JP3158111B2 - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス表示装置

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JP3158111B2
JP3158111B2 JP10077999A JP10077999A JP3158111B2 JP 3158111 B2 JP3158111 B2 JP 3158111B2 JP 10077999 A JP10077999 A JP 10077999A JP 10077999 A JP10077999 A JP 10077999A JP 3158111 B2 JP3158111 B2 JP 3158111B2
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幸子 市村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示に影響しない
スペーサを有するアクティブマトリクス表示装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、液晶等の表示媒体を用いた小
型の表示装置では、表示装置を構成する2つの基板間の
液晶層の層厚を一定に保つため、2つの基板間の周縁部
に挟まれるシール剤に、ガラスファイバー等のスペーサ
が混入される。スペーサをシール剤に混入した場合に
は、表示画面にスペーサの影響はない。しかし、3イン
チ以上の大画面を有する表示装置では、液晶層の層厚が
一定にはならないので、表示部分の液晶層中にもスペー
サが混入されている。
【0003】液晶層中にスペーサが混入された従来の代
表的なアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の断面
模式図を図5に、この表示装置を構成するアクティブマ
トリクス基板の平面図を図7に示す。この表示装置は、
ツイスティッドネマティック(TN)型である。この表
示装置では、図7に示すように、ゲートバス配線5とソ
ースバス配線6とによって形成された矩形の各領域に、
絵素電極3が形成されている。図5に示すように、各絵
素電極3は絶縁性基板1上に形成され、絵素電極3には
スイッチング素子として薄膜トランジスタ(以下では
「TFT」と称する)2が接続されている。基板1に対
向する対向基板10上には対向電極13が形成され、絵
素電極3と対向電極13との間の液晶層8に電圧が印加
される。基板1と基板10との間には、液晶層8の層厚
を一定にするためのスペーサ17が挟まれている。
【0004】また、表示装置の開口率を高めた、図6の
断面模式図に示すアクティブマトリクス表示装置が知ら
れている。図6の表示装置では、絵素電極3はTFT2
を覆う絶縁膜4上に設けられ、絵素電極3とTFT2と
は絶縁膜4に設けられたコンタクトホールを介して電気
的に接続されている。図6の表示装置に於いても、スペ
ーサ17によって、基板1及び10の間の液晶層8の層
厚が一定に保たれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の図5及び図6の
表示装置には、通常、白色又は透明のものが用いられて
いる。白色又は透明のスペーサを用いると、黒色を表示
した場合にはスペーサの部分が白色となったり、その近
傍の液晶分子の配向の乱れにより、コントラスト比が大
きく低下するという問題点がある。このように白色又は
透明のスペーサを用いることは、表示品位に悪影響を与
えるので非常に大きな問題となっている。
【0006】このような問題点を解決するため、黒色の
スペーサを用いることが検討されている。しかし、黒色
のスペーサは硬度が十分に高くないので、液晶層の層厚
を高い精度で長期に亘って均一に保つことができないと
いう問題点がある。しかも、スペーサを用いることによ
る液晶分子の配向の乱れによる問題点は、依然として解
決されない。
【0007】この点を解決したものとして、米国特許第
4,904,056号に記載されている表示装置を挙げ
ることができる。この表示装置ではソースバス配線及び
ゲートバス配線上に形成された遮光層が、スペーサとし
