JPWO2009128123A1 - 液晶表示パネル - Google Patents

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Abstract

アクティブマトリクス基板（２０ａ）が、複数のスイッチング素子（５）と、各スイッチング素子（５）を覆うように設けられたスルーホール（１６ａ）を有する絶縁膜と、その絶縁膜上に設けられスルーホール（１６ａ）を介して各スイッチング素子（５）にそれぞれ接続された複数の画素電極（１７）とを備え、対向基板が液晶層の厚さを保持するためのフォトスペーサ（２３ａ）を備えた液晶表示パネルであって、フォトスペーサ（２３ａ）がスルーホール（１６ａ）の一方端に重なるように配置された複数の画素を配列してなる第１画素列と、フォトスペーサ（２３ａ）がスルーホール（１６ａ）の他方端に重なるように配置された複数の画素を配列してなる第２画素列とを備えている。

Description

本発明は、液晶表示パネルに関し、特に、基板に柱状に形成されたフォトスペーサによりセル厚が保持される液晶表示パネルに関するものである。
液晶表示パネルは、互いに対向して配置された一対の基板と、それらの両基板の間に設けられた液晶層とを備えている。そして、液晶表示パネルでは、上記一対の基板の間に設けられたスペーサによって、上記液晶層の厚さ、すなわち、セル厚が一定に保持されている。ここで、上記スペーサとしては、上記一対の基板の一方に散布して配置されるビーズ状のスペーサが従来より用いられてきたが、近年、セル厚の均一性を高めるために、上記ビーズ状のスペーサに代えて、上記一対の基板の一方にフォトリソグラフィにより形成して配置される柱状のフォトスペーサが用いられている。
例えば、特許文献１には、画素内にスペーサ機能を有すると共に液晶分子の配向を規制する突起を備えた反射透過型の液晶表示装置及びその方法が開示されている。
特開２００６−３３０６０２号公報
ところで、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルは、上記一対の基板として、アクティブマトリクス基板及び対向基板を備えている。
図１１は、従来のアクティブマトリクス基板１２０の平面図である。
アクティブマトリクス基板１２０は、図１１に示すように、マトリクス状に設けられた複数の画素電極１１７と、各画素電極１１７の短辺に沿って互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線１１３ａと、各画素電極１１７の長辺に沿って互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線１１５と、各ゲート線１１３ａに沿って互いに平行に延びるように設けられた複数の容量線１１３ｂと、各ゲート線１１３ａ及び各ソース線１１５の交差する部分にそれぞれ設けられ、各画素電極１１７にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）１０５とを備えている。そして、画像の最小単位である各画素において、ＴＦＴ１０５と画素電極１１７とは、図１１に示すように、ＴＦＴ１０５上の樹脂膜（不図示）に形成されたスルーホール１１６ａを介して接続されている。ここで、図１１では、対向基板に形成されたフォトスペーサ１２３ａ（及び１２３ｂ）を２点鎖線で示している。なお、フォトスペーサ１２３ｂは、フォトスペーサ１２３ａよりも低く形成されているので、パネル表面が押圧されたときにアクティブマトリクス基板の表面に当接してセル厚を保持すると共に、液晶滴下注入法により製造された液晶表示パネルにおいては、パネル表面に低温衝撃が負荷されたときに気泡が生じ難いように構成されている。
上記のように、フォトスペーサ１２３ａを対向基板に形成した場合には、アクティブマトリクス基板１２０及び対向基板を貼り合わせる際のずれなどにより、アクティブマトリクス基板１２０に凹状に形成されたスルーホール１１６ａの内部に、対向基板のフォトスペーサ１２３ａの頭部が落ち込むおそれがある。そうなると、フォトスペーサ１２３ａの頭部がスルーホール１１６ａの内部に落ち込んだ領域では、セル厚が狭くなり、セル厚が一定に保持されなくなるので、フォトスペーサ１２３ａによる安定したセル厚制御が困難になってしまう。
そこで、図１１に示すように、アクティブマトリクス基板１２０に形成されたスルーホール１１６ａと、対向基板に形成されたフォトスペーサ１２３ａとを平面視で離間して配置させることにより、アクティブマトリクス基板１２０のスルーホール１１６ａの内部に、対向基板のフォトスペーサ１２３ａの頭部が落ち込まないようにすることが考えられる。具体的に液晶表示パネルでは、画素の高精細化に伴って、各ソース線１１５の間隔が益々狭くなっているので、フォトスペーサ１２３ａ又はスルーホール１１６ａを、平面視で透過領域に突出して形成することにより、スルーホール１１６ａとフォトスペーサ１２３ａとを平面視で離間させることになる。ここで、図１１において、透過領域は、隣り合う一対のゲート線１１３ａと隣り合う一対のソース線１１５とに囲まれた領域のうち、容量線１１３ｂ及びＴＦＴ１０５に重ならない領域であり、例えば、バックライトからの光を透過して、画像表示に有効な領域である。そして、フォトスペーサ１２３ａ又はスルーホール１１６ａを平面視で透過領域に突出させると、その透過領域に突出した部分が画像表示に有効でなくなるので、画素の開口率が低下してしまう。例えば、フォトスペーサ１２３ａが透過領域に突出して形成された場合には、フォトスペーサ１２３ａの近傍で液晶層の配向が乱れ易いので、その領域を遮蔽することにより、画素の開口率が低下してしまう。また、スルーホール１１６ａが透過領域に突出して形成された場合には、スルーホール１１６ａの近傍で液晶層の配向が乱れ易く、上記と同様に、画素の開口率が低下してしまう。また、フォトスペーサ１２３ａ及びスルーホール１１６ａの近傍の液晶層の配向が乱れた領域では、光漏れが発生して、コントラストの低下も懸念される。
