JP2007058071A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチセンサの突条電極の電極層の導通の確保が容易な液晶パネルを提供する。
【解決手段】絶縁性を有する筒状のセンサ用突起32の開口部33内に導電性を有する電極層34を形成して、電極層34を画素電極６に電気的に接続した。センサ用突起32の外側面が逆テーパ状や急峻となっても、センサ用突起32の開口部33内に導電性樹脂を滴下して電極層34を形成すれば、電極層34が開口部33内で段切れしない。電極層34による画素電極６への電気的な導通を確実に確保できる。突条電極31の画素電極６への導通の確保が容易にできる。高い表示品位を有しタッチパネルとして十分な機能を有するカラー表示可能な液晶パネル１にできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アレイ基板と対向基板との間に電極層および突条電極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、いわゆる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タッチ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タッチパネルが対向させて配置されているため、このタッチ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タッチ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電極が設けられおり、この突条電極に対向して電極層が設けられている。また、突条電極は、アレイ基板の絶縁基板上に積層されたセンサ用突起を備えており、このセンサ用突起の表面に導電性を有する表面電極が塗布されて積層されている。そして、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突条電極の表面電極が電極層に電気的に接続され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。）。
特開２００４−３４８２０４号公報 特開２００１−７５０７４号公報

しかしながら、上述したセンサ機能を有する液晶表示装置では、突条電極のセンサ用突起をアレイ基板の絶縁基板上に形成する際に、このセンサ用突起の側面が逆テーパ状や急峻となるおそれがある。この場合には、センサ用突起の表面に塗布した表面電極が途切れたり段切れしたりして、この表面電極による電気的な導通の確保ができなくなるおそれがあ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、導通の確保が容易にできる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、画素電極を備えた複数の画素が一主面上にマトリクス状に設けられたアレイ基板と、一主面上に電極層が設けられこの電極層を前記アレイ基板の一主面に対向させ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、前記アレイ基板の複数の画素の少なくともいずれかの画素電極の一主面上に設けられた突条電極を備え、この突条電極は、前記アレイ基板から前記対向基板に向かう方向に沿って前記画素電極を開口させる開口部を有する略筒状の筒状部と、この筒状部の開口部内に設けられ前記画素電極に電気的に接続され前記対向基板の電極層との間でスイッチングする電極部とを備えたものである。

そして、アレイ基板の複数の画素の少なくともいずれかの画素電極の一主面上に設けられた突条電極が、アレイ基板から対向基板に向かう方向に沿って画素電極を開口させる開口部が形成された略筒状の筒状部と、この筒状部の開口部内に設けられ画素電極に電気的に接続され対向基板の電極層との間でスイッチングする電極部とを有している。したがって、この筒状部の側面が逆テーパ状や急峻となったとしても、この筒状部の開口部内に設けた電極部が、この開口部内で途切れたり段切れしたりしにくい。このため、この電極部の画素電極への電気的な導通を確実に確保できるので、突条電極の電極部と画素電極との導通の確保が容易にできる。

本発明によれば、略筒状の筒状部の開口部内に電極部を設けて画素電極に電気的に接続させた突条電極としたことにより、この突条電極の筒状部の側面が逆テーパ状や急峻となっても、この筒状部の開口部内で電極部が途切れたり段切れしたりしにくいから、この電極部の画素電極への電気的な導通を確実に確保できるので、突条電極の電極部と画素電極との導通の確保が容易にできる。

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ないし図６を参照して説明する。

図１および図２において、１は平面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液晶表示装置であるとともに、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、図１に示すように、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）にて厚さ５００^−１０ｍ構成された透明な画素電極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、画素電極６上の対向基板41のカラーフィルタ層43の各赤色フィルタ部44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、弾性変形可能な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、５μｍの高さで平面視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、赤色フィルタ部44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、これらスペーサ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。すなわち、これらスペーサ27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。さらに、これらスペーサ27は、アレイ基板２と対向基板41との間のセルギャップとしてのセル厚Ａ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の緑色フィルタ部45に対向する位置には、センサ機能を有する圧力センサとしてのスイッチング素子であるタッチセンサ30が設けられている。このタッチセンサ30は、画素電極６の一主面である表面より上方に突出した第１の電極部としての突条の突条電極31を備えており、この突条電極31と対向基板41の対向電極47との間の間隙の距離であるセル厚Ａが変化することによる電気的な容量の変化でスイッチングする。具体的に、これら突条電極31は、対向基板41の対向電極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、これらタッチセンサ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、対向基板41の裏面側を図示しない指などで押して、この対向基板41を弾性変形させてスペーサ27およびセンサ用突起32のそれぞれを高さ方向に沿って弾性変形させることにより、これら突条電極31と対向電極47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、これら突条電極31は、アレイ基板２の画面部４上の画素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、画素５内における平面視で薄膜トランジスタ８上に設けられている。そして、これら突条電極31は、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。

