示装置として、表示機能のみならず撮像機能をも有するものが提案されているが、特にこの種の撮像機能付き液晶表示装置では、画面が指等で頻繁にタッチされることから、上記のような画面への加圧による画素欠陥の発生という問題が生じる可能性が高い。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、画面押圧による画素欠陥の発生を防止して、信頼性を向上することのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、下地絶縁層の上に形成された共通電極膜と、この共通電極膜の上に画素絶縁膜を介して形成された画素電極膜とを有する第１の基板と、第１の基板と対向して、画素電極膜側に配置された第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に設けられた液晶層と、画素内に配置され、第１の基板と第２の基板との間の間隔を画定するスペーサと、第２の基板におけるスペーサに対応する位置に設けられた遮光層とを備え、共通電極膜および画素電極膜のうち少なくとも一方、ならびに画素絶縁膜を、スペーサに対応する領域において除去し、共通電極膜の除去された領域に形成された共通電極膜ホールまたは画素電極膜の除去された領域に形成された画素電極膜ホールを、画素絶縁膜の除去された領域に形成された画素絶縁膜ホールよりも大きくしたものである。

本発明の液晶表示装置では、第２の基板に力が加わると、その力によってスペーサが第１の基板側へ押される。スペーサに対応する領域においては、共通電極膜および画素電極膜のうち少なくとも一方と、画素絶縁膜とが除去されているので、スペーサによって押されることによりクラックが発生しにくい。また、仮に発生したとしても、共通電極膜ホールまたは画素電極膜ホールを画素絶縁膜ホールよりも大きくしたので、共通電極膜と画素電極膜との間が短絡することがない。

本発明の液晶表示装置によれば、共通電極膜および画素電極膜のうち少なくとも一方の電極膜と、画素絶縁膜とを、スペーサに対応する領域において除去し、共通電極膜ホールまたは画素電極膜ホールを画素絶縁膜ホールよりも大きくするようにしたので、クラック発生による電極間の短絡を回避できる。したがって、画面押圧による画素欠陥の発生を防止することができ、信頼性を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置１の要部の平面構成を表すものである。図２は、図１のスペーサ部分を拡大したものである。図３は、図１のＡ−Ａ線における矢視断面構造を表すものである。なお、図１および図２では、液晶層３６よりも上側の構成要素を取り除いた状態を表している。

図３に示したように、液晶表示装置１は、本発明の「第１の基板」の一具体例としての第１のガラス基板１０と、本発明の「第２の基板」の一具体例としての第２のガラス基板３５とを備えている。第１のガラス基板１０と第２のガラス基板３５との間には、両者の間隔を保つスペーサ３１が配置されている。第１のガラス基板１０側には、画素絶縁膜２６を挟み込むように形成された画素電極膜２９と共通電極膜２３とが設けられている。第１のガラス基板１０と第２のガラス基板３５との間には、液晶層３６が配置されている。

液晶表示装置１の詳細な構成は、以下のようになっている。

図３に示したように、第１のガラス基板１０の上面には、選択線としてのゲート線１１が行方向（図１では左右方向）に複数延設されている。１つの画素１２を構成する領域内において、ゲート線１１からは、画素１２を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１３のゲート１３ａが列方向（図１では上下方向）に延びている。図示の例では、２本のゲート１３ａが互いに平行に延びており、いわゆるダブルゲート構造になっている。第１のガラス基板１０の上面には、ゲート線１１およびゲート１３ａを覆うようにしてゲート絶縁膜１４が設けられている。

ゲート絶縁膜１４の上面には、図３に示したように、ＴＦＴ１３のアクティブ層となる半導体層１５が設けられている。本実施の形態の場合、半導体層１５は行方向に長く延びている（図１）。半導体層１５のうち、ゲート１３ａとの交差領域がＴＦＴ１３のチャネルを構成する。ゲート絶縁膜１４の上には、ＴＦＴ１３を保護するための絶縁性のトランジスタ保護膜１６が、半導体層１５を覆うように設けられている。トランジスタ保護膜１６は、例えばＳｉＮ等によって形成されているので硬い膜となっている。このため、トランジスタ保護膜１６は、力が加わっても変形することがない。