このように、従来の液晶表示パネルでは、スルーホール及びフォトスペーサの配置により、セル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率を保持することが困難であった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、フォトスペーサがスルーホールの一方端に重なるように配置された第１画素列と、フォトスペーサがスルーホールの他方端に重なるように配置された第２画素列とを備えるようにしたものである。
具体的に本発明に係る液晶表示パネルは、アクティブマトリクス基板と、上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた液晶層とを備え、上記アクティブマトリクス基板が、第１の透明基板に設けられた複数のスイッチング素子と、該各スイッチング素子を覆うように設けられた絶縁膜と、該絶縁膜上にマトリクス状に設けられ、該絶縁膜に上記各スイッチング素子毎に形成されたスルーホールを介して該各スイッチング素子にそれぞれ接続された複数の画素電極とを備え、上記対向基板が、第２の透明基板に起立するように設けられ上記液晶層の厚さを保持するためのフォトスペーサを備え、上記各画素電極に対応して複数の画素がマトリクス状に規定された液晶表示パネルであって、上記フォトスペーサが上記スルーホールの一方端に重なるように配置された複数の画素を配列してなる第１画素列と、上記フォトスペーサが上記スルーホールの他方端に重なるように配置された複数の画素を配列してなる第２画素列とを備えていることを特徴とする。
上記の構成によれば、フォトスペーサがスルーホールの一方端に重なるように配置された複数の画素を配列してなる第１画素列と、フォトスペーサがスルーホールの他方端に重なるように配置された複数の画素を配列してなる第２画素列とを備えているので、アクティブマトリクス基板及び対向基板を貼り合わせる際のずれなどにより、仮に、第１画素列において、対向基板のフォトスペーサの頭部がアクティブマトリクス基板のスルーホールの内部に落ち込んだとしても、第２画素列において、対向基板のフォトスペーサの頭部がアクティブマトリクス基板のスルーホールの内部に落ち込まないことになる。そして、この場合、第２画素列の各画素における対向基板のフォトスペーサの頭部がアクティブマトリクス基板のスルーホールの外側の画素電極に当接することにより、セル厚が確実に保持されるので、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性が保持される。また、フォトスペーサがスルーホールの一方端又は他方端に重なるように配置されているので、平面視でのフォトスペーサ及びスルーホールの間隔が狭くなる。これにより、フォトスペーサ又はスルーホールが透過領域に突出することが抑制されるので、画素の開口率の低下が抑制される。したがって、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することが可能になる。
上記第１画素列及び第２画素列は、互いに隣り合っていてもよい。
上記の構成によれば、第１画素列及び第２画素列が互いに隣り合っているので、具体的に、隣り合った画素列の一方でセル厚が確実に保持されることになる。
上記絶縁膜は、樹脂膜であってもよい。
上記の構成によれば、絶縁膜が一般的に無機絶縁膜よりも肉厚な樹脂膜であるので、絶縁膜に形成されるスルーホールが深く、その内壁が上方に向かって広がるように傾斜して形成され、安定したセル厚制御が懸念されるものの、上記のように、第１画素列及び第２画素列を備えているので、安定したセル厚制御が可能になる。
上記フォトスペーサは、第１フォトスペーサと、該第１フォトスペーサよりも低く形成された第２フォトスペーサとを有していてもよい。
上記の構成によれば、第２フォトスペーサが第１フォトスペーサよりも低く形成されているので、通常時には、第１フォトスペーサの頭部がアクティブマトリクス基板の表面に当接してセル厚が保持され、パネル表面が押圧された押圧時には、第２フォトスペーサの頭部がアクティブマトリクス基板の表面に当接してセル厚が保持されると共に、液晶滴下注入法により製造された液晶表示パネルにおいては、全てのフォトスペーサが上記第１フォトスペーサである場合よりも、各フォトスペーサと第２の透明基板との弾性特性の差異が小さくなり、パネル表面に低温衝撃が負荷されても、第２の透明基板の撓みに追随して各フォトスペーサも撓むことにより、両者の間に微小空間などが形成され難くなり、気泡の発生が抑制されることになる。
上記フォトスペーサは、上記液晶層の配向中心となるように構成されていてもよい。
上記の構成によれば、フォトスペーサが液晶層の配向中心となるので、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶表示パネルにおいて、フォトスペーサがセル厚を保持すると共に、液晶層の配向を規制することになる。
上記アクティブマトリクス基板は、互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線と、該各ゲート線に交差する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線と、上記各ゲート線に沿って互いに平行に延びるように設けられた複数の容量線とを有し、上記フォトスペーサ及びスルーホールは、上記各ソース線に沿って各容量線に重なるように配置されていてもよい。
上記の構成によれば、フォトスペーサ及びスルーホールが各ソース線に沿って各容量線に重なるように配置されているので、各ソース線の間隔が狭く設定された高精細な液晶表示パネルにおいて、画素の開口率の低下が具体的に抑制される。
上記アクティブマトリクス基板は、互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線と、該各ゲート線に交差する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線と、上記各ゲート線に沿って互いに平行に延びるように設けられた複数の容量線とを有し、上記フォトスペーサ及びスルーホールは、上記各ゲート線に沿って各容量線に重なるように配置されていてもよい。
