JP4096520B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）を能動素子とするアクティブマトリックス型の液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＦＴを能動素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子は、一対の基板がその間のギャップを規定するギャップ材が混入された枠状のシール材を介して接合され、前記一対の基板間の前記シール材により囲まれた領域に液晶層が設けられるとともに、前記一対の基板のうち、一方の基板の内面に、前記シール材により囲まれた領域に対応させてマトリックス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、前記複数のＴＦＴにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、前記複数のＴＦＴにデータ信号を供給する複数のデータ配線が設けられ、他方の基板の内面に、前記複数の画素電極に対向する対向電極が設けられた構成となっている。
【０００３】
このアクティブマトリックス液晶表示素子においては、前記画素電極およびＴＦＴが設けられた一方の基板の前記シール材の外側に突出する基板縁部の内面に、複数のゲート配線端子およびデータ配線端子と対向電極端子とを設け、この一方の基板の内面の前記シール材に対応するシール部の外側の領域に、前記対向電極端子に接続されたクロス電極を設けるとともに、前記対向電極にシール材の外側に突出するクロス電極接続部を形成し、前記クロス電極と前記対向電極のクロス電極接続部とを、導電性粒子が混入されたクロス材により接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示素子は、応答速度を速くするために、画素電極と対向電極とが互いに対向する画素部の液晶層厚をできるだけ小さくすることが望まれている。
【０００５】
上記アクティブマトリックス液晶表示素子は、前記一方の基板の枠状シール材に対応するシール部のうち、前記ゲート配線およびデータ配線が通っている部分が高く盛り上がっているため、一対の基板間のギャップが、前記枠状シール材に混入されたギャップ材のうちの前記一方の基板の盛り上がり部と他方の基板との間に挟持されるギャップ材により規定される。
【０００６】
そして、一対の基板のいずれかの内面の前記シール材により囲まれた領域にカラーフィルタを設けている液晶表示素子の場合は、画素部の基板間ギャップを小さくしても、前記シール部の基板間ギャップが充分に大きく、したがって、比較的大きな径のギャップ材を混入したシール材により前記一対の基板を接合することができるため、前記画素部の液晶層厚を小さくすることができる。
【０００７】
一方、カラーフィルタを備えない液晶表示素子の場合は、画素部の基板間ギャップを小さくしようとすると、前記シール部の基板間ギャップも小さくなるため、前記シール材に混入するギャップ材の径を極めて小さくしなければならない。
【０００８】
しかし、このような極めて小さい径のギャップ材を得ることは極めて困難であり、そのため、従来のカラーフィルタを備えないアクティブマトリックス液晶表示素子は、画素部の液晶層厚を小さくすることが難しい。
【０００９】
この発明は、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型の液晶表示素子として、画素部の液晶層厚を小さくすることができるものを提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、一対の基板がその基板間のギャップを規定するギャップ材が混入された枠状のシール材を介して接合され、前記一対の基板間の前記シール材により囲まれた領域に液晶層が設けられるとともに、前記一対の基板のうち、一方の基板の内面に、前記シール材により囲まれた領域にマトリックス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、前記複数の薄膜トランジスタにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、前記複数の薄膜トランジスタにデータ信号を供給する複数のデータ配線と、前記画素電極を覆う配向膜とが設けられ、他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層は、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この液晶表示素子は、対向電極が形成される他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層は、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されているため、前記シール材に混入されたギャップ材の径が比較的大きくても、前記ギャップ材によりシール部の基板間ギャップを規定されて接合された一対の基板の基板面間の間隔を小さくし、画素部の基板間ギャップを小さくすることができる。
【００１２】
したがって、この液晶表示素子は、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型のものであるが、画素部の液晶層厚を小さくすることができる。
【００１３】
しかも、この液晶表示素子は、前記画素部の基板間ギャップを小さくしても、前記シール部の基板間ギャップを比較的大きい径のギャップ材により規定できるため、前記シール材を部分的に欠落させて形成され、液晶の注入後に封止される液晶注入口の高さを充分に確保することができ、したがって、液晶の注入時間を短くし、製造コストを低減することができる。
【００１４】
上記のように、この発明の液晶表示素子は、対向電極が形成される他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層が、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されることにより、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型のものであっても、画素部の液晶層厚を小さくするとともに、液晶注入口の高さを充分に確保し、液晶の注入時間を短くすることができるようにしたものである。
【００１５】
この液晶表示素子において、画素電極およびＴＦＴが設けられた一方の基板の内面の前記シール部の外側に突出する基板縁部の内面に、複数のゲート配線端子およびデータ配線端子と対向電極端子とを設けるとともに、前記一方の基板の内面の前記シール部の外側の領域に、前記対向電極端子に接続されたクロス電極を設け、他方の基板の内面に設けられた対向電極に、前記シール部の外側に突出するクロス電極接続部を形成して、前記クロス電極と前記クロス電極接続部とを、導電性粒子が混入されたクロス材により接続する場合、前記クロス電極は、前記ゲート配線と同じ金属膜により形成するのが望ましい。
【００１６】
さらに、前記対向電極が設けられた他方の基板の内面に、複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素部の間の領域に対応する遮光膜を設ける場合、前記遮光膜は、前記シール部よりも内側の領域に形成するのが望ましい。
【００１７】
また、この発明の液晶表示素子において、前記対向電極が形成される他方の基板の内面に形成された透明絶縁層は、窒化シリコン膜からなることが好ましい。
【００２２】
この液晶表示素子において、対向電極は、クロス電極接続部を除いてシール材に対応するシール部よりも内側の領域のみに形成するのが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は参考例を示しており、図１は液晶表示素子の平面図、図２は前記液晶表示素子の１つの画素部の拡大断面図、図３は図１のIII−III線に沿う拡大断面図、図４は図１のIV−IV線に沿う拡大断面図、図５は図１のV−V線に沿う拡大断面図である。
【００２４】
この参考例の液晶表示素子は、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に用いられるアクティブマトリックス液晶表示素子であり、図１〜図５に示すように、前後一対の透明基板１，２がその間のギャップを規定するギャップ材２７が混入された枠状のシール材２６を介して接合され、前記一対の基板１，２間の前記シール材２６により囲まれた領域に液晶層３０が設けられるとともに、前記一対の基板１，２のうち、一方の基板、例えば後側の基板２の内面に、前記シール材２６により囲まれた領域に対応させて行方向および列方向にマトリックス状に配列された複数の透明な画素電極３と、前記複数の画素電極３にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ４と、前記複数のＴＦＴ４にゲート信号を供給する複数のゲート配線１１と、前記複数のＴＦＴ４にデータ信号を供給する複数のデータ配線１３と、基板２の一端縁部および一側縁部にそれぞれ形成された複数のゲート配線端子１２およびデータ配線端子１４とが設けられ、他方の基板、つまり表示の観察側である前側の基板１内面に、前記複数の画素電極３に対向する一枚膜状の透明な対向電極２３と、前記複数の画素電極３と前記対向電極２３とが互いに対向する複数の画素部の間の領域に対応する遮光膜２４とが設けられている。
【００２５】
前記ＴＦＴ４は、図２に示したように、後側基板２面に形成されたゲート電極５と、このゲート電極５を覆って基板全体に形成された透明なゲート絶縁膜６と、前記ゲート絶縁膜６の上に前記ゲート電極５と対向させて形成されたｉ型半導体膜７と、このｉ型半導体膜７の両側部の上にｎ型半導体膜８を介して形成されたソース電極９およびドレイン電極１０とからなっている。
【００２６】
また、前記ゲート配線１１は、後側基板２面に各画素電極行の一側にそれぞれ沿わせて形成されており、これらのゲート配線１１の一端は、後側基板２の一端縁部に配列形成された複数のゲート配線端子１２にそれぞれ接続され、前記ＴＦＴ４のゲート電極５は、そのＴＦＴ４に対応するゲート配線１１に一体に形成されている。
【００２７】
前記ゲート電極５およびゲート配線１１は、低抵抗のアルミニウム系合金膜により形成されており、図では省略しているが、その表面は、前記ゲート配線端子１２となる部分を除いて陽極酸化処理されている。なお、前記ゲート電極５およびゲート配線１１は、基板２面との段差を小さくするため、０．２３μｍの極く薄い膜厚に形成されおり、また、前記ゲート絶縁膜６は、０．２５μｍの膜厚の窒化シリコン膜からなっている。
【００２８】
一方、前記データ配線１３は、前記ゲート絶縁膜６の上に各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて形成されており、これらのデータ配線１３の一端は、後側基板２の一側縁部に配列形成された複数のデータ配線端子１４にそれぞれ接続されている。
【００２９】
このデータ配線１３は、前記ＴＦＴ４のソース電極９およびドレイン電極１０と同じ金属膜により形成されており、前記ＴＦＴ４のドレイン電極１０に一体に接続されている。
【００３０】
なお、図２では前記ＴＦＴ４のソース電極９とドレイン電極１０およびデータ配線１３を単層膜として示しているが、このソース電極９とドレイン電極１０およびデータ配線１３は、前記ｎ型半導体膜８とのコンタクト層であるクロム膜と、その上に形成されたアルミニウム系合金膜とからなっている。
【００３１】
また、前記データ配線１３には、画像データに応じた電荷を、前記ＴＦＴ４を介して、前記画素電極３と対向電極２３との間に形成される画素容量に蓄積するためのデータ信号が流れるため、この参考例では、前記データ配線１３の抵抗によるデータ信号の電位降下をできるだけ小さくするために、前記データ配線１３を、前記ゲート配線１１の膜厚（０．２３μｍ）よりも充分に厚い０．４２５μｍの膜厚に形成している。
【００３２】
一方、前記画素電極３は、前記ゲート絶縁膜６の上に形成されており、これらの画素電極３は、その一側縁の端部において前記ＴＦＴ４のソース電極９に接続されている。なお、この画素電極３は、膜厚が０．０５μｍのＩＴＯ膜からなっている。