トランジスタ保護膜１６には、半導体層１５の一端（ソース１３ｃ）側に第１コンタクトホール１７が設けられ、半導体層１５の他端（ドレイン１３ｄ）側に第２コンタクトホール１８が設けられている（図１）。第１コンタクトホール１７の内部には、導電体が充填されることにより、半導体層１５に導通する第１コンタクト１９が形成されている。また、第２コンタクトホール１８の内部には、導電体が充填されることにより、半導体層１５に導通する第２コンタクト２０（図１）が形成されている。第１コンタクト１９は、ＴＦＴ１３のソース１３ｃと画素電極膜２９とを電気的に接続するものである。第２コンタクト２０は、トランジスタ保護膜１６の上に列方向に延設されたデータ線２１とＴＦＴ１３のドレイン１３ｄとの間を電気的に接続するものである。この第２コンタクト２０を介してデータ線２１からＴＦＴ１３にデータ信号（画素電圧）が供給されるようになっている。このデータ信号は、ＴＦＴ１３がオン状態のときに、ＴＦＴ１３のソース１３ｃからドレイン１３ｄおよび第１コンタクト１９を介して画素電極膜２９に供給されるようになっている。

トランジスタ保護膜１６、第１コンタクト１９および第２コンタクト２０の上には、これらを覆うようにして層間絶縁膜２２が設けられている。層間絶縁膜２２は、例えば、アクリル樹脂等の有機材料によって形成されているので、変形し易くなっている。層間絶縁膜２２には、第１コンタクト１９の形成位置に、第１コンタクト１９の上面に達する層間絶縁膜コンタクトホール２２ａが形成されている。なお、層間絶縁膜２２が、本発明の「下地絶縁層」の一具体例に対応する。

層間絶縁膜２２の上面には、共通電極膜２３が設けられている。この共通電極膜２３には、矩形状の共通電極膜ホール２４と、共通電極膜コンタクトホール２５とが形成されている。共通電極膜ホール２４は、スペーサ３１の平面サイズよりも大きくなっている。また、共通電極膜コンタクトホール２５は、第１コンタクト１９と平面視して重なる位置に設けられ、且つ、共通電極膜２３と画素電極膜２９とが短絡するのを防止するために、層間絶縁膜コンタクトホール２２ａよりも平面サイズが大きくなっている。

共通電極膜２３の上面には、画素絶縁膜２６が設けられている。画素絶縁膜２６には、スペーサ３１に対応する位置に画素絶縁膜ホール２７が形成されると共に、第１コンタクト１９に対応する位置に画素絶縁膜コンタクトホール２８が形成されている。画素絶縁膜ホール２７は、スペーサ３１の平面サイズよりも大きく、且つ、共通電極膜ホール２４の平面サイズよりも小さくなっている。画素絶縁膜ホール２７は、共通電極膜ホール２４に対応する位置に設けられている。

画素絶縁膜２６の上には、画素電極膜２９が画素１２ごとに形成されている。画素電極膜２９は、図１に示したように、隣接する２本のゲート線１１の間にかけ渡されるようにして、各ゲート線１１とオーバーラップして配置されている。画素電極膜２９には、画素絶縁膜ホール２７および共通電極膜ホール２４に対応する位置に画素電極膜ホール３０（図３）が形成されている。この画素電極膜ホール３０は、共通電極膜ホール２４と同等の大きさであり、したがって、スペーサ３１の平面サイズよりも大きくなっている。画素電極膜２９は、画素絶縁膜コンタクトホール２８の内面を覆うように形成され、ホール底部で第１コンタクト１９と接触している。これにより、ＴＦＴ１３のドレイン１３ｄと画素電極膜２９との間が第１コンタクト１９を介して電気的に接続されるようになっている。画素電極膜２９にはまた、列方向に沿って延びる複数の細長い開口（スリット２９ａ）が形成されている。

