CN1987628A - 液晶显示元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示元件，提供一种解决以下全部问题的结构：即场序液晶显示元件，在形成像素区域的液晶层厚度小的结构的情况下，在现有的方法中难以将处于基板间的密封材料良好地硬化形成。虽然在像素区域内设置液晶层厚度调节膜可以解决，但对向电极和遮光膜的层叠结构受到阻碍，产生由对向电极的电阻增大而造成的显示不良。因此本发明为在像素区域内前基板(23)的内面上设置遮光膜(19)，并以覆盖该遮光膜的方式设置液晶层厚度调节膜(3)，在其上层设置由ITO膜(4)构成的对向电极，经由设置于液晶层厚度调节膜(3)上的接触孔(7)将ITO膜(4)和遮光膜(19)连接。

Description

液晶显示元件

技术领域

本发明涉及液晶显示元件，更具体地说，涉及使用了场序方式的液晶显示元件。

背景技术

近年来，不需要滤色器的场序用液晶显示元件的开发正在进展。场序方式中，由于通过高速切换RGB三色光源来进行彩色显示，因而不使用用于通常的液晶显示元件的滤色器，相反而使用具备由Cr膜等构成的遮光膜和由透明导电膜构成的对向电极的对向基板。在此，对向电极延伸到像素区域之外，与阵列基板上的电极及布线电连接。

场序用液晶显示元件为寻求高速相应，而使用强介质性液晶作为封入构成液晶显示元件的两个基板之间的液晶。在此，为了封入液晶，已知有如下方法，例如将液晶滴到基板上，在上述两个基板的周边部涂敷密封材料，并粘合基板，之后，通过热及光使密封材料硬化，将液晶封入。在使用强介质性液晶作为液晶材料时，构成液晶显示元件的两个基板之间的液晶层的厚度为比常规情况窄1～3μm是最适合的范围。因此，也有配置用于将像素区域内的液晶层的厚度维持均匀的衬垫的情况。

但是，为使液晶层的厚度比常规情况窄而存在以下的问题。如上所述，在将两个基板粘合的工序中，若此时的基板之间的空隙窄，则夹在基板之间的密封材料扩散，且密封材料的未硬化树脂等扩散到液晶封入区域，因此产生液晶污染，直至出现显示不良。若提高密封材料的粘性则不会产生该问题，但在该情况下，在粘合基板时密封材料不能被充分压开，因此，面板周边部的空隙扩大。因此，存在在像素区域的周边部和中央部出现液晶层的厚度不均，且引起显示色斑的问题(例如，参照特许文献1)。

为解决这些问题，已知有以下这样的技术，在由涂敷于对向基板周边部的密封材料包围的区域，通过设置用于调节液晶层厚度的液晶层厚度调节膜并在其上形成对向电极，而兼顾使像素区域中的液晶层厚度缩小的结构和密封材料良好的硬化这两者(例如参照特许文献2)。

特许文献1：特开2003-280007号公报(图6)

特许文献2：特开2004-264606号公报(图4)

根据上述方法，能够避免密封材料硬化的问题，同时能够减小密封材料所包围的像素区域的液晶层的厚度，但还是存在该方法引起的以下问题。即，当采用上述方法时，需要在对向基板上，在遮光膜和对向电极之间形成作为液晶层厚度调节膜的绝缘膜。这是由于，对向电极是用于对液晶施加电压的电极，理想的是，若除去定向膜，则其是最上层(距玻璃基板最远的层)，此外，从与底层的粘附力及防反射效果的最优化方面考虑，理想的是，遮光膜在玻璃基板上形成。

而且，在这种结构中，上述的问题得以解决，但又产生了横向串扰这样的其它不良情况。本来用于对向电极的透明导电膜的比电阻只为0.00002Ωcm左右，膜厚为0.1μm左右，因此，对向电极的电阻也可以说是低电阻。因此，在从像素区域之外的与阵列基板连接的连接部位离开的部位，即像素区域的中央附近，在与阵列基板之间施加了对向电极自身的电阻成分，从而容易产生横向串扰这样的显示不良。但是，通常的对向基板的透明导电膜由如遮光膜这样的低电阻的金属膜层叠而成，因此，能够抑制由电阻成分增大而造成的横向串扰不良。

然而，根据上述的结构，由于作为该解决方法的像素区域内的绝缘膜的形成阻碍了像素区域内的对向电极和遮光膜的层叠结构，因此，上述遮光膜的低电阻的金属膜不能对对向电极的导电性做出充分的贡献。因此，对向电极成为高电阻，引起横向串扰不良。

