JP6960002B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は表示装置に係り、画面が高精細になった場合に、配向膜が形成されない領域が生ずることによる表示むら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構成となっている。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を覆って有機パッシベーション膜が形成され、有機パッシベーション膜の上に、コモン電極、画素電極および、これらの電極を絶縁する絶縁膜が形成されている。有機パッシベーション膜は、平坦化膜および浮遊容量の低減を目的としているので、２乃至４μｍ程度に厚く形成される。この厚い有機パッシベーション膜にコンタクトホールが形成されるので、コンタクトホールの深さやテーパ角度が大きくなり、配向膜がコンタクトホール内に入りにくい要因になっている。

一方、有機パッシベーション膜は、厚く形成されるために、有機パッシベーション膜に種々の機能を持たせることが提案されている。特許文献１には、画素領域において、有機パッシベーション膜に凹凸を形成し、その上に金属による反射膜を形成することによって、ランバーシアン反射面を形成する構成が記載されている。

特許文献２には、有機パッシベーション膜の厚さをＲ、Ｇ、Ｂ画素毎に変えることによって、各画素における液晶層の厚さを変化させ、各色毎に最適な液晶層厚に規定することが記載されている。

特開２００３−１７７３９６号公報 特開２００２−２２９０６２号公報

特に小型の液晶表示装置では、画面の高精細化が進んでいる。高精細化すると画素の面積が小さくなるので、画素内において、画素電極とＴＦＴのソース電極を接続するためのコンタクトホールの面積の占める割合が大きくなる。また、異なった画素に存在するコンタクトホールの間隔も小さくなる。

液晶表示装置では、液晶分子を初期配向させるために配向膜を形成する。この配向膜材料は、当初液体であり、塗布後に焼成して配向膜にする。コンタクトホールが小さくなるにつれて配向膜がはじかれて、配向膜がコンタクトホール内に形成されなくなる確率が増える。配向膜がコンタクトホール内に入りこまないと、コンタクトホールの周辺で配向膜の膜厚に不均一が生じる。つまり、配向膜がコンタクトホールに入り込まないことで生じる配向膜の端部では、本来はコンタクトホールに入るべき配向膜の分だけ配向膜が増量することや、端部での表面エネルギーにより、コンタクトホール周辺で配向膜が厚くなることがある。配向膜が厚くなった領域が遮光領域を超えて透過領域にまで及んだ場合、透過領域において、液晶層への印加電圧が低下したり、液晶層のギャップが他の領域よりも小さくなったりする。そのため、他の領域に比べて表示品質が低下（薄暗いムラが発現）するといった問題が生じる。

一般には、個々のコンタクトホールは、ブラックマトリクス等によって遮光されているので、個々のコンタクトホールに配向膜が形成されないだけでは問題無いが、上述のように、配向膜の厚みの不均一が透過領域（ブラックマトリクスにより遮光されていない領域）にまで及ぶ場合は問題となる。更に、配向膜が形成されない領域が複数画素に亘ってつながる場合がある。この場合、配向膜が形成されない領域が表示領域にまで及び、表示品質の低下となって現れる。液晶表示装置が高精細になると、画素ピッチが小さいので、このような配向膜の厚さの不均一や、配向膜が形成されない領域の拡大化が生じやすい。

図４は、このような表示むらの例である。図４に示すように、表示領域５００に島状に表示むら５０が生じている。これは、複数の画素において、配向膜の厚みにムラが生じている領域が存在し、この領域で表示むらが発生したものである。

このような、表示むらの発生は、個々のコンタクトホールの形状、あるいは、配向膜の材料や印刷条件等を調整することである程度は解消できる。しかし、有機パッシベーション膜の膜厚は小さくできないために、孔径を小さくすることには限度があること、また、印刷条件は、プロセス負荷が大きいこと等で、十分な対策にはならない。

