(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置に組み込まれて用いられる電極基板の製造方法において、
透明基板上に、互いに直交するように延びる信号線およびゲート線を形成するとともに、前記透明基板上の前記信号線および前記ゲート線の交点部の近傍にスイッチング素子を形成する工程であって、前記信号線および前記ゲート線の少なくとも一方を、前記スイッチング素子が着色領域以外の非点灯領域内に位置するよう前記信号線および前記ゲート線の交点部の近傍にて当該信号線または当該ゲート線の延在軸もしくは中心軸からずれた状態で延びるように形成する工程と、
前記透明基板上の画素領域に重なるように位置を合わせて印刷法またはホトリソグラフィ法によって着色層を形成する工程と、
前記着色層上に画素電極を形成するとともに、この画素電極のうち前記着色領域側から前記非点灯領域側へ突出した突出部と前記スイッチング素子とを前記非点灯領域にて接続する工程と、
を含み、
前記画素電極と前記突出部とは、スパッタリング法およびホトリソグラフィ法によりパターン化することによって、同時に形成される
ことを特徴とする液晶表示装置用の電極基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー表示が可能な液晶表示装置に係り、とりわけ、画素電極やＴＦＴ素子等が形成されるアレイ基板側にカラーフィルタ層が設けられる、ＣＯＡ（カラーフィルタ・オン・アレイ）構造の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、カラー表示が可能な液晶表示装置として、液晶層を挟持する一対の電極基板のうち、画素電極やＴＦＴ素子等が形成されるアレイ基板側にカラーフィルタ層が設けられる、ＣＯＡ構造の液晶表示装置が知られている。このようなＣＯＡ構造の液晶表示装置では、アレイ基板側のガラス基板上に、ＴＦＴ素子、カラーフィルタ層および画素電極がこの順で積層されている。
【０００３】
図５は従来のアレイ基板の構造を概略的に示す平面図である。図５に示すように、従来のアレイ基板１では、互いに直交するように延びる信号線１２およびゲート線１１がガラス基板上に形成され、その交点部の近傍にＴＦＴ素子２０が形成されている。ＴＦＴ素子２０は、ゲート線１１および信号線１２から側方に突出したゲート電極２１およびドレイン電極２２等から構成されている。ＴＦＴ素子２０上にはカラーフィルタ層（着色層）１６および画素電極１３がこの順で積層されており（本発明を示す図２参照）、画素電極１３およびカラーフィルタ層１６によりストライプ状の着色領域が形成されている。なお、カラーフィルタ層１６としては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３種類があり、これらがゲート線１１の延在方向に関して交互に配列されている。また、隣接したカラーフィルタ層１６の間には保護層１８が設けられている。
【０００４】
ところで、画素電極１３およびカラーフィルタ層１６は、アレイ開口率を向上させる観点からできるだけ信号線１２およびゲート線１１に接近させる必要があり、このため、ＴＦＴ素子２０は、図５に示すような形でストライプ状の着色領域内に配置されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の液晶表示装置では、ストライプ状の着色領域内にて画素電極１３とＴＦＴ素子２０とが接続されるので、画素電極１３とＴＦＴ素子２０を接続するためには、画素電極１３とＴＦＴ素子２０との間に配置されるカラーフィルタ層１６にコンタクトホール１５を形成したり、カラーフィルタ層１６の形状をコンタクトホール１５を回避するようなものとする必要があり、高精度な加工技術およびアライメント技術が必要となる。なお、カラーフィルタ層１６を印刷法等により形成すること（例えば、所定の基材上に形成された着色パターンをグラビア印刷法等によりアレイ基板側に転写すること）も可能であるが、この場合には、転写対象となる着色パターンにコンタクトホール１５に対応するパターンをあらかじめ形成しておくとともに、転写時に、着色パターン側のコンタクトホールのパターンとアレイ基板側のコンタクトホールとを正確に位置合わせする必要があり、この場合でも、高精度なアライメント技術が必要となる。