JP4135344B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
【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。
【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型の液晶表示素子は、表示エリアを囲む枠状のシール材を介して接合され、前記シール材により囲まれた領域に設けられた液晶層を挟んで対向する第1と第2の一対の基板のうち、第1の基板の内面に、前記表示エリア内にマトリックス状に配列形成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ドレイン配線が設けられ、第2の基板の内面に、前記複数の画素電極と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、前記画素電極とTFTとゲート配線およびドレイン配線が設けられた第1の基板の内面の前記シール材によるシール部の外側に、第2の基板の内面に設けられた対向電極に接続される対向電極接続用クロス電極を設けるとともに、前記対向電極に、前記クロス電極に対応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、樹脂粒子の表面に金等の金属メッキが施された導電性粒子を混入し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、TN(ツイステッドネマティック)型の液晶表示素子の液晶層厚(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)は4μm〜5μmに設定されているが、最近では、液晶表示素子の応答速度を速くするために、液晶層厚を例えば1.5μm程度に小さくすることが望まれている。
【0005】
しかし、上記従来のアクティブマトリックス液晶表示素子は、第1の基板の内面に設けられた対向電極接続用クロス電極と、第2の基板の内面に設けられた対向電極のクロス電極接続部とを、導電性粒子を混入したクロス材により接続したものであるため、一対の基板の間隔が前記クロス材中の導電性粒子の径により制約される。
【0006】
そして、前記クロス材中の導電性粒子は、樹脂粒子の表面を金属メッキしたものであるため、この導電性粒子の小径化には限界があり、したがって、液晶層厚を1.5μm程度に小さくすることはできなかった。
【0007】
この発明は、液晶層厚を小さくて応答速度を速くすることができるアクティブマトリックス型の液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、表示エリアを囲む枠状のシール材を介して接合され、前記シール材により囲まれた領域に設けられた液晶層を挟んで対向する第1と第2の一対の基板のうち、第1の基板の内面に、前記表示エリア内にマトリックス状に配列形成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ドレイン配線と、前記シール材が設けられるシール部の外側に形成された対向電極接続用のクロス電極とが設けられ、前記第2の基板の内面に、前記クロス電極に対応させて前記一対の基板の間隔に応じた膜厚に形成された下地膜と、前記下地膜の上に形成され前記クロス電極に直接接触するクロス電極接続部を有する対向電極とが設けられ、前記第1と第2の基板のいずれか一方の内面に、前記複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で前記表示エリア内の前記ゲート配線に対応させて形成され、前記表示エリア内の基板間の間隔を規定するための複数のエリア内スペーサと、前記複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分に、それぞれ前記配線の長さ方向に沿わせて前記複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で前記表示エリアの外側のシール部に形成され、前記シール部の基板間の間隔を規定するための複数のシール部スペーサとを設けたことを特徴とするものである。
【0009】
この液晶表示素子によれば、前記第2の基板の内面に設けられた対向電極のクロス電極接続部を、前記第2の基板の内面に一対の基板の間隔に応じた膜厚に形成された下地膜の上に形成し、このクロス電極接続部を、前記第1の基板の内面に設けられたクロス電極に直接接触させているため、基板間隔がクロス材中の導電性粒子の径により制約されることは無く、また第1と第の2基板のいずれか一方の内面に、前記複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で前記表示エリア内の前記ゲート配線に対応させて形成された複数のエリア内スペーサと、前記複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分に、それぞれ前記配線の長さ方向に沿わせて前記複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で前記表示エリアの外側のシール部に形成された複数のシール部スペーサとを設けているため、前記基板間隔を狭くし、液晶層厚を小さくて応答速度を速くすることができる。
【0011】
この発明の液晶表示素子において、前記液晶層厚は、0.7μm〜2.2μmの範囲が好ましい。
【0012】
