(57)【要約】【課題】ギャップ保持部材が限られた画素領域内に均一性よく配置され、機械的信頼性に優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】対向する二つの基板の間に、複数の柱状のギャップ保持部材と、液晶と、を備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、複数の薄膜トランジスタを構成する配線の少なくともいずれか一は、複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、該第１の領域に接する第２の領域と、からなる複数の拡張部と、を有し、複数の柱状のギャップ保持部材の一方は該第２の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材の他方は第１の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材は複数の拡張部と重畳させる。【選択図】図２
2012093743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄膜トランジスタおよび複数の画素電極を有する第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられる複数の柱状のギャップ保持部材と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に挟持される液晶と、を少なくとも備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、
前記複数の薄膜トランジスタを構成する配線の少なくともいずれか一は、
前記複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、
前記複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、前記第１の領域に接する第２の領域と、からなる複数の拡張部と、を有し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材の一方は前記第２の基板に設けられた形成物に接し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材の他方は前記第１の基板に設けられた形成物に接し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材は前記複数の拡張部と重畳することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
複数の薄膜トランジスタおよび複数の画素電極を有する第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられる複数の柱状のギャップ保持部材と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に挟持される液晶と、を少なくとも備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、
前記複数の薄膜トランジスタを構成する配線の少なくともいずれか一は、
前記複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、
前記複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、前記第１の領域に接して且つ前記柱状のギャップ保持部材の上面形状の一部の相似形であって前記上面形状の一部より大きい第２の領域と、からなる複数の拡張部と、を有し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材の一方は前記第２の基板に設けられた形成物に接し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材の他方は前記第１の基板に設けられた形成物に接し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材は前記複数の拡張部と重畳することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
複数の薄膜トランジスタおよび複数の画素電極を有する第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられる複数の柱状のギャップ保持部材と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に
挟持される液晶と、を少なくとも備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、
前記複数の薄膜トランジスタを構成する配線の少なくともいずれか一は、前記複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、
前記複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、前記第１の領域に接する第２の領域と、該第２の領域とは逆側で前記第１の領域に接する第３の領域と、からなる複数の拡張部と、を有し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材の一方は前記第２の基板に設けられた形成物に接し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材の他方は前記第１の基板に設けられた形成物に接し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材は前記複数の拡張部と重畳することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
複数の薄膜トランジスタおよび複数の画素電極を有する第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられる複数の柱状のギャップ保持部材と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に挟持される液晶と、を少なくとも備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、