本発明の課題は、コンタクトホールにおいて、配向膜が形成されない現象を対策することによって、光もれに起因する表示むらを対策することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な主な手段は次のとおりである。すなわち、第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線の間に画素が形成されたＴＦＴ基板と、対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素には、ＴＦＴを覆って、有機絶縁膜が形成され、前記有機絶縁膜の上には、第１の電極と、第２の電極が無機絶縁膜を介して対向して形成され、その上に配向膜が形成され、前記第２の電極と前記ＴＦＴは、前記有機絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続し、前記有機絶縁膜は、前記コンタクトホールを含む前記第２の方向の断面において、前記コンタクトホール近傍の土手において、前記コンタクトホールに近い側から、凸部と凹部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置である。

本発明の液晶表示装置の平面図である。 実施例１の画素構成を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。 配向膜が形成されない領域の存在によって生ずる表示むらの例である。 コンタクトホール付近の平面図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 コンタクトホールに配向膜が形成されない現象を説明する断面図である。 本発明の平面図である。 図８のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の動作を示す断面図である。 図８のＣ−Ｃ断面図の他の例である。 本発明の特徴を説明する断面図である。 実施例１の他の形態を示す平面図である。 実施例１のさらに他の形態を示す平面図である。 実施例１のさらに他の形態を示す平面図である。 実施例２を示す平面図である。 図１６のＥ−Ｅ断面図である。 実施例２を示す図１６のＤ−Ｄ断面図である。 実施例２の第２の形態を示す平面図である。 クロス柱を示す斜視図である。

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平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とがシール材４０によって接着し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００が１枚となっている部分は端子部１５０となっている。端子部１５０には、液晶表示パネルを駆動するＩＣドライバ１６０、液晶表示パネルに電源、映像信号、クロック等を供給するためのフレキシブル配線基板を接続するための端子等が形成されている。

図１において、表示領域５００には走査線１０が第１の方向に延在し、第２の方向に配列している。また、映像信号線２０が第２の方向に延在し、第１の方向に配列している。走査線１０と映像信号線２０とで囲まれた領域が画素３０となっている。高精細になるとこの画素３０の面積が映像信号線の延在方向に７８μｍ以下、走査線の延在方向に２６μｍ以下というように小さくなる。画素３０には、赤画素、緑画素、青画素が存在する。なお、赤画素、緑画素、青画素のセットを画素と呼ぶこともあるが、本明細書では、特に断らない場合は、各赤画素、緑画素、青画素を画素３０と呼ぶ。

図２はＴＦＴ基板１００における画素３０の平面図である。図２では、画素３０が水平方向に２個並んだ構成が記載されている。図２は、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置における画素部の平面図である。本明細書では、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式を例にとって説明するが、本発明は、これに限らず、他の液晶表示装置についても適用することが出来る。

図２において、走査線１０が横方向に延在し、縦方向に配列しており、映像信号線２０が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線１０と映像信号線２０とで囲まれた領域に画素電極１１１が形成されている。図２において、スルーホール１４０から半導体層１０３がUの字型に延在して走査線１０の下を２回通過するような構成となっている。半導体層１０３が走査線１０を通過する部分がＴＦＴとなっている。すなわち、この部分では走査線１０がゲート電極となっている。半導体層１０３はスルーホール１２０においてコンタクト電極１０７と接続し、コンタクト電極１０７はコンタクトホール１３０において画素電極１１１と接続している。画素電極１１１は内部にスリット１１１１を有する。図２では、画素電極１１１はスリット１１１１を有する複数の線状電極となっているが、画素電極１１１はスリットを有さない１本の線状電極の場合もある。

本明細書では、半導体層１０３と映像信号線２０、あるいは、半導体層１０３とコンタクト電極１０７とを接続する箇所をスルーホールといい、コンタクト電極１０７と画素電極１１２とを接続する箇所をコンタクトホール１３０と呼ぶ。スルーホールもコンタクトホールも機能は同じである。コンタクトホール１３０は、有機パッシベーション膜に孔を形成するために、孔の径が大きくなる。

コンタクトホールはすり鉢状の凹部であるが、図２のコンタクトホール１３０は、コンタクトホールの底部における孔を意味している、図２において、１０８はコンタクトホール底部における有機パッシベーション膜の端部を、１１０はコンタクトホール底部における容量絶縁膜の端部を示している。また、図２において、１０９はコモン電極１０９の開口部を示している。１０８と１１０とは矩形となっているが、多角形や円形であってもよい。