ても機能している。しかし、この表示装置では、高分子
材料からなるスペーサが用いられているため、スペーサ
の剥がれ、変形等が起こり易い。そのため、表示装置の
信頼性が低下するという問題点がある。
【0008】本発明の目的は、表示に悪影響を与えない
スペーサを有し、しかも高い信頼性を有するアクティブ
マトリクス表示装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項1記載のアクティブマトリクス
表示装置は、一対の絶縁性基板と、該基板の何れか一方
に縦横に配線されたバス配線と、該バス配線を覆う絶縁
膜と、該絶縁膜上に配された絵素電極と、該一対の基板
間に封入された表示媒体と、該一対の基板間の距離を一
定に保つためのスペーサと、を有するアクティブマトリ
クス表示装置において、前記スペーサが前記バス配線上
に電着法によって形成されているとともに、前記スペー
サが前記絶縁膜によって側部を支えられていることを特
徴としている。
【0010】前記スペーサが形成されているバス配線
は、ソースバス配線である構成とすることができる。
【0011】また、前記スペーサが形成されているバス
配線は、ゲートバス配線である構成とすることもでき
る。
【0012】本発明のアクティブマトリクス表示装置に
よれば、バス配線と絵素電極とが絶縁膜を介して形成さ
れるアクティブマトリクス表示装置において、スペーサ
がバス配線上に電着法によって形成されていることによ
り、表示に寄与しないバス配線上にスペーサが形成され
ているので、スペーサが存在することよる画像品位の低
下は生じない。また、スペーサは電着法によって形成さ
れるので、バス配線上に高いパターン精度で形成され、
しかも高い密着性を有している。従って、スペーサの剥
がれは生じない。また、電着法によれば均一な層厚を有
するスペーサが形成されるので、表示媒体の層厚の均一
性を±0.1μm以内の範囲まで高めることができる。
【0013】更に、絶縁膜によってスペーサの側部が支
えられている構成となるため、スペーサを補強すること
ができ、表示媒体の層厚の均一性を一層高めることがで
きるとともに、長期に亘って表示媒体の層厚を均一に保
つことができる。
【0014】また、ゲートバス配線はソースバス配線よ
りも低抵抗材料で形成されるため、ゲートバス配線へは
低電圧での電着が可能となり、より均一な層厚を有する
スペーサを形成することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。
【0016】(参考例)図1に本発明のアクティブマト
リクス表示装置の参考例の断面図を示す。図2に図1の
表示装置を構成するアクティブマトリクス基板の平面図
を示す。参考例は図5の表示装置と同様の構成を有して
いるが、スペーサ18がバス配線上に形成されている点
で図5の表示装置とは異なる。
【0017】参考例は、透過型TNモードのアクティブ
マトリクス表示装置であり、一対のガラス基板1及び1
0と、該基板1及び10間に封入された表示媒体として
の液晶層8とを有する。基板1上にはゲートバス配線5
と、これにゲート絶縁膜9を挟んで交差するソースバス
配線6とが形成されている。ゲートバス配線5からはゲ
ート電極7が分岐し、該ゲート電極7上にはTFT2が
形成されている。ゲートバス配線5及びゲート電極7は
Taからなり、ゲート絶縁膜9はSiNXからなる。ま
た、ソースバス配線6はTiからなる。
【0018】TFT2は公知の方法によって作製され
る。ゲート電極7上にはゲート絶縁膜9を挟んでアモル
ファスシリコン(a−Si)からなるチャネル層21が
形成されている。チャネル層21上のゲート電極7の上
方にはエッチングストッパ22が形成され、チャネル層
21の両側部上にはコンタクト層25を挟んでソース電
極23及びドレイン電極24が形成されている。ソース
電極23はソースバス配線6から分岐してTFT2上に
延びている。コンタクト層25はn+型アモルファスシ
リコンからなる。ソース電極23及びドレイン電極24
はソースバス配線6と同時に形成され、従ってこれらも
Tiからなる。
【0019】ソースバス配線6及びソース電極23上に
は、電着法によって形成されたスペーサ18が形成され
ている。スペーサ18は有機高分子からなる。