また、これら突条電極31は、絶縁性を有する略角筒状の筒状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、画素電極６上に下端面を当接させた状態で、この画素電極６上に積層されて設けられた平面視略正方形筒状の柱状スペーサである。そして、このセンサ用突起32は、アレイ基板２から対向基板41に向かう方向である、これらアレイ基板２および対向基板41の厚さ方向に沿った軸方向を有する略筒型構造に形成されている。さらに、このセンサ用突起32は、アレイ基板２と対向基板41との間のセル厚Ａに略等しい軸方向である高さ寸法を有している。したがって、このセンサ用突起32は、スペーサ27の高さ寸法に等しい高さ寸法を有しているので、このセンサ用突起32自体が、アレイ基板２と対向基板41との間の間隔を保持するスペーサとして機能する。また、このセンサ用突起32は、図４に示す状態から、図６に示すように、アレイ基板２と対向基板41との間のセル厚Ａを変化させて近づけた際に、このセンサ用突起32の高さ方向に沿って弾性変形可能に構成されている。

具体的に、このセンサ用突起32の上端面の中央部には、このセンサ用突起32の高さ方向に向けて貫通した導通開口としての平面視略正方形状の開口部33が形成されている。この開口部33は、センサ用突起32の上端面から下端面に向けて軸方向に沿って垂直に貫通しており、このセンサ用突起32の下に積層されている画素電極６を開口させている。ここで、センサ用突起32は、スペーサ27と同じ材料で形成されているとともに、このスペーサ27と同じ工程で同時に形成されている。具体的に、このセンサ用突起32は、弾性変形可能な感光性アクリル樹脂、例えばＮＮ６００（ＪＳＲ株式会社製）にて、５μｍの高さであり、外形が平面視３５μｍ×３５μｍの大きさで、中央に１５μｍ×１５μｍの大きさの開口部33が形成されている。

そして、このセンサ用突起32の開口部33内には、熱硬化型の導電性樹脂が滴下されて充填されて構成された導電性を有する導電層としての電極部である電極層34が形成されている。この電極層34は、センサ用突起32の開口部33内において画素電極６に電気的に接続されている。さらに、この電極層34は、センサ用突起32の開口部33の底面側から開口縁より下側までに亘って設けられている。よって、この電極層34は、センサ用突起32の高さ寸法より小さく、アレイ基板２と対向基板41との間のセル厚Ａより小さな高さ寸法を有している。さらに、この電極層34は、センサ用突起32より弾性変形し難くある程度の硬さを有する導電性樹脂にて形成されている。

すなわち、この電極層34は、図４に示す状態から、図６に示すように、アレイ基板２と対向基板41との間のセル厚Ａを変化させて近づけてセンサ用突起32を高さ方向に沿って弾性変形させた際にのみ、対向基板41の配向膜48を介して対向電極47に電気的に接触してスイッチングするように、開口部33の開口縁より奥側に形成されている。具体的に、この電極層34の上端面と対向基板41の配向膜48との間には、所定の間隙Ｂが形成されている。この間隙Ｂは、アレイ基板２と対向基板41との間のセル厚Ａを変化させて近づけてセンサ用突起32を弾性変形させた際に、電極層34が対向電極47に対して電気的に接続されてスイッチングされる程度に形成されている。

さらに、各突条電極31およびスペーサ27を除き画素電極６を含む層間絶縁膜25上には、配向膜35が積層されて設けられている。この配向膜35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。具体的に、この配向膜35は、各画素電極６それぞれの表面をそれぞれ覆っている。さらに、この配向膜35は、各突条電極31およびスペーサ27それぞれの表面を覆っていない。すなわち、これら突条電極31の開口部33は、配向膜35にて覆われていない。さらに、この配向膜35は、突条電極31のセンサ用突起32と画素電極６と境界部分、すなわちこのセンサ用突起32の下端部を覆っている。

