JP2007052369A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサが確実に機能する液晶パネルを提供する。
【解決手段】カラーフィルタ層43の最もセル厚Ｃが薄い青色フィルタ部46に対向する画素５にスペーサ27を設ける。青色フィルタ部46よりセル厚Ａ,Ｂが厚い赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45に対向する画素５に突条電極31を設ける。突条電極31が対向基板41に常時接触しない。マルチギャップ方式であってもタッチセンサ30が確実に機能する。タッチセンサ30のセンサ用突起32をスペーサ27と同じ材料で同一工程で同時に作製できる。タッチセンサ30の表面電極33を画素電極６と同じ材料で同一工程で同時に作製できる。製造工程数を増やすことなく、スペーサ27とセンサ用突起32とを同時に形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アレイ基板と対向基板との間にセンサを有する液晶表示装置に関する。

従来、この種の液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板との間に液晶が介在されており、これらアレイ基板と対向基板と周囲の液晶封入口を除いた部分が接着剤にて固定され、この液晶封入口が封止剤で封止されている。さらに、これらアレイ基板と対向基板との間には、これらアレイ基板と対向基板との間の距離を一定に保持するために粒径の均一なプラスティックビーズなどがスペーサとして散在されている。

また、カラー表示用の液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板のいずれか一方のガラス基板上に、Ｒ（Red:赤色）に着色された赤色層と、Ｇ（Green:緑色）に着色された緑色層と、Ｂ（Blue:青色）に着色された青色層とで構成されたカラーフィルタ層が形成されている。そして、この液晶表示装置の表示方式としては、例えばＴＮ（Twisted Nematic）形、ＳＴ（Stock Time）形、ＧＨ（Guest Host）形あるいはＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）形や強誘電性液晶などが用いられている。また、封止剤としては、例えば熱にて硬化する熱硬化型や紫外線の照射にて硬化する紫外線硬化型のアクリル形またはエポキシ形の接着剤などが用いられている。

さらに、カラー型アクティブマトリクス駆動液晶表示装置は、絶縁基板上に走査線および信号線が格子状に設けられ、これら走査線および信号線の交点に対応してアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を半導体層とした薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:ＴＦＴ）が設けられ、これら薄膜トランジスタに画素電極が電気的に接続されたアクティブマトリクス基板としてのアレイ基板を備えている。そして、このアレイ基板に対向して、対向電極が設けられた対向電極が配設されており、この対向基板上にカラーフィルタ層が設けられている。

また、これらアレイ基板と対向基板との間の画面周辺部には、アレイ基板から対向基板へ電圧を印加するトランスファである電極転移材が配置されている。この電極転移材としては、導電性の銀粒子をバインダにてペースト状にした銀ペーストなどが用いられる。そして、この電極転移材によって、アレイ基板と対向基板とが電気的に接続されている。また、これらアレイ基板と対向基板とのそれぞれは偏光板にて挟持されており、光シャッタとしてカラー画像が表示可能に構成されている。

さらに、タッチパネルと呼ばれるセンサ機能を有する液晶表示装置は、この液晶表示装置の外部にセンサ機能を有する構成が設けられている。例えば、この液晶表示装置の画面上にセンサ機能を有する別のシート状のパネルを対向させて配置することによって、この液晶表示装置をタッチパネルとして利用可能とさせた構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ところが、このセンサ機能を有する液晶表示装置では、液晶表示装置の外部にセンサ機能を有するシート状のパネルが対向させて配置されているため、このパネルの厚さほど液晶表示装置が厚くなってしまうから、この液晶表示装置の明るさを低下させてしまう。また、この液晶表示装置のほかにセンサ機能を有するパネルが別途必要となるため、この液晶表示装置の製造コストが高くなってしまう。

そこで、この種のセンサ機能を有する液晶表示装置としては、アレイ基板と対向基板との間のセルギャップ内に、このセルギャップより小さな突条のセンサが設けられており、これらアレイ基板あるいは対向基板の任意の位置を押すことによってセンサが導通してスイッチングする構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。ところが、この種の液晶表示装置では、この液晶表示装置内にセンサを設けることが可能であるが、このセンサを形成する工程が新たに必要であるから、液晶表示装置の製造工程が増えてしまう。

また、近年、液晶表示装置の表示品位をさらに向上させるために、この液晶表示装置のカラーフィルタ層の赤色層、緑色層および青色層のそれぞれを色毎に厚さを変化させて、このカラーフィルタ層の透過率や色視角を向上させるマルチギャップ方式が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００４−３４８２０４号公報 特開２００１−７５０７４号公報 特開２００３−５２１３号公報

しかしながら、上述したマルチギャップ方式の液晶表示装置内にセンサを形成する場合には、カラーフィルタ層の赤色層、緑色層および青色層それぞれの厚さが色毎に異なるため、このセンサを形成する位置によって、このセンサが常時オンしている状態になってしまうから、この液晶表示装置がタッチパネルとして機能しなくなるという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、センサが確実に機能する液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の画素がマトリクス状に設けられたアレイ基板と、このアレイ基板に対向して配設された対向基板と、前記アレイ基板と対向基板との間に介在された液晶とを具備し、前記アレイ基板および対向基板のいずれか一方の対向する側の一主面に設けられ、前記アレイ基板の各画素に対応して設けられ色ごとに厚さが異なる複数色の着色層を有するカラーフィルタ層と、このカラーフィルタ層と前記アレイ基板および対向基板のいずれか他方の対向する側の一主面との間であって前記カラーフィルタ層の着色層のうち最も厚い着色層以外の着色層に対向した位置に設けられ、前記アレイ基板と対向基板との間の距離の変化によってスイッチングするセンサとを備えたものである。

