JP2004093844A

JP2004093844A - 液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器

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Publication number: JP2004093844A
Application number: JP2002254055A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Ito; 伊藤　友幸
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】基板間の電気的導通を保持するとともにセルギャップの制御を厳密に行い得る構造を有する液晶装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶装置は、基板間導通部２１が配された上基板１と、柱状スペーサ２２が配された下基板２とが対向配置されており、これら基板間に液晶層３が所定のセルギャップで挟持された構造であって、基板間導通部２１により基板間の導通を保持するとともに、基板間導通部２１と柱状スペーサ２２との高さを異ならしめることにより、液晶装置全面にわたって厳密なセルギャップの制御を可能とするものである。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置、およびその製造方法、電子機器に関し、特に基板間の距離と電気的導通の制御に好適な基板構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶に電圧を印加するとその光学的透過率が変化する現象を利用した表示素子である。液晶パネルは、画素電極を駆動するスイッチング素子等が配置された素子基板と、対向電極が配置された対向基板とが、所定間隔（セルギャップ）をもって配置され、これら基板間に液晶を封止して構成される。素子基板と対向基板とは、互いの電極形成面が対向するように、その周縁部においてシール材によって貼り合わされている。このシール材によって区画された基板間の領域内には液晶が封入されて液晶層とされる。従来、このような液晶パネルにおいて、セルギャップを所定の大きさに保持するには、液晶層中あるいはシール材中に各種のスペーサを分散させる方法が利用されている。これらスペーサとしては、ガラス製あるいはプラスチック製のビーズやフィラー等が用いられており、これらスペーサの粒径をもって、液晶パネルのセルギャップとしている。
【０００３】
ところが粒状あるいはフィラー状のスペーサを液晶層中に分散させる構成では、スペーサが凝集し、これにより液晶層への入射光が散乱され、液晶パネルの表示品質を低下させるという問題があった。このような問題に対応して、その位置決めが可能な柱状スペーサを配置した液晶装置が提案されている。しかしながら、このような柱状スペーサを配した液晶装置においても、シール領域においては、スペーサによる散乱光の発生が問題にならないために、シール材に粒子あるいはフィラー状のスペーサを分散させた構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
シール領域は基板の周縁部において液晶層を封止する領域であるために、基板内表面における膜構造は画素領域と異なっており、画素領域とシール領域との境界部において段差が生じている。加えて高品位の表示を可能とする狭セルギャップの液晶装置が提案されているが、この狭セルギャップの液晶装置においてはシール領域と画素領域との段差がそのままセルギャップに反映され、シール領域近傍でセルギャップが不均一になるという問題があった。
【０００５】
図１０は、従来の液晶装置をカラーフィルタが設けられた対向基板側から見た概略模式平面図である。液晶装置１００は上基板１と下基板２との間に液晶層を挟持し、この液晶層を上下基板の周縁部に沿って設けられたシール部４０によって封止したものである。シール部４０の外側の領域にはＴＦＴ等の各駆動回路への配線がなされている。素子基板となる下基板２の一辺は上基板１よりも延長されて実装領域５とされ、外部回路への接続端子等が配設されている。上下基板１、２の対角線上の角部２箇所には、上下基板間の電気的導通を保持するための上下導電部６０が設けられている。
【０００６】
ところでシール部４０の配設位置の外周部にあたる額縁部において、上下導電部６０の占める面積は大きいものであるので、その配設位置と配設個数には制限があり、画素数の増加とパネルサイズの増大に伴って、対向電極への応答速度に遅延が生じるという問題があった。また、上下導通部６０は導電ペーストを硬化してなるものであって、その導電特性は樹脂中に分散された導電粉に依存し、上下基板間の接触抵抗が一定でなく、大きくなりやすいという問題もあった。スペーサを有する液晶パネルの構造等については、例えば、特開平９−７３０９３号公報に記載されたものが知られている。