また、この配向膜35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36が重ね合わされて取り付けられている。この偏光板36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３．２μｍの膜厚に形成された赤色カラーフィルタである。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３．２μｍの膜厚に形成された緑色カラーフィルタである。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３．２μｍの膜厚に形成された青色カラーフィルタである。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のそれぞれは、等しい厚さに形成されている。

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、電極層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、透明電極としてのＩＴＯにて構成された共通電極としての第２の電極部であって、アレイ基板２の突条電極31とともにタッチセンサ30を構成している。また、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それぞれの一主面である表面をそれぞれ覆っている。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。

また、この対向電極47の一主面である表面上には、配向膜48が積層されて設けられている。この配向膜48は、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。

さらに、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、黒色顔料が添加された感光性アクリル樹脂などの額縁用のブラックマトリクスにて形成されている。さらに、この額縁部49は、カラーフィルタ層43の厚さ寸法より小さな厚さ寸法を有しており、このカラーフィルタ層43より薄く形成されている。

さらに、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ギャップとしてのセル厚Ａ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。

そして、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。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35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43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、アレイ基板２は、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。

次いで、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を開口させる。

そして、これらコンタクトホール26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、各画素５に対応させてパターニングして、画素電極６を形成する。

次いで、これら画素電極６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５．０μｍ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と、中央に１５μｍ×１５μｍの大きさの開口部33が開口され平面視３５μｍ×３５μｍの大きさのセンサ用突起32とのそれぞれを画素電極６上に形成する。

さらに、これらセンサ用突起32それぞれの開口部33内に熱硬化型の導電性樹脂を図示しないインジェクションにて滴下して、これらセンサ用突起32の開口部33内に電極層34を形成して突条電極31を作製する。

次いで、これら突条電極31およびスペーサ27を除き画素電極６を含む層間絶縁膜25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35を形成してアレイ基板２を作製する。このとき、この配向膜35は、突条電極31の開口部33内に入り込んでも、この突条電極31の開口部33内に設けた電極層34を配向膜35を介して対向電極47に電気的に接続できるので、余り問題にならない。

一方、対向基板41は、ガラス基板42上に、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42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レジストマスクを形成する。

この後、このガラス基板42上に、レジス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３．２μｍ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３．２μｍ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42の表示領域にカラーフィルタ層43を形成する。

次いで、このカラーフィルタ層43の周縁のガラス基板42上に、黒色顔料を添加した感光性アクリル樹脂を塗布して額縁部49を形成してから、このカラーフィルタ層43上に膜厚５００^−１０ｍのＩＴＯをスパッタ法にて成膜してからパターニングして対向電極47を形成する。

さらに、この対向電極47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48を形成して対向基板41を作製する。

そして、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48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35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、対向基板41の裏側を局部的に指などで押して、これらアレイ基板２と対向基板41との間のスペーサ27およびセンサ用突起32のそれぞれを弾性変形させてセル厚Ａを小さくさせて、対向基板41の対向電極47に電気的に接触した際にスイッチングする突条電極31を、絶縁性を有する筒状のセンサ用突起32の開口部33内に導電性を有する電極層34を形成させ、この電極層34を画素電極６に電気的に接続させた構成とした。この結果、これら突条電極31のセンサ用突起32を作製する際に、これらセンサ用突起32の外側面が逆テーパ状や急峻となったとしても、これらセンサ用突起32の開口部33内に導電性樹脂を滴下して電極層34を形成させることにより、図３に示すように、この電極層34がセンサ用突起32の開口部33内で電気的に途切れたり段切れしたりしなくなる。

すなわち、図８に示す従来の液晶表示装置のように、柱状のセンサ用突起71の表面に導電性樹脂を塗布して導電性塗膜72を形成して突条電極73を作製した場合には、これら突条電極73のセンサ用突起71の外側面が切り立っているため、これらセンサ用突起71の表面に塗布する導電性塗膜72が途切れたり段切れしたりしてしまうおそれがある。

そこで、図１、図３ないし図６に示すように、センサ用突起32の開口部33内に導電性樹脂を滴下して電極層34を形成させた突条電極31とし、これら突条電極31それぞれの電極層34がセンサ用突起32の開口部33内で電気的に途切れたり段切れしたりしないようにする。この結果、これら突条電極31の電極層34による画素電極６に対する電気的な導通を確実に確保できるから、これら突条電極31それぞれの画素電極６への導通の確保が容易にできる。したがって、高い表示品位を有しタッチパネルとして十分な機能を有するカラー表示可能な液晶パネル１にできる。

