JPH0437720A - 液晶表示装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液晶表示装置に関するものであり、より詳し
くはアクティブマトリクス液晶デイスプレィに関するも
のである。

［従来の技術Ｊ 第２図は、従来のアクティブマトリクス液晶デイスプレ
ィの構成例を模式的に示す断面図である。

従来のアクティブマトリクス液晶デイスプレィは、第２
図に示すように、シール層２１により貼り合わされた前
面ガラス基板２２と薄膜トランジスタ２３及び画素電極
２４か備えられている背面ガラス基板２５とが、スペー
サ２６を介して液晶層２７を挟持している。

上記前面ガラス基板２２上にはＩＴＯなと透明な電極材
料からなる対向電極２８が備えられ、対向電極２８上に
はブラックマトリクス２９か備えられ、さらにブラック
マトリクス２９上には配向膜３０が備えられている。

一方、上記背面ガラス基板２５の上記前面ガラス基板２
２に対向する面上には、複数のデータライン電極と走査
電極とか互いに直交するストライブ状に形成されており
、薄膜トランジスタ２３は上記両電極の交点に備えられ
ている。また、上記画素電極２４か、両電極の間に備え
られており、画素電極２４は薄膜トランジスタ２３に接
続されている。そして、薄膜トランジスタ２３及び画素
電極２４上には、薄膜トランジスタ２３及び画素電極２
４の表面を保護するための絶縁膜３１が備えられており
、絶縁膜３１上に配向膜３２が備えられている。

上記構成を有する従来のアクティブマトリクス液晶デイ
スプレィにおいては、上記画素電極２４と対向電極２８
との間に電圧を印加して両電極間の液晶の配列状態を変
化させることにより表示を行なうので、画面各部のコン
トラストを均一にするために前面ガラス基板２２と背面
ガラス基板２５との間に備えられている液晶層２７の厚
さ（セル間隔）を一定に保持することが必要である。そ
こで、ガラスファイバー、セラミックまたは樹脂からな
り、はぼ均一な直径を有する球形または円筒形状に成型
されたスペーサ２６が前面ガラス基板２２と背面ガラス
基板２５との間に散布され、前面ガラス基板２２と背面
ガラス基板２５とはスペーサ２６を介して液晶層２７を
挟持している。

上記スペーサ２６の直径は、通常３〜１０μｍの範囲に
て適宜設定されている。

上記従来のアクティブマトリクス液晶デイスプレィは、
上記スペーサ２６を背面ガラス基板２５上に散布した後
、前面ガラス基板２２と背面ガラス基板２５とをシール
層２１を介し加圧固定して貼り合わせることにより形成
されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のアクティブマトリクス液晶デ
イスプレィでは、スペーサが背面基板上に不規則に散布
されるので、必ずしも所望しない位置にもスペーサが配
置されることがあるとの問題がある。

例えば、上記背面基板上に散布されたスペーサが薄膜ト
ランジスタの上に位置すると、アクティブマトリクス液
晶デイスプレィでは薄膜トランジスタが形成されている
箇所のセル間隔が狭くなっているので、前面基板と背面
基板とを加圧固定して貼り合わせる際に上記スペーサー
がトランジスタを構成するドレイン電極（データライン
電極）またはゲート電極（走査ライン電極）を圧迫して
上記電極を損傷させることかある。上記電極の損傷は、
しばしば上記電極を断線させる。

トレイン電極またはソース電極か断線すると、データ信
号または走査信号かパネル全体に伝達されなくなり、ア
クティブマトリクス液晶デイスプレィの表示欠陥の原因
となる。

そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
画面各部のコントラストが均一であって、表示欠陥のな
い液晶表示装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わる液晶表示装置は、薄膜トランジスタ及び
画素電極を備えている第一の基板と、上記画素電極に対
向する電極が備えられている第二の基板と、上記第一及
び第二の基板間に備えられている液晶層とからなる液晶
表示装置において、上記第一及び第二の基板か上記第一
の基板上の所定の位置に備えられている絶縁体を介して
上記液晶層を挟持していることを特徴としている。