そして、色ごとに厚さが異なる複数色の着色層を有するカラーフィルタ層をアレイ基板および対向基板のいずれか一方の対向する側の一主面に設けるとともに、このカラーフィルタ層の着色層のうち最も厚い着色層以外の着色層に対向した位置に、アレイ基板と対向基板との間の距離の変化によってスイッチングするセンサを設けたことにより、このセンサがアレイ基板および対向基板のいずれかに常時接触している状態とならないから、これらアレイ基板および対向基板のいずれかを押すなどした際にセンサが確実に機能するようにできる。

本発明によれば、カラーフィルタ層の着色層のうち最も厚い着色層以外の着色層に対向した位置に、アレイ基板と対向基板との間の距離の変化によってスイッチングするセンサを設けたことにより、このセンサがアレイ基板および対向基板のいずれかに常時接触している状態となることを確実に防止できるから、これらアレイ基板および対向基板のいずれかを押すなどした際にセンサを確実に機能できる。

以下、本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を図１および図２を参照して説明する。

図１および図２において、１は液晶表示装置としての液晶パネルで、この液晶パネル１は、タッチパネルセンサが内蔵されたマルチギャップ方式の液晶表示装置である。また、この液晶パネル１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示素子である。そして、この液晶パネル１は、アクティブマトリクス基板としての略矩形平板状のアレイ基板２を備えている。このアレイ基板２は、ＸＧＡ（eXtended Graphics Array）型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板であって、略透明な矩形平板状の絶縁基板としての透光性基板であるガラス基板３を有している。

このガラス基板３の一主面である表面上の中央部には、図２に示すように、画像表示領域としての画面部４が形成されている。そして、この画面部４には、複数の画素５がマトリクス状に設けられて配置されている。これら複数の画素５は、ガラス基板３の縦方向に沿ってｎ個形成されており、このガラス基板３の横方向に沿ってｍ個形成されている。したがって、これら複数の画素５は、ガラス基板３上にｎ×ｍ個形成されている。さらに、これら画素５のそれぞれには、表示電極としての画素電極６、蓄積容量としての画素補助容量である補助容量７、および薄膜トランジスタ８がそれぞれ１つずつ配置されている。

また、ガラス基板３の表面には、ゲート電極配線としての複数の走査線11が、このガラス基板３の幅方向に沿って配設されている。これら走査線11は、ガラス基板３の横方向に向けて等間隔に平行に離間されている。また、これら走査線11間のそれぞれには、電極配線としての画像信号配線である複数の信号線12が、ガラス基板３の縦方向に沿って配設されている。これら信号線12は、ガラス基板３の横方向に向けて等間隔に平行に離間されている。したがって、これら走査線11および信号線12は、ガラス基板３上に交差して格子状であるマトリクス状に配線されている。そして、これら走査線11および信号線12の各交点に対応して、画素電極６、補助容量７および薄膜トランジスタ８のそれぞれが各画素５毎に設けられている。

一方、ガラス基板３の周縁には、信号線駆動回路としての細長矩形平板状のＹドライバ回路14が配設されている。このＹドライバ回路14は、ガラス基板３の横方向に沿った一側縁に設けられている。さらに、このＹドライバ回路14は、ガラス基板３の縦方向に沿って設けられており、このガラス基板３上の各走査線11それぞれの一端部が電気的に接続されている。

また、このガラス基板３の縦方向に沿った一端には、走査線駆動回路としての細長矩形平板状のＸドライバ回路15が配設されている。このＸドライバ回路15は、ガラス基板３の横方向に沿って設けられており、このガラス基板３上の各信号線12それぞれの一端部が電気的に接続されている。なお、これらＹドライバ回路14およびＸドライバ回路15は、Ｙドライバ回路14から各走査線11に供給される走査信号によって、薄膜トランジスタ８をオンオフさせるタイミングに同期して、Ｘドライバ回路15から各信号線12に画素信号を供給させることによって、アレイ基板２の画面部４に所定の画像を表示させる。

次いで、図１に示すように、ガラス基板３の表面には、シリコン窒化膜や酸化シリコン膜などにて構成された図示しないアンダーコート層が積層されて成膜されている。このアンダーコート層上には、トップゲート型構造としてのトップゲートタイプである薄膜トランジスタ８が１画素構成要素として配設されている。この薄膜トランジスタ８は、スイッチング素子であるとともに半導体素子としてのＴＦＴ素子である。そして、これら薄膜トランジスタ８は、アンダーコート層上に積層されて形成されたソース電極21およびドレイン電極22を備えている。これらソース電極21およびドレイン電極22は、所定の間隙を介して電気的に絶縁された状態で設けられている。そして、このソース電極21は、信号線12に電気的に接続されており、ドレイン電極22は、補助容量７に電気的に接続されている。

さらに、これらソース電極21およびドレイン電極22の間には、半導体層としての活性層23が設けられている。この活性層23は、ソース電極21およびドレイン電極22を含むアンダーコート層上に設けられている。そして、この活性層23は、多結晶半導体としてのポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）にて構成された多結晶半導体層としてのポリシリコン半導体層である。すなわち、この活性層23は、非晶質半導体としてのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）をエキシマレーザ溶解結晶化でアニールしてからパターニングして作成した島状のポリシリコン薄膜である。

また、この活性層23上には、導電性を有するゲート電極24が積層されて成膜されている。このゲート電極24は、図２に示すように、走査線11の一側縁に一体的に接続されて、この走査線11の一部を構成する。すなわち、このゲート電極24は、走査線11に電気的に接続されている。ここで、このゲート電極24は、活性層23の長手方向に直交する長手方向を有している。また、このゲート電極24は、活性層23の幅寸法より小さな幅寸法を有しており、この活性層23上の中央部に設けられている。