前記複数の薄膜トランジスタを構成する配線の少なくともいずれか一は、前記複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、
前記複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、前記第１の領域に接して且つ前記柱状のギャップ保持部材の上面形状の一部の相似形であって前記上面形状の一部より大きい第２の領域と、該第２の領域とは逆側で前記第１の領域に接して且つ前記柱状のギャップ保持部材の上面形状の一部の相似形であって前記上面形状の一部より大きい第３の領域と、からなる複数の拡張部と、を有し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材の一方は前記第２の基板に設けられた形成物に接し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材の他方は前記第１の基板に設けられた形成物に接し、
前記複数の柱状のギャップ保持部材は前記複数の拡張部と重畳することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記薄膜トランジスタは、前記第１の基板上に半導体膜がゲート絶縁膜を介してゲート電極上に重畳するボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、且つ前記配線はゲート電極に接続されるゲート配線であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記薄膜トランジスタは、前記第１の基板上に半導体膜がゲート絶縁膜を介してゲート電極上に重畳するボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、且つ前記配線はソース電極に接続されるソース配線であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記薄膜トランジスタは、前記第１の基板上に半導体膜がゲート絶縁膜を介してゲート電極上に重畳するボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、且つ前記配線はドレイン電極に接続されるドレイン配線であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記薄膜トランジスタは、前記第１の基板上にゲート電極がゲート絶縁膜を介して半導体膜上に重畳するトップゲート型の薄膜トランジスタであり、且つ前記配線はゲート電極に接続されるゲート配線であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記薄膜トランジスタは、前記第１の基板上にゲート電極がゲート絶縁膜を介して半導体膜上に重畳するトップゲート型の薄膜トランジスタであり、且つ前記配線はソース電極に接続されるソース配線であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記薄膜トランジスタは、前記第１の基板上にゲート電極がゲート絶縁膜を介して半導体膜上に重畳するトップゲート型の薄膜トランジスタであり、且つ前記配線はドレイン電極に接続されるドレイン配線であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一において、
前記柱状のギャップ保持部材は、円柱状または角柱状であることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、パッシブマトリクス型の液晶表示装置及びアクティブマトリクス型の液晶表示装置があり、電極が設けられた第１の基板と、及び第１の基板に対向して電極が設けられた第２の基板と、の間に液晶が挟持されている。
【０００３】
パッシブマトリクス型の液晶表示装置は、電極が行方向及び列方向に配設されており、当該電極が交差する領域（画素）が格子状に設けられている。そして、行方向の電極及び列方向の電極のそれぞれに所定のタイミングで電圧を印加することによって、入射光の透過率を制御して任意の画像を表示する表示装置である。
【０００４】
一方、アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、信号線及び走査線と呼ばれる配線で構成される画素を格子状に有する。そして、各画素は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）をスイッチング素子に用いることで、入射光の透過率を制御して任意の画像を表示する。
【０００５】
汎用されている液晶表示装置には、クロストークなどの影響が少なく、精細な画像表示ができるアクティブマトリクス型が用いられている。
【０００６】
液晶表示装置には、液晶を挟持している２枚の基板の隙間（セルギャップ）を一定にするために、球状のギャップ保持部材（スペーサ）、又は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られるギャップ保持部材（スペーサ）が用いられている。なお、本明細書では、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られるギャップ保持部材を便宜上、柱状のギャップ保持部材又は柱状スペーサと言い換える場合がある。
【０００７】
柱状スペーサを用いる方が、無秩序に散布される球状のスペーサを用いるより、入射光の透過を妨げる影響が少なく、より精細な画像を表示することができる。その際、該柱状スペーサを配置する位置は、画素の開口率や入射光の透過率を考慮して決定されている。その多くは、薄膜トランジスタや、保持容量素子、信号線及び走査線が設けられ、ブラックマトリクス（ＢＭ）と呼ばれる遮光膜で覆われる遮光領域に設けられることが多い（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−９６９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、柱状スペーサは、該柱状スペーサの径を大きくするほど対向基板を支えやすくなるために機械的強度が向上し、セルギャップをより一定に保つことができるといえる。汎用されている液晶表示装置に用いられている柱状スペーサの径は、具体的に数十μｍほどである。
