(57)【要約】【課題】スイッチング素子と画素電極の導通を確実に図り、点灯不良の低減を可能とする。【解決手段】コンタクトホール２７は、着色層２５ａ等を有しない部分に形成されているので、コンタクトホール２７の周囲は、着色層２５ａ等が存在せず、コンタクトホール２７における壁面の角度であるテーパ角θを小さくできる。コンタクトホール２７を介してドレイン電極２６ｃに接続される画素電極では、テーパ角θと同じ角度で曲がっている部分が存在するが、角度が小さいので、その部分にひびが入る可能性を低減することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた複数の走査線及び信号線と、
前記走査線及び信号線の交差部に設けられたスイッチング素子と、
前記走査線、信号線、及びスイッチング素子を被覆する絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された画素電極と、
前記画素電極と前記スイッチング素子とを電気的に接続するよう前記絶縁膜に設けられたコンタクトホールと、
前記絶縁基板に対向して配置された対向基板と、
前記絶縁基板と前記対向基板に挟持された液晶層と、を備え、
前記絶縁基板上に着色層を有し、
前記絶縁膜は、前記着色層を被覆し、
前記コンタクトホールは、前記着色層を有しない部分に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記絶縁膜は、透明なアクリル樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記コンタクトホールのテーパ角度は、２５度〜４５度であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記コンタクトホールのテーパ角度は、１８度〜６０度であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子と画素電極の導通を確実に図り、点灯不良の低減を可能とした液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板の間に液晶層を挟持する構造を有する。また、カラー表示を行う液晶表示装置は、対向基板に着色層（カラーフィルタ）を備える。一方で、着色層をアレイ基板に備える液晶表示装置があり、かかる液晶表示装置は、カラーフィルタ・オン・アレイ型（以下、ＣＯＡ型という）液晶表示装置という。
【０００３】
ＣＯＡ型液晶表示装置では、着色層の下にあるスイッチング素子と着色層の上にある画素電極とを電気的に接続するため、着色層にコンタクトホールが形成される。
【０００４】
通常、着色層は着色のための顔料を含んでおり、またフォトリソグラフィ法により形成する場合には感光性レジストとしての機能を有している。そのため着色層はカルボン酸等の不純物を含み、この不純物が液晶に溶け出すと、画像の焼き付き等の不具合を起こすことがある。
【０００５】
不純物は、顔料の精製により、画質の問題が生じないようになるまでを除去できるが、材料の開発時間と費用が増加してしまう。
【０００６】
そのため、着色層を透明な樹脂などからなる絶縁層で被覆し、不純物の溶出を防ぐことが多い。絶縁層は、着色層どうしの繋ぎ目の凹凸を被覆するので、いわゆるギャップの均一化に寄与し、画質への悪影響の防止にもなる。
【０００７】
図２は、ＣＯＡ型液晶表示装置の一部断面を概略的に示す断面図である。
【０００８】
上記の着色層、スイッチング素子、画素電極、コンタクトホールおよび絶縁層は、同図では、符号２５ａ等、符号２６、符号２４、符号２７および符号２８をそれぞれ付与されたものである。
【０００９】
着色層２５ａ等は、絶縁基板２０ａの上に形成され、コンタクトホール２７の位置で部分的に除去される。絶縁層２８も、ほぼ同じ位置で部分的に除去される。こうして、絶縁層２８にコンタクトホール２７が形成され、スイッチング素子２６のドレイン電極２６ｃの一部が露出する。
【００１０】
そして、コンタクトホール２７の周囲における絶縁膜２８の上に画素電極２４が形成される。画素電極２４は、コンタクトホール２７を介し、ドレイン電極２６ｃと電気的に接続される。
【００１１】
図６に示すように、コンタクトホール２７の位置では、着色層２５ａ等と絶縁層２８
の２層構造を形成する必要があるため、コンタクトホール２７の壁面の角度であるテーパ角θが大きくなる。また、画素電極２４は、コンタクトホール２７の位置ではテーパ角θと同じ角度で曲がる。こうして画素電極２４は、大きな角度で曲がっているため、曲がっている部分にひびが入る可能性が高い。
【００１２】
そのため、ドレイン電極２６ｃと画素電極２４が導通せず、点灯不良が多く発生する可能性がある。
【００１３】
また、絶縁層２８を形成する材料には感光性樹脂が使われることが多いが、液体（レジスト液という）なので、このレジスト液が、着色層２５ａのない箇所、つまり後にコンタクトホール２７となる箇所に流れこむと、表面張力により、当該箇所ではレジスト液が厚くなる。
【００１４】
図７に示すように、レジスト液により形成される絶縁層２８も、コンタクトホール２７の箇所では厚くなる。
【００１５】
