JP2005250036A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 新たな膜などを追加して形成することなく、基板間での短絡を防止可能な電気光学装置、およびそれを備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】 電気光学装置１ａにおいて、素子基板１０には、データ線５２ａ、ＴＦＤ素子５６ａおよび画素電極３４ａが形成され、さらには、データ線５２ａを覆うように樹脂スペーサ９が形成されている。樹脂スペーサ９は、素子基板１０と対向基板２０との基板間隔を制御するとともに、データ線５２ａと、対向基板２０に対向電極として形成されている走査線５１ａとの短絡を防止する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一対の基板間に電気光学物質が介在する電気光学装置、およびこの電気光学装置を備えた電子機器に関するものである。

代表的な電気光学装置であるアクティブマトリクス型の液晶装置では、電気光学物質としての液晶を保持する一対の基板のうちの一方の基板に、信号配線、この信号配線に電気的に接続する画素スイッチング素子、およびこの画素スイッチング素子を介して信号配線に電気的に接続する画素電極が形成され、他方の基板には、画素電極と対向する対向電極が形成されている。

ここで、画素スイッチング素子としては、例えば、薄膜ダイオード（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ／以下、ＴＦＤという）素子が用いられ、画素電極としてはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜が用いられている。また、液晶装置では、液晶の層厚を規定するためには基板間隔を制御する必要があるため、従来は、一対の基板を貼り合せる際、一方の基板上に多数の粒状スペーサを散布し、これらの粒状スペーサを基板間に介在させることにより、基板間隔を制御している(例えば、特許文献１参照)。

また、一方の基板に柱状スペーサを形成し、この柱状スペーサの先端部を他方の基板に当接させて基板間隔を制御することもある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−６６４８０号公報 特開２００３−３４４８３８号公報

画素スイッチング素子としてＴＦＤ素子を用いた場合、信号配線の表面には薄い配向膜しかないため、基板間に導電性の異物が混入すると、信号配線と対向電極との間に短絡が発生することがある。なお、基板間には粒状スペーサや柱状スペーサが介在しているが、これらのスペーサは、基板間に点在しているだけであるため、信号配線と対向電極との短絡を防止する機能は有していない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、新たな膜などを追加して形成することなく、基板間での短絡を防止可能な電気光学装置、およびそれを備えた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、信号配線、該信号配線に電気的に接続する画素スイッチング素子、および該画素スイッチング素子を介して前記信号配線に電気的に接続する画素電極が形成された第１の基板と、該第１の基板に対向配置され、前記画素電極と対向する対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に保持された電気光学物質とを有し、前記第１の基板には、該第１の基板から第２の基板に向けて突出した先端部が当該第２の基板に当接する基板間隔制御用の樹脂スペーサが形成され、当該樹脂スペーサは、前記信号配線の上面および側面を覆うように形成されていることを特徴とする。

本発明では、信号配線の上面および側面を覆うように樹脂スペーサが形成されているため、基板間に導電性の異物が混入しても、信号配線と対向電極との短絡などを確実に防止することができる。また、樹脂スペーサは、基板間隔を制御する機能も備えているため、フォトリソグラフィ工程で従来の柱状スペーサの形状を変更するだけでよく、新たな膜や新たな工程を追加する必要がない。さらに、信号配線を覆うように樹脂スペーサを形成すれば、その形成面積が広いので、基板として薄い基板を用いた場合でも、外力で基板間隔が変動することがなく、樹脂スペーサが第１の基板から剥がれることもない。しかも、信号配線を覆うように樹脂スペーサを形成すれば、樹脂スペーサを広い面積に形成する場合でも、画素電極としてのＩＴＯ膜の表面に樹脂スペーサを形成する必要がないので、高い画素開口率を確保でき、かつ、ＩＴＯ膜と樹脂との密着性の低さに起因する剥離などの問題も発生しない。

本発明は、前記第１の基板からみたとき前記信号配線が前記画素電極と比較して高い位置にあるような電気光学装置に適用すると、その効果が顕著である。このような形態の電気光学装置では、特に信号配線と対向電極との短絡が発生しやすいが、本発明によれば、このような短絡を確実に防止することができる。

このような電気光学装置としては、前記画素スイッチング素子としてＴＦＤ素子を用いたものがあり、このような電気光学装置では、信号配線の表面に極めて薄い配向膜しか介在しない。従って、本発明において、信号配線の上面および側面を覆うように樹脂スペーサを形成すれば、信号配線と対向電極との短絡を防止でき、かつ、信号配線と画素電極との間に寄生容量が形成されることを確実に防止することができる。