そして、これら薄膜トランジスタ８を含むアンダーコート層上には、絶縁性を有する絶縁層としての層間絶縁膜25が積層されて形成されている。この層間絶縁膜25は、感光性アクリル樹脂にて形成されており、アレイ基板２の少なくとも画面部４の略全域を覆っている。そして、この層間絶縁膜25には、各薄膜トランジスタ８のドレイン電極22を開口させる導通部としてのコンタクトホール26が形成されている。これらコンタクトホール26は、各薄膜トランジスタ８のドレイン電極22を層間絶縁膜25上に導通させている。

さらに、これらコンタクトホール26を含む層間絶縁膜25上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）としての透明な画素電極６が積層されて設けられている。この画素電極６は、各画素５に対応してアレイ基板２の画面部４にマトリクス状に設けられている。また、この画素電極６は、コンタクトホール26を介して薄膜トランジスタ８のドレイン電極22に導通されて電気的に接続されている。すなわち、この画素電極６は、この画素電極６にドレイン電極22が電気的に接続されている薄膜トランジスタ８によって制御される。

また、層間絶縁膜25上の対向基板41のカラーフィルタ層43の青色フィルタ部46に対向する位置には、アレイ基板２と対向基板41との間の間隔を保持する細長円柱状のスペーサ27が設けられている。これらスペーサ27は、感光性アクリル樹脂、例えばＮＮ６００（ＪＳＲ株式会社製）にて形成されており、平面視１５μｍ×１５μｍの大きさに形成されている。そして、これらスペーサ27は、画面部４の縦方向および横方向のそれぞれに向けて所定個数、例えば２個の画素５を介した部分に位置する最もセルギャップとしてのセル厚Ｃが小さい画素５毎に設けられている。すなわち、これらスペーサ27は、アレイ基板２の画面部４上に等間隔に離間されて設けられている。

さらに、これらスペーサ27は、絶縁性を有する材料にて形成されており、青色フィルタ部46が対向する画素５内の周縁部に設けられている。すなわち、このスペーサ27は、開口率の低下を防止するために平面視で薄膜トランジスタ８からずれた位置に設けられている。また、このスペーサ27は層間絶縁膜25上に設けられており、このスペーサ27の周囲の層間絶縁膜25上に画素電極６が設けられている。よって、このスペーサ27は、画素電極６を貫通して層間絶縁膜25上に設けられている。したがって、このスペーサ27は、層間絶縁膜25と対向基板41の青色フィルタ部46との間のセル厚Ｃに等しい高さ寸法を有している。

さらに、この層間絶縁膜25上の対向基板41のカラーフィルタ層43の赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45のそれぞれに対向する位置には、センサ機能を有する突条のタッチセンサ30が設けられている。このタッチセンサ30は、層間絶縁膜25の表面より上方に突出した第１の電極部としての突条電極31を備えている。この突条電極31は、スペーサ27の高さ寸法より大きな高さ寸法を有している。そして、この突条電極31は、この突条電極31と対向基板41の対向電極47との間の距離の変化に基づく電気的な容量の変化でスイッチングする。具体的に、タッチセンサ30は、突条電極31と対向電極47とによって構成されており、この突条電極31による対向電極47への電気的な接触によってスイッチングする。言い換えると、タッチセンサ30は、アレイ基板２および対向基板41のいずれかを押圧して変形させて、この対向基板41の対向電極47と突条電極31との電気的な接触によってオンするセンサ機能を発揮する。

そして、これらタッチセンサ30の突条電極31は、最も厚い青色フィルタ部46以外の赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45それぞれが対向している画素５内の周縁部に設けられている。すなわち、これら突条電極31は、スペーサ27が設けられていない画素５内に設けられている。言い換えると、これら突条電極31は、対向基板41のカラーフィルタ層43のセル厚が最小でない色の赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45に対向している各画素５のそれぞれに設けられている。

また、これら突条電極31は、セル厚が最大である赤色フィルタ部44に対向する画素５と、この赤色フィルタ部44よりセル厚が薄い緑色フィルタ部45に対向する画素５とのそれぞれに設けられている。したがって、これら突条電極31と赤色フィルタ部44との間の隙間は、これら突条電極31と緑色フィルタ部45との間の隙間より大きい。さらに、これら突条電極31もまた、開口率の低下を防止するために画素５内の平面視で薄膜トランジスタ８からずれた位置に設けられている。よって、これら突条電極31は、各画素５内において平面視でコンタクトホール26を介した薄膜トランジスタ８の反対側に設けられている。

そして、これら突条電極31およびスペーサ27は、これら突条電極31およびスペーサ27を含めた場合に、アレイ基板２の画面部４の縦方向および横方向のそれぞれに沿って等間隔に離間されている。

さらに、これら突条電極31は、アレイ基板２と対向基板41との間のセル厚Ｂより小さな高さ寸法を有している。具体的に、これら突条電極31は、対向基板41の赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45との間に所定の間隙ができるように形成されている。すなわち、これら突条電極31は、アレイ基板２の層間絶縁膜25と対向基板の赤色フィルタ部44とのセル厚Ａ、および緑色フィルタ部45とのセル厚Ｂのそれぞれより小さな高さ寸法を有している。