上記の構成によれば、フォトスペーサ及びスルーホールが各ゲート線に沿って各容量線に重なるように配置されているので、各ソース線の間隔が狭く設定された高精細な液晶表示パネルにおいて、画素の開口率の低下が具体的に抑制されると共に、例えば、スイッチング素子として設けられた各ＴＦＴの半導体層のドレイン領域に接続された各ドレイン接続電極と各ソース線との間隔が広く設計されるので、各ドレイン接続電極と各ソース線との間における同層間のリーク不良などが抑制される。
また、具体的に本発明に係る液晶表示パネルは、アクティブマトリクス基板と、上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた液晶層とを備え、上記アクティブマトリクス基板が、第１の透明基板に設けられた複数のスイッチング素子と、該各スイッチング素子を覆うように設けられた絶縁膜と、該絶縁膜にマトリクス状に設けられ、該絶縁膜に上記各スイッチング素子毎に形成されたスルーホールを介して該各スイッチング素子にそれぞれ接続された複数の画素電極とを備え、上記対向基板が、第２の透明基板に起立するようにそれぞれ設けられ上記液晶層の厚さを保持するための第１フォトスペーサ及び該第１フォトスペーサよりも低い第２フォトスペーサを備えた液晶表示パネルであって、上記第１フォトスペーサは、上記スルーホールに重ならないように設けられ、上記第２フォトスペーサは、上記スルーホールに重なるように設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、通常、アクティブマトリクス基板の表面に当接する第１フォトスペーサがスルーホールに重ならないように設けられているので、セル厚が確実に保持される。また、第１フォトスペーサより低く形成され、パネル表面が押圧されたときなどにアクティブマトリクス基板の表面に当接する第２フォトスペーサがスルーホールに重なるように設けられているので、画素の開口率の低下が抑制される。したがって、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することが可能になる。
本発明によれば、フォトスペーサがスルーホールの一方端に重なるように配置された第１画素列と、フォトスペーサがスルーホールの他方端に重なるように配置された第２画素列とを備えているので、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することができる。
図１は、実施形態１に係る液晶表示パネルを構成するアクティブマトリクス基板２０ａの平面図である。 図２は、図１中のII−II線に沿ったアクティブマトリクス基板２０ａ及びそれを備えた液晶表示パネル５０ａの断面図である。 図３は、図１中のIII−III線に沿ったアクティブマトリクス基板２０ａの断面図である。 図４は、液晶表示パネル５０ａを模式的に示した平面図である。 図５は、実施形態２に係る液晶表示パネル５０ｂを模式的に示した平面図である。 図６は、実施形態３に係る液晶表示パネル５０ｃを模式的に示した平面図である。 図７は、実施形態４に係る液晶表示パネル５０ｄを模式的に示した平面図である。 図８は、実施形態５に係る液晶表示パネルを構成するアクティブマトリクス基板２０ｅの平面図である。 図９は、図８中のIX−IX線に沿ったアクティブマトリクス基板２０ｅ及びそれを備えた液晶表示パネル５０ｅの断面図である。 図１０は、実施形態６に係る液晶表示パネル５０ｆを模式的に示した平面図である。 図１１は、従来のアクティブマトリクス基板１２０の平面図である。
符号の説明
Ｌａ 第１画素列
Ｌｂ 第２画素列
Ｐ 画素
５ ＴＦＴ（スイッチング素子）
１０ａ 第１の透明基板
１０ｂ 第２の透明基板
１３ａ ゲート線
１３ｂ 容量線
１５ａ ソース線
１６ 樹脂膜（絶縁膜）
１６ａ スルーホール
１７ 画素電極
２０ａ，２０ｅ アクティブマトリクス基板
２３ａ 第１フォトスペーサ
２３ｂ 第２フォトスペーサ
３０ａ，３０ｅ 対向基板
４０ 液晶層
５０ａ〜５０ｆ 液晶表示パネル
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。
《発明の実施形態１》
図１〜図４は、本発明に係る液晶表示パネルの実施形態１を示している。具体的に図１は、本実施形態１の液晶表示パネルを構成するアクティブマトリクス基板２０ａの平面図である。そして、図２は、図１中のII−II線に沿ったアクティブマトリクス基板２０ａ及びそれを備えた液晶表示パネル５０ａの断面図であり、図３は、図１中のIII−III線に沿ったアクティブマトリクス基板２０ａの断面図である。なお、図１では、後述するように、アクティブマトリクス基板２０ａにおいて最上層に配置される各画素電極１７を太線で示している。
液晶表示パネル５０ａは、図２に示すように、互いに対向して配置されたアクティブマトリクス基板２０ａ及び対向基板３０ａと、両基板２０ａ及び３０ａの間に設けられた液晶層４０と、両基板２０ａ及び３０ａを互いに接着すると共に両基板２０ａ及び３０ａの間に液晶層４０を封入するためのシール材（不図示）とを備えている。
アクティブマトリクス基板２０ａは、図１〜図３に示すように、ガラス基板などの第１の透明基板１０ａと、第１の透明基板１０ａ上に略Ｌ字状に設けられた半導体層１１と、半導体層１１を覆うように設けられたゲート絶縁膜１２と、ゲート絶縁膜１２上に互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線１３ａと、ゲート絶縁膜１２上に各ゲート線１３ａに沿って互いに平行に延びるように設けられた複数の容量線１３ｂと、各ゲート線１３ａ及び各容量線１３ｂを覆うように設けられた層間絶縁膜１４と、層間絶縁膜１４上に各ゲート線１３ａと直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線１５ａと、層間絶縁膜１４上に各ソース線１５ａの間に島状に設けられた複数のドレイン接続電極１５ｂと、各ソース線１５ａ及び各ドレイン接続電極１５ｂを覆うように設けられた樹脂膜１６と、樹脂膜１６上にマトリクス状に設けられた複数の画素電極１７と、各画素電極１７を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。
