JP5501024B2 - 液晶表示パネル - Google Patents
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Description
膜が形成される液晶表示パネルに関する。
あるため、表示用として多くの電子機器に使用されている。液晶表示パネルは、所定方向
に整列した液晶分子の向きを電界により変えて、液晶層の光の透過量を変化させて画像を
表示させるものである。このような液晶表示パネルには、外光が液晶層に入射し、反射板
で反射されて再び液晶層を透過して出射する反射型のものと、バックライト装置からの入
射光が液晶層を透過する透過型のものと、その両方を備えた半透過型のものとが知られて
いる。
のものとがある。縦電界方式の液晶表示パネルは、液晶層を挟んで配置される一対の電極
により、概ね縦方向の電界を液晶分子に印加するものである。この縦電界方式の液晶表示
パネルとしては、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード
、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード等のものが知られている。横電界
方式の液晶表示パネルは、液晶層を挟んで配設される一対の基板のうちの一方の内面側に
一対の電極を互いに絶縁して設け、概ね横方向の電界を液晶分子に対して印加するもので
ある。この横電界方式の液晶表示パネルとしては、一対の電極が平面視で重ならないIP
S(In-Plane Switching)モードのものと、重なるFFS(Fringe Field Switching)モ
ードのものとが知られている。
極をそれぞれ互いに電気的に絶縁された状態で噛み合うようにくし歯状に形成し、画素電
極と共通電極との間に横方向の電界を液晶に印加するものである。このIPSモードの液
晶表示パネルは、縦電界方式の液晶表示パネルよりも視野角が広いという利点を有してい
る。
の電極をそれぞれ異なる層に配置し、液晶層側の共通電極又は画素電極にスリット状の開
口を設け、このスリット状開口を通る概ね横方向の電界を液晶層に印加するものである。
このFFSモードの液晶表示パネルは、広い視野角を得ることができると共に画像コント
ラストを改善できるという効果があるので、近年、多く用いられるようになってきている
。
に、画素電極がスイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor)と略同じ平面
に形成されたものと、下記特許文献2の図2に開示されているように、共通電極及び画素
電極が共にTFTの上方に配置されたものとが知られている。
表示パネルは、TFT等の表面がアクリル樹脂などから形成される層間膜で被覆され、こ
の層間膜の表面に透明導電性材料からなる下電極が形成され、さらに無機絶縁膜を挟んで
上電極が形成されている。この下電極は画素電極及び共通電極の何れとしても作動させる
ことが可能である。この層間膜はTFTのなどの凹凸を平坦化するために、また、TFT
の上方に両電極を形成することができるために、開口率が大きくなる。
液晶表示パネルにおいては、表示領域内に微小な輝点不良が生じることがあった。この原
因を調査した結果、この微小輝点不良は表示領域内の異物によるものであることが判明し
た。図10に示すように、表示領域12を縦3×横3の9つの領域(a)〜(i)に分割
してその異物の分布を調べると、最も多いのは液晶注入口14に最も近い領域(b)であ
り、それに次ぐのは領域(a)、(c)及び(e)であり、領域(a)〜(c)及び(e
)の4つの領域の合計は80%以上となる。このことから、異物の多くは液晶注入口から
侵入するものと推測された。また、異物の試料をEDS(エネルギー分散型X線分光)分
析した結果、多くの異物が無機絶縁膜の材料である窒化ケイ素であることが判明した。