发明内容

本发明提供一种液晶显示元件，在良好地进行像素区域周边部的密封形成，且具有减小像素区域的液晶层厚度的结构的液晶显示元件中，抑制上述的横向串扰不良，且具有良好的显示特性。

本发明提供一种液晶显示元件，通过利用在形成于像素区域外的周边部的密封材料将两个基板粘合，在其内部封入液晶而成，其特征在于，该两个基板的其中之一是对向基板，该对向基板具备：含有透明绝缘性基板上形成的金属膜的遮光膜、覆盖该遮光膜的液晶层厚度调节膜、以及由上述液晶层厚度调节膜上形成的透明导电膜构成的对向电极，在像素区域内的上述液晶层厚度调节膜上形成有至少一个用于将对向电极和遮光膜连接的接触孔。

本发明的液晶显示元件具有如下结构：即，在对向基板的像素区域内形成绝缘膜之后，在像素区域内形成将对向电极的透明导电膜和遮光膜进行连接的连接部位，由此减小像素区域内的液晶层的厚度的结构，并且实现了无液晶污染、无周边空隙不良、无横向串扰的具有良好的显示特性的效果。

附图说明

图1是表示本发明一实施例的液晶显示元件的外观；

图2是表示本发明一实施例的液晶显示元件的密封材料附近的平面图和剖面图；

图3是表示本发明一实施例的液晶显示元件的后基板的平面图和剖面图；

图4是表示本发明一实施例的液晶显示元件的前基板的平面图和剖面图；

图5是表示本发明一实施例的液晶显示元件的前基板的工序剖面图；

图6是表示本发明一实施例的液晶显示元件的前基板和后基板的剖面图；

图7是表示本发明一实施例的液晶显示元件的前基板和后基板的剖面图。

具体实施方式

图1表示本发明实施例的液晶显示元件的外观。图1中所示的液晶显示元件是将作为一个基板的位于观察显示侧的相反侧的后基板24、和作为另一个基板的位于观察显示侧的基板即前基板23经由两基板间框状形成的密封材料18粘合而成的，具有在由密封材料18和两基板包围的区域内封入了液晶16的结构。密封材料18在像素区域19的外侧形成，在像素区域19内的后基板24上的内面形成有后述的TFT等。

图2(1)表示液晶显示元件的密封材料18附近的平面图。此外，图2(2)表示2(1)中B-B线所示的部位的前基板23和后基板24的剖面图。

该液晶显示元件用于场序液晶显示元件，而不具有滤色器。该液晶显示元件是以TFT为有源元件的有源矩阵型液晶显示元件，基本上是一对透明玻璃基板1经由密封材料18接合而成，在由密封材料18构成的密封部包围的区域，封入液晶层16。在一对透明玻璃基板1相互对向的内面中，在其中一个基板、例如显示的观察者侧的相反侧即后侧的基板(下面称作后基板)24的内面的密封材料18附近形成有后述的TFT的构成要素即栅极绝缘膜14和钝化膜15以及定向膜17。另一方面，在另一个基板即作为显示的观察者侧的前侧基板(下面称作前基板)23的内面设有：例如由氧化铬(CrOx：x为正数)和金属铬(Cr)的层叠膜构成的具有电气导电性的遮光膜2、例如由氮化硅(SiNx：x为正数)绝缘膜构成的液晶层厚度调节膜3、以及例如由ITO等构成的透明导电膜4，定向膜7，进而在形成密封材料18的部位，在液晶层厚度调节膜3上形成有凹部5。

其次，对设于后基板24内面的TFT和像素电极进行说明。图3(1)表示从形成有TFT的后基板24的内面看到的平面图。而且，图3(2)表示图3(1)中C-C线所示的部位的后基板24的剖面图。参照图3(1)、(2)，设于后基板24内面的TFT22由形成于后基板24的基板面上的公共CS电极布线12及栅极布线8、覆盖该栅极布线8的在基板的大致整个区域形成的透明的栅极绝缘膜14、在栅极绝缘膜14上与栅极布线8对向形成的i型半导体膜9、在i型半导体膜9上经由n型半导体膜20形成的源极电极10及漏极电极11、覆盖i型半导体膜9及源极电极10、漏极电极11的钝化膜15形成。在钝化膜15上设有TFT接触孔12。多个像素电极21由ITO等透明导电膜构成，并形成于钝化膜15上，在其一端侧的端部经由TFT接触孔12与对应于其像素电极21的TFT22的漏极电极11连接。进而形成定向膜17，使其覆盖TFT22及钝化膜15。另外，在图3(1)的F-F线上的栅极布线8上形成有柱状衬垫6。此外，如后述，在图3(1)的E-E线上的位于栅极布线8上的对向基板(前基板23)上形成有接触孔7(未图示)。