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、液晶装置における基板間の電気的導通を安定的に保持でき、かつ基板間距離をも厳密に制御できる構造を有する液晶装置とその製造方法、およびこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、前記一対の基板を構成する各基板の内面に、基板間を所定の距離に保持する凸部と、導電部とがそれぞれ設けられ、前記一対の基板のうちの一方の基板に設けられた凸部は柱状スペーサとされ、前記一対の基板のうちの他方の基板に設けられた凸部は柱状スペーサの表面が導電層で被覆されてなる基板間導通部とされ、前記各基板の導電部同士が前記基板導通部を介して電気的に接続されたことを特徴とするものである。ここで言う「各基板の内面に設けられた導電部」とは、電極や配線を含むものである。ただし、各基板の内面に凸部を設けたと言っても、凸部の両端は一対の基板に直接接しているので、その凸部がいずれの基板側に設けられたものであるかを判別するのは困難と考えられる。しかしながら、後述するように、樹脂材料等を用いてフォトリソグラフィー技術により凸部（柱状スペーサ部分）を形成した場合、エッチング時の特性により柱状スペーサを形成した基板側の面積（下面）が大きく、他方の基板側の面積（上面）が小さい錐台形状となる。これにより、凸部を形成した側の基板が判別できる。
本発明の構成によれば、他方の基板に設けられた基板間導通部は、基板間距離を一定に保持するスペーサとしての機能と、各基板間の電気的接続を行う導通部としての機能とを併せ持つものとなる。この基板間導通部と柱状スペーサとを各基板にそれぞれ設けることにより、液晶パネルの全面にわたって均一なセルギャップを保持できるようになる。
さらに、その導電率において信頼性に優れた導電層により、各基板の導電部間での電気的導通を確実に保持することができ、安定した表示が可能な液晶装置とすることができる。
【０００９】
本発明の液晶装置においては、前記柱状スペーサと前記基板間導通部とは、それぞれの基板の互いに異なる領域に各々設けられることが好ましい。
このような構成とすれば、各基板の各領域の機能に即して柱状スペーサと基板間導通部とを、それぞれ区画して設けることができる。特定領域内に柱状スペーサを配置する一方で、その特定領域外に基板間導通部を配置するので、たとえば画素表示領域やシール領域などの各領域の特性に合わせて柱状スペーサと基板間導通部とを所定位置に配置することができ、均一なセルギャップの制御と確実な電気的接続とが同時に可能となり、高品質の表示が可能な液晶装置とすることができる。
【００１０】
前記柱状スペーサの高さと、前記基板間導通部の高さとは、異なることが望ましい。さらに、前記一方の基板の柱状スペーサの高さと当該柱状スペーサが配置される領域における前記一方の基板上の積層膜の膜厚および前記他方の基板上の積層膜の膜厚との和と、前記他方の基板の基板間導通部の高さと当該基板間導通部が配置される領域における前記他方の基板上の積層膜の膜厚および前記一方の基板上の積層膜の膜厚との和を等しくすることが望ましい。
つまり、各基板表面には、駆動回路や電極、あるいはカラーフィルター等による各種の積層膜の凹凸が存在するので、この凹凸の高さの差を、柱状スペーサの高さと基板間導通部の高さとの差として設定する。柱状スペーサと基板間導通部とに差を与えることにより、液晶パネルのセルギャップには基板積層膜の凹凸分の高さが反映されなくなるので、全面にわたって均一なセルギャップを有する液晶装置とすることができる。
【００１１】
また前記基板間導通部は、各基板における画像表示領域外の周辺部に設けられることが望ましい。
この構成によれば、画像表示領域内での散乱光によって表示特性を低下させることなく、基板間距離を厳密に制御しつつ基板間の電気的接続とを確実に保持できる。
【００１２】
さらに前記基板間導通部が液晶を封止するシール部の内部に設けられることが望ましい。
この構成によれば、他の領域との段差が生じやすいシール領域のセルギャップを厳密に制御することができる。
さらに基板間導通部はシール材によって基板に強固に密着されるので、安定した電気導通をも保持でき、表示ムラの少ない表示特性に優れた液晶装置となる。また、基板間導通部がシール部に保護された構造となるので、導電層が外気に曝されることがなくなり、耐候性の良好な液晶装置とすることができる。
さらにこの構成によれば、液晶装置の画像表示領域外に導通部形成のためのスペースを設定する必要がなくなり、液晶装置の狭額縁化を図ることも可能である。
【００１３】
前記柱状スペーサは樹脂材料からなることが好ましい。
この構成によれば、各基板に柱状スペーサおよび基板間導通部となる凸部を形成するに際して、基板と別の部材を特別に用意する必要がなく、製造コストを増大させることがない。また、素子基板や対向基板を構成する膜材料から凸部を形成可能であるので、通常の製造プロセス条件の若干の変更で形成が可能となる。
【００１４】
さらに、前記柱状スペーサはたとえばアクリル膜、ポリイミド膜のような樹脂材料からなることが好ましい。
これらの感光性を有する熱硬化型の樹脂で凸部を構成すれば、フォトリソグラフィー技術等を利用して各基板上の所望領域内に所望の凸部を容易に形成することができる。よってこの凸部から所望の高さを有する柱状スペーサおよび基板間導通部を所望領域に所望の高さで形成することができる。
【００１５】
前記基板間導通部の導電層は金属層からなることが好ましい。
金属膜によれば、安定した導電性を得ることができ、基板間の電気的接続を安定して維持することができる。また、金属膜は種々の製膜技術によって簡単かつ安価に所定の膜厚で凸部表面に被覆することができ、これによって基板間導通部の高さを高い精度で調整可能となるので、スペーサとして基板間距離を厳密に調整することができる。