ここで、画素絶縁膜ホール２７の縁部から共通電極膜ホール２４および画素電極膜ホール３０の縁部までの距離をｄ１とし、画素絶縁膜２６の膜厚をｔとすると、ｄ１＞ｔの関係を満たすようになっている。このような関係に設定することにより、共通電極膜２３と画素電極膜２９との間で形成される電界がスペーサ３１の周囲でのみ強くなるのを防いでいる。

一方、第２のガラス基板３５の下面側には、カラーフィルタ３３およびブラックマトリクス３４からなる層と、平坦化層３２とが順次積層されて形成されている。ブラックマトリクス３４は、本発明の「遮光層」の一具体例に対応するものである。ブラックマトリクス３４の下方には、例えばレジストからなるスペーサ３１が設けられている。このスペーサ３１の下端面は、第１ガラス基板１０の側における、共通電極膜ホール２４、画素絶縁膜ホール２７および画素電極膜ホール３０に対応した領域に露出した層間絶縁膜２２の上面に当接している。図２および図３に示したように、ブラックマトリクス３４は画素電極膜ホール３０よりも一回り大きく形成されている。ブラックマトリクス３４は、隣り合うカラーフィルタ３３間を分離するように設けられ、混色を防止するようになっている。第２のガラス基板３５側の積層構造物と、第１ガラス基板１０側の積層構造物との間には、液晶層３６が設けられている。スペーサ３１は、液晶層３６の中を貫き、第１ガラス基板１０側の積層構造と第２のガラス基板３５側の積層構造との間を所定の距離に保つように機能する。なお、スペーサ３１は、すべての画素にそれぞれ設けるようにしてもよいが、一部の画素にのみ設けるようにしてもよい。この場合には、例えば青色用画素に設けることが好ましい。青色用画素では、視感度特性上、スペーサの配置に伴って透過光量が低下しても、影響が少ないからである。

図４は、液晶表示装置の斜視構造を模式的に表すものである。この図に示したように、画素電極膜２９の上面側（光出射側）には、第１配向膜３８ａ、液晶層３６、第２配向膜３８ｂおよび第２偏光板３７ｂが配置されている。また、ガラス基板（共通電極膜２３）の下面側（光入射側）には、第１偏光板３７ａが配置されている。

［製法］
このような構成の液晶表示装置１は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、ゲート線１１と、液晶表示装置１の各画素１２を駆動するためのＴＦＴ１３のゲート１３ａとを形成するために、第１のガラス基板１０の上に金属膜を形成する。この金属膜は、例えば、スパッタ等の成膜法を用いて、モリブデン等の金属材料を成膜することにより形成すればよい。この後、フォトリソグラフィ技術を用いて金属膜の上面にマスクを形成し、このマスクの開口部分に露出した金属膜をエッチングした後、マスクを除去する。このようにして、ゲート線１１とＴＦＴ１３のゲート１３ａとを形成する。

次に、第１のガラス基板１０、ゲート線１１およびＴＦＴ１３のゲート１３ａを覆うゲート絶縁膜１４を形成する。ゲート絶縁膜１４は、例えば、プラズマ化学気相成長法（プラズマＣＶＤ）等の成膜法を用いて、ＳｉＮ等の絶縁材料を成膜することにより形成する。

次に、半導体層１５を形成する。この半導体層１５を形成するには、まず、半導体層１５となるアモルファスシリコン等の半導体材料を、ゲート絶縁膜１４の上面にプラズマＣＶＤ等の成膜法を用いて成膜する。この後、フォトリソグラフィ技術を用いて半導体材料の上面にマスクを形成し、このマスクの開口部分に露出した半導体材料をエッチングした後、マスクを除去する。このようにして、半導体層１５を形成する。

次に、ＴＦＴ１３を保護するトランジスタ保護膜１６を、半導体層１５およびゲート絶縁膜１４の上面に形成する。このトランジスタ保護膜１６を形成するには、まず、プラズマＣＶＤ等の成膜法を用いてＳｉＮ等の絶縁材料をゲート絶縁膜１４の上面に成膜して、半導体層１５を覆う。この後、第１コンタクトホール１７および第２コンタクトホール１８が積層方向に沿って配置されるように、ゲート絶縁膜１４の上面にフォトリソグラフィ技術を用いてマスクを形成し、このマスクの開口部分に露出した絶縁材料をエッチングした後、マスクを除去する。このようにして、第１コンタクトホール１７および第２コンタクトホール１８をトランジスタ保護膜１６に形成する。