ここで、液晶表示パネル５０ａでは、各画素電極１７に対応して、各々、画像の最小単位を構成する複数の画素Ｐ（後述する図４参照）がマトリクス状に規定されている。そして、各画素Ｐでは、隣り合う一対のゲート線１３ａと隣り合う一対のソース線１５ａとに囲まれた領域のうち、容量線１３ｂ及び後述するＴＦＴ５を構成する部分に重ならない領域に、例えば、バックライトからの光を透過して、画像表示に有効な領域（透過領域）が構成されている。
また、アクティブマトリクス基板２０ａでは、図１に示すように、各ゲート線１３ａ及び各ソース線１５ａの交差する部分にスイッチング素子としてＴＦＴ５が設けられている。
ＴＦＴ５は、図３に示すように、ゲート線１３ａの一部、及びゲート線１３ａの側方に突出した突出部により構成されたゲート電極Ｇと、ゲート電極Ｇに重なるようにチャネル領域１１ａ、チャネル領域１１ａの外側に低濃度ドープ領域（いわゆる、ＬＤＤ領域）１１ｂ、並びに低濃度ドープ領域１１ｂの外側にソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄを含む高濃度ドープ領域１１ｃがそれぞれ規定された半導体層１１と、ゲート電極Ｇ及び半導体層１１の間に設けられたゲート絶縁膜１２とを備えている。ここで、ソース領域Ｓは、図１及び図３に示すように、ゲート絶縁膜１２及び層間絶縁膜１４の積層膜に形成されたアクティブコンタクトホール１４ａを介してソース線１５ａに接続されている。また、ドレイン領域Ｄは、図２に示すように、ゲート絶縁膜１２及び層間絶縁膜１４の積層膜に形成されたアクティブコンタクトホール１４ｂを介してドレイン接続電極１５ｂに接続されている。さらに、ドレイン接続電極１５ｂは、図１及び図２に示すように、樹脂膜１６に形成されたスルーホール１６ａを介して画素電極１７に接続されている。
また、ドレイン領域Ｄは、図１及び図２に示すように、容量線１３ｂに重なるように設けられ、その容量線１３ｂと、それらの間に設けられたゲート絶縁膜１２と共に、補助容量を構成している。
対向基板３０ａは、図２に示すように、ガラス基板などの第２の透明基板１０ｂと、第２の透明基板１０ｂ上に格子状に設けられたブラックマトリクス２１ａと、ブラックマトリクス２１ａの各格子間に赤色層、緑色層及び青色層などの着色層が設けられたカラーフィルタ層２１ｂと、カラーフィルタ層２１を覆うように設けられた共通電極２２と、共通電極２２上に起立するように設けられた第１フォトスペーサ２３ａ及び第２フォトスペーサ２３ｂ（図１参照）と、共通電極２２を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。ここで、図１のアクティブマトリクス基板２０ａの平面図では、対向基板３０ａに配置する第１フォトスペーサ２３ａ及び第２フォトスペーサ２３ｂを２点鎖線で示している。
第１フォトスペーサ２３ａは、例えば、４．５μｍ程度の高さに形成され、図２に示すように、アクティブマトリクス基板２０ａの表面（画素電極１７の表面）に当接して、液晶層４０の厚さ、すなわち、セル厚を保持するように構成されている。
第２フォトスペーサ２３ｂは、例えば、４．２μｍ程度の高さで第１フォトスペーサ２３ａよりも低く形成され、パネル表面が押圧されたときに、アクティブマトリクス基板２０ａの表面（画素電極１７の表面）に当接して、液晶層４０の厚さを保持するように構成されている。また、第２フォトスペーサ２３ｂは、第１フォトスペーサ２３ａよりも低く形成されているので、液晶表示パネル５０ａが液晶滴下注入法により製造された場合においては、全てのフォトスペーサが第１フォトスペーサ２３ａである場合よりも、各フォトスペーサと第２の透明基板１０ｂとの弾性特性の差異が小さくなり、パネル表面に低温衝撃が負荷されても、第２の透明基板１０ｂの撓みに追随して各フォトスペーサも撓むことにより、両者の間に微小空間などが形成され難くなり、気泡の発生が抑制された構成になっている。
ここで、図４は、液晶表示パネル５０ａを模式的に示した平面図である。この図４では、各画素Ｐにおいて、アクティブマトリクス基板２０ａに形成されたスルーホール１６ａ、並びに対向基板３０ａに形成された第１フォトスペーサ２３ａ及び第２フォトスペーサ２３ｂを示している。
液晶表示パネル５０ａは、図４に示すように、各第１フォトスペーサ２３ａがスルーホール１６ａの一方端（図中下側）に重なるように配置された第１画素列Ｌａと、第１画素列Ｌａに隣り合い、各第１フォトスペーサ２３ａがスルーホール１６ａの他方端（図中上側）に重なるように配置された第２画素列Ｌｂとを備えている。
また、液晶表示パネル５０ａでは、図４に示すように、各第２フォトスペーサ２３ｂが第１画素列Ｌａ及び第２画素列Ｌｂにおいて各スルーホール１６ａに重なるように配置されている。ここで、例えば、画素Ｐのサイズが３０μｍ×９０μｍ程度である場合には、第１フォトスペーサ２３ａの個数密度が１１個／ｍｍ２程度であり、第２フォトスペーサ２３ｂの個数密度が３６０個／ｍｍ２程度である。また、画素Ｐのサイズが４０μｍ×１２０μｍ程度である場合には、第１フォトスペーサ２３ａの個数密度が１１個／ｍｍ２程度であり、第２フォトスペーサ２３ｂの個数密度が１９７個／ｍｍ２程度である。さらに、画素Ｐのサイズが５０μｍ×１５０μｍ程度である場合には、第１フォトスペーサ２３ａの個数密度が１１個／ｍｍ２程度であり、第２フォトスペーサ２３ｂの個数密度が１２２個／ｍｍ２程度である。なお、第１フォトスペーサ２３ａは、表示品位の低下を抑制するために、青色を表示する各画素Ｐのみに配置されるのが好ましい。
上記構成の液晶表示パネル５０ａは、アクティブマトリクス２０ａ上の各画素電極１７と対向基板３０ａ上の共通電極２２との間に配置する液晶層４０に所定の電圧を印加して、液晶層４０を構成する液晶分子の配向状態を変えることにより、各画素Ｐ毎にパネル内を透過する光の透過率を調整して、画像を表示するように構成されている。
次に、本実施形態の液晶表示パネル５０ａを製造する方法について一例を挙げて説明する。なお、本実施形態の製造方法は、アクティブマトリクス基板作製工程、対向基板作製工程及び液晶滴下貼り合わせ工程を備える。
＜アクティブマトリクス基板作製工程＞