コンタクトホール１３０の部分には大きな凹部が形成されるので、この部分に配向膜材料塗布時に配向膜材料がはじかれて、入り込みにくくなる。以後配向膜材料を単に配向膜とよぶこともある。配向膜がコンタクトホールのみからはじかれているだけでは表示ムラが視認される可能性は低いが、配向膜がはじかれる影響でコンタクトホール近傍の配向膜が厚くなり、表示品質が低下する可能性が高くなる。更に、コンタクトホールにおいてはじかれた領域が複数のコンタクトホールに亘ってつながると、配向膜が形成されない領域が大きくなり、更なる表示むらが発生する場合もある。以後、配向膜が形成されない領域を配向膜のはじけともいう。

図３は、図２のＡ−Ａに対応する断面図である。図３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 Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が使用されている。図３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の上に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。半導体層は２回走査線１０の下を通過するので、図３において、ゲート電極１０５は２個配置している。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を覆って層間絶縁膜１０６をＳｉＯ_２によって形成する。層間絶縁膜１０６はゲート電極１０５とコンタクト電極１０７を絶縁するためである。層間絶縁膜１０６およびゲート絶縁膜１０４には、半導体層１０３をコンタクト電極１０７と接続するためのスルーホール１２０が形成される。層間絶縁膜１０６とゲート絶縁膜１０４にスルーホール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。

層間絶縁膜１０６の上には映像信号線２０が形成されている。映像信号線２０は、図２に示すスルーホール１４０において、半導体層１０３と接続している。つまり、図２に示すスルーホール１４０とスルーホール１２０の間に２個のＴＦＴが形成されていることになる。層間絶縁膜１０６の上にコンタクト電極１０７が映像信号線２０と同層で形成される。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。映像信号線２０およびコンタクト電極１０７は例えばＡｌ合金あるいはＭｏＷ、または、これらの積層体によって形成される。

映像信号線２０およびコンタクト電極１０７を覆って有機パッシベーション膜１０８が形成される。有機パッシベーション膜１０８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１０８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１０８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１０８の膜厚は２〜４μｍであるが、本発明では、３．５μｍ程度である。

画素電極１１１とコンタクト電極１０７との導通を取るために、有機パッシベーション膜１０８にコンタクトホール１３０が形成される。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１０８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１０８が完成する。

その後コモン電極１０９となるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタリングによって形成し、その後、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１０９は各画素共通に平面状に形成することが出来る。その後、容量絶縁膜１１０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１１１の導通をとるためのスルーホールを容量絶縁膜１１０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１１１を形成する。画素電極１１１の平面形状は図２に示すとおりである。

画素電極１１１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する。配向膜材料は塗布時は液体であるが、表面張力によってコンタクトホール１３０には、入り込まない場合がある。

配向膜材料を塗布後、焼成して配向膜１１２とする。この配向膜１１２をラビング処理または紫外線による光配向処理によって配向処理する。画素電極１１１とコモン電極１０９の間に電圧が印加されると図３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３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、緑、青のカラーフィルタが形成されており、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。また、ブラックマトリクスは、平面で視てコンタクトホールを覆っている。

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によって、カラーフィルタ２０２の成分が液晶層に拡散することを防止する。オーバーコート膜２０３の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜１１２が形成される。配向膜１１２の配向処理はＴＦＴ基板１００側の配向膜１１２と同様、ラビング法あるいは光配向法が用いられる。

図４は、配向膜の膜厚が不均一となることによる表示ムラの例である。このような、表示むらは、コンタクトホールに配向膜が入り込まない領域が生ずることに起因する。コンタクトホールは対向基板に形成されたブラックマトリクスによって覆われているが、配向膜の膜厚が不均一となる領域が遮光されていない領域に及ぶ場合、ムラとして視認される。また、配向膜が形成されない領域がつながると、光もれの問題がより大きくなる。

図５乃至図７は、コンタクトホール内に配向膜が形成されない原因を説明する図である。図５は、図２における、コンタクトホール１３０付近の拡大平面図である。図５では、図を複雑化しないために、半導体層等は省略している。図５において、１０９はコモン電極の開口部を指している。１３０は図３におけるコンタクトホールの底部における開口を指している。１１０は容量絶縁膜１１０の開口部を指し、１０８は、有機パッシベーション膜１０８のコンタクトホールの底部における開口部を指している。以後のコンタクトホール付近の平面図も同様である。その他は図２で説明したとおりである。