また、この液晶表示素子においては、前記シール材に、前記クロス電極の両側の領域に延出する突出部を形成し、前記一対の基板を、前記クロス電極と対向電極のクロス電極接続部との接触部の両側においても前記シール材の突出部を介して接合するのが好ましい。
【0013】
さらに、この液晶表示素子においては、第1と第2の基板のいずれか一方の内面には、表示エリアの外側のシール部の、複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分以外の部分に、複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で配列された複数の他のシール部スペーサが形成され、第1の基板の内面には、前記複数の他のシール部スペーサに対応させて、前記複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分と同じ高さのスペーサ支持部が形成されていることが好ましい。
【0014】
また、第1の基板の内面に、表示エリア内の複数の第1の柱状スペーサと、複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分以外のシール部の部分に配列された複数の第2の柱状スペーサとにそれぞれ対応させて同じ高さのスペーサ支持部が形成されており、前記表示エリア内の複数の第1の柱状スペーサとシール部の複数の第2の柱状スペーサがそれぞれ、第2の基板の内面に設けられた対向電極と前記スペーサ支持部のうちの一方の上に形成され、他方に当接していることが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1〜図9はこの発明の一実施例を示しており、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第1の基板の一部分の配向膜とオーバーコート絶縁膜とを省略した拡大平面図、図3および図4は図2のIII―III線およびIV―IV線に沿う拡大断面図、図5は図1のV部の拡大図、図6は図1のVI部の拡大図、図7は図1のVII―VII線に沿拡大断面図、図8は図1のVIII―VIII線に沿う拡大断面図、図9は図1のIX―IX線に沿う拡大断面図である。
【0016】
この実施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型液晶表示素子であり、表示エリアを囲む枠状のシール材27を介して接合され、前記シール材27により囲まれた領域に設けられた液晶層30を挟んで対向する第1と第2の一対の透明基板1,2のうち、第1の基板、例えば光の入射側である後側の基板(以下、後側基板と言う)1の内面に、前記表示エリア内にマトリックス状に配列形成された複数の画素電極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12と、前記複数のTFTにデータ信号を供給する複数のドレイン配線13が設けられ、第2の基板、例えば光の出射側である前側の基板(以下、前側基板と言う)2の内面に、前記複数の画素電極3と対向する対向電極18が設けられている。
【0017】
なお、前記後側基板1は、その左右の側縁のいずれか一方と上下の側縁のいずれか一方、例えば図1において右側の側縁と下側の側縁に、前側基板2の外側に張出すドライバ搭載部1a,1bを有しており、前記複数のゲート配線12の一端は、右側縁のドライバ搭載部1aに導出され、前記複数のドレイン配線13の一端は、下側縁のドライバ搭載部1bに導出されている。
【0018】
図1において、二点鎖線で示した領域Aは、前記複数の画素電極3がマトリックス状に配列形成された表示エリアを示し、二点鎖線で示した領域B,Cはそれぞれ、前記複数のゲート配線12の導出領域と、前記複数のドレイン配線13の導出領域を示している。
【0019】
前記後側基板1の内面に設けられた複数のTFT4は、図2および図3に示したように、後側基板2の基板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のチャンネル領域となる中央部の上に設けられたブロッキング絶縁膜8と、前記i型半導体膜7の両側部の上にn型半導体膜9を介して形成されたソース電極19およびドレイン電極11とからなっている。
【0020】
なお、図2では前記ソース電極10とドレイン電極11を単層膜として示しているが、このソース電極10とドレイン電極11は、前記n型半導体膜9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。
【0021】
また、前記複数のゲート配線12は、後側基板2の基板面に、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12の一端は、2つの配線群に分けて後側基板2の右側縁のドライバ搭載部1aに導出され、その端部に、前記ドライバ搭載部1aに搭載される図示しないゲートドライバ(例えばLSI)の複数の出力端子にそれぞれ対応する端子部(図示せず)が形成されている。
【0022】
前記ゲート配線12は、基板面との段差を小さくするために、低抵抗のアルミニウム系合金膜により極く薄い膜厚に形成されており、前記TFT4のゲート電極5は、前記ゲート配線12に一体に形成されている。
【0023】
なお、この実施例では、図2に示したように、前記ゲート配線12の各画素電極3に対応する部分を前記TFT4のゲート電極5とするとともに、前記i型半導体膜7とn型半導体膜9およびソース,ドレイン電極10,11を前記ゲート配線11の長さ方向に沿わせて横長に形成することにより、チャンネル幅の大きいTFT4を形成している。