分断することによって形成されている。また、アクリル樹脂などからなる層間膜は熱に弱
いため、層間膜上の窒化ケイ素、又は酸化ケイ素からなる無機絶縁膜は、通常の形成温度
よりも低温で形成される。そのためこの無機絶縁膜は低温絶縁膜とも称されている。上述
の微小輝点不良の原因は、無機絶縁膜が低温で形成されたために層間膜との間の接着強度
が低下し、そして、液晶注入口部分のスクライブ方式による分断時に無機絶縁膜が剥がれ
、その破片が液晶注入口から液晶とともに表示領域内に侵入するために生じたものと考え
られる。
上に形成された無機絶縁膜の破片が生じ難くすることによって、微小輝点不良の生成を低
減した液晶表示パネルを提供することを目的とする。
板の周囲がシール材によって一定距離隔て互いに貼り合わせられ、前記シール材の一部に
液晶注入口が形成されていると共に、内部空間に液晶が封入されている液晶表示パネルに
おいて、前記一対の基板の一方の前記内部空間側には樹脂膜が形成されていると共に、前
記樹脂膜の表面側に無機絶縁膜が形成されており、前記液晶表示パネルには、前記無機絶
縁膜が存在しない領域が形成されていることを特徴とする。
や特性変化が発生しないようにするため、通常の無機絶縁膜の形成条件よりも低温で形成
される。そのため、樹脂膜の表面側に形成された無機絶縁膜は、樹脂膜や他の絶縁膜との
間の密着性が劣る。したがって、液晶注入口側にこの樹脂膜の表面側に形成される無機絶
縁膜と同じ無機絶縁膜が存在していると、マザー基板から各液晶表示パネル領域を分断し
た後に液晶を注入する際、この無機絶縁膜の破片が液晶と共に表示領域内に侵入して、微
小輝点不良を生じる可能性が大きくなる。
液晶注入口に対応する端部であることが好ましい。
注入口に対応する端部に形成されている。そのため、無機絶縁膜の破片が最も侵入しやす
い領域である液晶注入口に最も近い領域について、無機絶縁膜の破片が侵入し難くなるの
で、この領域について微小輝点不良が生じ難くなる。
予め定めた一定の幅にわたって形成されていることが好ましい。
置ずれは、例えば最大120μmになるように制御されている。本発明の液晶表示パネル
では、樹脂膜の表面側に形成される無機絶縁膜と同じ無機絶縁膜が形成されていない領域
の幅が液晶注入口側の辺から予め定めた一定の幅、例えば、ホイールカッターの位置ずれ
許容値の最大値である120μmよりも大きくなるように形成されている。これにより、
マザー基板から各液晶表示パネル領域を分断する際に、ホイールカッターの位置ズレが最
大120μmとなっても、ホイールカッターが無機絶縁膜に触れることがないので、無機
絶縁膜の破片が生じないようにすることができる。
辺には、前記樹脂膜が形成されていないことが好ましい。
樹脂膜の表面側に形成される無機絶縁膜と同じ無機絶縁膜が形成されても、この部分の無
機絶縁膜は樹脂膜に対するよりも密着性が良好となっている。そのため、本発明の液晶表
示パネルによれば、特に上記効果が良好に奏されるようになる。
、前記液晶注入口側の辺より、前記無機絶縁膜が存在しない領域の幅よりも広いことが好
ましい。
領域の幅よりも広くすると、この部分に樹脂膜の表面側に形成される無機絶縁膜と同じ無
機絶縁膜が形成されると、この無機絶縁膜は樹脂膜以外の部分と接触するようになる。こ
の無機絶縁膜は樹脂膜以外とは密着性が良好であるため、樹脂膜が形成されていない部分
の幅を無機絶縁膜が存在しない領域の幅よりも、例えば80μm以上広くすれば、ホイー
ルカッターの位置ズレが最大120μmずれても、ホイールカッターが樹脂膜上の無機絶
縁膜に接触し難くなるので、無機絶縁膜の破片が生じ難くなる。なお、本発明の液晶表示
パネルにおいては、樹脂膜が形成されていない部分の幅を広くすればするほど、無機絶縁
膜の破片が形成し難くなるが、広すぎると樹脂膜の形成領域が狭くなるので、実験的に適
度な値にすればよい。
電極、前記無機絶縁膜及び上電極がこの順に形成されたFFSモードで作動するものであ
ることが好ましい。
