JP6347937B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は表示装置に係り、特に高精細画面においても透過率の減少が小さく、かつ、画素欠陥の少ない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）等を有する画素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、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された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。
液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌｌ Ｃａｍｅｒａ）等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が優れた特性を有している。
ＩＰＳ方式も種々存在するが、例えば、コモン電極を平面ベタで形成し、その上に、絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極を配置し、画素電極とコモン電極の間に発生する電界によって液晶分子を回転させる方式が透過率を大きくすることが出来るので、現在主流となっている。コモン電極と層間絶縁膜は平坦化膜を兼ねた、有機パッシベーション膜の上に形成される。
一方、液晶表示装置において、高精細画面として画素のサイズを小さくすると、画素電極とＴＦＴのソース電極を接続するスルーホールの径の占める割合が大きくなる。
上記のようなＩＰＳ方式の液晶表示装置において、画素に占めるスルーホールの径の割合が大きくなると、有機パッシベーション膜とその上に形成される層間絶縁膜との接着強度が弱くなり、層間絶縁膜が剥がれるという問題を生ずる。特許文献１には、層間絶縁膜をスルーホール内には形成せず、有機パッシベーション膜の上にのみ形成することによって、層間絶縁膜に対するストレスを軽減し、層間絶縁膜の剥離を防止する構成が記載されている。
高精細画面となり、画素が小さくなるにしたがって、スルーホールの径も小さくしようとすると、スルーホールの壁部のテーパ角（以後スルーホールのテーパ角ということもある）を大きくしなければならない。一方、液晶を初期配向させるために配向膜が使用されるが、この配向膜材料は当初は液体の状態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。
スルーホールのテーパ角を大きくすると、配向膜材料を塗布した場合、表面張力のために、配向膜材料がスルーホール内に入り込まないという現象を生ずる。そうすると、スルーホール付近において、液晶の初期配向不良による光漏れや配向膜の膜厚むらによる輝度ばらつき等の表示不良を生ずる。「特許文献２」は、スルーホールの上辺の周辺において、高さを変化させることによって、配向膜がスルーホール内に流れ込みやすくした構成が記載されている。
特開２０１１−５９３１４号公報 特開２００７−３２２５６３号公報
最近は、小型の液晶表示装置においても、ＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ、６４０×４８０ドット）のような高精細画面が要求されている。ここで、ドットとは、赤画素、緑画素、青画素の３ピクセルがセットになったものであるから、ピクセル数でいうと１９２０×４８０になる。３インチの画面でＶＧＡを可能にするには、ピクセルの短径は３２μｍというように、非常に小さなものになる。
画素が小さくなっても、所定の透過率を維持するためには、小さな面積にＴＦＴ、スルーホール等を配置し、画素電極面積が占める割合を出来るだけ大きくする必要がある。スルーホールの占める面積を小さくしようとすると、スルーホールのテーパ角が大きくなり、配向膜材料がスルーホール内にながれこみにくくなり、液晶の初期配向不良による光漏れや配向膜の膜厚むらによる輝度ばらつき等の表示不良を生ずる。
特許文献２に記載の構成のように、スルーホールの上部周囲において、高低差を設けようとすると、いわゆる有機パッシベーション膜を使用することが出来なくなる。有機パッシベーション膜は２乃至４μｍと厚く形成されるので、表面が平坦になり、スルーホールの周囲において、高低差を形成することが困難になるからである。
一方、液晶表示装置の種類によっては、液晶層の層厚を一定にしたい等の要請から、有機パッシベーション膜を使用する必要がある。また、有機パッシベーション膜は膜厚が２乃至４μｍと厚く形成されるので、有機パッシベーション膜にスルーホールを形成すると、スルーホールの占める面積が大きくなるという問題がさらに深刻になる。