其次，对前基板23进行说明。首先，图4(1)表示从内面看到的前基板23的平面图。进而图4(2)表示图4(1)中D-D线所示部位的剖面图。图4(1)中，在将与后基板24上的像素电极21对应的切为大致矩形状的开口部2a矩阵状配置的遮光膜2上，如图4(2)所示，覆盖由SiNx膜等构成的液晶层厚度调节膜3，进而在液晶层厚度调节膜3上设有作为对向电极的透明导电性的ITO膜4。ITO膜4经由设于液晶层厚度调节膜3上的接触孔7与上述遮光膜2电连接。遮光膜2的图案在开口部2a的区域之外成为连续地连接的形状。在ITO膜4上形成有由感光性树脂膜构成的柱状衬垫6。在此，若柱状衬垫6与接触孔7重叠，则难以将液晶层的厚度维持均匀，因此，通过例如图4(1)所示那样配置，也可以不将两者重叠而形成。进而在其上涂敷形成有定向膜17。

其次，参照图5(1)～(5)对成为本发明特征的前基板23的实施例的制作方法进行说明。在此，图5(1)～(5)是相当于图4(2)的部位的工序剖面图。首先，图5(1)中使用喷溅法等在透明性玻璃绝缘基板1上连续成膜膜厚10nm的CrOx、膜厚150nm的Cr，在进行照相制版工艺后，进行蚀刻、抗蚀剂剥离处理，来形成遮光膜2的图案。另外，为提高遮光膜的密度，改善遮光效果，而也可以使用氮化铬(CrNx)代替Cr，构成CrOx和CrNx的层叠结构。该情况下，与Cr相比，能够以薄的膜厚得到充分的遮光效果。

之后，在图5(2)中，成膜膜厚700nm的SiNx(氮化硅)，在进行了照相制版工序后，进行蚀刻、抗蚀剂剥离处理，形成液晶层厚度调节膜3及接触孔7。此时，如图2(2)所示，也可以将形成密封材料18的位置的正下部的SiNx膜除去而形成凹部5。

其次，在图5(3)中，使用喷溅法等在整个面上成膜成为对向电极的ITO膜4。此时，通过经由接触孔7将遮光膜2和ITO膜4导通，从而能够降低对向电极的电阻。在此，由于将连接遮光膜2和ITO膜4的接触孔7的面积进一步增大，故例如也可以将遮光膜2上的液晶层厚度调节膜3全部除去，但在该情况下存在蚀刻时间增长且生产性低下的问题。另一方面，如本实施例，在将接触孔7进行开口的情况下，具有可抑制蚀刻所需要的面积且也可以缩短蚀刻时间的效果。另外，在通常的情况下，为降低对向电极的电阻，只形成多个接触孔7就足够了。

其次，在图5(4)中，涂敷膜厚2μm左右的感光性树脂膜(未图示)，在进行了照相制版工艺之后，形成具有预定高度(例如1.5μm)的柱状衬垫6。在前基板23上，在显示像素区域内的液晶层厚度调节膜3上至少形成一个用于将作为对向电极的ITO膜4和遮光膜2电连接的接触孔7。最后，在图5(5)中，涂敷并形成定向膜17，做成本发明实施例的前基板23。

以上对后基板24和前基板23进行了说明，但在此，为了明确使用柱状衬垫6和密封材料18使两基板相互对向并如图1及图2所示那样粘合时的在前基板23上形成的接触孔7的形成位置、和在后基板24上形成的TFT22的位置关系，图6(1)表示在图3(1)的E-E线所示的部位的前基板23和后基板24的剖面图。如图3(1)及图6(1)所示，，与其相对后基板24上表面形状不均的TFT22上形成前基板23的接触孔7，还不如相对表面平坦的栅极布线8上形成更理想。因此，实现了能够可靠地进行对定向膜7的研磨处理进行的定向控制的效果。

其次，为了明确前基板23上的柱状衬垫6的形成位置和TFT22的位置关系，图6(2)表示图3(1)的F-F线所示的部位的前基板23和后基板24的剖面图。如图3(1)及图6(2)所示，前基板23的柱状衬垫6，与其相对后基板24的表面形状不均的TFT22上形成，还不如相对平坦的栅极布线8上形成更理想。因此，实现了能够容易地控制液晶层厚度的效果。