【００３３】
そして、前記後側基板２の内面には、前記複数の画素電極３にそれぞれ対応する領域に開口を有する膜厚が０．２０μｍの窒化シリコン膜からなるオーバーコート絶縁膜１５が基板全体にわたって設けられており、このオーバーコート絶縁膜１５の上に、前記シール材２６により囲まれた領域のほぼ全域にわたって、膜厚が０．０４μｍのポリイミド膜からなる配向膜１６が設けられている。
【００３４】
さらに、前記後側基板２の前記ゲート配線端子１２とデータ配線端子１４のいずれか一方の端子の配列縁部（この参考例ではデータ配線端子１４が配列形成された一側縁部）の内面には、前側基板１の内面に設けられた対向電極２３に対応する対向電極端子１７が設けられるとともに、この後側基板２の前記シール材２６に対応するシール部の外側の領域の内面に、前記対向電極端子１７と接続して形成されたクロス電極１８が設けられている。
【００３５】
なお、前記シール材２６は、その各角部を斜めに面取りした形状の矩形枠状に形成されており、前記クロス電極１８は、図１に示したように、前記シール材２６の対向電極端子１７が設けられた基板縁部に対応する面取り角部の外側に設けられている。
【００３６】
前記クロス電極１８は、前記ゲート配線１１とデータ配線１３とのうちの膜厚の薄いゲート配線１１と同じ金属膜（膜厚が０．２３μｍのアルミニウム系合金膜）からなる単層膜であり、このクロス電極１８に一体に形成されたリード部１９を介して前記対向電極端子１７と接続されている。
【００３７】
また、前記ゲート配線端子１２は、図３に示したように、前記ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜１２ａの上に前記データ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜１２ｂが形成された積層膜からなっており、前記対向電極端子１７は、その断面構造は図示しないが、前記ゲート配線端子１２と同様に、前記ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜の上に前記データ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜が形成された積層膜からなっており、前記データ配線端子１４は、図４に示したように、前記データ配線１３と同じ金属膜からなる単層膜とされている。
【００３８】
なお、前記ゲート絶縁膜６には、前記ゲート配線端子１２および対向電極端子１７の下層膜１２ａと前記クロス電極１８を露出させる開口が形成されており、前記オーバーコート絶縁膜１５には、前記ゲート配線端子１２および対向電極端子１７の上層膜１２ｂと前記クロス電極１８と前記データ配線端子１４を露出させる開口が設けられている。
【００３９】
また、前記後側基板２の内面の前記シール部のうち、前記ゲート配線端子１２の配列縁部に沿う領域には、図３に示したように、前記複数のゲート配線１１の上にそれぞれ対応させて、前記データ配線１３と同じ金属膜からなる疑似電極２０が設けられ、前記データ配線端子１４の配列縁部に沿う領域には、図４に示したように、前記複数のデータ配線１３の下にそれぞれ対応させて、前記ゲート配線１１と同じ金属膜からなる疑似電極２１が設けられている。
【００４０】
なお、前記複数のゲート配線１１にそれぞれ対応する疑似電極２０はゲート絶縁膜６上に形成されており、前記複数のデータ配線１３にそれぞれ対応する疑似電極２１は、基板２面に形成されている。
【００４１】
さらに、前記後側基板２の前記シール部のうち、前記ゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域、つまり、ゲート配線端子１２およびデータ配線端子１４の配列縁部とは反対側の基板端縁部および側縁部に沿う領域と前記シール材２６の各角部に対応する領域には、後述する液晶注入口２６ａに対応する部分を除いて、図５に示したように、基板２面に前記ゲート配線１１と同じ金属膜により形成された第１の疑似電極２２ａと、ゲート絶縁膜６上に前記データ配線１３と同じ金属膜により形成された第２の疑似電極２２ｂとが上下に対向させて設けられている。
【００４２】
なお、図５に示した疑似電極２２ａ，２２ｂは、前記シール材２６の各角部に対応するシール部に設けられたものであり、前記後側基板２のゲート配線端子１２およびデータ配線端子１３の配列縁部とは反対側の基板端縁部および側縁部に沿うシール部に設けられた第１と第２の疑似電極は、図示しないが、前記ゲート配線１１およびデータ配線１３のピッチと同じピッチで設けられている。
【００４３】
一方、前側基板１の内面に設けられた遮光膜２４は、前側基板１面に形成されており、対向電極２３は、前記遮光膜２４を覆って前側基板１の内面に形成されている。
【００４４】
なお、図２〜図５では前記遮光膜２４を単層膜として示しているが、この遮光膜２４は、前側基板１面に形成された酸化クロム膜とその上に形成されたクロム膜とからなる膜厚が０．１７μｍの積層膜からなっている。
【００４５】
また、前記対向電極２３は、膜厚が０．１４μｍのＩＴＯ膜からなっており、この対向電極２３の上に、前記シール材２６により囲まれた領域のほぼ全域にわたって、膜厚が０．０４μｍのポリイミド膜からなる配向膜２５が設けられている。
【００４６】
前記対向電極２３は、図１に示したように、前記シール部よりも内側の領域に、その外周縁が前記シール部の内周縁よりも僅かに内側に位置する面積を有する矩形膜状に形成されており、この対向電極２３の前記シール材２６の面取り角部に対応する部分に、前記シール部の外側に突出するクロス電極接続部２３ａが一体に形成されている。
【００４７】
また、前記遮光膜２４は、前記シール部よりも内側の領域に、前記対向電極２３のクロス電極接続部２３ａを除く前記対向電極２３の外形とほぼ同じ形状に形成されており、したがって、前記対向電極２３のクロス電極接続部２３ａは、前側基板１面に直接形成されている。
【００４８】
また、前記シール材２６は熱硬化性樹脂からなっており、このシール材２６に、ガラス粒子または硬質樹脂粒子等の絶縁性粒子からなるギャップ材２７が混入されている。
【００４９】
このシール材２６には、後側基板２に設けられたゲート配線１１およびデータ配線１３の導出側とは異なる辺部、例えばデータ配線端子１４の配列縁部に沿う辺部とは反対側の辺部を部分的に欠落させて形成された液晶注入口２６ａが設けられている。
【００５０】
そして、前記一対の基板１，２は、前記シール部の基板間ギャップ（前側基板１の基板面と後側基板２のシール部の最も内面のオーバーコート絶縁膜１５との間隔）を前記シール材２６に混入されたギャップ材２７により規定され、前記シール材２６を介して接合されている。
【００５１】
また、前記後側基板２の前記シール部の外側の領域に形成された前記クロス電極１８と、前記前側基板２の内面に設けられた対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとは、図３に示したように、導電性粒子２９が混入された熱硬化性樹脂からなるクロス材２８により接続されている。
【００５２】
なお、図３〜図５では、便宜上、一対の基板１，２間のギャップとシール材２６中のギャップ材２７およびクロス材２８中の導電性粒子２９の径を大きく誇張して示しているが、前記基板１，２間のギャップと前記ギャップ材２７および導電性粒子２９の径は極く小さく、したがって、前記シール材２６中のギャップ材２７および前記クロス材２８中の導電性粒子２９の数は、図３〜図５に示した数よりも多い。
【００５３】
また、図５では、便宜上、クロス材２８中の導電性粒子２９を一体物のように示したが、この導電性粒子２９は、樹脂粒子の表面に金等の導電性金属をメッキしたメッキ粒子からなっている。
【００５４】
この液晶表示素子は、一対の基板１，２のいずれか一方の内面に、前記ギャップ材２７が混入されたシール材２６を、液晶注入口２６ａを有する枠状に印刷し、後側基板２に形成されたクロス電極１８と前側基板１の内面に設けられた対向電極２３のクロス電極接続部２３ａのいずれかの上に前記導電性粒子２９が混入されたクロス材２８を印刷し、前記一対の基板１，２を重ね合わせて加圧することにより、前記シール材２６に対応するシール部の基板間ギャップを前記ギャップ材２７により規定される値に調整するとともに前記クロス材２８中の導電性粒子２９を前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間に挟持させ、その状態で前記シール材２６とクロス材２８とを硬化させることにより組立てられ、その後に、前記液晶注入口２６ａから一対の基板１，２間の前記シール材２６により囲まれた領域に真空注入法により液晶を注入し、前記液晶注入口２６ａを封止材２６ｂ封止することにより製造される。
【００５５】
なお、前記クロス材２８は、熱硬化性樹脂に導電性粒子２９を混入したものに限らず、例えば粘着剤に導電性粒子２９を混入したものでもよく、その場合は、クロス材を硬化させる必要はない。
【００５６】
また、この参考例の液晶表示素子は、液晶層３０の液晶分子を一方向にホモジニアス配向させたホモジニアス配向型液晶表示素子であり、図では省略しているが、一対の基板１，２の外面にそれぞれ偏光板が配置されるとともに、前記一対の基板１，２のいずれか一方とその基板側の前記偏光板との間に、表示のコントラストを高くするとともに視野角を広くするための位相板が配置される。
【００５７】
上記液晶表示素子の組立てにおいて、前記シール材２６は、前記一対の基板１，２を重ね合わせて加圧することにより画素部の基板間ギャップが前記シール材に混入したギャップ材２７により規定される所定の値になるまで押し潰され、その後に硬化されるが、この参考例では、前記後側基板２の内面のシール部のうち、ゲート配線端子１２の配列縁部に沿う領域に、複数のゲート配線１１の上にそれぞれ対応させてデータ配線１３と同じ金属膜からなる疑似電極２０を設け、データ配線端子１４の配列縁部に沿う領域に、複数のデータ配線１３の下にそれぞれ対応させてゲート配線１１と同じ金属膜からなる疑似電極２１を設けるとともに、前記後側基板２の前記シール部のうち、前記ゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に、前記液晶注入口２６ａに対応する部分を除いて、ゲート配線１１と同じ金属膜により形成された疑似電極２２ａとデータ配線１３と同じ金属膜により形成された擬似電極２２ｂとを上下に対向させて設けているため、後側基板２のシール部のうちの前記疑似電極２０，２１，２２ａおよび２２ｂが設けられた部分の内面高さが全て同じ（ゲート配線１１とゲート絶縁膜６とデータ配線１３とオーバーコート絶縁膜１５との積層膜の総厚）であり、したがって、前記シール材２６を前記シール部の全域において均等に押し潰し、前記シール部の基板間ギャップを、その全周にわたって均一にし、前記シール材２６により囲まれた領域内の複数の画素部の基板間ギャップを均一にすることができる。
【００５８】
なお、図５に示したように、前記シール部の基板間ギャップのうち、前記対向電極２３からシール材２６の外側に突出するクロス電極接続部２３ａに対応する領域の基板間ギャップは、前記クロス電極接続部２３ａの膜厚（０．１４μｍ）分だけ大きくなるが、前記クロス電極接続部２３ａは、前記シール材２６の面取り角部に対応する部分にしかないため、前記シール部のクロス電極接続部２３ａに対応する領域と他の領域との基板間ギャップの差が、前記シール材２６により囲まれた領域の基板間ギャップに影響を及ぼすことはほとんど無く、したがって、前記シール材２６により囲まれた領域内の複数の画素部の基板間ギャップを均一することができる。
【００５９】
そして、この液晶表示素子は、前側基板１の内面の対向電極２３が前記クロス電極接続部２３ａを除いて前記シール部よりも外側には形成されず、内側の領域のみに設けられており、さらに、前記前側基板１の内面の遮光膜２４も前記シール部よりも外側には形成されず、内側の領域のみに設けられているため、前記対向電極２３と遮光膜２４の周縁部が前記シール部に対向している場合に比べて、前記シール部の基板間ギャップを、前記対向電極２３の膜厚（０．１４μｍ）と前記遮光膜２４の膜厚（０．１７μｍ）との両方の分だけ稼ぐことができる。