【0024】
一方、前記複数のドレイン配線13はそれぞれ、前記後側基板2の内面全体に形成された前記ゲート絶縁膜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、これらのドレイン配線13の一端は、2つの配線群に分けて後側基板2の下側縁のドライバ搭載部1bに導出され、その端部に、前記ドライバ搭載部1bに搭載される図示しないドレインドライバ(例えばLSI)の複数の出力端子にそれぞれ対応する複数の端子部(図示せず)が形成されている。
【0025】
前記ドレイン配線13は、前記TFT4のソース,ドレイン電極10,11と同じ金属膜(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の積層膜)により形成されており、前記TFT4のドレイン電極11は、前記ドレイン配線13に一体に形成されている。
【0026】
なお、前記TFT4のソース,ドレイン電極10,11と前記ドレイン配線13は、そ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、前記ゲート配線12の膜厚よりも充分に厚い膜厚に形成されている。
【0027】
そして、前記複数の画素電極3は、前記ゲート絶縁膜6の上にITO膜等の透明導電膜により形成されており、この画素電極3の縁部に前記TFT4のソース電極10が接続されている。
【0028】
また、前記後側基板1の内面には、図1,図6および図9に示したように、前記シール材27によるシール部の各角部の外側にそれぞれ形成された複数の対向電極接続用クロス電極14が設けられており、これらのクロス電極14は、後側基板1の基板面に、前記ゲート配線12と同じ金属膜(アルミニウム系合金膜からなるゲート配線12と同じ膜厚の金属膜)により形成されている。
【0029】
なお、図では省略しているが、前記後側基板1のドライバ搭載部1a,1bには、その縁部に形成された複数の外部回路接続用端子と、これらの外部回路接続用端子と前記ドライバ搭載部1a,1bに搭載される図示しないゲートドライバおよびドレインドライバの複数の入力端子とをそれぞれ接続する複数の配線とが設けられており、これらの配線のうち、外部回路の基準電位に接続される配線が、前記後側基板1の内面に前記シール材27の外周に沿わせて形成された図示しない基準電位配線に接続されている。
【0030】
そして、前記シール材27の各角部の外側にそれぞれ設けられた前記複数のクロス電極14は、これらのクロス電極14から導出されたリード部14aを介して前記基準電位配線に接続されている。
【0031】
さらに、前記後側基板1の内面には、前記複数の画素電極3にそれぞれ対応する部分に開口が形成された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、前記複数のTFT4と複数のドレイン配線13は、前記オーバーコート絶縁膜15により覆われている。
【0032】
なお、前記複数のドレイン配線13のドライバ搭載部1bに導出された端部は、前記オーバーコート絶縁膜15に開口を設けることにより露出されており、前記複数のゲート配線12のドライバ搭載部1aに導出された端部と、前記クロス電極14は、前記オーバーコート絶縁膜15と前記ゲート絶縁膜6とに開口を設けることにより露出されている。
【0033】
そして、前記後側基板1の最も内面の前記シール材27により囲まれた領域には、前記表示エリアAの全域にわたって、ポリイミド等からなる配向膜16が設けられている。
【0034】
一方、前側基板2の内面には、図3,図4および図7〜図9に示したように、前記複数の画素電極3の間の領域に対応する遮光膜17が設けられており、この遮光膜17の上に、前記複数の画素電極3と対向する対向電極18が設けられている。
【0035】
前記遮光膜17は、前記複数の画素電極3と対応する領域にそれぞれ開口が設けられた格子状膜であり、図では単層膜として示しているが、この遮光膜17は、前側基板2の基板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っている。
【0036】
前記対向電極18は、ITO膜等の透明導電膜からなる一枚膜状の電極であり、この対向電極18と前記遮光膜17は、その周縁部が前記シール材27に対応する外形に形成されている。
【0037】
そして、前記対向電極18の各角部には、図6および図9に示したように、前記シール材27によるシール部の外側に延出して前記複数のクロス電極14にそれぞれ対応するクロス電極接続部18aが一体に形成されている。
【0038】
この対向電極18のクロス電極接続部18aは、前側基板1の内面に、前記クロス電極14に対向させて、後述する柱状スペーサ21,22により規定される一対の基板1,2の間隔(基板面間の間隔)d0に応じた所定の膜厚に形成された下地膜19の上に形成されている。
【0039】
前記下地膜19は、前側基板2の内面に前記遮光膜17を形成した後、前記前側基板2の内面に、例えばフォトレジストからなる樹脂材料を、スピンコート法により、後述する柱状スペーサ21,22により規定される基板間隔d0に応じた所定の膜厚に塗布し、その樹脂膜をフォトグラフィ法によりパターニングすることにより形成されており、前記対向電極18は、前記下地膜19を形成した後、前記前側基板2の内面に、ITO膜等の透明導電膜を、前記対向電極18およびそのクロス電極接続部18aの形状に対応した開口を有するマスクを用いてスパッタ装置により被着させることにより形成されている。