図１０は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、上記の問題点を示した断面図である。図１０において、ＴＦＴ基板１００の上にゲート絶縁膜１０１が形成され、その上に図示しないＴＦＴからのソース電極１０２が形成されている。ソース電極１０２およびゲート絶縁膜１０１の上に有機パッシベーション膜１０３が形成され、有機パッシベーション膜１０３の上にコモン電極１０４が形成されている。コモン電極１０４を覆って層間絶縁膜１０５が形成され、層間絶縁膜１０５の上にスリット１０６１を有する画素電極１０６が形成されている。
画素電極１０６は有機パッシベーション膜１０３および層間絶縁膜１０５に形成されたスルーホール１０８を介してソース電極１０２と接続している。画面が高精細となり、画素の面積が小さくなると、画素の透過率を確保するために、スルーホール１０８のテーパ角α０を大きくしてスルーホール占める面積を小さくする必要がある。
しかし、図１０に示すように、スルーホール１０８のテーパ角α０が大きいと、当初液体である配向膜材料は、スルーホール１０８の上底１０８１からスルーホールの内部に流れ込みにくくなる。そうすると、スルーホールの内部に配向膜が形成されないという問題が生ずる。さらに、スルーホールの周辺において、配向膜１０７の厚さが大きくなり、配向膜１０７の膜厚むらが生ずるという問題も生ずる。そうすると、スルーホール１０８およびその周辺において液晶分子の初期配向不良による光漏れや配向膜の膜厚むらによる輝度ばらつき等の表示不良を生ずる。
本発明の課題は、ＴＦＴ基板に有機パッシベーション膜を使用した液晶表示装置において、高精細画面として、画素の面積を小さくした場合にスルーホールの占める面積を限定した場合でも、配向膜材料がスルーホール内に入り込みやすくした液晶表示装置を実現することである。
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
（１）有機パッシベーション膜の上にコモン電極が形成され、前記コモン電極を覆って、層間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜の上にスリットを有する画素電極が形成され、前記有機パッシベーション膜および前記層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介してＴＦＴのソース電極と画素電極が導通する構成の画素を有するＴＦＴ基板と、前記画素に対応する部分にカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成された対向基板を有し、前記ＴＦＴ基板と前記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に形成されたスルーホールの断面は、前記対向基板に近い側が上底であり、前記ソース電極の側が下底であり、前記上底の径は前記下底の径よりも大きく、前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの前記上底に近い側のテーパ角は、前記下底に近い側のテーパ角よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
（２）前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの深さをＤとしたとき、前記上底からＤ/６の位置における前記テーパ角は前記上底からＤ/３の位置におけるテーパ角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。
（３）前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの深さをＤとしたとき、前記上底からＤ/３の位置における前記テーパ角は前記上底から２Ｄ/３の位置におけるテーパ角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。