【００１０】
しかし、各画素のスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタは、画素の開口率を向上させるために微細化が求められる。微細化の一つとして、薄膜トランジスタに設けられる電極に接続される配線、走査線駆動回路及び信号線駆動回路と電気的に接続される配線の配線幅を細くする手段がある。そのため、微細化を進めると、基板間の隙間を一定に保つ柱状スペーサの端部が液晶表示装置に設けられる形成物の段差と重畳するなどして、充分な機械的強度や均一なセルギャップを得ることが困難になる。
【００１１】
そこで、本発明の一態様は、機械的信頼性に優れた液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様の液晶表示装置は、複数の配線を有し、該配線の一部が拡大された領域を複数設けて、該拡大された領域にスペーサが配されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様であるアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、薄膜トランジスタを構成する電極と接続された配線が、第１の領域及び第１の領域に接する第２の領域を備える拡張部を有している。そして、絶縁膜を選択的にエッチングすることで設けられる柱状のギャップ保持部材は、該拡張部と重畳している。本明細書では、該第１の領域及び該第２の領域を合わせて、拡張部（配線の拡張部）と表記する。つまり、薄膜トランジスタを構成する電極と電気的に接続される配線は拡張部と非拡張部を有し、該拡張部は該非拡張部の配線幅より太い。なお、該第１の領域は、非拡張部の配線幅と同じ線幅の領域であり、該第２の領域は、該第１の領域より突出している領域である。さらに、柱状のギャップ保持部材は複数設けられ、柱状のギャップ保持部材と拡張部は同数である。
【００１４】
該配線の拡張部上には、絶縁膜などが設けられることを考慮すると、本発明の一態様は、複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、少なくとも一の対向電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に設けられる複数の柱状のギャップ保持部材と、第１の基板と第２の基板との間で挟持される液晶と、を少なくとも備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、複数の薄膜トランジスタに設けられる電極に接続される配線の少なくともいずれか一は、複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、第１の領域に接する第２の領域と、が設けられる複数の拡張部と、を有し、複数の柱状のギャップ保持部材の一方は第２の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材の他方は第１の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材は複数の拡張部と重畳することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１５】
さらに、薄膜トランジスタに設けられる電極に接続される配線の拡張部を、第１の領域と、柱状のギャップ保持部材の上面形状の外周に沿って拡大した第２の領域とすることで、柱状のギャップ保持部材の径を均一性よく大きくすることができる。つまり、本発明の他の一態様は、複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、少なくとも一の対向電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に設けられる複数の柱状のギャップ保持部材と、第１の基板と第２の基板との間で挟持される液晶と、を少なくとも備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、複数の薄膜トランジスタに設けられる電極に接続される配線の少なくともいずれか一は、複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、第１の領域に接して且つ柱状のギャップ保持部材の上面形状の外周に沿って拡大された第２の領域と、が設けられる複数の拡張部と、を有し、複数の柱状のギャップ保持部材の一方は第２の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材の他方は第１の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材は複数の拡張部と重畳することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１６】
そして、薄膜トランジスタに設けられる電極に接続される配線の拡張部は、第１の領域及び第２の領域に加えて、第２の領域に対向して第１の領域に接する第３の領域が設けられていてもよい。つまり、この形態では配線の拡張部は、第１の領域、第２の領域及び第３の領域を合わせた領域となる。なお、上記と同様に配線は、拡張部と非拡張部を有し、拡張部の配線幅は非拡張部の配線幅より太い。さらに、該第３の領域は、非拡張部の配線幅と同じ線幅の第１の領域より突出している領域である。また、柱状のギャップ保持部材は複数設けられ、柱状のギャップ保持部材と拡張部は同数である。
【００１７】
