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JPH08122753A - アクティブマトリクス型液晶表示素子 - Google Patents

アクティブマトリクス型液晶表示素子

Info

Publication number
JPH08122753A
JPH08122753A JP28392694A JP28392694A JPH08122753A JP H08122753 A JPH08122753 A JP H08122753A JP 28392694 A JP28392694 A JP 28392694A JP 28392694 A JP28392694 A JP 28392694A JP H08122753 A JPH08122753 A JP H08122753A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
liquid crystal
crystal display
active matrix
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28392694A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Naruse
智 成瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP28392694A priority Critical patent/JPH08122753A/ja
Publication of JPH08122753A publication Critical patent/JPH08122753A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 TFT上にスペーサが位置した場合でも、適
正なギャップ長を維持できる液晶表示素子を提供するこ
とである。 【構成】 対向基板2に、アレイ側基板1のTFT4に
より形成される凸部に対向し、凸部の高さと同一の深さ
を有する凹部を形成する。凸部上にスペーサ9が位置し
た場合でも、スペーサ9の一部が対向基板2の凹部に収
容され、ギャップ長は適正値に維持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アクティブマトリク
ス型液晶表示素子に関し、特に適正な液晶層厚を有する
アクティブマトリクス型液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に従来のTFT(薄膜トランジス
タ)液晶表示素子の断面構造を示す。図示するように、
このTFT液晶表示素子は、ガラス等からなる透明なア
レイ側基板1とこのアレイ側基板に対向配置される対向
基板2と、基板1と2との間に封止された液晶8とから
構成されている。
【0003】アレイ側基板1上には、マトリクス状に配
列された透明な画素電極3と、画素電極3を駆動するア
クティブマトリクス素子としてのTFT4とが配設され
ている。さらに、画素電極3およびTFT4を覆って、
層間絶縁膜16が形成され、層間絶縁膜16の上にポリ
イミド等からなる配向膜5が形成されている。
【0004】対向基板2の画素電極3との対向面には対
向電極6が形成され、対向電極6を覆って、ポリイミド
等からなる配向膜7が形成されている。
【0005】アレイ側基板1と対向基板2は、配向膜5
と7が所定のギャップ長を有して対向するように、周縁
部において図示せぬ枠状のシール材にてシールされる。
このシール材と配向膜5と7とで形成される間隙部分に
液晶8が充填されている。配向膜5と7との間隔、即
ち、表示領域における液晶8の層の厚さを所定のギャッ
プ長に一致させるため、配向膜5と7との間には、複数
個のスペーサ9が分散して配置されている。
【0006】スペーサ9は、例えば、球状のものであ
り、ギャップ長に対応する2〜11μm程度のほぼ均一
な直径dを有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】アレイ側基板1の表
面、即ち、配向膜5には、TFT4の厚み(高さ)に対
応して、約400〜600nm程度の凸部が図示するよ
うに形成される。これに対して、対向基板2の表面、即
ち、配向膜7はほぼ平坦である。このため、TFT4の
位置での配向膜5と7との間隔と、他の位置での配向膜
5と7との間隔は400〜600nm程度異なってしま