（４）有機パッシベーション膜の上に画素電極が形成され、前記画素電極を覆って、層間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜の上にスリットを有するコモン電極が形成され、前記有機パッシベーション膜および前記層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介してＴＦＴのソース電極と画素電極が導通する構成の画素を有するＴＦＴ基板と、前記画素に対応する部分にカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成された対向基板を有し、前記ＴＦＴ基板と前記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に形成されたスルーホールの断面は、前記対向基板に近い側が上底であり、前記ソース電極の側が下底であり、前記上底の径は前記下底の径よりも大きく、前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの前記上底に近い側のテーパ角は、前記下底に近い側のテーパ角よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
本発明によれば、高精細画面とし、画素の面積を小さくし、ＴＦＴ基板に有機パッシベーション膜を使用した液晶表示装置であって、スルーホール径を小さくしても液晶配向膜材料を安定して、スルーホール内に形成することが出来る。したがって、スルーホール内に配向膜が存在しないことに起因する、あるいは、スルーホール周辺における配向膜の膜厚むらに起因する輝度ばらつき等の表示不良を防止することが出来る。
本発明が適用される液晶表示装置の画素の平面図である。 スルーホールの平面形状の例である。 実施例１の液晶表示装置の画素におけるスルーホール部分の断面図である。 実施例１の有機パッシベーション膜に形成されたスルーホールの断面図である。 実施例１の有機パッシベーション膜に形成されたスルーホールで壁面が滑らかになった場合の断面図である。 図５の詳細断面図である。 実施例１において、スルーホールに、３種類のテーパ角を形成した場合の断面図である。 実施例１において、第１テーパ角と第２のテーパ角の間に段部を設けたスルーホールの例を示す断面図である。 実施例２の液晶表示装置であって、スルーホール内も画像形成に利用した例である。 従来例の液晶表示装置におけるスルーホール付近の断面図である。
以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される液晶表示装置のＴＦＴ基板１００における画素の平面図である。図１は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の例である。図１において、走査線１０が横方向に延在し、所定のピッチＰＹで縦方向に配列している。また、映像信号線２０が縦方向に延在し、所定のピッチＰＸで横方向に配列している。走査線１０と映像信号線２０で囲まれた領域が画素となっている。
図１において、走査線１０からゲート電極１１が分岐し、ゲート電極１１の上に半導体層３０が形成されている。映像信号線２０から分岐したドレイン電極２１が半導体層３０の上に形成されている。一方、ソース電極１０２が半導体層３０の上に形成され、ソース電極１０２は画素電極１０６方向に延在し、画素電極１０６とオーバーラップする部分で、かつ、スルーホール１０８の下側では、幅が広くなっている。ソース電極１０２は、スルーホール１０８における光漏れを防止する遮光膜を兼ねている。
図１において、スリット１０６１を有する画素電極１０６が長方形状に形成されている。画素電極１０６の下には図示しない層間絶縁膜が形成され、その下に図示しない平面状のコモン電極が形成されている。画素電極１０６からの電気力線がスリット１０６１部分を通って図示しないコモン電極に向かって形成される。
図１において、画素電極１０６はスルーホール１０８を介してソース電極１０２と接続している。スルーホール１０８は図示しない膜厚の大きい有機パッシベーション膜に形成されるので、テーパを有し、径の大きい上底１０８１と径の小さい下底１０８２を有する。ソース電極１０２はスルーホール１０８よりもやや大きく形成され、スルーホール１０８に対する遮光膜の役割を兼ねている。
図１において、画素は長方形であるが、画素の小さいほうの径はＰＸである。また、図１におけるスルーホール１０８はほぼ正方形であるが、その横径はＴＸである。図２は、スルーホール１０８の平面形状の他の例である。図２（Ａ）はスルーホール１０８が長方形の場合であり、短径はＴＸである。図２（Ｂ）はスルーホール１０８が円の場合であり、この場合の径は一定でＴＸである。図２（Ｃ）は、スルーホール１０８が楕円の場合であり、短径はＴＸである。
高精細画面においては、画素の面積が小さくなり、画素の面積に対してスルーホールの占める面積が相対的に大きくなる。具体的には、本発明は、スルーホールの短径ＴＸが画素の短径ＰＸの１/４以上の場合において、特に効果がある。画素の透過率を維持するためには、画素の面積が小さくなるにしたがって、スルーホールの面積も小さくするが、この場合、スルーホールのテーパを大きくすると、配向膜材料がスルーホール内に入り込みにくくなる。
