(57)【要約】【課題】柱状スペーサにより生じる配向膜のラビングの陰の影響を無くし、かつ、黒表示時の表示ムラ残り（「黒もや」）を無くすことのできる液晶表示装置が要求されている。【解決手段】ＴＦＴ基板１００に対向配置される対向基板２００のブラックマトリクス２５１上方に柱状スペーサ２５４を設け、ＴＦＴ基板１００に接触する柱状スペーサ２５４の頂部の位置を、ＴＦＴ基板１００のゲート配線１０２の中心から、ゲート配線１０２と平行する共通配線１０３側にずらす。さらに、ＴＦＴ基板１００に接触する柱状スペーサ２５４の頂部を全てＴＦＴ基板１００と接触させるのではなく、一部がＴＦＴ基板１００との間に隙間を有する構造とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、第２基板と、前記第１及び第２基板との間に挟まれる液晶とを備え、前記第１基板上には、ゲート配線及びそれに平行する共通配線、前記ゲート配線の上のゲート絶縁膜を挟んで前記ゲート配線と交差するデータ線、前記データ線を覆う第１層間絶縁膜、第１配向膜が設けられ、前記第２基板上には、前記ゲート配線に対向する遮光膜、前記遮光膜を覆う第２層間絶縁膜、前記第２層間絶縁膜上にあって前記ゲート配線と前記データ線との交差点から離れたゲート配線上に位置する柱状スペーサ、前記第２層間絶縁膜及び前記柱状スペーサを覆う第２配向膜が設けられる液晶表示装置であって、
前記柱状スペーサの前記第１基板側の頂部の中心は前記ゲート配線の中心から前記共通配線側にずれ、かつ、前記柱状スペーサの前記第１基板側の頂部が前記ゲート配線から平面上一部はみ出すことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記柱状スペーサの前記第１基板側の頂部が前記ゲート配線から平面上はみ出す部分の内、少なくとも共通配線側の端部は第１配向膜とは接触しない請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１配向膜の表面は凹凸状に形成され、前記柱状スペーサの前記第１基板側の頂部と前記第１配向膜と間の摩擦力が前記第１配向膜の表面が平滑な場合の摩擦力よりも小さい請求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１基板上にはさらに前記第１層間絶縁膜と前記第１配向膜との間に前記共通配線と接続される共通電極が設けられ、前記共通電極は前記データ線よりも液晶側に位置して前記データ線を平面的に包含し、かつ、前記データ線上の前記第１層間絶縁膜と前記第１配向膜との間に設けられた突起状の有機絶縁膜を覆うシールド共通電極を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１層間絶縁膜と前記第１配向膜との間にはさらに前記共通電極と平行な画素電極が設けられ、前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加することにより前記液晶の液晶分子を回転させる請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記ゲート配線と前記データ線とは前記第１基板上にそれぞれ複数設けられ、複数のゲート配線と複数のデータ線とで囲まれる複数の領域により複数の画素が画定され、前記第２基板上には、前記ゲート配線に対向する遮光膜の他に、前記複数の画素に対応して前記遮光膜と同じ層に色層が設けられる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置、特に液晶表示装置の２つの基板間のギャップを決めるスペーサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置において、液晶表示装置を構成する２枚の基板の間のギャップを柱状スペーサで確保することが行われる。この場合、柱状スペーサは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板に対向する対向基板上のブラックマトリクスの上方に形成し、かつ、ブラックマトリクスに平面的に完全に覆われる位置に設けて液晶表示装置の開口率に影響しないようにする。通常、柱状スペーサはブラックマトリクスの中心部分（ＴＦＴ基板側では、走査線と信号線との交差点）に配置する。しかしながら、柱状スペーサをブラックマトリクスの中心部分に配置し、柱状スペーサを覆う配向膜材料を塗布して配向膜材料をラビングすると、ラビングの方向により柱状スペーサの陰となる部分が配向膜に生じる。柱状スペーサの陰となった部分の配向膜近傍の液晶分子は正常に配向せず、光漏れを生じさせて、いわゆる黒輝度を上昇させてしまう。