次に、第１コンタクトホール１７および第２コンタクトホール１８に導電体を充填することにより、第１コンタクト１９および第２コンタクト２０を形成する。次に、データ線２１を形成する。データ線２１は、ゲート線１１と同様な方法により形成すればよい。

次に、トランジスタ保護膜１６、第１コンタクト１９およびデータ線２１の上面に、層間絶縁膜２２を、例えば１．５μｍ〜２μｍ程度の膜厚となるように形成する。この層間絶縁膜２２は、絶縁性の材料で形成することができ、例えば、アクリル樹脂等により形成することができる。この場合、アクリル樹脂が感光性のものであれば、フォトリソグラフィ技術を利用することにより、層間絶縁膜コンタクトホール２２ａを容易に形成することができる。このようにして、第１コンタクト１９およびデータ線２１と、共通電極膜２３とを絶縁させる層間絶縁膜２２を形成する。

次に、層間絶縁膜２２の上に、透明電極である共通電極膜２３を、例えば０．０５μｍ〜０．１μｍ程度の膜厚となるように形成する。この共通電極膜２３を形成するには、まず、スパッタ等の成膜法を用いて、例えば、酸化インジウム等の電極材料を層間絶縁膜２２の上面に成膜する。この後、共通電極膜ホール２４および共通電極膜コンタクトホール２５を形成するために、フォトリソグラフィ技術を用いて共通電極膜２３の上面にマスクを形成し、このマスクの開口部分に露出した電極材料をエッチングした後、マスクを除去する。このようにして、スペーサ３１に対応する領域が除去された共通電極膜ホール２４と、第１コンタクト１９に対向する領域が除去された共通電極膜コンタクトホール２５とを備えた共通電極膜２３を形成する。

次に、共通電極膜２３の上に、例えば０．１μｍ〜０．２μｍ程度の膜厚の画素絶縁膜２６を形成する。画素絶縁膜２６は、プラズマＣＶＤ等の成膜法を用いて、例えば、ＳｉＮ等の誘電体を共通電極膜２３の上面に成膜した後、この誘電体層の上面にフォトリソグラフィ技術を用いてマスクを形成し、このマスクで覆われていない部分をエッチングした後、マスクを除去することにより得る。このようにして、スペーサ３１に対応する領域が除去された画素絶縁膜ホール２７と、第１コンタクト１９に対向する領域が除去された画素絶縁膜コンタクトホール２８とを備えた画素絶縁膜２６を形成する。

次に、画素絶縁膜２６の上に、画素電極膜２９を、例えば０．０５μｍ〜０．１μｍ程度の膜厚となるように形成する。画素電極膜２９は、スパッタ等の成膜法を用いて、例えば、酸化インジウム等の電極材料を成膜した後、この電極材料の上面にフォトリソグラフィ技術を用いてマスクを形成し、このマスクで覆われていない部分をエッチングした後、マスクを除去することにより得る。このようにして、画素絶縁膜２６を介して画素電極膜２９と共通電極膜２３との間に電界が加わるようにするためのスリット２９ａと、スペーサ３１に対応する領域が除去された画素電極膜ホール３０とを備えた画素電極膜２９を形成する。

一方、第２のガラス基板３５には、カラーフィルタ３３、ブラックマトリクス３４、平坦化層３２およびスペーサ３１を形成する。まず、ブラックマトリクス３４を第２のガラス基板３５の上面に形成する。ブラックマトリクス３４は、スペーサ３１に対応する領域、すなわちスペーサ３１と平面視して重なる部分と、光が透過してコントラストが低下する部分と、カラーフィルタ３３の色の境目部分とに形成する。このとき、ブラックマトリクス３４は、画素電極膜ホール３０または共通電極膜ホール２４よりも平面方向に片側で４μｍ以上大きく形成するのが好ましい。ブラックマトリクス３４は、第２のガラス基板３５の上面にブラックのネガ型レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて露光し、現像することにより得る。これにより、露光した部分のレジストがブラックマトリクス３４として第２のガラス基板３５の上面に残る。なお、ブラックのレジストには、ポジ型を用いても良い。