図３は、この問題を対策した本発明のスルーホール１０８を含む部分の液晶表示装置の断面図である。図３において、ＴＦＴ基板１００の上にゲート絶縁膜１０１が形成され、その上にソース電極１０２が形成され、さらに、その上に有機パッシベーション膜１０３が形成されることは従来と同様である。本発明の特徴は、有機パッシベーション膜１０３のスルーホール１０８の形状である。
図３において、有機パッシベーション膜１０３に形成されるスルーホール１０８は、屈曲点を有し、上側のテーパ角α２のほうが下側のテーパ角α１よりも小さくなっている。しかし、有機パッシベーション膜１０３の上底の径は従来例と同じである。したがって、スルーホールの面積の画素に占める割合は従来と同じである。
有機パッシベーション膜１０３の上にコモン電極１０４が透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって平面状に形成されている。コモン電極１０４は層間絶縁膜１０５によって覆われている。層間絶縁膜１０５は有機パッシベーション膜１０３に沿って形成され、スルーホール１０８が形成されている。層間絶縁膜１０５の上に画素電極１０６が形成されている。画素電極１０６はスルーホール１０８において、ソース電極１０２と接続し、ＴＦＴを介して画素電極１０６に映像信号が供給される。
画素電極１０６はスリット１０６１を有し、画素電極１０６からの電気力線がスリット１０６１を通して下方のコモン電極１０４に伸び、この電気力線によって液晶分子３０１を駆動し、画素における光の透過を制御する。画素電極１０６の上に配向膜１０７が形成されている。スルーホール１０８の上方のテーパ角が小さいため、当初液体である配向膜材料は、スルーホール１０８内に入り込みやすくなっている。したがって、本発明においては、図１０に示したような、配向膜材料がスルーホール１０８に入り込まないという問題点は解決されている。
図３において、ＴＦＴ基板１００と対向して対向基板２００が配置され、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶層３００が挟持されている。対向基板２００において、画素電極１０６に対応してカラーフィルタが形成されている。しかし、スルーホール１０８に対応した部分にはブラックマトリクス２０２が形成されている。スルーホール１０８部分は画素形成に寄与しないので、コントラストを向上させるためにブラックマトリクス２０２によって遮光している。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。オーバーコート膜２０３を覆って配向膜１０７が形成されている。
図３において、ＴＦＴ基板１００における有機パッシベーション膜１０３は他の膜に比較して膜厚が大きいので、スルーホール１０８の形状は、有機パッシベーション膜１０３のスルーホール１０８の形状によって決まる。図４は、有機パッシベーション膜１０３のスルーホール１０８部の形状を示す断面図である。有機パッシベーション膜１０３の膜厚Ｄは２乃至４μｍ程度であり、他の膜に比較して非常に厚い。
有機パッシベーション膜１０３は感光性樹脂が使用されるので、パターニングにレジストを使用する必要がない。感光性樹脂としては、アクリル系、シリコン系等の樹脂が使用される。また、現像後の加熱によって、テーパ角度を制御することが可能であるポジ型の感光性樹脂が使用される。
図４において、スルーホールの上底付近のテーパ角α２は、下底付近のテーパ角α１よりも小さい。配向膜材料がスルーホール内に流れ込みやすくするためである。図４において、スルーホールは上底１０８１と下底１０８２の間において屈曲点１０８３を有し、これによって、スルーホールの１０８の上底１０８１と下底１０８２におけるテーパ角に差を持たせている。図４において、スルーホールの上底１０８１付近のテーパ角α２は、１０度以上６０度以下であり、より好ましくは、１０度以上５０度以下である。
図４において、有機パッシベーション膜１０３の膜厚をＤとしたとき、有機パッシベーション膜１０３の上面からＤ/３の位置におけるテーパ角α２は、有機パッシベーション膜１０３の上面から２Ｄ/３の位置におけるテーパ角α１よりも小さい。あるいは、有機パッシベーション膜１０３の上面からＤ/３より上の位置におけるテーパ角は、有機パッシベーション膜の上面から２Ｄ/３の位置より下側のテーパ角よりも小さい部分が存在するということも出来る。
図４において、上側のテーパ角α２は、Ｃ−Ｃ線を基準に測定する。Ｃ−Ｃ線は、有機パッシベーション膜１０３の上面を結んだ線であるＡ−Ａ線と平行な線である。また、下側のテーパ角α１は、Ｂ−Ｂ線を基準に測定する。Ｂ−Ｂ線は、有機パッシベーション膜１０３の上面を結んだ線であるＡ−Ａ線と平行な線である。