本発明に係る電気光学装置は、携帯電話機やモバイルコンピュータなどといった電子機器に用いられる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺が各層や各部材ごとに異なる場合がある。

（電気光学装置の全体構成）
図１は、本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した電気光学装置を素子基板の側からみた概略斜視図、および電気光学装置を画素電極を通る部分でＹ方向に切断したときの断面を模式的に示す説明図である。図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明に係る電気装置の画素構成を示す断面図、信号配線を横切るように切断した様子を模式的に示す断面図、および平面図であり、図３（Ａ）は、後述する図４（Ａ）のＢ−Ｂ′線に沿って電気光学装置を切断したときの断面図で表してある。

図１に示す電気光学装置１ａは、画素スイッチング素子としてＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）を用いたアクティブマトリクス型液晶装置であり、交差する２方向をＸ方向およびＹ方向としたとき、複数の走査線５１ａがＸ方向（行方向）に延びており、複数のデータ線５２ａがＹ方向（列方向）に延びている。走査線５１ａとデータ線５２ａとの各交差点に対応する位置には画素５３ａが形成され、この画素５３ａでは、液晶層５４ａと、画素スイッチング用のＴＦＤ素子５６ａ（非線形素子）とが直列に接続されている。各走査線５１ａは走査線駆動回路５７ａによって駆動され、各データ線５２ａはデータ線駆動回路５８ａによって駆動される。

このような電気光学装置１ａを構成するにあたって、本形態では、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、素子基板１０と対向基板２０とをシール材３０によって貼り合わせるとともに、両基板とシール材３０とによって囲まれた領域内に電気光学物質としての液晶１９を封入してある。シール材３０は、対向基板２０の縁辺に沿って略長方形の枠状に形成されるが、液晶を封入するために一部が開口している。このため、液晶１９の封入後にその開口部分が封止材３１によって封止される。

素子基板１０は、対向基板２０とシール材３０によって貼り合わされた状態で対向基板２０の端縁から一方の側に張り出した張り出し領域１０ａを有しており、この張り出し領域１０ａに向けて、データ線５２ａおよび走査線５１ａに接続する配線パターン８（信号線）が延びている。シール材３０には導電性を有する多数の導通粒子が分散されており、この導通粒子は、例えば金属のメッキが施されたプラスチックの粒子や、導電性を有する樹脂の粒子であり、素子基板１０および対向基板２０の各々に形成された配線パターン同士を基板間導通させる機能を備えている。このため、本形態では、データ線５２ａに対して画像信号を出力する第１のＩＣ４、および走査線５１ａに走査信号を出力する２つの第２のＩＣ５が素子基板１０の張り出し領域１０ａにＣＯＧ実装され、かつ、この素子基板１０の張り出し領域１０ａの端縁に対して可撓性基板７が接続されている。

なお、電気光学装置１ａと対向するように偏光板や位相差板などが配置されるが、本発明とは直接の関係がないため、それらの図示および説明を省略する。

図２（Ｂ）および図３（Ａ）において、素子基板１０および対向基板２０は、ガラスや石英などの光透過性を有する板状部材である。素子基板１０の内側（液晶１９の側）表面には、上述した複数のデータ線５２ａ、後述する画素スイッチング用のＴＦＤ素子（図２（Ｂ）には図示せず）、画素電極３４ａ、および配向膜１２などが形成されている。対向基板２０の内側（液晶１９の側）の面上には、画素電極３４ａと対向する領域を避けるようにブラックマトリクスあるいはブラックストライプと称せられる遮光膜２１が形成され、画素電極３４ａと対向する領域には、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のカラーフィルタ２２が所定の配列で形成されている。また、対向基板２０において、遮光膜２１およびカラーフィルタ２２を形成した面には、その平坦化および保護のために平坦化層２３がコーティングされている。平坦化層２３の表面にＩＴＯ膜からなる走査線５１ａ（対向電極）が形成され、さらにそれらの表面に配向膜２４が形成されている。

（ＴＦＤ素子の構成）
図４（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す電気光学装置において画素スイッチング素子として用いたＴＦＤ素子、および後述する樹脂スペーサの説明図である。

