(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルを構成する複数個の画素部の少なくとも一部の画素に於けるＴＦＴ側透明画素電極側の基板上に形成されたコンタクトホール内に柱状のスペーサを配置形成せしめるものであって、前記基板上には前記ＴＦＴの機能膜として使われている絶縁膜（209）が前記コンタクトホールまで延在するように形成されており、前記コンタクトホール下に位置する前記絶縁膜上には前記ＴＦＴ側透明画素電極（205）と前記ＴＦＴとを接続する画素電極（217）が形成されており、かつ前記柱状スペーサは前記ＴＦＴ側透明画素電極上に形成されるとともに、前記基板と前記ＴＦＴ側透明画素電極（205）との間には、前記絶縁膜（209）と前記画素電極（217）のみが形成されている事を特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
当該柱状スペーサは、無機材料と有機材料から選択された一つの材料で形成されている事を特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
基板上に複数個の画素領域のそれぞれに、色層、信号電極、ゲート電極及び画素電極を形成し、その上にＴＦＴ側透明画素電極を形成した後、画素領域に設けられたコンタクトホールの少なくとも一部に、当該ＴＦＴ側透明画素電極上に柱状スペーサを形成するＴＦＴ側基板作成工程を有するものであり、前記基板上には前記ゲート電極上のゲート絶縁膜（209）が前記コンタクトホールまで延在するように形成され、前記コンタクトホール下に位置する前記絶縁膜上には前記ＴＦＴ側透明画素電極（205）と前記ＴＦＴとを接続する画素電極（217）が形成されるものであり、前記基板と前記ＴＦＴ側透明画素電極（205）との間には、前記絶縁膜（209）と前記画素電極（217）のみが形成されているものであって、前記ＴＦＴ側基板作成工程の後、当該柱状スペーサを介して、前記ＴＦＴ側透明画素電極と対向して、対向共通透明電極が形成された対向基板を配置する事を特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項４】
当該柱状スペーサは、無機材料と有機材料から選択された一つの材料で形成する事を特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示パネル及びその製造方法に関し、特に詳しくは、パネル間のギャップの精度を向上しコントラスト等の表示特性の劣化を防止した液晶表示パネル及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示パネルは、モノクロ型及びカラー型のいずれを問わず、多方面で、情報の表示手段として活用されている。
【０００３】
処で、係る液晶表示パネルに於いては、組み立てられるパネルのギャップをパネル面内で均一にすることが重要な要素の一つとなっている。
【０００４】
この目的のために、通常パネルギャップを保持するためにミクロパールと呼ばれるアクリル樹脂あるいはＳｉＯ2などの真球状のギャップ材をＴＦＴなどが形成されたガラス基板上に散布してその後に対向側のガラス基板を貼り合わせるという手法が採用されている。
【０００５】
しかしながら、この手法では、ギャップ材であるミクロパールを表示画素内や配線上など無作為に散布するため、ガラス基板の帯電などによりミクロパールの散布密度の分布にばらつきが発生しやすく、パネルのギャップの不均一を招く原因となっていた。また、ミクロパールはガラス基板内の凹の部分である開口部に集まりやすく、液晶の配向性を乱し、表示におけるコントラストの低下などを招き著しく表示品位を低下させていた。
【０００６】
そこで、例えば特開平１０−２８２３２７号公報には、カラーフィルター上の非表示部にギャップスペーサーとして非導電性の物質を柱状に形成することが開示されている。また、特開昭６０−１６４７２３には、ＴＦＴ上に絶縁性の物質を柱状に形成することが開示されている。
【０００７】
また、これと類似したものでは、ＴＦＴ側基板の表示部配線上に同様にして絶縁性の物質を柱状に形成するものなどが開示されている。
【０００８】
これらの技術は、表示領域からミクロパールをなくし、開口部以外のＴＦＴ上あるいは配線上に相当する場所にギャップスペーサをフォトリソグラフィー法などで一定の密度で形成しているので、カラーフィルター基板とＴＦＴ基板が独立した構造の液晶パネルでは、コントラストが向上し、スペーサーが形成される場所も比較的薄膜が形成されている場所であるのでパネル面内のギャップの精度も向上し、表示品位の向上に対して一応の効果を奏している。