まず、ガラス基板などの第１の透明基板１０ａの基板全体に、例えば、原料ガスとしてジシランなどを用いて、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、アモルファスシリコン膜（厚さ５０ｎｍ程度）を成膜した後、レーザ光の照射などによる加熱処理を行ってポリシリコン膜に変成する。その後、そのポリシリコン膜をフォトリソグラフィによりパターニングして、半導体層１１を形成する。なお、第１の透明基板１０ａ及び半導体層１１の間に、プラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜などを成膜して、ベースコート膜を形成してもよい。
続いて、半導体層１１が形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコン膜（厚さ１００ｎｍ程度）を成膜してゲート絶縁膜１２を形成した後に、ゲート絶縁膜１２を介して、半導体層１１に不純物としてリン又はボロンをドープする。
さらに、ゲート絶縁膜１２上の基板全体に、スパッタリング法により、例えば、窒化タンタル膜（厚さ５０ｎｍ程度）及びタングステン膜（厚さ３５０ｎｍ程度）を順次成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、ゲート線１３ａ及び容量線１３ｂを形成する。
続いて、ゲート線１３ａ（ゲート電極Ｇ）をマスクとして、ゲート絶縁膜１３を介して、半導体層１１にリン又はボロンをドープして、ゲート電極Ｇに重なる部分にチャネル領域１１ａを形成する。
さらに、ゲート電極Ｇを覆うように島状のフォトレジスト（不図示）を形成した後に、そのフォトレジスト及びゲート絶縁膜１２を介して、半導体層１１にリン又はボロンをドープする。なお、半導体層１１の容量線１３ｂに重なる領域については、容量線１３ｂを形成する前に、別途、リン又はボロンをドープする。その後、加熱処理を行い、ドープしたリン又はボロンの活性化処理を行うことにより、低濃度ドープ領域１１ｂ、並びにソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄを含む高濃度ドープ領域１１ｃを形成する。
続いて、半導体層１１にチャネル領域１１ａ、低濃度ドープ領域１１ｂ及び高濃度ドープ領域１１ｃが形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜（厚さ２５０ｎｍ程度）及び酸化シリコン膜（厚さ７００ｎｍ程度）を順に成膜して層間絶縁膜１４を形成した後に、ゲート絶縁膜１２及び層間絶縁膜１４の積層膜のソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄに重なる部分をそれぞれエッチング除去して、アクティブコンタクトホール１４ａ及び１４ｂを形成する。
そして、アクティブコンタクトホール１４ａ及び１４ｂを有する層間絶縁膜１４が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、チタン膜（厚さ１００ｎｍ程度）、アルミニウム膜（厚さ３５０ｎｍ程度）及びチタン膜（厚さ１００ｎｍ程度）を順次成膜した後に、フォトリソグラフィによりパターニングして、ソース線１５ａ及びドレイン接続電極１５ｂを形成する。
さらに、ソース線１５ａ及びドレイン接続電極１５ｂが形成された基板全体に、例えば、アクリル樹脂をスピンコーティング法により塗布して、樹脂膜１６（厚さ２μｍ程度）を形成した後に、樹脂膜１６のドレイン接続電極１５ｂに重なる部分をエッチング除去して、スルーホール１６ａを形成する。
そして、スルーホール１６ａを有する樹脂膜１６が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜（厚さ１００ｎｍ程度）を成膜した後、フォトリソグラフィによりパターニングして、画素電極１７を形成する。
最後に、画素電極１７が形成された基板全体に、印刷法により、ポリイミド樹脂を塗布した後に、ラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
以上のようにして、アクティブマトリクス基板２０ａを作製することができる。
＜対向基板作製工程＞
まず、ガラス基板などの第２の透明基板１０ｂの基板全体に、例えば、黒に着色した感光性レジスト材料を膜厚２μｍ程度で成膜した後、フォトリソグラフィによりパターン形成して、ブラックマトリクス２１ａを形成する。
続いて、ブラックマトリクス２１ａの格子間のそれぞれに、例えば、赤、緑又は青に着色された感光性レジスト材料を膜厚２μｍ程度で成膜した後に、フォトリソグラフィによりパターニングして、選択した色の着色層（例えば、赤色層）を形成する。その後、他の２色についても同様な工程を繰り返すことにより、他の着色層（例えば、緑色層及び青色層）を形成して、カラーフィルタ層２１ｂを形成する。
さらに、カラーフィルタ層２１ｂが形成された基板上に、スパッタリング法により、ＩＴＯ膜（厚さ１００ｎｍ程度）を成膜して、共通電極２２を形成する。なお、カラーフィルタ層２１ｂが形成された基板上にＩＴＯ膜を成膜する前に、カラーフィルタ層２１ｂを覆うようにオーバーコート層を形成して、平坦性を向上させてもよい。
その後、共通電極２２が形成された基板全体に、例えば、スピンコート法により、感光性アクリル樹脂を厚さ４．５μｍ程度で塗布した後に、フォトリソグラフィによりパターン形成して、第１フォトスペーサ２３ａ（高さ４．５μｍ程度）及び第２フォトスペーサ２３ｂ（４．２μｍ程度）を形成する。なお、第１フォトスペーサ２３ａ及び第２フォトスペーサ２３ｂは、感光性アクリル樹脂に対して、光透過率の異なる領域を備えたハーフトーンマスク又はグレートーンマスクを介して、例えば、波長３６５ｎｍ（ｉ線）又は波長４０５ｎｍ／４３６ｎｍ（ｇｈ線）の光を用いて、処理時間や光の強度を適宜調整して露光を行った後に、その露光された感光性アクリル樹脂に対して選択的にアッシングなどを行うことにより、所定の高さに形成される。
最後に、第１フォトスペーサ２３ａ及び第２フォトスペーサ２３ｂが形成された基板全体に、印刷法により、ポリイミド樹脂を塗布した後に、ラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