【0020】スペーサ18は全てのソースバス配線6及
び全てのソース電極23に形成する必要はなく、表示装
置の大きさ、液晶の注入条件などを考慮して、液晶層8
の層厚を一定にし得るできるだけ少ない数のスペーサ1
8を形成すればよい。
【0021】この表示装置のセル構成、即ち、2つの配
向膜27のラビング処理方向及び各偏光板の偏光軸を図
4(a)及び(b)に示す。図4(a)はノーマリホワ
イトモードの場合であり、図4(b)はノーマリブラッ
クモードの場合である。図4中、実線oは上側偏光板の
偏光軸方向を示し、矢印mは上側基板上の配向膜のラビ
ング処理方向を示す。同様に、破線pは下側偏光板の偏
光軸方向を示し、矢印nは下側基板上の配向膜のラビン
グ処理方向を示す。図4に示すように、液晶層8内の液
晶分子の捩れ角は90度である。
【0022】参考例のアクティブマトリクス表示装置の
表示特性を表1に示す。比較のために、図5に示す従来
の表示装置の表示特性を比較例1に示す。
【0023】
【表1】 表1及び以下に掲げる表に於て、表示輝度とは、最大コ
ントラスト比が得られるように表示装置を駆動し、白表
示を行った場合に於ける光のパネル透過率である。
【0024】表1に示すように、参考例ではスペーサ1
8の存在が表示に影響しないため、高いコントラスト比
が得られ、カラー表示装置に適用した場合には、色純度
が高くなり、画像品位の向上が見られる。また、各スペ
ーサ18の層厚も一定であるため、表示装置全体に亘っ
て均一な層厚を有する液晶層8が得られている。
【0025】コントラスト比の改善効果は、ノーマリホ
ワイトモードの場合よりノーマリブラックモードの方が
大きいことが分かる。また、異なる液晶材料を用いた場
合にも、また、異なるセル構成を用いた場合にも、同様
の効果が得られることが確認されている。
【0026】参考例ではスペーサ18をソースバス配線
6及びソース電極23上に形成したが、ゲートバス配線
5上に形成することもできる。ゲートバス配線5はソー
スバス配線6よりも低抵抗材料で形成されるため、低電
圧での電着が可能となり、より均一な層厚を有するスペ
ーサ18を形成することができる。
【0027】(実施の形態)本実施の形態のアクティブ
マトリクス表示装置は、図6の表示装置と同様の構成を
有しているが、スペーサ18がバス配線上に形成されて
いる点で図6の表示装置とは異なる。
【0028】本実施の形態では表示装置の開口率を高め
るため、絵素電極3はTFT2を覆う絶縁膜4上に設け
られ、絵素電極3とTFT2とは絶縁膜4に設けられた
コンタクトホール26を介して電気的に接続されてい
る。本実施の形態に於いては、スペーサ18はソースバ
ス配線6及びソース電極23上に、電着法によって形成
されている。本実施の形態のセル構成は、図4と同様で
ある。本実施の形態ではスペーサ18は、液晶層8が表
示装置全体に行き渡るように、液晶層8の層厚を一定に
し得るできるだけ少ない数だけ形成するのが望ましい。
【0029】本実施の形態のアクティブマトリクス表示
装置の表示特性を表2に示す。比較のために、図6に示
す従来の表示装置の表示特性を比較例2に示す。
【0030】
【表2】 本実施の形態ではスペーサ18の存在が表示に影響しな
いため、高いコントラスト比が得られ、カラー表示装置
に適用した場合には、色純度が高くなり、画像品位の向
上が見られる。また、各スペーサ18の層厚も一定であ
るため、表示装置全体に亘って均一な層厚を有する液晶
層8が得られている。
【0031】更に、絶縁膜4によってスペーサ18の側
部を支えるような構成となるため、スペーサ18を補強
することができ、液晶層8の層厚の均一性を一層高める
ことができるとともに、長期に亘って液晶層8の層厚を
均一に保つことができる。
【0032】また、本実施の形態に於いては、コントラ
スト比の改善効果は、ノーマリホワイトモードの場合よ
りノーマリブラックモードの方が大きいことが分かる。
また、異なる液晶材料を用いた場合にも、また、異なる
セル構成を用いた場合にも、同様の効果が得られること
が確認されている。
【0033】本実施の形態ではスペーサ18をソースバ
ス配線6及びソース電極23上に形成したが、ゲートバ
ス配線5上に形成することもできる。ゲートバス配線5
