JP6340268B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は，液晶表示装置に係り，特に基板間の主面方向のずれを対策するとともに、スペーサによる配向膜の削れを対策した液晶表示装置に関する。

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。ＴＦＴ基板と対向基板において、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。

ＴＦＴ基板と対向基板との距離（以後、ギャップともいう）を規定するために、対向基板に柱状スペーサを形成する方法が用いられている。一方、液晶表示装置が完成したあと、動作中に対向基板に外圧が加わるとギャップが変動し、表示不良を生ずる。これを防止するために通常状態でＴＦＴ基板と対向基板の間隔を規定する第１の柱状スペーサの他に、対向基板等に圧力が加わった場合にＴＦＴ基板に接触する第２の柱状スペーサを形成し、この第２の柱状スペーサによって押し圧力に対抗する方法が開発されている。

一方、対向基板に押し圧力が加わった場合に、ＴＦＴ基板と対向基板が基板主面方向に、互いにずれるという現象が生ずる（以後単にＴＦＴ基板と対向基板のずれとも言う）。これは混色の原因になる。これを防止する手段として、ＴＦＴ基板と接触する第１の柱状スペーサと、ＴＦＴ基板に凹部を形成して凹部の底部に接触する第２の柱状スペーサを形成する技術が特許文献１に記載されている。すなわち、凹部に接触している第２の柱状スペーサは凹部によって動きが拘束されるために、対向基板がＴＦＴ基板に対して主面方向に動きにくい。

特開２０１１−２２５３５号公報

特許文献１に記載の技術は対向基板に形成され、ＴＦＴ基板の凹部に挿入した第２の柱状スペーサによって、対向基板とＴＦＴ基板の主面方向のずれを防止しようとするものである。すなわち、
特許文献１に記載の技術はＴＦＴ基板側の凹部に対応して対向基板側に第２の柱状スペーサが形成されるが、この第２の柱状スペーサも通常状態で凹部の底部に接触している。

ＴＦＴ基板の液晶と接する面には配向膜が形成される。配向膜は当初は液状のものをフレキソ印刷、あるいは、インクジェット等によって塗布する。この時、ＴＦＴ基板に形成された凹部には、配向膜材料が他の部分よりも厚く形成されやすい。この部分の柱状スペーサが当接すると、柱状スペーサによって配向膜が削れるという現象を生ずる。配向膜の削れ屑が液晶中に分散すると、この部分において光もれが生ずる。

本発明の課題は、液晶表示装置において、対向基板等に外から圧力が加わった場合に、ＴＦＴ基板と対向基板の主面方向のずれを防止するとともに、柱状スペーサによる配向膜削れを防止することである。

本発明は上記課題を克服するものであり、主な手段は次のとおりである。

（１）凹部とそれ以外の上部を有する第１の基板と、第１の柱状スペーサと第２の柱状スペーサを有する第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の柱状スペーサは前記第１の基板の前記上部に当接し、前記第２の柱状スペーサは前記第１の基板の前記凹部に挿入され、前記第２の柱状スペーサの先端部と前記凹部の底部には間隔が存在し、前記第２の柱状スペーサの高さは前記第１の柱状スペーサの高さよりも高いことを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記凹部は、前記第１の基板に形成された有機膜に形成されたハーフ穴によって形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記凹部は、前記第１の基板に形成された有機膜に形成されたスルーホールによって形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（４）前記凹部は中央部の第１の凹部と前記第１の凹部を囲む第２の凹部によって形成され、前記第１の凹部は、前記第１の基板に形成された有機膜がハーフエッチングによって薄くなった部分によって形成され、前記第２の凹部は、前記第１の基板に形成された有機膜が除去された領域によって形成され、前記第２の柱状スペーサの先端と前記第１の凹部の底部および前記第２の凹部の底部との間には間隔が存在し、前記第２の柱状スペーサの先端と前記第１の凹部の底部の距離は、前記第２の柱状スペーサの先端と前記第１の凹部の底部の距離よりも小さいことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（５）前記凹部の内面にはＩＴＯが形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（６）前記凹部の外側端部を囲む前記上部には第１の幅を有するＩＴＯが形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（７）前記第２の柱状スペーサの数は前記第１の柱状スペーサの数よりも多いことを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の液晶表示装置。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置の断面図である。 本発明の平面図である。 本発明を示す断面図である。 ＴＦＴ基板の凹部の詳細断面図である。 実施例１の詳細断面図である。 実施例２の断面図である。 実施例３の断面図である。 実施例４の断面図である。 実施例５の断面図である。 実施例５の平面図である。