［作用］ 本発明の液晶表示装置においては、薄膜トランジスタ及
び画素電極の表面を保護するための絶縁膜上に、絶縁体
からなる柱状のセル間隔保持材を形成している。上記絶
縁体は上記絶縁膜上の各部で均一な厚さに形成されるの
で、前面基板と背面基板とか上記絶縁体を介して液晶層
を挟持することにより、スペーサを使用することなく、
画面各部における液晶層のセル間隔か一定に保持される
。

しかも、上記絶縁体は上記表面保護膜上の所望の位置に
形成できるので、薄膜トランジスタ部を避けて形成する
ことにより、不規則に散布されたスペーサと異なり、前
面基板と背面基板との貼り合わせの際に１〜レイン電極
またはゲート電極が圧迫されることかない。

従って、本発明により、画面各部におけるセル間隔を均
一にてきるとともに、薄膜トランジスタの各電極の損傷
をも避けることができる。

［実施例コ 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明に従うアクティブマトリクス液晶デイ
スプレィの一実施例を模式的に示す断面図である。本実
施例のアクティブマトリクス液晶デイスプレィは、第１
図に示すように、前面ガラス基板２と背面ガラス基板３
とがシール層１により貼り合わされ、前面ガラス基板２
と背面ガラス基板３との間に液晶層４が備えられている
。

上記前面ガラス基板２上にはＩＴＯなとの透明な電極材
料からなる対向電極５が備えられ、対向電極５上にはブ
ラックマトリクス６が備えられ、さらにブラックマトリ
クス６上には配向膜７が備えられている。

一方、上記背面ガラス基板３の上記前面ガラス基板２に
対向する面上には、複数のデータライン電極と走査電極
とが互いに直交するストライプ状に形成されており、上
記両電極の交点には薄膜トランジスタ８が備えられてい
る。また、上記両電極の間には画素電極９が備えられて
おり、画素電極９は薄膜トランジスタ８に接続されてい
る。上記薄膜トランジスタ８及び画素電極９上には、薄
膜トランジスタ８及び画素電極９の表面を保護するため
の絶縁膜１０が備えられており、絶縁膜１０上に配向膜
１１が備えられている。

そして、本実施例のアクティブマトリクス液晶デイスプ
レィでは、前面ガラス基板２と背面ガラス基板３とが上
記絶縁膜１０上の所定の位置に均一な厚さにて形成され
ている絶縁体１２を介して液晶層４を挟持していること
を特徴としている。

上記絶縁体１２は、上記絶縁膜１０上の薄膜トランジス
タ８が配置されていない領域に形成されていることが好
ましく、前面ガラス基板２上のブラックマトリクス６に
対向する領域に形成されていることがさらに好ましい。

絶縁体１０が上記領域に形成されていることにより、薄
膜トランジスタ８の各電極が前面ガラス基板２と背面ガ
ラス基板３とを貼り合わせる際に損傷することを避ける
ことができ、また、画素の開口率を向上させることがで
きる。

上記絶縁体１２を形成する材料としては、例えば、炭化
シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ、）或いは
酸化シリコン（Ｓｉｎ、）などを挙げることができるが
、ＳｉＣが特に好ましい。絶縁体１２の厚さは、所望の
セル間隔にしたがって任意に設定すればよく、通常３〜
１０μｍ程度の範囲の値に設定される。

上記絶縁体１２のガラス基板に平行な面の形状は、正方
形、長方形、或いは円形など任意の形状であってよく、
そのガラス基板に平行な面の断面積は、前面ガラス基板
と背面ガラス基板との貼り合わせの際の加圧に耐えられ
る程度であることが好ましい。上記断面積は、例えば、
絶縁体１２の断面形状が正方形であるときには３μｍＸ
３μｍ〜１５μｍ×１５μｍ程度の範囲であることが好
ましい。