本発明の別の一態様は、複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、少なくとも一の対向電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に設けられる複数の柱状のギャップ保持部材と、第１の基板と第２の基板との間で挟持される液晶と、を少なくとも備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、複数の薄膜トランジスタに設けられる電極に接続される配線の少なくともいずれか一は、複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、第１の領域に接する第２の領域と、第２の領域に対向して第１の領域に接する第３の領域と、が設けられる複数の拡張部と、を有し、複数の柱状のギャップ保持部材の一方は第２の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材の他方は第１の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材は複数の拡張部と重畳することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１８】
さらに上記発明の一態様においても、薄膜トランジスタに設けられる電極に接続される配線の拡張部を、第１の領域と、柱状のギャップ保持部材の上面形状の外周に沿って拡大した第２の領域及び第３の領域とすることで、柱状のギャップ保持部材の径を均一性よく大きくすることができる。つまり、本発明の別の一態様は、複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、少なくとも一の対向電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に設けられる複数の柱状のギャップ保持部材と、第１の基板と第２の基板との間で挟持される液晶と、を少なくとも備えるアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、複数の薄膜トランジスタに設けられる電極に接続される配線の少なくともいずれか一は、複数の薄膜トランジスタのいずれかの電極に接続される複数の非拡張部と、複数の非拡張部と同じ線幅である第１の領域と、第１の領域に接して且つ柱状のギャップ保持部材の上面形状の外周に沿って拡大された第２の領域と、第２の領域に対向して第１の領域に接し、且つ柱状のギャップ保持部材の上面形状の外周に沿って拡大された第３の領域と、が設けられる複数の拡張部と、を有し、複数の柱状のギャップ保持部材の一方は第２の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材の他方は第１の基板に設けられた形成物に接し、複数の柱状のギャップ保持部材は複数の拡張部と重畳することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１９】
上記液晶表示装置に設けられる薄膜トランジスタは、チャネル形成領域となる半導体膜がゲート絶縁膜を介してゲート電極上に重畳するボトムゲート型であってもよいし、ゲート電極がゲート絶縁膜を介してチャネル形成領域となる半導体膜上に重畳するトップゲート型であってもよい。さらに、上記ボトムゲート型及びトップゲート型の薄膜トランジスタにおいて、上記拡張部は、ゲート電極を含むゲート配線、ソース電極を含むソース配線、又はドレイン電極を含むドレイン配線のいずれかに設けることができる。
【００２０】
本発明の一態様である液晶表示装置に設けられる柱状のギャップ保持部材は、例えば、上面形状が円である円柱状、又は上面形状が多角形である角柱状とすればよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一態様によって、ギャップ保持部材が、限られた画素内に均一性よく配置され、機械的信頼性に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】液晶表示装置のブロック図及び画素の回路構成を説明する図。
【図２】液晶表示装置の画素の構成及び配線に設けられる拡張部を説明する上面図。
【図３】液晶表示装置の構成を説明する断面図。
【図４】液晶表示装置の画素の構成及び薄膜トランジスタの配線に設けられる拡張部を説明する上面図。
【図５】液晶表示装置の画素の構成及び薄膜トランジスタの配線に設けられる拡張部を説明する上面図。
【図６】薄膜トランジスタの配線に設けられる拡張部の様々な形態の例を説明する上面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。また、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。なお、各図面において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。従って、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２４】
なお、図面において、薄膜トランジスタを構成する各層（又は電極）の積み重なりを表現する際に、上層端部よりはみ出している下層端部を、便宜上、薄膜トランジスタの上面図には図示しない場合がある。
【００２５】
なお、ＡとＢとが接続されている、と記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合と、ＡとＢとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）である。
【００２６】
また、電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位（例えば接地電位）との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。
【００２７】
「ソース」と「ドレイン」の機能は、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」と「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００２８】
本発明の一態様である液晶表示装置について説明する。図１（Ａ）は、液晶表示装置の構成例を示す図である。図１（Ａ）に示す液晶表示装置は、画素部１００と、走査線駆動回路１０３と、信号線駆動回路１０５と、各々が平行又は略平行に配設され、且つ走査線駆動回路１０３によって電位が制御されるｍ本（ｍは自然数）の走査線１０７（ゲート配線１０７ともいう）と、各々が平行又は略平行に配設され、且つ信号線駆動回路１０５によって電位が制御されるｎ本（ｎは自然数）の信号線１０９（ソース配線１０９ともいう）と、を有する。さらに、画素部１００はマトリクス状（ｍ行ｎ列）に配設された画素１１１を複数有する。なお、各走査線１０７は、画素部１００においてｍ行ｎ列に配設された複数の画素のうち、いずれかの行に配設されたｎ個の画素と電気的に接続される。また、各信号線１０９は、ｍ行ｎ列に配設された複数の画素のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の画素と電気的に接続される。
