[发明专利]液晶显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示装置。具体而言，涉及在有源矩阵基板上通 过喷墨装置等喷出装置形成有彩色滤光片的液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置是低消费电力的显示装置，因为能够轻量化和薄型 化，所以广泛应用于电视、个人计算机用显示器、移动终端用显示器 等。现在一般使用的液晶显示装置具有在具有电极的2片玻璃基板之 间夹持液晶、在两个基板周围用密封剂密封的结构。该2片基板间的 距离通过将粒径均匀的塑料微珠等作为间隔物散布在基板之间而保持 为一定。

另外，彩色显示用的液晶显示装置(彩色液晶显示装置)在上述2 片玻璃基板中的一方上，形成有由R(红)、G(绿)和B(蓝)的着 色部、和划分R、G和B各着色部之间的遮光层(BM；黑矩阵)等构 成的彩色滤光片层。进而，有源矩阵驱动方式的彩色液晶显示装置通 常包括作为有源矩阵基板的TFT阵列基板、和与TFT阵列基板相对设 置的相对基板。在TFT阵列基板上，通常形成将非晶硅(a-Si)、多晶 硅(p-Si)等作为半导体层的薄膜晶体管(TFT)等开关元件、和与其 连接的像素电极、源极总线和栅极总线。另一方面，在相对基板上通 常形成相对电极和彩色滤光片层。而且，通过在该显示装置的两个主 面上配置偏光板，能够进行彩色图像显示。

作为液晶显示装置的液晶模式，例如能够列举TN(Twisted Nematic：扭曲向列)模式、STN(Super Twisted Nematic：超扭曲向列) 模式、GH(Guest Host：宾-主)模式、ECB(Electrically Controlled Birefringence：电控双折射)模式、强介电性(FLC；Ferroelectric Liquid Crystal)模式等，在任意一种模式中，在电极结构比较单纯的相对基 板一侧设置彩色滤光片在制造上都是有利的。但是，如果考虑相对基 板与有源矩阵基板贴合时的位置偏移，则需要使BM的开口部比有源 矩阵基板的开口部小，因此会引起开口率的降低。

另一方面，为了实现液晶显示装置的高亮度化，要求像素的高开 口率化。于是，为了实现像素的高开口率化，进行制造设备中的更高 精度的对准技术的开发。但是，在工艺方法上，通过提高对准技术进 行更进一步的高开口率化是比较困难的状况。

因此，近年来，进行在有源矩阵基板上形成彩色滤光片层的阵列 上彩色滤光片(COA；Color-filter onArray)结构的开发。由此，在将 形成有彩色滤光片层的有源矩阵基板(COA基板)与在整个面形成有 电极的相对基板贴合时不需要对准。从而，不会发生贴合工序中的位 置偏移不良，并且因为不需要对准作业而能够使制造工序简化。另外， 因为不会产生将两个基板贴合时的位置对准精度的问题，所以能够进 行无需考虑位置对准误差的图案设计，能够实现使BM的图案宽度更 窄的超高开口率。

作为这种COA结构的彩色滤光片的形成方法，开发有染色法、颜 料分散法、电镀法、膜转印法等各种工艺方法。但是，现有的COA结 构中，由于R、G和B各着色部形成在下层侧形成的开关元件与上层 侧形成的像素电极的层间，所以需要在各着色部形成接触孔，通过该 接触孔使像素电极与开关元件导通。从而，在将彩色滤光片的制造方 法在阵列上彩色滤光片上展开的情况下，在各着色部如何形成接触孔 相当重要。

另外，近年来，盛行研讨利用喷墨装置进行的彩色滤光片层的着 色部的制造方法(以下也称为“喷墨方式”)。该方式具有制造工艺简 单且成本低的优点。但是，用喷墨方式形成COA结构的情况下，上述 接触孔的形成成为问题。即，因为喷墨方式中不需要光掩模，通常R、 G和B的着色部材料没有感光性，因此，不能够用光刻工序在彩色滤 光片层上形成接触孔。

与此相对，提出有在遮光层的开关元件区域形成贯通孔的方法(例 如参照专利文献1)，在间隔壁(也作为BM起作用)的开口部形成凸 部，通过利用墨的表面张力阻止墨侵入凸部由此使凸部成为接触孔的 方法(例如参照专利文献2)。但是，根据这些方法，在通过开口部、 接触孔、开口部的直线上存在BM的残留部和除去部。结果，BM图案 中需要一定程度的宽度，不能够充分实现作为COA结构的优点的高开 口率。另外，在利用墨的表面张力的方法中，存在因墨的材质而不能 够充分阻止墨的侵入的情况，在开关元件与像素电极之间发生连接不 良。从而，在这些现有技术中，在实现高开口率这一点和抑制连接不 良的发生这一点上有改善的余地。