次に、カラーフィルタ３３を第２のガラス基板３５の上面に形成する。カラーフィルタ３３は、赤、緑および青の色毎に形成する。具体的には、赤色のカラーフィルタ３３は、第２のガラス基板３５の上面に赤色のネガ型カラーレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて露光し、現像することにより得る。この後、緑色および青色のカラーフィルタ３３を形成する。緑色および青色のカラーフィルタ３３は、赤色のカラーフィルタ３３と同様な方法により形成すればよい。なお、赤色のカラーフィルタ３３、緑色のカラーフィルタ３３および青色のカラーフィルタ３３を形成する順番は任意である。なお、カラーレジストには、ポジ型を用いても良い。

次に、平坦化層３２を、ブラックマトリクス３４およびカラーフィルタ３３の上面に形成する。この平坦化層３２により、ブラックマトリクス３４およびカラーフィルタ３３を形成することにより、表面に生じた凹凸を平坦にしている。

次に、スペーサ３１を平坦化層３２の上面に形成する。スペーサ３１は、平坦化層３２の上面にネガ型レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて露光し、現像することにより得る。このようにして、ブラックマトリクス３４と平面視して重なったスペーサ３１を形成する。なお、レジストには、ポジ型を用いても良い。

この後、第１のガラス基板１０側に配設された画素電極膜２９と、第２のガラス基板３５側に配設されたスペーサ３１とを対面させ、第１のガラス基板１０側と第２のガラス基板３５側とを張り合わせる。このとき、画素電極膜ホール３０、画素絶縁膜ホール２７および共通電極膜ホール２４の内側をスペーサ３１が通過して、スペーサ３１の一方の端部が層間絶縁膜２２に当接するように位置合わせを行う。

次に、画素電極膜２９と平坦化層３２との間に液晶を注入して液晶層３６を形成する。これにより、液晶表示装置１の主要な製作工程が完了する。

［動作および作用］
まず、液晶表示装置１の基本動作を説明する。図４は、液晶表示装置１の斜視構成を表し、図５は、液晶表示装置１の一断面（図１におけるＢ−Ｂ矢視断面）を表すものである。ここで図４（Ａ）および図５（Ａ）は電圧無印加状態を表し、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）は電圧印加状態を表している。

液晶表示装置１には、ガラス基板の裏面側（図１では下側）に配置されたバックライト（図示せず）から光が入射される。液晶層３６に入射した光は、そこを通過する際に、以下に述べるようなＦＦＳモードの空間変調を受ける。

すなわち、図４（Ａ）および図５（Ａ）に示したように、共通電極膜２３と画素電極膜２９との間に電圧を印加していない状態では、液晶層３６を構成する液晶分子３６ａの軸が入射側の第１偏光板３７ａの透過軸と直交し、且つ、出射側の第２偏光板３７ｂの透過軸と平行な状態となる。このため、入射側の第１偏光板３７ａを透過した入射光ｈは、液晶層３６内において位相差を生じることなく出射側の第２偏光板３７ｂに達し、ここで吸収されるため黒表示となる。

一方、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）に示したように、共通電極膜２３と画素電極膜２９との間に電圧を印加した状態では、液晶分子３６ａの配向方向が画素電極膜２９間に生じる電界Ｅにより、画素電極膜２９の延設方向に対して斜め方向に回転する。この際、液晶層３６の厚み方向の中央に位置する液晶分子３６ａが約４５度回転するように白表示時の電界強度を最適にする。これにより、入射側の第１偏光板３７ａを透過した入射光には、液晶層３６内を透過する間に位相差が生じ、９０度回転した直線偏光となり、出射側の第２偏光板３７ｂを通過するため、白表示となる。

