(57)【要約】【課題】高精細の液晶表示装置において、配向膜が塗布されない領域が生ずることよる表示むらを対策する。【解決手段】走査線と、映像信号線の間に画素が形成され、画素はＴＦＴと画素電極と、ＴＦＴと画素電極を接続するためのコンタクトホールを有し、コンタクトホールは、画素電極とＴＦＴとの間に形成された絶縁膜に形成され、映像信号線の水平方向のピッチをｐｈとし、前記コンタクトホールの水平方向の径をｄｈとした場合、ｐｈは２６μｍ以下であり、ｓ＝ｐｈ−ｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．７３以上であり、コンタクトホールの側壁のテーパ角は５３度以下であり、画素電極の上での配向膜の厚さは１１０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図７
2017067828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタと画素電極とを有する画素と、前記薄膜トランジスタと前記画素電極との間に設けられた絶縁膜と、配向膜とを有する第１の基板と、
第2の基板と、
前記第１の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶と、を有する液晶表示装置であって、
前記薄膜トランジスタと前記画素電極とは、前記絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続され、
前記画素の第１の方向のピッチをｐｈとし、前記コンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、前記ｐｈは２６μｍ以下であり、ｓ＝ｐｈ−ｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．７３以上であり、
前記コンタクトホールの側壁のテーパ角は５３度以下であり、
前記画素電極と液晶との間に位置する前記配向膜の厚さは１１０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記コンタクトホールの前記第１の方向の径は７μｍ以下であ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】
薄膜トランジスタと画素電極とを有する画素と、前記薄膜トランジスタと前記画素電極との間に設けられた絶縁膜と、配向膜とを有する第１の基板と、
第2の基板と、
前記第１の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶と、を有する液晶表示装置であって、
前記薄膜トランジスタと前記画素電極とは、前記絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続され、
前記画素の前記第１の方向のピッチをｐｈとし、前記コンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、前記ｐｈは２０μｍ以下であり、ｓ＝ｐｈ−ｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．８以上であり、
前記コンタクトホールの側壁のテーパ角は５３度以下であり、
前記画素電極と液晶との間に位置する前記配向膜の厚さは１１０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
前記コンタクトホールの前記第１の方向の径は４μｍ以下であ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５】
前記画素電極と液晶との間に位置する前記配向膜の厚さは１１５ｎｍ以上であ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６】
第１の走査線と第２の走査線とが第１の方向に延在し、第２の方向に配列し、第１の映像信号線と第２の映像信号線と前記第１の方向に配列し、前記第１の走査線と前記第２の走査線との間に、前記第１の方向に並んで第１の画素と第２の画素が配置した第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と第２基板との間に挟持された液晶と、を有する液晶表示装置であって、
前記第１の画素は、第１のＴＦＴと第１の画素電極とを有し、前記第の１のＴＦＴと前記第１の画素電極との間の絶縁膜に設けられた第１のコンタクトホールを介して、前記第１のＴＦＴと前記第１の画素電極とが接続されており、
前記第２の画素は、第２のＴＦＴと第２の画素電極とを有し、前記第の２のＴＦＴと前記第２の画素電極との間の絶縁膜に設けられた第２のコンタクトホールを介して、前記第２のＴＦＴと前記第２の画素電極とが接続されており、
前記第１の画素と前記第２の画素の前記第１の方向のピッチをｐｈとし、前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、前記ｐｈは２６μｍ以下であり、前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの最短の距離をｓとしたとき、ｓ／ｐｈは０．７３以上であり、
前記第１の画素電極、及び、前記第２の画素電極と、前記液晶との間に配向膜が形成され、
前記第１のコンタクトホール及び前記第２のコンタクトホールの側壁のテーパ角は５３度以下であり、
前記第１の画素電極、及び、前記第２の画素電極と、前記液晶との間における前記配向膜の厚さは１１０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
第１の走査線と第２の走査線とが第１の方向に延在し、第２の方向に配列し、第１の映像信号線と第２の映像信号線とが前記第１の方向に配列し、前記第１の走査線と前記第２の走査線との間に、前記第１の方向に並んで第１の画素と第２の画素が配置した第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と第２基板との間に挟持された液晶と、を有する液晶表示装置であって、