【００１６】
前記基板間導通部の導電層が透明導電性膜からなることが好ましい。
このような構成とすることにより、基板に透明電極を形成する際に基板間導通部の導電層を併せて形成することも可能となり、製造プロセスの簡略化を図ることができる。さらに、基板間導通部を構成する凸部も共に透明部材とすることにより、この構成の基板間導通部が液晶装置のいかなる領域に形成されていても光透過率を低下させることがなくなる。
【００１７】
本発明の液晶装置の製造方法は、互いに対向する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のそれぞれに、基板間を所定の距離に保持する凸部をフォトリソグラフィーにより形成する工程と、前記一対の基板の一方の基板に設けられた凸部に導電層を被覆して基板間導通部を形成する工程とを有することを特徴とする。
本発明の製造方法によれば、各基板上に所望の凸部を形成することができるので、この凸部から所望形状で所望高さを有する柱状スペーサと基板間導通部とを所望領域に容易に形成することができる。さらに、すべての製造工程を製膜技術によって行うことができるので、製造工程と製造機械との簡略化による製造コストの低減を図ることもできる。
【００１８】
さらに本発明の製造方法にあっては、一対の基板のそれぞれを特定領域と非特定領域とに区画するとともに、一方の基板の特定領域内と、他方の基板の非特定領域内とに、それぞれ凸部をフォトリソグラフィーにより形成する工程を有することが好ましい。
この方法によれば、特定領域内の積層膜の凹凸の高さと形状とに応じて、柱状スペーサおよび基板間導通部となる凸部をそれぞれ別個の領域内の所定位置に所定の高さ寸法をもって正確に形成可能となるので、セルギャップが厳密に調整された液晶装置を得られる。
【００１９】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶装置を備えたことを特徴とするものである。
本発明によれば、上記本発明の液晶装置を備えたことにより表示品位の高い表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
［液晶装置］
図１は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子を用いたアクティブマトリクスタイプの半透過反射型液晶装置に本発明の構成を適用した一実施の形態を示した部分断面図である。
図２は図１に示した液晶装置を構成するアレイ基板における画素の平面模式図であり、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。なお、各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに平面寸法や膜厚等の縮尺を適宜異ならせてある。
【００２１】
液晶パネル１００は、上基板１と下基板２とが互いに対向して配置され、これら基板１、２間に液晶層３が挟持されるとともに、シール材５０により封止されて構成されている。
上基板１の内面側（液晶層３側）には、カラーフィルタ４が設けられている。カラーフィルタ４は、光のＲ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応し、各色材層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを平面視マトリクス状に配列して構成されている。さらに色材層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂからなる画素毎の境界部分は、マトリクス状に設けられた遮光膜（図示せず）によってそれぞれ区画されている。この遮光膜の上には、その表面に導電層２０が被覆された凸部１１が下基板２へ向かって設けられており、基板間導通部２１とされている。この導電層２０は導電性を有する薄膜であって、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ，　以下、ＩＴＯと略記する）などの透明導電性材料のほか、金属薄膜であってもよい。本実施の態様においては、導電層２０をＩＴＯとし、カラーフィルタ４を導電層２０と同一膜で被覆して上基板１の共通電極５としている。
【００２２】
下基板２はスイッチング素子としてのＴＦＴが形成されたアレイ基板となっており、その内面側（液晶層３側）には、下地絶縁層６が形成され、この下地絶縁層６上には例えば膜厚３０〜１００ｎｍ程度のポリシリコン膜からなる半導体層７が設けられ、この半導体層７を覆うように膜厚３０〜１５０ｎｍ程度の絶縁薄膜８が全面に形成されている。この半導体層７は、図面では省略されているが、ＴＦＴのチャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を含み、ＴＦＴを駆動するための走査線、データ線がそれぞれ接続されてなるものである。さらに絶縁薄膜８上には平坦化膜９と画素電極１０とが順次積層されている。平坦化膜９は絶縁膜としても用いられるものであり、たとえば平坦性が高い樹脂膜の一種であるアクリル樹脂膜が２μｍ程度に厚く形成されてなるものである。画素電極１０はＩＴＯ等の透明導電性膜からなり、前記ＴＦＴによってスイッチング制御されている。さらに画素電極１０上には上基板１へ向かって凸部１２が設けられており、柱状スペーサ２２とされている。