本実施例において、上記絶縁体は上記形状を有する柱状
に形成されていることが好ましい。

本実施例のアクティブマトリクス液晶デイスプレィは、
例えば、次の様にして有利に製造することができる。

まず、背面ガラス基板３上にクロム（Ｃｒ）、タンタル
（Ｔａ）、モリブデン（Ｍ　ｏ　）なとの金属のいずれ
かひとつをスパッタリング法または蒸着法により成膜し
、０．１〜０．３μｍ程度の厚さの金属膜を形成する。

次いで、上記金属膜をフォトリソグラフィー及びエツチ
ングにより、ゲート電極のパターンに形成する。上記ゲ
ート電極はストライブ状に複数形成されている。

次に、背面ガラス基板３上にＩＴＯなとの透明電極材料
をスパッタリング法または蒸着法により、０．１μｍ程
度の厚さになるように成膜する。次いで、上記透明電極
膜をフォトリソグラフィー及びエツチングにより、画素
電極９のパターンに形成する。

次に、ＮＨ３及びＳ　ｉＨ４を主成分ガスとするプラズ
マＣＶＤ法によりＳ　ｉＮ　ｘ膜を背面カラス基板３の
全面に０．　１〜０．４μｍ程度の厚さになるように成
膜し、次いで、Ｓ　ｉＨ４を主成分ガスとするプラズマ
ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン（ａ−８ｉ）膜を
背面ガラス基板３の全面に０．０５〜０．２μｍ程度の
厚さになるように成膜する。次いで、上記Ｓ　ｒ　Ｎ　
ｘ膜及びａ−８ｉ膜をフォトリソグラフィー及びエツチ
ングにより所定のパターンに形成する。上記工程により
ＳｉＮ。

膜からゲート絶縁膜が、ａ−３ｉ膜から半導体膜がそれ
ぞれ形成される。

次に、背面ガラス基板３の全面にアルミニウム（ＡＩ）
、ニッケル（Ｎｉ）、クロム、モリブデン、銅（Ｃｕ）
などの金属または上記金属を組合せてなるニクロム（Ｎ
ｉＣｒ）なとの合金のいずれかひとつをスパッタリング
法または蒸着法により成膜し、０．３〜１．０μｍ程度
の厚さの金属膜を形成する。次いで、上記金属膜をフォ
トリソグラフィー及びエツチングにより所定のパターン
に形成する。

上記工程により、データライン電極、ドレイン電極及び
、ソース電極かそれぞれ形成される。上記工程において
、上記データライン電極は上記ゲート電極と直交するス
トライプ状に複数形成されており、上記ドレイン電極は
上記データライン電極とデータ電極との交点において上
記データライン電極と一体的に形成されている。

上記ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜、ドレイン電
極、及びソース電極により、薄膜トランジスタ１０が構
成される。薄膜トランジスタ１０は、上記データライン
電極とゲート電極との交点に、形成されている。

次に、背面ガラス基板３の全面にＳ　ｉＮ　ｘなとから
なる絶縁膜１０を形成する。上記ＳｉＮ、膜はＮＨ３及
びＳ　ｉＨａを主成分ガスとするプラズマＣＶＤ法によ
り形成すればよい。上記絶縁膜１０は、薄膜トランジス
タ８及び画素電極９の表面を保護する機能を有する。

次に、５ＩＨ４及びエチレンを主成分ガスとするプラズ
マＣＶＤ法によりＳｉＣ膜を背面ガラス基板３の全面に
３〜１０μｍ程度の厚さになるように成膜する。次いで
、上記ＳｉＣ膜をフォトリソグラフィー及びエツチング
により所定のパターンに形成する。上記工程により、柱
状の絶縁体１２か形成される。絶縁体１２は、上記絶縁
膜１０上の薄膜トランジスタ８か配置されていない領域
に形成されていることが好ましく、前面ガラス基板２上
のブラックマトリクス６に対向する予定の領域に形成さ
れていることがさらに好ましい。

