(57)【要約】【課題】表示品位に優れた液晶表示パネルを形成できるアレイ基板および表示品位に優れた液晶表示パネルを提供する。【解決手段】アレイ基板１は、基板と、基板上に形成された複数のスイッチング素子、基板およびスイッチング素子上に形成された複数の着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｇ、並びに着色層上に設けられているとともに着色層に形成されたコンタクトホールを介して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を含んだ下地４と、下地上に形成された複数の柱状スペーサ１５と、を備えている。下地４は、基板に対して垂直な方向の構成が等しい複数の同一構成部６を有し、柱状スペーサ１５は、同一構成部６上にそれぞれ形成されている。【選択図】      図４
2007155816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された複数のスイッチング素子、前記基板およびスイッチング素子上に形成された複数の着色層、並びに前記着色層上に設けられているとともに前記着色層に形成されたコンタクトホールを介して前記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を含んだ下地と、
前記下地上に形成された複数の柱状スペーサと、を備え、
前記下地は、前記基板に対して垂直な方向の構成が等しい複数の同一構成部を有し、
前記柱状スペーサは、前記同一構成部上にそれぞれ形成されているアレイ基板。
【請求項２】
前記同一構成部の着色層は、互いに同一色の着色層で形成されている請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項３】
前記着色層は、隣接して交互に並んだ第１色、第２色および第３色の３色の着色層で形成され、
前記同一構成部は前記第３色の着色層を有し、
前記第３色の着色層の一部は、前記第１色および第２色の着色層の一部を除いた個所に形成されている請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項４】
前記下地は、前記基板上に形成された複数の配線を有し、
前記同一構成部は、前記配線および同一色の着色層を含んでいる請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項５】
基板と、前記基板上に形成された複数のスイッチング素子、前記基板およびスイッチング素子上に形成された複数の着色層、並びに前記着色層上に設けられているとともに前記着色層に形成されたコンタクトホールを介して前記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を含んだ下地と、前記下地上に形成された複数の柱状スペーサと、を有したアレイ基板と、
前記柱状スペーサにより隙間を保持して前記アレイ基板と対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を備え、
前記下地は、前記基板に対して垂直な方向の構成が等しい複数の同一構成部を有し、
前記柱状スペーサは、前記同一構成部上にそれぞれ形成されている液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アレイ基板およびこのアレイ基板を備えた液晶表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示パネルは、アレイ基板と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、これら両基板の間に狭持された液晶層と、を備えている。アレイ基板は、ガラス基板と、このアレイ基板上に形成された下地と、この下地上に形成された複数の柱状スペーサおよび配向膜とを有している（例えば、特許文献１参照）。下地は、複数の信号線、複数の走査線、複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、カラーフィルタおよび複数の画素電極等で形成されている。
【０００３】
信号線および走査線は格子状に配設されている。ＴＦＴは、信号線および走査線の各交差部近傍に配置されている。カラーフィルタは、ガラス基板、信号線、走査線およびＴＦＴ上に形成されている。カラーフィルタは、複数の赤色の着色層、複数の緑色の着色層および複数の青色の着色層を隣接して並べることで形成されている。画素電極は、着色層上に形成されている。画素電極は所要形状に形成されている。画素電極は、着色層に形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴと電気的に接続されている。柱状スペーサは着色層上に形成されている。配向膜は、着色層および画素電極上に形成されている。  
一方、対向基板は、ガラス基板と、このガラス基板上に順に形成された対向電極および配向膜とを有している。
【０００４】
アレイ基板および対向基板は、これら両基板の周縁部に配置されたシール材により互いに接合されている。液晶層は、アレイ基板、対向基板およびシール材で囲まれた領域に形成されている。