【００２３】
図２は、液晶パネル１００の画素の概略模式平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。液晶パネル１００の一方の基板をなす下基板２上には、複数の画素電極１０がマトリクス状に配置されている。画素電極１０の紙面縦方向に延びる辺に沿ってデータ線１３が設けられ、紙面横方向に延びる辺に沿って走査線１４が設けられている。ポリシリコン膜からなる半導体層７は、データ線１３と走査線１４との交差点の近傍で概略Ｕ字状に形成され、その一端がデータ１３の延長方向と走査線１４の延長方向とにそれぞれ延長されている。さらに画素の約半分の面積を覆うように、容量電極１５が配置されており、さらに容量電極１５上には反射層１６が配置されている。反射層１６は、その表面に凹凸１６ａが設けられ、この凹凸１６ａにより液晶パネルへの入射光を反射させることにより、その領域において反射表示を行うものである。データ線１３と走査線１４との交差点で各画素間の境界となる位置には、下基板２側の柱状スペーサ２２が設けられている。
【００２４】
上基板１と下基板２との間には、液晶層３が挟持されているが、これら基板間の距離Ｒ、ひいてはセルギャップは、それぞれの基板１、２に設けられた基板間導通部２１と柱状スペーサ２２によって保持されている。本実施の形態においては、上基板１の基板間導通部２１は、各画素を区画している遮光膜領域に設けられた凸部１１に導電層２０を被覆してなり、下基板２の柱状スペーサ２２は、半導体層７が積層された領域内に設けられた凸部１２からなる。本実施の形態においては上基板１の導電層２０と共通電極５とは一体に形成された同一膜であり、ＩＴＯ等の透明導電性膜が用いられている。
【００２５】
基板間導通部２１は、下基板２と上基板１との間の電気的導通を保持するものであって、上基板１の共通電極５と下基板２上の縁部に形成されたコモン配線５ａとが直接接触することでこれらを電気的に接続するものである。基板間導通部２１の導電層２０の構成材料は導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、ＩＴＯ等の透明導電性膜の他、銀、銅、ニッケル、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。
【００２６】
図１に示した本実施の形態の液晶パネル１００においては、上基板１上に設けられた基板間導通部２１の高さＲ１と、下基板２上に設けられた柱状スペーサ２２の高さＲ２とは、Ｒ＝Ｒ１＋Δ１１＋Δ１２＝Ｒ２＋Δ２１＋Δ２２を満たすものである。基板間導通部２１の高さＲ１は、これを構成する凸部１１の高さと導電層２０の膜厚の合計値となっている。Ｒは液晶パネル１００の基板間の距離であり、Δ１１は基板間導通部１が配設された領域における上基板１の積層膜厚、Δ１２は同領域における下基板２の積層膜の膜厚である。Δ２１は柱状スペーサ２２が配設された領域における上基板１の積層膜の膜厚であって、Δ２２は同領域における下基板２の積層膜の膜厚である。
【００２７】
図１に示した液晶パネル１００においては、Δ１１は０であり、Δ１２は下基板１上の下地絶縁層６と半導体層７と絶縁薄膜８と平坦化膜９の各膜厚の合計値である。また、Δ２１は上基板１上のカラーフィルタ４の膜厚と共通電極５の膜厚との合計値であり、Δ２２はΔ１２と等しい。各基板１、２上に形成される各積層膜とは、液晶パネル１００を構成する際に各基板の液晶層３側に形成され、かつ基板間導通部２１および柱状スペーサ２２の下地あるいは突合せ状態で接触する膜の総称であって、図１ないし図３に示された各積層膜のほか、反射層、半導体層、複数の絶縁層、複数の配線等を含むものである。
【００２８】
図１ないし図３に示した本実施の形態においてはＲ１とＲ２とは異なる値を示すものであるが、各基板間導通部２１と柱状スペーサ２２との配設領域においてΔ１１＋Δ１２＝Δ２１＋Δ２２となる場合もあり、そのような場合には、基板間導通部２１の高さＲ１と柱状スペーサ２２の高さＲ２とは等しい値であっても良い。
【００２９】
このように基板間導通部２１と柱状スペーサ２２の高さＲ１、Ｒ２を設定することにより、基板間距離Ｒに対してΔ１１＋Δ１２およびΔ２１＋Δ２２の値が大きくなる狭セルギャップの液晶パネルにおいても、基板上の積層膜の厚さに影響を受けることなくセルギャップを厳密に制御かつ保持することができ、セルギャップの不均一による表示特性の低下等を防止することができる。
【００３０】
基板間導通部２１および柱状スペーサ２２を配設する位置は、上下基板１、２のいずれの領域であっても特に限定されるものではないが画素開口領域外であることが好ましい。
図１ないし図３に示した本実施の形態においては、上基板１の基板間導通部２１は遮光膜領域に、下基板２の柱状スペーサ２２は各画素の走査線１４の形成領域に、それぞれ配設されており、いずれも表示領域外となっている。このように、画素開口領域外に柱状スペーサを設ければ、液晶パネル１００の表示特性を損なうことがなく好適である。
【００３１】