【０００９】
しかしながら、これら開示されている技術は、逆にＴＦＴ上に直接色層を形成するＣＦｏｎＴＦＴパネルの点において新たにパネル面内のギャップの不均一という問題をもたらしている。
【００１０】
ＣＦｏｎＴＦＴの技術はＴＦＴ開口部上に直接色層を形成することで、カラーフィルター基板とＴＦＴ基板の組立時の重ね合わせによるズレのために発生する開口率の低下をなくす技術であり、ガラス基板の大型化や表示面積の拡大化、表示画素の高精細化に対して有効な技術である。
【００１１】
又、従来に於いては、ＣＦｏｎＴＦＴはその構造上、各色層は図４に示すようにＴＦＴの信号電極線とゲート電極線の配線上にまで形成されなければならない。
【００１２】
更には、外光による配線の金属反射光をなくすためにＴＦＴ上はもとより信号電極線とゲート電極線の配線上にブラックマトリクスが形成される。これら色層及びブラックマトリクスは、ＴＦＴや各配線に対する位置精度を考慮すると、顔料分散法、印刷法、電着法、インクジェット法などのパターン塗布形成方法が適している。
【００１３】
しかしながら、これらのパターン塗布形成方法は、一層を形成する毎にパネル面内での膜厚のばらつきが０．１〜０．２（μｍ）発生してしまい、特に配線上やＴＦＴ上ではそのばらつきが大きくなる傾向にある。
【００１４】
その為、ＣＦｏｎＴＦＴパネルに於いてはＴＦＴ上や各配線上にギャップスペーサーとしての柱状スペーサー４０３を形成するとブラックマトリクスと色層及び柱スペーサーの塗布ばらつきが相乗してしまい、結果としてパネル面内でギャップの均一性が悪化してしまうという問題が発生していた。
【００１５】
又、特開平４−２２６４２４号公報には、スペーサ等を使用して電子機器を組み立てる際の、当該スペーサ等をアルミニウムを主成分とする金属遮蔽層とした技術が開示されており、又特開平４−３１８８１６号公報には、カラーフィルタと対向基板との間の液晶狭持領域にスペーサを配置した液晶表示パネルに関して記載されているが、何れの公知例も、膜厚の均一な部分に柱状スペーサを配置形成する技術に関しては記載がない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を改良し、カラー液晶パネルを含む、液晶表示パネルに於て、パネル面内でコントラストなどの表示特性を劣化させることなく、ギャップの均一性の優れた液晶表示パネル及びその製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。即ち、本発明に係る第１の態様としては、液晶表示パネルを構成する複数個の画素部の少なくとも一部の画素に於ける透明電極側の基板上に形成されたコンタクトホール内に柱状のスペーサを配置形成せしめた液晶表示パネルであり、又、本発明に係る第２の態様としては、基板上に複数個の画素領域のそれぞれに、色層、信号電極、ゲート電極及び画素電極を形成し、その上に透明電極を形成した後、画素領域に設けられたコンタクトホールの少なくとも一部に、当該透明電極上に柱状スペーサを形成した後、当該柱状スペーサを介して、当該透明電極と対向して、対向共通透明電極が形成された対向基板を配置する液晶表示パネルの製造方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る当該液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造方法は上記した様な技術構成を採用しているので、基板上に形成されている複数種の機能膜の数が少なく、然も常に均一な膜厚が得られるコンタクトホール部に柱状スペーサを形成したものであり、より具体的には、例えば、本発明をカラー液晶パネルに適用した場合には、当該カラー液晶パネルのＴＦＴ（Thin Film Transistor）上にカラーフィルタを形成したパネル（以下ＣＦｏｎＴＦＴパネルと呼ぶ）において、信号線からの信号電圧を画素電極の透明電極（以下ＩＴＯと呼ぶ）に供給するためのコンタクトホールに、パネルのギャップを保持するためのスペーサとしての柱状の突起を設けたことにある。
【００１９】
【実施例】
以下に、本発明に係る液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
即ち、図１は、本発明に係る液晶表示パネル１００の一具体例に於ける構成を説明する部分拡大図であって、図中、液晶表示パネル１００を構成する複数個の画素部の少なくとも一部の画素２２０に於ける透明電極側の基板２１６上に形成された複数層の膜の膜厚のバラツキが小さい部分２１０に柱状のスペーサ２０３を配置形成せしめた液晶表示パネル１００が示されている。