う。
【0008】従って、図示するように、スペーサ9がT
FT4上に位置すると、TFT4上のスペーサ9が液晶
8の厚さ、即ち、ギャップ長を実質的に規定し、画素電
極2と対向電極6との間でのギャップ長は適正値を越え
てしまう。ギャップ長が適正値でないと、スペーサ9が
浮遊して液晶8の配向不良を引き起こし、また、例え
ば、TN(ツイステッドネマティック)−TFT液晶の
場合には、異なった配向状態の領域(ドメイン)が発生
して表示品質を劣化させる等の問題が発生する。また、
強引に所定のギャップ長を確保しようとすると、スペー
サ9によりTFT4が押圧されて破壊され、表示欠陥の
原因となる。
【0009】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、スペーサにより適正なギャップ長を維持すること
を可能とし、高品位の画像を表示できる液晶表示素子を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、この発明の第1の観点に係るアクティブマトリクス
型液晶表示素子は、スイッチング素子と該スイッチング
素子に接続された画素電極とがマトリクス状に配列され
て形成され、表面部に前記スイッチング素子に対応する
凸部が形成された第1の基板と、前記第1の基板に対向
して配置され、前記画素電極に対向する対向電極が形成
され、表面部に前記凸部に対向する凹部が形成された第
2の基板と、前記第1と第2の基板間に配置された液晶
と、前記第1と第2の基板間に配置されたスペーサと、
を備えることを特徴とする。
【0011】前記凸部の高さと前記凹部の深さを実質的
に等しく設定し、前記凸部上に位置するスペーサを凹部
が収容しうるように形成することが望ましい。
【0012】凸部に対向する凹部を形成するために、選
択的に所定の厚さを有する段差部材を配設してもよく、
また、カラーフィルタの厚さを調整してもよい。
【0013】また、この発明の第2の観点にかかるアク
ティブマトリクス型液晶表示素子は、アレイ側基板と、
前記アレイ側基板上にマトリクス状に形成されたスイッ
チング素子と、前記アレイ側基板上に対応するスイッチ
ング素子に接続されてマトリクス状に形成された画素電
極と、前記スイッチング素子と前記画素電極を覆って形
成され、前記スイッチング素子に対応する凹凸を有する
第1の配向膜と、前記アレイ側基板に対向して配置され
た対向基板と、前記対向基板上に形成された対向電極
と、前記対向基板を覆って形成され、前記第1の配向膜
の凹凸に対応する凸凹を有する第2の配向膜と、前記第
1の配向膜と前記第2の配向膜との間に配置された複数
のスペーサと、を有し、前記第1と第2の配向膜間の距
離とが全面にわたって実質的に等しく形成されている、
ことを特徴とする。
【0014】
【作用】上記構成によれば、スイッチング素子により必
然的に形成される突出部分に対応して対向する基板に窪
みが形成される。従って、スペーサがスイッチング素子
の上に位置した場合、スペーサは対向する基板側で、段
差部或いは凹部に収納され、所定のギャップ長を有する
液晶表示素子が得られる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図1は、この発明の一実施例にかかる液晶表示
素子の要部の断面構成を示す。図1において図4と同様
の部分には同符号を付す。
【0016】図示するように、この実施例のTFT液晶
表示素子は、ガラス等からなる透明なアレイ側基板1と
このアレイ側基板1に対向して配置された対向基板2
と、基板1と2との間に封止された液晶8とから構成さ
れている。
【0017】アレイ側基板1上には、マトリクス状に配
列された透明な画素電極3と、画素電極3を駆動するス
イッチング素子としてのTFT4とが配設されている。
さらに、層間絶縁膜16が画素電極3およびTFT4を
覆って形成され、ポリイミド等からなる配向膜5が層間
絶縁膜16の上に形成されている。
【0018】TFT4は、アレイ側基板1上に形成され
たゲート電極11と、ゲート電極11を覆うゲート絶縁
膜12と、ゲート絶縁膜12上にゲート電極11に対向
して形成されたa−Si(アモルファスシリコン)等か
らなるi型半導体膜13と、i型半導体膜13の側部に
オーミックコンタクト層を介して接続されたソース電極
14およびドレイン電極15と、から構成される。画素
電極3は、ゲート絶縁膜12上に形成され、対応するT
FT4のソース電極14に接続されている。