前記第１の画素は、第１のＴＦＴと第１の画素電極とを有し、前記第の１のＴＦＴと前記第１の画素電極との間の絶縁膜に設けられた第１のコンタクトホールを介して、前記第１のＴＦＴと前記第１の画素電極とが接続されており、
前記第２の画素は、第２のＴＦＴと第２の画素電極とを有し、前記第の２のＴＦＴと前記第２の画素電極との間の絶縁膜に設けられた第２のコンタクトホールを介して、前記第２のＴＦＴと前記第２の画素電極とが接続されており、
前記第１の画素と前記第２の画素の前記第１の方向のピッチをｐｈとし、前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、前記ｐｈは２０μｍ以下であり、前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの最短の距離をｓとしたとき、ｓ／ｐｈは０．８以上であり、
前記第１の画素電極、及び、前記第２の画素電極と、前記液晶との間に配向膜が形成され、
前記第１のコンタクトホール及び前記第２のコンタクトホールの側壁のテーパ角は５３度以下であり、
前記第１の画素電極、及び、前記第２の画素電極と、前記液晶との間における前記配向膜の厚さは１１０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
第１の色を表示する第１の画素が第２の方向にピッチｐｖによって配列する第１の画素列と、第２の色を表示する第２の画素が第の２方向にピッチｐｖで配列する第２の画素列を有し、前記第１の画素列と前記第２の画素列は第１の方向にピッチｐｈで隣り合って配置した表示領域を有したＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、
前記第１の画素は第１のＴＦＴと第１の画素電極と、前記第１のＴＦＴと前記第１の画素を接続する第１のコンタクトホールを有し、
前記第２の画素は第２のＴＦＴと第２の画素電極と、前記第２のＴＦＴと前記第２の画素を接続する第２のコンタクトホールを有し、
前記第１の画素の中心と前記第２の画素の中心は、前記第２の方向に前記ｐｖ／４乃至ｐｖ／２の範囲でずれて配置され、
前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの間隔をｓとし、前記第１のコンタクトホールおよび前記第２のコンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．７３以上であり、
前記表示領域の前記第１の方向に延在する辺において、前記第１の画素列と前記第２の画素列との間には、段差が形成されていることを特徴とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記段差は、ｐｖ／４乃至ｐｖ／２であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
第１の色を表示する第１の画素が第２の方向にピッチｐｖによって配列する第１の画素列と、第２の色を表示する第２の画素が第の２方向にピッチｐｖで配列する第２の画素列を有し、前記第１の画素列と前記第２の画素列は第１の方向にピッチｐｈで隣り合って配置した表示領域を有したＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、
前記第１の画素は第１のＴＦＴと第１の画素電極と、前記第１のＴＦＴと前記第１の画素を接続する第１のコンタクトホールを有し、
前記第２の画素は第２のＴＦＴと第２の画素電極と、前記第２のＴＦＴと前記第２の画素を接続する第２のコンタクトホールを有し、
前記第１の画素の中心と前記第２の画素の中心は、前記第２の方向に前記ｐｖ／４乃至ｐｖ／２の範囲でずれて配置され、
前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの間隔をｓとし、前記第１のコンタクトホールおよび前記第２のコンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．７３以上であり、
前記表示領域の前記第１の方向に延在する辺において、前記第１の画素列における前記第１の画素の前記第２の方向の径と、前記第２の画素列における前記第２の画素の前記第２の方向の径とは異なることを特徴とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
前記表示領域の前記第１の方向に延在する辺は直線状となっていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、画面が高精細になった場合に、配向膜が形成されない領域が生ずることによる表示むらを対策した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている構成となっている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置では、液晶を初期配向させるためにＴＦＴ基板および対向基板に配向膜を形成する。ＴＦＴ基板側には、コンタクトホール、画素電極等種々の要素が形成されているので、凹凸が生じやすい。特に、ＴＦＴのソース電極と画素電極を導通させるコンタクトホールは径が大きく、配向膜塗布の均一性に対して大きな影響を与える。
【０００４】
特許文献１には、コンタクトホールのテーパ形状を３段階に変化させることによって、コンタクトホールの底部におけるボイドの発生を防止して、コンタクトホールにおける導通不良をなくする構成が記載されている。特許文献２には、コンタクトホールの壁面角度を小さくすることによって、コンタクトホールにおける導通不良を防止する構成が記載されている。特許文献３には、コンタクトホールの断面形状において、上部の断面の曲率半径を規定することによって、コンタクトホールにおける導通不良を防止する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８９８６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７２４５７号公報