図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。図６は、層間絶縁膜以下は省略している。また、図６では配向膜は省略されている。図６において、有機パッシベーション膜１０８にコンタクトホールが形成されている、有機パッシベーション膜１０８にフォトリソグラフィによってコンタクトホールが形成され、その上に容量絶縁膜１１０が形成され、容量絶縁膜１１０にフォトリソグラフィによって開口が形成されている。この開口において、コンタクト電極１０７と画素電極１１１が接続している。有機パッシベーション膜１０８の上にコモン電極１０９が形成されているが、このコモン電極１０９は、コンタクトホール１３０およびその周辺からは除去されている。このようなコンタクトホール１３０の形状の場合、コンタクトホール内に配向膜が形成されない現象が生ずる。

図７はこれを説明する模式断面図である。有機パッシベーション膜１０８は、膜厚が厚く、コンタクトホールの形状に対して圧倒的な影響を持つため、図７では、有機パッシベーション膜１０８のみ記載している。実際には、容量絶縁膜１１０、画素電極１１１等が有機パッシベーション膜の上に形成されるが、断面形状は、ほぼ、有機パッシベーション膜１０８に沿うと考えればよい。図７（ａ）は、有機パッシベーション膜１０８にコンタクトホールを形成した後、有機パッシベーション膜１０８の上に液体である配向膜材料１１２を塗布した状態を示している。図７（ａ）において、コンタクトホールの底部に空気６０が巻き込まれている。この空気は、矢印に示すように、上に向かう。

図７（ｂ）では、配向膜材料１１２が気泡６０によって分断されると、配向膜材料１１２は、安定な位置である、コンタクトホールの周辺に向かうことを示している。矢印は、配向膜材料の向かう方向である。図７（ｃ）は配向膜材料１１２が安定して存在する領域を示す断面図である。図７（ｃ）に示すように、配向膜材料１１２は、コンタクトホールの外周の土手において安定して存在し、コンタクトホール内に配向膜材料１１２は形成されない。更に、コンタクトホール近傍において配向膜の膜厚が厚くなる。これが、表示むらの原因になる。

図８は、これを対策するための、本発明の構成を示す平面図である。図８はコンタクトホール１３０付近の平面図であり、基本的な構成は図５で説明したのと同様である。図８が図５と異なる点は、有機パッシベーション膜１０８において、コンタクトホール１３０の近傍に領域７０で示すような凹部を形成している点である。

図９は、図８のＣ−Ｃ断面図である。図９において、有機パッシベーション膜１０８のコンタクトホールの近傍の土手の上に深さｈ１の凹部７０が形成されている。この深さｈ１は、０．３乃至１μｍ程度である。深さｈ１は有機パッシベーション膜１０８の土手の頂点と凹部の底点の差（基板表面、或いは、層間絶縁膜表面からの距離の差）をいう。このような、有機パッシベーション膜１０８の凹部７０は、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。すなわち、コンタクトホール１３０部分の露光量の数十％を露光することによって、凹部７０を形成することが出来る。ハーフ露光の露光量によって、凹部７０の深さを制御することが出来る。

凹部７０は、ハーフ露光によって形成できるので、プロセス負荷が増大することは無い。有機パッシベーション膜１０８にこのような凹部７０を形成することによって、有機パッシベーション膜１０８の上に形成されるコモン電極１０９、容量絶縁膜１１０、画素電極１１１は有機パッシベーション膜１０８の形状に沿って形成されることになる。

図１０は、コンタクトホール付近を図９のような形状にすることによって、配向膜１１２がコンタクトホール１３０に塗布されない現象を除去することが出来ることを説明する模式断面図である。図１０（ａ）において、コンタクトホールおよび凹部が形成された有機パッシベーション膜１０８の上に配向膜材料１１２が塗布されている。コンタクトホールの底部には、気泡６０が存在することは、図７（ａ）と同様である。そして、この気泡６０は上に向かって移動することも図７（ａ）と同様である。