【００６０】
そのため、前記シール材２６に混入されたギャップ材２７の径が比較的大きくても、前記ギャップ材２７によりシール部の基板間ギャップを規定されて接合された一対の基板１，２の基板面間の間隔ｄ１（図３参照）を小さくし、画素部の基板間ギャップを小さくすることができる。
【００６１】
したがって、この液晶表示素子は、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型のものであるが、画素部の液晶層厚ｄ（図２参照）を小さくすることができる。
【００６２】
しかも、この液晶表示素子は、前記画素部の基板間ギャップを小さくしても、前記シール部の基板間ギャップを比較的大きい径のギャップ材２７により規定できるため、前記シール材２６を部分的に欠落させて形成され、液晶の注入後に封止される液晶注入口２６ａの高さを充分に確保することができる。 この液晶表示素子の画素部の基板間ギャップ、つまり画素部の液晶層厚ｄは、例えば０．９１５μｍの径（直径）のギャップ２７を混入したシール材２６により一対の基板１，２を接合することにより、１．５μｍにすることができる。
【００６３】
すなわち、上述したように、後側基板２の内面に設けられたゲート配線１１と、前記シール部にデータ配線１３に対応させて設けられた擬似電極２０と、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に設けられた第１の擬似電極２２ａの膜厚は０．２３μｍ、ゲート絶縁膜６の膜厚は０．２５μｍ、データ配線１３と、前記シール部にゲート配線１１に対応させて設けられた擬似電極２１と、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に前記第１の疑似電極２２ａに対応させて設けられた第２の擬似電極２２ｂの膜厚は０．４２５μｍ、オーバーコート絶縁膜１５の膜厚は０．２０μｍであり、また、前側基板１のシール部には対向電極２３および遮光膜２４が無いため、前記シール材２６中の絶縁性ギャップ材２７の径が０．９１５μｍであるときの一対の基板１，２の基板面間の間隔（以下、基板間隔と言う）ｄ１は、２．０２μｍである。
【００６４】
一方、画素部の基板間ギャップ（一対の基板１，２の最も内面に設けられた配向膜２５，１６間の間隔）は、前記基板間隔よりも、ゲート絶縁膜６と画素電極３と対向電極２３と配向膜２５，１６の膜厚分だけ小さい。
【００６５】
そして、上述したように、前記ゲート絶縁膜６の膜厚は０．２５μｍ、画素電極３の膜厚は０．０５μｍ、対向電極２３の膜厚は０．１４μｍ、配向膜２５，１６の膜厚はそれぞれ０．０４μｍであるため、前記基板間隔ｄ１が２．０２μｍであれば、前記画素部の基板間ギャップ（画素部の液晶層厚ｄ）は、１．５μｍになる。
【００６６】
なお、ギャップ材２７の径（直径）が０．８μｍの径の絶縁性ギャップ材２７を混入させたシール材２６を用いることにより、一対の基板１，２を接合させることにより、前記基板間隔ｄ１を２．００５μｍとし、前記画素部の基板間ギャップを１．３８５μｍまで小さくすることができる。
【００６７】
また、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に設けられた第１の疑似電極２２ａおよび第２擬似電極２２ｂは、前記液晶注入口２６ａに対応する部分には無いため、前記液晶注入口２６ａの高さは、後側基板２の内面に設けられたゲート絶縁膜６とオーバーコート絶縁膜１５との積層膜の表面から前側基板１の基板面までの高さであり、前記ゲート絶縁膜６の膜厚は０．２５μｍ、オーバーコート絶縁膜１５の膜厚は０．２０μｍであるため、前記基板間隔ｄ１を２．０２μｍとしたときの液晶注入口２６ａの高さは１．５７μｍ、前記基板間隔ｄ１を２．００５μｍとしたときの液晶注入口２６ａの高さは１．５５５μｍである。
【００６８】
したがって、この液晶表示素子は、画素部の基板間ギャップを小さくしても、液晶注入口２６ａの高さを充分に確保することができ、したがって、液晶の注入時間を短くし、製造コストを低減することができる。
【００６９】
さらに、この参考例では、前記クロス電極１８をゲート配線１１と同じ金属膜により形成しているため、前記クロス電極１８の膜厚が薄く、したがって、前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間隔を稼ぐことができる。
【００７０】
すなわち、ゲート配線１１と同じ金属膜により形成されたクロス電極１８の膜厚は０．２３μｍ、対向電極２３に形成されたクロス接続部２３ａの膜厚は０．１４μｍであるため、前記基板間隔ｄ１を２．０２μｍにしたときのクロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間隔は１．６５μｍ、前記基板間隔ｄ１を２．００５μｍとしたときのクロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間隔は１．６３５μｍである。
【００７１】
尚、前記クロス材２８に混入される導電性粒子２９としては、導電性粒子の径（直径）が１．５μｍの、上述したようなメッキ粒子を用いることができる。
【００７２】
そのため、この液晶表示素子によれば、前記入手可能な径の導電性粒子２９を混入したクロス材２８により、前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとを、一対の基板１，２をクロス接続部付近において外側に反り変形させること無く接続することができ、したがって、クロス接続部付近の画素部の基板間ギャップと他の領域の画素部の基板間ギャップに差を生じることが無いため、全ての画素部の基板間ギャップ、つまり液晶層厚ｄを均一にし、表示むらの無い良好な表示品質を得ることができる。
【００７３】
なお、上記参考例では、対向電極２３と遮光膜２４の両方を前記シール部よりも内側の領域に設けているが、前記遮光膜２４は、その周縁部が前記シール部に対応する面積に形成してもよく、その場合でも、前記対向電極２３と遮光膜２４の両方の周縁部が前記シール部に対向している場合に比べて、前記シール部の基板間ギャップを、前記対向電極２３の膜厚（０．１４μｍ）分だけ稼ぐことができるため、前記シール材２６に混入されたギャップ材２７の径が比較的大きくても、前記ギャップ材２７によりシール部の基板間ギャップを規定されて接合された一対の基板１，２の基板面間の間隔ｄ１を小さくし、画素部の基板間ギャップを小さくするとともに、液晶注入口２６ａの高さを充分に確保することができる。
【００７４】
図６〜図９はこの発明の第１の実施例を示しており、図６は液晶表示素子の一部分の平面図、図７は前記液晶表示素子の１つの画素部の拡大断面図、図８は図６のVIII−VIII線に沿う拡大断面図、図９は図６のIX−IX線に沿う拡大断面図である。
【００７５】
この実施例の液晶表示素子は、図６〜図９に示すように、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板、例えば前側基板１の内面に、シール材２６により囲まれた領域に対応させて透明絶縁層３１を設けたものであり、この実施例では、前側基板１の内面に設けられた対向電極２３と遮光膜２４を上記参考例よりも大きい面積形成するとともに、後側基板２の内面に設けられたクロス電極１８を積層膜により形成している。
【００７６】
前記透明絶縁層３１は、前記前側基板１の内面に設けられた遮光膜２４の上に、例えば膜厚が１．３０μｍの窒化シリコン膜により形成されており、この透明絶縁層３１の上に対向電極２３設けられ、その上に配向膜２５が設けられている。
【００７７】
また、この実施例では、前記対向電極２３を、図６に示したように、その外縁がシール材２６の外側縁よりも僅かに内側に位置する面積を有する矩形膜状に形成しこの対向電極２３の前記シール材２６の面取り角部の外側に対応する部分を前記シール材２６の外側に突出するクロス電極接続部２３ｂとするとともに、前記遮光膜２４を、前記対向電極２３のクロス電極接続部２３ｂを除く領域の外形とほぼ同じ形状に形成している。
【００７８】
さらに、この実施例では、前記クロス電極１８を、図９に示したように、ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜１８ａの上にデータ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜１８ｂが形成された積層膜により形成するとともに、そのリード部１９も同じ積層膜により形成している。
【００７９】
なお、この実施例では、前記クロス電極１８とそのリード部１９を前記積層膜により形成しているが、前記後側基板２の内面の前記クロス電極１８とそのリード部１９を除く他の構成は上記参考例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００８０】
そして、前記一対の基板１，２は、図８および図９に示したように、枠状のシール材２６に対応するシール部の基板間ギャップ（前側基板１のシール部の最も内面の対向電極２３と後側基板２のシール部の最も内面のオーバーコート絶縁膜１５との間隔）を前記シール材２６に混入されたギャップ材２７ａにより規定され、前記シール材２６を介して接合されている。
【００８１】
また、前記後側基板２の前記シール部の外側の領域に形成された前記クロス電極１８と、前記前側基板１の内面に設けられた対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとは、図９に示したように、導電性粒子２９ａが混入されたクロス材２８により接続されている。
【００８２】
なお、図８および図９では、便宜上、一対の基板１，２間のギャップとシール材２６中のギャップ材２７ａおよびクロス材２８中の導電性粒子２９ａの径を大きく誇張して示しているが、前記基板１，２間のギャップと前記ギャップ材２７ａおよび導電性粒子２９ａの径は極く小さく、したがって、前記シール材２６中のギャップ材２７ａおよび前記クロス材２８中の導電性粒子２９ａの数は、図に示した数よりも多い。
【００８３】
この実施例の液晶表示素子は、前側基板１の内面に、シール材２６により囲まれた領域に対応させて透明絶縁層３１を設けたものであるため、前記シール材２６に対応するシール部の基板間ギャップを、前記透明絶縁層３１が無い場合に比べて、前記透明絶縁層３１の膜厚分だけ稼ぐことができる。
【００８４】
すなわち、この液晶表示素子は、その基板間隔（一対の基板１，２の基板面間の間隔）ｄ２が、画素部の基板間ギャップが同じで前記透明絶縁層３１の無い液晶表示素子の基板間隔に比べて、前記透明絶縁層３１の膜厚分だけ大きい。
【００８５】
そのため、この液晶表示素子は、前記シール材２６に混入されたギャップ材２７ａの径が比較的大きくても、画素部の基板間ギャップ（一対の基板１，２の最も内面に設けられた配向膜２５，１６間の間隔）を小さくすることができるとともに、前記シール材２６を部分的に欠落させて形成され、液晶の注入後に封止される液晶注入口２６ａ（図１参照）の高さを充分に確保することができる。
【００８６】
この液晶表示素子の画素部の基板間ギャップ、つまり画素部の液晶層厚ｄは、例えば２．２１５μｍの径（直径）のギャップ材２７ａを混入したシール材２６により一対の基板１，２を接合することにより、１．５μｍにすることができる。
【００８７】
すなわち、参考例と同様に、後側基板２の内面に設けられたゲート配線１１と、前記シール部にデータ配線１３に対応させて設けられた擬似電極２０と、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に設けられた第１の擬似電極２２ａの膜厚が０．２３μｍ、ゲート絶縁膜６の膜厚が０．２５μｍ、データ配線１３と、前記シール部にゲート配線１１に対応させて設けられた擬似電極２１（図４参照）と、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に前記第１の疑似電極２２ａに対応させて設けられた第２の擬似電極２２ｂの膜厚が０．４２５μｍ、オーバーコート絶縁膜１５の膜厚が０．２０μｍであり、前側基板１の内面に設けられた遮光膜２４の膜厚が０．１７μｍ、対向電極２３の膜厚が０．１４μｍである場合、前記シール材２６中のギャップ材２７ａの径が１．９０５μｍであるときの基板間隔ｄ２は、３．３２μｍである。
