JPH04264524A

JPH04264524A - 表示装置

Info

Publication number: JPH04264524A
Application number: JP2653691A
Authority: JP
Inventors: Sachiko Ichimura; 市村　幸子; Shinji Shimada; 伸二島田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1992-09-21
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2675199B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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及び単純マ
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１０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１２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１２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１０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１１
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１１の表示装置では、絵素電極３はＴＦ
Ｔ２を覆う絶縁膜４上に設けられ、絵素電極３とＴＦＴ
２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】また、図１３にスペーサを用いた従来の単
純マトリクス表示装置の断面図を、図１４にその表示装
置を構成する一方の基板の平面図を示す。この表示装置
は、図１３に示すように一対の絶縁性基板１及び１０を
有し、基板１上には、図１４に示すように平行する多数
の表示電極１５が形成されている。基板１に対向する対
向基板１０上には、表示電極１５とは直交する方向に平
行する多数の表示電極１６が形成されいている。更に基
板１及び１０上には配向膜２７がそれぞれ形成され、基
板１及び１０間には、液晶層８が封入されている。表示
電極１５及び１６の交差部分が絵素となる。この表示装
置に於いても、基板１及び１０の間の液晶層８の層厚を
一定にするために、スペーサ１７が挟まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の図１０、図１１
及び図１３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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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及び単純マトリクス表示装置を提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス表示装置は、一対の絶縁性基板と、該基板の何れ
か一方に配された絵素電極と、該絵素電極間に縦横に配
線されたバス配線と、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であっ
て、該スペーサが該バス配線上に電着法によって形成さ
れており、そのことによって上記目的が達成される。

【００１１】また、前記スペーサが形成されているバス
配線が、ソースバス配線である構成とすることもできる
。

【００１２】また、前記スペーサが形成されているバス
配線が、ゲートバス配線である構成とすることもできる
。

【００１３】本発明の単純マトリクス表示装置は、一対
の絶縁性基板と、該基板のそれぞれに互いに交差する方
向に形成された表示電極と、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、を有する単純マトリクス表示装置であっ
て、該一対の基板の少なくとも一方に導電膜が形成され
、該導電膜上に該スペーサが電着法によって形成されて
おり、そのことによって上記目的が達成される。

【００１４】

【作用】本発明のアクティブマトリクス表示装置では、
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。更に
、バス配線以外の部分に導電膜を形成すれば、この導電
膜上に上述と同様のスペーサを形成することができる。

【００１５】本発明の単純マトリクス表示装置では、表
示に寄与しない部分に導電膜がけいされ、この導電膜上
にスペーサが形成されている。従って、スペーサの存在
に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ているので、導電膜上に密着して
形成されている。従って、スペーサの剥がれは生じない
。更に、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高めること
ができる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。

【００１７】（実施例１）図１に本発明のアクティブマ
トリクス表示装置の一実施例の断面図を示す。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。本実施例は図１０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１０の表示装置とは異なる。本実施例は、
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１０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２
１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Ｔ
ｉ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
８（ａ）及び（ｂ）に示す。図８（ａ）はノーマリホワ
イトモードの場合であり、図８（ｂ）はノーマリブラッ
クモードの場合である。図８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１０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】本実施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１０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】

【００２４】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。

【００２５】表１に示すように、本実施例ではスペーサ
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。

【００２６】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。

【００２７】本実施例ではスペーサ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。

【００２８】（実施例２）本実施例のアクティブマトリ
クス表示装置は、図１１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１０の表示装置とは異なる。本実施例では表示装
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。本実施例に於いても、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。本実施例のセル構成は、図８と
同様である。本実施例でもスペーサ１８は、液晶層が表
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】本実施例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１１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】

【００３１】本実施例でもスペーサ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。

【００３２】また、本実施例に於いても、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。

【００３４】（実施例３）図４に本発明のアクティブマ
トリクス表示装置の他の実施例の断面図を示す。本実施
例では、絵素電極３が形成されていない部分に電着用電
極１９が形成され、この電着用電極１９上にスペーサ１
８が電着法によって形成されている。電着用電極１９及
びスペーサ１８以外の部分の構成は、図３と同様である
。

【００３５】本実施例ではスペーサ１８の数及び長さは
、液晶層が表示装置全体に行き渡るように考慮して決め
られている。また、スペーサ１８はゲートバス配線に平
行に設けることもでき、ソースバス配線に平行に設ける
こともできる。本実施例のセル構成は、図８と同様であ
る。

【００３６】本実施例のアクティブマトリクス表示装置
の表示特性を表３に示す。比較のために、図１１に示す
従来の表示装置の表示特性を比較例２に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】本実施例でもスペーサ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。

【００３９】また、本実施例に於いても、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。

【００４０】上述の実施例１〜実施例３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。

【００４１】（実施例４）図５に本発明の単純マトリク
ス表示装置の一実施例の断面図を、図６にその表示装置
を構成する一方の基板の平面図を示す。この表示装置は
、図５に示すように一対の絶縁性基板１及び１０を有し
、基板１上には絶縁膜２０が全面に形成され、更に絶縁
膜２０上には、図６に示すように、互いに平行する多数
の表示電極１５が形成されている。