【特許文献３】特開平１１−１８３９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特に小型の液晶表示装置では、高精細化が進んでいる。高精細化すると画素の面積が小さくなるので、画素内において、画素電極とＴＦＴのソース電極を接続するためのコンタクトホールの面積の占める割合が大きくなる。また、異なった画素に存在するコンタクトホールの間隔も小さくなる。
【０００７】
液晶表示装置では、液晶分子を初期配向させるために配向膜を形成する。この配向膜材料は、当初液体であり、塗布後に焼成して配向膜にする。コンタクトホールが小さくなるにつれて配向膜がはじかれてコンタクトホール内に形成されなくなる確率が増える。しかし、個々のコンタクトホールに配向膜が形成されない場合は、液晶の配向に対して重大な不良にはなりにくい。コンタクトホールの領域は遮光されており、画素形成には直接利用されないからである。
【０００８】
一方、配向膜が形成されない領域がつながると、配向膜が形成されない面積が大きくなり、これが表示むらとなって現れる。図４は、このような表示むらの例である。図４に示すように、表示領域５００に島状に表示むら５０が生じている。これは、複数の画素において、配向膜が形成されていない領域が存在し、この領域がつながって目視でもわかるような表示むらが発生したものである。
【０００９】
本発明の課題は、画面が高精細になっても、配向膜の形成されない領域が複数の画素にまたがって、視認できるような表示むらが発生することを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【００１１】
（１）第１の方向に延在し、第２の方向に配列した走査線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配列した映像信号線の間に画素が形成され、前記画素はＴＦＴと画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極を接続するためのコンタクトホールを有し、前記ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素電極の上に配向膜が形成され、
前記コンタクトホールは、前記画素電極と前記ＴＦＴとの間に形成された絶縁膜に形成され、前記画素の前記第１の方向のピッチをｐｈとし、前記コンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、前記ｐｈは２６μｍ以下であり、ｓ＝ｐｈ−ｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．７３以上であり、前記コンタクトホールの側壁のテーパ角は５３度以下であり、前記画素電極の上での前記配向膜の厚さは１１０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【００１２】
（２）前記ｐｈは２０μｍ以下であり、ｓ＝ｐｈ−ｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．８以上であること以外は（１）の構成であることを特徴とする液晶表示装置。
【００１３】
（３）第１の走査線と第２の走査線のペアが第１の方向に延在し、第２の方向に配列し、第１の映像信号線と第２の映像信号線のペアが第２の方向に延在して第１の方向に配列し、前記走査線のペアの間と前記第１の映像信号線と前記第２の映像信号線の間に前記第１の方向に並んで第１の画素と第２の画素が配置し、前記第１の画素は前記第２の方向に配列し、前記第２の画素は前記第２の方向に配列したＴＦＴ基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記第１の画素は、第１のＴＦＴと第１の画素電極と、前記第の１のＴＦＴと前記第１の画素電極を接続する第１のコンタクトホールを有し、前記第２の画素は、第２のＴＦＴと第２の画素電極と、前記第の２のＴＦＴと前記第２の画素電極を接続する第２のコンタクトホールを有し、前記第１の画素と前記第２の画素の前記第１の方向のピッチをｐｈとし、前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、前記ｐｈは２６μｍ以下であり、前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの最短の距離をｓとしたとき、ｓ／ｐｈは０．７３以上であり、前記第１の画素電極または前記第２の画素電極の上に配向膜が形成され、前記第１のコンタクトホール及び前記第２のコンタクトホールの側壁のテーパ角は５３度以下であり、前記第１の画素電極または前記第２の画素電極での前記配向膜の厚さは１１０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【００１４】
（４）前記ｐｈは２０μｍ以下であり、ｓ＝ｐｈ−ｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．８以上であること以外は（３）の構成であることを特徴とする液晶表示装置。
【００１５】
（５）第１の色を表示する第１の画素が第２の方向にピッチｐｖによって配列する第１の画素列と、第２の色を表示する第２の画素が第の２方向にピッチｐｖで配列する第２の画素列を有し、前記第１の画素列と前記第２の画素列は第１の方向にピッチｐｈで隣り合って配置した表示領域を有したＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、前記第１の画素は第１のＴＦＴと第１の画素電極と、前記第１のＴＦＴと前記第１の画素を接続する第１のコンタクトホールを有し、前記第２の画素は第２のＴＦＴと第２の画素電極と、前記第２のＴＦＴと前記第２の画素を接続する第２のコンタクトホールを有し、前記第１の画素の中心と前記第２の画素の中心は、前記第２の方向に前記ｐｖ／４乃至ｐｖ／２の範囲でずれて配置され、前記第１のコンタクトホールと前記第２のコンタクトホールの間隔をｓとし、前記第１のコンタクトホールおよび前記第２のコンタクトホールの前記第１の方向の径をｄｈとした場合、ｓ／ｐｈは０．７３以上であり、前記表示領域の前記第１の方向に延在する辺において、前記第１の画素列と前記第２の画素列との間には、段差が形成されていることを特徴とすることを特徴とする液晶表示装置。