【００８８】
一方、前記画素部の基板間ギャップは、前記基板間隔ｄ２よりもゲート絶縁膜６と画素電極３と対向電極２３と配向膜２５，１６の膜厚と透明絶縁層３１の層厚分だけ小さい。
【００８９】
そして、上述したように、前記ゲート絶縁膜６の膜厚は０．２５μｍ、画素電極３の膜厚は０．０５μｍ、対向電極２３の膜厚は０．１４μｍ、配向膜２５，１６の膜厚はそれぞれ０．０４μｍ、透明絶縁層３１の層厚は１．３０μｍであるため、前記基板間隔ｄ２が３．３２μｍであれば、前記画素部の基板間ギャップ（画素部の液晶層厚ｄ）は、１．５μｍになる。
【００９０】
また、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に設けられた第１の疑似電極２２ａおよび第２擬似電極２２ｂは、前記液晶注入口２６ａに対応する部分には無いため、前記液晶注入口２６ａの高さは、後側基板２の内面に設けられたゲート絶縁膜６とオーバーコート絶縁膜１５との積層膜の表面から前側基板１の内面に設けられた遮光膜２４と対向電極２３との積層膜の表面までの高さであり、したがって、前記基板間隔ｄ２が３．３２μｍであるときの液晶注入口２６ａの高さは２．５６μｍである。
【００９１】
したがって、この液晶表示素子は、画素部の基板間ギャップを小さくしても、液晶注入口２６ａの高さを充分に確保することができ、したがって、液晶の注入時間を短くし、製造コストを低減することができる。
【００９２】
しかも、この実施例の液晶表示素子は、前記クロス電極１８が、ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜１８ａの上にデータ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜１８ｂが形成された積層膜により形成されているが、画素部の基板間ギャップが１．５μｍであるとき、つまり基板間隔ｄ２が３．３２μｍであるときの前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ｂとの間隔は、２．５１０μｍであり、したがって、２．５１０μｍの比較的大きい径（直径）の導電性粒子材２９ａを混入したクロス材２８により、前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとを接続することができる。
【００９３】
そして、この実施例によれば、前記クロス電極１８を、ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜１８ａの上にデータ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜１８ｂが形成された積層膜により形成しているため、前記クロス電極１８の電気抵抗を小さくし、前記クロス材２８中の導電性粒子２９ａとを介して接続される前記クロス１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの接続抵抗を小さく抑えることができる。
【００９４】
図１０および図１１はこの発明の第２の実施例を示しており、図１０は液晶表示素子の一部分の平面図、図１１は図１０のXI−XI線に沿う拡大断面図である。
【００９５】
この実施例の液晶表示素子は、図６〜図９に示した第１の実施例の液晶表示素子の対向電極２３と遮光膜２４とを、シール材２６に対応するシール部を避けて形成し、一対の基板１，２を、上記第１の実施例よりもさらに大きな径のギャップ材２７ｂを混入したシール材２６により接合したものであり、他の構成は上記第１の実施例と同じである。
【００９６】
すなわち、この実施例では、前記対向電極２３を、参考例と同様に、その外縁が前記シール材２６の内側縁よりも僅かに内側に位置する面積を有する矩形膜状に形成し、この対向電極２３の前記シール材２６の面取り角部に対応する部分に、前記シール材２６の外側に突出するクロス電極接続部２３ａを一体に形成するとともに、前記遮光膜２４を、前記対向電極２３のクロス電極接続部２３ａを除く前記対向電極２３の外形とほぼ同じ形状に形成している。
【００９７】
この実施例の液晶表示素子は、上記第１の実施例の液晶表示素子の対向電極２３と遮光膜２４とを、シール材２６に対応するシール部を避けて形成しているため、画素部の基板間ギャップを第１の実施例と同じにした場合の前記シール部の基板間ギャップを、第１の実施例よりも、前記対向電極２３と遮光膜２４の両方の膜厚分だけさらに大きくすることができる。
【００９８】
なお、前記対向電極２３の膜厚は０．１４μｍ、遮光膜２４の膜厚は０．１７μｍであるため、この実施例によれば、前記シール部の基板間ギャップを、第１の実施例よりも０．３１μｍだけ大きくすることができ、したがって、一対の基板１，２を、上記第１の実施例よりも０．３１μｍ大きい径のギャップ材２７ｂを混入したシール材２６により接合することができるとともに、液晶注入口２６ａ（図１参照）の高さを、第１の実施例よりも０．３１μｍだけ高くし、さらに液晶の注入時間を短くすることができる。
【００９９】
なお、上記第１および第２の実施例では、前記透明絶縁層３１の膜厚を１．３０μｍとしたが、この透明絶縁層３１の膜厚は、前記シール部の基板間ギャップおよびクロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間隔が、前記シール材２６に混入するギャップ材および前記クロス材２８に混入する導電性粒子の径（直径）の最小値以上になる範囲で任意に選べばよい。
【０１００】
また、上記第１および第２の実施例では、透明絶縁層３１を前側基板１の内面に設けているが、前記透明絶縁層３１は後側基板２の内面に設けてもよく、さらに前側基板１および後側基板２の両方の内面にそれぞれ透明絶縁層を設けてもよい。
【０１０１】
さらに、上記実施例の液晶表示素子は、液晶層３０の液晶分子を一方向にホモジニアス配向させたホモジニアス配向型のものであるが、この発明は、液晶分子をツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型のアクティブマトリックス液晶表示素子や、強誘電性液晶または反強誘電性液晶を用いたアクティブマトリックス液晶表示素子等にも適用することができ、さらに、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に用いられるものに限らず、白黒画像を表示するアクティブマトリックス液晶表示素子にも適用することができる。
【０１０２】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、対向電極が形成される他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層は、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されているため、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型のものであっても、画素部の液晶層厚を小さくするとともに、液晶注入口の高さを充分に確保し、液晶の注入時間を短くすることができる。
【０１０３】
この液晶表示素子において、画素電極およびＴＦＴが設けられた一方の基板の内面の前記シール部の外側に突出する基板縁部の内面に、複数のゲート配線端子およびデータ配線端子と対向電極端子とを設けるとともに、前記一方の基板の内面の前記シール部の外側の領域に、前記対向電極端子に接続されたクロス電極を設け、他方の基板の内面に設けられた対向電極に、前記シール部の外側に突出するクロス電極接続部を形成して、前記クロス電極と前記クロス電極接続部とを、導電性粒子が混入されたクロス材により接続する場合、前記クロス電極は、前記ゲート配線と同じ金属膜により形成するのが望ましく、このようにすることにより、極狭いギャップを有する液晶表示素子を、液晶層の厚さに比べて比較的大きな径の導電性粒子を混入したクロス材により、前記クロス電極と対向電極のクロス電極接続部とを、一対の基板をクロス接続部付近において外側に反り変形させること無く接続することができ、したがって、全ての画素部の基板間ギャップ、つまり液晶層厚を均一にし、表示むらの無い良好な表示品質を得ることができる。
【０１０４】
さらに、この液晶表示素子において、前記対向電極が設けられた他方の基板の内面に、複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素部の間の領域に対応する遮光膜を設ける場合、前記遮光膜は、前記シール部よりも内側の領域のみに形成するのが望ましく、このようにすることにより、画素部の液晶層厚をさらに小さくするとともに、液晶注入口の高さをさらに充分に確保し、液晶の注入時間を短くすることができる。
【０１０５】
また、この発明の液晶表示素子において、前記対向電極が形成される他方の基板の内面に形成された透明絶縁層を窒化シリコン膜により形成し、また前記対向電極は、クロス電極接続部を除いてシール材に対応するシール部よりも内側の領域のみに設けるのが好ましく、このようにすることにより、画素部の液晶層厚をさらに小さくするとともに、液晶注入口の高さをさらに充分に確保し、液晶の注入時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例を示す液晶表示素子の平面図。
【図２】 参考例の液晶表示素子の１つの画素部の拡大断面図。
【図３】 図１のIII−III線に沿う拡大断面図。
【図４】 図１のIV−IV線に沿う拡大断面図。
【図５】 図１のV−V線に沿う拡大断面図。
【図６】 この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一部分の平面図。
【図７】 第１の実施例の液晶表示素子の１つの画素部の拡大断面図。
【図８】 図６のVIII線に沿う拡大断面図。
【図９】 図６のIX−IX線に沿う拡大断面図。
【図１０】 この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の平面図。
【図１１】 図１０のXI−XI線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
１，２…基板
３…画素電極
４…ＴＦＴ
１１…ゲート配線
１２…ゲート配線端子
１３…データ配線
１４…データ配線端子
１７…対向電極端子
１８…クロス電極
２３…対向電極
２３ａ，２３ｂ…クロス電極接続部
２４…遮光膜
２６…シール材
２７，２７ａ，２７ｂ…ギャップ材
２８…クロス材
２９，２９ａ…導電性粒子
３０…液晶層
３１…透明絶縁層
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）を能動素子とするアクティブマトリックス型の液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＦＴを能動素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子は、一対の基板がその間のギャップを規定するギャップ材が混入された枠状のシール材を介して接合され、前記一対の基板間の前記シール材により囲まれた領域に液晶層が設けられるとともに、前記一対の基板のうち、一方の基板の内面に、前記シール材により囲まれた領域に対応させてマトリックス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、前記複数のＴＦＴにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、前記複数のＴＦＴにデータ信号を供給する複数のデータ配線が設けられ、他方の基板の内面に、前記複数の画素電極に対向する対向電極が設けられた構成となっている。
【０００３】