【0040】
そして、前記前基板2の最も内面の前記シール材27により囲まれた領域には、前記表示エリアAの全域にわたって、ポリイミド等からなる配向膜20が設けられている。
【0041】
また、前記一対の基板1,2のいずれか一方、例えば前側基板2の内面には、前記表示エリアA内に所定のピッチで形成された複数の柱状スペーサ21と、前記シール材27によるシール部の全域に分布させて形成された複数の柱状スペーサ22とが設けられている。以下、前記表示エリアA内の複数の柱状スペーサ21をエリア内スペーサと言い、前記シール部の複数の柱状スペーサ22をシール部スペーサと言う。
【0042】
前記複数のエリア内スペーサ21は、図2に示したように、後側基板1の表示エリアAに設けられた複数のTFT4の側方に、複数のゲート配線12にそれぞれ対応させて、TFT4の配列ピッチと同じピッチで設けられている。
【0043】
また、前記複数のシール部スペーサ22は、図5および図6に示したように、前記シール部のうち、複数のゲート配線12およびドレイン配線13が通っている部分にそれぞれ前記配線12,13の長さ方向に沿わせて前記TFT4の配列ピッチと同程度の間隔で設けられるとともに、前記ゲート配線12およびドレイン配線13が通っている部分以外の領域に、その全域にわたって、前記シール部の幅方向と周方向とにそれぞれ前記TFT4の配列ピッチと同程度の間隔で分布させて設けられている。
【0044】
なお、前記シール材27は、図1および図6に示したように、その各角部の外側にそれぞれ、前記クロス電極14の両側に延出する突出部27aを一体に形成するとともに、前記ドライバ搭載部1a,1bに対応しない辺部、例えば左側の辺部に、その辺部を部分的に欠落させて液晶注入口28とした形状に形成されており、前記複数のシール部スペーサ22は、前記シール材27の前記突出部27aと液晶注入口28とを除く部分に、その全域に分布させて設けられている。
【0045】
前記複数のエリア内スペーサ21と前記複数のシール部スペーサ22は、いずれも、前側基板2の内面に遮光膜17の上に重ねて設けられた対向電極18の上に、液晶層厚(画素電極3と対向電極18とが互いに対向する画素部の液晶層厚)dを所定の値にするために必要な基板間隔d0に応じて、同じ高さに形成されている。
【0046】
これらのスペーサ21,22は、前記前側基板2の内面に前記遮光膜17と対向電極18とを形成した後、この前側基板2の内面上に、例えばフォトレジストからなる樹脂材料を、スピンコート法により、前記スペーサ21,22の高さに応じた膜厚に塗布し、その樹脂膜をフォトグラフィ法によりパターニングすることにより形成されている。
【0047】
なお、前記前側基板2の最も内面の前記配向膜20は、前記スペーサ21,22の形成後に、前記表示エリアAの全域にわたって形成されており、したがって、前記エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22のうち、エリア内スペーサ21は、前記配向膜20により覆われている。
【0048】
また、前記エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22が形成された前側基板2とは反対側の基板である後側基板1の内面には、図1,図2,図5および図6に示したように、前記表示エリアA内に、前記複数のエリア内スペーサ21にそれぞれ対応する複数のエリア内スペーサ支持部23が形成されるとともに、前記シール部に、前記複数のシール部スペーサ22のうちのゲート配線12およびドレイン配線13が通っている部分のシール部スペーサ22に対応するシール部スペーサ支持部24,25と、他の部分のシール部スペーサ22に対応するシール部スペーサ支持部26とが、前記エリア内スペーサ支持部23と同じ高さに形成されている。
【0049】
なお、前記複数のシール部スペーサ22のうち、ゲート配線12およびドレイン配線13が通っている部分以外のシール部スペーサ22に対応するシール部スペーサ支持部26は、上述したように2つの配線群に分けてドライバ搭載部1aに導出された複数のゲート配線12の前記2つの配線群の間の部分と、2つの配線群に分けてドライバ搭載部1bに導出された複数のドレイン配線12の前記2つの配線群の間の部分と、前記ゲート配線12の導出領域Bとドレイン配線13の導出領域Cとの間の部分と、前記液晶注入口28の一側縁から前記ゲート配線12の導出領域Bの近傍にわたる部分と、前記液晶注入口28の他側縁から前記ドレイン配線13の導出領域Cの近傍にわたる部分とに形成されている。
【0050】
前記複数のエリア内スペーサ支持部23は、図4に示したように、前記ゲート配線12の前記エリア内スペーサ21に対応する部分と、このゲート配線12を覆うゲート絶縁膜6と、前記ゲート絶縁膜6の上に、前記ゲート配線12のエリア内スペーサ21に対応する部分に対応させて前記ドレイン配線13と同じ金属膜(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の積層膜とからなるドレイン配線13と同じ膜厚の金属膜)により形成された疑似電極13aと、前記オーバーコート絶縁膜15とにより形成されている。
【0051】