このようにスルーホール１０８に屈曲点１０８３を持たせ、スルーホール１０８の上底１０８１側のテーパ角を下底１０８２側のテーパ角よりも小さくする方法は、ハーフ露光方法を用いて行うことが出来る。すなわち、有機パッシベーション膜１０３はポジ型の感光性樹脂であるから、上底１０８１付近における露光量を下底付近における露光量１０８２よりも小さくすることによって、テーパ角に差を持たせることが出来る。
ハーフ露光は、マスクの透過率を変えることによって行われる。例えば、スルーホール１０８の中心付近では、完全な透過とし、スルーホール１０８の外側は完全な遮光とし、中間部分のハーフ露光する部分は、例えば、細かいスリットを形成して光の透過を制御することが出来る。テーパ角度はハーフ露光部分におけるスリットの密度を変化させることによって制御することが出来る。
本発明においては、有機パッシベーション膜１０３にポジ型感光性樹脂を使用しているので、現像後の加熱によって、スルーホール１０８のテーパをなだらかにすることが出来る。図５は、現像後、加熱することによって、スルーホール１０８のテーパをなだらかにした例であり、点線１０８５が加熱後のスルーホール１０８の形状を示している。この場合、屈曲点は明確には見えない場合が多い。
図５において、有機パッシベーション膜１０３の膜厚をＤとした場合、有機パッシベーション膜１０３の上面からＤ/３の位置におけるスルーホール１０８の壁の接線がＣ−Ｃ線とのなす角度α２は、上面から２Ｄ/３の位置におけるスルーホール１０８の壁の接線がＢ−Ｂ線とのなす角度α１よりも小さい。あるいは、有機パッシベーション膜１０３の上面からＤ/３より上の位置におけるスルーホール１０８の壁の接線がＣ−Ｃ線とのなす角度は、有機パッシベーション膜１０３の上面から２Ｄ/３の位置より下側におけるスルーホール１０８の壁の接線がＢ−Ｂ線とのなす角度より小さい部分が存在するということも出来る。ここで、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線は有機パッシベーション膜１０３の上面を結ぶＡ−Ａ線と平行な線である。
図６は、現像後、加熱することによって、スルーホールのテーパをなだらかにした例をさらに詳しく描いた断面図であり、点線１０８５が加熱後のスルーホールの形状を示している。図６において、有機パッシベーション膜１０３の膜厚をＤとした場合、有機パッシベーション膜１０３の上面からＤ/６の位置におけるスルーホール１０８の壁の接線がＥ−Ｅ線とのなす角度α３は、上面からＤ/３の位置におけるスルーホール１０８の壁の接線がＣ−Ｃ線とのなす角度α２よりも小さい。あるいは、有機パッシベーション膜１０３の上面からＤ/６より上の位置におけるスルーホール１０８の壁の接線がＥ−Ｅ線とのなす角度は、有機パッシベーション膜１０３の上面からＤ/３より下の位置におけるスルーホール１０８の壁の接線がＣ−Ｃ線とのなす角度より小さい部分が存在するということも出来る。ここで、Ｅ−Ｅ線およびＣ−Ｃ線は有機パッシベーション膜１０３の上面を結ぶＡ−Ａ線と平行な線である。
また、図６において、角度α２とα１の関係は、図５において説明したのと同様である。したがって、図６において、スルーホールのテーパ角は、α１＜α２＜α３の関係となっている。すなわち、図６において、スルーホール１０８の上方におけるほど、スルーホール１０８のテーパ角は小さくなっている。したがって、図６に示すスルーホール１０８は、液体である配向膜材料はスルーホール内に流れ込みやすい形状となっている。またテーパ角α１が大きく急峻なほど実効的なスルーホールの占める割合を小さくすることができ、画素の透過率を向上させる効果も期待できる。図６において、テーパ角α１は、６０度以上、より好ましくは７０度以上である。
図７は、スルーホール１０８に屈曲点を２箇所設けて、スルーホール１０８のテーパ角を３種類形成し、スルーホール１０８の上底１０８１側ほどテーパ角を小さくした構造のスルーホール１０８の断面図である。図７のようなスルーホール１０８は、透過率の異なる２種類のハーフ露光を用いることによって形成することが出来る。
図７において、有機パッシベーション膜１０３の膜厚をＤとしたとき、スルーホール１０８の上面からＤ/６下方におけるテーパ角はα３であり、スルーホール１０８の上面からＤ/３下方におけるテーパ角はα２であり、スルーホール１０８の上面から２Ｄ/３下方におけるテーパ角はα１である。テーパ角α３の基準となるＥ−Ｅ線、テーパ角α２の基準となるＣ−Ｃ線、テーパ角α３の基準となるＢ−Ｂ線は各々、有機パッシベーション膜１０３の上面を結ぶＡ−Ａ線と平行な線である。図７において、スルーホール１０８の上底付近のテーパ角α３は、１０度以上、４５度以下、より好ましくは、１０度以上３０度以下である。