そのため、露光および現像によって絶縁層２８を除去してコンタクトホール２７を形成するには、より深い穴を開ける必要があり、加工後の寸法および形状バラツキが大きくなる可能性がある。
【００１６】
このためドレイン電極２６ｃが露出している部分の面積が狭くなった画素においてはドレイン電極２６ｃと画素電極２４とを確実に導通させることができず、点灯不良が発生する可能性がある。
【００１７】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。  
【特許文献１】特願２００６−００７１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチング素子と画素電極の導通を確実に図り、点灯不良の低減を可能とした液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた複数の走査線及び信号線と、前記走査線及び信号線の交差部に設けられたスイッチング素子と、前記走査線、信号線、及びスイッチング素子を被覆する絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された画素電極と、前記画素電極と前記スイッチング素子とを電気的に接続するよう前記絶縁膜に設けられたコンタクトホールと、前記絶縁基板に対向して配置された対向基板と、前記絶縁基板と前記対向基板に挟持された液晶層と、を備え、前記絶縁基板上に着色層を有し、前記絶縁膜は、前記着色層を被覆し、前記コンタクトホールは、前記着色層を有しない部分に形成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、コンタクトホールは、着色層を有しない部分に形成されていることで、コンタクトホールの壁面の角度であるテーパ角を小さくでき、よって、スイッチング素子と画素電極の導通を確実に図ることができる。その結果、点灯不良を低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の液晶表示装置によれば、コンタクトホールは、着色層を有しない部分に形成されていることで、コンタクトホールの壁面の角度であるテーパ角を小さくでき、よって、スイッチング素子と画素電極の導通を確実に図ることができる。その結果、点灯不良を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る液晶表示装置の実施の形態を図面を参照し説明する。ここでは、ＣＯＡ型液晶表示装置を例に説明する。また、説明において、同一部分は同一符号で示すこととする。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿って切断してできた断面を概略的に示す拡大断面図である。また、図３は、図２の破線部Ｒを対向基板１１側から見た様子を示す拡大平面図である。また、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿って切断してできた断面を示す拡大断面図である。また、図５は、図３のＢ−Ｂ線に沿って切断してできた断面における製造途中の様子を示す拡大断面図である。
【００２４】
なお、図２は、概略的なものであり、本発明の実施の形態における特徴は、主に図４、図５に示されている。また、図３〜図５では、便宜上、スペーサを図示省略している。
【００２５】
液晶表示装置は、表示領域１２を有するアレイ基板１０と、アレイ基板１０に所定の間隔をもって対向配置された対向基板１１と、表示領域１２を駆動する図示しない集積回路とを備える。アレイ基板１０の下面には、光源となるバックライトユニット１３が配置される。バックライトユニット１３は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等を備えてなるものである。
【００２６】
アレイ基板１０は、絶縁性を有するガラス等からなる透明な絶縁基板２０ａと、絶縁基板２０ａの上に形成された多層薄膜２１と、図示しない配向膜を備えている。絶縁基板２０ａの上には、図３に示す複数本の信号線２２及び図示しない走査線が、多層薄膜２１を介して格子状に配置されている。また、各走査線に沿って図示しない補助容量線が配列され、補助容量線と信号線２２がなすマス目上の画素開口にほぼ対応するように、Indium-Tin-Oxide（以下、「ＩＴＯ」という）等の透明な導電材料からなる画素電極２４が配設される。
【００２７】
表示領域１２は、全ての画素電極２４により構成される領域をいう。
【００２８】
補助容量線は、画素電極２４の電位を保持するために、補助容量線と画素電極２４とで静電容量（一般的には補助容量という）を形成するためのものである。
【００２９】
走査線及び信号線２２の各交点の近傍には、画素電極２４を制御するためのスイッチング素子２６が形成される。
【００３０】
スイッチング素子２６上に、多層薄膜２１の一部である有機絶縁膜２５が形成される。その際、まず、スイッチング素子２６が形成された絶縁基板２０ａの上に、例えば、緑色のレジスト液がスピンナ塗布され、約９０℃でプリベークされる。
【００３１】