発明を適用することができるようになる。
しかしながら、以下に示す実施形態は、本発明をここに記載したものに限定することを意
図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々
の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、ここで述べるアレイ基板及
びカラーフィルター基板の「表面」とは各種配線が形成された面ないしは液晶と対向する
側の面を示すものとする。また、この明細書における説明のために用いられた各図面にお
いては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に
縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものでは
ない。
第1実施形態の液晶表示パネルの要部の構成を図1〜図4を用いて説明する。第1実施
形態の液晶表示パネルは、低温ポリシリコン(LTPS:Low Temperature Poly Silicon
)TFTを用いたFFSモードで作動するものである。図1に示すように、マザー基板1
0には、縦2個×横2個の4個分の液晶表示パネル形成領域11が形成されている。実際
にはより多数の液晶表示パネル形成領域11が同時に形成されるが、ここでは理解しやす
いように4個取りとしている。
に塗布されたシール材13によって、液晶注入口14が形成され、アレイ基板ARとカラ
ーフィルター基板CF(図3参照)とが接着されて、内部には空部が形成される。マザー
基板10の分断は、図1に示したスクライブラインSCに沿って、上記特許文献3に示さ
れているようなカッターホイールを移動させることにより、溝を形成し、応力を加えるこ
とによって行われる。
ーフィルター基板CFで挟持される構成となっている。マザー基板10から分断された液
晶表示パネル11Aは、液晶注入口14から空部に液晶LCが注入され、液晶注入口14
が封止材によって封止される。なお、図示省略したが、液晶層CLを所定の厚みに保持す
るための柱状スペーサがカラーフィルター基板CF又はアレイ基板ARに形成されている
。
を有しており、1画素は例えばR(赤)・G(緑)・B(青)の3色表示のサブ画素で構
成され、これらの色の光の混色によって各画素の色が定められる。図2に示すように、ア
レイ基板ARのサブ画素16には、X軸方向に延在する例えばアルミニウムやモリブデン
等の不透明な金属からなる走査線17と、Y軸方向に延在する例えばアルミニウムやモリ
ブデン等の不透明な金属からなる信号線18と、走査線17と信号線18の交差部近傍に
配設される薄膜トランジスターTFTとを備えている。
透明基板19を基体としている。第1透明基板19の表面には、バッファー膜20が積層
されている。バッファー膜20の表面には平面視でU字状に低温ポリシリコンからなる半
導体層21が形成されている。半導体層21とバッファー膜20を覆うようにして、例え
ば窒化ケイ素や酸化ケイ素等からなる透明なゲート絶縁膜22が積層されている。ゲート
絶縁膜22の表面には、平面視で半導体層21のU字状の2本の腕と直交するように、走
査線17が形成されている。走査線17の半導体層21と重なる2箇所がゲート電極Gと
なる。
層間絶縁膜23が形成されている。層間絶縁膜23の表面には、例えばアルミニウムやモ
リブデン等の金属からなる信号線18が、図2のY軸方向(列方向)に形成されている。
この信号線18からはソース電極Sが延設され、このソース電極Sは層間絶縁膜23とゲ
ート絶縁膜22を貫通するソース電極用のコンタクトホール24を介して半導体層21の
U字状の一方の腕と電気的に接続されている。
となる。R(赤)・G(緑)・B(青)の3つのサブ画素11で略正方形の1画素(図示
せず)を構成するので、これを3等分するサブ画素11は走査線12側が短辺で信号線1
3側が長辺の長方形となる。