図７は、現像後のスルーホール１０８の断面である。有機パッシベーション膜１０３はポジ型を用いているので、現像後、加熱することによって、スルーホール１０８の形状がなだらかになり、２つの屈曲点１０８３が見えなくなり、スルーホール１０８の上底１０８１側ほどテーパ角が小さい滑らかな曲線とすることが出来る。またテーパ角α１が大きく急峻なほど実効的なスルーホールの占める割合を小さくすることができ、画素の透過率を向上させる効果も期待できる。図７において、テーパ角α１は、６０度以上、より好ましくは７０度以上である。
図８は、本実施例によるスルーホール１０８の他の形態を示す断面図である。図８が図４等と異なる点は、テーパ角α１を有する第１の壁面とテーパ角α２を有する第２の壁面との間に段部１０８４が形成されている点である。ここで、テーパ角α２はスルーホール１０８の上面からＤ/３の位置におけるテーパ角であり、テーパ角α１はスルーホールの上面から２Ｄ/３の位置におけるテーパ角である。
図８において、テーパ角α２は、テーパ角α１よりも小さい。図８において、スルーホール１０８の上底１０９１付近のテーパ角α２は、１０度以上６０度以下、より好ましくは、１０度以上５０度以下である。
テーパ角α１と段部１０８４との間は角度が大きいが、段部の幅ｗは小さいので、この部分において液体である配向膜材料が溜まることはない。一方、スルーホール１０８の上面に近い第２の壁のテーパα２は小さいので、配向膜材料がスルーホール１０８の上底１０８１付近で溜まり、スルーホール１０８内に流入しないという現象は免れる。したがって、図８のようなスルーホール１０８形状であっても、配向膜材料がスルーホール１０８内に流入しやすいことに変わりは無い。またテーパ角α１が大きく急峻なほど実効的なスルーホールの占める割合を狭めることができ、画素の透過率を向上させる効果も期待できる。
本実施例は、実施例１における図３あるいは図４に示すように、スルーホール１０８に屈曲点を形成し、スルーホール１０８の上底に近い部分のテーパ角を下底に近い部分のテーパ角よりも小さくすることによって、配向膜材料がスルーホール１０８内に流れ込み易くしたことによって、スルーホール内にも配向膜１０７を一様に形成することが出来ることを利用して、スルーホール１０８内も液晶分子３０１の配向を可能にし、画素の透過率を向上させることが出来る構成を実現するものである。
本実施例を示す図９において、ゲート絶縁膜１０１の上に有機パッシベーション膜１０３が形成されている。有機パッシベーション膜１０３に形成されたスルーホール１０８は上底に近い部分のテーパ角のほうが下底に近い部分のテーパ角よりも小さい。有機パッシベーション膜１０３の上には、スルーホール１０８の下底に近い部分にまでコモン電極１０４が形成されている。但し、コモン電極１０４はゲート絶縁膜の上に形成されたソース電極１０２とは導通していない。
コモン電極１０４を覆って層間絶縁膜１０５が形成され、層間絶縁膜１０５の上に画素電極１０６が形成されている。画素電極１０６には、スルーホール１０８にまでスリット１０６１が形成されている。したがって、図９の構成によれば、スルーホール１０８の内部まで、液晶分子３０１を制御することが出来る。つまり、スルーホール１０８の部分も画像形成に利用することが出来るで、画素の透過率を向上させることが出来、画面の輝度を上げることが可能になる。
画素電極１０６の上には配向膜１０７が形成されているが、スルーホール１０８の上底に近い部分はテーパ角が小さくなっており、配向膜材料がスルーホール１０８内に流入しやすくなっているので、スルーホール１０８内にも一様に配向膜１０７を形成することが出来、スルーホール１０８内にコモン電極１０６１が形成され、画素電極１０６のスリット１０６１が形成された部分まで、画像形成に利用することが出来る。
従来は、スルーホール１０８内では、液晶分子３０１は制御されないので、スルーホール１０８における光漏れを防止するために、遮光膜としての役割を有するソース電極１０２は、スルーホール１０８の下部において、スルーホール１０８全体を覆っていた。また、対向基板２００に形成された遮光のためのブラックマトリクス２０２もスルーホール１０８全体を覆っていた。その分、画素における透過率が減少していた。
本実施例における図９を実施例１の図３と比較するとわかるように、遮光のためのソース電極で幅SW、および、ブラックマトリクスの幅BWは図９におけるほうか図３におけるよりも小さくなっている。言い換えると、図９におけるソース電極１０２の面積および対向基板２００に形成されたブラックマトリクス２０２の面積は、図３におけるソース電極１０２の面積および対向基板２００に形成されたブラックマトリクス２０２の面積よりも小さい。その分、図９の構成では画素の透過率を上げることが出来る。特に、スルーホールの上程からD/3の位置におけるテーパ角が小さく緩やかで、２D/3の位置におけるテーパ角が急峻なほど液晶層厚みの影響を受けず有効な表示が可能な領域を確保し、画素の透過率を向上させる効果も大きい。なお、図９における対向基板２００の構成は、ブラックマトリクス２０２の面積が小さい他は、図３で説明したのと同様であるから説明を省略する。