以上のようにして、対向基板３０ａを作製することができる。
＜液晶滴下貼り合わせ工程＞
まず、例えば、ディスペンサを用いて、上記対向基板作製工程で作製された対向基板３０ａに、紫外線硬化及び熱硬化併用型樹脂などにより構成されたシール材を枠状に描画する。
続いて、上記シール材が描画された対向基板３０ａにおけるシール材の内側の領域に液晶材料を滴下する。
さらに、上記液晶材料が滴下された対向基板３０ａと、上記アクティブマトリクス基板作製工程で作製されたアクティブマトリクス基板２０ａとを、減圧下で貼り合わせた後に、その貼り合わせた貼合体を大気圧に開放することにより、貼合体の表面を加圧する。
そして、上記貼合体に挟持されたシール材にＵＶ光を照射した後に、その貼合体を加熱することによりシール材を硬化させる。
以上のようにして、液晶表示パネル５０ａを製造することができる。
以上説明したように、本実施形態の液晶表示パネル５０ａによれば、第１フォトスペーサ２３ａがスルーホール１６ａの一方端に重なるように配置された複数の画素Ｐを配列してなる第１画素列Ｌａと、第１フォトスペーサ２３ｂがスルーホール１６ａの他方端に重なるように配置された複数の画素Ｐを配列してなる第２画素列Ｌｂとを備えているので、アクティブマトリクス基板２０ａ及び対向基板３０ａを貼り合わせる際のずれなどにより、仮に、第１画素列Ｌａにおいて、対向基板３０ａの第１フォトスペーサ２３ａの頭部がアクティブマトリクス基板２０ａのスルーホール１６ａの内部に落ち込んだとしても、第２画素列Ｌｂにおいて、対向基板３０ａの第１フォトスペーサ２３ａの頭部がアクティブマトリクス基板２０ａのスルーホール１６ａの内部に落ち込まないことになる。そして、この場合、第２画素列Ｌｂの各画素Ｐにおける対向基板３０ａの第１フォトスペーサ２３ａの頭部がアクティブマトリクス基板２０ａのスルーホール１６ａの外側の画素電極１７に当接することにより、セル厚が確実に保持されるので、第１フォトスペーサ２３ａによるセル厚制御の安定性が保持される。また、第１フォトスペーサ２３ａがスルーホール１６ａの一方端又は他方端に重なるように配置されているので、貼り合わせずれなどに対するマージンが不要となり、平面視での第１フォトスペーサ２３ａ及びスルーホール１６ａの間隔が狭くできる。これにより、第１フォトスペーサ２３ａ又はスルーホール１６ａが透過領域に突出することを抑制することができるので、画素の開口率の低下を抑制することができる。したがって、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の液晶表示パネル５０ａによれば、第２フォトスペーサ２３ｂが第１フォトスペーサ２３ａよりも低く形成されているので、通常時には、第１フォトスペーサ２３ａの頭部がアクティブマトリクス基板２０ａの表面に当接してセル厚を保持することができ、パネル表面が押圧された押圧時には、第２フォトスペーサ２３ｂの頭部がアクティブマトリクス基板２０ａの表面に当接してセル厚を保持することができると共に、液晶滴下注入法により製造された液晶表示パネルにおいては、全てのフォトスペーサが第１フォトスペーサ２３ａである場合よりも、各フォトスペーサと第２の透明基板１０ｂとの弾性特性の差異が小さくなり、パネル表面に低温衝撃が負荷されても、第２の透明基板１０ｂの撓みに追随して各フォトスペーサも撓むことにより、両者の間に微小空間などが形成され難くなり、気泡の発生を抑制することができる。
また、本実施形態の液晶表示パネル５０ａによれば、第１フォトスペーサ２３ａ、第２フォトスペーサ２３ｂ及びスルーホール１６ａが各ソース線１５ａに沿って各容量線１３ｂに重なるように配置されているので、特に、各ソース線１５ａの間隔が狭く設定された高精細な液晶表示パネルにおいて、画素の開口率の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の液晶表示パネル５０ａによれば、各第１フォトスペーサ２３ａ及び各スルーホール１６ａの近傍における液晶層４０の配向の乱れ易い部分が透過領域に突出することを抑制することができ、光漏れの発生及びコントラストの低下を抑制することができる。そして、これにより、光漏れ及びコントラストの低下を抑制するための遮光膜を別途設ける必要がない。
《発明の実施形態２》
図５は、本実施形態の液晶表示パネル５０ｂを模式的に示した平面図である。なお、以下の各実施形態において、図１〜図４と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
上記実施形態１の液晶表示パネル５０ａでは、図４に示すように、各第２フォトスペーサ２３ｂが各スルーホール１６ａの全体に重なるように配置されていたが、本実施形態の液晶表示パネル５０ｂでは、図５に示すように、各第２フォトスペーサ２３ｂが各スルーホール１６ａの一部に重なるように配置されている。
本実施形態の液晶表示パネル５０ｂによれば、上記実施形態１と同様に、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することができる。
《発明の実施形態３》
図６は、本実施形態の液晶表示パネル５０ｃを模式的に示した平面図である。
上記実施形態１の液晶表示パネル５０ａ及び実施形態２の液晶表示パネル５０ｂでは、図４及び図５に示すように、各第１フォトスペーサ２３ａに対して各スルーホール１６ａをソース線１５ａに沿って（図中縦方向に）ずれた状態で配置させていたが、本実施形態の液晶表示パネル５０ｃでは、図６に示すように、各第１フォトスペーサ２３ａに対して各スルーホール１６ａをゲート線１３ａに沿って（図中横方向に）ずれた状態で配置させている。
具体的に液晶表示パネル５０ｃは、図６に示すように、各第１フォトスペーサ２３ａがスルーホール１６ａの一方端（図中左側）に重なるように配置された第１画素列Ｌａと、第１画素列Ｌａに隣り合い、各第１フォトスペーサ２３ａがスルーホール１６ａの他方端（図中右側）に重なるように配置された第２画素列Ｌｂとを備えている。
本実施形態の液晶表示パネル５０ｃによれば、上記実施形態１及び２と同様に、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することができる。