【００２９】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す液晶表示装置が有する画素１１１の回路図の一例を示す図である。図１（Ｂ）に示す画素１１１は、ゲート電極が走査線１０７と電気的に接続され、ソース電極が信号線１０９と電気的に接続された薄膜トランジスタ１１３と、一方の電極が薄膜トランジスタ１１３のドレイン電極と電気的に接続され、他方の電極が一定の電位を供給する配線（容量線ともいう）と電気的に接続された保持容量素子１１５と、一方の電極（画素電極ともいう）が薄膜トランジスタ１１３のドレイン電極及び保持容量素子１１５の一方の電極と電気的に接続され、他方の電極（対向電極ともいう）に固定電位を供給する配線と電気的に接続された液晶素子１１７と、を有する。
【００３０】
液晶素子１１７は、薄膜トランジスタ１１３及び画素電極が設けられる第１の基板と、対向電極が設けられる第２の基板とで挟持される液晶の光学的変調作用によって光の透過率を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶に与えられる電界（横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。該光は、透過型の液晶表示装置であればバックライトやサイドライトと呼ばれる照射光源からの光であり、反射型の液晶表示装置であれば、太陽光や室内灯などの外光が反射電極によって反射される光であり、半透過型の液晶表示装置であればその両方である。さらに、液晶を挟持させた第１の基板及び第２の基板は、可視光硬化性、紫外線硬化性又は熱硬化性の樹脂であるシール材料によって固着されている。
【００３１】
また、本明細書では、第１の基板に設けられる画素電極と、第２の基板に設けられる対向電極によって、液晶の光学的変調作用を制御する形態であるが、例えばＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）駆動型液晶表示装置のように、第１の基板のみに設けられる画素電極によって液晶の光学的変調作用を制御する形態でもよい。
【００３２】
薄膜トランジスタ１１３は、同一の基板上に設ける薄膜トランジスタを全て同じ極性に統一すると、工程数を抑えることができ、好ましい。そのため、本実施の形態では、画素部１００に設けられた薄膜トランジスタ１１３に限らず、走査線駆動回路１０３及び信号線駆動回路１０５に設けられた薄膜トランジスタも、ｎチャネル型の薄膜トランジスタとする。また、保持容量素子１１５間の電位差と液晶素子１１７間の電位差を等しくすることが可能である。
【００３３】
走査線駆動回路１０３及び信号線駆動回路１０５は、論理回路部と、スイッチ部又はバッファ部と、を有する。また、走査線駆動回路１０３及び信号線駆動回路１０５は、薄膜トランジスタ１１３を設ける第１の基板に設けてもよいし、走査線駆動回路１０３及び信号線駆動回路１０５の一部又は全部をＩＣ等の半導体装置で実装してもよい。
【００３４】
なお、材料及び形状などの詳細はここでは省略するが、本発明の一態様である液晶表示装置は、上記構成の他に照射光源、偏光板、位相差板、カラー表示に必要な着色層（カラーフィルタ）、遮光膜（ブラックマトリクス）など、汎用されている液晶表示装置に用いられている構造物を具備していてもよい。
【００３５】
次いで、画素１１１の具体的な構成例を図２（Ａ）に示す。図２（Ａ）は、２画素分の画素を示している。
【００３６】
図２（Ａ）において、ｍ本のゲート配線１０７（ゲート電極２０１を含む）は、ソース配線１０９（ソース電極２０３を含む）に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、且つ互いに離間するように配置されている。ｎ本のソース配線１０９（ソース電極２０３を含む）は、互いに平行（図中上下方向に延伸）且つ互いに離間された状態で配置されている。ｍ本のゲート配線１０７及び容量配線１１９は、走査線駆動回路１０３（図１（Ａ）参照）と電気的に接続されており、ｎ本のソース配線１０９は、信号線駆動回路１０５（図１（Ａ）参照）と電気的に接続されている。
【００３７】
また、容量配線１１９は、ｍ本のゲート配線１０７のそれぞれに隣接して位置しており、ゲート配線１０７に平行又は略平行な方向、つまり、ソース配線１０９に略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。保持容量素子１１５は、図２（Ａ）の一点鎖線で囲まれた箇所であり、ゲート絶縁膜を誘電体として、容量配線１１９とドレイン配線１２１（ドレイン電極２０５を含む）とで構成されている。画素電極１２４は、開口部１２６を介してドレイン配線１２１と電気的に接続されている。
【００３８】
画素電極１２４と電気的に接続された薄膜トランジスタ１１３は、点線で囲まれた箇所であり、マトリクス状に複数配置されている（図２（Ａ）の画素中の左上部）。
【００３９】
各画素のゲート配線１０７において、点線で囲まれた領域が拡張部１２９である。拡張部１２９の拡大図を図２（Ｂ）に示す。拡張部１２９は、第１の領域１２７及び第１の領域１２７に接する第２の領域１２８から構成されている。つまり、ゲート配線１０７は、拡張部１２９と、薄膜トランジスタ１１３のゲート電極２０１に電気的に接続される非拡張部と、を有し、拡張部１２９の配線幅は非拡張部の配線幅より太い。なお、第１の領域１２７は、非拡張部の配線幅と同じ線幅の領域であり、第２の領域１２８は、第１の領域１２７より突出している領域である。なお、本明細書において、ゲート電極２０１は、拡張部１２９の第１の領域１２７と同じ線幅であるゲート配線１０７の非拡張部から、突出した領域としている。
【００４０】
そして、柱状のギャップ保持部材１３０は、拡張部１２９の領域内に収まるように重畳している。つまり、柱状のギャップ保持部材１３０は、ゲート配線１０７の拡張部１２９と重畳し、ギャップ保持部材１３０はゲート配線１０７からはみ出していない。さらに、柱状のギャップ保持部材１３０は複数設けられているが、柱状のギャップ保持部材１３０は拡張部１２９と同数設けられていればよい。