配向膜１０７は液晶分子３０１を初期配向させるための配向処理を行うことが必要である。従来行われてきたラビング処理では、凹部における配向膜１０７にまでラビングすることが困難である。これに対して、偏光紫外線を用いて配向膜１０７に一軸異方性を与える、いわゆる光配向処理の方法がある。光配向は、スルーホール１０８の内側にまで、偏光紫外線を照射することが可能なので、スルーホール１０８の内部の配向膜に対して配向処理を行うことが出来る。
本発明では、スルーホール１０８の上底に近い部分は、スルーホール１０８のテーパ角が小さいので、この部分に画素電極１０６のスリット１０６１を形成し、画像形成のための領域として用いることは容易である。
以上は、有機パッシベーション膜１０３の上にコモン電極１０４を形成し、これを覆って層間絶縁膜１０５を形成し、その上にスリット１０６１を有する画素電極１０６を形成するいわゆる画素電極トップの構成について説明した。一方、有機パッシベーション膜１０３の上に画素電極１０６を形成し、これを覆って層間絶縁膜１０５を形成し、その上にスリットを有するコモン電極１０４を形成するいわゆるコモン電極トップの構成が存在する。この構成も、スルーホール１０８内においては、画素電極１０６がソース電極１０２と接続し、その上に層間絶縁膜１０４が形成され、その上にコモン電極１０４がスルーホール内全体に形成されている。
このようなコモン電極トップ構造のＩＰＳ方式液晶表示装置においても、本発明を適用することが出来る。すなわち、有機パッシベーション膜１０３のスルーホール上底に近い部分のテーパ角を下底に近い部分のテーパ角よりも小さくすることによって、液晶材料がスルーホール内に流れ込みやすくすることは、実施例１で説明したのと同様である。また、スルーホール内のコモン電極１０４にスリットを形成することによって、スルーホール内も画像形成に寄与させることが出来ることも、実施例２で説明したのと同様である。
また、画素のスイッチング素子として使用されるＴＦＴは、ゲートトップ構造とゲートボトム構造とが存在する。図３に示す構成は、ゲートボトム型のＴＦＴを前提としているが、これに限らず、本発明はいずれのＴＦＴ構造の場合についても適用することが出来る。また、以上の実施例では、ＩＰＳ方式の液晶表示装置を例にとって説明したが、本発明は、配向膜を有する他の方式の液晶表示装置についても適用することが出来る。
以上の説明では、ゲート絶縁膜およびソース電極の上に有機パッシベーション膜が直接形成されている構成について説明したが、ゲート絶縁膜およびソース電極の上にＳｉＮ等の無機パッシベーション膜が形成されている構成の場合であっても本発明を適用することが出来る。
また、以上の説明では、カラーフィルタを対向基板に形成した構成であるが、カラーフィルタをＴＦＴ基板側に形成した場合にも本発明を適用することが出来る。また、以上の実施例において、着色した有機パッシベーション膜をカラーフィルタとして使用することも可能である。この場合も本発明を問題なく適用することが出来る。すなわち、これらの場合は、カラーフィルタが各実施例における有機パッシベーション膜に相当するとして本発明を適用すればよい。
１０…走査線、 １１…ゲート電極、 ２０…映像信号線、 ２１…ドレイン電極、 ３０…半導体層、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート絶縁膜、 １０２…ソース電極、 １０３…有機パッシベーション膜、 １０４…コモン電極、 １０５…層間絶縁膜、 １０６…画素電極、 １０７…配向膜、 １０８…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、 １０８１…スルーホール上底、 １０８２…スルーホール下底、 １０８３…スルーホール屈曲点、 １０８４…スルーホール段部、 １０８５…熱処理後のスルーホール

Claims (12)