スト等の透明樹脂材料からなる層間樹脂膜27が積層されている。そして、層間樹脂膜2
7を覆うようにしてITO(Indium Thin Oxide)ないしIZO(Indium Zinc Oxide)等
の透明導電性材料からなる下電極28が形成されている。層間樹脂膜27とパッシベーシ
ョン膜26を貫通してドレイン電極Dに達する画素電極用のコンタクトホール29が形成
されており、このコンタクトホール29を介して下電極28とドレイン電極Dとが電気的
に接続されている。そのため、下電極28は画素電極として作動する。
膜30が積層されている。この無機絶縁膜30は、層間樹脂膜27が熱に弱いために、ゲ
ート絶縁膜22や層間絶縁膜23よりも低温で成膜される。そこで、以下においてはこの
無機絶縁膜30を、ゲート絶縁膜22や層間絶縁膜23と区別するため、「低温無機絶縁
膜」と称する。
からなる上電極31が形成されている。この上電極31は、表示領域12の周辺部でコモ
ン配線(図示せず)に接続されており、共通電極として作動する。
等間隔で複数本形成されている。サブ画素16は縦長であるため、スリット状開口32を
横方向に延在させるとスリット状開口32の両端の数が多くなる。このスリット状開口3
2の端部は液晶分子の異常配向領域となる。そこで、本実施形態の液晶表示パネルでは、
図2に示すように、スリット状開口32の延在方向をY軸方向にすることにより、スリッ
ト状開口32の端部の数を少なくし、開口率の低下を低減している。
5度傾斜している。全てのスリット状開口32をラビング方向に対して時計方向あるいは
反時計方向に傾くようにすると、液晶分子が一方向にねじれるため視角方向によって色が
変化する現象が現れる。これは、液晶分子を見る方向によって見かけのリタデ−ションが
変化するためである。これを低減するために、第1の実施形態の液晶表示パネル11Aで
はスリット状開口32の延在方向が時計方向に対して約+5度傾くドメインと約−5度傾
くドメインを設けている。
らなる第2透明基板33を基体としている。第2透明基板33の最下層(ここでは、カラ
ーフィルター基板やアレイ基板の製造工程で最初に透明基板に形成される層を意味する。
)には、走査線17、信号線18および薄膜トランジスターTFTに対向する位置に遮光
性を有する樹脂からなる遮光層34が形成され、また、サブ画素16毎に異なる色の光(
たとえば、R、G、Bあるいは無色)を透過するカラーフィルター層35が形成されてい
る。
スト等の透明樹脂材料からなるオーバーコート層36が積層されている。サブ画素16の
オーバーコート層36は異なる色のカラーフィルター層35による段差を平坦にし、また
、遮光層34やカラーフィルター層35から流出する不純物が液晶層LCに入らないよう
に遮断するために形成されている。そして、図示省略したが、オーバーコート層36を覆
うようにして、例えばポリイミドからなる第2配向膜が形成されている。第2配向膜には
第1配向膜とは逆方向のラビング処理が施されている。
、下電極28と上電極31との間に電界が発生し、液晶層LCの液晶分子の配向が変化す
る。これにより、液晶層LCの光透過率が変化してFFSモードで画像を表示することと
なる。また、下電極28と上電極31が低温無機絶縁膜30を挟んで対向する領域は、補
助容量を形成し、薄膜トランジスターTFTがOFF状態になったときに下電極28と上
電極31との間の電界を所定時間保持する。
の表面に、前述のサブ画素16の絶縁性を有する膜、すなわち、バッファー膜20、ゲー
ト絶縁膜22、層間絶縁膜23、パッシベーション膜26、層間樹脂膜27、低温無機絶
縁膜30が順次積層されている。この低温無機絶縁膜が存在しない領域37は、図1のY
軸方向では液晶注入口14の幅Wを含み、図1のX軸方向では、図4にも示すように、ス
クライブラインSCからL1である。
れは最大120μmである。そこで、除去領域37をスクライブラインSCから120μ