また、センサ用突起32の開口部33内への導電性樹脂の滴下で電極層34を形成できるから、この電極層34としては、単独で突起状に形成することが困難な流動性が高い材料であっても用いることができるから、この電極層34として使用できる導電性物質の選択範囲を広げることができる。

さらに、これら突条電極31のセンサ用突起32のそれぞれを、アレイ基板２と対向基板41との間のセル厚Ａを保持するスペーサ27と同じ材料で同時に同じ工程で形成したことにより、これら突条電極31および対向電極47にて構成されたタッチセンサ30を作製するための工程を少なくできる。したがって、これらタッチセンサ30を製造するための工程数を抑えることができるから、これらタッチセンサ30の製造性を向上できる。よって、製造工程数を増やさずに信頼性の高いタッチセンサ30が形成されたタッチセンサ内蔵型の液晶パネル１にできる。

また、各タッチセンサ30それぞれのセンサ用突起32をスペーサとして機能させることができるとともに、対向基板41の裏面の押圧を止めた際に、タッチセンサ30の電極層34による対向基板41の対向電極47への電気的な接触がセンサ用突起32の弾性変形に抗する復元力によって確実に解除される。したがって、これらタッチセンサ30の電極層34と対向基板41の対向電極47との間のスイッチングの感度をより向上できる。

さらに、図７に示す第２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を設けて、このカラーフィルタ層43上にスペーサ27および突条電極31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、平面視２０μｍ×２０μｍの大きさのコンタクトホール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、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上に、各画素５に対応してＩＴＯが積層されて画素電極６が形成されている。そして、各緑色フィルタ部45を覆う画素電極６上にセンサ用突起32が積層されて設けられている。これらセンサ用突起32の外側面は、上側に向けて縮径したテーパ状に形成されている。そして、これらセンサ用突起32の開口部33内に電極層34が形成されて突条電極31が形成されている。これら突条電極31の電極層34のそれぞれは、センサ用突起32の開口部33内で画素電極６に電気的に接続されている。

また、各青色フィルタ部45を覆う画素電極６上にスペーサ27が積層されて設けられている。これらスペーサ27の外側面もまた、上側に向けて縮径したテーパ状に形成されている。ここで、このスペーサ27およびセンサ用突起32のそれぞれは、額縁部49と同じ材料で同時に同じ工程で形成されている。すなわち、これらスペーサ27およびセンサ用突起32は、黒色顔料が添加された同様の感光性アクリル樹脂で形成されている。

さらに、これら突条電極31それぞれの開口部33を除きセンサ用突起32、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、遮光性を有する配向膜35が積層されている。この配向膜35は、各突条電極31のセンサ用突起32の外側面および上端面のそれぞれを覆っており、これら突条電極31それぞれの開口部33を開口させている。よって、これら突条電極31の開口部33は、配向膜35にて覆われていない。また、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。この額縁部49は、カラーフィルタ層43の厚さ寸法より大きな厚さ寸法を有している。

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。また、対向基板41の配向膜48をアレイ基板２の配向膜35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２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上の画面部４上にカラーフィルタ層43を形成する。

この後、このカラーフィルタ層43を構成する赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部45および青色フィルタ部46のそれぞれに平面視２０μｍ×２０μｍの大きさのコンタクトホール26を形成する。

この状態で、これらコンタクトホール26を含むカラーフィルタ層43上にＩＴＯを積層させて画素電極６を各画素５に対応させて形成する。

次いで、この画素電極６されたガラス基板３上に、黒色顔料が添加された同様の感光性アクリル樹脂を用いてスペーサ27、センサ用突起32および額縁部49のそれぞれを同時に形成する。

この後、これらセンサ用突起32の開口部33内に導電性樹脂を滴下して電極層34を形成してから、これらセンサ用突起32の開口部33を除きこれらセンサ用突起32、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35を形成する。

この後、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、各タッチセンサ30の突条電極31それぞれの電極層34がセンサ用突起32の開口部33内で電気的に段切れしないようになるとともに、これら突条電極31のセンサ用突起32およびスペーサ27のそれぞれを額縁部49と同じ材料で同時に形成することにより工程数の増加を抑えることができるから、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。