【００２１】
本発明等は、上記した従来の問題点を解消する為に鋭意検討した結果、当該画素部２２０、２２１に於ける膜厚のバラツキが小さい部分としては、透明画素電極２０５側の透明基板２１６上に形成される、色層、ゲート電極膜層、アモルファスシリコン膜層、信号電極膜層、ブラックマトリクス膜層、画素電極膜層、絶縁膜層、オーバーコート膜層或いは透明電極膜層等が、互いに上記各膜層が複雑に組み合わされて積層され、配置される部分の中で、コンタクトホールが最も適している事を知得したものである。
【００２２】
即ち、本発明に於いては、図３に示される当該液晶表示パネル１００に於ける画素部分を部分的に拡大した図に於ける３１０で示されるコンタクトホール部分に、適宜の高さを有する当該柱状スペーサ３０３を形成したものである。
【００２３】
尚、図１は、図２に於ける液晶表示パネル１００のＡ−Ａ断面から見た断面図である。
【００２４】
従って、本発明に於ける当該液晶表示パネル１００に於いては、当該柱状スペーサ２０３を均一な高さとなる様に設計するならば、当該コンタクトホール部２１０に於ける下層膜の膜厚が、何れのコンタクトホール２１０に於いても均一で精度良く形成されているので、対向する２枚の基板２１６と２０１間に於けるギャップを所定の値に正確に設定する事が可能となる。
【００２５】
又、本発明に係る当該液晶表示パネル１００に於いては、当該柱状スペーサ２０３は、透明電極膜２０５上に形成されていても良く、場合によっては、当該柱状スペーサ２０３は、透明電極膜２０５を貫通して画素電極２１７上に形成されていても良い。
【００２６】
更に、本発明に於て使用される当該柱状スペーサ２０３は、無機材料で構成されていても良く、又有機材料で構成されていても良い。
【００２７】
更に、本発明に係る当該液晶表示パネル１００は、カラー液晶表示パネルで有っても良く、或いは、モノクロ型液晶表示パネルで有っても良い。
【００２８】
以下に本発明に係る当該液晶表示パネル１００のより詳細な具体例をカラー液晶表示パネルを構成する場合を例にとって、実施例の型式で説明する。
【００２９】
即ち、図１は、図２に於けるＡ−Ａ線断面を示す断面図であって、本発明によるカラー液晶表示パネル１００（ＣＦｏｎＴＦＴ）の断面図であり、同図に示すように、信号電極２１４、ゲート電極２１２及び画素電極２１７とから構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１８上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）２１３、カラーフィルタ２０７、２１５及びブラックマトリクス（ＢＭ）２１１等を露光等によってパターンニングした構成に対し、その後、コンタクトホール２１０内にスペーサとしての柱状の突起２０３を設けた構造を有するものである。
【００３０】
この柱状の突起２０３は、液晶パネル１００の２枚の対向ガラス基板２０１と２１６の間に形成される、液晶２０４を狭持するギャップ２１９を予め定められた所定の長さに設定し、保持する役目を果たすものであり、当該薄膜トランジスタ側のガラス基板２１６の表面に形成される複数種の機能膜の積層膜数が比較的に少なく、然も各膜が、通常の配線の形成の様にその膜厚が不均一且つ不安定でなく、安定した均一な膜厚を持つ機能膜で構成されるコンタクトホール２１０であって、従って、膜厚ばらつきが少ない部分に形成されるので、柱状スペーサの柱の高さが均一になり、パネル面内のギャップ精度を向上することが出来る。
【００３１】
従って、パネル面内における液晶のリタデーションを均一にすることが出来、表示の品位を向上できる効果が得られる。
【００３２】
本発明に於ける当該柱状スペーサ３０３は、図３に示す様に、当該液晶表示パネル１００を構成する複数個の画素領域２２０、２２１・・・の全てに設けられたコンタクトホール３１０に設けるもので有っても良く、又必要に応じて、ランダムに選択された当該画素領域の当該コンタクトホール或いは、予め定められた位置、若しくは予め定められた数の画素間隔を於て選択された当該画素領域のコンタクトホール３１０のそれぞれ設ける事も望ましい。
【００３３】
特に、カラー液晶表示パネル１００に於いては、理想的には、Ｒ画素領域、Ｇ画素領域及びＢ画素領域のそれぞれに均等に選択された画素領域に於ける当該コンタクトホール２１０に当該柱状スペーサ２０３を設けるもので有っても良く、又、簡便には、Ｒ画素領域、Ｇ画素領域及びＢ画素領域の内、何れか一つの画素領域のみを選択して、当該選択された画素領域の全部若しくは適宜選択された画素部分に当該柱状スペーサ２０３を設ける様にしたもので有っても良い。