さらに液晶パネル１００の表示特性を損なわないという観点とパネルの均一なセルギャップの制御という両方の観点から、これら基板間導通部２１と柱状スペーサ２２は液晶パネル１００の同じ領域ではなく、異なる領域において、それぞれの基板に設けられるのが好ましい。特に基板間導通部２１を積層膜による段差が大きなシール部に形成すれば、セルギャップにこの段差が反映されることがなくなる。またシール部は液晶装置の周縁部の画像表示領域外であるので画像特性を損なうこともない。また基板間導通部２１の配設個数を増やしても額縁部の面積が増加しないので、画素数の大きい大パネルにおいても応答速度の遅延が起こることがなくなり、これによっても高品質の表示が可能となる。
【００３２】
また基板間導通部２１と柱状スペーサ２２が、ともに表示領域内に配設されても、たとえば半導体層の電極領域や各画素の境界となるブラックマトリクス領域などに選択的にこれらを配設することにより、表示に影響を与えることなく、セルギャップの制御と基板間の電気的接続とが可能となる。たとえば上基板１においては基板間導通部２１の配設領域をブラックマトリクスの形状と一致させ、下基板２においては柱状スペーサ２２の配設領域をストライプ状に形成された走査線上とするものである。
【００３３】
基板間導通部２１および柱状スペーサ２２の配設個数は特に限定されるものではないが、基板への接触面積が同一である場合には、径が大きいものを数少なく配設するよりも、その径が小さいものを多数個配設することが好ましい。これは液晶層３への液晶材料の注入の問題、液晶層３への電圧印加を均一とするという点等の利点があるためである。基板間導通部２１は、より均一で迅速な応答を考慮して、画像表示部周縁のそれぞれの角部もしくは辺に１個以上配設されることがより好ましい。
【００３４】
さらに基板導通部２１および柱状スペーサ２２を構成する各凸部１１、１２の断面形状は図２に示したように正六角形に限定されるものではなく、断面矩形、円形、楕円形のほか種々の多角形であってもよい。
【００３５】
凸部１１、１２は、１層または複数層の膜材料からなり、たとえばアクリル膜、ポリイミド膜のような感光性を有する熱硬化型の樹脂材料や、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機材料であってもよい。これらの材料を用いると、半導体の製造工程で一般に用いられる製膜技術、特にフォトリソグラフィー技術等を利用して基板上に所望形状の柱状スペーサを所望の高さで容易に形成することができるので好適である。さらに基板１、２上に直接凸部１１、１２を配設する構成の場合には、基板１、２と同材料であってもよい。この場合には、基板１、２の成形とともに凸部１１、１２を一体成形できるので、特別の材料と製造プロセスとを用意する必要がなく、製造コストを増大させることがない。
【００３６】
図１ないし図３に示したように、凸部１１、１２をフォトリソグラフィー技術によって形成した場合、それらの縦方向の断面形状は、基板側を下底とした台形となる。たとえば上基板１に形成された凸部１１の底面積は上基板側が大きく、下基板側では小さくなる。下基板２の凸部１２についても同様であり、凸部が形成されている基板側の底面積が大きくなる。このような状態を鑑みて、基板間導通部２１と柱状スペーサ２２は、一方の基板上に形成するのではなく、それぞれ上下の基板上に分けて形成されることが好ましい。基板間導通部２１と柱状スペーサ２２の底面積に上下で差があっても、いずれも形成された基板側の底面積が大きいので、上下の基板の両方でそれぞれを形成し、これらを張り合わせると、それぞれの凸部１１、１２の底面積が大きな側が互い違いとなり、液晶パネル全体としての凸部１１、１２の底面積は上下の基板で差異が生じないこととなる。
【００３７】
［液晶装置の製造プロセス］
次に、上記構成の液晶パネルの製造プロセスについて説明する。
まず透明基板を用意し、上下の基板とする。上基板１には、例えば金属クロムをスパッタリングした後、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程を経て遮光膜を形成する。なおこの遮光膜は、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属材料の他、カーボンやＴｉをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどの材料から形成してもよい。次に、カラーフィルタ４となる色材層を染色法、顔料分散法、印刷法などの周知の方法を用いて形成する。
【００３８】
一方、下基板２上には下地絶縁膜を形成し、その上にアモルファスのシリコン層を積層する。このアモルファスシリコン層に対して、例えばレーザアニール処理等の加熱処理を施すことにより、アモルファスシリコン層を再結晶させ、例えば膜厚３０〜１００ｎｍ程度の結晶性のポリシリコン層を形成する。次にこのポリシリコン層を半導体層７のパターンとなるようにパターニングし、その上に例えば膜厚３０〜１５０ｎｍ程度のゲート絶縁膜となる絶縁薄膜を形成する。その後、表示領域のうち、ＴＦＴと蓄積容量部との接続部および蓄積容量部の下部電極となるべき領域以外の領域をポリイミド等のレジストでマスクした後、例えばドナーとしてのＰＨ３／Ｈ２イオンを絶縁薄膜を介してポリシリコン層にドーピングする。次に上記レジストを剥離した後、絶縁薄膜上に走査線および容量線を形成する。この走査線等の形成は、タンタルまたはＡｌ等の金属をスパッタまたは真空蒸着した後、当該走査線等のレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしたエッチングを行い、レジストパターンを剥離することにより行う。そして、当該走査線および容量線の形成後、蓄積容量部を覆うレジストパターンを形成した後、イオンを注入する。以上の工程により、ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域が形成される。