次に、ドレイン電極２６ｃ周囲を除く所定の位置にマスクパターンが配され、１５０ｍＪ／平方ｃｍの強度の紫外線による露光がなされる。次に、重量比で約０．１％のテトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）水溶液を用いて約４０秒間現像がなされる。
【００３２】
次に、絶縁基板２０ａは、水洗いされ、約２００℃で１時間ほどポストベークされる。こうして、着色層２５ａが、例えば、緑の着色層として形成される。マスクパターンは、ドレイン電極２６ｃ周囲に配していないので、着色層２５ａは、ドレイン電極２６ｃ周囲には形成されない。
【００３３】
その後、同様に、着色層２５ｂ、着色層２５ｃが、例えば、青の着色層、赤の着色層として形成される。これらの着色層も、マスクパターンの配置により、ドレイン電極２６ｃ周囲には形成されない。
【００３４】
各着色層の上には、着色層の工程と同様な工程により、例えば透明なアクリル樹脂からなる絶縁膜２８が形成されている。絶縁膜２８は、ドレイン電極２６ｃ上にも形成されている。
【００３５】
図５は、続いて、絶縁膜２８にコンタクトホール２７が形成された様子を示す図であり、同図に示すように、各ドレイン電極２６ｃ周囲の絶縁膜２８が部分的に除去されてコンタクトホール２７が形成される。
【００３６】
次に、各コンタクトホール２７の周囲における絶縁膜２８の上に画素電極２４が形成される。
【００３７】
ここでは、例えば、スパッタリングによりＩＴＯが堆積され、ＩＴＯがパターニングされ、画素電極２４が形成される。
【００３８】
画素電極２４は、コンタクトホール２７を介し、スイッチング素子２６と電気的に接続される。
【００３９】
ここで、スイッチング素子２６は、ゲート電極２６ａ、ソース電極２６ｂ、ドレイン電極２６ｃから構成される薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）を用いる。ゲート電極２６ａは走査線と電気的に接続される。ソース電極２６ｂは信号線２２と電気的に接続される。ドレイン電極２６ｃは、コンタクトホール２７を介し、画素電極２４と電気的に接続される。
【００４０】
画素電極２４により構成される表示領域１２を囲むように、光を遮光するためのブラックマトリクス層（以下、「ＢＭ層」という）３１が形成される。ＢＭ層３１は、着色層の工程と同様な工程により、黒色樹脂を用いて形成される。
【００４１】
次に、絶縁基板２０ａの上に、例えば、ポリイミドからなる配向膜材料が塗布され、配向膜材料に対して配向処理がなされ、こうして配向膜（図示せず）が形成される。アレイ基板１０は、この配向膜形成後において、絶縁基板２０ａおよびその上に形成されたものの総称である。
【００４２】
アレイ基板１０の上には、例えば、インクジェット工法により、必要数の球状スペーサ３２が配される。球状スペーサ３２は、樹脂（透明なアクリル樹脂など）からなる球であり、球の直径は、例えば３〜６μmである。あるいは、アレイ基板１０の上には、図示しないが、必要数の柱状スペーサが配される。
【００４３】
対向基板１１は、絶縁性を有するガラス等からなる透明な絶縁基板２０ｂを有し、アレイ基板１０と対向して配置される。また、対向基板１１は、液晶層３０側にＩＴＯからなる透明電極３３と図示しない配向膜を有する。透明電極３３は、例えば、スパッタリングにより堆積されたＩＴＯをパターニングして形成される。また、絶縁基板２０ｂの全面に、例えば、ポリイミドからなる配向膜材料が塗布され、配向膜材料に対して配向処理がなされ、こうして配向膜が形成される。対向基板１１は、この配向膜形成後において、絶縁基板２０ｂおよびその上に形成されたものの総称である。
【００４４】
対向基板１１におけるＢＭ層３１を囲む額縁領域の一部を液晶注入口（図示せず）として残し、液晶注入口以外の額縁領域にシール材２９が塗布される。その後、対向基板１１は、シール材２９によりアレイ基板１０と貼り合わせられる。アレイ基板１０と対向基板１１は、枚葉方式の封着治具に装着され、排気され更に約１７０℃の硬化温度で３０分ほど焼成される。アレイ基板１０と対向基板１１間の距離は、球状スペーサ３２等により、均一化される。
【００４５】
この状態のアレイ基板１０と対向基板１１は、セルと称される。セルが得られると、セルの中つまりアレイ基板１０と対向基板１１の間が真空状態とされ、液晶注入口から、例えば、カイラル剤を添加したネマティック液晶材料が注入される。その後、液晶注入口は、紫外線硬化樹脂などの封止材（図示せず）により塞がれ、封止材は紫外線により硬化される。
【００４６】
こうして、アレイ基板１０と対向基板１１の間に液晶層３０が挟持される。ギャップ（液晶層の厚み）は、球状スペーサ３２等により、均一化される。
【００４７】
アレイ基板１０の液晶層３０側と反対の面には、図示しない偏光板が配設される。同様に、対向基板１１の液晶層３０側と反対の面にも、図示しない偏光板が配設される。
【００４８】
本実施の形態に係る液晶表示装置では、各走査線に与えられた走査信号により各ＴＦＴ２６がオンオフし、液晶層が光を遮断または透過させる。また、各信号線２２に与えられた映像信号がＴＦＴ２６を介して画素電極２４に与えられ、これにより、透過する光の強度が映像信号に応じたものとなる。こうして、各画素電極の領域が個別に点灯し、液晶表示装置は画像を表示する。