また、前記ゲート配線12が通っている部分のシール部スペーサ22に対応するシール部スペーサ支持部24は、図7に示したように、前記ゲート配線12のシール部を通る部分と、前記ゲート絶縁膜6と、前記ゲート絶縁膜6の上に、前記ゲート配線12のシール部を通る部分に対応させて前記ドレイン配線13と同じ金属膜により形成された疑似電極13bと、前記オーバーコート絶縁膜15とにより形成されている。
【0052】
なお、このシール部スペーサ支持部24の疑似電極13bは、基板面との段差を小さくするために極く薄い膜厚に形成された前記ゲート配線12のドライバ搭載部1aに導出された端部の抵抗を小さくするために、前記ゲート配線12のシール部を通る部分からドライバ搭載部1aに導出された部分にその全長にわたって形成され、前記ゲート絶縁膜6に設けられた開口内に露出している前記ゲート配線12の導出端部に積層されている。
【0053】
また、前記ドレイン配線13が通っている部分のシール部スペーサ22に対応するシール部スペーサ支持部25は、図8に示したように、後側基板1の基板面に、前記ドレイン配線13のシール部を通る部分に対応させて前記ゲート配線12と同じ金属膜(アルミニウム系合金膜からなるゲート配線12と同じ膜厚の金属膜)により形成された疑似電極12aと、前記ゲート絶縁膜6と、前記ドレイン配線13のシール部を通る部分と、前記オーバーコート絶縁膜15とにより形成されている。
【0054】
さらに、前記ゲート配線12およびドレイン配線13が通っている部分以外のシール部スペーサ22に対応するシール部スペーサ支持部26は、図9に示したように、後側基板1の基板面に前記ゲート配線12と同じ金属膜により形成された疑似電極12bと、前記ゲート絶縁膜6と、前記ゲート絶縁膜6の上に前記ドレイン配線13と同じ金属膜により形成された疑似電極13cと、前記オーバーコート絶縁膜15とにより形成されている。
【0055】
すなわち、前記エリア内スペーサ支持部23とシール部スペーサ支持部24,25,26は、いずれも、ゲート配線12またはそれと同じ金属膜により形成された疑似電極12a,12bと、ゲート絶縁膜6と、ドレイン配線13またはそれと同じ金属膜により形成された疑似電極13a,13b,13cと、オーバーコート絶縁膜15との積層膜からなっており、したがって、前記エリア内スペーサ支持部23とシール部スペーサ支持部24,25,26の高さは同じある。
【0056】
そして、前記一対の基板1,2は、前側基板2の内面の対向電極18の上に同じ高さに形成された前記複数のエリア内スペーサ21およびシール部スペーサ22を、後側基板1の内面に同じ高さに形成された前記エリア内スペーサ支持部23およびシール部スペーサ支持部24,25,26にそれぞれ当接させることにより、これらのスペーサ21,22により基板間隔d0を規定されるとともに、前記対向電極18から前記シール部の外側に延出され、前記前側基板1の内面に前記スペーサ21,22により規定される基板間隔d0に応じた膜厚に形成された下地膜19の上に形成されたクロス電極接続部18aを、後側基板1の内面に設けられたクロス電極14に直接接触させることにより、前記対向電極18のクロス電極接続部18aを前記クロス電極14に電気的に接続した状態で、前記シール材27を介して接合されている。
【0057】
この液晶表示素子は、一方の基板、例えば後側基板1の内面に、スクリーン印刷法により前記シール材27を印刷し、一対の基板1,2を重ね合わせて加圧することにより、前側基板2の内面に形成された複数のエリア内スペーサ21およびシール部スペーサ22を、後側基板1の内面のエリア内スペーサ支持部23およびシール部スペーサ支持部24,25,26にそれぞれ当接させるとともに、前記対向電極18のクロス電極接続部18aを後側基板1の内面に設けられたクロス電極14に直接接触させ、その状態で前記シール材27を硬化させることにより前記一対の基板1,2を前記シール材27を介して接合し、その後、前記一対の基板1,2間の前記シール材27により囲まれた領域に液晶注入口28から真空注入法により液晶を注入して液晶層30を形成し、前記液晶注入口28を封止樹脂29により封止することにより製造される。
【0058】
なお、この実施例では、前記シール材27に、前記クロス電極14の両側の領域に延出する突出部27aを形成しているため、前記一対の基板1,2は、前記クロス電極14と対向電極18のクロス電極接続部18aとの接触部の両側においても前記シール材27の突出部27aを介して接合されている。
【0059】
この実施例の液晶表示素子は、例えば、前記液晶層30の液晶分子を分子長軸を一方向に揃えて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、前記一対の基板1,2の外面にそれぞれ偏光板を配置し、いずれか一方の基板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を配置して構成される。
【0060】
この液晶表示素子によれば、前側基板2の内面に設けられた対向電極18のクロス電極接続部18aを、前記前側基板2の内面に前記エリア内スペーサ21およびシール部スペーサ22により規定される基板間隔d0に応じた膜厚に形成された下地膜19の上に形成し、このクロス電極接続部18aを、後側基板1の内面に設けられたクロス電極14に直接接触させているため、従来の液晶表示素子のように一対の基板の間隔がクロス材中の導電性粒子の径により制約されることは無い。
【0061】