【００３９】
さらに絶縁薄膜を積層し、その後、ソースコンタクトホールおよびドレインコンタクトホールとなる位置を開口し、その後、アルミニウム等の金属をスパッタまたは蒸着し、データ線およびドレイン電極の形状をなすレジストパターンを形成し、これをマスクとしてエッチングすることにより、データ線とドレイン電極とを形成する。さらに平坦化膜を塗布した後、膜厚約５０〜２００ｎｍ程度のＩＴＯ等の透明導電性薄膜を形成し、これをパターニングして画素電極を形成する。以上の工程により、本実施の形態の下基板２が完成する。
【００４０】
上述した各工程によって用意された上下基板１、２上にそれぞれ凸部１１、１２を形成する。これには、各基板上にアクリル樹脂膜を形成した後、フォトレジストを形成し、マスク露光、現像、エッチング、レジスト剥離を行うことにより、所定領域に所望の高さ寸法を有する凸部１１、１２を配設することができる。アクリル樹脂膜が感光性を有する場合には、フォトレジストを用いることなく、アクリル樹脂膜に対して直接、マスク露光、現像を行えば良い。下基板２に設けられた凸部１２はそのまま柱状スペーサ２２とされるが、上基板１に設けられた凸部１１の表面には、真空蒸着法、スパッタ法等の各種製膜技術によって導電層２０を形成して基板間導通部２１とすることができる。図１に示した本実施の形態は、導電層２０と共通電極５とが一体に形成されたものであるが、このような構成は、基板表面をマスクすることなく全面に導電層２０を形成することにより得られる。このようにすると導電層２０と共通電極５とを一工程にて形成することができ、工程の簡略化に伴って製造コストを低減できる。共通電極５と導電層２０とを別個に形成する際には、凸部１１以外の基板表面に感光性樹脂材料を塗布するなどしてマスキングし、導電層２０の形成後にマスク材を除去すればよい。いずれの方法によっても導電層２０は薄膜製造技術によって正確な膜厚で凸部１１表面に形成することができる。
【００４１】
たとえば図１ないし図３に示した本実施態様の液晶パネル１００において、基板間導通部２１を遮光膜上に、柱状スペーサ２２を液晶パネル１００の各画素の境界領域となるＴＦＴのデータ線７の配設領域上に、それぞれ形成してセルギャップを３．５μｍに設定する場合には、基板間導通部２１と柱状スペーサ２２のそれぞれの高さは以下のように設定することができる。下基板２の平坦性が非常に良く、配線領域上と画素領域上との間において段差が生じていない場合には、セルギャップ（＝３．５μｍ）は柱状スペーサ２２の高さＲ２と等しい。下基板２の下地絶縁膜６と絶縁薄膜８と平坦化膜９と電極１０のそれぞれの膜厚の合計値Δ２２（＝３μｍ）と上基板１上のカラーフィルタ４と共通電極５の膜厚との和Δ２１をセルギャップに加算した値、すなわちＲ＝Ｒ２＋Δ２１＋Δ２２とし、Ｒ＝７．５μｍを基板間距離とする。基板間導通部２１の高さＲ１は、基板間距離Ｒから下基板２上の膜厚Δ２２を減じた値、すなわちＲ−Δ２２＝Ｒ１とし、Ｒ１＝４．５μｍを基板間導通部２１の高さＲ１とする。基板間導通部２１の凸部１１の高さは、カラーフィルタ４上の共通電極５の膜厚０．２μｍを減じた値４．３μｍとなる。基板間導通部２１と柱状スペーサ２２の形成位置とその高さとは、フォトリソグラフィー技術を利用することにより所望に変化させることができるのみならず、通常の液晶パネルの製造プロセスを若干変更するのみで充分に形成可能である。
【００４２】
なお基板上に凸部を直接形成する場合には、基板の成形時に一体成形してもよく、これにより製造工程の簡略化を図ることができる。凸部をシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機材料から構成する場合には、半導体製造工程に一般に用いられる製膜技術等を利用することにより、容易かつ正確に所望膜厚のものを所望形状で製造可能である。さらに、必要に応じて凸部は複数の膜材料を積層して構成してもよい。
【００４３】
上述のように基板間導通部２１と柱状スペーサ２２とがそれぞれ形成された上基板１と下基板２とを対向させて配置し、シール材により貼り合わせ、空パネルを作製する。次いで、液晶を空パネル内に封入すれば、本実施の形態の液晶装置が作製される。
【００４４】
［第２の実施形態の液晶装置の構成］
以下、本発明の第２の実施形態を図４を参照して説明する。図４に示した液晶装置が第１図ないし第３図に示した液晶装置と異なるところは、基板間導通部２１を下基板２に、柱状スペーサ２２を上基板１に、それぞれ設けたところである。上述したように基板間導通部２１と柱状スペーサ１２の高さはＲ＝Ｒ１＋Δ１１＋Δ１２＝Ｒ２＋Δ２１＋Δ２２を満たすものである。従って、図１ないし図３に示した第１の実施の形態と全く同様にＲ、Δ１１、Δ１２、Δ２１、Δ２２の各値を設定した場合には、Ｒ１＝４．３μｍ、Ｒ２＝３．５μｍとなる。このように基板間導通部２１と柱状スペーサ２２との配置関係が逆転した場合においても、本発明の効果は全く変わらず、全面にわたって厳密にセルギャップが制御され、上下基板間での電気的接続が安定的に維持された液晶装置とすることができる。
【００４５】