はソースバス配線6よりも低抵抗材料で形成されるた
め、低電圧での電着が可能となり、より均一な層厚を有
するスペーサ18を形成することができる。
【0034】上述の実施の形態では、ゲート電極が下
に、ソース電極及びドレイン電極が上に形成されている
TFTを用いた表示装置について説明したが、ゲート電
極が上に、ソース電極及びドレイン電極が下に形成され
ているTFTを用いた表示装置にも適用できる。
【0035】上記実施の形態に於いては透過型表示装置
について説明したが、反射型の表示装置の場合にも同様
の効果が得られることが確認されている。また、電着法
によるスペーサの層厚を1〜10μmまで変化させた場
合について同様の検討を行ったが、表2に示すものと同
様の効果が得られることが確認されている。
【0036】
【発明の効果】本発明のアクティブマトリクス表示装置
によれば、バス配線と絵素電極とが絶縁膜を介して形成
されるアクティブマトリクス表示装置において、スペー
サがバス配線上に電着法によって形成されていることに
より、表示に寄与しない部分にスペーサを有しているの
で、スペーサによるコントラスト比の低下や液晶分子の
配向の乱れが生じない。また、各スペーサの層厚が一定
となるので、表示装置全体に亘って液晶層の層厚が一定
となる。従って、高い画像品位を有するアクティブマト
リクス表示装置が得られる。
【0037】更に、絶縁膜によってスペーサの側部が支
えられている構成となるため、スペーサを補強すること
ができ、表示媒体の層厚の均一性を一層高めることがで
きるとともに、長期に亘って表示媒体の層厚を均一に保
つことができる。
【0038】また、ゲートバス配線はソースバス配線よ
りも低抵抗材料で形成されるため、ゲートバス配線へは
低電圧での電着が可能となり、より均一な層厚を有する
スペーサを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアクティブマトリクス表示装置の参考
例の断面図である。
【図2】図1の表示装置を構成するアクティブマトリク
ス基板の平面図である。
【図3】本発明のアクティブマトリクス表示装置の実施
の形態の断面図である。
【図4】(a)はノーマリホワイトモードに於ける図1
及び図3に示すアクティブマトリクス表示装置のセル構
成を示す図であり、(b)はノーマリブラックモードに
於ける図1及び図3に示すアクティブマトリクス表示装
置のセル構成を示す図である。
【図5】従来のスペーサを有するアクティブマトリクス
表示装置の断面図である。
【図6】従来のスペーサを有するアクティブマトリクス
表示装置の断面図である。
【図7】図5及び図6の表示装置を構成するアクティブ
マトリクス基板の平面図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 TFT 3 絵素電極 4 絶縁膜 5 ゲートバス配線 6 ソースバス配線 7 ゲート電極 8 液晶層 9 ゲート絶縁膜 10 絶縁性基板(対向基板) 13 対向電極 17 スペーサ 18 スペーサ 21 チャネル層 22 エッチングストッパ 23 ソース電極 24 ドレイン電極 25 コンタクト層 26 コンタクトホール 27 配向膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1339 G02F 1/1343 G02F 1/1362 G02F 1/1333

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の絶縁性基板と、該基板の何れか一
    方に縦横に配線されたバス配線と、該バス配線を覆う絶
    縁膜と、該絶縁膜上に配された絵素電極と、該一対の基
    板間に封入された表示媒体と、該一対の基板間の距離を
    一定に保つためのスペーサと、を有するアクティブマト
    リクス表示装置において、 前記スペーサが前記バス配線上に電着法によって形成さ
    れているとともに、前記スペーサが前記絶縁膜によって
    側部を支えられていることを特徴とするアクティブマト
    リクス表示装置。
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