そして、これら突条電極31は、絶縁性を有する細長円柱状の絶縁部としての突条のセンサ用突起32を備えている。このセンサ用突起32は、層間絶縁膜25上に下端面を当接させた状態で、この層間絶縁膜25上に積層されて設けられている。また、このセンサ用突起32は、スペーサ27と同じ材料で形成され、このスペーサ27と同じ工程で同時に形成されている。すなわち、このセンサ用突起32は、スペーサ27を形成する工程の少なくとも１つの同一工程で形成されている。よって、このセンサ用突起32もまた、スペーサ27と同様に、感光性アクリル樹脂、例えばＮＮ６００（ＪＳＲ株式会社製）にて、平面視１５μｍ×１５μｍの大きさに形成されている。

さらに、このセンサ用突起32の上端面および外周面のそれぞれである表面には、ＩＴＯにて構成された透明な導電性を有する導電部としての電極層である表面電極33が積層されている。この表面電極33は、画素電極６と同じ材料で形成され、この画素電極６と同じ工程で同時に形成されている。すなわち、この表面電極33は、画素電極６に対して連続して設けられ、この画素電極６と一体的に設けられている。したがって、この表面電極33は、画素電極６の厚さ寸法に等しい厚さ寸法を有しており、センサ用突起32の表面を覆っている。

さらに、各スペーサ27および突条電極31を含む画素電極６上には、配向膜34が積層されて設けられている。この配向膜34は、配向膜材料として、例えばＡＬ−３０４６（ＪＳＲ株式会社製）にて８００^−１０ｍの膜厚に形成されている。また、この配向膜34が設けられている側とは反対側のガラス基板３の他主面である裏面には、矩形平板状の偏光板35が重ね合わされて取り付けられている。この偏光板35は、アレイ基板２のガラス基板３の裏面を略覆う程度の大きさの平面視矩形状に形成されている。

一方、アレイ基板２の表面には、矩形平板状の対向基板41が対向して配設されている。この対向基板41は、略透明な矩形平板状の絶縁基板としての透光性基板であるガラス基板42を備えている。このガラス基板42におけるアレイ基板２に対向した側の一主面である表面には、カラーフィルタ層43が積層されて設けられている。このカラーフィルタ層43は、ガラス基板42の表面より突出して設けられている。

具体的に、このカラーフィルタ層43は、少なくとも２色以上である１組の色単位、例えば赤（Red:Ｒ）色の着色層である赤色層としての赤色フィルタ部44と、緑（Green:Ｇ）色の着色層である緑色層としての緑色フィルタ部45と、青（Blue:Ｂ）色の着色層である青色層としての青色フィルタ部46との３つのドットがガラス基板42の縦方向および横方向のそれぞれに向けて繰り返し配置されて構成されている。

そして、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46は、アレイ基板２の各画素５に対応するようにガラス基板３上にマトリクス状に形成されている。すなわち、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46のそれぞれは、アレイ基板２の各画素５の大きさに略等しい平面視矩形状に形成されている。よって、これら複数の赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46は、アレイ基板２に対向基板41を対向させた際に、このアレイ基板２の各画素５に対応して対向するように設けられている。

ここで、赤色フィルタ部44は、赤色の顔料を分散させて赤色に着色された紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト、例えばＣＲＹ−Ｓ６２３Ｃ（富士フィルムアーチ株式会社製）にて、例えば１．８μｍの膜厚に形成されている。また、緑色フィルタ部45は、緑色の顔料を分散させて緑色に着色された紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト、例えばＣＧＹ−Ｓ６２４Ｄ（富士フィルムアーチ株式会社製）にて、例えば２．０μｍの膜厚に形成されている。さらに、青色フィルタ部46は、青色の顔料を分散させて青色に着色された紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト、例えばＣＢＹ−Ｓ６２５Ｃ（富士フィルムアーチ株式会社製）にて、例えば２．２μｍの膜厚に形成されている。

よって、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46は、色ごとに厚さが異なる。具体的に、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46のうち、青色フィルタ部46が最も厚く形成されている。さらに、緑色フィルタ部45は、青色フィルタ部46より薄く赤色フィルタ部44より厚く形成されている。よって、赤色フィルタ部44は、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46のうち、最も薄く形成されている。ここで、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46は、着色されている色によって透過させる光の波長が異なり、屈折率とセル厚との関係から、色毎に異なる厚さに形成されている。

すなわち、赤色フィルタ部44にて透過させる赤色光の波長よりも、緑色フィルタ部45にて透過させる緑色光の波長が短いので、この緑色フィルタ部45より赤色フィルタ部44が薄く形成されている。また、この緑色フィルタ部45にて透過させる緑色光の波長よりも、青色フィルタ部46にて透過させる青色光の波長が短いので、この緑色フィルタ部45より青色フィルタ部46が薄く形成されている。

さらに、これら複数の赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46にて構成されたカラーフィルタ層43の一主面である表面上には、共通電極としてのコモン電極である矩形平板状の対向電極47が積層されて設けられている。この対向電極47は、ＩＴＯにて構成された透明電極としての第２の電極部であって、突条電極31とともにタッチセンサ30を構成している。そして、この対向電極47は、赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46それぞれの上側面および外側面のそれぞれを覆っている。

また、この対向電極47は、対向基板41とアレイ基板２とを対向させた際に、このアレイ基板２のガラス基板３の画面部４全体に亘って対向する平面視矩形状の大きな電極である。言い換えると、この対向電極47は、アレイ基板２に対向基板41を対向させた際に、このアレイ基板２の各画素５の画素電極６それぞれと相対するように配置されている。

さらに、この対向電極47上には、配向膜48が積層されて設けられている。この配向膜48は、カラーフィルタ層43の各赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46それぞれの上端面および外側面のそれぞれを覆う対向電極47の表面全体を覆っている。さらに、この配向膜は、配向膜材料として、例えばＡＬ−３０４６（ＪＳＲ株式会社製）にて８８００^−１０ｍの膜厚に形成されている。