このアクティブマトリックス液晶表示素子においては、前記画素電極およびＴＦＴが設けられた一方の基板の前記シール材の外側に突出する基板縁部の内面に、複数のゲート配線端子およびデータ配線端子と対向電極端子とを設け、この一方の基板の内面の前記シール材に対応するシール部の外側の領域に、前記対向電極端子に接続されたクロス電極を設けるとともに、前記対向電極にシール材の外側に突出するクロス電極接続部を形成し、前記クロス電極と前記対向電極のクロス電極接続部とを、導電性粒子が混入されたクロス材により接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示素子は、応答速度を速くするために、画素電極と対向電極とが互いに対向する画素部の液晶層厚をできるだけ小さくすることが望まれている。
【０００５】
上記アクティブマトリックス液晶表示素子は、前記一方の基板の枠状シール材に対応するシール部のうち、前記ゲート配線およびデータ配線が通っている部分が高く盛り上がっているため、一対の基板間のギャップが、前記枠状シール材に混入されたギャップ材のうちの前記一方の基板の盛り上がり部と他方の基板との間に挟持されるギャップ材により規定される。
【０００６】
そして、一対の基板のいずれかの内面の前記シール材により囲まれた領域にカラーフィルタを設けている液晶表示素子の場合は、画素部の基板間ギャップを小さくしても、前記シール部の基板間ギャップが充分に大きく、したがって、比較的大きな径のギャップ材を混入したシール材により前記一対の基板を接合することができるため、前記画素部の液晶層厚を小さくすることができる。
【０００７】
一方、カラーフィルタを備えない液晶表示素子の場合は、画素部の基板間ギャップを小さくしようとすると、前記シール部の基板間ギャップも小さくなるため、前記シール材に混入するギャップ材の径を極めて小さくしなければならない。
【０００８】
しかし、このような極めて小さい径のギャップ材を得ることは極めて困難であり、そのため、従来のカラーフィルタを備えないアクティブマトリックス液晶表示素子は、画素部の液晶層厚を小さくすることが難しい。
【０００９】
この発明は、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型の液晶表示素子として、画素部の液晶層厚を小さくすることができるものを提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、一対の基板がその基板間のギャップを規定するギャップ材が混入された枠状のシール材を介して接合され、前記一対の基板間の前記シール材により囲まれた領域に液晶層が設けられるとともに、前記一対の基板のうち、一方の基板の内面に、前記シール材により囲まれた領域にマトリックス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、前記複数の薄膜トランジスタにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、前記複数の薄膜トランジスタにデータ信号を供給する複数のデータ配線と、前記画素電極を覆う配向膜とが設けられ、他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層は、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この液晶表示素子は、対向電極が形成される他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層は、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されているため、前記シール材に混入されたギャップ材の径が比較的大きくても、前記ギャップ材によりシール部の基板間ギャップを規定されて接合された一対の基板の基板面間の間隔を小さくし、画素部の基板間ギャップを小さくすることができる。
【００１２】
したがって、この液晶表示素子は、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型のものであるが、画素部の液晶層厚を小さくすることができる。
【００１３】
しかも、この液晶表示素子は、前記画素部の基板間ギャップを小さくしても、前記シール部の基板間ギャップを比較的大きい径のギャップ材により規定できるため、前記シール材を部分的に欠落させて形成され、液晶の注入後に封止される液晶注入口の高さを充分に確保することができ、したがって、液晶の注入時間を短くし、製造コストを低減することができる。
【００１４】
上記のように、この発明の液晶表示素子は、対向電極が形成される他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層が、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されることにより、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型のものであっても、画素部の液晶層厚を小さくするとともに、液晶注入口の高さを充分に確保し、液晶の注入時間を短くすることができるようにしたものである。
【００１５】
この液晶表示素子において、画素電極およびＴＦＴが設けられた一方の基板の内面の前記シール部の外側に突出する基板縁部の内面に、複数のゲート配線端子およびデータ配線端子と対向電極端子とを設けるとともに、前記一方の基板の内面の前記シール部の外側の領域に、前記対向電極端子に接続されたクロス電極を設け、他方の基板の内面に設けられた対向電極に、前記シール部の外側に突出するクロス電極接続部を形成して、前記クロス電極と前記クロス電極接続部とを、導電性粒子が混入されたクロス材により接続する場合、前記クロス電極は、前記ゲート配線と同じ金属膜により形成するのが望ましい。
【００１６】
さらに、前記対向電極が設けられた他方の基板の内面に、複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素部の間の領域に対応する遮光膜を設ける場合、前記遮光膜は、前記シール部よりも内側の領域に形成するのが望ましい。
【００１７】
また、この発明の液晶表示素子において、前記対向電極が形成される他方の基板の内面に形成された透明絶縁層は、窒化シリコン膜からなることが好ましい。
【００２２】
この液晶表示素子において、対向電極は、クロス電極接続部を除いてシール材に対応するシール部よりも内側の領域のみに形成するのが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は参考例を示しており、図１は液晶表示素子の平面図、図２は前記液晶表示素子の１つの画素部の拡大断面図、図３は図１のIII−III線に沿う拡大断面図、図４は図１のIV−IV線に沿う拡大断面図、図５は図１のV−V線に沿う拡大断面図である。
【００２４】
この参考例の液晶表示素子は、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に用いられるアクティブマトリックス液晶表示素子であり、図１〜図５に示すように、前後一対の透明基板１，２がその間のギャップを規定するギャップ材２７が混入された枠状のシール材２６を介して接合され、前記一対の基板１，２間の前記シール材２６により囲まれた領域に液晶層３０が設けられるとともに、前記一対の基板１，２のうち、一方の基板、例えば後側の基板２の内面に、前記シール材２６により囲まれた領域に対応させて行方向および列方向にマトリックス状に配列された複数の透明な画素電極３と、前記複数の画素電極３にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ４と、前記複数のＴＦＴ４にゲート信号を供給する複数のゲート配線１１と、前記複数のＴＦＴ４にデータ信号を供給する複数のデータ配線１３と、基板２の一端縁部および一側縁部にそれぞれ形成された複数のゲート配線端子１２およびデータ配線端子１４とが設けられ、他方の基板、つまり表示の観察側である前側の基板１内面に、前記複数の画素電極３に対向する一枚膜状の透明な対向電極２３と、前記複数の画素電極３と前記対向電極２３とが互いに対向する複数の画素部の間の領域に対応する遮光膜２４とが設けられている。
【００２５】
前記ＴＦＴ４は、図２に示したように、後側基板２面に形成されたゲート電極５と、このゲート電極５を覆って基板全体に形成された透明なゲート絶縁膜６と、前記ゲート絶縁膜６の上に前記ゲート電極５と対向させて形成されたｉ型半導体膜７と、このｉ型半導体膜７の両側部の上にｎ型半導体膜８を介して形成されたソース電極９およびドレイン電極１０とからなっている。
【００２６】
また、前記ゲート配線１１は、後側基板２面に各画素電極行の一側にそれぞれ沿わせて形成されており、これらのゲート配線１１の一端は、後側基板２の一端縁部に配列形成された複数のゲート配線端子１２にそれぞれ接続され、前記ＴＦＴ４のゲート電極５は、そのＴＦＴ４に対応するゲート配線１１に一体に形成されている。
【００２７】
前記ゲート電極５およびゲート配線１１は、低抵抗のアルミニウム系合金膜により形成されており、図では省略しているが、その表面は、前記ゲート配線端子１２となる部分を除いて陽極酸化処理されている。なお、前記ゲート電極５およびゲート配線１１は、基板２面との段差を小さくするため、０．２３μｍの極く薄い膜厚に形成されおり、また、前記ゲート絶縁膜６は、０．２５μｍの膜厚の窒化シリコン膜からなっている。
【００２８】
一方、前記データ配線１３は、前記ゲート絶縁膜６の上に各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて形成されており、これらのデータ配線１３の一端は、後側基板２の一側縁部に配列形成された複数のデータ配線端子１４にそれぞれ接続されている。
【００２９】
このデータ配線１３は、前記ＴＦＴ４のソース電極９およびドレイン電極１０と同じ金属膜により形成されており、前記ＴＦＴ４のドレイン電極１０に一体に接続されている。
【００３０】
なお、図２では前記ＴＦＴ４のソース電極９とドレイン電極１０およびデータ配線１３を単層膜として示しているが、このソース電極９とドレイン電極１０およびデータ配線１３は、前記ｎ型半導体膜８とのコンタクト層であるクロム膜と、その上に形成されたアルミニウム系合金膜とからなっている。
【００３１】
また、前記データ配線１３には、画像データに応じた電荷を、前記ＴＦＴ４を介して、前記画素電極３と対向電極２３との間に形成される画素容量に蓄積するためのデータ信号が流れるため、この参考例では、前記データ配線１３の抵抗によるデータ信号の電位降下をできるだけ小さくするために、前記データ配線１３を、前記ゲート配線１１の膜厚（０．２３μｍ）よりも充分に厚い０．４２５μｍの膜厚に形成している。
【００３２】
一方、前記画素電極３は、前記ゲート絶縁膜６の上に形成されており、これらの画素電極３は、その一側縁の端部において前記ＴＦＴ４のソース電極９に接続されている。なお、この画素電極３は、膜厚が０．０５μｍのＩＴＯ膜からなっている。
【００３３】
そして、前記後側基板２の内面には、前記複数の画素電極３にそれぞれ対応する領域に開口を有する膜厚が０．２０μｍの窒化シリコン膜からなるオーバーコート絶縁膜１５が基板全体にわたって設けられており、このオーバーコート絶縁膜１５の上に、前記シール材２６により囲まれた領域のほぼ全域にわたって、膜厚が０．０４μｍのポリイミド膜からなる配向膜１６が設けられている。
【００３４】
さらに、前記後側基板２の前記ゲート配線端子１２とデータ配線端子１４のいずれか一方の端子の配列縁部（この参考例ではデータ配線端子１４が配列形成された一側縁部）の内面には、前側基板１の内面に設けられた対向電極２３に対応する対向電極端子１７が設けられるとともに、この後側基板２の前記シール材２６に対応するシール部の外側の領域の内面に、前記対向電極端子１７と接続して形成されたクロス電極１８が設けられている。
【００３５】
なお、前記シール材２６は、その各角部を斜めに面取りした形状の矩形枠状に形成されており、前記クロス電極１８は、図１に示したように、前記シール材２６の対向電極端子１７が設けられた基板縁部に対応する面取り角部の外側に設けられている。
【００３６】