【００４９】
ここで、図４および図５を参照し、コンタクトホール２７およびその近傍の構造について説明する。
【００５０】
まず、コンタクトホール２７は、着色層２５ａ等を有しない部分に形成されているので、コンタクトホール２７の周囲は、着色層２５ａ等が存在せず、よって、図５に示すように、コンタクトホール２７における壁面の角度であるテーパ角θを小さくできる。
【００５１】
仮に、例えば、テーパ角θが大きい場合、テーパ角θと同じ角度で曲がる画素電極２４の曲がっている部分にひびが入る可能性が高い。しかしながら、本実施の形態では、テーパ角θを小さくできる。よって、画素電極２４にひびが入る可能性を低減することができ、ドレイン電極２６ｃと画素電極２４の導通を確実に図ることができる。その結果、点灯不良を低減することができる。
【００５２】
そのためには、テーパ角θは、少なくとも６０度以下とするのが好ましく、４５度以下であれば最適である。
【００５３】
また、着色層が形成された時点で、絶縁基板２０ａの表面は、着色層を有しない部分による段差はあれど、大局的には平面である。よって、その表面にレジスト液を塗布することで形成される絶縁層２８の厚みは均一化され、特に着色層を有しない部分で厚くならない。よって、コンタクトホール２７形成後の寸法および形状バラツキが大きくならずドレイン電極２６ｃと画素電極２４と確実に導通させることができ、点灯不良を低減できる。
【００５４】
なお、テーパ角θは、小さすぎても好ましくない。例えば、テーパ角θが１８度未満である場合、テーパ部分の距離が長くなる分コンタクトホール２７を配置するスペースを大きく取る必要があり、画素の開口率が低下する。また、テーパ角θを１８度未満となるのは、レジスト液の材料として、テーパの部分が融けやすくなるようなものを使用している、または、テーパの部分が融けやすくような条件の設定となっていることが多い。この場合スルーホールを精度良く形成することが難しくなり、場合によってはスルーホール内にレジスト液の残渣が残ってしまう。よって、テーパ角θは、少なくとも１８度以上とするのが好ましく、２５度以上であれば最適である。
【００５５】
したがって、本実施の形態に係る液晶表示装置によれば、絶縁基板２０ａと、絶縁基板上に設けられた複数の走査線及び信号線２２と、走査線及び信号線の交差部に設けられたスイッチング素子２６と、走査線、信号線、及びスイッチング素子を被覆する絶縁膜２８と、絶縁膜上に形成された画素電極２４と、画素電極とスイッチング素子とを電気的に接続するよう絶縁膜に設けられたコンタクトホール２７と、絶縁基板に対向して配置された対向基板１１と、絶縁基板と対向基板に挟持された液晶層３０と、を備え、絶縁基板上に着色層２５ａ等を有し、絶縁膜は、着色層を被覆し、コンタクトホール２７は、着色層を有しない部分に形成されていることで、コンタクトホール２７の壁面の角度であるテーパ角θを小さくでき、よって、ドレイン電極２６ｃと画素電極２４の導通を確実に図ることができる。その結果、点灯不良を低減することができる。
【００５６】
また、コンタクトホール２７のテーパ角度は、少なくとも１８度〜６０度であれば好適であり、２５度〜４５度とすれば最適である。
【００５７】
また、本実施の形態では、絶縁膜２８が、透明なアクリル樹脂からなるとしたが、他の材料を用いても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による液晶表示装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断してできた断面を概略的に示す拡大断面図である。
【図３】図２の破線部Ｒを対向基板１１側から見た様子を示す拡大平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿って切断してできた断面を示す拡大断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿って切断してできた断面における製造途中の様子を示す拡大断面図である。
【図６】従来におけるコンタクトホール２７の位置での着色層２５ａと絶縁層２８の２層構造を示す断面図である。
【図７】従来におけるコンタクトホール２７の位置での絶縁層２８の厚みを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…アレイ基板
１１…対向基板
１２…表示領域
１３…バックライトユニット
２０ａ、２０ｂ…絶縁基板
２１…多層薄膜
２２…信号線
２４…画素電極
２５…有機絶縁膜
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ…着色層
２６…スイッチング素子（ＴＦＴ）
２６ａ…ゲート電極
２６ｂ…ソース電極
２６ｃ…ドレイン電極
２７…コンタクトホール
２８…絶縁膜
２９…シール材
３０…液晶層
３１…ＢＭ層
３２…球状スペーサ
３３…透明電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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