【００１６】
（６）前記表示領域の前記第１の方向に延在する辺において、前記第２の画素列における第１の画素の前記第２の方向の径と、前記第２の画素列における前記第２の方向の径とは異なること以外は（５）の構成であることを特徴とする液晶表示装置。
【００１７】
（７）前記表示領域の前記第１の方向に延在する辺は直線状となっていること以外は（６）の構成であることを特徴とする液晶表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の液晶表示装置の平面図である。
【図２】実施例１の画素構成を示す平面図である。
【図３】液晶表示装置の断面図である。
【図４】配向膜が形成されない領域の存在によって生ずる表示むらの例である。
【図５】複数のコンタクトホールにわたって配向膜が形成されない状態を示す模式図である。
【図６】コンタクトホールの詳細断面図である。
【図７】実施例１の画素とコンタクトホールの配置を示す平面図である。
【図８】複数のコンタクトホール間にまたがる配向膜が塗布されない領域の発生を防止するパラメータの例を示す表である。
【図９】複数のコンタクトホール間にまたがる配向膜が塗布されない領域の発生を防止する画素の水平方向ピッチとコンタクトホール間の距離の関係を示す表である。
【図１０】実施例１の画素とコンタクトホールの構成を示す他の例である。
【図１１】実施例１の画素とコンタクトホールの構成を示すさらに他の例である。
【図１２】実施例２の画素構成を示す平面図である。
【図１３】実施例２の画素とコンタクトホールの配置を示す例である。
【図１４】実施例３の画素構成を示す平面図である。
【図１５】実施例３の画素とコンタクトホールの配置を示す例である。
【図１６】実施例３の表示領域端部の状態を示す第１の例である。
【図１７】実施例３の表示領域端部の状態を示す第２の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材４０によって接着し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００が１枚となっている部分は端子部１５０となっている。端子部１５０には、液晶表示パネルを駆動するＩＣドライバ１６０、液晶表示パネルに、電源、映像信号、走査信号等を供給するためのフレキシブル配線基板を接続するための端子等が形成されている。
【００２０】
図１において、表示領域５００には走査線１０が横方向に延在し、縦方向に配列している。また、映像信号線４０が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線３０と映像信号線４０とで囲まれた領域が画素３０となっている。高精細になるとこの画素３０の面積が映像信号線の延在方向に７８μｍ以下、走査線の延在方向に２６μｍ以下というように小さくなる。画素３０はカラーフィルタの差により、赤画素、緑画素、青画素が存在する。なお、赤画素、緑画素、青画素のセットを画素と呼ぶこともあるが、本明細書では、特に断らない場合は、各赤画素、緑画素、青画素を画素３０と呼ぶ。
【００２１】
図２はＴＦＴ基板１００における画素３０の平面図である。図２では、画素３０が水平方向に２個並んだ構成が記載されている。図２は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置における画素部の平面図である。本明細書では、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式におけるＦＦＳ方式を例にとって説明するが、本発明は、これに限らず、他の液晶表示装置についても適用することが出来る。
【００２２】
図２において、走査線１０が横方向に延在し、縦方向に配列しており、映像信号線２０が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線１０と映像信号線２０で囲まれた領域に画素電極１１２が形成されている。図２において、スルーホール１４０から半導体層１０３がコの字型に延在して走査線１０の下を２回くぐるような構成となっている。半導体層１０３が走査線１０をくぐる部分がＴＦＴとなっている。すなわち、この部分では走査線１０がゲート電極となっている。半導体層１０３はスルーホール１２０においてコンタクト電極１０７と接続し、コンタクト電極１０７はコンタクトホール１３０において画素電極１１２と接続している。画素電極１１２は内部にスリット１１２１を有する櫛歯状の電極となっている。図２では、画素電極１１２はスリットを有する複数の櫛歯電極となっているが、画素電極１１２はスリットを有さない１本の櫛歯の場合もありうる。
【００２３】
本明細書では、半導体層１０３と映像信号線２０、あるいは、半導体層１０３とコンタクト電極１０７を接続するスルーホールをスルーホールといい、コンタクト電極１０７と画素電極１１２を接続するスルーホールをコンタクトホール１３０と呼ぶ。スルーホールもコンタクトホールも機能は同じである。コンタクトホール１３０は、有機パッシベーション膜に孔を形成するために、孔の径が大きくなる。
【００２４】
コンタクトホール１３０の部分には大きな凹部が形成されるので、この部分に配向膜材料塗布時に配向膜材料がはじかれて、入り込みにくくなる。以後配向膜材料を単に配向膜とよぶこともある。配向膜がコンタクトホールのみからはじかれている場合は、表示むらには大きな問題にはならないが、コンタクトホールにおいてはじかれた領域がつながると、配向膜が形成されない領域が大きくなり、図４に示すような表示むらが発生する。以後、配向膜が形成されない領域を配向膜のはじけともいう。
【００２５】
