(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで歩留りが良く生産性の高い液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置の表示領域内にタッチパネル等のセンサーを組み込み後、インクジェット工法を用いてセンサー電極部に遮光層を形成するためのインクあふれ防止用堤防となる遮光層用バンクを形成する。該遮光層用バンクはセンサー電極周囲に有機絶縁着色層の積層にて形成され、かつ部分的には単層もしくは一層少なくすることにより、所定の間隔を空けた複数の切り欠きを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板と、
前記アレイ基板に対向して配置された対向基板と、
前記アレイ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、前記信号線及び前記スイッチング素子を覆うように前記アレイ基板上に形成され、レジストによりそれぞれ異なる色に着色された第一、第二、及び第三の有機絶縁膜と、
前記第一、第二、及び第三の有機絶縁膜上に形成され表示領域を形成する画素電極と、
前記アレイ基板上で前記表示領域内に形成されたセンサー電極と、
前記アレイ基板と対向基板の間に配置され、両基板間を保持するスペーサと、
前記画素電極及び前記センサー電極を遮光する遮光層と、
前記遮光層の側面に形成され、前記第一、第二、及び第三の有機絶縁膜により形成されたバンク部と、を備える液晶表示装置であって、
前記遮光層はインクジェット工法により形成され、
前記バンク部は前記第一、第二、及び第三の有機絶縁膜を積層して形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記バンク部は切り欠き部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記切り欠き部は前記第三の有機絶縁膜を積層しないことで形成されたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記切り欠き部は所定の間隔を空けて複数形成されていることを特徴とする請求項２及び請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記切り欠き部の間隔は５μm以上１０μm以下であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第一の有機絶縁膜は緑色レジストで形成され、
前記第二の有機絶縁膜は青色レジストで形成され、
前記第三の有機絶縁膜は赤色レジストで形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記バンク部を形成する前記第三の有機絶縁膜は、前記遮光層の１／３〜１／２の高さであることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記バンク部の高さは４μm〜４．５μmであることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はセンサーを内蔵した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示領域内にタッチパネル等のセンサーを組み込んだ液晶表示装置があるが、対向基板ではなくアレイ基板上に着色層を形成する場合には、センサー部等配線の隙間からの光漏れが問題となる。このため表示領域外周の額縁部分と同様に配線の隙間には遮光層を形成する必要がある。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０７３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
遮光層としては、第一に十分な遮光性を有することが求められるが、一方では液晶注入を妨げずさらにはギャップムラが発生しにくいように膜厚を薄くすることが望まれる。遮光層形成に材料使用効率の良いインクジェット工法を用いる場合にはインクあふれ防止のため堤防となるパターンが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態は、アレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配置された対向基板と、前記アレイ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、前記信号線及び前記スイッチング素子を覆うように前記アレイ基板上に形成され、レジストによりそれぞれ異なる色に着色された第一、第二、及び第三の有機絶縁膜と、前記第一、第二、及び第三の有機絶縁膜上に形成され表示領域を形成する画素電極と、前記アレイ基板上で前記表示領域内に形成されたセンサー電極と、前記アレイ基板と対向基板の間に配置され、両基板間を保持するスペーサと、前記画素電極及び前記センサー電極を遮光する遮光層と、前記遮光層の側面に形成され、前記第一、第二、及び第三の有機絶縁膜により形成されたバンク部と、を備える液晶表示装置であって、