【００３４】
つまり、図１を参照すると、本発明のＴＦＴ側ガラス基板２１６にはａ−Ｓｉ層２１３が形成されている。このａ−Ｓｉ層２１３上には、ブラックマトリクス２１１が設けられ、さらにその上にはオーバーコート２０６が形成されている。
【００３５】
またコンタクトホール部分２１０の近傍では、ＴＦＴ側透明電極２０５の下には、オーバーコート２０６、色層２０７が形成されている。
【００３６】
そして、これらの膜が形成されたＴＦＴ側ガラス基板２１６は、液晶２０４を介して対向側ガラス基板２０１と数ミクロンメートルの間隔で挟持している。
【００３７】
そして、本発明に従って、コンタクトホール部分２１０には対向側ガラス基板２０１とのギャップを保持するための柱状スペーサ２０３が数（μｍ）の高さで形成されている。この実施例で柱状スペーサ２０３は、有機材料で形成されている事も望ましく、例えば、感光性アクリル系樹脂を用いている。
【００３８】
勿論、本発明に於いては、当該柱状スペーサ２０３として、無機材料で構成されたものも使用可能である。
【００３９】
かかる構成おいてはスペーサ部の高さは、例えば、ＴＦＴ側透明画素電極２０５と絶縁膜２０９と画素電極２１７及び柱状スペーサ２０３の合計となる。
【００４０】
ＴＦＴ側透明画素電極２０５と絶縁膜２０９と信号電極２１４（画素電極２１７を含む）はスパッタ法などの方法で成膜され、その膜厚のばらつきはパネルの面内で数十から百数十（Å）以下で制御することが可能である。
【００４１】
一方、柱状スペーサ２０３はスピンコート法や印刷法などの方法で塗布された後に露光、現像などの方法でパターンニングされるがその膜厚ばらつきは０．１〜０．２（μｍ）である。
【００４２】
従って、スペーサの高さのばらつきはほとんどが柱状スペーサ２０３のばらつきと同等となり、パネル面内のギャップのばらつきを柱状スペーサ２０３のばらつきと同等とできるという効果がもたらされる。
【００４３】
本発明に係る構成を有する当該液晶表示パネル１００と従来の構成を有する液晶表示パネルとの特性値の相違を図６に示されたグラフを用いて、この効果をさらに説明する。
【００４４】
図６に於けるグラフは、図２のＢ−Ｂ‘面におけるパネルギャップの設定値（中央値）からのズレ量を表したものである。
【００４５】
図６のグラフＤより明らかな様に、従来の構成からなる液晶表示パネル１００に於いては、当該液晶表示パネルの両端部は、固定されてはいるが、設定値よりも大幅に薄くなる傾向にあり、又その中央部は、逆に設定値よりも大幅に大きくなる様な状態を示しているが、図６のグラフＣより明らかな様に、本発明にかかる当該液晶表示パネル１００に於いては、パネルギャップの精度が格段に向上していることが分かる。
【００４６】
本実施例の柱状スペーサ２０３は、例えば、以下に示す方法によって製造される。
【００４７】
ＴＦＴ側ガラス基板２１６上に、ゲート電極２１２からＴＦＴ側透明画素電極２０５まで形成したＣＦｏｎＴＦＴ基板に感光性アクリル系樹脂のレジストを、スピンコート法あるいは印刷法など均一な膜厚が得られる塗布方法でパネルに必要となるギャップと同等の膜厚を塗布し、６０℃〜１２０℃で仮焼成後所定のパターンが得られるマスクを用いて露光を行う。
【００４８】
その後、現像を行い２００℃〜２５０℃で焼成を行うことで、所望のパターンであるコンタクトホール部分２１０上に柱状スペーサ２０３を得る。
【００５０】
本実施例では感光性アクリル樹脂を用いた場合を述べたが、非感光性アクリル樹脂あるいはポリイミドなどの有機樹脂材料、ブラックマトリクスを形成するブラックレジスト、色層を形成する色レジストを用いても同様の効果が得られる。
【００５１】
次に、本発明に係る当該液晶表示パネル１００の別の具体例を図５を参照しながら詳細に説明する。
【００５２】
即ち、図５に示す本発明の別の具体例である当該液晶表示パネル１００に於いては、無機材料を適応して当該柱状スペーサ２０３を形成すること様に構成されたものである。
【００５３】
即ち、図５に示す様に、ＴＦＴ側ガラス基板５１６にはａ−Ｓｉ層５１３が形成されている。このａ−Ｓｉ層５１３上には、ブラックマトリクス５１１が設けられ、さらにその上にはオーバーコート５０６が形成されている。
【００５４】
またコンタクトホール部分５１０を介してＴＦＴ側透明電極５０５の下には、オーバーコート５０６、色層５０７が形成されている。
【００５５】
そして、これらの膜が形成されたＴＦＴ側ガラス基板５１６は、液晶５０４を介して対向側ガラス基板５０１と数ミクロンメートルの間隔で挟持している。
【００５６】