配向膜のはじけは、図２におけるコンタクトホール１３０の径およびコンタクトホール１３０の間隔が大きな影響を持つ。コンタクトホール１３０の径は、映像信号線の方向の径（以後縦径という）ｄｖと走査線の方向の径（以後横径という）ｄｈとがある。コンタクトホール１３０の間隔ｓは、コンタクトホール１３０間のもっとも小さい距離をいう。図２では、コンタクトホール間の水平方向の距離が最も小さな間隔となる。図２では、コンタクトホール１３０は矩形であるが、コンタクトホールは、後で説明するように、色々な形状がありうる。なお、配向膜１３０のはじけに対しては、後で説明するコンタクトホールの深さ、および断面形状も影響を持つ。
【００２６】
図３は、図２に対応する断面図である。図３におけるＴＦＴは、いわゆるトップゲートタイプのＴＦＴであり、使用される半導体としては、ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が使用されている。図３において、ガラス基板１００の上にＳｉＮからなる第１下地膜１０１およびＳｉＯ２からなる第２下地膜１０２がＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成される。第１下地膜１０１および第２下地膜１０２の役割はガラス基板１００からの不純物が半導体層１０３を汚染することを防止することである。
【００２７】
第２下地膜１０２の上には半導体層１０３が形成される。この半導体層１０３は第２下地膜１０２の上にＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜を形成し、これをレーザアニールすることによってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換したものである。このｐｏｌｙ−Ｓｉ膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。
【００２８】
半導体膜１０３の上にはゲート絶縁膜１０４が形成される。このゲート絶縁膜１０４はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）によるＳｉＯ２膜である。この膜もＣＶＤによって形成される。その上にゲート電極１０５が形成される。ゲート電極１０５は図２に示す走査線１０が兼ねている。半導体層は２回走査線１０の下をくぐるので、図３において、ゲート電極１０５は２個配置している。ゲート電極１０５は例えば、ＭｏＷ膜によって形成される。
【００２９】
ゲート電極１０５を覆って第１層間絶縁膜１０６をＳｉＯ２によって形成する。第１層間絶縁膜１０６はゲート電極１０５とコンタクト電極１０７を絶縁するためである。第１層間絶縁膜１０６およびゲート絶縁膜１０４には、半導体層１０３をコンタクト電極１０７と接続するためのスルーホール１２０が形成される。第１層間絶縁膜１０６とゲート絶縁膜１０４にスルーホール１２０を形成するためのフォトリソグラフィは同時に行われる。
【００３０】
第１層間絶縁膜１０６の上には映像信号線が形成されている。映像信号線は、図２に示すスルーホール１４０において、半導体層１０３と接続している。つまり、図２に示すスルーホール１４０とスルーホール１２０の間に２個のＴＦＴが形成されていることになる。第１層間絶縁膜１０６の上にコンタクト電極１０７が映像信号線２０と同層で形成される。コンタクト電極１０７は、コンタクトホール１３０を介して画素電極１１２と接続する。映像信号線２０およびコンタクト電極１０７は例えばＭｏＷによって形成される。
【００３１】
映像信号線２０およびコンタクト電極１０７を覆って無機パッシベーション膜１０８がＳｉＮ等で形成され、ＴＦＴ全体を保護する。無機パッシベーション膜１０８は第１下地膜１０１と同様にＣＶＤによって形成される。無機パッシベーション膜１０８を覆って有機パッシベーション膜１０９が形成される。有機パッシベーション膜１０９は感光性のアクリル樹脂で形成される。有機パッシベーション膜１０９は、アクリル樹脂の他、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等でも形成することが出来る。有機パッシベーション膜１０９は平坦化膜としての役割を持っているので、厚く形成される。有機パッシベーション膜１０９の膜厚は１〜４μｍであるが、多くの場合は２μｍ程度である。
【００３２】
画素電極１１０とコンタクト電極１０７との導通を取るために、無機パッシベーション膜１０８および有機パッシベーション膜１０９にコンタクトホール１３０が形成される。有機パッシベーション膜１０９は感光性の樹脂を使用している。感光性の樹脂を塗付後、この樹脂を露光すると、光が当たった部分のみが特定の現像液に溶解する。すなわち、感光性樹脂を用いることによって、フォトレジストの形成を省略することが出来る。有機パッシベーション膜１０９にコンタクトホール１３０を形成したあと、２３０℃程度で有機パッシベーション膜を焼成することによって有機パッシベーション膜１０９が完成する。
【００３３】
その後コモン電極１１０となるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をスパッタリングによって形成し、その後、コンタクトホール１３０およびその周辺からＩＴＯを除去するようにパターニングする。コモン電極１１０は各画素共通に平面状に形成することが出来る。その後、第２層間絶縁膜１１１となるＳｉＮをＣＶＤによって全面に形成する。その後、コンタクトホール１３０内において、コンタクト電極１０７と画素電極１１２の導通をとるためのスルーホールを第２層間絶縁膜１１１および無機パッシベーション膜１０８に形成する。その後、ＩＴＯをスパッタリングによって形成し、パターニングして画素電極１１２を形成する。画素電極１１２の平面形状は図２に示すとおりである。
【００３４】
画素電極１１２の上に配向膜材料をフレキソ印刷あるいはインクジェット等によって塗布する。配向膜材料は塗布時は液体であるが、表面張力によってコンタクトホール１３０には、入り込まない場合がある。コンタクトホール１３０内に配向膜材料を入り込ませやすくするには、コンタクトホールの深さが浅い方がよく、コンタクトホールの側壁のテーパが小さくほうがよい。コンタクトホールの深さは、有機パッシベーション膜の厚さと考えてよい。また、配向膜材料は厚く塗布したほうが、コンタクトホール内に配向膜材料が入り込みやすくなる。なお、コンタクトホールの深さ、側壁のテーパ等については、後で説明する。