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ＣＯＡ構造の液晶表示装置を簡易かつ安価に製造することを可能にする液晶表示装置用の電極基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その第１の解決手段として、液晶表示装置に組み込まれて用いられる電極基板において、透明基板と、前記透明基板上にて互いに直交するように延びる信号線およびゲート線と、前記信号線および前記ゲート線の交点部の近傍に設けられたスイッチング素子と、前記透明基板上の画素領域に重なるように位置を合わせて設けられた着色層と、前記着色層上に設けられた画素電極とを備え、前記信号線および前記ゲート線の少なくとも一方は、前記スイッチング素子が前記着色層に対応する着色領域以外の非点灯領域内に位置するよう前記信号線および前記ゲート線の交点部の近傍にて当該信号線または当該ゲート線の延在軸もしくは中心軸からずれた状態で延び、前記画素電極は前記着色領域側から前記非点灯領域側へ突出した突出部を有し、この突出部と前記スイッチング素子とが前記非点灯領域にて接続されることを特徴とする液晶表示装置用の電極基板を提供する。
【０００８】
本発明は、その第２の解決手段として、液晶表示装置に組み込まれて用いられる電極基板の製造方法において、透明基板上に、互いに直交するように延びる信号線およびゲート線を形成するとともに、前記透明基板上の前記信号線および前記ゲート線の交点部の近傍にスイッチング素子を形成する工程であって、前記信号線および前記ゲート線の少なくとも一方を、前記スイッチング素子が着色領域以外の非点灯領域内に位置するよう前記信号線および前記ゲート線の交点部の近傍にて当該信号線または当該ゲート線の延在軸もしくは中心軸からずれた状態で延びるように形成する工程と、前記透明基板上の画素領域に重なるように位置を合わせて着色層を形成する工程と、前記着色層上に画素電極を形成するとともに、この画素電極のうち前記着色領域側から前記非点灯領域側へ突出した突出部と前記スイッチング素子とを前記非点灯領域にて接続する工程とを含むことを特徴とする、液晶表示装置用の電極基板の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の第１および第２の解決手段によれば、透明基板上に配線された信号線およびゲート線の少なくとも一方を、スイッチング素子が着色領域以外の非点灯領域に位置するよう、信号線およびゲート線の交点部の近傍にて当該信号線または当該ゲート線の延在軸もしくは中心軸からずらしているので、画素電極の突出部とスイッチング素子とを非点灯領域にて接続することができる。このため、画素電極とスイッチング素子との間に配置される着色層にコンタクトホールを形成したり、着色層の形状をコンタクトホールを回避するようなものとする必要がなくなり、高精度な加工技術およびアライメント技術を用いることなく、ＣＯＡ構造の液晶表示装置を簡易かつ安価に製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１および図２は本発明による液晶表示装置用の電極基板の一実施の形態を示す図である。このうち、図１は液晶表示装置用の電極基板（アレイ基板）の構造を概略的に示す平面図、図２は図１に示すアレイ基板が組み込まれる液晶表示装置の図１のII−II線に沿った断面図である。
【００１２】
まず、図２により、本実施の形態に係る電極基板（アレイ基板）が組み込まれる液晶表示装置について説明する。図２に示すように、液晶表示装置１０は、互いに対向して配置される一対の電極基板として、画素電極やＴＦＴ素子等が形成されたアレイ基板１と、アレイ基板１に対向して配置された対向基板２とを備え、アレイ基板１と対向基板２との間には液晶層３が挟持されている。
【００１３】