本実施形態の液晶表示パネル５０ｃによれば、平面視での各第１フォトスペーサ２３ａ及び各スルーホール１６ａの間隔を狭くできるので、各ソース線と各ドレイン接続電極との間隔を広く設計することができ、同層間におけるリーク不良などを抑制することができる。
《発明の実施形態４》
図７は、本実施形態の液晶表示パネル５０ｄを模式的に示した平面図である。
上記実施形態３の液晶表示パネル５０ｃでは、図６に示すように、各第２フォトスペーサ２３ｂが各スルーホール１６ａの全体に重なるように配置されていたが、本実施形態の液晶表示パネル５０ｄでは、図７に示すように、各第２フォトスペーサ２３ｂが各スルーホール１６ａの一部に重なるように配置されている。
本実施形態の液晶表示パネル５０ｄによれば、上記実施形態１〜３と同様に、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することができる。
《発明の実施形態５》
図８は、本実施形態の液晶表示パネルを構成するアクティブマトリクス基板２０ｅの平面図であり、図９は、図８中のIX−IX線に沿ったアクティブマトリクス基板２０ｅ及びそれを備えた液晶表示パネル５０ｅの断面図である。
上記各実施形態では、透過型の液晶表示パネルを例示したが、本実施形態では、半透過型の液晶表示パネル５０ｅを説明する。
具体的に液晶表示パネル５０ｅは、図９に示すように、互いに対向して配置されたアクティブマトリクス基板２０ｅ及び対向基板３０ｅと、両基板２０ｅ及び３０ｅの間に設けられた液晶層４０と、両基板２０ｅ及び３０ｅを互いに接着すると共に両基板２０ｅ及び３０ｅの間に液晶層４０を封入するためのシール材（不図示）とを備えている。
アクティブマトリクス基板２０ｅは、図９に示すように、上記実施形態１のアクティブマトリクス２０ａの各画素電極１７上に反射電極１８が設けられた構成になっている。ここで、反射電極１８は、各画素電極１７上において、各ゲート線１３ａと、そのゲート線１３ａに隣り合う一方の容量線１３ｂとの間に設けられ、反射モードの表示を行う反射領域を構成している。そして、反射電極１８から露出する画素電極１７は、透過モードの表示を行う透過領域を構成している。
また、アクティブマトリクス基板２０ｅは、上記実施形態１で説明したアクティブマトリクス基板作製工程において、画素電極１７を形成した後に、その画素電極１７が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、モリブデン膜及びアルミニウム膜を順次成膜し、フォトリソグラフィによりパターニングして、反射電極１８を形成することにより、作製することができる。
対向基板３０ｅは、図９に示すように、上記実施形態１の対向基板３０ａにおけるカラーフィルタ層２１ｂ及び共通電極２２の間に、ホワイト層２１ｃが設けられた構成になっている。ここで、ホワイト層２１ｃは、アクティブマトリクス基板２０ｅの反射領域１８に重なるように設けられ、反射領域におけるセル厚が透過領域におけるセル厚の１／２になるように構成されている。
また、対向基板３０ｅは、上記実施形態１で説明した対向基板作製工程において、カラーフィルタ層２１ｂを形成した後に、そのカラーフィルタ層２１ｂが形成された基板全体に、無色の感光性レジスト材料を成膜した後に、フォトリソグラフィによりパターニングして、ホワイト層２１ｃを形成することにより、作製することができる。
本実施形態の液晶表示パネル５０ｅによれば、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、各ソース線と各ドレイン接続電極との間隔を広く設計することができ、同層間におけるリーク不良などを抑制することができる。
上記各実施形態では、各第１フォトスペーサ２３ａ及び各第２フォトスペーサ２３ｂの位置を固定した状態で、スルーホール１６ａの位置を移動させることにより、各フォトスペーサとスルーホールとの位置関係を設定していたが、本発明は、スルーホールの位置を固定した状態で、各フォトスペーサの位置を移動させることにより、各フォトスペーサとスルーホールとの位置関係を設定してもよく、また、それらが複合していてもよい。
上記各実施形態では、互いに隣り合う第１画素列Ｌａ及び第２画素列Ｌｂにおいて、各第１フォトスペーサ２３ａが互いに隣り合う一対のスルーホール１６ａの内側に重なるように配置されていたが、本発明は、各第１フォトスペーサが互いに隣り合う一対のスルーホールの外側に重なるように配置されていてもよい。
上記各実施形態では、第１画素列Ｌａ及び第２画素列Ｌｂが互いに隣り合っていたが、本発明では、第１画素列Ｌａ及び第２画素列Ｌｂが互いに離間していてもよい。すなわち、第１画素列Ｌａ及び第２画素列Ｌｂの間において、フォトスペーサ及びスルーホールの間に特別な位置関係が設定されていない画素列が１列以上配置され、それらの画素列が繰り返されていてもよい。
《発明の実施形態６》
図１０は、本実施形態の液晶表示パネル５０ｆを模式的に示した平面図である。
上記各実施形態の液晶表示パネルでは、各第１フォトスペーサ２３ａが各スルーホール１６ａの一方端に重なるように配置された第１画素列Ｌａ、及び各第１フォトスペーサ２３ａが各スルーホール１６ａの他方端に重なるように配置された第２画素列Ｌｂが規定されていたが、本実施形態の液晶表示パネル５０ｆでは、第１フォトスペーサ２３ａがスルーホール１６ａに重ならないように設けられ、第２フォトスペーサ２３ｂがスルーホール１６ａに重なるように設けられている。
本実施形態の液晶表示パネル５０ｆによれば、通常、アクティブマトリクス基板の表面に当接する第１フォトスペーサ２３ａがスルーホール１６ａに重ならないように設けられているので、セル厚を確実に保持することができる。また、第１フォトスペーサ２３ｂより低く形成され、パネル表面が押圧されたときなどにアクティブマトリクス基板の表面に当接する第２フォトスペーサ２３ｂがスルーホール１６ａに重なるように設けられているので、画素の開口率の低下を抑制することができる。したがって、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することができる。