このような問題を解決する柱状スペーサの構造が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２１８７７１号公報（段落番号００４３−００５３、図１−３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のように、柱状スペーサをＴＦＴ基板の走査線と信号線との交差点からラビングの陰となる部分がブラックマトリクス内に収まるようにずらして位置させている。これによりラビングの陰により配向膜のラビングされない部分が生じても、その部分をブラックマトリクスにより覆い隠すことができる。しかしながら、このような構造でも、液晶表示装置の画面に外力を加え、取り去った後に残る「黒もや」の問題は残る。すなわち、黒表示を行った時に、液晶表示装置の画面に外力を加え、取り去った後に画面の外力が加わった部分に表示ムラがしばらく消えないで残る。これは、対向基板上に設けた柱状スペーサとＴＦＴ基板表面との摩擦力によるものであり、摩擦力が大きいと長い時間に渡って表示ムラが残る。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するために考案されたものである。すなわち、本発明の目的は、柱状スペーサにより生じる配向膜のラビングの陰の影響を無くし、かつ、黒表示時の表示ムラ残り（「黒もや」）を無くすことのできる液晶表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１及び第２基板との間に挟まれる液晶とを備え、前記第１基板上には、ゲート配線及びそれに平行する共通配線、前記ゲート配線の上のゲート絶縁膜を挟んで前記ゲート配線と交差するデータ線、前記データ線を覆う第１層間絶縁膜、第１配向膜が設けられ、前記第２基板上には、前記ゲート配線に対向する遮光膜、前記遮光膜を覆う第２層間絶縁膜、前記第２層間絶縁膜上にあって前記ゲート配線と前記データ線との交差点から離れたゲート配線上に位置する柱状スペーサ、前記第２層間絶縁膜及び前記柱状スペーサを覆う第２配向膜が設けられる液晶表示装置であって、
前記柱状スペーサの前記第１基板側の頂部の中心は前記ゲート配線の中心から前記共通配線側にずれ、かつ、前記柱状スペーサの前記第１基板側の頂部が前記ゲート配線から平面上一部はみ出すことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の液晶表示装置は、主として次のような適用形態を有する。
【０００８】
まず、前記柱状スペーサの前記第１基板側の頂部が前記ゲート配線から平面上はみ出す部分の内、少なくとも共通配線側の端部は第１配向膜とは接触しない。
【０００９】
次に、前記第１配向膜の表面は凹凸状に形成され、前記柱状スペーサの前記第１基板側の頂部と前記第１配向膜と間の摩擦力が前記第１配向膜の表面が平滑な場合の摩擦力よりも小さい。
【００１０】
次に、前記第１基板上にはさらに前記第１層間絶縁膜と前記第１配向膜との間に前記共通配線と接続される共通電極が設けられ、前記共通電極は前記データ線よりも液晶側に位置して前記データ線を平面的に包含し、かつ、前記データ線上の前記第１層間絶縁膜と前記第１配向膜との間に設けられた突起状の有機絶縁膜を覆うシールド共通電極を有し、前記第１層間絶縁膜と前記第１配向膜との間にはさらに前記共通電極と平行な画素電極が設けられ、前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加することにより前記液晶の液晶分子を回転させる。
【００１１】
さらに、前記ゲート配線と前記データ線とは前記第１基板上にそれぞれ複数設けられ、複数のゲート配線と複数のデータ線とで囲まれる複数の領域により複数の画素が画定され、前記第２基板上には、前記ゲート配線に対向する遮光膜の他に、前記複数の画素に対応して前記遮光膜と同じ層に色層が設けられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置を横電界方式のアクティブマトリックス型液晶表示装置を例に挙げて説明する。図１は横電界方式のアクティブマトリックス型液晶表示装置のＴＦＴ基板１００側の１画素の平面図であり、図２，３，４は図１のＩ−Ｉ，ＩＩ−ＩＩ，ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、対向基板２００及び液晶も併せて示している。
【００１３】
ガラス基板からなる第１透明基板１０１上に、例えば、２００〜４００ｎｍ厚さのモリブデンからなるゲート配線１０２，共通配線１０３を設ける。共通配線１０３はゲート配線１０２に平行に設けられる。ゲート配線１０２，共通配線１０３を覆ってシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層させて３００〜５００ｎｍの厚さのゲート絶縁膜１０４を堆積させる。ゲート絶縁膜１０４上にはゲート配線１０２とオーバーラップするようにシリコン膜からなる半導体層１０５を形成する。半導体層１０５の両端には例えば、２００〜４００ｎｍ厚さのモリブデンからなるドレイン配線１０６及びソース電極１０７と、ソース電極１０７の延長である「く」の字状の画素電極１０８を形成する。