図１０（ｂ）は、コンタクトホールから気泡が抜けた状態を示している。図１０（ｂ）において、有機パッシベーション膜１０８のコンタクトホールの土手の周辺に凹部が形成されたことによって、コンタクトホールの周辺に凸部が形成されている。凸部が存在することによって、コンタクトホールの周辺は、配向膜材料にとって、安定した場所ではなくなる。この凸部の存在によって、配向膜材料１１２は、凸部よりコンタクトホール側と凸部より凹側のいずれかに分断されるように移動する。

そうすると、コンタクトホール側に移動した配向膜材料１１２はコンタクトホール底部に流れ込み、コンタクトホールも配向膜材料１１２によって充填されることになる。この様子を図１０（ｃ）に示す。

図１１は、コンタクトホールの周辺の凹部の両側において、有機パッシベーション膜１０８の高さが異なる場合の模式断面図である。図１１は、コンタクトホールに近い側の有機パッシベーション膜１０８の厚さが、他の領域の有機パッシベーション膜１０８よりも厚くなっていない領域に、凹部が形成されている。その結果、凸部の厚さが有機パッシベーション膜のバルク部分（表示領域）の厚さよりも小さくなっている場合である。つまり、有機パッシベーション膜１０８の凸部の厚さ（基板表面からの高さ）は、有機パッシベーション膜のバルク部分の厚さ（基板表面からの高さ）よりも。ｈ２だけ薄くなっている。このような形状の場合であっても、凹部の深さは、凸部の頂点と凹部の底点との差ｈ１と考えればよい。

図１２は、有機パッシベーション膜１０８の詳細形状を示す断面図である。本発明における有機パッシベーション膜１０８の凹部およびその結果形成される凸部はコンタクトホールからあまり離れてしまうと効果がなくなる。図８および図１２は、凹部および凸部の位置を示す図である。図１２に示すように、凹部の幅ｄ２は、コンタクトホール近傍の凸部から、有機パッシベーション膜が一定の膜厚になる部分までと定義する。また、有機パッシベーション膜１０８のコンタクトホールの端部から凸部の頂点のまでの距離をｄ１と定義する。図８のｄ１とｄ２は、図１２のｄ１とｄ２に対応する平面図である。

ｄ１の値は、２μｍ乃至５μｍの範囲において効果が大きい。また、ｄ２の値は、２μｍ乃至５μｍの範囲において効果が大きい。また、凹部の深さｈ１は０．３μｍ乃至１μｍである。なお、図８における凹部の映像信号線からの距離ｄ３は、ｄ１、ｄ２ほど大きな影響は無いが、本実施例では１μｍ以上である。

図１２に示すように、本発明の特徴は、有機パッシベーション膜１０８のコンタクトホール付近を映像信号線の延在方向と同じ方向の断面で視た場合、有機パッシベーション膜１０８の断面形状は、コンタクトホールの端部から遠ざかるに従い、最初に凸部が現れ、続いて凹部が表れている。つまり、図１２の有機パッシベーション膜１０８の形状は、有機パッシベーション膜１０８のコンタクトホールにおける端部をゼロとし、映像信号線の延在方向と同じ方向（図１２で横方向）をｘとし、基板の鉛直方向をｙとした場合、有機パッシベーション膜１０８の上辺の曲線ｙ＝ｆ（ｘ）で表した場合、曲線ｙのｘに対する２次微分の符号が一回変わることを意味している。

図１２において、有機パッシベーション膜１０８の凸部付近Ｒ１では、ｆ（ｘ）の２次微分は負であり、凹部の底付近Ｒ２では、ｆ（ｘ）の２次微分は正である。その後、さらに、ｘが大きくなるにしたがって、ｆ（ｘ）の２次微分の符号は再び負になる。

本発明の特徴は、このように、ｆ（ｘ）の符号が１回変化する領域が有機パッシベーション膜１０８のコンタクトホール端部から４乃至１０μｍ以内で生じている点である。より好ましくは、このようなｆ（ｘ）の符号が１回変化する領域が有機パッシベーション膜１０８のコンタクトホール端部から３乃至８μｍ以内で生じていることである。