【特許文献１】特開２００５−７０４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、信号線、走査線およびＴＦＴに重なった個所、並びに隣合う着色層の周縁部同士が重なった個所において、下地は盛り上がって形成される。これにより、下地は、その膜厚が不均一に形成される。下地の不均一な膜厚は、セルギャップの不均一を生じさせるため、液晶表示パネルの表示品位は低下してしまう。また、着色層の色毎に膜厚を異ならせ、液晶層の膜厚を異ならせるマルチギャップ化する方法により着色層を形成し、これらの着色層上に柱状スペーサを形成してもセルギャップの不均一が生じるため、この場合でも液晶表示パネルの表示品位は低下してしまう。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位に優れた液晶表示パネルを形成できるアレイ基板および表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係るアレイ基板は、
基板と、
前記基板上に形成された複数のスイッチング素子、前記基板およびスイッチング素子上に形成された複数の着色層、並びに前記着色層上に設けられているとともに前記着色層に形成されたコンタクトホールを介して前記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を含んだ下地と、
前記下地上に形成された複数の柱状スペーサと、を備え、
前記下地は、前記基板に対して垂直な方向の構成が等しい複数の同一構成部を有し、
前記柱状スペーサは、前記同一構成部上にそれぞれ形成されている。
【０００７】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示パネルは、
基板と、前記基板上に形成された複数のスイッチング素子、前記基板およびスイッチング素子上に形成された複数の着色層、並びに前記着色層上に設けられているとともに前記着色層に形成されたコンタクトホールを介して前記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を含んだ下地と、前記下地上に形成された複数の柱状スペーサと、を有したアレイ基板と、
前記柱状スペーサにより隙間を保持して前記アレイ基板と対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を備え、
前記下地は、前記基板に対して垂直な方向の構成が等しい複数の同一構成部を有し、
前記柱状スペーサは、前記同一構成部上にそれぞれ形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、表示品位に優れた液晶表示パネルを形成できるアレイ基板および表示品位に優れた液晶表示パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示パネルについて詳細に説明する。  
図１、図２、図３、図４および図５に示すように、液晶表示パネルは、表示領域Ｒ１を有したアレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板２と、これら両基板間に狭持された液晶層３とを備えている。
【００１０】
アレイ基板１は、透明な絶縁基板としてのガラス基板１０と、このガラス基板上に形成された下地４と、この下地上に形成された複数の柱状スペーサ１５と、下地上に成膜された配向膜１７とを備えている。
【００１１】
ガラス基板１０上には、複数の信号線１１および複数の走査線１２が格子状に設けられ、信号線と走査線との交差部近傍にスイッチング素子として、例えばＴＦＴ１３が設けられている。
【００１２】
ＴＦＴ１３は、走査線１２の一部を延在したゲート電極１３ａ、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜１３ｂ、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と対向した半導体膜１３ｃ、この半導体膜の一方の領域に接続されたソース電極１３ｄおよび他方の領域に接続されたドレイン電極１３ｅを有している。ソース電極１３ｄは、信号線１１に接続され、ドレイン電極１３ｅは、後述する画素電極１４に接続されている。
【００１３】
表示領域Ｒ１において、信号線１１、走査線１２およびＴＦＴ１３を含むガラス基板１０上には、第１色として赤色の着色層５Ｒ、第２色として青色の着色層５Ｂおよび第３色として緑色の着色層５Ｇが互いに隣接し、交互に並んで配設されている。着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂはカラーフィルタ５を形成している。着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂはそれぞれストライプ状に形成され、その周縁部を信号線１１に重ねて配設されている。この実施の形態において、着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの膜厚は、３．０±０．３μｍである。