図４（Ａ）、（Ｂ）において、素子基板１０は、表面に下地層１４が形成され、ＴＦＤ素子５６ａは、この下地層１４の上に形成された第１ＴＦＤ素子３３ａおよび第２ＴＦＤ素子３３ｂからなる２つのＴＦＤ素子要素によって、いわゆるＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造として構成されている。このため、ＴＦＤ素子５６ａは、電流−電圧の非線形特性が正負双方向にわたって対称化されている。下地層１４は、例えば、厚さが５０〜２００ｎｍ程度の酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）によって構成され、ＴＦＤ素子５６ａの密着性を向上させ、さらに素子基板１０からの不純物の拡散を防止するために設けられている。なお、下地層１４は、画素電極３４ａが形成されている領域では除去されている。

第１ＴＦＤ素子３３ａおよび第２ＴＦＤ素子３３ｂは、第１金属層３２ａと、この第１金属層３２ａの表面に形成された絶縁層３２ｂと、絶縁膜３２ｂの表面に互いに離間して形成された第２金属層３２ｃ、３２ｄとによって構成されている。第１金属層３２ａは、例えば、厚さが１００〜５００ｎｍ程度タンタル単体膜、タンタル合金膜等によって形成され、絶縁層３２ｃは、例えば、陽極酸化法によって第１金属層３２ａの表面を酸化することによって形成された厚さが１０〜３５ｎｍの酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）である。第２金属層３２ｃ、３２ｄは、例えばクロム（Ｃｒ）等といった金属膜によって５０〜３００ｎｍ程度の厚さに形成されている。第２金属層３２ｃは、そのままデータ線５２ａとなり、他方の第２金属層３２ｄは、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等といった透明導電材からなる画素電極３４ａに接続されている。ここで、素子基板１０からみたとき、データ線５２は、画素電極３４ａより高い位置にある。

（基板間隔の制御）
図３（Ａ）および図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本形態の電気光学装置１ａにおいて、素子基板１０には、データ線５２ａ（信号配線）の上面および側面を覆うように厚い樹脂スペーサ９が形成されており、この樹脂スペーサ９は、先端部が対向基板２０に当接して、基板間隔を制御している。

また、樹脂スペーサ９は、データ線５２ａに沿って延びており、データ線５２ａは、端子領域などといった露出している必要がある箇所を除いて、上面および側面が樹脂スペーサ９によって完全に覆われている。

このため、本形態の電気光学装置１ａでは、素子基板１０からみたとき、データ線５２が画素電極３４ａより高い位置にあるが、この最も高い位置にあるデータ線５２ａが樹脂スペーサ９で完全に覆われているので、図３（Ｂ）に示すように、基板間に導電性異物８１が混入した場合でも、データ線５２ａと対向基板２０側の走査線５１ａ（対向電極）とが短絡することがない。

また、データ線５２ａが樹脂スペーサ９で完全に覆われているので、図３（Ｃ）に示すように、データ線５２ａと画素電極３４ａとが近接している場合でも、両者間に寄生容量８２が形成されることもない。

さらに、樹脂スペーサ９は、基板間隔を制御する機能も備えているため、フォトリソグラフィ工程で従来の柱状スペーサの形状を変更するだけでよく、新たな膜や新たな工程を追加する必要がない。

さらに、データ線５２ａを覆うように樹脂スペーサ９を形成すれば、その形成面積が広いので、基板として薄い基板を用いた場合でも、外力で基板間隔が変動することがなく、かつ、樹脂スペーサ９が素子基板１０から剥がれることもない。しかも、データ線５２ａを覆うように樹脂スペーサ９を形成すれば、樹脂スペーサ９を広い面積に形成する場合でも、画素電極３４ａとしてのＩＴＯ膜の表面に樹脂スペーサ９を形成する必要がない。それ故、高い画素開口率を確保でき、かつ、ＩＴＯ膜と樹脂との密着性の低さに起因する剥離などの問題が発生しない。

（電気光学装置１ａの製造方法）
図５は、図２に示す電気光学装置の製造方法を示す工程図である。本形態の電気光学装置１ａを製造するにあたっては、図５に示す能動素子形成工程Ｐ１１〜シール材印刷工程Ｐ１６からなる素子基板形成工程と、走査線形成工程Ｐ２１〜粒状スペーサ散布工程Ｐ２４からなる対向基板形成工程とは別々に行われる。また、以下に説明する工程の多くは、素子基板１０および対向基板２０を多数取りできる大面積の元基板の状態で行われ、元基板同士を貼り合わせた後、切断されるが、以下の説明では、所定サイズに切断した素子基板１０および対向基板２０を用いた例で説明する。