【0019】対向基板2上には、アレイ基板1上のTF
T4に対向する部分を除いてSiO2やSiN等の透明絶
縁膜から成る段差部材21が形成されている。段差部材
21の厚さ、即ち、対向基板2側に形成される凹部の深
さはアレイ側基板1にTFT4により形成される凸部の
高さとほぼ等しく、例えば、400〜600nm程度で
ある。
【0020】段差部材21を覆って対向電極6が形成さ
れ、対向電極6の上に配向膜7が形成されている。
【0021】アレイ側基板1と対向基板2とは、周縁部
において図示せぬ枠状のシール材によりシールされてい
る。このシール材と配向膜5と7とで形成される間隙部
分に液晶8が充填されている。配向膜5と7との間隔、
即ち、ギャップ長を所定値にするため、配向膜5と7と
の間には、例えば、球状の複数個のスペーサ9が分散し
て配置されている。スペーサ9は、ギャップ長に対応す
る2〜11μm程度のほぼ均一な直径dを有する。
【0022】図1に示す構成に加えて、必要に応じて、
偏光板、反射板、バックライト等が配置される。
【0023】このような構成によれば、対向基板2の表
面、即ち、配向膜7の表面には、アレイ側基板1上の凸
部に対応する凹部が形成される。従って、TFT4上の
位置での配向膜5と7との間の距離dと画素電極3上の
位置での配向膜5と7との間の距離dとは実質的に等し
くなる。従って、図示するように、TFT4上に位置す
るスペーサ9は対向基板2に形成された凹部に適切に収
容される。従って、図1のように、スペーサ9がTFT
4上に位置していても、このスペーサにより、ギャップ
長が所定値(設計値)より大きくなることはなく、高品
質の画像を表示できる。
【0024】図1に示す構成の液晶表示素子は、例え
ば、次の工程により製造される。まず、アレイ側基板1
上に通常の工程を用いてTFT4と画素電極3を形成す
る。次に、TFT4および画素電極3を覆って層間絶縁
膜6と配向膜5を順次積層して形成する。対向基板2上
に、CVD等によりSiO2、SiN等の絶縁膜を400
〜600nm程度に堆積する。この絶縁膜のTFT4と
対向する部分をフォトリソグラフ工程によりパターニン
グして除去し、段差部材21を形成する。スパッタリン
グ等により、対向基板2全面にITO等からなる対向電
極を堆積し、さらに、その上にポリイミド等からなる配
向膜7を形成する。
【0025】一方の基板の周辺部にシール材となる光硬
化性樹脂等を枠状に印刷し、さらに、スペーサ9を散布
する。続いて、マトリクス基板1と対向基板2を貼り合
わせる。この際、TFT4の上に位置するスペーサ9は
対向基板2の凹部に収納され、TFT4に強い押圧力が
加わることがない。その後、真空注入法等を用いてマト
リクス基板1と対向基板2との間に液晶8を注入し、液
晶表示素子を完成する。
【0026】図1の構成においては、対向基板2側の凹
部を段差部材21により形成したが、例えば、図2に示
すように、対向基板2のTFT4に対向する部分をエッ
チングして対向基板2自体に凹部を形成してもよい。
【0027】また、カラーフィルタCFを用いるカラー
液晶表示素子の場合、段差部材21の代わりに、図3に
示すように、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフ
ィルタCFの厚さを配向膜5の凸部の高さにほぼ合致す
るように、調整して、適切なサイズの凹部を形成しても
よい。この場合、対向基板2のカラーフィルタCFの間
の部分に漏光を遮断するための黒色のブラックマトリク
ス(ブラックマスク)BMを配置し、カラーフィルタC
Fの厚さとブラックマスクBMの厚さの差をTFT4に
よる凸部の高さに一致させることが望ましい。また、対
向電極とカラーフィルタCFの間に絶縁保護膜23を配
置することが望ましい。
【0028】ブラックマトリクスBMは、必ずしも設け
なくともよい。その場合は、カラーフィルタCF自体の
厚みを凸部の高さと一致させる。なお、図1の構成にお
いても、段差部材21と段差部材21の間にブラックマ
スクを配置してもよい。
【0029】上記実施例においては、アレイ基板の凸部
の高さと対向基板の凹部の深さをほぼ等しくしたが、凹
部の深さを凸部の高さより若干大きくしてもよい。上記
実施例においては、アクティブ素子としてTFT4を示
したが、MIM等を用いてもよい。この発明は、TN液
晶表示素子、STN液晶表示素子、強誘電性液晶表示素
子、高分子分散型液晶表示素子等スペーサとアクティブ