前記クロス電極１８は、前記ゲート配線１１とデータ配線１３とのうちの膜厚の薄いゲート配線１１と同じ金属膜（膜厚が０．２３μｍのアルミニウム系合金膜）からなる単層膜であり、このクロス電極１８に一体に形成されたリード部１９を介して前記対向電極端子１７と接続されている。
【００３７】
また、前記ゲート配線端子１２は、図３に示したように、前記ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜１２ａの上に前記データ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜１２ｂが形成された積層膜からなっており、前記対向電極端子１７は、その断面構造は図示しないが、前記ゲート配線端子１２と同様に、前記ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜の上に前記データ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜が形成された積層膜からなっており、前記データ配線端子１４は、図４に示したように、前記データ配線１３と同じ金属膜からなる単層膜とされている。
【００３８】
なお、前記ゲート絶縁膜６には、前記ゲート配線端子１２および対向電極端子１７の下層膜１２ａと前記クロス電極１８を露出させる開口が形成されており、前記オーバーコート絶縁膜１５には、前記ゲート配線端子１２および対向電極端子１７の上層膜１２ｂと前記クロス電極１８と前記データ配線端子１４を露出させる開口が設けられている。
【００３９】
また、前記後側基板２の内面の前記シール部のうち、前記ゲート配線端子１２の配列縁部に沿う領域には、図３に示したように、前記複数のゲート配線１１の上にそれぞれ対応させて、前記データ配線１３と同じ金属膜からなる疑似電極２０が設けられ、前記データ配線端子１４の配列縁部に沿う領域には、図４に示したように、前記複数のデータ配線１３の下にそれぞれ対応させて、前記ゲート配線１１と同じ金属膜からなる疑似電極２１が設けられている。
【００４０】
なお、前記複数のゲート配線１１にそれぞれ対応する疑似電極２０はゲート絶縁膜６上に形成されており、前記複数のデータ配線１３にそれぞれ対応する疑似電極２１は、基板２面に形成されている。
【００４１】
さらに、前記後側基板２の前記シール部のうち、前記ゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域、つまり、ゲート配線端子１２およびデータ配線端子１４の配列縁部とは反対側の基板端縁部および側縁部に沿う領域と前記シール材２６の各角部に対応する領域には、後述する液晶注入口２６ａに対応する部分を除いて、図５に示したように、基板２面に前記ゲート配線１１と同じ金属膜により形成された第１の疑似電極２２ａと、ゲート絶縁膜６上に前記データ配線１３と同じ金属膜により形成された第２の疑似電極２２ｂとが上下に対向させて設けられている。
【００４２】
なお、図５に示した疑似電極２２ａ，２２ｂは、前記シール材２６の各角部に対応するシール部に設けられたものであり、前記後側基板２のゲート配線端子１２およびデータ配線端子１３の配列縁部とは反対側の基板端縁部および側縁部に沿うシール部に設けられた第１と第２の疑似電極は、図示しないが、前記ゲート配線１１およびデータ配線１３のピッチと同じピッチで設けられている。
【００４３】
一方、前側基板１の内面に設けられた遮光膜２４は、前側基板１面に形成されており、対向電極２３は、前記遮光膜２４を覆って前側基板１の内面に形成されている。
【００４４】
なお、図２〜図５では前記遮光膜２４を単層膜として示しているが、この遮光膜２４は、前側基板１面に形成された酸化クロム膜とその上に形成されたクロム膜とからなる膜厚が０．１７μｍの積層膜からなっている。
【００４５】
また、前記対向電極２３は、膜厚が０．１４μｍのＩＴＯ膜からなっており、この対向電極２３の上に、前記シール材２６により囲まれた領域のほぼ全域にわたって、膜厚が０．０４μｍのポリイミド膜からなる配向膜２５が設けられている。
【００４６】
前記対向電極２３は、図１に示したように、前記シール部よりも内側の領域に、その外周縁が前記シール部の内周縁よりも僅かに内側に位置する面積を有する矩形膜状に形成されており、この対向電極２３の前記シール材２６の面取り角部に対応する部分に、前記シール部の外側に突出するクロス電極接続部２３ａが一体に形成されている。
【００４７】
また、前記遮光膜２４は、前記シール部よりも内側の領域に、前記対向電極２３のクロス電極接続部２３ａを除く前記対向電極２３の外形とほぼ同じ形状に形成されており、したがって、前記対向電極２３のクロス電極接続部２３ａは、前側基板１面に直接形成されている。
【００４８】
また、前記シール材２６は熱硬化性樹脂からなっており、このシール材２６に、ガラス粒子または硬質樹脂粒子等の絶縁性粒子からなるギャップ材２７が混入されている。
【００４９】
このシール材２６には、後側基板２に設けられたゲート配線１１およびデータ配線１３の導出側とは異なる辺部、例えばデータ配線端子１４の配列縁部に沿う辺部とは反対側の辺部を部分的に欠落させて形成された液晶注入口２６ａが設けられている。
【００５０】
そして、前記一対の基板１，２は、前記シール部の基板間ギャップ（前側基板１の基板面と後側基板２のシール部の最も内面のオーバーコート絶縁膜１５との間隔）を前記シール材２６に混入されたギャップ材２７により規定され、前記シール材２６を介して接合されている。
【００５１】
また、前記後側基板２の前記シール部の外側の領域に形成された前記クロス電極１８と、前記前側基板２の内面に設けられた対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとは、図３に示したように、導電性粒子２９が混入された熱硬化性樹脂からなるクロス材２８により接続されている。
【００５２】
なお、図３〜図５では、便宜上、一対の基板１，２間のギャップとシール材２６中のギャップ材２７およびクロス材２８中の導電性粒子２９の径を大きく誇張して示しているが、前記基板１，２間のギャップと前記ギャップ材２７および導電性粒子２９の径は極く小さく、したがって、前記シール材２６中のギャップ材２７および前記クロス材２８中の導電性粒子２９の数は、図３〜図５に示した数よりも多い。
【００５３】
また、図５では、便宜上、クロス材２８中の導電性粒子２９を一体物のように示したが、この導電性粒子２９は、樹脂粒子の表面に金等の導電性金属をメッキしたメッキ粒子からなっている。
【００５４】
この液晶表示素子は、一対の基板１，２のいずれか一方の内面に、前記ギャップ材２７が混入されたシール材２６を、液晶注入口２６ａを有する枠状に印刷し、後側基板２に形成されたクロス電極１８と前側基板１の内面に設けられた対向電極２３のクロス電極接続部２３ａのいずれかの上に前記導電性粒子２９が混入されたクロス材２８を印刷し、前記一対の基板１，２を重ね合わせて加圧することにより、前記シール材２６に対応するシール部の基板間ギャップを前記ギャップ材２７により規定される値に調整するとともに前記クロス材２８中の導電性粒子２９を前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間に挟持させ、その状態で前記シール材２６とクロス材２８とを硬化させることにより組立てられ、その後に、前記液晶注入口２６ａから一対の基板１，２間の前記シール材２６により囲まれた領域に真空注入法により液晶を注入し、前記液晶注入口２６ａを封止材２６ｂ封止することにより製造される。
【００５５】
なお、前記クロス材２８は、熱硬化性樹脂に導電性粒子２９を混入したものに限らず、例えば粘着剤に導電性粒子２９を混入したものでもよく、その場合は、クロス材を硬化させる必要はない。
【００５６】
また、この参考例の液晶表示素子は、液晶層３０の液晶分子を一方向にホモジニアス配向させたホモジニアス配向型液晶表示素子であり、図では省略しているが、一対の基板１，２の外面にそれぞれ偏光板が配置されるとともに、前記一対の基板１，２のいずれか一方とその基板側の前記偏光板との間に、表示のコントラストを高くするとともに視野角を広くするための位相板が配置される。
【００５７】
上記液晶表示素子の組立てにおいて、前記シール材２６は、前記一対の基板１，２を重ね合わせて加圧することにより画素部の基板間ギャップが前記シール材に混入したギャップ材２７により規定される所定の値になるまで押し潰され、その後に硬化されるが、この参考例では、前記後側基板２の内面のシール部のうち、ゲート配線端子１２の配列縁部に沿う領域に、複数のゲート配線１１の上にそれぞれ対応させてデータ配線１３と同じ金属膜からなる疑似電極２０を設け、データ配線端子１４の配列縁部に沿う領域に、複数のデータ配線１３の下にそれぞれ対応させてゲート配線１１と同じ金属膜からなる疑似電極２１を設けるとともに、前記後側基板２の前記シール部のうち、前記ゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に、前記液晶注入口２６ａに対応する部分を除いて、ゲート配線１１と同じ金属膜により形成された疑似電極２２ａとデータ配線１３と同じ金属膜により形成された擬似電極２２ｂとを上下に対向させて設けているため、後側基板２のシール部のうちの前記疑似電極２０，２１，２２ａおよび２２ｂが設けられた部分の内面高さが全て同じ（ゲート配線１１とゲート絶縁膜６とデータ配線１３とオーバーコート絶縁膜１５との積層膜の総厚）であり、したがって、前記シール材２６を前記シール部の全域において均等に押し潰し、前記シール部の基板間ギャップを、その全周にわたって均一にし、前記シール材２６により囲まれた領域内の複数の画素部の基板間ギャップを均一にすることができる。
【００５８】
なお、図５に示したように、前記シール部の基板間ギャップのうち、前記対向電極２３からシール材２６の外側に突出するクロス電極接続部２３ａに対応する領域の基板間ギャップは、前記クロス電極接続部２３ａの膜厚（０．１４μｍ）分だけ大きくなるが、前記クロス電極接続部２３ａは、前記シール材２６の面取り角部に対応する部分にしかないため、前記シール部のクロス電極接続部２３ａに対応する領域と他の領域との基板間ギャップの差が、前記シール材２６により囲まれた領域の基板間ギャップに影響を及ぼすことはほとんど無く、したがって、前記シール材２６により囲まれた領域内の複数の画素部の基板間ギャップを均一することができる。
【００５９】
そして、この液晶表示素子は、前側基板１の内面の対向電極２３が前記クロス電極接続部２３ａを除いて前記シール部よりも外側には形成されず、内側の領域のみに設けられており、さらに、前記前側基板１の内面の遮光膜２４も前記シール部よりも外側には形成されず、内側の領域のみに設けられているため、前記対向電極２３と遮光膜２４の周縁部が前記シール部に対向している場合に比べて、前記シール部の基板間ギャップを、前記対向電極２３の膜厚（０．１４μｍ）と前記遮光膜２４の膜厚（０．１７μｍ）との両方の分だけ稼ぐことができる。
【００６０】
そのため、前記シール材２６に混入されたギャップ材２７の径が比較的大きくても、前記ギャップ材２７によりシール部の基板間ギャップを規定されて接合された一対の基板１，２の基板面間の間隔ｄ１（図３参照）を小さくし、画素部の基板間ギャップを小さくすることができる。
【００６１】
したがって、この液晶表示素子は、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型のものであるが、画素部の液晶層厚ｄ（図２参照）を小さくすることができる。
【００６２】
しかも、この液晶表示素子は、前記画素部の基板間ギャップを小さくしても、前記シール部の基板間ギャップを比較的大きい径のギャップ材２７により規定できるため、前記シール材２６を部分的に欠落させて形成され、液晶の注入後に封止される液晶注入口２６ａの高さを充分に確保することができる。 この液晶表示素子の画素部の基板間ギャップ、つまり画素部の液晶層厚ｄは、例えば０．９１５μｍの径（直径）のギャップ２７を混入したシール材２６により一対の基板１，２を接合することにより、１．５μｍにすることができる。
【００６３】