そして、本発明に従って、コンタクトホール部分５１０には対向側ガラス基板５０１とのギャップを保持するための柱状スペーサ５０３が数（μｍ）の高さで形成されている。この実施例で柱状スペーサ５０３は、ＳｉＯ2を用いている。
【００５７】
かかる構成を持つ当該液晶表示パネル１００に於いては、当該柱状スペーサ５０３の高さは、ＴＦＴ側透明画素電極５０５と絶縁膜５０９と信号電極５１４及び柱状スペーサ５０３の合計となる。
【００５８】
本具体例に於いては、当該ＴＦＴ側透明画素電極５０５と絶縁膜５０９と信号電極５１４はスパッタ法などの方法で成膜され、その膜厚のばらつきはパネルの面内で数十から百数十（Å）以下で制御することが可能である。
【００５９】
一方、当該柱状スペーサ５０３もスパッタ法などの方法で成膜された後に露光、現像などの方法でパターンニングされるがその膜厚ばらつきはパネルの面内で数十から百数十（Å）以下である。
【００６０】
従って、スペーサの高さのばらつきは０．１（μｍ）以下で形成することが出来、パネル面内のギャップのばらつきを柱状スペーサ５０３のばらつきと同等の０．１（μｍ）以下にできるという効果がもたらされる。
【００６１】
つまり、図５に示された液晶表示パネル１００に於いては、当該柱状スペーサ５０３は、以下に示す方法によって製造される。
【００６２】
即ち、ＴＦＴ側ガラス基板５１６上に、ゲート電極５１２からＴＦＴ側透明画素電極５０５まで形成したＣＦｏｎＴＦＴ基板にＳｉＯ2膜を、スパッタ法あるいは真空蒸着法など均一な膜厚が得られる方法でパネルに必要となるギャップと同等の膜厚を形成し、その後露光用のレジストを塗布し所定のパターンが得られるマスクを用いて露光を行う。その後、現像、エッチングを行いレジストを剥離することで、所望のパターンであるコンタクトホール部分５１０上に柱状スペーサ５０３を得る。
【００６５】
上記した本発明に係る当該液晶表示パネル１００の具体例の説明から明らかな様に、本発明に係る当該液晶表示パネルの製造方法としては、例えば、基板上に複数個の画素領域のそれぞれに、色層、信号電極、ゲート電極及び画素電極を形成し、その上に透明電極膜を形成した後、画素領域に設けられたコンタクトホールの少なくとも一部に、当該透明電極膜上に柱状スペーサを形成した後、当該柱状スペーサを介して、当該透明電極膜と対向して、対向共通透明電極が形成された対向基板を配置する様に構成された液晶表示パネルの製造方法である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明に係る当該液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造方法は、上記した様な技術構成を採用しているので、カラー液晶パネルを含む、液晶表示パネルに於て、パネル面内でコントラストなどの表示特性を劣化させることなく、ギャップの均一性の優れた液晶表示パネル及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る液晶表示パネルの一具体例に於ける構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る液晶表示パネルの概要をしめす斜視図である。
【図３】図３は、本発明にかかる液晶表示パネルの画素領域の例を示す平面図である。
【図４】図４は、従来に於ける液晶表示パネルの構成例を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明に係る液晶表示パネルの他の具体例の構成を示す断面である。
【図６】図６は、本発明に係る液晶表示パネルと従来の液晶表示パネルとの特性値を比較したグラフである。
【符号の説明】
１００…液晶表示パネル
２２０、２２１…画素領域、画素部分
２１６、５１６…透明電極側の基板
２１０、３１０…膜厚のバラツキが小さい部分、コンタクトホール
２０５、３０５、５０５…透明画素電極
２０３、３０３、４０３、５０３…柱状スペーサ
２０１、５０１…対向側基板
２１７、５１７…画素電極
２１４、３１４、５１４…信号電極
２１２、３１２、５１３…ゲート電極
２１８、３１６、５１８…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
２１３…アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
２０７、２１５…カラーフィルタ
２１１、３１１…ブラックマトリクス（ＢＭ）
２０４…液晶
【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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