(57)【要約】【課題】基板間の表示領域でのギャップむらを抑制した液晶セルを提供する。【解決手段】アレイ基板12の表示領域27の画素26のそれぞれに対応する位置に着色部23r，23g，23bを備えたカラーフィルタ層23を設ける。非表示領域28に対応する位置でアレイ基板12に形成した周辺回路39を保護する保護部23pを設ける。非表示領域28に対応する位置で対向基板13に対向基板13側から最も突出するブラックマトリクス層44に対応する部分を除く部分にスペーサ15を設ける。非表示領域28側を表示領域27側に対してスペーサ15により持ち上げることがなく、表示領域27全体に亘って基板12，13間の間隙を一定に保持でき、基板12，13間の表示領域27での間隙むらを抑制できる。【選択図】図１
2009223021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配置された表示領域と、この表示領域の周囲を囲む非表示領域とを有する表示素子であって、
互いに対向配置された一対の基板と、
これら基板間に介在された光変調層と、
一方の前記基板の前記非表示領域に対応する位置に形成され、前記画素を駆動させるための周辺回路と、
一方の前記基板に形成され、前記周辺回路を保護する保護層と、
一方の前記基板に前記画素のそれぞれに対応して形成された着色部を備え、前記保護層と厚みが略等しい着色層と、
他方の前記基板の前記非表示領域に対応する位置に形成され、他方の前記基板側から最も突出した遮光部と、
この遮光部に対応する部分を除く部分にて前記基板間に位置し、これら基板間の間隙を保持する間隙保持部材と
を具備していることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記保護層は、前記着色層の前記着色部のいずれかと同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板間の間隙を保持する間隙保持部材を備えた表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示素子としてのアクティブマトリクス型の液晶表示素子である液晶パネルでは、通常、対向基板に赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、青色(Ｂ)の着色部を備えた着色層(カラーフィルタ(ＣＦ)層)と、ブラックマトリクス(ＢＭ)層と、透明な対向電極とがそれぞれ形成されている。
【０００３】
ブラックマトリクス層は、画素間の光漏れを防ぐ目的で画素領域にストライプ状に配置されるとともに、信号線や走査線に信号を供給するための回路部や配線部を含む額縁領域部にも配置されている。
【０００４】
しかしながら、このような構造においては、アレイ基板と対向基板との合わせずれを考慮する必要があるため、ブラックマトリクス層の幅寸法を大きめに取らなければならず、光を透過する開口部分の割合(開口率)の低下を引き起こす。
【０００５】
このため、近年においては、アレイ基板の配線上に有機絶縁膜を設け、最上層に画素電極を設け、かつ、画素電極の端部をマトリクス状に設けられた配線に重ねることにより、配線をブラックマトリクスとして用いる配線ブラックマトリクス構造がある。このような構造では、アレイ基板と対向基板の合わせずれによる開口率の低下が無いため、高開口率を実現できる。
【０００６】
さらには、有機絶縁膜の代わりに、従来対向基板に形成されていた着色層を用いた構造もある。このような構造では、従来アレイ基板と組み合わせていた対向基板の着色層が不要となるため、高開口率とともに、製造コストの低減を実現できる。
【０００７】
また、セルギャップを保持するための柱状スペーサも、アレイ基板上の非表示部分に作り込む構造も提案されている。このような構造においては、セル工程におけるスペーサ散布工程の削減、および、表示部分でのスペーサによる光抜けをなくすことによるコントラスト比の改善も同時に実現している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１７２９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したアレイ基板上に着色層を形成し、額縁ブラックマトリクス層のみを対向基板側に形成する構成の液晶表示装置の対向基板においては、対向基板側の表示領域とこの表示領域を囲む額縁領域である非表示領域との間に、ブラックマトリクス層の分だけ厚さに差が生じる。