まず、素子基板形成工程のうち、能動素子形成工程ＳＰ１１では、成膜工程、フォトエッチング工程、および陽極酸化工程など、周知の方法でデータ線５２ａ、配線パターン８、およびＴＦＤ素子５６ａなどを形成する。

次に、画素電極形成工程Ｐ１２では、ＩＴＯによって画素電極２３ａを形成するとともに、配線パターン８の端部にＩＴＯ膜を形成してパッドを形成する。

次に、樹脂スペーサ形成工程Ｐ１３において、フォトリソグラフィ技術を用いて図３および図４を参照して説明した樹脂スペーサ９を形成する。

次に、配向膜形成工程Ｐ１４において配向膜２１を形成した後、ラビング処理工程Ｐ１５において、配向膜２１に対してラビング処理その他の配向処理を行う。

次に、シール材印刷工程Ｐ１６において、図２に示すように、ディスペンサーやスクリーン印刷等によってシール材３０を環状に塗布する。なお、シール材３０の一部分に液晶注入用の開口を形成しておく。

以上の素子基板形成工程とは別に、対向基板形成工程では、まず、対向電極形成工程Ｐ２１において、走査線５１ａを形成した後、配向膜形成工程Ｐ２２で配向膜２４を形成し、次に、ラビング処理工程Ｐ２３において配向膜２４に対してラビング処理その他の配向処理を行う。

そして、貼り合わせ工程Ｐ３１において、素子基板１０と対向基板２０とを位置合わせした上でシール材３０を間に挟んで、基板１０、２０同士を貼り合わせ、次に、シール材硬化工程Ｐ３２で、紫外線硬化その他の方法でシール材３０を硬化させる。これにより、空のパネル構造体を形成した後、液晶注入工程Ｐ３３において、液晶注入用の開口からパネルの内側に液晶を減圧注入し、次に、注入口封止工程Ｐ３４において、封止材３１で開口を封止する。しかる後に、実装工程Ｐ３５において、素子基板１０に対して、ＩＣ４、５、および可撓性基板７を異方性導電材で実装し、電気光学装置１ａを完成させる。

［その他の実施の形態］
上記形態は、ＴＦＤを非線形素子として用いたアクティブマトリクス型液晶装置に本発明を適用した例であるが、信号配線が露出している構成、あるいは極めて薄い膜のみで覆われているような構成の電気光学装置であれば、液晶装置以外の電気光学装置に本発明を適用することができる。

［電子機器への適用例］
本発明を適用した電気光学装置は、携帯電話機やモバイルコンピュータなどといった各種の電子機器において表示部として用いることができる。

本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した電気光学装置を素子基板の側からみた概略斜視図、および電気光学装置を画素電極を通る部分でＹ方向に切断したときの断面を模式的に示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明に係る電気装置の画素構成を示す断面図、信号配線を横切るように切断した様子を模式的に示す断面図、および平面図である。 図２に示す電気光学装置において画素スイッチング素子として用いたＴＦＤ素子、および樹脂スペーサの説明図である。 本発明に係る電気光学装置の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１ａ 電気光学装置、９ 樹脂スペーサ、１０ 素子基板（第１の基板）、１９ 液晶（電気光学物質）、２０ 対向基板（第２の基板）、３４ａ 画素電極、５１ａ 走査線（対向電極）、５２ａ データ線（信号配線）、５６ａ ＴＦＤ素子、８１ 導電性異物、８２ 寄生容量

Claims (4)

1. 信号配線、該信号配線に電気的に接続する画素スイッチング素子、および該画素スイッチング素子を介して前記信号配線に電気的に接続する画素電極が形成された第１の基板と、該第１の基板に対向配置され、前記画素電極と対向する対向電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に保持された電気光学物質とを有し、
   前記第１の基板には、該第１の基板から前記第２の基板に向けて突出して先端部が当該第２の基板に当接する基板間隔制御用の樹脂スペーサが形成され、
   当該樹脂スペーサは、前記信号配線の上面および側面を覆うように形成されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 請求項１において、前記第１の基板では、該第１の基板からみたとき前記信号配線が前記画素電極と比較して高い位置にあることを特徴とする電気光学装置。
3. 請求項１または２において、前記画素スイッチング素子は、薄膜ダイオード素子であることを特徴とする電気光学装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに規定する電気光学装置を有することを特徴とする電子機器。

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