また、対向基板41のガラス基板42上のカラーフィルタ層43の周縁には、このカラーフィルタ層43の外周縁を周縁する遮光層としての額縁部49が積層されて設けられている。この額縁部49は、カラーフィルタ層43の外周縁に連続して設けられており、このカラーフィルタ層43の周方向に沿って、このカラーフィルタ層43の外周を覆っている。そして、この額縁部49は、額縁状の遮光領域であって、黒色顔料などが添加された樹脂などにて構成されている。さらに、この額縁部49は、カラーフィルタ層43の最も厚さ寸法が小さい赤色フィルタ部44より小さな厚さ寸法を有している。すなわち、この額縁部49は、赤色フィルタ部44より薄く形成されている。

そして、対向基板41は、この対向基板41の配向膜をアレイ基板２の配向膜に対向させた状態で、アレイ基板２に取り付けられている。すなわち、この対向基板41は、アレイ基板２に設けられている各スペーサ27を対向基板41の青色フィルタ部46上の配向膜48に当接させて、これらアレイ基板２と対向基板41との間に所定の間隔であるセル厚としてのセルギャップを有する液晶封止領域Ｄが形成されるように、平行に離間された状態で取り付けられている。

ここで、この液晶封止領域Ｄは、対向基板41の赤色フィルタ部44を覆う配向膜48とアレイ基板２を覆う配向膜34との間のセル厚Ａが、対向基板41の緑色フィルタ部45を覆う配向膜48とアレイ基板２を覆う配向膜34との間のセル厚Ｂより厚く構成されている。また、この液晶封止領域Ｄは、セル厚Ｂが、対向基板41の青色フィルタ部46を覆う配向膜48とアレイ基板２を覆う配向膜34との間のセル厚Ｃより厚く構成されている。

さらに、この液晶封止領域Ｄには、液晶材料としての誘電異方性が正である液晶組成物51が注入されて挟持されて光変調層としての液晶層52が形成されている。すなわち、この液晶層52は、対向基板41の配向膜48とアレイ基板２の配向膜34との間に液晶組成物51が介挿されて封止されて構成されている。さらに、この液晶層52は、アレイ基板２の画素電極６と対向基板41の対向電極47との間に液晶容量を形成させる。

また、アレイ基板２と対向基板41との間の周縁部は、これらアレイ基板２と対向基板41との間の液晶封止領域Ｄに液晶層52を封止させる液晶封止部としてのシール材53が取り付けられて封止されている。このシール材53は、アレイ基板２と対向基板41との間に接着されて、これらアレイ基板２と対向基板41との間をシールしている。また、このシール材53は、アレイ基板２の画面部４の周縁を覆うように設けられており、このアレイ基板２の画面部４と対向基板41との間に液晶封止領域Ｄを形成させる。そして、このシール材53は、対向基板41の額縁部49の外側部とアレイ基板２のガラス基板３の画面部４より外側の部分と間に設けられている。

さらに、このシール材53の周辺には、アレイ基板２から対向電極47に電圧を印加するための図示しない電極転移材が形成されている。この電極転移材は、アレイ基板２と対向基板41との間の図示しない画面周辺部に設けられている図示しない電極転移電極上に形成されている。

また、対向基板41のガラス基板42の裏面には、略矩形平板状の偏光板54が重ね合わされて取り付けられている。この偏光板54は、対向基板41のガラス基板42の裏面の略全面を覆う程度の大きさの平面視矩形状に形成されている。

次に、上記第１の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を説明する。

まず、成膜工程とパターニング工程とを繰り返してガラス基板３上の画面部４に、薄膜トランジスタ８、走査線11および信号線12のそれぞれを形成してから、これら薄膜トランジスタ８、走査線11および信号線12を含むアンダーコート層上に、感光性アクリル樹脂で層間絶縁膜25を形成する。

この状態で、この層間絶縁膜25上に、感光性アクリル性透明樹脂、例えばＮＮ６００（ＪＳＲ株式会社製）を厚さが５μｍとなるように図示しないスピンナにて塗布してから、９０℃で１０分乾燥させた後、図示しないフォトマスクを介して３６５ｎｍの波長であり１００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光する。

この後、この露光された感光性アクリル性透明樹脂をｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像して、平面視１５μｍ×１５μｍの大きさのスペーサ27およびセンサ用突起32のそれぞれを層間絶縁膜25上に形成する。

この後、この層間絶縁膜25にコンタクトホール26を設けて、各薄膜トランジスタ８それぞれのドレイン電極22を開口させてから、これらコンタクトホール26およびセンサ用突起32およびスペーサ27を含む層間絶縁膜25上に、ＩＴＯを厚さ５００^−１０ｍほどスパッタ法にて成膜した後に、このＩＴＯがスペーサ27を除くセンサ用突起32および層間絶縁膜25上に残るようにパターニングして、画素電極６および表面電極33を形成する。

次いで、これら画素電極６、スペーサ27および表面電極33上の全面に、配向膜材料として、例えばＡＬ−３０４６（ＪＳＲ株式会社製）を厚さ８００^−１０ｍほど塗布して配向膜34を形成してから、この配向膜34をラビングする。

そして、膜厚１．８μｍの赤色フィルタ部44と膜厚２．０μｍの緑色フィルタ部45と膜厚２．２μｍの青色フィルタ部46とがマトリクス状に形成されたカラーフィルタ層43がガラス基板42上に設けられた対向基板41の対向電極47上の全面にもまた、配向膜材料として、例えばＡＬ−３０４６（ＪＳＲ株式会社製）を厚さ８００^−１０ｍほど塗布して配向膜48を形成してから、この配向膜48をラビングする。