【００４１】
なお、図示していないが、ゲート配線１０７上には、作製工程中に設けられるゲート絶縁膜や層間絶縁膜などの各種形成物が設けられていることから、より正確に記載すると、薄膜トランジスタ１１３が設けられる基板側の柱状のギャップ保持部材１３０は、拡張部１２９上の形成物に接して設けられることになる。又は、柱状のギャップ保持部材１３０は、拡張部１２９に接して設けられていてもよい。なお、図２（Ａ）に示す形態では、ギャップ保持部材１３０は各画素に配置されているが、これに限定されるわけではなく、ギャップ保持部材１３０を一定の間隔で配置してもよい。例えば、フルカラー表示に必要な赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）で構成されたカラーフィルタの赤（Ｒ）部分に対応する画素にのみ拡張部１２９を設けて、ここにギャップ保持部材１３０を配置してもよい。
【００４２】
汎用されている液晶表示装置に用いられている柱状のギャップ保持部材の径（又は一辺の長さ）は、数十μｍ程度である。液晶表示装置において、十分な機械的強度が得られるように柱状のギャップ保持部材を段差でない平坦な面の上に配置するためには、配線すべての線幅を拡大するよりも、配線の一部の線幅だけを拡大して拡張部を設けるほうが、開口率を低下させることなく柱状のギャップ保持部材を配置できる。
【００４３】
それゆえ、拡張部１２９は、どのような形状でもよいが、開口率を低下させることなくギャップ保持部材１３０を配置して十分な機械的信頼性を得るためには、拡張部１２９（特に第２の領域１２８）を、柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状の外周に沿って拡大した形状にすることが好ましい。
【００４４】
なぜなら、拡張部１２９の形状と柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状とが異なるように配線幅を拡大するよりも、拡張部１２９（特に第２の領域１２８）の形状を柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状の外周に沿って拡大するほうが、柱状のギャップ保持部材１３０が配される領域として利用できる領域（マージン）を広く設定することができ、平面上の全方向の貼り合わせマージンを効率よく選択することができるからである。従って、機械的強度に優れた液晶表示装置を歩留まりよく、作製することができる。
【００４５】
例として、図２（Ａ）の拡大図である図２（Ｂ）のように、第１の領域１２７から突出した第２の領域１２８が四角形状の場合（ｉ）と、図２（Ｃ）に示すように第１の領域１２７から突出した第２の領域１２８が半円状である場合（ｉｉ）について説明する。
【００４６】
上記（ｉ）の場合、点線で描いた上面形状が円である円柱状のギャップ保持部材１４０より、実線で描いた該円の直径の長さを一辺の長さとする上面形状が四角である四角柱状のギャップ保持部材１５０のほうが、柱状のギャップ保持部材として斜線部（マージン）１６０を広くすることができる。従って、ギャップ保持部材１５０を用いるほうが、液晶表示装置の機械的強度をより向上させることができる。
【００４７】
上記（ｉｉ）の場合、点線で描いた上面形状が四角である四角柱状のギャップ保持部材１５１より、実線で描いた該四角の対角線の長さを直径の長さとする上面形状が円である円柱状のギャップ保持部材１４１のほうが、柱状のギャップ保持部材として斜線部（マージン）１６１を広くすることができる。従って、円柱状のギャップ保持部材１４１を用いるほうが、液晶表示装置の機械的強度をより向上させることができる。
【００４８】
なお、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）では、拡張部１２９（特に第２の領域１２８）は、薄膜トランジスタ１１３のゲート電極２０１と同じ方向に設けられる形態を示しているが、拡張部１２９はこの形態に限定されるわけではない。例えば、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のように、拡張部１２９は、第１の領域１２７と、薄膜トランジスタ１１３のゲート電極２０１とは逆側に第２の領域１２８と、を備える形態でもよい。さらに、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）のように、拡張部１２９は、第１の領域１２７と、第２の領域１２８と、第２の領域１２８とは逆側に第１の領域１２７に接する第３の領域１３１と、を備える形態でもよい。第３の領域１３１は、第２の領域１２８と同様に非拡張部の配線幅と同じ線幅の第１の領域１２７より突出している領域である。ここで説明した形態において、画素電極１２４の形状は、拡張部１２９に合わせて適宜変えればよい。
【００４９】
上記のように第２の領域１２８及び第３の領域１３１を、柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状の外周に沿って拡大することで、柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状は、拡張部１２９の上面形状と略相似形になる。それゆえ、柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状と拡張部１２９との間に生じる領域（少なくとも柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状の一部と第２の領域１２８との間に生じる領域）において、柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状の外周と拡張部１２９の外周との間の距離は、おおむね等しくなる。なお、柱状のギャップ保持部材１３０は拡張部１２９周辺に重畳していればよく、柱状のギャップ保持部材１３０が、貼り合わせマージンの範囲内でずれて拡張部１２９と重畳している形態も含むため、柱状のギャップ保持部材１３０の上面形状の外周と拡張部１２９の外周との間の距離が異なってもよい。
【００５０】
本発明の一態様である液晶表示装置の断面構造として、画素１１１の断面構造を説明する。図３（Ａ）は、図２（Ａ）におけるＡ−Ｂ間の断面図であり、図３（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるＣ−Ｄ間の断面図である。