次に、液晶表示装置１の特徴的な作用を説明する。

図６は、液晶表示装置１の断面構成を表すものである。なお、図６では、ここでの説明に必要な要素にのみ符号を付し、その他の要素の符号は省略する。図６に矢印で示したように、第２のガラス基板３５側から液晶表示装置１に力が加わると、スペーサ３１に下方への力が加わり、スペーサ３１の下側に配置してある層間絶縁膜２２が変形する。このとき、共通電極膜２３、画素絶縁膜２６および画素電極膜２９には直接的に力が加わることがないので、クラックの発生が少ない。このため、共通電極膜２３と画素電極膜２９とが短絡することがない。

本実施の形態では、スペーサ３１に対応する領域において共通電極膜２３および画素電極膜２９が除去され、画素電極膜ホール３０および共通電極膜ホール２４が開口していることから、その下方にあるゲート線１１からの電界が液晶層３６の中に漏れ込んで液晶分子（図示せず）の挙動に悪影響を与える結果、コントラストを低下させるおそれもある。この点を考慮して、本実施の形態では、ブラックマトリクス３４を画素電極膜ホール３０よりも一回り大きく形成し、スペーサ３１周辺の遮光領域を十分に確保するようにしている。このため、たとえ、スペーサ３１周辺領域において電界の乱れが生じたとしても、この領域を光が透過することがないことから、この電界の乱れがコントラストの低下に寄与してしまうのを防ぐことができる。

以上のように、本実施の形態では、スペーサ３１に対応した位置において共通電極膜２３、画素絶縁膜２６および画素電極膜２９を除去し、スペーサ３１の一方の端面を層間絶縁膜２２に当接させるようにしたので、第２のガラス基板３５が強く押されたり、液晶表示装置１に衝撃が加わったりしたときでも、画素電極膜２９と共通電極膜２３との間の短絡の発生を回避できるので、画素欠陥の発生を効果的に防止することができる。これにより、装置としての信頼性や、製品不良が発生するまでの期間（製品寿命）を高めることが可能となる。また、画素絶縁膜２６を薄くしても画素欠陥の発生を抑制できるので、液晶表示パネルとしての薄型化が可能となる。

以下、本発明の他の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、第１の実施の形態と同じ構成要素には、同一番号を付し、適宜、その詳細な説明を省略または簡略化する。

＜第２の実施の形態＞
図７は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置２における要部の断面構成を表すものである。この液晶表示装置２は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１と比較して、画素電極膜４０およびブラックマトリクス４１の構成が異なる。具体的には、液晶表示装置２では、画素電極膜４０に画素電極膜ホールが設けられておらず、その結果、画素電極膜４０が、画素絶縁膜２６の上面から画素絶縁膜ホール２７の内壁面および底面（画素絶縁膜ホール２７内に露出した層間絶縁膜２２の上面）にかけての部分をすべて覆っている。そして、スペーサ３１の一方の端面は、画素絶縁膜ホール２７の底面を覆っている画素電極膜４０の上面に当接している。その他の構成は、第１の実施の形態の場合（図３）と同様である。

このような構成の液晶表示装置２では、図８に示したように、第２のガラス基板３５が押圧されると、スペーサ３１に力が加わって画素電極膜４０およびその下の層間絶縁膜２２を押す。層間絶縁膜２２は軟らかい有機材料からなるので、押し込まれて変形しやすい。このため、画素電極膜４０にクラック等の損傷が発生することはあり得る。ところが、仮に画素電極膜４０にクラックが発生したとしても、スペーサ３１の下側には共通電極膜２３が存在せず、しかも共通電極膜ホール２４の縁部は画素絶縁膜２６によって完全に覆われているので、画素電極膜４０が共通電極膜２３と短絡することはない。したがって、画素欠陥の発生を抑制できる。