この後、液晶組成物51を注入する部分を除く対向基板41の配向膜の周縁に沿ってシール材53となる接着剤を印刷してから、アレイ基板２から対向電極47に電圧を印加するための図示しない電極転移材を接着剤の周辺の図示しない電極転移電極上に形成する。

次いで、アレイ基板２の配向膜34と対向基板41の配向膜48とを対向させてから加熱して接着剤を硬化させてシール材53とし、これらアレイ基板２と対向基板41とをシール材53にて貼り合わせる。

この後、これらアレイ基板２と対向基板41との間のシール材53にてシールされていない部分が注入口となり、この注入口から、例えばＺＬＩ−１５６５（メルク（ＭＥＲＣＫ）株式会社製）を誘電異方性が正である液晶組成物51として注入して、この液晶組成物51をアレイ基板２と対向基板41との間の液晶封止領域Ｄに介在させる。

この状態で、アレイ基板２と対向基板41との間の注入口を、図示しない封止剤として紫外線硬化樹脂を用いて封止して、カラー表示が可能でタッチパネル機能を有する液晶パネル１を作製する。

上述したように、上記第１の実施の形態によれば、カラーフィルタ層43の膜厚が色に応じて異なるマルチギャップ方式の液晶パネル１であっても、アレイ基板２と対向基板41とを対向させた状態で、この対向基板41のカラーフィルタ層43の最もセル厚Ｃが薄い各青色フィルタ部46に対向する画素５のそれぞれにスペーサ27を設けるとともに、これら青色フィルタ部46よりセル厚Ａ,Ｂが厚い各赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45に対向する画素５のそれぞれに突条電極31を設けることにより、これら突条電極31が対向基板41の配向膜48に常時接触している状態とはならない。

すなわち、最もセル厚Ｃが薄い青色フィルタ部46に対向させて突条電極31を形成した場合には、この突条電極31と青色フィルタ部46上の対向電極47との間の絶縁距離が短くなってしまい、これら突条電極31と対向電極47との絶縁性の確保が容易ではない。そこで、この青色フィルタ部46よりセル厚が厚い緑色フィルタ部45および赤色フィルタ部44に対向させて突条電極31を形成することによって、この突条電極31と対向電極47との間の絶縁距離を長くできるから、これら突条電極31と対向電極47との絶縁性の確保が容易にできる。したがって、この緑色フィルタ部45よりセル厚が厚い赤色フィルタ部44に対向させて突条電極31を形成することによって、この突条電極31と対向電極47との絶縁性をより確実に確保できる。

したがって、これらアレイ基板２および対向基板41のいずれかを押圧して、これらアレイ基板２および対向基板41のいずれかを変形させた際に、タッチセンサ30の表面電極33を、対向基板41の対向電極47に対して確実に電気的に接続できるので、これらタッチセンサ30を確実に機能するようにできる。さらに、タッチセンサ30をアレイ基板２と対向基板41との間に内蔵させたため、タッチセンサ機能を有する液晶パネル１を薄型できるので、薄型で繰り返し使用しても高い表示品位を維持できるタッチセンサ内蔵型の液晶パネル１にできる。

また、タッチセンサ30のセンサ用突起32をスペーサ27と同じ材料であるとともに同一工程で同時に作製し、このタッチセンサ30の表面電極33を画素電極６と同じ材料であるとともに同一工程で同時に作製した。この結果、アレイ基板２に形成される画素５のセル厚の違いと、このアレイ基板２上にパターニングされるＩＴＯの有無によって、タッチセンサ30あるいはスペーサ27として機能させるかを選択できる。したがって、従来の液晶パネルを作製する工程と何ら変わることなく、製造工程数を増やすことなく、これらスペーサ27とセンサ用突起32とを同時に形成できるため、従来と変わらぬ表示品位でタッチパネル機能を付加させた液晶パネル１を作製できる。

なお、上記第１の実施の形態では、タッチセンサ30のセンサ用突起32とスペーサ27とを平面視で同じ大きさに形成したが、図３に示す第２の実施の形態のように、液晶パネル１のタッチセンサ30のセンサ用突起32の平面視の面積をスペーサ27の平面視の面積より小さくすることもできる。

この液晶パネル１は、上述した第１の実施の形態と同様に、成膜工程とパターニング工程とを繰り返してガラス基板３上の薄膜トランジスタ８、走査線11および信号線12を含むアンダーコート層上に層間絶縁膜25を形成する。

この状態で、この層間絶縁膜25上に、感光性アクリル性透明樹脂、例えばＮＮ６００（ＪＳＲ株式会社製）を厚さが５μｍとなるように図示しないスピンナにて塗布してから、９０℃で１０分乾燥させた後、図示しないフォトマスクを介して３６５ｎｍの波長であり１００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光する。

この後、この露光された感光性アクリル性透明樹脂をｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像して、対向基板41に対向させた際にカラーフィルタ層43の青色フィルタ部46に対向する画素５上に平面視２０μｍ×２０μｍの面積を有するスペーサ27を形成するとともに、対向基板41に対向させた際にカラーフィルタ層43の赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45のそれぞれに対向する画素５上に平面視１５μｍ×１５μｍの面積を有するセンサ用突起32を形成する。

次いで、層間絶縁膜25にコンタクトホール26を設けて、各薄膜トランジスタ８のドレイン電極22のそれぞれを開口させてから、これらコンタクトホール26およびセンサ用突起32およびスペーサ27を含む層間絶縁膜25上に、ＩＴＯを厚さ５００^−１０ｍほどスパッタ法にて成膜した後に、このＩＴＯがスペーサ27を除くセンサ用突起32および層間絶縁膜25上に残るようにパターニングして、画素電極６および表面電極33を形成する。