素子を用いる種々の液晶表示素子に適用可能である。
【0030】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、アレイ側基板上のアクティブ素子に対向して且つア
クティブ素子により形成される凸部に対応して対向基板
に凹部を形成した。従って、適正なギャップ長をスペー
サにより形成し、高品位な表示を行うことが可能な液晶
表示素子を提供することができる。また、対向する配向
膜の間隔を一定としたので、スペーサがアクティブ素子
上に位置する場合でも、適正なギャップ長を維持でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るアクティブマトリク
ス型液晶表示素子の要部の構成を示す断面図である。
【図2】この発明の他の実施例に係るアクティブマトリ
クス型液晶表示素子の要部の構成を示す断面図である。
【図3】この発明のさらに他の実施例に係るアクティブ
マトリクス型液晶表示素子の要部の構成を示す断面図で
ある。
【図4】従来のアクティブマトリクス型液晶表示素子の
要部の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1…アレイ側基板、2…対向基板、3…画素電極、4…
TFT(薄膜トランジスタ)、5、7…配向膜、6…対
向電極、8…液晶、9…スペーサ、21…段差部材、2
3・・・絶縁保護膜、CF…カラーフィルタ、BM…ブラ
ックマトリクス

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スイッチング素子とスイッチング素子に接
    続された画素電極とがマトリクス状に配列されて形成さ
    れ、表面部に前記スイッチング素子に対応する凸部が形
    成された第1の基板と、 前記第1の基板に対向して配置され、前記画素電極に対
    向する対向電極が形成され、表面部に前記凸部に対向す
    る凹部が形成された第2の基板と、 前記第1と第2の基板間に配置された液晶と、 前記第1と第2の基板間に配置されたスペーサと、 を備えることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶
    表示素子。
  2. 【請求項2】前記凸部の高さと前記凹部の深さは実質的
    に等しいことを特徴とする請求項1に記載のアクティブ
    マトリクス型液晶表示素子。
  3. 【請求項3】前記凹部は、前記凸部上に位置するスペー
    サを収容する深さを有することを特徴とする請求項1又
    は2に記載のアクティブマトリクス型液晶表示素子。
  4. 【請求項4】前記第2の基板上には、所定の厚さを有し
    て選択的に段差部材が配設され、この段差部材により凹
    部が形成されることを特徴とする請求項1、2又は3に
    記載のアクティブマトリクス型液晶表示素子。
  5. 【請求項5】前記第2の基板上には、所定の厚さを有し
    て選択的にカラーフィルタが配設され、このカラーフィ
    ルタにより凹部が形成されることを特徴とする請求項
    1、2又は3に記載のアクティブマトリクス型液晶表示
    素子。
  6. 【請求項6】アレイ側基板と、 前記アレイ側基板上にマトリクス状に形成されたスイッ
    チング素子と、 前記アレイ側基板上に対応するスイッチング素子に接続
    されてマトリクス状に形成された画素電極と、 前記スイッチング素子と前記画素電極を覆って形成さ
    れ、前記スイッチング素子に対応する凹凸を有する第1
    の配向膜と、 前記アレイ側基板に対向して配置された対向基板と、 前記対向基板上に形成された対向電極と、 前記対向基板を覆って形成され、前記第1の配向膜の凹
    凸に対応する凸凹を有する第2の配向膜と、 前記第1の配向膜と前記第2の配向膜との間に配置され
    た複数のスペーサと、を有し、 前記第1と第2の配向膜間の距離とが全面にわたって実
    質的に等しく形成されている、ことを特徴とするアクテ
    ィブマトリクス型液晶表示素子。
JP28392694A 1994-10-25 1994-10-25 アクティブマトリクス型液晶表示素子 Pending JPH08122753A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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