上記各実施形態では、液晶層の配向方式について言及しなかったが、ＡＳＶ（Advanced Super View）液晶などのＶＡ方式の液晶表示パネルにおいては、上記各実施形態の各フォトスペーサを液晶層の配向中心としてもよい。
上記各実施形態では、フォトスペーサとして、第１フォトスペーサ及び第２フォトスペーサを例示したが、本発明は、通常時に、アクティブマトリクス基板の表面に当接するフォトスペーサだけであってもよい。
上記各実施形態では、フォトスペーサが各画素の略中央（半透過型においては、反射領域の略中央）に配置する構成を例示したが、フォトスペーサは、各画素内であれば、どこに配置されていてもよい。
上記各実施形態では、スイッチング素子として、ＴＦＴを備えた液晶表示パネルを例示したが、本発明は、ＭＩＭ(Metal Insulator Metal)などの他のスイッチング素子を備えた液晶表示パネルについても適用することができる。
以上説明したように、本発明は、フォトスペーサによるセル厚制御の安定性を保持して、画素の開口率の低下を抑制することができるので、フォトスペーサを画素内に配置した液晶表示パネル全般について有用である。

Claims (8)

  1. アクティブマトリクス基板と、
    上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、
    上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた液晶層とを備え、
    上記アクティブマトリクス基板が、第１の透明基板に設けられた複数のスイッチング素子と、該各スイッチング素子を覆うように設けられた絶縁膜と、該絶縁膜上にマトリクス状に設けられ、該絶縁膜に上記各スイッチング素子毎に形成されたスルーホールを介して該各スイッチング素子にそれぞれ接続された複数の画素電極とを備え、
    上記対向基板が、第２の透明基板に起立するように設けられ上記液晶層の厚さを保持するためのフォトスペーサを備え、
    上記各画素電極に対応して複数の画素がマトリクス状に規定された液晶表示パネルであって、
    上記フォトスペーサが上記スルーホールの一方端に重なるように配置された複数の画素を配列してなる第１画素列と、
    上記フォトスペーサが上記スルーホールの他方端に重なるように配置された複数の画素を配列してなる第２画素列とを備えていることを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 請求項１に記載された液晶表示パネルにおいて、
    上記第１画素列及び第２画素列は、互いに隣り合っていることを特徴とする液晶表示パネル。
  3. 請求項１又は２に記載された液晶表示パネルにおいて、
    上記絶縁膜は、樹脂膜であることを特徴とする液晶表示パネル。
  4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載された液晶表示パネルにおいて、
    上記フォトスペーサは、第１フォトスペーサと、該第１フォトスペーサよりも低く形成された第２フォトスペーサとを有していることを特徴とする液晶表示パネル。
  5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載された液晶表示パネルにおいて、
    上記フォトスペーサは、上記液晶層の配向中心となるように構成されていることを特徴とする液晶表示パネル。
  6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載された液晶表示パネルにおいて、
    上記アクティブマトリクス基板は、互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線と、該各ゲート線に交差する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線と、上記各ゲート線に沿って互いに平行に延びるように設けられた複数の容量線とを有し、
    上記フォトスペーサ及びスルーホールは、上記各ソース線に沿って各容量線に重なるように配置されていることを特徴とする液晶表示パネル。
  7. 請求項１乃至６の何れか１つに記載された液晶表示パネルにおいて、
    上記アクティブマトリクス基板は、互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線と、該各ゲート線に交差する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線と、上記各ゲート線に沿って互いに平行に延びるように設けられた複数の容量線とを有し、
    上記フォトスペーサ及びスルーホールは、上記各ゲート線に沿って各容量線に重なるように配置されていることを特徴とする液晶表示パネル。
  8. アクティブマトリクス基板と、
    上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、
    上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた液晶層とを備え、
    上記アクティブマトリクス基板が、第１の透明基板に設けられた複数のスイッチング素子と、該各スイッチング素子を覆うように設けられた絶縁膜と、該絶縁膜にマトリクス状に設けられ、該絶縁膜に上記各スイッチング素子毎に形成されたスルーホールを介して該各スイッチング素子にそれぞれ接続された複数の画素電極とを備え、
    上記対向基板が、第２の透明基板に起立するようにそれぞれ設けられ上記液晶層の厚さを保持するための第１フォトスペーサ及び該第１フォトスペーサよりも低い第２フォトスペーサを備えた液晶表示パネルであって、
    上記第１フォトスペーサは、上記スルーホールに重ならないように設けられ、
    上記第２フォトスペーサは、上記スルーホールに重なるように設けられていることを特徴とする液晶表示パネル。
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