【００５１】
薄膜トランジスタ１１３は、半導体膜２１３がゲート絶縁膜２１１を介してゲート電極２０１と重畳するボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、第１の基板２０７上には下地絶縁膜２０８が設けられており、ゲート電極２０１、ゲート絶縁膜２１１、半導体膜２１３、ソース電極２０３及びドレイン電極２０５を含む。
【００５２】
ゲート電極２０１、ソース電極２０３及びドレイン電極２０５は導電膜で設け、下地絶縁膜２０８及びゲート絶縁膜２１１は、シリコン絶縁膜（シリコンの酸化物又は窒化物）で設ければよい。半導体膜２１３は、チャネル形成領域を有するシリコン半導体膜を用いて設ければよい。
【００５３】
薄膜トランジスタ１１３に限らず、本発明の一態様である液晶表示装置の形成物は、蒸着法、スパッタリング法若しくはＣＶＤ法などの乾式法、又はスピンコート、ディップコート、スプレー塗布若しくは液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用いて、必要に応じてエッチング法（ドライエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工することで設けられる。なお、薄膜トランジスタ１１３の作製時には薄膜の被覆性を考慮して、構成物をテーパ形状とすることが好ましい。テーパ形状にするためには、フォトリソグラフィ工程等を用いてレジストで設けられるマスクを後退させつつエッチングを行えばよい。
【００５４】
絶縁膜２１５は、薄膜トランジスタ１１３を覆い、半導体膜２１３に接して設けられている。
【００５５】
また、点線で示した保持容量素子１１５は、上記したように容量配線１１９とドレイン電極２０５を含むドレイン配線１２１の間に誘電体としてゲート絶縁膜２１１が設けられている。容量配線１１９は、ゲート電極２０１と同じ条件且つ同じ工程時に設けられるため、ゲート電極２０１と同じ層構造となる。つまり、薄膜トランジスタ１１３とは別に保持容量素子１１５を作製する必要はなく、所望のパターンに加工することによって、薄膜トランジスタ１１３を作製する手順で、保持容量素子１１５も作製することができる。
【００５６】
絶縁膜２１５の所定の位置にフォトリソグラフィ工程及びエッチング法によって加工した開口部１２６を設け、開口部１２６を介して画素電極１２４を設ける。画素電極１２４は、ドレイン電極２０５を含むドレイン配線１２１と電気的に接続させる。なお、画素電極１２４は透光性を有する導電膜で設けられている。
【００５７】
層間絶縁膜２１６は、薄膜トランジスタ１１３、保持容量素子１１５及び画素電極１２４を覆って設けられている。層間絶縁膜２１６は、後述の液晶２２０を配向させるための配向膜としても機能する。なお、液晶にブルー相を用いる場合など配向膜が不要な場合には、層間絶縁膜２１６は設けなくてもよい。
【００５８】
本発明の一態様である液晶表示装置は、モノクロ表示又はカラー表示とすることができるが、特に、フルカラー表示とする場合、図３（Ａ）に示すようにカラーフィルタ２１９を第２の基板２０９（対向基板２０９）に設ける。カラーフィルタ２１９は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を透過させる材料により設ければよい。モノクロ以外のモノカラー表示とする場合には、少なくとも一つの色の光を透過させる材料から設ければよく、画素毎に異なる色のカラーフィルタを設ける必要はない。
【００５９】
具体的には、第１の基板２０７の画素電極１２４の上方、例としては、図３（Ａ）のように第２の基板２０９と対向電極２１７の間で、画素電極１２４と対向するように設ければよい。なお、図３（Ａ）では、カラーフィルタ２１９は第２の基板２０９に設けられているが、第１の基板２０７側に設けられてもよい。そして、カラーフィルタ２１９は、含ませる着色材料の濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚となるよう適宜調整するとよい。
【００６０】
第１の基板２０７と第２の基板２０９は、液晶２２０を間に挟持させてシール材料で固着されている（図示せず）。液晶２２０は、特に限定はなく、例えば、ツイストネマチックモード（ＴＮモード）の液晶材料を用いればよい。液晶２２０を設けるには、ディスペンサ法（滴下法）や、第１の基板２０７と第２の基板２０９とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて液晶２２０を注入する注入法を用いればよい。また、配向膜にラビング工程を行うことで、液晶が配向しやすくなる。そのため、ラビング工程を行うとよい。なお、第１の基板２０７に設けられた層間絶縁膜２１６、及び第２の基板２０９に設けられた絶縁膜２２２が配向膜として機能する。
【００６１】
ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜２２４は、第１の基板２０７に設けられた薄膜トランジスタ１１３及び保持容量素子１１５の上方の領域を遮光して光漏れを防止するために、第２の基板２０９上に設けられている。また、遮光膜２２４は、光を反射又は吸収し、遮光性を有する材料で設けられている。
【００６２】
そして、画素電極１２４と共に、液晶２２０の配向を電位によって制御する対向電極２１７は、第２の基板２０９（対向基板２０９）に設けられている。対向電極２１７は、透光性を有する導電膜で設けられている。
【００６３】
なお、図示していないが、対向電極２１７、遮光膜２２４及びカラーフィルタ２１９も、テーパ形状を有することが好ましい。
【００６４】
図３（Ｂ）に示すように、柱状のギャップ保持部材１３０は、対向電極２１７、遮光膜２２４及びカラーフィルタ２１９が設けられる第２の基板２０９上に絶縁膜を設け、テーパ形状を有するように選択的にエッチングすることで設けられるため、第２の基板２０９側の辺が第１の基板２０７側の辺より長くなっているが、これに限定されない。また、第２の基板２０９に設けられる絶縁膜を、テーパ形状を有するように選択的にエッチングする際、柱状のギャップ保持部材１３０の第２の基板２０９側の端部は、第２の基板２０９に設けられる形成物（対向電極２１７、遮光膜２２４及びカラーフィルタ２１９）の段差と重畳しないようにエッチングすることが好ましい。