m以上にすることで、ホイールカッターが最大120μmずれても、低温無機絶縁膜30
の破片が生じないようにすることができる。また、低温無機絶縁膜30はその下層の層間
樹脂膜27から不純物が流出することを防止できるので、必要以上に低温無機絶縁膜30
を除去することは好ましくない。このために、液晶表示パネル11Aの液晶注入口14が
ある辺の両端のスクライブラインSCや、他の3辺のスクライブラインSCの低温無機絶
縁膜30は除去されない。
基板33の表面に、遮光層34及びオーバーコート層36が形成されており、低温無機絶
縁膜は積層されていないため、カラーフィルター基板CFには低温無機絶縁膜の除去領域
はない。
図5Aは第1実施形態の第1変形例を示す断面図であり、第1実施形態のアレイ基板A
Rよりパッシベーション膜26を除去したものである。上述の第1実施形態の液晶表示パ
ネル11Aでは、薄膜トランジスターTFTの上部には、層間樹脂膜27及び低温無機絶
縁膜30が形成されているから、パッシベーション膜26を除去しても薄膜トランジスタ
ーTFTに悪影響を与えることがない。このように、第1実施形態の液晶表示パネル11
Aではパッシベーション膜26を削除することが可能であり、本発明はこのような短工程
の液晶表示パネルの場合にも適用することができる。
Rより層間樹脂膜27をスクライブラインSCからL2だけ除去したものである。低温無
機絶縁膜30は層間樹脂膜27に対して密着性が弱いので、層間樹脂膜27をスクライブ
ラインSCに形成しないことにより、樹脂膜に分断時の応力が掛かって低温絶縁膜30が
剥がれることを防止することができる。また、低温無機絶縁膜30は層間樹脂膜27に対
しては密着性が弱いが、パッシベーション膜26に対しては、同組成の材料であるため、
密着性は強い。そのため、低温無機絶縁膜30の端部をパッシベーション膜26と接着さ
せることで、低温無機絶縁膜30の端部を剥がれ難くすることができる。
第1実施形態の液晶表示パネル11Aにおける薄膜トランジスターTFTは低温ポリシ
リコン(LTPS)型のものであったが、第2実施形態の液晶表示パネル11Bでは、薄
膜トランジスターTFTがアモルファスシリコン(a−Si)型のものに適用した。第2
実施形態の液晶表示パネル11Bのアレイ基板ARを図6〜図8を用いて説明する。なお
、図6〜図8においては、図2〜図4に示した第1実施形態の液晶表パネル11Aのアレ
イ基板ARと構成が同一の部分には同一の参照符号を付与して説明する。
に、走査線17が形成されている。走査線17からはゲート電極Gが延設されている。走
査線17とゲート電極Gを覆うようにして窒化ケイ素や酸化ケイ素等からなる透明なゲー
ト絶縁膜22が積層されている。そして、平面視でゲート電極Gと重なるゲート絶縁膜2
2の表面にはa−Siからなる半導体層21が形成されている。また、ゲート絶縁膜22
の表面にはアルミニウムやモリブデン等の金属からなる複数の信号線18が形成されてい
る。この信号線18からはソース電極Sが延設され、このソース電極Sは半導体層21の
表面と部分的に接触している。
がゲート絶縁膜22の表面に設けられており、このドレイン電極Dはソース電極Sと近接
配置されて半導体層21の表面と部分的に接触している。ゲート電極G、ゲート絶縁膜2
2、半導体層21、ソース電極S、ドレイン電極Dによってスイッチング素子となる薄膜
トランジスターTFTが構成され、それぞれのサブ画素16にこのTFTが形成されてい
る。
うようにして例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素等からなる透明なパッシベーション膜26が
積層されている。そして、パッシベーション膜26を覆うようにして、例えばフォトレジ
スト等の透明樹脂材料からなる層間樹脂膜27が積層されている。そして、層間樹脂膜2
7を覆うようにしてITO(Indium Thin Oxide)ないしIZO(Indium Zinc Oxide)等