【００３５】
配向膜材料を塗布後、焼成して配向膜とする。この配向膜をラビング処理または紫外線による光配向処理によって配向処理する。画素電極１１２とコモン電極１１０の間に電圧が印加されると図３に示すような電気力線が発生する。この電界によって液晶分子３０１を回転させ、液晶層３００を通過する光の量を画素毎に制御することによって画像を形成する。
【００３６】
図３において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が配置されている。対向基板２００の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタが形成されており、これによってカラー画像が形成される。カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にはブラックマトリクス２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、ブラックマトリクス２０２はＴＦＴの遮光膜としての役割も有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。
【００３７】
カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。オーバーコート膜の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜１１３が形成される。配向膜１１３の配向処理はＴＦＴ基板１００側の配向膜１１３と同様、ラビング法あるいは光配向法が用いられる。
【００３８】
図５は、コンタクトホール１３０の存在により、配向膜１１３が形成されない領域が生ずることを示す模式図である。図５では、コンタクトホール１３０は縦長の形状となっている。図５において、コンタクトホール１３０の横径はｄｈ、縦径はｄｖ、コンタクトホール１３０のピッチ、すなわち、画素の水平方向のピッチはｐｈである。図５において、コンタクトホール１３０間の間隔ｓが大きければ、配向膜材料が矢印の方向に進みやすく、配向膜のはじけが発生する確率は小さくなる。また、コンタクトホール１３０の縦径ｄｖが小さければ、上側からの配向膜材料と下側からの配向膜材料が合体しやすく、配向膜のはじけが生じにくくなる。
【００３９】
結局、画素３０の水平方向のピッチｐｈが決まると、配向膜にはじけを生じさせないためには、コンタクトホール１３０の横径も縦径も小さくする必要があることになる。なお、コンタクトホール１３０の径は、有機パッシベーション膜の膜厚や、コンタクトホールの断面のプロファイルに関係する。
【００４０】
図６はコンタクトホール２個分の断面図である。有機パッシベーション膜１０９の膜厚は、他の膜の膜厚に比較して圧倒的に厚いので、コンタクトホール１３０のプロファイルは、有機パッシベーション膜１０９のホールのプロファイルと考えてよい。コンタクトホール１３０はフォトリソグラフィによって形成されるので、プロファイルは曲線になっている。
【００４１】
そこで、コンタクトホール１３０の径ｄは、コンタクトホールの深さをｈとした場合、コンタクトホール１３０の底面から０．９ｈにおける径と定義する。そして、コンタクトホール１３０間の距離ｓは、コンタクトホール１３０の径を定義する面における距離である。一方、コンタクトホール１３０の側壁のテーパ角θはコンタクトホール１３０の深さをｈとした場合、コンタクトホール１３０の底面からｈ/２の位置における側面のテーパであると定義する。
【００４２】
図５で説明したように、配向膜のはじけをなくすためには、コンタクトホール１３０の間隔ｓが大きい方がよい。一方、配向膜材料がコンタクトホール内に入りやすくするためには、コンタクトホール１３０の側壁のテーパθが小さいほうが良い。しかし、コンタクトホール１３０の側壁のテーパθを小さくするとコンタクトホールの径ｄが大きくなり、コンタクトホール１３０のピッチｐｈ、すなわち画素ピッチｐｈが一定であれば、ｓが小さくなってしまう。つまり、θを小さくすることと、ｓを大きくすることは相反する条件となってしまう。この２つの条件を満たす構成は、有機パッシベーション膜１０９を薄くすることである。しかし、有機パッシベーション膜１０９は、配線間容量を小さくするという作用と平坦化という作用を持っているために、単純に膜厚を低減することは困難である。
【００４３】
高精細になっても、配向膜のはじけを生じさせないためには、これらの相矛盾した条件を克服する必要がある。以下に本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【００４４】
図７は、通常の画素配置におけるコンタクトホール１３０の位置を示す平面図である。図７において、画素３０の水平方向のピッチはｐｈ、垂直方向のピッチはｐｖであり、ｐｖ＝３ｐｈとなっている。コンタクトホール１３０の水平方向の径（以後横径）はｄｈ、垂直方向の径（以後縦径）はｄｖである。図７において、コンタクトホール１３０の間の最小間隔ｓは、ｐｈ−ｄｈである。
【００４５】
コンタクトホール１３０が単独で存在する場合は、コンタクトホール１３０の径が小さいほうが、配向膜材料が入り込みにくいと考えられる。一方、図４に示すような配向膜塗布むらによる表示むらは、複数のコンタクトホール１３０間にまたがって、広い面積に配向膜が塗布されないことによって生ずるものである。つまり、コンタクトホール１３０の存在によって、表面状態が不均一になるためと考えることが出来る。
【００４６】
画素ピッチｐｈが小さくなると、コンタクトホール１３０間の間隔も狭くなり、隣接するコンタクトホール１３０間で影響を及ぼしあい、その結果、広い面積にわたって、配向膜が形成されない領域が生ずる。つまり、配向膜が塗布されない領域が生ずることを防止するためには、コンタクトホール１３０間の間隔を取ることが必要である。これは、従来の知見とは逆の知見である。すなわち、従来の知見では、コンタクトホール１３０内に配向膜材料を形成するためにはコンタクトホール１３０の径を確保する必要があり、画素ピッチｐｈが小さくなるにしたがって、コンタクトホール１３０間の距離の、画素ピッチｐｈに対する割合は小さくなると考えられてきた。