次に、図１および図２により、アレイ基板１の詳細について説明する。図１および図２に示すように、アレイ基板１は、ガラス基板（透明基板）４と、ガラス基板４上にて互いに直交するように延びる信号線１２およびゲート線１１とを有している。ここで、ゲート線１１はガラス基板４上に直接配線され、信号線１２はゲート線１１を覆うようガラス基板４上に形成された絶縁膜２４上に配線されている（図２参照）。信号線１２およびゲート線１１の交点部の近傍にはＴＦＴ素子（スイッチング素子）２０が設けられている。ＴＦＴ素子２０は、ゲート線１１から側方に突出したゲート電極２１と、ゲート電極２１上に積層された絶縁膜２４および半導体膜２５と、半導体膜２５上に積層されたドレイン電極２２（信号線１２から側方に突出した部分）およびソース電極２３とから構成されている。なお、絶縁膜２４は窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜であり、半導体膜２５はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜２５ａおよびｎ型ドーピングａ−Ｓｉ膜２５ｂが積層されてなる多層膜である。半導体膜２５は、ドレイン電極２２およびソース電極２３を介して信号線１２および画素電極１３にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１４】
ガラス基板４上には、信号線１２およびゲート線１１に囲まれる画素領域に重なるように位置を合わせてカラーフィルタ層（着色層）１６および画素電極１３がこの順で積層されており、画素電極１３およびカラーフィルタ層（着色層）１６によりストライプ状の着色領域が形成されている。なお、カラーフィルタ層１６としては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３種類があり、これらがゲート線１１の延在方向に関して交互に配列されている。また、隣接したカラーフィルタ層１６の間の領域（非点灯領域）には保護層１８が設けられている。
【００１５】
ここで、ガラス基板４上に配線された信号線１２は、ＴＦＴ素子２０が着色領域以外の非点灯領域に位置するよう信号線１２およびゲート線１１の交点部の近傍にて当該信号線１２の延在軸（中心軸）Ｌからずれた状態で延びている（図１参照）。画素電極１３は着色領域（カラーフィルタ層１６）側から非点灯領域側へ突出した突出部１４を有し、この突出部１４とＴＦＴ素子２０とが非点灯領域にて接続されるようになっている。
【００１６】
なお、アレイ基板１のうち液晶層３に隣接する側の表面には配向膜５が設けられている。
【００１７】
一方、アレイ基板１に対向する対向基板２は、ガラス基板６と、ガラス基板６上に積層された対向電極７と、対向電極７上に積層された配向膜８とを有している。なお、ガラス基板６のうち、対向するアレイ基板１の非点灯領域に対応する位置にはストライプ状の遮光層１７が形成されている。
【００１８】
次に、図１および図２により、このような構成からなる液晶表示装置１０の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、アレイ基板１を製造するため、ガラス基板４上にスパッタリング法によりクロム（Ｃｒ）膜を形成し、ホトリソグラフィ法によりゲート線１１およびゲート電極２１をパターン化する。次いで、その上にＣＶＤ法により窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜（絶縁膜２４）およびアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜（半導体膜２５ａ）およびｎ型ドーピングａ−Ｓｉ膜（半導体膜２５ｂ）を形成する。そして、その上にスパッタリング法によりクロム（Ｃｒ）膜を形成し、ホトリソグラフィ法により信号線１２、ソース電極２３およびドレイン電極２２をパターン化する。なお、ゲート電極２１、アモルファスシリコン膜２５ａ，２５ｂ、ソース電極２３およびドレイン電極２２によりＴＦＴ素子２０が構成される。なおこのとき、信号線１２およびゲート線１１は、ガラス基板４上にて互いに直交するように形成される。また、信号線１２は、ＴＦＴ素子２０が着色領域以外の非点灯領域内に位置するよう信号線１２およびゲート線１１の交点部の近傍にて当該信号線１２の延在軸Ｌからずれた状態で延びるように形成される。
【００２０】
次いで、ガラス基板４上の着色領域に赤色顔料、緑色顔料または青色顔料を含む感光性ポリマーを形成し、ホトリソグラフィ法によりストライプ状のカラーフィルタ層１６を形成する。
【００２１】
そして、カラーフィルタ層１６およびＴＦＴ素子２０上にてＩＴＯ膜をスパッタリング法およびホトリソグラフィ法によりパターン化することにより、画素電極１３および突出部１４を形成し、突出部４とスイッチング素子２０とを非点灯領域にて接続する。