【００１４】
着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ上には、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電膜により形成された複数の画素電極１４が設けられている。各画素電極１４は、各着色層に形成されたコンタクトホール５ｈを介して対応するＴＦＴ１３のドレイン電極１３ｅと電気的に接続されている。この実施の形態において、下地４は、信号線１１、走査線１２、ＴＦＴ１３、画素電極１４および着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂで形成されている。下地４は、ガラス基板１０に対して垂直な方向の構成が等しい複数の同一構成部６を有している。
【００１５】
柱状スペーサ１５は、下地４の同一構成部６上にそれぞれ形成されている。より詳しくは、柱状スペーサ１５は、走査線１２に重なった同一色の着色層上に形成されている。この実施の形態において、柱状スペーサ１５は、走査線１２に重なった着色層５Ｇ上にそれぞれ形成されている。この場合、同一構成部６は、走査線１２および着色層５Ｇで形成されている。また、柱状スペーサ１５の狙いの高さを５．２μｍとし、ここでは５．２±０．１５μｍの高さの柱状スペーサ１５を実現できた。  
配向膜１７は、柱状スペーサ１５が形成された下地４上に成膜されている。
【００１６】
一方、表示領域Ｒ１の外側において、ガラス基板１０上には、矩形枠状の遮光部１６が形成されている。この遮光部１６は、表示領域Ｒ１の着色層周縁部全周に沿って形成されている。遮光部１６は、表示領域Ｒ１周縁部から漏れる光の遮光に寄与している。なお、配向膜１７は、表示領域Ｒ１に限らず、表示領域外側を含むガラス基板１０全面に成膜されている。
【００１７】
対向基板２は、透明な絶縁基板としてのガラス基板２０を備えている。このガラス基板２０上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜で形成された対向電極２１が形成されている。表示領域Ｒ１において、対向電極２１上に配向膜２２が成膜されている。なお、配向膜２２は、表示領域Ｒ１に限らず、ガラス基板２０全面に成膜されている。
【００１８】
アレイ基板１および対向基板２は、柱状スペーサ１５により所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板１および対向基板２は、両基板の周縁部に配設されたシール材３１により互いに接合されている。シール材３１は、遮光部１６の外周に形成されている。液晶層３は、アレイ基板１および対向基板２の間に狭持されている。シール材３１の一部には液晶注入口３２が形成され、この液晶注入口は封止材３３で封止されている。
【００１９】
次に、上記液晶表示パネルの一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。  
まず、用意したガラス基板１０上には、成膜およびパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、信号線１１、走査線１２およびＴＦＴ１３等を形成する。
【００２０】
続いて、ガラス基板１０上に、有機顔料として緑色顔料を分散した感光性緑色レジスト（以下、緑色レジストと称する）を形成する。その後、フォトマスクを用いて、緑色レジストを露光した後、現像および焼成して、表示領域Ｒ１に着色層５Ｇを形成する。同時に、着色層５Ｇにコンタクトホール５ｈを形成する。次いで、着色層５Ｇと同様、表示領域Ｒ１に、赤色の着色層５Ｒおよび青色の着色層５Ｂを、それぞれ互いに隣接して順次形成するとともに各着色層にコンタクトホール５ｈを形成する。これにより、膜厚３．０±０．３μｍの着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが形成される。
【００２１】
なお、着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成する順番は本実施の形態に限らず、着色層の特性によりいずれの順番で形成しても良い。また、フォトリソグラフィ法に用いる露光機は、生産性の上からは、プロキシミティ露光装置が好ましい。その他、パターニング精度を向上させるためミラープロジェクション露光装置を用いても良い。
【００２２】
続いて、着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ上に、ＩＴＯを、例えばスパッタリング法により堆積する。その後、フォトリソグラフィ法を用い、堆積されたＩＴＯをパターニングし、それぞれ着色層に重なるとともに、コンタクトホール５ｈと接続された複数の画素電極１４を形成する。
【００２３】
画素電極１４を形成した後、ガラス基板１０上に、遮光性を有する材料として、例えば感光性黒色レジスト（以下、黒色レジストと称する）をスピンナにて塗布する。その後、黒色レジストを乾燥させ、フォトリソグラフィ法を用い、塗布された黒色レジストをパターニングし、さらに、現像および焼成する。これにより、遮光部１６が形成される。