本発明の実施例を説明する前に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の構造を説明する。但し、本発明はＩＰＳ方式に限らずＴＮ方式、ＶＡ方式等の他の方式の液晶表示装置についても適用することができる。図１は、本発明が適用されるＩＰＳ方式の液晶表示装置の画素部の断面図である。図１におけるＴＦＴは、いわゆるトップゲートタイプのＴＦＴであり、使用される半導体としては、ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｉ−Ｓｉ）が使用されている。一方、ａ−Ｓｉ半導体を使用した場合は、いわゆるボトムゲート方式のＴＦＴが多く用いられる。以後の説明では、トップゲート方式のＴＦＴを用いた場合を例にして説明するが、ボトムゲート方式のＴＦＴを用いた場合についても、本発明を適用することが出来る。

図１において、ガラス基板１００の上にＳｉＮからなる第１下地膜１０１およびＳｉＯ_２からなる第２下地膜１０２がＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成される。第１下地膜１０１および第２下地膜１０２の役割はガラス基板１００からの不純物が半導体層１０３を汚染することを防止することである。

第２下地膜１０２の上には半導体層１０３が形成される。この半導体層１０３は第２下地膜１０２に上にＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜を形成し、これをレーザアニールすることによってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換したものである。このｐｏｌｙ−Ｓｉ膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。

半導体膜１０３の上にはゲート絶縁膜１０４が形成される。このゲート絶縁膜１０４はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）によるＳｉＯ_２膜である。この膜もＣＶＤによって形成される。その上にゲート電極１０５が形成される。ゲート電極１０５は図２に示す走査線１０が兼ねている。ゲート電極１０５は例えば、ＭｏＷ膜によって形成される。ゲート電極１０５あるいは走査線１０の抵抗を小さくする必要があるときはＡｌ合金が使用される。

ゲート電極１０５はフォトリソグラフィによってパターニングされるが、このパターニングの際に、イオンインプランテーションによって、リンあるいはボロン等の不純物をｐｏｌｙ−Ｓｉ層にドープしてｐｏｌｙ−Ｓｉ層にソースＳあるいはドレインＤを形成する。また、ゲート電極１０５のパターニングの際のフォトレジストを利用して、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層のチャネル層と、ソースＳあるいはドレインＤとの間にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）層を形成する。

その後、ゲート電極１０５を覆って第１層間絶縁膜１０６をＳｉＯ_２によって形成する。第１層間絶縁膜１０６はゲート配線１０５とコンタクト電極１０７を絶縁するためである。第１層間絶縁膜１０６およびゲート絶縁膜１０４には、半導体層１０３のソース部Ｓをコンタクト電極１０７と接続するためのコンタクトホール１２０が形成される。第１層間絶縁膜１０６とゲート絶縁膜１０４にコンタクトホール１２０を形成するためのフォトリソグラフィは同時に行われる。

第１層間絶縁膜１０６の上にコンタクト電極１０７が形成される。コンタクト電極１０７は、コンタクトホール１３０を介して画素電極１１２と接続する。ＴＦＴのドレインＤは、図示しない部分において図２に示す映像信号線２０とスルーホールを介して接続している。