进而，为了明确前基板23上的遮光膜2上形成的开口部2a和后基板24上的像素电极21的位置关系，图7表示图4(1)的D-D线所示的部位的前基板23和后基板24的剖面图。在前基板23和后基板24之间夹持前述的密封材料18，并且柱状衬垫6与后基板24的内面相接触，确保液晶层厚度。接触孔7和柱状衬垫6以在各个位置不重叠的方式而形成。此外，后基板24上的像素电极21的位置在相对于前基板23的遮光膜2的开口部2a的位置形成，同时，在该位置夹持的液晶层16的厚度d(对向的前基板23和后基板24的内面的距离：空隙)主要以反映密封材料18和液晶层厚度调节膜3的状态来规定。

这样，对形成有通过接触孔7电连接的连接部时的对向电极的电阻进行测定，与没有接触孔7的情况，即仅由ITO膜4形成对向电极的情况相比，可得到1/10～1/100左右的低的电阻值。这样，为了得到比仅由ITO膜4形成的情况低的电阻值，故优选由电阻值比ITO膜4低的材料形成遮光膜2。在该前基板23和后基板24之间形成框状的密封材料18，通过封入液晶16并进行粘合而形成的液晶显示元件中，不仅不会引起液晶污染及周边空隙的不良，而且也不会引起因对向电极的电阻增大而产生的横向串扰显示不良。

此外，只要在显示像素区域内的液晶层厚度调节膜3上至少形成一个用于将作为对向电极ITO膜4和遮光膜2连接的接触孔7即可，但如图4(1)所示，更优选对应显示像素区域内的多个像素电极21分别形成至少一个以上。该情况下，能够使对应于各像素电极21的各对向电极2、4的电阻值在像素显示区域内大致一样，因此，实现以下这些效果：可以抑制上述横向串扰显示不良的偏差造成的显示色斑，且可提高显示不良的界限。

再有，在本实施例中，形成700nm厚度的SiNx膜作为液晶层调节膜3，但不限于此，也可以使用其它透明性绝缘膜，例如SiOx膜等。此外，还可以涂敷形成透明绝缘性的树脂膜。该情况下，由于能够将液晶层厚度调节膜3的表面平坦化，故可使至少与像素电极21对向的区域的液晶层16的厚度均匀，同时可同样地处理定向膜17的研磨，因此，实现了提高显示品质的效果。进而，通过使用具有感光性的树脂膜，从而可使用照相制版工艺而容易地形成接触孔7。

在本发明的液晶显示元件中，由于形成有液晶层厚度调节膜3，故即使在像素区域19内的液晶层的厚度小的情况下，伴随密封材料18形成的液晶污染及周边空隙不良也不会产生，不仅是这一点而且在像素区域19内设置经由设于液晶层厚度调节膜3上的接触孔7将ITO膜4和遮光膜2连接的部位，因此，实现了如下效果，即不会产生由对向电极的电阻增大而引起的显示不良。

Claims (9)

1.一种液晶显示元件，其特征在于，具备：

具有第一面，且具备像素电极的第一基板；

具有与所述第一面对向的第二面，且具备朝向该第二面的方向顺序配置的遮光膜、厚度调节膜、对向电极的第二基板；

将所述第一基板和所述第二基板接合的框状的密封材料；以及

在由所述第一基板和所述第二基板之间的所述密封材料包围的区域设置的液晶层，

所述厚度调节膜以覆盖所述遮光膜的方式设置，并限定所述液晶层的厚度，且具有接触孔，

所述对向电极与所述像素电极对向，经由所述遮光膜和所述接触孔而电连接。

2.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述接触孔设置在被所述密封材料包围的区域。

3.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述第一基板具有多个像素电极，

所述遮光膜具有在与所述多个像素电极对向的区域设置的多个开口部。

4.如权利要求3所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述遮光膜具有电气导电性，

所述开口部之外的遮光膜的图案具有连续地连接的形状。

5.如权利要求3所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述厚度调节膜具有多个所述接触孔，

该接触孔的数量为所述像素电极的数量以上。

6.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述第二基板还具有柱状衬垫，该柱状衬垫设置于所述对向电极上、且与所述第一基板相接触。

7.如权利要求6所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述接触孔形成在不与所述柱状衬垫重叠的位置。

8.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述第一基板还具有：

与所述像素电极连接的薄膜晶体管；

与所述薄膜晶体管连接的分别供给栅极信号及数据信号的栅极布线及源极布线。

9.如权利要求8所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述接触孔与所述栅极布线相对。

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