前記遮光層はインクジェット工法により形成され、前記バンク部は前記第一、第二、及び第三の有機絶縁膜を積層して形成されたことを特徴とする液晶表示装置を提供することで上記課題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態による液晶表示装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図４】本発明実施形態のセンサー部の構造を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態のセンサー周辺の着色層構造を示す拡大平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明による液晶表示装置の実施の形態を、図面を参照し説明する。
【０００８】
（実施の形態１）
本発明による液晶表示装置の実施の形態１を図１から図４を参照して説明する。また同一部分は同一符号で示す。
【０００９】
図１は本発明による液晶表示装置の構成を示す斜視図であり、図２は図１の液晶パネル部分を示す平面図である。また図３は図２の破線部での拡大断面図であり、各着色層２４ａ、２４ｂ、２４ｃとスルーホール１５の関係を示す。図４はセンサー部の構造を説明する平面図であり、一部の着色層２４を省略している。
【００１０】
液晶表示装置は表示領域２５を有するアレイ基板１１０と、このアレイ基板１１０に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板１２０と、を備え、アレイ基板１１０下面には光源となるLED等からなるバックライトユニット１３が配置される。
【００１１】
アレイ基板１１０はガラス等からなる基板１０と、この基板１０上に形成された着色層２４と図示しない配向膜を備えている。基板１０上には図３または図４に示す複数本の信号線１２及び走査線１１が多層薄膜を介して格子状に配置されている。また各走査線１１に沿って補助容量１６が配列され、補助容量１６と信号線１２がなすマス目上の画素開口にほぼ対応するようIndium-Tin-Oxide（以下ITOという）等の透明導電材料からなり表示領域２５を構成する画素電極３０が配設される。
【００１２】
走査線１１及び信号線１２の各交点部分には、画素電極３０を制御するためのスイッチング素子１４が形成され、スイッチング素子１４上に多層薄膜の一部である有機絶縁膜２４が皮膜されている。
【００１３】
有機絶縁膜２４はR、G、Bのうちのいずれかのレジストによって着色され、第一着色層２４ａ、第二着色層２４ｂ、第三着色層２４ｃを形成している。
【００１４】
また有機絶縁膜２４は表示領域２５以外の部分（以下非表示領域という）に形成される場合もある。
【００１５】
各着色層２４ａ、２４ｂ、２４ｃ上には画素電極３０が配される。画素電極３０は各着色層２４ａ、２４ｂ、２４ｃに形成されたスルーホール１５を介し、スイッチング素子と電気的に接続される。
【００１６】
ここで、スイッチング素子はゲート電極１４ｂ、ソース電極１４a、ドレイン電極１４ｃから構成される薄膜トランジスタ１４（以下TFTという）を用いる。ゲート電極１４ｂは走査線１１と、またソース電極１４aは信号線１２と夫々電気的に接続される。
【００１７】
走査線１１と接続されたゲート電極１４ｂに電圧が印加されると、ソース電極１４aとドレイン電極１４ｃ間が導通し、TFT１４が一定期間オン状態になる。この期間に画像表示に必要な信号が信号線１２から供給され所定のタイミングで書き込まれる。
【００１８】
ドレイン電極１４ｃは画素電極３０と有機絶縁膜２４の各着色層２４a、２４ｂ、２４ｃに形成されたスルーホール１５を介し電気的に接続される。
【００１９】
一方、表示領域２５内にはタッチパネル用センサーが形成されており、センサー電極５４は図４に示すように信号線１１と平行方向に配置されている。またセンサー制御のためにセンサー用走査線５０、センサー読み出し用走査線５１、センサー制御回路５２、センサー読み出し線５３、センサープリチャージ線５５が配置されている。センサー電極５４にはプリチャージ線５５からセンサー制御回路５２を通して電圧が印加され、一定の電荷がチャージされる。電圧印加タイミングはセンサー用走査線５０によって制御されている。印加された電圧は制御回路中のアンプによって増幅され、センサー読み出し線５３によって信号が戻される。読み出しタイミングはセンサー読み出し用走査線５１によって制御されている。表示領域５０上の対向基板１２０を指で触った部分では容量が変化し、制御回路５２で読み取る電圧に変化が生じる。この電圧変化を検知することにより表示領域２５にタッチパネル機能を付加することが可能となる。
【００２０】