コンタクト電極１０７および映像信号線は、同層で、同時に形成される。コンタクト電極１０７および映像信号線（以後コンタクト電極１０７で代表させる）は、抵抗を小さくするために、例えば、ＡｌＳｉ合金が使用される。ＡｌＳｉ合金はヒロックを発生したり、Ａｌが他の層に拡散したりするので、例えば、図示しないＭｏＷによるバリア層、およびキャップ層によってＡｌＳｉをサンドイッチする構造がとられている。

コンタクト電極１０７を覆って無機パッシベーション膜（絶縁膜）１０８を被覆し、ＴＦＴ全体を保護する。無機パッシベーション膜１０８は第１下地膜１０１と同様にＣＶＤによって形成される。無機パッシベーション膜１０８を覆って有機パッシベーション膜１０９が形成される。有機パッシベーション膜１０９は感光性のアクリル樹脂で形成される。有機パッシベーション膜１０９は、アクリル樹脂の他、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等でも形成することが出来る。有機パッシベーション膜１０９は平坦化膜としての役割を持っているので、厚く形成される。有機パッシベーション膜１０９の膜厚は１乃至４μｍであるが、多くの場合は２乃至３μｍ程度である。

画素電極１１０とコンタクト電極１０７との導通を取るために、無機パッシベーション膜１０８および有機パッシベーション膜１０９にコンタクトホール１３０が形成される。有機パッシベーション膜１０９は感光性の樹脂を使用している。感光性の樹脂を塗付後、この樹脂を露光すると、光が当たった部分のみが特定の現像液に溶解する。すなわち、感光性樹脂を用いることによって、フォトレジストの形成を省略することが出来る。有機パッシベーション膜１０９にコンタクトホール１３０を形成したあと、２３０℃程度で有機パッシベーション膜を焼成することによって有機パッシベーション膜１０９が完成する。

その後コモン電極１１０となるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタリングによって形成し、コンタクトホール１３０およびその周辺からＩＴＯを除去するようにパターニングする。コモン電極１１０は各画素共通に平面状に形成することが出来る。その後、第２層間絶縁膜１１１となるＳｉＮをＣＶＤによって全面に形成する。その後、コンタクトホール１３０内において、コンタクト電極１０７と画素電極１１２の導通をとるためのコンタクトホールを第２層間絶縁膜１１１および無機パッシベーション膜１０８に形成する。

その後、ＩＴＯをスパッタリングによって形成し、パターニングして画素電極１１２を形成する。画素電極１１２の上に配向膜材料をフレキソ印刷あるいはインクジェット等によって塗布し、焼成して配向膜１１３を形成する。配向膜１１３の配向処理にはラビング法のほか偏光紫外線による光配向が用いられる。

画素電極１１２とコモン電極１１０の間に電圧が印加されると図１に示すような電気力線が発生する。この電界によって液晶分子３０１を回転させ、液晶層３００を通過する光の量を画素毎に制御することによって画像を形成する。

図１において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が配置されている。対向基板２００の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤カラーフィルタ２０１Ｒ、緑カラーフィルタ２０１Ｇ、青カラーフィルタ２０１Ｂが形成されており、これによってカラー画像が形成される。カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にはブラックマトリクス２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、ブラックマトリクス２０２はＴＦＴの遮光膜としての役割も有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。

カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。オーバーコート膜の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜１１３が形成される。配向膜１１３の配向処理はＴＦＴ基板１００側の配向膜１１３と同様、ラビング法あるいは光配向法が用いられる。

ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔、すなわち、液晶層３００の層厚は図２以後で示す柱状スペーサによって規定される。以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

図２は本発明を示すＴＦＴ基板１００の平面図である。図２において、走査線５０が横方向に延在し、所定のピッチで縦方向に配列している、映像信号線６０が縦方向に延在し、所定のピッチで横方向に配列している。図２において、映像信号線６０は縦方向に対して若干傾いている。ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、画素電極の長軸方向を、縦方向に隣り合う画素毎に左右に傾けることによって視野角特性を均一にするためである。この場合液晶配向膜の配向方向を縦方向とすることによって、画素電極と液晶分子の配向方向をわずか傾けている。いわゆるドメインの発生を防止するためである。