すなわち、上述したように、後側基板２の内面に設けられたゲート配線１１と、前記シール部にデータ配線１３に対応させて設けられた擬似電極２０と、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に設けられた第１の擬似電極２２ａの膜厚は０．２３μｍ、ゲート絶縁膜６の膜厚は０．２５μｍ、データ配線１３と、前記シール部にゲート配線１１に対応させて設けられた擬似電極２１と、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に前記第１の疑似電極２２ａに対応させて設けられた第２の擬似電極２２ｂの膜厚は０．４２５μｍ、オーバーコート絶縁膜１５の膜厚は０．２０μｍであり、また、前側基板１のシール部には対向電極２３および遮光膜２４が無いため、前記シール材２６中の絶縁性ギャップ材２７の径が０．９１５μｍであるときの一対の基板１，２の基板面間の間隔（以下、基板間隔と言う）ｄ１は、２．０２μｍである。
【００６４】
一方、画素部の基板間ギャップ（一対の基板１，２の最も内面に設けられた配向膜２５，１６間の間隔）は、前記基板間隔よりも、ゲート絶縁膜６と画素電極３と対向電極２３と配向膜２５，１６の膜厚分だけ小さい。
【００６５】
そして、上述したように、前記ゲート絶縁膜６の膜厚は０．２５μｍ、画素電極３の膜厚は０．０５μｍ、対向電極２３の膜厚は０．１４μｍ、配向膜２５，１６の膜厚はそれぞれ０．０４μｍであるため、前記基板間隔ｄ１が２．０２μｍであれば、前記画素部の基板間ギャップ（画素部の液晶層厚ｄ）は、１．５μｍになる。
【００６６】
なお、ギャップ材２７の径（直径）が０．８μｍの径の絶縁性ギャップ材２７を混入させたシール材２６を用いることにより、一対の基板１，２を接合させることにより、前記基板間隔ｄ１を２．００５μｍとし、前記画素部の基板間ギャップを１．３８５μｍまで小さくすることができる。
【００６７】
また、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に設けられた第１の疑似電極２２ａおよび第２擬似電極２２ｂは、前記液晶注入口２６ａに対応する部分には無いため、前記液晶注入口２６ａの高さは、後側基板２の内面に設けられたゲート絶縁膜６とオーバーコート絶縁膜１５との積層膜の表面から前側基板１の基板面までの高さであり、前記ゲート絶縁膜６の膜厚は０．２５μｍ、オーバーコート絶縁膜１５の膜厚は０．２０μｍであるため、前記基板間隔ｄ１を２．０２μｍとしたときの液晶注入口２６ａの高さは１．５７μｍ、前記基板間隔ｄ１を２．００５μｍとしたときの液晶注入口２６ａの高さは１．５５５μｍである。
【００６８】
したがって、この液晶表示素子は、画素部の基板間ギャップを小さくしても、液晶注入口２６ａの高さを充分に確保することができ、したがって、液晶の注入時間を短くし、製造コストを低減することができる。
【００６９】
さらに、この参考例では、前記クロス電極１８をゲート配線１１と同じ金属膜により形成しているため、前記クロス電極１８の膜厚が薄く、したがって、前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間隔を稼ぐことができる。
【００７０】
すなわち、ゲート配線１１と同じ金属膜により形成されたクロス電極１８の膜厚は０．２３μｍ、対向電極２３に形成されたクロス接続部２３ａの膜厚は０．１４μｍであるため、前記基板間隔ｄ１を２．０２μｍにしたときのクロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間隔は１．６５μｍ、前記基板間隔ｄ１を２．００５μｍとしたときのクロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間隔は１．６３５μｍである。
【００７１】
尚、前記クロス材２８に混入される導電性粒子２９としては、導電性粒子の径（直径）が１．５μｍの、上述したようなメッキ粒子を用いることができる。
【００７２】
そのため、この液晶表示素子によれば、前記入手可能な径の導電性粒子２９を混入したクロス材２８により、前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとを、一対の基板１，２をクロス接続部付近において外側に反り変形させること無く接続することができ、したがって、クロス接続部付近の画素部の基板間ギャップと他の領域の画素部の基板間ギャップに差を生じることが無いため、全ての画素部の基板間ギャップ、つまり液晶層厚ｄを均一にし、表示むらの無い良好な表示品質を得ることができる。
【００７３】
なお、上記参考例では、対向電極２３と遮光膜２４の両方を前記シール部よりも内側の領域に設けているが、前記遮光膜２４は、その周縁部が前記シール部に対応する面積に形成してもよく、その場合でも、前記対向電極２３と遮光膜２４の両方の周縁部が前記シール部に対向している場合に比べて、前記シール部の基板間ギャップを、前記対向電極２３の膜厚（０．１４μｍ）分だけ稼ぐことができるため、前記シール材２６に混入されたギャップ材２７の径が比較的大きくても、前記ギャップ材２７によりシール部の基板間ギャップを規定されて接合された一対の基板１，２の基板面間の間隔ｄ１を小さくし、画素部の基板間ギャップを小さくするとともに、液晶注入口２６ａの高さを充分に確保することができる。
【００７４】
図６〜図９はこの発明の第１の実施例を示しており、図６は液晶表示素子の一部分の平面図、図７は前記液晶表示素子の１つの画素部の拡大断面図、図８は図６のVIII−VIII線に沿う拡大断面図、図９は図６のIX−IX線に沿う拡大断面図である。
【００７５】
この実施例の液晶表示素子は、図６〜図９に示すように、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板、例えば前側基板１の内面に、シール材２６により囲まれた領域に対応させて透明絶縁層３１を設けたものであり、この実施例では、前側基板１の内面に設けられた対向電極２３と遮光膜２４を上記参考例よりも大きい面積形成するとともに、後側基板２の内面に設けられたクロス電極１８を積層膜により形成している。
【００７６】
前記透明絶縁層３１は、前記前側基板１の内面に設けられた遮光膜２４の上に、例えば膜厚が１．３０μｍの窒化シリコン膜により形成されており、この透明絶縁層３１の上に対向電極２３設けられ、その上に配向膜２５が設けられている。
【００７７】
また、この実施例では、前記対向電極２３を、図６に示したように、その外縁がシール材２６の外側縁よりも僅かに内側に位置する面積を有する矩形膜状に形成しこの対向電極２３の前記シール材２６の面取り角部の外側に対応する部分を前記シール材２６の外側に突出するクロス電極接続部２３ｂとするとともに、前記遮光膜２４を、前記対向電極２３のクロス電極接続部２３ｂを除く領域の外形とほぼ同じ形状に形成している。
【００７８】
さらに、この実施例では、前記クロス電極１８を、図９に示したように、ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜１８ａの上にデータ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜１８ｂが形成された積層膜により形成するとともに、そのリード部１９も同じ積層膜により形成している。
【００７９】
なお、この実施例では、前記クロス電極１８とそのリード部１９を前記積層膜により形成しているが、前記後側基板２の内面の前記クロス電極１８とそのリード部１９を除く他の構成は上記参考例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００８０】
そして、前記一対の基板１，２は、図８および図９に示したように、枠状のシール材２６に対応するシール部の基板間ギャップ（前側基板１のシール部の最も内面の対向電極２３と後側基板２のシール部の最も内面のオーバーコート絶縁膜１５との間隔）を前記シール材２６に混入されたギャップ材２７ａにより規定され、前記シール材２６を介して接合されている。
【００８１】
また、前記後側基板２の前記シール部の外側の領域に形成された前記クロス電極１８と、前記前側基板１の内面に設けられた対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとは、図９に示したように、導電性粒子２９ａが混入されたクロス材２８により接続されている。
【００８２】
なお、図８および図９では、便宜上、一対の基板１，２間のギャップとシール材２６中のギャップ材２７ａおよびクロス材２８中の導電性粒子２９ａの径を大きく誇張して示しているが、前記基板１，２間のギャップと前記ギャップ材２７ａおよび導電性粒子２９ａの径は極く小さく、したがって、前記シール材２６中のギャップ材２７ａおよび前記クロス材２８中の導電性粒子２９ａの数は、図に示した数よりも多い。
【００８３】
この実施例の液晶表示素子は、前側基板１の内面に、シール材２６により囲まれた領域に対応させて透明絶縁層３１を設けたものであるため、前記シール材２６に対応するシール部の基板間ギャップを、前記透明絶縁層３１が無い場合に比べて、前記透明絶縁層３１の膜厚分だけ稼ぐことができる。
【００８４】
すなわち、この液晶表示素子は、その基板間隔（一対の基板１，２の基板面間の間隔）ｄ２が、画素部の基板間ギャップが同じで前記透明絶縁層３１の無い液晶表示素子の基板間隔に比べて、前記透明絶縁層３１の膜厚分だけ大きい。
【００８５】
そのため、この液晶表示素子は、前記シール材２６に混入されたギャップ材２７ａの径が比較的大きくても、画素部の基板間ギャップ（一対の基板１，２の最も内面に設けられた配向膜２５，１６間の間隔）を小さくすることができるとともに、前記シール材２６を部分的に欠落させて形成され、液晶の注入後に封止される液晶注入口２６ａ（図１参照）の高さを充分に確保することができる。
【００８６】
この液晶表示素子の画素部の基板間ギャップ、つまり画素部の液晶層厚ｄは、例えば２．２１５μｍの径（直径）のギャップ材２７ａを混入したシール材２６により一対の基板１，２を接合することにより、１．５μｍにすることができる。
【００８７】
すなわち、参考例と同様に、後側基板２の内面に設けられたゲート配線１１と、前記シール部にデータ配線１３に対応させて設けられた擬似電極２０と、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に設けられた第１の擬似電極２２ａの膜厚が０．２３μｍ、ゲート絶縁膜６の膜厚が０．２５μｍ、データ配線１３と、前記シール部にゲート配線１１に対応させて設けられた擬似電極２１（図４参照）と、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に前記第１の疑似電極２２ａに対応させて設けられた第２の擬似電極２２ｂの膜厚が０．４２５μｍ、オーバーコート絶縁膜１５の膜厚が０．２０μｍであり、前側基板１の内面に設けられた遮光膜２４の膜厚が０．１７μｍ、対向電極２３の膜厚が０．１４μｍである場合、前記シール材２６中のギャップ材２７ａの径が１．９０５μｍであるときの基板間隔ｄ２は、３．３２μｍである。
【００８８】
一方、前記画素部の基板間ギャップは、前記基板間隔ｄ２よりもゲート絶縁膜６と画素電極３と対向電極２３と配向膜２５，１６の膜厚と透明絶縁層３１の層厚分だけ小さい。
【００８９】
そして、上述したように、前記ゲート絶縁膜６の膜厚は０．２５μｍ、画素電極３の膜厚は０．０５μｍ、対向電極２３の膜厚は０．１４μｍ、配向膜２５，１６の膜厚はそれぞれ０．０４μｍ、透明絶縁層３１の層厚は１．３０μｍであるため、前記基板間隔ｄ２が３．３２μｍであれば、前記画素部の基板間ギャップ（画素部の液晶層厚ｄ）は、１．５μｍになる。
【００９０】
また、前記シール部のゲート配線１１およびデータ配線１３の導出領域を除く領域に設けられた第１の疑似電極２２ａおよび第２擬似電極２２ｂは、前記液晶注入口２６ａに対応する部分には無いため、前記液晶注入口２６ａの高さは、後側基板２の内面に設けられたゲート絶縁膜６とオーバーコート絶縁膜１５との積層膜の表面から前側基板１の内面に設けられた遮光膜２４と対向電極２３との積層膜の表面までの高さであり、したがって、前記基板間隔ｄ２が３．３２μｍであるときの液晶注入口２６ａの高さは２．５６μｍである。
【００９１】