【００２４】
次いで、ガラス基板１０上にレジストを塗布し、この塗布されたレジストを露光する。続いて、レジストを現像および焼成することにより、走査線１２に重なった着色層５Ｇ上に高さ５．２±０．１５μｍの複数の柱状スペーサ１５が形成される。この実施の形態では、同一構成部６は、走査線１２および着色層５Ｇで形成されたが、着色層５Ｇに限らず、いずれの着色層を用い形成しても良く、任意の色の着色層を用いて形成すれば良い。
【００２５】
走査線１２および着色層５Ｇはそれぞれ同一条件で同時に形成されることから、柱状スペーサ１５が形成される下地４条件は同一となる。これにより、ガラス基板１０の表面から柱状スペーサ１５のトップまでの高さは均一となり、この高さにおいてバラツキの小さいアレイ基板１を得ることができる。この実施の形態では、柱状スペーサ１５の狙いの高さは５．２μｍとしたが、これに限らず、液晶表示パネルの仕様により任意に変えれば良い。続いて、表示領域Ｒ１を含むガラス基板１０全面に配向膜１７を形成し、この配向膜に所定の配向処理（ラビング）を施す。これにより、アレイ基板１が完成する。
【００２６】
一方、対向基板２の製造方法においては、まず、ガラス基板２０を用意する。ガラス基板２０上に、ＩＴＯを、例えばスパッタリング法により堆積し、対向電極２１を形成する。続いて、表示領域Ｒ１を含むガラス基板２０全面に配向膜２２を形成し、この配向膜に所定の配向処理（ラビング）を施す。これにより、対向基板２が完成する。
【００２７】
次いで、ガラス基板２０の周縁に沿って、例えば熱硬化型のシール材３１を印刷する。続いて、アレイ基板１および対向基板２を複数の柱状スペーサ１５により所定の隙間を保持して対向配置し、アレイ基板および対向基板の周縁部同士をシール材３１により貼り合せる。その後、シール材３１を加熱して硬化させ、アレイ基板１および対向基板２を固定する。
【００２８】
続いて、真空注入法により、シール材３１の一部に形成された液晶注入口３２から、液晶を注入する。その後、液晶注入口３２を、例えば紫外線硬化型樹脂からなる封止材３３により封止する。これにより、アレイ基板１および対向基板２間に液晶が封入され、液晶層３が形成される。これにより、セルギャップのばらつきが±０．２μｍ以下の液晶表示パネルが完成する。
【００２９】
上記のように構成された液晶表示パネルによれば、柱状スペーサ１５は、下地４の同一構成部６上にそれぞれ形成されている。同一構成部６を形成する走査線１２および着色層５Ｇはそれぞれ同一条件で同時に形成されることから、柱状スペーサ１５が形成される下地４条件は同一となる。このため、ガラス基板１０の表面から柱状スペーサ１５のトップまでの高さは均一となり、この高さにおいてバラツキの小さいアレイ基板１を得ることができる。
【００３０】
これにより、セルギャップのばらつきが±０．２μｍ以下の液晶表示パネルを形成することができ、局所的なギャップ不良による表示不良を防止することが可能となる。以上のことから、表示品位に優れた液晶表示パネルが得られる。
【００３１】
次に、この発明の他の実施の形態に係る液晶表示パネルについて詳細に説明する。この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、以下、構成の異なる部分について詳細に説明する。
【００３２】
カラーフィルタ５の着色層５Ｒ、５Ｇａ、５Ｇｂ、５Ｂは、色毎に膜厚を異ならせて形成されている。この実施の形態において、着色層５Ｇａおよび着色層５Ｇｂの膜厚が最も厚く形成され、着色層５Ｇａおよび着色層５Ｇｂ、着色層５Ｒ、着色層５Ｂの順にこれらの膜厚が薄く形成されている。着色層５Ｒ、５Ｂは、一部を除いて形成され、より詳しくは、同一構成部６の重畳領域Ｒ２を除いて形成されている。
【００３３】
同一構成部６の重畳領域Ｒ２は、走査線１２に重なり、かつ、柱状スペーサ１５が形成される領域である。着色層５Ｇｂは、同一構成部６の重畳領域Ｒ２に形成されている。このため、緑色の着色層の一部は、着色層５Ｒ、５Ｂの一部を除いた個所に形成されている。
【００３４】
柱状スペーサ１５は、着色層５Ｇａ上および重畳領域Ｒ２に形成された着色層５Ｇｂ上に形成されている。また、柱状スペーサ１５の狙いの高さを５．２μｍとし、ここでは５．２±０．１５μｍの高さの柱状スペーサ１５を実現できた。
【００３５】
次に、上記液晶表示パネルの一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。特に、カラーフィルタ５および柱状スペーサ１５の製造方法について説明する。  
まず、用意したガラス基板１０上には、成膜およびパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、信号線１１、走査線１２およびＴＦＴ１３等を形成する。
【００３６】
続いて、ガラス基板１０上に緑色レジストを形成した後、フォトマスクを用いて、緑色レジストを露光した後、現像および焼成して、表示領域Ｒ１に着色層５Ｇａを形成する。同時に、着色層５Ｇａにコンタクトホール５ｈを形成する。また、この際、重畳領域Ｒ２にも着色層５Ｇｂを形成する。このため、着色層５Ｇａおよび重畳領域Ｒ２の着色層５Ｇｂはそれぞれ同一条件で同時に形成される。