次に、背面ガラス基板３の全面に０．　１μｍ程度の厚
さのポリイミド膜を成膜し、上記ポリイミド膜をラビン
グ処理して、配向膜１２を形成する。

以上で、薄膜トランジスタ及び画素電極を備えた背面ガ
ラス基板の製造か完了する。

上記製造方法において、絶縁体１２は絶縁膜１０の形成
後、配向膜１１の形成前に形成されることが好ましい。

絶縁体１２を配向膜１１の形成後に形成すると、絶縁膜
１２形成の際のエツチング等によりラビング処理された
配向膜１１表面が損傷を受けることかある。

また、絶縁体１２の形成後に配向膜１１を形成すると絶
縁体１２の近傍では配向膜１１の配向処理が不十分にな
ることか考えられるか、上記したように絶縁体１２をブ
ラックマトリクス６に対向する予定の領域に形成するこ
とにより絶縁体１２近傍にてきる配向処理が不十分な部
分の表示に対する影響を低減することかできる。

次に、前面ガラス基板２上にＩＴＯなとの透明電極材料
をスパッタリング法または蒸着法により、０．１μｍ程
度の厚さになるように成膜し、対向電極５を形成する。

次いで、対向電極５上の薄膜トランジスタ８に対向する
予定の領域にブラックマトリクス６を形成する。ブラッ
クマトリクス６はそれ自体公知の材料及び方法により形
成すればよい。次いで、前面ガラス基板２の全面に０．
　１μｍ程度の厚さのポリイミド膜を成膜し、上記ポリ
イミド膜をラビング処理して、配向膜７を形成する。

次に、前面ガラス基板２上の所定の位置に、３〜１０μ
ｍの範囲のほぼ均一な直径を有する球形または円筒形状
でガラスファイバー、セラミックまたは樹脂からなる成
形体を含む高分子絶縁材料を厚膜のスクリーン印刷法に
より所定のパターンに成膜し、シール層１を形成する。

上記高分子絶縁材料として、例えば、エポキシ系、アク
リル系、ポリエステル系などの高分子樹脂を挙げること
かできる。上記シール層１の厚さは、所望のセル間隔に
したがって任意に設定すればよく、通常５〜２０μｍの
範囲にて適宜設定される。

次に、上記薄膜トランジスタ８及び画素電極９を備えた
背面ガラス基板と上記前面ガラス基板とを、薄膜トラン
ジスタ８及び画素電極９が備えられている面と対向電極
６が備えられている面とが対向するようにして、上記シ
ール層１により位置合せして加圧固定し、シール層１の
高分子絶縁材料を加熱硬化させることにより両基板を貼
り合わせる。このとき、絶縁体１２は、上記背面ガラス
基板と前面ガラス基板との間の液晶層４の間隔を一定に
保持するように機能するが、薄膜トランジスタ８が配置
されていない領域に形成されているので、上記加圧操作
により薄膜トランジスタ８を構成する各電極を傷つける
ことがない。

次に、シール層１により貼り合わされた上記背面ガラス
基板と前面ガラス基板との内部を真空脱気し、注入口（
図示せず）から液晶を注入し、アクティブマトリクス液
晶デイスプレィの製造を完了する。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明の液晶表示装置によ
れば、均一な厚さに形成されている絶縁体により液晶層
のセル間隔が保持されているので画面各部で均一なコン
トラストが得られ、且つ、上記絶縁体は薄膜トランジス
タが配置されていない領域に形成されているので製造工
程において上記薄膜トランジスタの電極を傷つけること
がなく、従って表示欠陥を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるアクティブマトリクス液晶デイ
スプレィの一実施例を模式的に示す断面図であり、 第２図は従来のアクティブマトリクス液晶デイスプレィ
の構成例を模式的に示す断面図である。 ２・・・前面ガラス基板、 ３・・・背面ガラス基板、 １２・・・、絶縁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 薄膜トランジスタ及び画素電極を備えている第一の基板
   と、 上記画素電極に対向する電極が備えられている第二の基
   板と、 上記第一及び第二の基板間に備えられている液晶層とか
   らなる液晶表示装置において、 上記第一及び第二の基板が上記第一の基板上の所定の位
   置に備えられている絶縁体を介して上記液晶層を挟持し
   ていることを特徴とする液晶表示装置。