【００４７】
しかし、本発明は、逆に、配向膜の塗布むらによる表示むらを回避するためには、コンタクトホール１３０間の間隔を大きくする必要があるために、コンタクトホール１３０の径の、画素ピッチｐｈに対する割合は、むしろ小さくしなければならないということを開示するものである。逆の言い方をすると、コンタクトホール１３０間の間隔をｓとし、画素ピッチをｐｈとした場合、ｓ／ｐｈは、画素ピッチが小さくなるほど大きくする必要がある。つまり、個々のコンタクトホールに配向膜が形成されない場合は、画面の表示むらは出にくいが、複数のコンタクトホール１３０にまたがって、配向膜が形成されない領域が生ずると、表示むらを生じやすいからである。
【００４８】
複数のコンタクトホール１３０にまたがって、配向膜が形成されない領域が生ずる要因は、画素ピッチｐｈとコンタクトホール１３０間の距離だけではない。図５に示すように、コンタクトホール１３０の縦径ｄｖも要因の一つである。図５に示すように、コンタクトホール１３０の縦径ｄｖが小さいほど、配向膜材料は、図５における配向膜の上下からつながりやすくなり、配向膜が塗布されない領域が広く形成されることを防止することが出来る。さらに、コンタクトホール１３０の側壁のテーパ各θが小さいほうが、コンタクトホール内に配向膜材料が流れ込みやすくなり、その結果、複数のコンタクトホール間にまたがる配向膜が形成されない領域が発生することを防止することが出来る。実際には、コンタクトホールの側壁のテーパ角θが直接影響するのではなく、テーパ角の余弦であるＣＯＳθが影響する。
【００４９】
さらに、コンタクトホール１３０の側壁のテーパ角θを小さくするためには、コンタクトホールの深さｈ、すなわち、コンタクトホール１３０が形成されている絶縁膜の厚さが小さい方が良いということになる。また、配向膜の膜厚が大きいほうが、配向膜材料がコンタクトホール１３０内あるいは、コンタクトホール１３０間に流れ込む圧力が大きくなるので、複数のコンタクトホールにまたがる配向膜が形成されない領域の発生を防止しやすくなる。
【００５０】
図８に示す表１は、複数のコンタクトホールにまたがって、配向膜が形成されない領域が発生することを抑える条件を水平方向の画素ピッチ毎に評価したものである。表１は、水平方向の画素ピッチｐｈは、２６μｍ、２０μｍ、１５μｍの場合について、表示むらを生じさせない条件を示したものである。表１におけるパラメータは、コンタクトホールの側壁のテーパ角θの余弦、すなわちＣＯＳθ、コンタクトホールの横径ｄｈ、コンタクトホールの縦径ｄｖ、コンタクトホールの深さｈ、すなわちコンタクトホールが形成された絶縁膜の厚さ、配向膜の膜厚ａｔである。この場合の配向膜の厚さａｔは、画素電極の上に形成されている配向膜の厚さである。
【００５１】
表１において、コンタクトホール間の距離ｓは画素ピッチをｐｈ、コンタクトホールの横径をｄｈとした場合、ｓ＝ｐｈ−ｄｈである。また、コンタクトホールの横径ｄｈと縦径はｄｖは同じとしている。ただし、コンタクトホールの形状は正方形に限られるのではなく、例えば、ｄｖは表１の値よりも小さくとも、複数のコンタクトホールにまたがる配向膜が形成されない領域を回避することが出来る。表１において、ＣＯＳθは各場合について、０．５９２である。つまり、θは５３．７度であるが、θが５３．７よりも小さければ、複数のコンタクトホールにまたがる配向膜が形成されない領域をより高い確率で回避することが出来る。また、表１において、配向膜は例えば画素ピッチｐｈが２６μｍと２０μｍの場合は、１１０ｎｍであるが、この値よりも大きければ、複数のコンタクトホールにまたがる配向膜が形成されない領域を回避することが出来る。
【００５２】
表１において、配向膜のはじけを生じさせないコンタクトホールの深さｈは画素ピッチｐｈが小さくなるほど浅くなる。例えば、画素ピッチｐｈが２０μmの場合は、コンタクトホールの深さｈは２μm以下であればよく、画素ピッチｐｈが１５μmの場合は、コンタクトホールの深さｈは１．５μm以下であればよい。
【００５３】
表１において、複数のコンタクトホールにまたがる配向膜が形成されない領域が生ずることを回避するために最も大きな影響を持つコンタクトホール間の間隔ｓを取り出し、画素ピッチｐｈとの関係を記載したものが、図９に示す表２である。表２において、複数のコンタクトホールにまたがる配向膜が形成されない領域を回避するためには、コンタクトホール間の距離ｓと画素ピッチｐｈとの比ｓ／ｐｈは、画素ピッチ２６μｍの場合は、７３％以上であり、画素ピッチ２０μｍあるいは１５μｍの場合は、８０％以上である。すなわち、画素ピッチが小さいほど、ｓ／ｐｈはが大きくなっている。なお、表１、表２におけるｓは、水平方向の距離に限らず、コンタクトホール間の最小距離であると考えることができる。図７では、ｓは水平方向の距離である。
【００５４】
図７においては、コンタクトホール１３０の平面形状は、正方形であるが、コンタクトホール１３０の平面形状は正方形に限らず、長方形でも良い。また、コンタクトホール１３０の平面形状は、図１０に示すようなひし形でもよい。コンタクトホール１３０がひし形の場合の、コンタクトホール間隔ｓ、コンタクトホールの横径ｐｈ、縦径ｐｖ等は、図１０に示すとおりである。さらに、コンタクトホール１３０の平面形状は、図１１に示すように、円形でも良い。この場合のコンタクトホール１３０の間隔ｓは図１１に示すとおりであり、コンタクトホール１３０の横径ｄｈ、縦径ｄｖはいずれもｄとなる。また、コンタクトホールの平面形状は楕円あるいは長円でもよい。この場合のコンタクトホール間隔ｓ、コンタクトホールの横径ｄｈ、縦径ｄｖ等は、図７に準ずる。
【００５５】
以上のように、画素ピッチが小さくなった場合であっても、コンタクトホール間の間隔を画素ピッチに対して、所定の割合以上に保つことによって、配向膜が形成されない領域が複数のコンタクトホールにまたがって、生じてしまう現象を抑制することが出来る。
【実施例２】