そして、前記下地膜19は、上述したように、前側基板2の内面に樹脂材料を塗布し、その樹脂膜をパターニングすることにより形成されるため、前記樹脂材料の塗布厚を制御することにより、前記下地膜19を任意の膜厚に形成することができ、したがって、前記基板間隔d0を狭くして液晶層厚dを小さくする場合でも、その基板間隔d0に応じた膜厚に前記下地膜19を形成し、この下地膜19の上に形成された前記クロス電極接続部18aを前記クロス電極14に直接接触させることができる。
【0062】
そのため、この液晶表示素子によれば、前記基板間隔d0を狭くし、液晶層厚dを小さくて応答速度を速くすることができる。
【0063】
前記液晶層厚dは、0.7μm〜2.2μmの範囲が好ましく、液晶層厚dがこの範囲であれば、応答速度を充分速くするとともに、液晶層厚dが小さすぎないため、液晶表示素子のΔnd(液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積)の値を所定の値にするための適切な液晶材料の選択や、液晶表示素子の製造が容易である。
【0064】
また、この実施例では、前記シール材27に、前記クロス電極14の両側の領域に延出する突出部27aを形成し、前記一対の基板1,2を、前記クロス電極14と対向電極18のクロス電極接続部18aとの接触部の両側においても前記シール材27の突出部27aを介して接合しているため、前記クロス電極14と対向電極18のクロス電極接続部18aとを確実に接触させることができる。
【0065】
さらに、この液晶表示素子においては、前側基板2の内面に、表示エリアA内に所定のピッチで形成された複数のエリア内柱状スペーサ21と、前記シール材27によるシール部の全域に分布させて形成された複数のシール部スペーサ22とを設け、これらのスペーサ21,22により前記一対の基板1,2の間隔d0を規定しているため、基板間隔d0を、前記表示エリアAから前記シール部にわたって均一にすることができる。
【0066】
なお、この実施例では、前記エリア内スペーサ21と、このエリア内スペーサ21に対応するエリア内スペーサ支持部23はそれぞれ、一対の基板1,2の最も内面のシール材27により囲まれた領域に表示エリアAの全域にわたって設けられた配向膜16,20により覆われているのに対し、前記シール部スペーサ22と、このシール部スペーサ22に対応するシール部スペーサ支持部24,25,26の上には前記配向膜16,20が無いため、前記シール部スペーサ22により規定される基板間隔は、前記エリア内スペーサ21により規定される基板間隔よりも前記配向膜16,20の両方の膜厚分だけ小さくなる。
【0067】
しかし、前記配向膜16,20の膜厚はいずれも、0.05μm程度と極めて薄いため、前記シール部スペーサ22により規定される基板間隔と、前記エリア内スペーサ21により規定される基板間隔との差は0.1μm程度であり、この程度の差であれば、基板間隔d0が表示エリアAからシール部にわたって均一であると見なすことができる。
【0068】
しかも、この実施例では、前記エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22をそれぞれ、前側基板2の内面に設けられた対向電極27の上に同じ高さに形成し、後側基板2の内面に、前記エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22とにそれぞれ対応させて同じ高さのスペーサ支持部23,24,25,26を形成して、前記エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22をそれぞれ前記スペーサ支持部23,24,25,26当接させているため、前記エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22とを同じ工程で形成するとともに、前記スペーサ支持部23,24,25,26を同じ工程で形成することができ、したがって製造コストを低減することができる。
【0069】
この液晶表示素子において、前記ゲート配線13の膜厚を0.23μm、ゲート絶縁膜6の膜厚を0.25μm、画素電極3の膜厚を0.05μm、ドレイン配線13の膜厚を0.425μm、オーバーコート絶縁膜15の膜厚を0.20μm、遮光膜17の膜厚を0.17μm、対向電極18の膜厚を0.14μmとし、配向膜16,20の膜厚をそれぞれ0.05μmとすると、液晶層厚dを例えば1.5μmにするには、前記基板間隔d0を2.04μmにすればよい。
【0070】
この実施例では、前側基板2の内面に設けられた遮光膜17と対向電極18とを、その周縁部が前記シール材27に対応する外形に形成し、前記対向電極18の上に前記エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22を形成するとともに、前記エリア内スペーサ支持部23とシール部スペーサ支持部24,25,26を、ゲート配線12またはそれと同じ金属膜により形成された疑似電極12a,12bと、ゲート絶縁膜6と、ドレイン配線13またはそれと同じ金属膜により形成された疑似電極13a,13b,13cと、オーバーコート絶縁膜15との積層膜により形成しているため、基板間隔d0を上記2.13μmに規定するためには、エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22を、0.525μmの高さに形成すればよい。
【0071】