この後、上述した第１の実施の形態と同様にして、アレイ基板２および対向基板41を作製した後に、これらアレイ基板２と対向基板41との間に液晶組成物51を介在させて液晶パネル１を作製する。

上述したように、上記第２の実施の形態によれば、青色フィルタ部46に対向する画素５のそれぞれにスペーサ27が設けられ、赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45に対向する画素５のそれぞれにタッチセンサ30が設けられているので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、セル厚Ａが最も厚い赤色フィルタ部44に対向する画素５上、およびセル厚Ｂが中間の緑色フィルタ部45に対向する画素５上のそれぞれに形成したセンサ用突起32を、セル厚Ｃが最も薄い青色フィルタ部46に対向する画素５上のスペーサ27より平面視での大きさを小さくして細くした。

したがって、これらセンサ用突起32およびスペーサ27のそれぞれが感光性アクリル性透明樹脂を露光した後にアルカリ水溶液で現像することによって作製されるから、スペーサ27よりセンサ用突起32を細く小さくするだけで、このセンサ用突起32をスペーサ27より低くでき、タッチセンサ30用として用いることができる。

ここで、各画素５上のセンサ用突起32およびスペーサ27を同一の太さの突条とし、セル厚Ｂが中間の緑色フィルタ部45に対向する画素５上のセンサ用突起32をＩＴＯで覆って表面電極33を形成してタッチセンサ30として機能するように作製した場合には、このセンサ用突起32がスペーサ27と同一の高さになってしまう。このため、このセンサ用突起32上の表面電極33が対向基板41に常時接触する状態になる部分が生じてしまい、これら表面電極33と対向電極47との間でショートしてしまう部分が生じるから、分解能１０ｐ／１００ｐのタッチセンサ30として動作しなくなる。

したがって、このセンサ用突起32をスペーサ27より細くしたり平面視での面積を小さくしたりすることによって、このセンサ用突起32を容易かつ確実にスペーサ27より低くできるから、このセンサ用突起32上に表面電極33が形成されたタッチセンサ30を確実に機能するようにできる。

さらに、図４に示す第３の実施の形態のように、アレイ基板２側にカラーフィルタ層43を設けることもできる。このアレイ基板２は、薄膜トランジスタ８、走査線11および信号線12を含むアンダーコート層上にカラーフィルタ層43が積層されている。このカラーフィルタ層43の赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46のそれぞれは、各画素５に対応して設けられている。そして、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46のそれぞれには、コンタクトホール26が設けられている。これらコンタクトホール26は、赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46それぞれの下に設けられている薄膜トランジスタ８のドレイン電極22を開口させている。

さらに、赤色フィルタ部44上および緑色フィルタ部45上のそれぞれにセンサ用突起32が積層されて設けられており、青色フィルタ部46上にスペーサ27が設けられている。これらセンサ用突起32およびスペーサ27のそれぞれは、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46上のコンタクトホール26を介した薄膜トランジスタ８の反対側に設けられている。そして、これらスペーサ27およびセンサ用突起32のそれぞれ除きコンタクトホール26を含む赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46それぞれの上側に画素電極６が設けられ、センサ用突起32の上側面および外周面に表面電極33が形成されて突条電極31が形成されている。

そして、これら突条電極31、スペーサ27および画素電極６を含むカラーフィルタ層43上に配向膜34が積層されている。さらに、ガラス基板３上には、カラーフィルタ層43の外周を覆うように額縁部49が設けられている。

一方、対向基板41は、ガラス基板42上に対向電極47が積層されて設けられており、この対向電極47上に配向膜48が積層されている。そして、この対向基板41の配向膜48をアレイ基板２の配向膜34に対向させた状態で、これらアレイ基板２と対向基板41とがシール材53にてシールされており、これらアレイ基板２と対向基板41との間に液晶組成物51が封止されて液晶層52が形成されている。

次に、上記第３の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を説明する。

上述した第１の実施の形態と同様に、ガラス基板３上に薄膜トランジスタ８、走査線11および信号線12を形成する。

この状態で、これら薄膜トランジスタ８、走査線11および信号線12のそれぞれが形成されたガラス基板３上の全面に、赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト、例えばＣＲＹ−Ｓ６２３Ｃ（富士フィルムアーチ株式会社製）を図示しないスピンナにて塗布してから、このガラス基板３上の赤色を着色したい部分に光が照射されるような図示しないフォトマスクを形成する。

この後、このガラス基板３上に、フォトマスクを介して例えば３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ^２のレーザを照射してフォトリソグラフィして画素パターンを形成してから、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の１％水溶液で２０秒間現像して、膜厚２．８μｍの赤色フィルタ部44を形成する。

さらに、この赤色フィルタ部44を形成する場合と同様にフォトリソグラフィして、例えばＣＧＹ−Ｓ６２４Ｄ（富士フィルムアーチ株式会社製）を用いて、膜厚３．０μｍの緑色フィルタ部45を形成するとともに、例えばＣＢＹ−Ｓ６２５Ｃ（富士フィルムアーチ株式会社製）を用いて、膜厚３．２μｍの青色フィルタ部46を形成して、ガラス基板３の画面部４上にカラーフィルタ層43を形成する。