図２において、走査線５０と映像信号線６０の交点に対向基板に形成されている第１の柱状スペーサ１０および第２の柱状スペーサ２０が配置している。図２において柱状スペーサの外側の円はＴＦＴ基板に形成された凹部３０である。本発明では、第２の柱状スペーサ２０は凹部３０の内側に挿入されるので、対向基板２００のＴＦＴ基板１００に対するずれは凹部３０によって制限され、外部から対向基板２００に押し圧力が加わった場合でも、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の位置ずれが小さい。

柱状スペーサの周辺は液晶の配向が乱れるので、柱状スペーサに対応して、遮光膜が形成される。柱状スペーサに対応する凹部を設けない従来例では、第１の柱状スペーサ１０は変形が大きいので、第１の柱状スペーサ１０に対応する部分での遮光膜２０２の径は、第２の柱状スペーサに対応する部分での遮光膜２０２の径よりも大きく形成されていた。これに対して本発明では、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００のずれが小さいので、第１の柱状スペーサ１０に対応する遮光領域２０２の径φｂ１も第２の柱状スペーサ２０に対応する遮光領域２０２の径φｂ２も同じにすることが出来る。その分、本発明では、画素の透過率を上げることが出来る。

図３は図２のＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面に対応する断面図である。図３において、第１柱状スペーサ１０は通常状態でＴＦＴ基板１００側に当接している。第２柱状スペーサ２０はＴＦＴ基板１００の有機パッシベーション膜１０９に形成された凹部３０に挿入されているが、第２柱状スペーサ２０の先端は凹部３０の底部には当接していない。凹部３０の深さは例えば、１．３乃至１．５μｍである。

第２柱状スペーサ２０の高さは第１柱状スペーサ１０の高さよりも例えば、１μｍ程度高い。一方、凹部３０の深さは１．３乃至１．５μｍであるから、第２柱状スペーサ２０と凹部３０の底面には、０．３乃至０．５μｍ程度の隙間が存在している。すなわち、第２柱状スペーサ２０の先端は、通常状態ではＴＦＴ基板１００側には当接しておらず、対向基板２００に外力が加わった場合に凹部３０の底部に接触してギャップが小さくなることを防止する。

したがって、第２の柱状スペーサ２０が配向膜１１３を削る機会は小さく、第２柱状スペーサ２０が凹部３０の底部に接触しても第２柱状スペーサ２０が大きく変形して、先端が凹部３０の底部に強く接触することはない。また、図２に示すように、第１柱状スペーサ１０の数は、第２柱状スペーサ２０の数よりも少ない。したがって、本発明では配向膜１１３を削る可能性が高い第１柱状スペーサ１０の数が少ないので、この面からも、本発明においては、配向膜削れの量は少ない。

また、本発明では、第２柱状スペーサ２０はＴＦＴ基板１００の凹部３０に挿入されているので、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が大きくずれようとすると、第２柱状スペーサ２０が凹部３０の側壁に当たって基板のずれを抑える。したがって、第１の柱状スペーサ１０が変形しても、これによる光漏れは、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００のずれが小さい分従来よりも小さくできるので、光漏れを対策するブラックマトリクス２０２の面積を小さくでき、液晶表示パネルの透過率を上げることができる。また、第２柱状スペーサ２０の数は第１柱状スペーサ１０の数よりも多いので、この点においても、対向基板２００とＴＦＴ基板１００の主面方向のずれ量を小さくすることができる。

図４はＴＦＴ基板１００に形成された凹部３０の詳細断面図である。図４において、有機パッシベーション膜１０９にハーフ露光法を用いてハーフ穴が形成されている。有機パッシベーション膜１０９の上に第２層間絶縁膜１１１（以後単に層間絶縁膜１１１という）が形成され、その上に配向膜１１３が形成されている。図３では、有機パッシベーション膜１０９に形成された凹部３０に第２柱状スペーサ２０が挿入されているが、実際には、配向膜１１３あるいは層間絶縁膜１１１と対向している。以後の図においても同様である。