そして、この実施例では、前記クロス電極14をゲート配線12と同じ金属膜により形成しているため、上記のようにエリア内スペーサ21とシール部スペーサ22を、0.525μmの高さに形成して基板間隔d0を2.04μmに規定する場合は、前記対向電極27のクロス電極接続部27aの下地膜19を、1.67μmの膜厚に形成すればよく、前記下地膜19をこのような膜厚に形成することにより、前記対向電極27のクロス電極接続部27aを前記クロス電極14に直接接触させて電気的に接続することができる。
【0072】
なお、上記実施例では、エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22を前側基板2の内面に設けられた対向電極18の上に形成しているが、前記エリア内スペーサ21とシール部スペーサ22を後側基板1の内面に設けられたスペーサ支持部23,24,25,26の上に形成し、これらのスペーサ21,22を前側基板2の内面に設けられた前記対向電極18に当接させて基板間隔d0を規定してもよい。
【0073】
また、上記実施例では、前記スペーサ支持部23,24,25,26を、ゲート配線12またはそれと同じ金属膜により形成された疑似電極12a,12bと、ゲート絶縁膜6と、ドレイン配線13またはそれと同じ金属膜により形成された疑似電極13a,13b,13cと、オーバーコート絶縁膜15との積層膜により形成しているが、前記スペーサ支持部23,24,25,26は、前記積層膜のうちの一部の膜を省略した構造としてもよく、あるいは、基板内面に設けられた膜に開口を形成することにより、基板面をスペーサ支持部としてもよい。
【0074】
さらに、上記実施例では、エリア内スペーサ21を、ゲート配線12に対応させて設けているが、エリア内スペーサ21は、TFT4に対応させて設けてもよく、その場合は、前記TFT4を前記エリア内スペーサ21に対応するエリア内スペーサ支持部とするとともに、シール部スペーサ22に対応するシール部スペーサ支持部を、前記TFT4と同じ積層構造の積層膜により形成すればよい。
【0075】
また、上記実施例の液晶表示素子は、ホモジニアス配向型液晶表示素子であるが、この発明は、液晶分子をツイスト配向させたTN型液晶表示素子や、強誘電性または反強誘電性液晶表示素子等にも適用することができ、また、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に限らず白黒画像を表示する液晶表示装置の液晶表示素子にも適用することができる。
【0076】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、表示エリアを囲む枠状のシール材を介して接合され、前記シール材により囲まれた領域に設けられた液晶層を挟んで対向する第1と第2の一対の基板のうち、第1の基板の内面に、前記表示エリア内にマトリックス状に配列形成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ドレイン配線と、前記シール材が設けられるシール部の外側に形成された対向電極接続用のクロス電極とが設けられ、前記第2の基板の内面に、前記クロス電極に対応させて前記一対の基板の間隔に応じた膜厚に形成された下地膜と、前記下地膜の上に形成され前記クロス電極に直接接触するクロス電極接続部を有する対向電極とが設けられ、前記第1と第2の基板のいずれか一方の内面に、前記複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で前記表示エリア内の前記ゲート配線に対応させて形成され、前記表示エリア内の基板間の間隔を規定するための複数のエリア内スペーサと、前記複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分に、それぞれ前記配線の長さ方向に沿わせて前記複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で前記表示エリアの外側のシール部に形成され、前記シール部の基板間の間隔を規定するための複数のシール部スペーサとを設けたものであるため、液晶層厚を小さくして応答速度を速くすることができる。
【0077】
この発明の液晶表示素子において、前記液晶層厚は、0.7μm〜2.2μmの範囲が好ましく、液晶層厚がこの範囲であれば、応答速度を充分速くするとともに、液晶表示素子のΔndの値を所定の値にするための適切な液晶材料の選択や、液晶表示素子の製造が容易である。
【0078】
また、この液晶表示素子においては、前記シール材に、前記クロス電極の両側の領域に延出する突出部を形成し、前記一対の基板を、前記クロス電極と対向電極のクロス電極接続部との接触部の両側においても前記シール材の突出部を介して接合するのが好ましく、このようにすることにより、前記クロス電極と対向電極のクロス電極接続部とを確実に接触させることができる。
【0079】
さらに、この液晶表示素子においては、第1と第2の基板のいずれか一方の内面には、表示エリアの外側のシール部の、複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分以外の部分に、複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で配列された複数の他のシール部スペーサが形成され、第1の基板の内面には、前記複数の他のシール部スペーサに対応させて、前記複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分と同じ高さのスペーサ支持部が形成されていることが好ましく、このようにすることにより、基板間隔を、表示エリアから前記シール部にわたって均一にすることができる。