さらに、カラーフィルタ層43をアレイ基板２側に形成したことにより、液晶パネル１の画素開口率を約６０％まで向上できた。そして、このアレイ基板２側にカラーフィルタ層43を設けた液晶パネル１を点灯評価したところ、上記第１の実施の形態と同様に、高い表示品位を得ることができ、開口率が約１０％ほど向上した分、明るくなり、視認性を向上できた。

また、スペーサ27およびセンサ用突起32のそれぞれを上側に向けて縮径したテーパ状に形成したことにより、これらスペーサ27およびセンサ用突起32それぞれの上端部が、これらスペーサ27およびセンサ用突起32それぞれの下端部より弾性変形しやすくなる。したがって、対向電極47の裏面を押圧させた際に、これらスペーサ27およびセンサ用突起32それぞれの上端部がより確実に弾性変形するから、これらセンサ用突起32の開口部33内の電極層34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。よって、これらセンサ用突起32および電極層34にて構成されたタッチセンサ30の感度をより向上できる。

なお、上記各実施の形態では、タッチセンサ30の突条電極31ｈのセンサ用突起32をスペーサ27や額縁部49と同じ材料で同時に形成して工程数の増加を抑えた構成としたが、これらセンサ用突起32をカラーフィルタ層43の赤色フィルタ部44、緑色フィルタ部46および青色フィルタ部46のいずれかと同じ材料で同時に同一工程で製造することもできる。また、センサ用突起32の開口部33内に電極層34を形成する方法としては、インジェクションで所望の場所に導電性樹脂を滴下する方法が好ましいが、このインジェクション以外の方法であっても対応させて用いることができる。

さらに、これらセンサ用突起32の開口部33をセンサ用突起32の高さ方向に沿った円筒状に形成したが、これら開口部33の形状を上側に向けて縮径するテーパ状や、下側に向けて縮径する逆テーパ状としても、これら開口部33内に形成される電極層34に段切れが生じないので、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、突条電極31の電極層34が対向基板41の対向電極47に電気的に接触した際にスイッチングするタッチセンサ30としたが、アレイ基板２と対向基板41との間のセル厚Ａの変化に伴う容量の変化でスイッチングするタッチセンサ30とすることもできる。

そして、液晶パネル１のスペーサ27の高さや、各配向膜35,48に用いる配向膜材料、これら配向膜35,48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。

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。 同上液晶表示装置のセンサを示す説明断面図である。 同上センサのスイッチング前の状態を示す説明断面図である。 同上センサを示す平面図である。 同上センサをスイッチングさせた状態を示す説明断面図である。 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。 従来の液晶表示装置のセンサ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
６ 画素電極
27 スペーサ
31 突条電極
32 筒状部としてのセンサ用突起
33 開口部
34 電極部としての電極層
41 対向基板
43 カラーフィルタ層
47 電極層としての対向電極
49 額縁部
51 液晶としての液晶組成物

Claims (5)

1. 画素電極を備えた複数の画素が一主面上にマトリクス状に設けられたアレイ基板と、
   一主面上に電極層が設けられこの電極層を前記アレイ基板の一主面に対向させ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、
   前記アレイ基板の複数の画素の少なくともいずれかの画素電極の一主面上に設けられた突条電極を備え、
   この突条電極は、前記アレイ基板から前記対向基板に向かう方向に沿って前記画素電極を開口させる開口部を有する略筒状の筒状部と、この筒状部の開口部内に設けられ前記画素電極に電気的に接続され前記対向基板の電極層との間でスイッチングする電極部とを備えた
   ことを特徴とした液晶表示装置。
2. アレイ基板と対向基板との間に設けられ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、
   突条電極の筒状部は、前記スペーサと同じ材料で形成されている
   ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
3. アレイ基板と対向基板との間に設けられたカラーフィルタ層を備え、
   突条電極の筒状部は、前記カラーフィルタ層と同じ材料で形成されている
   ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
4. アレイ基板と対向基板との間に設けられたカラーフィルタ層と、
   このカラーフィルタ層の周縁に設けられ遮光性を有する額縁部とを備え、
   突条電極の筒状部は、前記額縁部と同じ材料で形成されている
   ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
5. カラーフィルタ層は、アレイ基板の一主面上に設けられている
   ことを特徴とした請求項４記載の液晶表示装置。

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