図５は第２柱状スペーサ２０と凹部３０の寸法関係を示す断面図である。図５では、第２柱状スペーサ２０が直接有機パッシベーション膜１０９と対向しているが、実際の液晶表示装置では、図４に述べたように、層間絶縁膜１１１あるいは配向膜１１３等と対向している。したがって、実際の寸法は、層間絶縁膜１１１あるいは配向膜１１３における寸法、あるいは、第２柱状スペーサ２０と層間絶縁膜１１１あるいは配向膜１１３のとの距離になる。

図５において、凹部３０の深さｄは１．３乃至１．５μｍである。凹部３０の深さ方向ｄ／２の位置における凹部３０の壁部の傾斜θは６０度乃至９０である。この角度が小さいと、対向基板２００がＴＦＴ基板１００に対して主面方向にずれた場合、第２柱状スペーサ２０が凹部３０からはみだし、主面方向のずれに対する凹部３０のストッパーとしての効果が小さくなる。

図５において、第２柱状スペーサ２０の先端と凹部３０の底部の距離ｇは例えば、０．３乃至０．５μｍである。つまり、通常の状態では第２柱状スペーサ２０と凹部３０の底部は接触していない。したがって、通常の状態では凹部３０の配向膜１１３が第２柱状スペーサ２０によって剥がれることはない。対向基板２００が外力によって押されたときに第２柱状スペーサ２０が凹部３０に接触してＴＦＴ基板１００と対向基板２００の距離を維持することになる。

図５において、凹部３０の深さ方向ｄ／２の位置において、第２柱状スペーサ２０と凹部３０の壁の距離ｓは２乃至５μｍである。したがって、対向基板２００がＴＦＴ基板１００に対して主面方向にずれようとしても、距離ｓ以上には、ずれないことになる。凹部３０の深さ方向ｄ／２の位置における第２柱状スペーサ２０の径φｓは例えば、１０μｍである。また、同じ位置における凹部３０の径φｈは１４乃至２０μｍである。φｈとφｓの差が小さいとＴＦＴ基板１００と対向基板２００のずれを小さく抑えることができるが、製造ばらつきによって、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００のずれが最初から生じていると、凹部３０に第２柱状スペーサ２０が入らなくなる可能性がある。逆にφｈとφｓの差が大きいと、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の主面方向のずれ対する規制が弱くなる。

実施例１は、ＴＦＴ基板１００に凹部３０を形成するために、有機パッシベーション膜１０９にハーフ穴を形成した例である。本実施例は、ＴＦＴ基板１００に凹部３０を形成するために有機パッシベーション膜１０９に対して完全な孔（スルーホール）を形成するものである。すなわち、本実施例は有機パッシベーション膜１０９に対してスルーホールを形成することにより、凹部３０をより深くした例である。

図６は本実施例を示す断面図である。図６は有機パッシベーション膜１０９に対してスルーホールを形成している。第２柱状スペーサ２０は有機パッシベーション膜１０９の下に形成されている無機パッシベーション膜１０８に対向している。図６においても、凹部３０には層間絶縁膜１１１、配向膜１１３が形成されていることは図４で説明したのと同様である。

図６において、第２柱状スペーサ２０と対向する凹部３０の底部との距離ｇは０．３乃至０．５μｍである。したがって、第２柱状スペーサ２０の高さは実施例１の場合に比べてさらに高くなっている。凹部３０の深さｄは有機パッシベーション膜１０９の膜厚と同じであり、２乃至３μｍである。凹部３０の深さ方向のｄ／２の位置における柱状スペーサ２０と凹部３０の壁の距離ｓは実施例１の場合と同様２乃至５μｍである。