【００１４】
次に、窒化膜を２００〜４００ｎｍの厚さに堆積させてパッシベーション膜１０９を形成する。この後、ゲート配線１０２の延長上に設けられたゲート端子（図示せず）上のゲート絶縁膜及びパッシベーション膜１０９、ドレイン配線１０６の延長上に設けられたドレイン端子（図示せず）上のパッシベーション膜１０９を除去してゲート端子開口及びドレイン端子開口をそれぞれ形成する。このとき同時に、パッシベーション膜１０９を開口して図１に示す共通電極用コンタクトホール１１０を形成する。続いて、第１回目の３０〜５０ｎｍのＩＴＯをスパッタ法で成膜し、フォトリソを行って層間コンタクト１１１を形成する（図１、３参照）。ここまでで、逆スタガ型ＴＦＴが完成する。
【００１５】
この上に焼成後の膜厚が２μｍ程度になるように感光性耐熱性ノボラックレジストを基板表面に塗布し、フォトリソを行ってドレイン配線１０６上、ゲート配線１０２の一部（すなわち、柱状スペーサ近傍のゲート配線１０２上は除く）を除くゲート配線上にノボラックレジストを残し、他は除去して有機絶縁層１１２を形成する。その後１４０℃での熱処理を行って有機膜をメルトさせ、断面形状を蒲鉾状にする。その後焼成炉に入れ２４０℃で加熱し焼き締める。
【００１６】
有機絶縁層１１２を覆って第２回目の膜厚３０〜５０ｎｍのＩＴＯをスパッタ法で成膜し、フォトリソを行って共通電極１１３（図示はしないが、他にドレイン端子及びゲート端子の上層電極としてＩＴＯを残す）を形成する。このとき、図１に示すように、共通電極１１３は、「く」の字状の画素電極１０８と平行な電極を有するように形成される。
【００１７】
また共通電極１１３は、ドレイン配線１０６の直上に、無機層・有機層の絶縁層間膜を介してドレイン配線１０６を覆うように設けられ、ドレイン配線１０６からの電気力線を共通電極１１３で終端させることで、画素電極１０８にドレイン配線１０６からの電気力線が入らないようにしている。ドレイン配線１０６とその直上の共通電極１１３との寄生容量が大きいと、信号の遅延や消費電力の増大と言った問題が出てくる。それを解決するため、ノボラック樹脂を主成分とした有機絶縁層１１２を厚く形成することにより寄生容量を充分に小さくできる。
【００１８】
図２，３，４に示すＴＦＴ基板１００には、さらに膜厚４０〜６０ｎｍのポリイミドからなる配向膜１１４（他に、これらと反対側の基板表面に偏光板）が設けられる。図２，３，４に示す対向基板２００は、ガラス基板からなる第２透明基板２０１、膜厚１．０〜１．５μｍのアクリル樹脂からなるブラックマトリクス２５１、膜厚１．５〜２．０μｍのアクリル樹脂からなる色層２５２，膜厚０．８〜１．３μｍのアクリル樹脂からなる平坦化膜２５３が設けられる。
【００１９】
次に、平坦化膜２５３上に膜厚１．７〜２．３μｍのアクリル樹脂からなる柱状スペーサ２５４を形成する。この後、柱状スペーサ２５４を覆って、膜厚４０〜６０ｎｍのポリイミドからなる配向膜２１４（他に、これらと反対側の基板表面に導電層，偏光板）が設けられる。
【００２０】
最後に、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とを対向させて配置し、両基板のの間に液晶を注入して両基板間に液晶層２２０を保持する。このとき、柱状スペーサ２５４は、その頂部が配向膜２１４を介してＴＦＴ基板１００（の配向膜１１４）と接触する。また図１，２に示すように、柱状スペーサ２５４は、その頂部の主要部分がゲート配線１０２上に位置するものの、一部が共通配線１０３に向かってはみ出すように位置させられる。
【００２１】
さらに具体的には、柱状スペーサ２５４の中心をゲート配線１０２中央ではなく、ラビングの入射方向、つまり共通配線１０３に向かってゲート配線１０２中央から約３．５μｍ変位させる。同時に、ＴＦＴ基板１００（の配向膜１１４）と接触する柱状スペーサ２５４の頂部をゲート配線１０２から共通配線１０３に向かって約２．５μｍはみ出させる。柱状スペーサ２５４の中心及び柱状スペーサ２５４の頂部をこのように位置させることにより、「黒もや付き」の生じない良質な画質の液晶表示装置が得られた。また、柱状スペーサ２５４の中心を対向基板２００の配向膜２１４のラビング方向に対して反対の方向（ラビングの入射方向）にゲート配線１０２に対してずらして位置させているために、配向膜２１４がラビングされない部分をブラックマトリクス（ＢＭ）２５１が形成されている領域内に収めることができ、開口率を低下させることなく配向不良による光漏れを隠すことができる。また、柱状スペーサ２５４がＴＦＴ基板と接する領域をゲート配線１０２から共通配線１０３に向かって張り出させることにより、柱状スペーサ２５４とＴＦＴ基板１００との間の摩擦力を低減させ、黒もやつきの発生を抑制できる。