ところで、図１２に示すｆ（ｘ）は、多くの場合、aｘ^２＋bｘ^４で近似できる場合が多い。すなわち、有機パッシベーション膜１０８の上辺の曲線ｙをaｘ^２＋bｘ^４で表した場合、曲線ｙのｘに対する２次微分の符号が一回変わると言い換えることが出来る。

図１３は本実施例における他の態様を示すコンタクトホール付近の平面図である。図１３が図８と異なる点は、有機パッシベーション膜に形成された凹部７０の、走査線が延在している方向における幅が、小さいことである。凹部７０は、配向膜材料がコンタクトホール内に流動するきっかけを作るものである。したがって、レイアウトの都合上、凹部７０の幅を大きくできない場合は、図１３のような形状でもよい。なお、ｄ１、ｄ２等の寸法は、図８で説明したのと同様である。また、凹部の深さも図９で説明したのと同様、或いは、それよりも浅いものであってもよい。

図１４は、走査線の延在方向の幅が小さい凹部７０を走査線の延在方向に３個形成したものである。個々の凹部７０は、図１３で説明したのと同様である。画素内のレイアウトの要請から、このように凹部を分離することが必要な場合もあるが、本発明の効果は維持することが出来る。

図１５は有機パッシベーション膜に形成する凹部７０を複数の画素について共通に形成した場合である。凹部７０は、ハーフ露光で形成するので、プロセス条件から凹部を一括で形成したほうが良い場合もある。このような構成の場合も、本発明の効果を維持することが出来る。なお、図１５では、２個の画素について、凹部７０を共通に形成したものであるが、３個以上の画素に共通に形成しても良い。

以上の実施形態では、有機パッシベーション膜１０８の凹部７０を映像信号線の延在方向において、コンタクトホールを挟むように２個形成しているが、いずれか一方のみに、凹部を形成しても、本発明の効果を得ることが出来る。尚、有機パッシベーション膜に凹部を形成するのに替え、容量絶縁膜１１０の一部に開口（除去部）を設ける構成であってもよい。この場合、画素電極とコモン電極と接続を避けるため、コモン電極の開口部の端部から十分に離間した領域で容量絶縁膜を除去させる必要がある。

図１６は本発明の実施例２を示すコンタクトホール付近の平面図である。本実施例の特徴は、コンタクトホール１３０の近傍に、凸部８０を形成することである。すなわち、実施例１では、有機パッシベーション膜１０８に凹部を形成することによって、結果的に凹部を形成することよりコンタクトホールに近い側に凸部を形成して配向膜材料１１２をコンタクトホール１３０内に流動しやすくしている。本発明は、コンタクトホール１３０付近の有機パッシベーション膜１０８の上に直接凸部８０を形成して、コンタクトホール１３０内に配向膜材料１１２を流動しやすくしている。

図１６において、映像信号線２０が縦方向に延在しているが、平面で視て、映像信号線２０とオーバーラップして、コモン金属配線９０が形成されている。また、走査線線１０とオーバーラップして、コモン金属配線９０が形成されている。抵抗の高いＩＴＯで形成されるコモン電極１０９における電圧降下を防止するためにコモン金属配線９０が使用されている。図１７は、図１６のＥ−Ｅ断面図である。図１７において、ＴＦＴ基板１００上に、第１下地膜１０１、第２下地膜１０２、ゲート絶縁膜１０４、層間絶縁膜１０６、が形成され、層間絶縁膜１０６の上に映像信号線２０が配置している。映像信号線２０を覆って、有機パッシベーション膜１０８が形成され、その上にＩＴＯによるコモン電極１０９が形成されている。映像信号線２０とオーバーラップしてコモン金属配線９０が形成され、コモン金属配線９０を覆って容量絶縁膜１１０が形成され、その上に配向膜１１２が形成されている。