図６の凹部３０の壁の角度θは９０度であるが、この角度は、実施例１と同様６０度乃至９０度でよい。本実施例は、凹部３０の深さが実施例１の場合に比較して深いので、対向基板２００がＴＦＴ基板１００に対してずれた場合に、第２柱状スペーサ２０が凹部３０からはみ出てしまう確率を小さくすることができる。

また、本実施例は有機パッシベーション膜１０９にＴＦＴ基板１００に形成されたコンタクト電極１０７と画素電極１１２を接続するコンタクトホール１３０を形成するときと同時に形成するが、このコンタクトホール１３０と凹部３０を同様な条件によってリソグラフィすることができるという特徴も有する。本実施例も実施例１と同様、第２柱状スペーサ２０による配向膜１１３の削れを抑制するとともに、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の主面方向のずれを小さく抑えることができる。

凹部３０に第２柱状スペーサ２０を挿入する場合、配向膜１１３が凹部３０に厚く溜まる可能性もある。有機パッシベーション膜１０９にハーフ穴を形成して、通常状態では第２柱状スペーサ２０が凹部３０の底部に当たらないような設計としても、配向膜１１３が凹部３０に厚くたまると配向膜１１３と第２柱状スペーサ２０が通常状態でも接触してしまう可能性がある。また、通常状態で接触していなくとも、対向基板２００に押し圧力が加わって第２柱状スペーサ２０が凹部３０の底部に接触したとき、配向膜１１３が厚いと配向膜剥がれの確率が大きくなる。

本実施例は、このような問題点が生ずる場合に効果のある構成である。図７は本実施例の構成を示す断面図である。図７において、第２柱状スペーサ２０が凹部３０に挿入されている。凹部３０は有機パッシベーション膜１０９に形成されているが、図７の特徴は、凹部３０はハーフ露光された第１の底部３１とその周辺のスルーホールとなっている第２の底部３２を有する。すなわち、第１の底部３１には有機パッシベーション膜１０９が存在しており、その周辺の第２の底部３２は有機パッシベーション膜１０９が存在しておらず、無機パッシベーション１０８膜が第２の底部３２となっている。

対向基板２００に外部から押し圧力が加わった場合、第２柱状スペーサ２０の先端は第１の底部３１と接触することになる。第２柱状スペーサ２０の先端と第２の底部３２の距離ｇ、第２の柱状スペーサ２０と凹部３０の壁面との距離ｓは図５と同様である。

本実施例は、凹部３０に第２の底部３２が存在することによって、配向膜１１３を塗布したとき、レベリング効果によって、凹部３０の配向膜１１３が第２の底部３２に流れ、第１の底部３１には、わずかな膜厚の配向膜しが形成されないことになる。この様子を図７に示す。図７に示すように、凹部３０の配向膜１１３は第２の底部３２に厚く形成されているが、第１の底部３１には形成されていない。

したがって、外部からの押圧によって対向基板２００が歪み、第２の柱状スペーサ２０が凹部３０の第１の底部３１に接触しても、この部分には配向膜１１３は存在しないか、存在しても薄くしか形成されていないので、第２の柱状スペーサ２０によって配向膜１１３が削れる確率は非常に小さくなる。したがって、本実施例では配向膜１１３の削れ屑による輝点の発生の確率はさらに小さくなる。

本実施例における凹部３０は、有機パッシベーション膜１０９に画素電極１１２とコンタクト電極１０７の接続のためのコンタクトホールを形成するのと同時のプロセスによって形成される。すなわち、有機パッシベーション膜１０９の凹部３０に対応する部分において、第１の底部３１に対応する部分にはハーフ露光により、第２の底部３２に対応する部分にはフル露光を行うことによって形成することができる。

本実施例は配向膜１１３がＴＦＴ基板１００の凹部３０に流れ込まないようにする構成である。図８に本実施例による凹部３０の断面図を示す。図８において、ハーフ露光によって、有機パッシベーション膜１０９に凹部３０が形成されている。有機パッシベーション膜１０９を覆ってＳｉＮ等で形成された層間絶縁膜１１１が形成されている。表層が層間絶縁膜１１１となっている凹部３０の表面にＩＴＯ膜３６が形成されている。一方、凹部３０の外側にはＩＴＯ膜は形成されていない。