【００５６】
実施例１で説明したように、水平方向の画素ピッチｐｈが小さくなっても、配向膜が形成されない領域が複数のコンタクトホールにまたがって、生じてしまう現象を抑制するためには、画素ピッチｐｈに対してコンタクトホール間の間隔ｓをある割合以上に保つ必要がある。しかし、図７に示すような画素配置では、限界がある。つまり、コンタクトホール１３０間の間隔ｓを確保するためには、コンタクトホール１３０の径が小さくなり、個々のコンタクトホール１３０内に、配向膜材料が入り込みにくくなるからである。
【００５７】
図１２は、この問題を解決する画素構成である。図１２において、2本の映像信号線２０の間に２個の画素３０が配置している。走査線１０は、第１の走査線１１と第２の走査線１２から構成され、第１の走査線１１は左側の画素３０に走査信号を供給し、第２の走査線１２は、右側の画素３０に走査信号を供給している。図１２の構成では、走査線の数は２倍になるが、映像信号線の数は半分になる。一般には、映像信号線の数は走査線の数の２倍以上なので、図１２の構成の構成によれば、トータルでの配線数を減少させることが出来る。
【００５８】
図１３は、図１２の配線構成における画素配置とコンタクトホール１３０の配置を示す平面図である。図１３に示すように、本実施例では、最も近いコンタクトホール１３０間の距離ｓを、図７の場合に比べて大きくすることが出来る。つまり、コンタクトホール１３０間の距離ｓと画素ピッチｐｈとの比ｓ／ｐｈを、コンタクトホールの１３０径を必要な大きさに保ちつつ、確保することが出来る。
【００５９】
以上のように、本実施例によれば、画素ピッチが小さくなった場合であっても、コンタクトホール間の間隔を画素ピッチに対して、所定の割合以上に保つことによって、配向膜が形成されない領域が複数のコンタクトホールにまたがって、生じてしまう現象をより効果的に抑制することが出来る。
【実施例３】
【００６０】
図１４は、実施例３における画素構成を示す平面図である。図１４において、水平方向に隣り合う画素３０は、垂直方向に画素３０の縦ピッチｐｖの１/２だけずれて配置している。図１４におけるＲは赤画素、Ｇは緑画素、Ｂは青画素を意味している。図１４において、走査線１０はクランク状に曲がりながら水平方向に延在している。２本の映像信号線２０と２本の走査線１０の間に画素３０が存在していることは実施例１と同様である。
【００６１】
図１５は、図１４の配線構成における画素配置とコンタクトホール１３０の配置を示す平面図である。図１５においては、最も近いコンタクトホール間の距離ｓを、図７の場合に比べて大きくすることが出来る。つまり、コンタクトホール１３０間の距離ｓと画素ピッチｐｈとの比ｓ／ｐｈを、コンタクトホール１３０の径を必要な大きさに保ちつつ、確保することが出来る。
【００６２】
ところで、図１４および図１５に示す画素構成の場合、図１における表示領域５００の上辺５１０、または、下辺５２０の形状が問題になる場合がある。図１６は、図１５に示す画素配置の場合における表示領域の上辺５２０の詳細を示す平面図である。図１６に示すように、上辺５２０には、１画素毎に段差ｄｖｖが生じている。段差ｄｖｖは、画素３０の縦径ｐｖの１／２以下であれば、一般には目立つことはないと考えられる。
【００６３】
一方、コンタクトホール１３０間のスペースを十分に確保するためには、図１５に示すような画素配置とすることが必要となるが、画素３０の縦方向のずれｄｖｖを画素３０の縦ピッチｐｖの１／４以上とすれば、本実施例における効果を見込むことが出来る。図１における表示領域の下辺５２０においても同様である。
【００６４】
しかし、製品によっては、表示領域の上辺５１０あるいは下辺５２０の端部をできるだけ直線状に近い状態に揃えたい場合もある。このような場合は、図１７に示すように、端部における画素３０の縦径を一つ置きに異ならせればよい。この場合の縦方向のずれ量ｄｖｖと画素３０の縦ピッチｐｖの関係、ｄｖｖ／ｐｖも、１／４以上１／２以下とすることによって、ずれを目立たなくすることが出来る。
【００６５】
このように、本実施例によって、画素ピッチが小さくなった場合であっても、コンタクトホール間の間隔を画素ピッチに対して、所定の割合以上に保つことによって、配向膜が形成されない領域が複数のコンタクトホールにまたがって、生じてしまう現象をより効果的に抑制することが出来る。また、画素ピッチを１画素毎にずらすことによる、表示領域端部の形状への影響を最小限に抑えることが出来る。
【符号の説明】
【００６６】
１０…走査線、  １１…第１走査線、  １２…第２走査線、  ２０…映像信号線、  ３０…画素、  ４０…シール材、  ５０…表示むら、  １００…ＴＦＴ基板、  １０１…第１下地膜、  １０２…第２下地膜、  １０３…半導体層、  １０４…ゲート絶縁膜、  １０５…ゲート電極、  １０６…第１層間絶縁膜、  １０７…無機パッシベーション膜、  １０７…無機パッシベーション膜、  １０７…コンタクト電極、  １０８…無機パッシベーション膜、  １０９…有機パッシベーション膜、  １１０…コモン電極、  １１１…第２層間絶縁膜、  １１２…画素電極、  １１３…配向膜、  １２０…第１スルーホール、  １３０…コンタクトホール、  １４０…第２スルーホール、  １５０…端子部、  １６０…ＩＤドライバ、  ２００…対向基板、  ２０１…カラーフィルタ、  ２０２…ブラックマトリクス、  ２０３…オーバーコート膜、  ３００…液晶、  ３０１…液晶分子、  ５００…表示領域、  ５１０…表示領域上辺、  ５２０…表示領域下辺、  １１２１…スリット、  ｐｈ…画素の水平ピッチ、  ｐｖ…画素の垂直ピッチ、  ｄｈ…コンタクトホール横径、  ｄｖ…コンタクトホール縦径、  ｄｈ…コンタクトホール横径、  ｄｖ…コンタクトホール縦径、  ｓ…コンタクトホール間距離、  ｈ…コンタクトホールの深さ、  θ…コンタクトホール側壁のテーパ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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