センサー電極５４近傍は図６に示すように有機絶縁膜２４ｂおよび２４ｃによってインク用バンク４０が形成されており、その後インクジェット工法によってブラックマトリクス層（遮光層）２７が形成される。
【００２１】
対向基板１２０はガラス等からなる透明基板２１を有し、アレイ基板１１０と対向に配置される。また対向基板１２０は液晶層７０側にITOからなる透明電極２２と図示しない配向膜を有する。
【００２２】
アレイ基板１１０と対向基板１２０とは表示領域２５の周縁である額縁領域においてシール材２６を用いて接合され、アレイ基板１１０と対向基板１２０とシール材２６とで囲まれた領域に液晶層７０が形成されている。
【００２３】
シール材２６は液晶層７０を封止し、シール材２６内側にはブラックマトリクス層２７（以下BM層２７という）が遮光層として配置される。また表示領域２５内に形成されたセンサー電極５４周囲の光漏れを防止するために、センサー電極５４周囲にも遮光層が配置される。
【００２４】
アレイ基板１１０と対向基板１２０間の距離はスペーサ３１によって保持される。スペーサ３１は樹脂からなり、所望する距離に合わせて３〜７μm程度の高さで形成されることが多い。
【００２５】
さらにアレイ基板１１０及び対向基板１２０の夫々液晶層７０側と反対に位置する面には図示しない偏光板が夫々配設されている。
【００２６】
以下、本実施の形態の特徴的部分である有機絶縁膜の積層によるインク用バンク４０形成について図５および図６を参照し詳細に説明する。なお同一部分は同一符号で示す。
【００２７】
図５は本発明のセンサー電極５４周辺の着色層構造を示す拡大平面図である。また図６は図５のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。
【００２８】
TFT１４形成後のアレイ基板１１０上に第一着色層２４a、第二着色層２４ｂ、第三着色層２４ｃと順次形成するが、その際にインクジェット塗布領域の両側に第二着色層２４ｂを用いて堤防となる構造（以下バンク部）を形成する。通常インクジェット工法で使用するインクはインクジェットで飛ばす必要があることから流動性が高く、バンクを乗り越えて流れ出ると不良品となってしまう。このため塗布前にバンクを形成することによりインクあふれで表示領域２５内にインクが侵入するのを防ぐことができる。ただしバンクの高さが低いとインクがあふれる可能性が上がるため、この点ではバンク部の高さが高い方が好ましい。バンク部を高くする方法としては複数の着色層を積層することにより、プロセス数を増やさずに同じコストでインクジェットの塗布マージンを増やすことができる。なお、バンク部の高さは、例えば４μmから４．５μｍである。また、着色層のうちの一部は、遮光層の厚さの１／３〜１／２の高さであってもよい。
【００２９】
その一方で、センサー電極が横一列に配置されている場合等にはバンク部も横一列に並ぶため、液晶注入時にはバンク部によって液晶の進みが阻害され、液晶注入にかかる時間が長くなり、生産性が低下する可能性がある。これを防止するためには、図５に示すように着色層の積層を部分的に少なくする方法が考えられる。当該着色層の積層を部分的に少なくした部分を切り欠き部という。切り欠き部は、例えば着色層の一部を積層しないことで、形成することができる。各切り欠き部は所定の間隔を空けて複数形成してもよく、例えばこの間隔は５μm〜１０μm以下であってもよい。
【００３０】
インクジェットのインクは一般的に表面張力が高いため、部分的に積層が少なくてもインクあふれの発生を抑えることが可能である。インクは塗布後の焼成によって溶剤が蒸発し、高さが減少する。液晶注入時は部分的に少ない積層部分から液晶が広がるため、全て積層した場合と比較してインク塗布マージンを維持しつつ液晶注入時間を減少させることができる。
【００３１】
こうして本発明の様に部分的に着色層の積層を少なくしたバンク部を形成した後にインクジェットによる遮光層構造を作製したところ、遮光性インクが画素に流れ込むことも無く、歩留り良く低コストで生産性の良い液晶表示装置を作製することができた。
【００３２】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０…基板
１１…走査線
１２…信号線
１３…バックライト
１４…スイッチング素子（薄膜トランジスタ）
１５…スルーホール
１６…補助容量
２１…透明基板
２２…透明電極
２４…着色層
２５…表示領域
２６…シール材
２７…ブラックマトリクス（BM）層
３０…画素電極
３１…スペーサ
４０…インク用バンク（土手構造）
５０…センサー用走査線
５１…センサー読み出し用走査線
５２…センサー用制御回路
５３…センサー読み出し線
５４…センサー電極
５５…プリチャージ線
７０…液晶層
１１０ … アレイ基板
１２０ …対向基板 
【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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