液体である配向膜材料は層間絶縁膜１１１を形成しているＳｉＮとの濡れ性は良いが、ＩＴＯ膜３６との濡れ性は悪い。したがって、図８に示すように、配向膜材料は凹部３０の外側の層間絶縁膜１１１には塗布されるが、ＩＴＯ膜３６が形成された凹部３０には塗布されない。そうすると、外圧が対向基板２００に加わって第２の柱状スペーサ２０が凹部３０に接触しても、配向膜１１３が存在していないので、配向膜削れが発生することはない。したがって、配向膜１１３の削れ屑による輝点の発生を防止することができる。

本実施例におけるＩＴＯ３６は、ＩＴＯによって形成される画素電極を形成するときに同時に形成することができる。したがって、本実施例を実施するための新たな工程が生ずることはない。なお、本実施例は、コモン電極が画素電極の上側に存在するタイプのＩＰＳについても適用することができる。この場合はコモン電極をパターニングするときと同時に凹部にＩＴＯを形成することができる。

本実施例はＴＦＴ基板１００の凹部３０に配向膜１１３を形成しないための他の構成である。図９に本実施例による凹部３０の断面図を示す。図９において、ハーフ露光によって、有機パッシベーション膜１０９に凹部３０が形成されている。有機パッシベーション膜１０９を覆ってＳｉＮ等で形成された層間絶縁膜１１１が形成されている。凹部３０の周囲の平坦部に、ある幅でＩＴＯ３６が形成されている。

ＩＴＯ３６は層間絶縁膜１１１を形成するＳｉＮ等に比べて配向膜１１３との濡れ性が悪い。一方、液体である配向膜材料は、凹部３０の周囲から凹部３０に流れ込んでくる。したがって、凹部３０の周囲に流れてきた配向膜材料は、濡れ性の悪いＩＴＯ膜によってはじかれ、凹部３０には侵入してこなくなる。そうすると、配向膜１１３は凹部３０の内部には存在せず、第２の柱状スペーサ２０が凹部３０に接触しても配向膜１１３の削れは発生しなくなる。

図１０は本実施例による凹部３０の平面図である。図９は図１０のＣ−Ｃ断面に相当する。図１０において、凹部３０の底部と側壁が円形に見えており、凹部３０の外側に幅ｗをもってＩＴＯ３６が形成されている。ＩＴＯ３６の外側には配向膜１１３が形成されているが、ＩＴＯ３６の内側、すなわち、凹部３０には配向膜は形成されていない。

凹部３０の内側には配向膜１１３は形成されていないので、外圧が対向基板２００に加わって第２の柱状スペーサ２０が凹部３０に接触しても配向膜削れが発生することはない。したがって、配向膜１１３の削れ屑による輝点の発生を防止することができる。

本実施例におけるＩＴＯ３６も、ＩＴＯによって形成される画素電極を形成するときに同時に形成することができる。したがって、本実施例を実施するための新たな工程が生ずることはない。なお、本実施例は、コモン電極が画素電極の上側に存在するタイプのＩＰＳについても適用することができる。この場合もコモン電極をパターニングするときと同時に凹部３０にＩＴＯを形成することができる。

以上の説明はＩＰＳ方式であって、柱状スペーサは対向基板に形成され、凹部３０はＴＦＴ基板１００に形成されるという構成を前提に説明した。しかし、本発明の少なくとも、実施例１乃至３は、ＩＰＳ方式において、柱状スペーサがＴＦＴ基板１００側に形成され、凹部３０が対向基板２００に形成されている構成に対しても適用することができる。この場合は、対向基板２００に形成する凹部３０は、オーバーコート膜２０３に形成されることになる。

さらに、本発明は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置以外であって、ＴＦＴ基板に有機パッシベーション膜を有する液晶表示装置についても適用することができる。