【００２２】
また、上述した配向膜１１４，２１４の表面に微細な凹凸を形成すると、柱状スペーサ２５４とＴＦＴ基板１００との間の摩擦力をさらに低減させることができ、黒もやつきを完全に無くすことができる。配向膜１１４，２１４の表面に微細な凹凸を形成する方法としては以下のような方法がある。
（１）微細な凹凸パターンが形成された平版で配向膜１１４，２１４のうち少なくとも一方の配向膜の表面をスタンプする。
（２）配向膜の表面に凹凸を形成するのではなく柱状スペーサの頂部に凹凸を形成する。この方法としては、柱状スペーサをフォトリソグラフィで形成する際に２段露光またはハーフトーン露光を行うことで凹凸を形成する。例えば、柱状スペーサの材料にネガ型の感光性レジストを用いた場合、光の当たったところが硬くなって残り、光の当たらなかったところは現像で溶けてなくなる。よって、感光性レジスト内の位置によって光照射強度を２段露光またはハーフトーン露光を用いて変化させることで柱状スペーサの高さが異なり、  結果的に柱状スペーサ頂部に凹凸が形成される。
【００２３】
このように柱状スペーサの頂部とＴＦＴ基板との接触部に微小な凹凸を設けることにより、液晶表示装置の、特に画面に外力が加えられたときのＴＦＴ基板と対向基板との間に生じる摩擦力を小さくすることができる。従って、画面に外力が加えられたときにＴＦＴ基板と対向基板との間に水平方向にずれが生じたとしても両基板間の摩擦力が小さいために、両基板は位置していた元の位置に迅速に戻ることができる。従って、所謂「黒もやつき」なる現象がほとんど生じない。
【００２４】
以上、本発明を横方向電界方式の液晶表示装置について記載してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＴＦＴ基板と対向基板との間に柱状スペーサを有し、ＴＦＴ基板上でゲート配線と共通配線とが平行配置されている構成の液晶表示装置であれば全て適用できるものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置によれば、ＴＦＴ基板に対向配置される対向基板のブラックマトリクス上方に柱状スペーサを設け、ＴＦＴ基板に接触する柱状スペーサの頂部の位置を、ＴＦＴ基板のゲート配線の中心から、ゲート配線と平行する共通配線側にずらす。これにより、対向基板の最上層に塗布する配向膜材料をラビングする際に、柱状スペーサの陰となってしまう配向膜材料部分を対向基板のブラックマトリクス内に収めることができる。さらに、ＴＦＴ基板に接触する柱状スペーサの頂部を全てＴＦＴ基板と接触させるのではなく、一部がＴＦＴ基板との間に隙間を有する構造とする。これにより、柱状スペーサの頂部とＴＦＴ基板との摩擦力を小さくすることができ、液晶表示装置の、特に画面に外力が加えられたときにＴＦＴ基板と対向基板との間に水平方向にずれが生じたとしても両基板間の摩擦力が小さいために、両基板は位置していた元の位置に迅速に戻ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の横電界方式のアクティブマトリックス型液晶表示装置のＴＦＴ基板１００側の１画素の平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、対向基板及び液晶も併せて示している。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、対向基板及び液晶も併せて示している。
【図４】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、対向基板及び液晶も併せて示している。
【符号の説明】
１００    ＴＦＴ基板
１０１    第１透明基板
１０２    ゲート配線
１０３    共通配線
１０４    ゲート絶縁膜
１０５    半導体層
１０６    ドレイン配線
１０７    ソース電極
１０８    画素電極
１０９    パッシベーション膜
１１０    共通電極用コンタクトホール
１１１    層間コンタクト
１１２    有機絶縁層
１１３    共通電極
１１４，２１４    配向膜
２００    対向基板
２０１    第２透明基板
２２０    液晶層
２５１    ブラックマトリクス
２５２    色層
２５３    平坦化膜
２５４    柱状スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004347941.tif 000005
【図４】
2004347941.tif 000006