コモン金属配線９０は、Ａｌをコアとしたものであり、かつ、厚さは１５０ｎｍから５００ｎｍと比較的厚く形成されているので、抵抗が低いため、コモン電極における電圧降下を防止することが出来る。なお、コモン金属配線９０は、Ａｌをコアとし、下層にＩＴＯによる酸化防止層として、１０ｎｍ程度のＭｏＷ、上層にバリア層として、１０ｎｍ程度のＭｏＷ層を形成する場合もある。コモン金属配線は、映像信号線と同じ構造で形成される場合もある。また、図１７では、コモン金属配線９０は、コモン電極１０９の上側に形成されているが、コモン電極１０９の下側に形成してもよい。

本実施例の特徴は、このコモン金属配線９０を有機パッシベーション膜１０９のコンタクトホールのテーパ部分からバルク部分の一部に形成することによって、凸部８０を形成することである。図１８に本実施例の断面図を示す。図１８は、図１６のＤ−Ｄ断面図である。図１８において、有機パッシベーション膜１０９のコンタクトホールの土手部分にコモン金属配線９０による凸部８０を形成している。

図１８では、凸部８０をコモン電極１０９の開口部よりも内側に形成しているので、凸部８０用のコモン金属配線９０は、有機パッシベーション膜１０８の上に直接形成されている。コモン金属配線１０９を覆って、容量絶縁膜１１０、画素電極１１１、配向膜１１２が形成されている。図１８において、コンタクトホールの土手付近では、まず、凸部８０が形成され、続いて凹部が形成されている。

図１８において、コンタクトホールにおける有機パッシベーション膜１０８の端部をゼロとしてコンタクトホールから離れる方向の距離をｘとし、配向膜１１２の上面の曲線をｙ＝ｆ（ｘ）とした場合、ｆ（ｘ）は、コンタクトホールから離れるにしたがって、２次微分の符号が少なくとも１回変化する。すなわち、図１８において、Ｒ１で示す領域付近は、２次微分の符号は負であり、Ｒ２で示す領域においては、２次微分の符号は正である。そして、この２次微分の符号が変化する領域は、コンタクトホールの内側端部から、４乃至１０ｎｍの範囲に存在し、より好ましくは５乃至８μｍの範囲に存在している。

なお、図１８の配向膜上辺の曲線ｆ（ｘ）は、多くの場合、aｘ^２＋bｘ^４で近似できる。すなわち、図１８の場合も、配向膜上辺の曲線ｙをaｘ^２＋bｘ^４で表した場合、曲線ｙのｘに対する２次微分の符号が一回変わると言い換えることが出来る。

図１９は、本実施例における第２の形態を示すコンタクトホール付近の平面図である。図１９においても、コンタクトホール近傍の土手に凸部８０を形成することは図１６と同様である。しかし、本実施形態では、凸部８０の作り方が異なっている。本実施形態では、凸部８０は、ＴＦＴ基板側に形成されるクロス柱２５０と同時に形成される。

ＴＦＴ基板と対向基板の間隔を維持するために、表示領域においてもスペーサが必要である。図２０は、このスペーサの形状を示す斜視図である。図２０において、ＴＦＴ基板側に例えば、映像信号線２０と同じ方向に延びる棒状の第１のスペーサ２５０を形成し、対向基板側に走査線１０と同じ方向に延びる棒状の第２のスペーサ２５１を形成し、この第１のスペーサ２５０と第２のスペーサ２５１をクロス状に接触させてＴＦＴ基板と対向基板のスペースを確保している。

図１９はこれを平面図として記載している。図１９の走査線１０と映像信号線２０の交点において、平面で視て、第１のスペーサ２５０が映像信号線２０上に形成されている。また、第２のスペーサ２５１は、平面で視て、走査線１０上に形成されている。なお、第２のスペーサ２５１は対向基板側に形成されるので、図１９では点線で示している。

図１９において、コンタクトホール１３０を挟んで、凸部８０が形成されている。この凸部８０は、第１のスペーサ２５０と同時に形成される。凸部８０の高さは、第１のスペーサ２５０の高さよりもはるかに低い。第１のスペーサ２５０はフォトリソグラフィで形成されるので、ハーフ露光技術を使用することによって、高さの低い凸部８０を第１のスペーサ２５０と同時に形成することが出来る。

図１９におけるＦ−Ｆ断面は、図１８と同様である。しかし、凸部８０を構成するコモン金属配線の代わりに、柱状スペーサと同じ材料、すなわち、有機材料で形成された突起が形成されている点が異なっている。図１９の場合も、効果は、図１６および図１８において説明した本実施例と同様である。