【００３７】
次いで、着色層５Ｇａと同様、表示領域Ｒ１に、赤色の着色層５Ｒおよび青色の着色層５Ｂを、それぞれ互いに隣接して順次形成するとともに各着色層にコンタクトホール５ｈを形成する。この際、着色層５Ｒ、５Ｂは重畳領域Ｒ２を除いて形成する。これにより、色毎に膜厚が異なった着色層５Ｒ、５Ｇａ、５Ｇｂ、５Ｂが形成される。その後、上述した実施の形態と同様に複数の画素電極１４および遮光部１６を形成する。
【００３８】
次いで、ガラス基板１０上にレジストを塗布し、この塗布されたレジストを露光する。続いて、レジストを現像および焼成することにより、走査線１２に重なった着色層５Ｇａ上および走査線１２に重なるとともに重畳領域Ｒ２に形成された着色層５Ｇｂ上に複数の柱状スペーサ１５が形成される。この実施の形態では、同一構成部６は、走査線１２および着色層５Ｇａ、５Ｇｂで形成されたが、着色層５Ｇａ、５Ｇｂに限らず、いずれの着色層を用い形成しても良く、任意の色の着色層を用いて形成すれば良い。
【００３９】
走査線１２並びに着色層５Ｇａおよび着色層５Ｇｂはそれぞれ同一条件で同時に形成されることから、柱状スペーサ１５が形成される下地４条件は同一となる。これにより、ガラス基板１０の表面から柱状スペーサ１５のトップまでの高さは均一となり、この高さにおいてバラツキの小さいアレイ基板１を得ることができる。この実施の形態では、柱状スペーサ１５の狙いの高さは５．２μｍとしたが、これに限らず、液晶表示パネルの仕様により任意に変えれば良い。続いて、ガラス基板１０上に配向膜１７を形成することにより、アレイ基板１が完成する。  
一方、対向基板２の製造方法においては、上述した実施の形態と同様に行って形成した。これにより、対向基板２が完成する。
【００４０】
次いで、アレイ基板１および対向基板２を複数の柱状スペーサ１５により所定の隙間を保持して対向配置し、アレイ基板および対向基板の周縁部同士をシール材３１により貼り合せる。そして、アレイ基板１および対向基板２を固定する。
【００４１】
続いて、シール材３１の一部に形成された液晶注入口３２から、液晶を注入する。その後、液晶注入口３２を封止材３３により封止する。これにより、アレイ基板１および対向基板２間に液晶が封入され、液晶層３が形成される。これにより、セルギャップのばらつきが±０．２μｍ以下の液晶表示パネルが完成する。
【００４２】
上記のように構成された液晶表示パネルによれば、柱状スペーサ１５は、下地４の同一構成部６上にそれぞれ形成されている。同一構成部６を形成する走査線１２並びに着色層５Ｇａおよび着色層５Ｇｂはそれぞれ同一条件で同時に形成されることから、柱状スペーサ１５が形成される下地４条件は同一となる。このため、ガラス基板１０の表面から柱状スペーサ１５のトップまでの高さは均一となり、この高さにおいてバラツキの小さいアレイ基板１を得ることができる。
【００４３】
これにより、セルギャップのばらつきが±０．２μｍ以下の液晶表示パネルを形成することができ、局所的なギャップ不良による表示不良を防止することが可能となる。以上のことから、表示品位に優れた液晶表示パネルが得られる。
【００４４】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、柱状スペーサ１５を形成する下地４の同一構成部６は、走査線１２に重なった緑色の着色層に限定されるものではなく、同一に構成された下地４の個所であれば上述した効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示パネルの斜視図。
【図２】上記液晶表示パネルの断面図。
【図３】上記アレイ基板の配線構造を概略的に示す平面図。
【図４】上記液晶表示パネルを示す断面図であり、特に、下地および柱状スペーサの関係を示す断面図。
【図５】上記アレイ基板示す平面図であり、特に、下地および柱状スペーサの関係を示す平面図。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る液晶表示パネルを示す断面図であり、特に、下地および柱状スペーサの関係を示す断面図。
【図７】図６に示したアレイ基板示す平面図であり、特に、下地および柱状スペーサの関係を示す平面図。
【符号の説明】
【００４６】
１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…下地、５…カラーフィルタ、５ｈ…コンタクトホール、５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ，５Ｇａ，５Ｇｂ…着色層、６…同一構成部、１０…ガラス基板、１１…信号線、１２…走査線、１３…ＴＦＴ、１４…画素電極、１５…柱状スペーサ、Ｒ２…重畳領域。
【図１】
2007155816.tif 000003
【図２】
2007155816.tif 000004
【図３】
2007155816.tif 000005
【図４】
2007155816.tif 000006
【図５】
2007155816.tif 000007
【図６】
2007155816.tif 000008
【図７】
2007155816.tif 000009