また、液晶表示装置２では、画素電極膜ホール３０（図１）が設けられておらず画素電極膜４０が共通電極膜ホール２４を完全に覆っていることから、ゲート線１１からの電界が画素電極膜４０によって効果的に遮蔽され、スペーサ３１の周辺の電界乱れ領域が小さくなる。このため、スペーサ３１の上方に配設されるブラックマトリクス４１の平面サイズを、第１の実施形態の場合よりも小さくすることができる。具体的には、スペーサ３１の端部からブラックマトリクス４１の端部までの平面距離ｄ２を縮小することができる。その結果、ブラックマトリクス４１、バックライト（図示せず）からの照射光が透過する領域の面積が大きくなり（開口率が増加し）、輝度の低下を回避することができる。

このように、本実施の形態では、スペーサ３１の存在に起因して生ずる輝度の低下およびコントラストの低下の両方を回避しつつ、スペーサ部分での画素欠陥の発生を効果的に防止することができる。

＜第３の実施の形態＞
図９は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置３におけるスペーサ３１部分の断面構成を表すものである。この液晶表示装置３は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１と比較して、共通電極膜４５の構成が異なる。具体的には、この液晶表示装置３では、共通電極膜４５に共通電極膜ホール２４（図１）が設けられておらず、その結果、画素絶縁膜ホール２７の底部に共通電極膜４５が露出している。そして、スペーサ３１の一方の端面は、画素絶縁膜ホール２７の底面に露出している共通電極膜４５の上面に当接している。その他の構成は、第１の実施の形態の場合（図３）と同様である。

本実施の形態では、画素絶縁膜ホール２７および画素電極膜ホール３０を形成して、スペーサ３１に対応する領域の画素絶縁膜２６および画素電極膜２９を除去する一方、共通電極２３は除去せずに残し、スペーサ３１の一方の端面が共通電極膜４５の表面に当接するようにしている。このため、第２のガラス基板３５に押圧や衝撃が加わった場合には、スペーサ３１によって共通電極膜４５およびその下側の層間絶縁膜２２が押される。層間絶縁膜２２は軟らかい有機材料からなるので、押し込まれて変形し、共通電極膜４５にクラック等の破損が生じやすい。ところが、たとえ共通電極膜４５が破損したとしても、画素電極膜２９と共通電極膜４５との短絡は発生しにくい。したがって、画素欠陥の発生を防止することができる。

＜第４の実施の形態＞
図１０は、第４の実施の形態に係る液晶表示装置４におけるスペーサ３１部分の断面構成を表すものである。この液晶表示装置４は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１と比較して、層間絶縁膜５０の構成が異なる。具体的には、この液晶表示装置４では、層間絶縁膜５０の、スペーサ３１に対応する領域に、層間絶縁膜ホール５１が形成されている。この層間絶縁膜ホール５１は、スペーサ３１が通過するように、スペーサ３１の平面サイズよりも大きく形成され、且つ、共通電極膜ホール２４よりも小さく形成されている。その結果、スペーサ３１は、画素電極膜ホール３０、画素絶縁膜ホール２７、共通電極膜ホール２４および層間絶縁膜ホール５１を通り、トランジスタ保護膜１６の上面に当接するようになっている。その他の構成は、第１の実施の形態の場合（図３）と同様である。

このような構成の液晶表示装置４では、第２のガラス基板３５への押圧によってスペーサ３１に力が加わると、トランジスタ保護膜１６が押される。ところが、トランジスタ保護膜１６はＳｉＮ等の硬い材料で形成されているため、ほとんど変形することがない。すなわち、歪みやすい層間絶縁膜５０が除去されているので、押圧に対する強度を最大限に高めることができ、市場における画素欠陥不良の発生を低減することができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、スペーサ３１の平面形状は、円形でなくともよく、例えば、楕円形や四角形等、その他の形状であってもよい。

また、上記の各実施の形態では、表示機能のみを有する液晶表示装置について説明したが、これに限定されることはなく、例えば表示機能に加えて撮像機能をも備えたタッチパネル機能内蔵の液晶表示装置にも適用可能である。これは、液晶の駆動基板（図１における第１ガラス基板１０）の側に、ＴＦＴ１３と共にＰＩＮフォトダイオード等の受光センサを複数形成し、表示画面にタッチした指等の物体を撮像して検出することにより、その物体の位置や大きさ、形状等の情報を入力可能にしたものである。この種の装置では、画面への指等によるタッチが頻繁に行われることが前提とされ、しかも、場合によっては相当強く押されることもあるので、これに本発明の構造を適用することは、実用上、非常に有効である。