図５は本発明の第３の実施の形態を示したものであって、液晶装置の全体構成を示す概略平面図である。本実施の形態は、液晶層３を封止するシール部４０の内部に基板間導通部２１を配設した構成に特徴があり、液晶装置１００の表示領域をなす矩形の各辺に複数個の基板間導通部２１を設けたものである。この例にあっては、各辺に２個づつの基板間導通部２１が設けられており、各基板間導通部２１で上下基板間の電気的接続が行われると共に、配線がなされて実装領域５０の端子類（図示せず）に接続されている。このような構成とすることにより、基板間導通部２１はシール部４０の配設スペース内に収容されることとなり、その配設個数を増加させても液晶装置１００の額縁部を増大することがない。よって、例えばパッシブマトリクス方式の液晶装置であれば、液晶パネル１００の画素数が増加しても、基板間導通部２１の配設個数を増加させることが可能であるので、電圧の印加に対して遅延のない表示が可能となる。
【００４６】
また、このような構成によれば、シール部４０によって基板間導通部２１と電極との圧着度を向上させ、その機械的強度を増すのみならず圧着状態の変化による基板間導通部２１の抵抗値の変化を低減することができる。これによって基板間でより一層と信頼性の高い電気的導通を保持することができる。さらに導電層２０はシール部４０に保護され、直接外気に曝されることがなくなるので、酸化等による導電層２０の抵抗値の上昇等を防止することができ、より耐候性の良好な液晶装置とすることができる。
【００４７】
また、基板間導通部２１はセルギャップを保持するためのスペーサとしても機能するものである。シール領域は、電極層や半導体層等の膜構成が他の領域と異なり段差が生じるが、この領域における段差の高さを緩和するように、その高さを調整したスペーサとしての基板間導通部２１を設けることにより、全面にわたってセルギャップが厳密に調整された液晶装置とすることができる。
【００４８】
本発明の液晶装置においては、基板間導通部２１と柱状スペーサ２２との構成が特徴的なものであるが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。たとえば上記実施の形態においてはＴＦＴをスイッチング素子としたアクティブマトリクスタイプの半透過反射型の液晶装置１００を主として例示したが、その他、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）をスイッチング素子としたアクティブマトリクス方式の液晶装置、あるいはパッシブマトリクス方式の液晶装置に適用することも可能である。
【００４９】
図６は本発明の構成をパッシブマトリクス方式に適用した一実施の形態を示したものである。図６の液晶装置１０１においては、各画素に電圧を印加するための電極５、１０がそれぞれストライプ状に形成されており、上下基板１，２の電極５、１０の交点で各画素の駆動が行われるようになっている。上基板１の電極５は、液晶装置１０１の長辺方向に沿って配線されており、下基板２の電極１０は液晶装置１０１の短辺方向に沿って配線されている。また、下基板２上のシール部４０に対応する領域には、上基板１の電極５に信号を与えるための引き廻し配線５ａが形成されている。また、下基板２上には、下基板２の電極１０に信号を与えるための引き廻し配線（図示せず）も形成されている。そして、基板間導通部２１は、シール部４０に対応する領域内の各電極５と各引き廻し配線５ａとの交点に配設されており、これによって上下基板間の電気的接続が行われる。本発明の構成によれば、基板間導通部２１の占有面積が小さいので、その配設個数を増加させることができる。また基板間導通部２１と柱状スペーサ２２の配設によって液晶の全領域でのセルギャップを均一に保持することができる。
【００５０】
［電子機器］
以下、本発明の液晶装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
図８は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図８において、符号６００は情報処理装置、符号６０１はキーボードなどの入力部、符号６０３は情報処理装置本体、符号６０２は上記の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
図９は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図９において、符号７００は時計本体を示し、符号７０１は上記の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
図７から図９に示す電子機器は、上記の液晶装置を用いた液晶表示部を備えたものであるので、表示品位の高い電子機器を実現することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶装置によれば、基板間を所定の距離に保持する凸部を基板のそれぞれに設け、一方の基板の凸部に導電層を被覆して基板間導通部とすると共に、他方の凸部は柱状スペーサとしたので、液晶パネル中でのスペーサの偏在を防止するとともに、基板間で安定した電気的導通の保持が可能となり、表示特性の良好な液晶装置とすることができる。
また基板間導通部と柱状スペーサとの高さを異ならしめて、各基板上の積層膜の凹凸に対応できるようにしたので、全面にわたって厳密にセルギャップが制御された液晶装置を得ることができる。