次いで、黒色顔料を添加した感光性アクリル樹脂で額縁部49をカラーフィルタ層43の外周に形成するとともに、上記第１の実施の形態と同様の方法で、ガラス基板３上の赤色フィルタ部44上および緑色フィルタ部45上のそれぞれに平面視１５μｍ×１５μｍの大きさのセンサ用突起32を形成するとともに、このガラス基板３上の青色フィルタ部46上に平面視１５μｍ×１５μｍの大きさのスペーサ27を形成する。

この後、これら赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46のそれぞれにコンタクトホール26を形成して、各薄膜トランジスタ８のドレイン電極22を開口させてから、これらコンタクトホール26およびセンサ用突起32およびスペーサ27を含むカラーフィルタ層43上に、ＩＴＯを厚さ５００^−１０ｍほどスパッタ法にて成膜した後に、このＩＴＯがスペーサ27を除くセンサ用突起32およびカラーフィルタ層の各赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46上に残るようにパターニングして、画素電極６および表面電極33を形成する。

次いで、上述した第１の実施の形態と同様にしてアレイ基板２を作製するとともに、ガラス基板42上に対向電極47および配向膜48が順次積層された対向基板41を作製した後、これらアレイ基板２と対向基板41との間に液晶組成物51を介在させて液晶パネル１を作製する。

この結果、上述した第１の実施の形態と同様に表示品位が高く、タッチパネルとしても十分機能する液晶パネル１となるので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、上記各実施の形態での液晶パネル１のスペーサ27の高さや、各配向膜34,48に用いる配向膜材料、これら配向膜34,48のラビング方向、液晶組成物51を適宜変更して、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）型、ＶＡ（Vertically Aligned）型あるいはホモジニアス型の液晶パネル１としても、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶パネル１より視野角や応答時間の特性が良く表示品位を高くできるから、上記各実施の形態の液晶パネル１のタッチパネル機能と変わらない性能を有する液晶パネル１にできる。

さらに、カラーフィルタ層43の最もセル厚Ｃが薄い青色フィルタ部46以外の赤色フィルタ部44および緑色フィルタ部45の少なくともいずれか一方に対向する画素５内にタッチセンサ30を設ければ、これらタッチセンサ30が対向基板41の配向膜48に常時接触している状態とはならないから、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、トップゲートタイプの薄膜トランジスタ８について説明したが、ボトムゲート型構造であるボトムゲートタイプの薄膜トランジスタ８や、コプラナ型の薄膜トランジスタ８であっても対応させて用いることができる。

さらに、アレイ基板２のガラス基板３の画面部４の周縁にＹドライバ回路14やＸドライバ回路15などの周辺駆動回路を作り込んだが、これらＹドライバ回路14やＸドライバ回路15などの周辺駆動回路をアレイ基板２と別個に形成して、このアレイ基板２に接続させてもよい。

本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態を示す説明断面図である。 同上液晶表示装置を示す説明回路構成図である。 本発明の液晶表示装置の第２の実施の形態を示す説明断面図である。 本発明の液晶表示装置の第３の実施の形態を示す説明断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置としての液晶パネル
２ アレイ基板
５ 画素
27 スペーサ
30 センサとしてのタッチセンサ
31 第１の電極部としての突条電極
32 絶縁部としてのセンサ用突起
33 導電部としての表面電極
41 対向基板
43 カラーフィルタ層
44 着色層としての赤色層である赤色フィルタ部
45 着色層としての緑色層である緑色フィルタ部
46 着色層としての青色層である青色フィルタ部
47 第２の電極部としての対向電極
51 液晶としての液晶組成物

Claims (8)

1. 複数の画素がマトリクス状に設けられたアレイ基板と、
   このアレイ基板に対向して配設された対向基板と、
   前記アレイ基板と対向基板との間に介在された液晶とを具備し、
   前記アレイ基板および対向基板のいずれか一方の対向する側の一主面に設けられ、前記アレイ基板の各画素に対応して設けられ色ごとに厚さが異なる複数色の着色層を有するカラーフィルタ層と、
   このカラーフィルタ層と前記アレイ基板および対向基板のいずれか他方の対向する側の一主面との間であって前記カラーフィルタ層の着色層のうち最も厚い着色層以外の着色層に対向した位置に設けられ、前記アレイ基板と対向基板との間の距離の変化によってスイッチングするセンサと
   を備えたことを特徴とした液晶表示装置。
2. センサは、カラーフィルタ層の最も薄い着色層に対向した位置に設けられている
   ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
3. カラーフィルタ層の着色層は、赤色に着色された赤色層と、緑色に着色され前記赤色層より厚い緑色層と、青色に着色され前記緑色層より厚い青色層とを備え、
   センサは、前記赤色層および緑色層の少なくともいずれか一方に対向した位置に設けられている
   ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. センサは、カラーフィルタ層上に積層された第１の電極部と、対向基板のアレイ基板の対向する側の一主面上に積層された第２の電極部とを備えている
   ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の液晶表示装置。
5. アレイ基板と対向基板との間に設けられ、絶縁性を有し前記アレイ基板と対向基板との間の間隔を保持するスペーサを備え、
   センサの第１の電極部は、絶縁性を有し前記スペーサと同じ材料で形成された絶縁部と、導電性を有し前記絶縁部の少なくとも表面の一部を覆う導電部とを有している
   ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の液晶表示装置。
6. センサの第１の電極部の絶縁部は、スペーサと同一の工程で形成されている
   ことを特徴とした請求項５記載の液晶表示装置。
7. センサの第１の電極部は、スペーサの平面視の面積より平面視の面積が小さく形成されている
   ことを特徴とした請求項１ないし６いずれか記載の液晶表示装置。
8. カラーフィルタ層は、アレイ基板の対向基板に対向する側の一主面上に設けられている
   ことを特徴とした請求項１ないし７いずれか記載の液晶表示装置。

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