したがって、この液晶表示素子は、画素部の基板間ギャップを小さくしても、液晶注入口２６ａの高さを充分に確保することができ、したがって、液晶の注入時間を短くし、製造コストを低減することができる。
【００９２】
しかも、この実施例の液晶表示素子は、前記クロス電極１８が、ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜１８ａの上にデータ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜１８ｂが形成された積層膜により形成されているが、画素部の基板間ギャップが１．５μｍであるとき、つまり基板間隔ｄ２が３．３２μｍであるときの前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ｂとの間隔は、２．５１０μｍであり、したがって、２．５１０μｍの比較的大きい径（直径）の導電性粒子材２９ａを混入したクロス材２８により、前記クロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとを接続することができる。
【００９３】
そして、この実施例によれば、前記クロス電極１８を、ゲート配線１１と同じ金属膜からなる下層膜１８ａの上にデータ配線１３と同じ金属膜からなる上層膜１８ｂが形成された積層膜により形成しているため、前記クロス電極１８の電気抵抗を小さくし、前記クロス材２８中の導電性粒子２９ａとを介して接続される前記クロス１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの接続抵抗を小さく抑えることができる。
【００９４】
図１０および図１１はこの発明の第２の実施例を示しており、図１０は液晶表示素子の一部分の平面図、図１１は図１０のXI−XI線に沿う拡大断面図である。
【００９５】
この実施例の液晶表示素子は、図６〜図９に示した第１の実施例の液晶表示素子の対向電極２３と遮光膜２４とを、シール材２６に対応するシール部を避けて形成し、一対の基板１，２を、上記第１の実施例よりもさらに大きな径のギャップ材２７ｂを混入したシール材２６により接合したものであり、他の構成は上記第１の実施例と同じである。
【００９６】
すなわち、この実施例では、前記対向電極２３を、参考例と同様に、その外縁が前記シール材２６の内側縁よりも僅かに内側に位置する面積を有する矩形膜状に形成し、この対向電極２３の前記シール材２６の面取り角部に対応する部分に、前記シール材２６の外側に突出するクロス電極接続部２３ａを一体に形成するとともに、前記遮光膜２４を、前記対向電極２３のクロス電極接続部２３ａを除く前記対向電極２３の外形とほぼ同じ形状に形成している。
【００９７】
この実施例の液晶表示素子は、上記第１の実施例の液晶表示素子の対向電極２３と遮光膜２４とを、シール材２６に対応するシール部を避けて形成しているため、画素部の基板間ギャップを第１の実施例と同じにした場合の前記シール部の基板間ギャップを、第１の実施例よりも、前記対向電極２３と遮光膜２４の両方の膜厚分だけさらに大きくすることができる。
【００９８】
なお、前記対向電極２３の膜厚は０．１４μｍ、遮光膜２４の膜厚は０．１７μｍであるため、この実施例によれば、前記シール部の基板間ギャップを、第１の実施例よりも０．３１μｍだけ大きくすることができ、したがって、一対の基板１，２を、上記第１の実施例よりも０．３１μｍ大きい径のギャップ材２７ｂを混入したシール材２６により接合することができるとともに、液晶注入口２６ａ（図１参照）の高さを、第１の実施例よりも０．３１μｍだけ高くし、さらに液晶の注入時間を短くすることができる。
【００９９】
なお、上記第１および第２の実施例では、前記透明絶縁層３１の膜厚を１．３０μｍとしたが、この透明絶縁層３１の膜厚は、前記シール部の基板間ギャップおよびクロス電極１８と対向電極２３のクロス電極接続部２３ａとの間隔が、前記シール材２６に混入するギャップ材および前記クロス材２８に混入する導電性粒子の径（直径）の最小値以上になる範囲で任意に選べばよい。
【０１００】
また、上記第１および第２の実施例では、透明絶縁層３１を前側基板１の内面に設けているが、前記透明絶縁層３１は後側基板２の内面に設けてもよく、さらに前側基板１および後側基板２の両方の内面にそれぞれ透明絶縁層を設けてもよい。
【０１０１】
さらに、上記実施例の液晶表示素子は、液晶層３０の液晶分子を一方向にホモジニアス配向させたホモジニアス配向型のものであるが、この発明は、液晶分子をツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型のアクティブマトリックス液晶表示素子や、強誘電性液晶または反強誘電性液晶を用いたアクティブマトリックス液晶表示素子等にも適用することができ、さらに、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に用いられるものに限らず、白黒画像を表示するアクティブマトリックス液晶表示素子にも適用することができる。
【０１０２】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、対向電極が形成される他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層は、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されているため、カラーフィルタを備えないアクティブマトリックス型のものであっても、画素部の液晶層厚を小さくするとともに、液晶注入口の高さを充分に確保し、液晶の注入時間を短くすることができる。
【０１０３】
この液晶表示素子において、画素電極およびＴＦＴが設けられた一方の基板の内面の前記シール部の外側に突出する基板縁部の内面に、複数のゲート配線端子およびデータ配線端子と対向電極端子とを設けるとともに、前記一方の基板の内面の前記シール部の外側の領域に、前記対向電極端子に接続されたクロス電極を設け、他方の基板の内面に設けられた対向電極に、前記シール部の外側に突出するクロス電極接続部を形成して、前記クロス電極と前記クロス電極接続部とを、導電性粒子が混入されたクロス材により接続する場合、前記クロス電極は、前記ゲート配線と同じ金属膜により形成するのが望ましく、このようにすることにより、極狭いギャップを有する液晶表示素子を、液晶層の厚さに比べて比較的大きな径の導電性粒子を混入したクロス材により、前記クロス電極と対向電極のクロス電極接続部とを、一対の基板をクロス接続部付近において外側に反り変形させること無く接続することができ、したがって、全ての画素部の基板間ギャップ、つまり液晶層厚を均一にし、表示むらの無い良好な表示品質を得ることができる。
【０１０４】
さらに、この液晶表示素子において、前記対向電極が設けられた他方の基板の内面に、複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素部の間の領域に対応する遮光膜を設ける場合、前記遮光膜は、前記シール部よりも内側の領域のみに形成するのが望ましく、このようにすることにより、画素部の液晶層厚をさらに小さくするとともに、液晶注入口の高さをさらに充分に確保し、液晶の注入時間を短くすることができる。
【０１０５】
また、この発明の液晶表示素子において、前記対向電極が形成される他方の基板の内面に形成された透明絶縁層を窒化シリコン膜により形成し、また前記対向電極は、クロス電極接続部を除いてシール材に対応するシール部よりも内側の領域のみに設けるのが好ましく、このようにすることにより、画素部の液晶層厚をさらに小さくするとともに、液晶注入口の高さをさらに充分に確保し、液晶の注入時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例を示す液晶表示素子の平面図。
【図２】 参考例の液晶表示素子の１つの画素部の拡大断面図。
【図３】 図１のIII−III線に沿う拡大断面図。
【図４】 図１のIV−IV線に沿う拡大断面図。
【図５】 図１のV−V線に沿う拡大断面図。
【図６】 この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一部分の平面図。
【図７】 第１の実施例の液晶表示素子の１つの画素部の拡大断面図。
【図８】 図６のVIII線に沿う拡大断面図。
【図９】 図６のIX−IX線に沿う拡大断面図。
【図１０】 この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の平面図。
【図１１】 図１０のXI−XI線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
１，２…基板
３…画素電極
４…ＴＦＴ
１１…ゲート配線
１２…ゲート配線端子
１３…データ配線
１４…データ配線端子
１７…対向電極端子
１８…クロス電極
２３…対向電極
２３ａ，２３ｂ…クロス電極接続部
２４…遮光膜
２６…シール材
２７，２７ａ，２７ｂ…ギャップ材
２８…クロス材
２９，２９ａ…導電性粒子
３０…液晶層
３１…透明絶縁層
Claims (5)
- 一対の基板がその基板間のギャップを規定するギャップ材が混入された枠状のシール材を介して接合され、前記一対の基板間の前記シール材により囲まれた領域に液晶層が設けられるとともに、前記一対の基板のうち、一方の基板の内面に、前記シール材により囲まれた領域にマトリックス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、前記複数の薄膜トランジスタにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、前記複数の薄膜トランジスタにデータ信号を供給する複数のデータ配線と、前記画素電極を覆う配向膜とが設けられ、他方の基板の前記シール材により囲まれた領域の内側の内面に、透明絶縁層と、この透明絶縁層が形成された前記他方の基板の内面側に形成され、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆って形成された配向膜とが設けられたカラーフィルタを備えない液晶表示素子であって、前記透明絶縁層は、前記シール材により囲まれた領域の内側の前記液晶層を挟持する配向膜間の間隔を、前記ギャップ材により規定される前記シール材が設けられたシール部の基板間のギャップより狭い間隙にするための、前記他方の基板に形成された前記対向電極及び配向膜の膜厚より厚い厚さに形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
- 画素電極および薄膜トランジスタが設けられた一方の基板の内面のシール部の外側に突出する基板縁部の内面に、複数のゲート配線端子およびデータ配線端子と対向電極端子とが設けられるとともに、前記一方の基板の内面の前記シール部の外側の領域に、ゲート配線と同じ金属膜からなり、前記対向電極端子に接続されたクロス電極が設けられ、前記他方の基板の内面に設けられた対向電極に、前記シール部の外側に突出するクロス電極接続部が形成されており、前記クロス電極と前記クロス電極接続部とが、導電性粒子が混入されたクロス材により接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
- 対向電極が設けられた他方の基板のシール部よりも内側の領域の内面に、複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素部の間の領域に対応する遮光膜が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
- 他方の基板の内面に形成された透明絶縁層は、窒化シリコン膜からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
- 対向電極が、クロス電極接続部を除いてシール材に対応するシール部よりも内側の領域のみに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
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