本発明によれば、相手側基板の凹部に対応して形成される柱状スペーサは通常状態では相手側基板には接触せず、対向基板に押し圧力が加わった場合のみ、凹部の底部に接触するので、凹部において配向膜が削れる確率を小さくすることができる。したがって、配向膜の削れ屑による光漏れあるいは輝点の発生を軽減することができる。

また、本発明よれば、凹部に配向膜が入りにくい構成なので、柱状スペーサが凹部の底部に接触しても配向膜の削れをさらに軽減することができる。

３０…凹部、 ３１…第１の底部、 ３２…第２の底部、 ３６…ＩＴＯ、 ５０…走査線、 ６０…映像信号線、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…第１下地膜、 １０２…第２下地膜、 １０３…半導体層、 １０４…ゲート絶縁膜、 １０５…ゲート電極、 １０６…第１層間絶縁膜、 １０７…コンタクト電極、 １０８…無機パッシベーション膜、 １０９…有機パッシベーション膜、 １１０…コモン電極、 １１１…第２層間絶縁膜、 １１２…画素電極、 １１３…配向膜、 １２０…第１スルーホール、 １３０…第２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、 ３００…液晶層、 ３０１…液晶分子、 Ｄ…ドレイン部、Ｓ…ソース部

Claims (4)

1. 無機膜と、前記無機膜上に形成され凹部を有する有機膜と、を有する第１の基板と、第１のスペーサと第２のスペーサを有する第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、
   前記凹部は、第１の凹部と、前記第１の凹部を囲む第２の凹部と、を有し、
   前記第１の凹部には、前記有機膜が薄くなった部分が存在し、
   前記第２の凹部は、前記有機膜が除去されており、
   前記第２の凹部においては、前記無機膜が露出し、
   前記第１のスペーサは前記有機膜の上部に当接し、
   前記第２のスペーサは前記有機膜の前記凹部に挿入され、前記第２のスペーサの先端部と前記第１の凹部の底部および前記第２の凹部の底部との間には間隔が存在し、
   前記第２のスペーサの先端と前記第１の凹部の底部の距離は、前記第２のスペーサの先端と前記第２の凹部の底部の距離よりも小さく、
   前記第２のスペーサの高さは前記第１のスペーサの高さよりも高いことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第２のスペーサの数は前記第１のスペーサの数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 第１の方向に延在して第２の方向に配列した走査線と第２の方向に延在して第１の方向に配列した映像信号線を有し、
   前記走査線と前記映像信号線との間に位置する無機膜が形成され、
   前記映像信号線を覆って有機パッシベーション膜が形成され、
   前記有機パッシベーション膜の上に第１の電極が形成され、
   前記第１の電極を覆って層間絶縁膜が形成され、その上に第２の電極が形成され、その上に第１の配向膜が形成されたＴＦＴ基板と、
   第１のスペーサと第２のスペーサと第２の配向膜が形成された対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記有機パッシベーション膜は、第１の凹部と、前記第１の凹部を囲む第２の凹部と、を有し、
   前記第１の凹部には、前記有機パッシベーション膜が薄くなった部分が存在する領域であり、
   前記第２の凹部は、前記有機パッシベーション膜が除去された領域であり、
   前記第２の凹部は、前記無機膜が露出しており、
   前記第１のスペーサは前記有機パッシベーション膜の上部に当接し、
   前記第２のスペーサは前記有機パッシベーション膜の、前記第１の凹部及び前記第２の凹部を有する凹部に挿入され、前記第２のスペーサの先端部と前記第１の凹部の底部および前記第２の凹部の底部との間には間隔が存在し、
   前記第２のスペーサの先端と前記第１の凹部の底部の距離は、前記第２のスペーサの先端と前記第２の凹部の底部の距離よりも小さく、
   前記第２の柱状スペーサの高さは前記第１の柱状スペーサの高さよりも高いことを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記第２のスペーサの数は前記第１のスペーサの数よりも多い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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