さらにスペーサとして機能する基板間導通部をシール部内に収容することにより、その配設個数を増加させることができ、応答速度の遅延のない良好な表示特性を有する狭額縁の液晶装置とすることができる。
また、この構成によればシール部によって基板間導通部が保護されるので、導電層が外気に曝されることがなくなり、耐候性の良好な液晶装置とすることができる。
また本発明の製造方法によれば、基板間導通部と柱状スペーサとなる各基板の凸部をフォトリソグラフィーにより形成するものであるので、所望の基板間導通部と柱状スペーサとを正確に形成することができるばかりでなく、通常の製造工程の若干の変更により高品質な液晶装置を安価にて提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の液晶装置の概略断面図である。
【図２】同、液晶装置のＴＦＴアレイ基板における画素の概略模式平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿う概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の液晶装置の概略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の液晶装置の概略平面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の液晶装置の概略平面図である。
【図７】本発明の液晶装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の液晶装置を用いた電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図９】本発明の液晶装置を用いた電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１０】従来の液晶装置の概略平面図である。
【符号の説明】
１　上基板
２　下基板
３　液晶層
５　電極
１０　画素電極
１１　凸部
１２　凸部
２０　導電層
２１　基板間導通部
２２　柱状スペーサ
４０　シール材

Claims

互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板を構成する各基板の内面に、基板間を所定の距離に保持する凸部と、導電部とがそれぞれ設けられ、前記一対の基板のうちの一方の基板に設けられた凸部は柱状スペーサとされ、前記一対の基板のうちの他方の基板に設けられた凸部は柱状スペーサの表面が導電層で被覆されてなる基板間導通部とされ、前記各基板の導電部同士が前記基板間導通部を介して電気的に接続されたことを特徴とする液晶装置。
前記柱状スペーサと前記基板間導通部とは、それぞれの基板の互いに異なる領域に各々設けられることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
前記柱状スペーサの高さと、前記基板間導通部の高さとが、異なることを特徴とする請求項２記載の液晶装置。
前記一方の基板の柱状スペーサの高さと当該柱状スペーサが配置される領域における前記一方の基板上の積層膜の膜厚および前記他方の基板上の積層膜の膜厚との和と、前記他方の基板の基板間導通部の高さと当該基板間導通部が配置される領域における前記他方の基板上の積層膜の膜厚および前記一方の基板上の積層膜の膜厚との和とが等しいことを特徴とする請求項３記載の液晶装置。
前記基板間導通部は、各基板における画像表示領域外の周辺部に設けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の液晶装置。
前記基板間導通部が液晶を封止するシール部の内部に設けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の液晶装置。
前記柱状スペーサが樹脂材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の液晶装置。
前記基板間導通部の導電層が金属層からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の液晶装置。
前記基板間導通部の導電層が透明導電性膜からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の液晶装置。
互いに対向する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のそれぞれに柱状スペーサをフォトリソグラフィーにより形成する工程と、
前記一対の基板のうちの一方の基板に設けられた柱状スペーサを、基板間を所定の距離に保持する凸部とするとともに、前記一対の基板のうちの他方の基板に設けられた柱状スペーサに導電層を被覆して基板間導通部をなす凸部を形成する工程とを有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
請求項１０記載の液晶装置の製造方法であって、一対の基板のそれぞれを特定領域と非特定領域とに区画するとともに、一方の基板の特定領域内と、他方の基板の非特定領域内とに、それぞれ凸部をフォトリソグラフィーにより形成する工程を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。