【０００９】
このような対向基板とアレイ基板とを組み合わせると、表示領域外周の非表示領域と隣接する部分において対向基板が柱状スペーサから浮き上がり、液晶層の厚さが大きくなってしまう。そして、このように液晶層の厚さが大きくなってしまうと、液晶層の配向状態が通常表示領域と異なってしまうため、その部分だけ光透過性が変化し、表示領域外周部にてギャップむらが生じてしまう。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、基板間の表示領域での間隙むらを抑制した表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数の画素が配置された表示領域と、この表示領域の周囲を囲む非表示領域とを有する表示素子であって、互いに対向配置された一対の基板と、これら基板間に介在された光変調層と、一方の前記基板の前記非表示領域に対応する位置に形成され、前記画素を駆動させるための周辺回路と、一方の前記基板に形成され、前記周辺回路を保護する保護層と、一方の前記基板に前記画素のそれぞれに対応して形成された着色部を備え、前記保護層と厚みが略等しい着色層と、他方の前記基板の前記非表示領域に対応する位置に形成され、他方の前記基板側から最も突出した遮光部と、この遮光部に対応する部分を除く部分にて前記基板間に位置し、これら基板間の間隙を保持する間隙保持部材とを具備しているものである。
【００１２】
そして、一方の基板の表示領域の画素のそれぞれに対応する位置に着色部を備えた着色層を設け、非表示領域に対応する位置で一方の基板に形成した周辺回路を保護する保護層を設けるとともに、非表示領域に対応する位置で他方の基板に形成されこの他方の基板側から最も突出する遮光部に対応する部分を除く部分に間隙保持部材を設ける。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、非表示領域側が表示領域側に対して間隙保持部材により持ち上げられることがなく、表示領域全体に亘って基板間の間隙を一定に保持でき、基板間の表示領域での間隙むらを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態の表示素子の構成を図１ないし図３を参照して説明する。
【００１５】
図１において、11は表示素子としての液晶表示素子であるアクティブマトリクス型の液晶セルを示し、この液晶セル11は、基板であるアレイ基板12と基板である対向基板13とが対向配置されているとともに、これら基板12，13間に光変調層としての液晶層14が介在され、かつ、基板12，13間の距離が、例えば樹脂により形成された間隙保持部材である複数のスペーサ15によって保持されている。そして、アレイ基板12と対向基板13とは、液晶層14を構成する液晶材料を注入する液晶注入口16(図３)を除く外周を囲むように配置される接着部であるシール部17によって接着されている。
【００１６】
以下、本実施の形態において、液晶セル11は、例えば面状光源装置である図示しないバックライトを用いる透過型の表示素子として説明する。
【００１７】
アレイ基板12は、透光性および絶縁性を有する透明基板であるガラス基板21の液晶層14側の主面上に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)22が形成され、その上部に赤(Ｒ)、緑(Ｇ)および青(Ｂ)に対応する着色部23r，23g，23bおよび保護層である保護部23pを有する着色層としてのカラーフィルタ層23が例えばストライプ状にそれぞれ形成されている。さらに、これら着色部23r，23g，23bの上部には、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料により形成された透明電極である図示しない画素電極がそれぞれ形成されており、これら画素電極が、各着色部23r，23g，23bに形成されたスルーホールにより薄膜トランジスタ22と電気的に接続されている。また、画素電極を含む着色部23r，23g，23b上には、図示しない配向膜が形成され、このような構成により複数の画素26をマトリクス状に有する画面表示用の表示領域27が四角形状に形成され、この表示領域27の外周を囲んで四角形枠状の額縁領域部である非表示領域28が形成されている。
【００１８】