【００２２】
さらに、ガラス基板４上の非点灯領域に絶縁膜としての保護層１８を形成する。
【００２３】
その後、アレイ基板１の表面に配向膜５を形成し、この配向膜５の表面をラビングすることにより配向処理を施す。
【００２４】
一方、アレイ基板１に対向する対向基板２を製造するため、ガラス基板６上に遮光層１７および対向電極７を形成し、次いで、対向電極７の表面に配向膜８を形成する。そして、この配向膜８の表面をラビングすることにより配向処理を施す。
【００２５】
その後、スペーサ等を介してアレイ基板１および対向基板２を対向させた後、アレイ基板１および対向基板２間に液晶材料を注入して液晶層３を形成する。これにより、図２に示すような液晶表示装置１０が製造される。
【００２６】
このように本実施の形態によれば、ガラス基板４上に配線された信号線１２を、ＴＦＴ素子２０が着色領域以外の非点灯領域に位置するよう、信号線１２およびゲート線１１の交点部の近傍にて当該信号線１２の延在軸Ｌからずらしているので、画素電極１３の突出部１４とＴＦＴ素子２０とを非点灯領域にて接続することができる。このため、画素電極１３とＴＦＴ素子２０との間に配置されるカラーフィルタ層１６にコンタクトホールを形成したり、カラーフィルタ層１６の形状をコンタクトホール１５を回避するようなものとする必要がなくなり、高精度な加工技術およびアライメント技術を用いることなく、ＣＯＡ構造の液晶表示装置を簡易かつ安価に製造することができる。
【００２７】
なお、上述した実施の形態において、ＴＦＴ素子２０を構成するゲート電極２１、ドレイン電極２２およびソース電極２３の形状および向き、ＴＦＴ素子２０に接続される画素電極１３の突出部１４の形状および向き等は、必ずしも図１に示すものに限られる必要はなく、適宜変更することが可能である（図３参照）。
【００２８】
また、上述した実施の形態においては、信号線１２およびゲート線１１の交点部にて、ガラス基板４上に配線された信号線１２が当該信号線１２の延在軸Ｌからずれた状態で延びる場合について説明したが、これに限らず、ガラス基板４上に配線されたゲート線１１が当該ゲート線１１の延在軸からずれた状態で延びる場合や、図４に示すように、信号線１２およびゲート線１１の両方が当該信号線１２または当該ゲート線１１の延在軸Ｌ１，Ｌ２からずれた状態で延びる場合でも同様にして本発明を適用すること可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画素電極とスイッチング素子との間に配置される着色層にコンタクトホールを形成したり、着色層の形状をコンタクトホールを回避するようなものとする必要がなくなり、高精度な加工技術およびアライメント技術を用いることなく、ＣＯＡ構造の液晶表示装置を簡易かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置用の電極基板（アレイ基板）の一実施の形態の構造を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示すアレイ基板が組み込まれる液晶表示装置の図１のII−II線に沿った断面図。
【図３】図１に示す液晶表示装置用のアレイ基板の変形例を示す平面図。
【図４】図１に示す液晶表示装置用のアレイ基板の他の変形例を示す平面図。
【図５】従来の液晶表示装置用の電極基板（アレイ基板）の構造を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
１  アレイ基板（電極基板）
２  対向基板
３  液晶層
４  ガラス基板
５  配向膜
６  ガラス基板
７  対向電極
８  配向膜
１０  液晶表示装置
１１  ゲート線
１２  信号線
１３  画素電極
１４  突出部
１５  コンタクトホール
１６  カラーフィルタ層（着色層）
１７  遮光層
１８  保護層
２０  ＴＦＴ素子（スイッチング素子）
２１  ゲート電極
２２  ドレイン電極
２３  ソース電極
２４  絶縁膜（ＳｉＮｘ膜）
２５  半導体膜
２５ａ  ａ−Ｓｉ膜
２５ｂ  ｎ型ドーピングａ−Ｓｉ膜
【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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