本実施例も、凸部は、映像信号線の延在方向にコンタクトホールを挟むように２個形成されているが、どちらか一方のみに形成しても本発明の効果を得ることが出来る。

以上の説明では、画素電極がコモン電極よりも上側に存在している場合について行った。一方、平面状の画素電極の上に、容量絶縁膜を介して、スリットを有するコモン電極を配置した構成も存在する。本発明は、このような構成のＩＰＳ方式の液晶表示装置についても適用することが出来る。

さらに、本発明は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置以外であっても、有機パッシベーション膜を有し、有機パッシベーション膜にコンタクトホールを形成する構成を有する液晶表示装置についても適用することが出来る。

１０…走査線、 ２０…映像信号線、 ３０…画素、 ４０…シール材、 ５０…表示むら、 ６０…気泡、 ７０…凹部、 ８０…凸部、 ９０…コモン金属配線、 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…層間絶縁膜、 １０７…コンタクト電極、 １０８…有機パッシベーション膜、 １０９…コモン電極、 １１０…容量絶縁膜、 １１１…画素電極、 １１２…配向膜、 １２０…第１スルーホール、 １３０…コンタクトホール、 １４０…第２スルーホール、 １５０…端子部、 １６０…ドライバＩＣ、 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、 ２５０…第１クロス柱、 ２５１…第２クロス柱

Claims (7)

1. ガラス基板と、走査線と、映像信号線と、前記映像信号線に接続され前記走査線と交差する半導体層と、前記半導体層に接続されるコンタクト電極と、前記コンタクト電極にコンタクトホールを介して接続される画素電極と、有機パッシベーション膜と、第１面が前記有機パッシベーション膜に直接接触するコモン電極と、前記コモン電極の前記第１面と反対の第２面に直接接触する容量絶縁膜と、前記ガラス基板と前記容量絶縁膜の間に設けられる金属層と、前記画素電極及び前記容量絶縁膜に接する第１配向膜と、を有するＴＦＴ基板と、
   対向基板と、
   前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶と、を有する液晶表示装置であって、
   前記画素電極及び前記コモン電極はともに透明導電材料で形成され、
   前記コンタクトホールは前記有機パッシベーション膜の孔を含み、
   前記金属層は、さらに前記走査線に平行に形成された第１の線状部と第２の線状部を有し、
   前記コンタクトホールの近傍において、前記第１の線状部は前記コンタクトホールの前記走査線側に配置され、前記第２の線状部は前記コンタクトホールの前記走査線側と反対側に配置され、
   前記第１の線状部と前記第２の線状部は、前記コンタクトホールを挟むように、互いに平行に配置され、
   前記第１の線状部及び前記第２の線状部の各々は、前記走査線、映像信号線、前記半導体層、前記コンタクト電極、前記コモン電極及び前記画素電極の全てに接続されておらず、
   前記第２の線状部は、前記画素電極に重なる、ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の線状部は、前記容量絶縁膜の前記ガラス基板からの高さを底上げすることで第１の凸部を形成し、
   前記第２の線状部は、前記容量絶縁膜の前記ガラス基板からの高さを底上げすることで第２の凸部を形成し、
   前記第１の凸部及び前記第２の凸部は、前記配向膜の配向膜材料を前記コンタクトホール内への流動を促進し、前記コンタクトホールの底面には前記配向膜が存在している、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記金属層は前記有機パッシベーション膜と前記容量絶縁膜の間に設けられる、請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１の線状部及び前記第２の線状部は、前記コンタクトホールのテーパ部分に形成されている、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記コモン電極は前記コンタクトホールに重なる位置に開口部を有し、
   前記第３の線状部及び前記第2の線状部は、前記開口部の内側に位置している、請求項３に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の線状部及び前記第２の線状部は、前記有機パッシベーション膜に直接接触し、前記コモン電極に接触しない、請求項３に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の線状部は、前記コンタクト電極に重なり、
   前記第２の線状部は、前記コンタクト電極に重ならない、請求項６に記載の液晶表示装置。

Images