薄膜トランジスタ22は、図２に示すように、ゲート電極が走査線31と接続され、ソース電極が信号線32と接続されているとともに、ドレイン電極に画素電極が接続されており、走査線駆動回路であるゲートドライバ36からの信号が走査線31を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、信号線駆動回路であるソースドライバ37から信号線32を介して入力された信号に対応して画素電極に電圧を印加することで、画素26をそれぞれ独立して点灯／消灯させるものである。
【００１９】
走査線31および信号線32は、例えば金属などの所定の導電材料により形成される遮光部であり、各画素26の間に形成されている。そして、これら走査線31、信号線32および薄膜トランジスタ22などにより、画素回路38が構成されている。
【００２０】
また、ゲートドライバ36およびソースドライバ37は、図示しない薄膜トランジスタなどによって構成され、非表示領域28に対応する位置にそれぞれ配置されている。そして、これらドライバ36，37などにより、各薄膜トランジスタ22を介して各画素26を駆動させる周辺回路39が構成されている。この周辺回路39は、画素回路38と略等しい厚みに形成されている。
【００２１】
カラーフィルタ層23は、図３に示すように、着色部23r，23g，23bが表示領域27に対応する部分に順次ストライプ状に形成され、これら着色部23r，23g，23bを囲んで、保護部23pが四角形枠状に形成されて周辺回路39の少なくとも一部を覆ってこの周辺回路39を保護している。また、保護部23pは、例えば着色部23bと同一の材料により同工程で形成される。このため、保護部23pは、着色部23bと連続して形成されている。さらに、カラーフィルタ層23は、略均一な厚みに形成され、対向基板13側が略面一でガラス基板21の対向基板13側の主面に略平行となっている。
【００２２】
一方、図１に示すように、対向基板13は、透光性および絶縁性を有する透明基板であるガラス基板41の一主面上に、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料により形成された共通電極(透明電極)である図示しない対向電極が表示領域27に対応する位置に形成され、この対向電極を覆って図示しない配向膜が形成されている。また、この対向基板13のガラス基板41の一主面の外縁部には、遮光部であるブラックマトリクス(ＢＭ)層44が四角形枠状に形成され、このブラックマトリクス層44によって非表示領域28が形成されている。
【００２３】
ブラックマトリクス層44は、例えば合成樹脂などにより略均一な厚みに形成されている。また、このブラックマトリクス層44は、対向基板13において、ガラス基板41の一主面から最も突出して形成されている。
【００２４】
また、液晶層14は、所定の液晶材料により形成された光変調層であり、アレイ基板12側の配向膜と、対向基板13側の配向膜との間に介在されている。
【００２５】
そして、スペーサ15は、例えば合成樹脂などにより形成された柱状スペーサであり、アレイ基板12上の所定の位置、例えば信号線32の近傍の位置、すなわちバックライトからの光が遮光される画素26の間の位置で、かつ、各着色部23g上に対応する位置に形成されている。したがって、各スペーサ15は、ブラックマトリクス層44(非表示領域28)に対応する部分を除く部分である表示領域27側に位置している。また、これらスペーサ15は、それぞれブラックマトリクス層44の厚みよりも大きい高さに形成され、それぞれ高さが略均等であり、先端側が対向基板13側に接触することで、基板12，13間の間隙(ギャップ)を保持するように構成されている。
【００２６】
また、液晶注入口16は、シール部17によってその縁部が区画されており、例えば紫外線硬化樹脂などにより形成された封止材50にて封止されている。
【００２７】
次に、上記一実施の形態の作用を説明する。
【００２８】
まず、アレイ基板12の製造に際しては、ガラス基板21上に画素回路38および周辺回路39などを形成し、その上に各種レジスト液をスピンナ塗布した後、所定温度で所定時間プリベークし、所定のマスクパターンを用いて、所定強度の紫外線により露光し、所定の現像液を用いて現像し、さらに水洗いの後、所定温度で所定時間ポストベークをすることによって、各着色部23r，23g，23bを順次形成する。同時に、保護部23pもいずれかの着色部23r，23g，23b、ここでは例えば着色部23bと同一の工程で形成する(カラーフィルタ層形成工程)。
【００２９】