  1. 有機パッシベーション膜の上にコモン電極が形成され、前記コモン電極を覆って、層間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜の上にスリットを有する画素電極が形成され、前記有機パッシベーション膜および前記層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介してＴＦＴのソース電極と画素電極が導通する構成の画素を有するＴＦＴ基板と、対向基板を有し、前記ＴＦＴ基板と前記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に形成されたスルーホールの断面は、前記対向基板に近い側が上底であり、前記ソース電極の側が下底であり、前記画素の短径が延在する方向の前記上底の径は、前記画素の前記短径の１／４以上であり、
    前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの深さをＤとしたとき、前記上底からＤ／３の位置におけるテーパ角は、前記上底から２Ｄ／３の位置におけるテーパ角よりも小さく、
    前記上底から２Ｄ／３の位置における前記テーパ角は６０度以上であることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの深さをＤとしたとき、前記上底からＤ/６の位置におけるテーパ角は前記上底からＤ/３の位置における前記テーパ角よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの深さをＤとしたとき、前記上底からＤ/３の位置における前記テーパ角は前記上底から２Ｄ/３の位置における前記テーパ角よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記上底からＤ/６の位置における前記テーパ角は１０度乃至３０度であることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置。
  5. 前記上底からＤ/３の位置における前記テーパ角は１０度乃至５０度であることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置
  6. 前記画素電極には、前記スルーホール内においても前記スリットが形成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。
  7. 有機パッシベーション膜の上に画素電極が形成され、前記画素電極を覆って、層間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜の上にスリットを有するコモン電極が形成され、前記有機パッシベーション膜および前記層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介してＴＦＴのソース電極と画素電極が導通する構成の画素を有するＴＦＴ基板と、対向基板を有し、前記ＴＦＴ基板と前記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に形成されたスルーホールの断面は、前記対向基板に近い側が上底であり、前記ソース電極の側が下底であり、前記画素の短径が延在する方向の前記上底の径は、前記画素の前記短径の１／４以上であり、
    前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの深さをＤとしたとき、前
    記上底からＤ／３の位置におけるテーパ角は、前記上底から２Ｄ／３の位置におけるテーパ角よりも小さく、
    前記上底から２Ｄ／３の位置における前記テーパ角は、６０度以上であることを特徴とする液晶表示装置。
  8. 前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの深さをＤとしたとき、前記上底からＤ/６の位置におけるテーパ角は前記上底からＤ/３の位置における前記テーパ角よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 前記有機パッシベーション膜に形成された前記スルーホールの深さをＤとしたとき、前記上底からＤ/３の位置における前記テーパ角は前記上底から２Ｄ/３の位置における前記テーパ角よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
  10. 前記上底からＤ/６の位置における前記テーパ角は１０度乃至３０度であることを特徴とする請求項８または９に記載の液晶表示装置。
  11. 前記上底からＤ/３の位置における前記テーパ角は１０度乃至５０度であることを特徴とする請求項８または９に記載の液晶表示装置。
  12. 前記コモン電極には、前記スルーホール内においても前記スリットが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
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