【0080】
さらにこの液晶表示素子においては、第1の基板の内面に、表示エリア内の複数の第1の柱状スペーサと、複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分以外のシール部の部分に配列された複数の第2の柱状スペーサとにそれぞれ対応させて同じ高さのスペーサ支持部が形成されており、前記表示エリア内の複数の第1の柱状スペーサと、前記シール部の第2の柱状スペーサとシール部の複数の第2の柱状スペーサがそれぞれ、第2の基板の内面に設けられた対向電極と前記スペーサ支持部のうちの一方の上に形成し、他方に当接させるのが望ましく、このようにすることにより、前記表示エリア内の複数の柱状スペーサと前記シール部の複数の柱状スペーサとを同じ工程で形成するとともに、前記スペーサ支持部を同じ工程で形成し、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す液晶表示素子の平面図。
【図2】前記液晶表示素子の第1の基板の一部分の配向膜とオーバーコート絶縁膜とを省略した拡大平面図。
【図3】図2のIII―III線に沿う拡大断面図。
【図4】図2のIV―IV線に沿う拡大断面図。
【図5】図1のV部の拡大図。
【図6】図1のVI部の拡大図。
【図7】図1のVII―VII線に沿拡大断面図。
【図8】図1のVIII―VIII線に沿う拡大断面図。
【図9】図1のIX―IX線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
1,2…基板
A…表示エリア
3…画素電極
4…TFT
6…ゲート絶縁膜
12…ゲート配線
B…ゲート配線の導出領域
13…ドレイン配線
C…ドレイン配線の導出領域
14…クロス電極
15…オーバーコート絶縁膜
16,20…配向膜
17…遮光膜
18…対向電極
18a…クロス電極接続部
19…下地膜
21,22…柱状スペーサ
23,24,25,26…スペーサ支持部
27…シール材
27a…突出部
30…液晶層
Claims (5)
- 表示エリアを囲む枠状のシール材を介して接合され、前記シール材により囲まれた領域に設けられた液晶層を挟んで対向する第1と第2の一対の基板のうち、第1の基板の内面に、前記表示エリア内にマトリックス状に配列形成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ドレイン配線と、前記シール材が設けられるシール部の外側に形成された対向電極接続用のクロス電極とが設けられ、前記第2の基板の内面に、前記クロス電極に対応させて前記一対の基板の間隔に応じた膜厚に形成された下地膜と、前記下地膜の上に形成され前記クロス電極に直接接触するクロス電極接続部を有する対向電極とが設けられ、前記第1と第2の基板のいずれか一方の内面に、前記複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で前記表示エリア内の前記ゲート配線に対応させて形成され、前記表示エリア内の基板間の間隔を規定するための複数のエリア内スペーサと、前記複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分に、それぞれ前記配線の長さ方向に沿わせて前記複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で前記表示エリアの外側のシール部に形成され、前記シール部の基板間の間隔を規定するための複数のシール部スペーサとを設けたことを特徴とする液晶表示素子。
- 液晶層厚が0.7μm〜2.2μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。
- シール材に、クロス電極の両側に延出する突出部が形成されており、一対の基板が、前記クロス電極と対向電極のクロス電極接続部との接触部の両側においても前記シール材の突出部を介して接合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。
- 第1と第2の基板のいずれか一方の内面には、表示エリアの外側のシール部の、複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分以外の部分に、複数の薄膜トランジスタの配列ピッチと同程度の間隔で配列された複数の他のシール部スペーサが形成され、第1の基板の内面には、前記複数の他のシール部スペーサに対応させて、前記複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分と同じ高さのスペーサ支持部が形成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。
- 第1の基板の内面に、表示エリア内の複数の第1の柱状スペーサと、複数のゲート配線又は複数のドレイン配線が設けられた部分以外のシール部の部分に配列された複数の第2の柱状スペーサとにそれぞれ対応させて同じ高さのスペーサ支持部が形成されており、前記表示エリア内の複数の第1の柱状スペーサとシール部の複数の第2の柱状スペーサがそれぞれ、第2の基板の内面に設けられた対向電極と前記スペーサ支持部のうちの一方の上に形成され、他方に当接し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。
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