さらに、各着色部23r，23g，23b上に例えばスパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、パターニングすることにより各画素電極を形成する(画素電極形成工程)。
【００３０】
さらに、ポリイミドからなる配向膜材料を基板全面に塗布し、配向処理を施して配向膜を形成する(アレイ基板配向膜形成工程)。
【００３１】
この後、信号線32の近傍のバックライトからの光が遮光される位置にて、スペーサ15を合成樹脂などによりパターニングして形成する(スペーサ形成工程)。このとき、スペーサ15は、非表示領域28となるカラーフィルタ層23の縁部近傍を除く部分(表示領域27に対応する部分)にのみ形成する。
【００３２】
一方、対向基板13の製造に際しては、ガラス基板41上にスパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、対向電極を形成した(対向電極形成工程)後、アレイ基板12のカラーフィルタ層23の形成と同様の工程により、黒色樹脂を用いてブラックマトリクス層44を形成し、さらに、ポリイミドからなる配向膜材料をガラス基板41全面に塗布し、配向処理を施して配向膜を形成して(対向基板配向膜形成工程)、対向基板13を得る。
【００３３】
次いで、対向基板13の外周周辺部にシール部17を、液晶注入用の液晶注入口16(図３)を除いて塗布した後、これらアレイ基板12と対向基板13とをシール部17により貼り合わせる(貼り合わせ工程)、例えば枚葉方式の封着治具に入れて排気し、所定の硬化温度にて所定時間焼成することにより空状態の液晶セル11を形成し(焼成工程)、さらに、カイラル材が添加された液晶材料を液晶注入口16から液晶セル11内に真空注入した(注入工程)後、紫外線硬化樹脂を封止材50として液晶注入口16を封止し(封止工程)、液晶セル11の両主面に、それぞれ図示しない偏光板を取り付ける(偏光板取付工程)ことにより液晶セル11が完成する。
【００３４】
そして、上記貼り合わせ工程の際、スペーサ15がブラックマトリクス層44に対応する部分を除く位置に形成されていることにより、ブラックマトリクス層44によって間隙差が生じる非表示領域28に対応する部分を除く部分で基板12，13間の間隙をスペーサ15によって保持し、ブラックマトリクス層44がスペーサ15によって押し上げられることがないので、非表示領域28側が表示領域27側に対して画素端PE近傍で持ち上がることがなく、表示領域27全体に亘って基板12，13間の間隙を一定に保持でき、基板12，13間の表示領域27での間隙むらを抑制できる。
【００３５】
さらに、このように基板12，13間の表示領域27での間隙むらを抑制できることで、表示品位を確保し、画質が良好な液晶セル11を得ることができる。
【００３６】
また、非表示領域28側では、シール部17によって基板12，13間の間隙が保持されるので、非表示領域28側の間隙が狭くなったりすることもない。
【００３７】
さらに、保護部23pを、カラーフィルタ層23の着色部23r，23g，23bのいずれかと同一の材料で形成することで、保護部23pを着色部23r，23g，23bのいずれかと同一の工程で形成することが可能となり、保護部23pを形成するための構成を別途必要とせず、製造性が向上する。
【００３８】
なお、上記一実施の形態において、光変調層としては、液晶層14以外の任意のものが可能である。
【００３９】
また、保護層をカラーフィルタ層23と異なる材料で別個に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態の表示素子の要部を示す縦断面図である。
【図２】同上表示素子を示す回路図である。
【図３】同上表示素子の着色層を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
11    表示素子としての液晶セル
12    基板であるアレイ基板
13    基板である対向基板
14    光変調層としての液晶層
15    間隙保持部材であるスペーサ
23    着色層であるカラーフィルタ層
23b，23g，23r    着色部
23p   保護層である保護部
26    画素
27    表示領域
28    非表示領域
39    周辺回路
44    遮光部であるブラックマトリクス層
【図１】
2009223021.tif 000003
【図２】
2009223021.tif 000004
【図３】
2009223021.tif 000005