本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の要部構造を示す平面図である。 図１におけるスペーサ部分を拡大した図である。 図１のＡ−Ａ線における矢視断面図である。 液晶表示装置の要部構成を示す斜視図である。 図１のＢ−Ｂ線における矢視断面図である。 図１に示した液晶表示装置の作用を説明するための断面図である。 第２の実施の形態に係る液晶表示装置の要部構造を示す断面図である。 図７に示した液晶表示装置の画素電極膜が破損したときの状態を示す断面図である。 第３の実施の形態に係る液晶表示装置の要部構造を示す断面図である。 第４の実施の形態に係る液晶表示装置の要部構造を示す断面図である。 従来のＦＦＳモードの液晶表示装置の要部構造を示す断面図である。 図１１に示した液晶表示装置において、画素電極膜、画素絶縁膜および共通電極膜が破損したときの状態を示す断面図である。

符号の説明

１〜４…液晶表示装置、１０…第１のガラス基板、１２…画素、１３…薄膜トランジスタ、１４…ゲート絶縁膜、１６…トランジスタ保護膜、２２，５０…層間絶縁膜、２３，４５…共通電極膜、２４…共通電極膜ホール、２６…画素絶縁膜、２７…画素絶縁膜ホール、２９，４０…画素電極膜、３０…画素電極膜ホール、３１…スペーサ、３４，４１…ブラックマトリクス、３５…第２のガラス基板、３６…液晶層、５１…層間絶縁膜ホール。

Claims (9)

1. 下地絶縁層の上に形成された共通電極膜と、この共通電極膜の上に画素絶縁膜を介して形成された画素電極膜とを有する第１の基板と、
   前記第１の基板と対向して、前記画素電極膜側に配置された第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた液晶層と、
   画素内に配置され、前記第１の基板と第２の基板との間の間隔を画定するスペーサと、
   前記第２の基板における前記スペーサに対応する位置に設けられた遮光層と
   を備え、
   前記共通電極膜および前記画素電極膜のうち少なくとも一方、ならびに前記画素絶縁膜が、前記スペーサに対応する領域において除去され、
   前記共通電極膜の除去された領域に形成された共通電極膜ホールまたは前記画素電極膜の除去された領域に形成された画素電極膜ホールは、前記画素絶縁膜の除去された領域に形成された画素絶縁膜ホールよりも大きい
   液晶表示装置。
2. 前記共通電極膜および前記画素電極膜のうち前記共通電極膜が、前記スペーサに対応する領域において除去されている
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記画素絶縁膜および前記共通電極膜の除去された領域に形成されたホールの内側を前記画素電極膜が覆い、
   前記スペーサの一方の端面が、前記ホールの底面の前記画素電極膜に当接している
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記共通電極膜および前記画素電極膜のうち前記画素電極膜が、前記スペーサに対応する領域において除去されている
   請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記画素電極膜および前記画素絶縁膜の除去された領域に形成されたホールの底部に前記共通電極膜が露出し、
   前記スペーサの一方の端面が、前記ホールの底部に露出した前記共通電極膜に当接している
   請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記共通電極膜および前記画素電極膜の両方が、前記スペーサに対応する領域において除去されている
   請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記画素電極膜、前記画素絶縁膜および前記共通電極膜の除去された領域に形成されたホールの底部に前記下地絶縁層が露出し、
   前記スペーサの一方の端面が、前記ホールの底部に露出した前記下地絶縁層に当接している
   請求項６に記載の液晶表示装置。
8. さらに、前記下地絶縁層が前記スペーサに対応する領域において除去されている
   請求項６に記載の液晶表示装置。
9. 前記共通電極膜ホールまたは前記画素電極膜ホールの縁部から、前記画素絶縁膜ホールの縁部までの距離をｄ１とし、前記画素絶縁膜の厚さをｔとしたときに、ｄ１＞ｔの関係を満たしている
   請求項１に記載の液晶表示装置。

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