【００４２】表示電極１５の間の基板１上には、図６に
示すように、電着用電極１９が形成されている。図５に
示すように、電着用電極１９上にはスペーサ１８が電着
法によって形成されている。スペーサ１８は前述の絶縁
膜２０及び配向膜２７によって覆われている。基板１に
対向する対向基板１０上には、表示電極１５とは直交す
る方向に平行する多数の表示電極１６が形成されいてい
る。更に基板１及び１０上には配向膜２７がそれぞれ形
成され、基板１及び１０間には、液晶層８が封入されて
いる。表示電極１５及び１６の交差部分が絵素となる。

【００４３】スペーサ１８は表示電極１５の間の部分の
全て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及び幅のスペーサ１８を形成す
ればよい。

【００４４】本実施例に於けるセル構成を図９に示す。本実施例では図５の駆動用のセルに加えて、図示しない
補償セルが設けられている。図９中、実線ｏは上側偏光
板の偏光軸方向を示し、矢印ｑ及びｓはそれぞれ、駆動
セル（下側セル）の上側基板上の配向膜のラビング処理
方向、及び補償用セル（上側セル）の上側基板上の配向
膜のラビング処理方向を示す。破線ｐは下側偏光板の偏
光軸方向を示し、矢印ｒ及びｔはそれぞれ、駆動セル（
下側セル）の下側基板上の配向膜のラビング処理方向、
及び補償セル（上側セル）の下側基板上の配向膜のラビ
ング処理方向を示す。図１３に示すように、液晶層８内
の液晶分子の捩れ角は２４０度であり、本実施例の表示
装置はノーマリブラックモードである。

【００４５】本実施例の単純マトリクス表示装置の表示
特性を表４に示す。比較のために、図１３に示す従来の
表示装置に補償セルを設けた場合の表示特性を比較例３
に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】本実施例でもスペーサ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。また、異なる液晶材料、
異なるセル構成を採用した場合にも、同様の効果が得ら
れることが確認されている。

【００４８】（実施例５）図７に本発明の単純マトリク
ス表示装置の他の実施例の断面図を示す。この表示装置
を構成する一方の基板の平面図は、前述の図６と同様で
ある。この表示装置は、図７に示すように一対の絶縁性
基板１及び１０を有し、基板１上には互いに平行する多
数の表示電極１５が形成されている。表示電極１５上に
は絶縁膜２０が全面に形成されている。

【００４９】表示電極１５の間の絶縁膜２０上には、図
６に示すように、電着用電極１９が形成されている。図
７に示すように、電着用電極１９上にはスペーサ１８が
電着法によって形成されている。スペーサ１８は配向膜
２７によって覆われている。基板１に対向する対向基板
１０上には、表示電極１５とは直交する方向に平行する
多数の表示電極１６が形成されいている。更に基板１及
び１０上には配向膜２７がそれぞれ形成され、基板１及
び１０間には、液晶層８が封入されている。表示電極１
５及び１６の交差部分が絵素となる。

【００５０】前述の実施例４と同様に、スペーサ１８は
表示電極１５の間の部分の全て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及び
幅のスペーサ１８を形成すればよい。

【００５１】本実施例の表示装置はノーマリブラックモ
ードであり、図９に示すセル構成を有する。本実施例で
も図７の駆動用のセルに加えて、図示しない補償セルが
設けられている。

【００５２】本実施例の単純マトリクス表示装置の表示
特性を表５に示す。比較のために、図１３に示す従来の
表示装置に補償セルを設けた場合の表示特性を比較例３
に示す。

【００５３】

【表５】

【００５４】本実施例でもスペーサ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。また、異なる液晶材料、
異なるセル構成を採用した場合にも、同様の効果が得ら
れることが確認されている。

【００５５】上記実施例１〜５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１〜５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。

【００５６】

【発明の効果】本発明のアクティブマトリクス表示装置
及び単純マトリクス表示装置は、電着法によって形成さ
れたスペーサを、表示に寄与しない部分に有しているの
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、本発明によれば、高い画像品位を有す
るアクティブマトリクス表示装置及び単純マトリクス表
示装置が得られる。

【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一実
施例の断面図である。

【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他の
実施例の断面図である。

【図４】本発明のアクティブマトリクス表示装置の他の
実施例の断面図である。

【図５】本発明の単純マトリクス表示装置の一実施例の
断面図である。

【図６】図５の単純マトリクス表示装置を構成する一方
の基板の平面図である。

【図７】本発明の単純マトリクス表示装置の他の実施例
の断面図である。

【図８】（ａ）はノーマリホワイトモードに於ける図１
、図３及び図４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、図３及び図４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９】図５及び図７に示す単純マトリクス表示装置の
セル構成を示す図である。

【図１０】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１１】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１２】図１０及び１１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１３】従来のスペーサを有する単純マトリクス表示
装置の断面図である。

【図１４】図１３の表示装置を構成する一方の基板の平
面図である。

【符号の説明】

１，１０　　絶縁性基板２　　ＴＦＴ３　　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１５，１６　　表示電極１８　　スペーサ１９　　電着用電極２６　　コンタクトホール２７　　配向膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の絶縁性基板と、該基板の何れか一方
に配された絵素電極と、該絵素電極間に縦横に配線され
たバス配線と、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であって、該
スペーサが該バス配線上に電着法によって形成されてい
るアクティブマトリクス表示装置。
【請求項２】一対の絶縁性基板と、該基板のそれぞれに
互いに交差する方向に形成された表示電極と、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、を有する単純マトリク
ス表示装置であって、該一対の基板の少なくとも一方に
導電膜が形成され、該導電膜上に該スペーサが電着法に
よって形成されている単純マトリクス表示装置。