の透明導電性材料からなる下電極19が形成されている。層間絶縁膜27とパッシベーシ
ョン膜26を貫通してドレイン電極Dに達する画素電極用のコンタクトホール29が形成
されており、このコンタクトホール29を介して下電極29とドレイン電極Dとが電気的
に接続されている。そのため、下電極29は画素電極として作動する。
図9Aは第2実施形態の第1変形例を示す断面図であり、第2実施形態の図8のアレイ
基板ARよりパッシベーション膜26を除去したものである。上述の第2実施形態の液晶
表示パネル11Bでは、薄膜トランジスターTFTの上部には、層間樹脂膜27及び低温
無機絶縁膜30が形成されているから、パッシベーション膜26を除去しても薄膜トラン
ジスターTFTに悪影響を与えることがない。このように、第2実施形態の液晶表示パネ
ル11Bではパッシベーション膜26を削除することが可能であり、本発明はこのような
短工程の液晶表示パネルの場合にも適用することができる。
基板ARより層間樹脂膜27を除去したものである。このように、サブ画素16に積層さ
れる層間樹脂膜27が液晶注入口には積層されていなくても、低温無機絶縁膜30のゲー
ト絶縁膜22への密着性は層間樹脂膜27と比較すれば強いため、微小輝点不良を低減す
ることができる。
が画素電極として作動するものについて説明した。しかしながら、本発明は、上電極が画
素電極として作動し、下電極が共通電極として作動するものについても適用することがで
きる。また、上述の実施形態の樹脂膜はTFTなどの凹凸を平坦化し、低温絶縁膜は下電
極と上電極間の絶縁膜であったが、本発明はこれらの用途の樹脂膜や低温絶縁膜に限定す
るものではなく、樹脂膜後に低温で形成される低温樹脂膜を有する液晶表示パネルに、本
発明を適用することができる。
材 14…液晶注入口 15…封止材 16…サブ画素 17…走査線 18…信号線
19…第1透明基板 20…バッファー膜 21…半導体層 22…ゲート絶縁膜 23
…層間絶縁膜 24…ソース電極用のコンタクトホール 25…ドレイン電極用のコンタ
クトホール 26…パッシベーション膜 27…層間樹脂膜 28…下電極 29…画素
電極用のコンタクトホール 30…低温無機絶縁膜 31…上電極 32…スリット状開
口 33…第2透明基板 34…遮光層 35…カラーフィルター層 36…オーバーコ
ート層 37…無機絶縁膜が存在しない領域 AR…アレイ基板 CF…カラーフィルタ
ー基板 D…ドレイン電極 G…ゲート電極 LC…液晶層 S…ソース電極 SC…ス
クライブライン TFT…薄膜トランジスター
Claims (5)
- 互いに対向配置された一対の基板の周囲がシール材によって一定距離隔て互いに貼り合わせられ、前記シール材の一部に液晶注入口が形成されていると共に、内部空間に液晶が封入されている液晶表示パネルにおいて、
前記一対の基板の一方の前記内部空間側には樹脂膜が形成されていると共に、前記樹脂膜の表面側には無機絶縁膜が形成されており、
前記液晶表示パネルには、前記液晶注入口に対応する端部に、前記無機絶縁膜が存在しないが、前記樹脂膜が存在する領域が形成されている液晶表示パネル。 - 前記無機絶縁膜が存在しない領域は、前記液晶注入口の端部より予め定めた一定の幅にわたって形成されている請求項1に記載の液晶表示パネル。
- 前記液晶表示パネルの前記液晶注入口側の辺には、前記樹脂膜が形成されていない請求項1に記載の液晶表示パネル。
- 前記樹脂膜が形成されていない部分の幅は、前記液晶注入口側の端部より、前記無機絶縁膜が存在しない領域の幅よりも広い請求項3に記載の液晶表示パネル。
- 前記液晶表示パネルは、前記樹脂膜上に下電極、前記無機絶縁膜及び上電極がこの順に形成された請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
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