【００６５】
柱状のギャップ保持部材１３０は、拡張部１２９の段差以外（拡張部１２９）と重畳し、第１の基板２０７側の柱状のギャップ保持部材１３０は、絶縁膜２２２を介して、ゲート配線１０７、及び拡張部１２９の上に設けられているゲート絶縁膜２１１、絶縁膜２１５及び層間絶縁膜２１６と接している。
【００６６】
なお、柱状のギャップ保持部材１３０は、第１の基板２０７の拡張部１２９上に、絶縁膜を設け、テーパ形状を有するように選択的にエッチングすることで設けてもよい。そのとき、柱状のギャップ保持部材１３０は、第１の基板２０７側の辺が第２の基板２０９側の辺より長くなる。第１の基板２０７と第２の基板２０９とのセルギャップは特に限定はないが、１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。また、全てのギャップ保持部材１３０は同じ厚さである必要はなく、複数の厚さを有するギャップ保持部材１３０であってもよい。つまり、上記ギャップ保持部材１３０と、上記ギャップ保持部材１３０より短いギャップ保持部材を同時に有する形態であってもよい。なお、本明細書において該セルギャップの厚さは、液晶２２０が設けられている層の厚さの最大値とする。
【００６７】
図３には図示していないが、第１の基板２０７の外側（液晶２２０と反対側）と、第２の基板２０９の外側（液晶２２０と反対側）に偏光部材、第１の基板２０７の外側に設けた偏光部材の外側にバックライトなどの照射光源、さらに、当該照射光源と第２の基板２０９の外側に設けた偏光部材の間に位相差板（位相差フィルムも含む）、反射防止板（反射防止フィルムも含む）などの光学フィルム等を適宜設けることで、本発明の一態様である透過型の液晶表示装置を作製することができる。また、当該照射光源の代わりに反射電極を用いることで、本発明の一態様である反射型の液晶表示装置を作製することができる。また、上記した構成物を用いて、本発明の一態様である半透過型の液晶表示装置を作製することができる。
【００６８】
ここまでは、薄膜トランジスタ１１３としてボトムゲート型の薄膜トランジスタを有し、拡張部１２９がゲート配線１０７に設けられ、柱状のギャップ保持部材１３０が拡張部１２９上に配される形態を示した。しかし、薄膜トランジスタ１１３は、ボトムゲート型ではなく、ゲート電極２０１が、ゲート絶縁膜２１１を介して半導体膜２１３上に設けられるトップゲート型でもよい。さらに、柱状のギャップ保持部材１３０が位置する拡張部１２９は、ゲート配線１０７ではなく、ソース配線１０９又はドレイン配線１２１に設けられていてもよい。つまり、上記説明した（１）薄膜トランジスタ１１３がボトムゲート型であり、拡張部１２９がゲート配線１０７に設けられる形態のみならず、本発明の他の態様としては、（２）薄膜トランジスタ１１３がボトムゲート型であり、拡張部１２９がソース配線１０９に設けられる形態と、（３）薄膜トランジスタ１１３がボトムゲート型であり、拡張部１２９がドレイン配線１２１に設けられる形態と、（４）薄膜トランジスタ１１３がトップゲート型であり、拡張部１２９がゲート配線１０７に設けられる形態と、（５）薄膜トランジスタ１１３がトップゲート型であり、拡張部１２９がソース配線１０９に設けられる形態と、（６）薄膜トランジスタ１１３がトップゲート型であり、拡張部１２９がドレイン配線１２１に設けられる形態が挙げられる。（２）の形態の上面図を図４（Ａ）に、（３）の形態の上面図を図４（Ｂ）に、（４）の形態の上面図を図５（Ａ）に、（５）の形態の上面図を図５（Ｂ）に、（６）の形態の上面図を図５（Ｃ）に示す。なお、図示していないが、上記の形態の他に、画素内の容量配線に拡張部を設けて、柱状のギャップ保持部材が該拡張部に重畳する形態でもよい。
【００６９】
上記（２）〜（６）の各形態においても、拡張部１２９は、上記と同様に、図４及び図５に示した形態に限定されるわけではない。各々の形態において、拡張部１２９は、第１の領域１２７と薄膜トランジスタ１１３のゲート電極２０１と同じ方向に設けられる第２の領域１２８を有する形態の他に、第２の領域１２８が薄膜トランジスタ１１３のゲート電極２０１と逆側に設けられる形態や、第１の領域１２７、第２の領域１２８及び第３の領域１３１を合わせて拡張部１２９とする形態でもよい。柱状のギャップ保持部材１３０の一方は第２の基板２０９の形成物に接し、柱状のギャップ保持部材１３０の他方は、拡張部１２９上の形成物の段差以外（拡張部１２９）に接する。なお、各図において、図３（Ａ）と同じものは同一の符号とし、形状及び材料なども同様とする。
【００７０】
以上より、本発明の一態様である液晶表示装置は、ギャップ保持部材が第１の基板の形成物の段差、及び第２の基板の形成物の段差のいずれにも重畳しないため、ギャップ保持部材が画素内に均一よく配置され、機械的信頼性（機械的強度）に優れたものとすることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００    画素部
１０３    走査線駆動回路
１０５    信号線駆動回路
１０７    走査線
１０９    信号線
１１１    画素
１１３    薄膜トランジスタ
１１５    保持容量素子
１１７    液晶素子
１１９    容量配線
１２１    ドレイン配線
１２４    画素電極
１２６    開口部
１２７    第１の領域
１２８    第２の領域
１２９    拡張部
１３０    ギャップ保持部材
１３１    第３の領域
１４０    ギャップ保持部材
１４１    ギャップ保持部材
１５０    ギャップ保持部材
１５１    ギャップ保持部材
１６０    斜線部
１６１    斜線部
２０１    ゲート電極
２０３    ソース電極
２０５    ドレイン電極
２０７    第１の基板
２０８    下地絶縁膜
２０９    第２の基板
２１１    ゲート絶縁膜
２１３    半導体膜
２１５    絶縁膜
２１６    層間絶縁膜
２１７    対向電極
２１９    カラーフィルタ
２２０    液晶
２２２    絶縁膜
２２４    遮光膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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