JPH10246882A

JPH10246882A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10246882A
Application number: JP5125997A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hasegawa; 長谷川　　篤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】２枚の基板の間隔を維持するためのスペーサを
画素部に設けることなく、基板のたわみをなくし、干渉
縞の発生を防ぐ。【解決手段】第１のガラス基板１１０と、第２のガラス
基板１２０との間に、液晶２０９を挟持してなる液晶表
示装置において、一方のガラス基板１２０を、エッチン
グを用いて加工し、液晶２０９を封入する凹部１００を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小画素を有する
液晶表示装置に関し、特に、ポリ・シリコン・トランジ
スタで構成されるＴＦＴ（(Thin Film Transisitor) す
なわち、薄膜トランジスタ）方式の基板上に駆動回路を
備える、投射型の液晶表示装置に適用して有効な技術に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置としては、上下基板
の各対向表面に該基板と垂直方向から見た場合に交差す
るようにそれぞれ設けたストライプ状のＸＹ電極の交差
領域で構成される画素を駆動する単純マトリクス型液晶
表示装置と、画素毎に能動素子を有し、この能動素子を
スイッチング動作させるアクティブマトリクス型液晶表
示装置に大別される。

【０００３】アクティブマトリクス型液晶表示装置の特
徴は、例えば薄膜トランジスタ等の能動素子を介して画
素電極に液晶駆動電圧（階調電圧）を印加するため、各
画素間のクロストークがなく、単純マトリクス型液晶表
示装置のようにクロストークを防止するための特殊な駆
動方法を用いる必要がなく、多階調表示が可能なことに
ある。

【０００４】このアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一つに、薄膜トランジスタとして、アモルファス・シ
リコン・トランジスタ、あるいは、ポリ・シリコン・ト
ランジスタ（多結晶シリコン・トランジスタ）を使用す
るＴＦＴ方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置が
知られている。

【０００５】なおこれ以降、本明細書中では、アモルフ
ァス・シリコン・トランジスタをａ−ＳｉＴｒ、ポリ・
シリコン・トランジスタをｐ−ＳｉＴｒ、アモルファス
・シリコン・トランジスタを使用したＴＦＴ方式の液晶
表示装置をａ−ＳｉＴＦＴ液晶表示装置、ポリ・シリコ
ン・トランジスタを使用したＴＦＴ方式の液晶表示装置
をｐ−ＳｉＴＦＴ液晶表示装置と称する。

【０００６】ａ−ＳｉＴＦＴ液晶表示装置は、パソコン
あるいはテレビの表示装置として広く使用されている。

【０００７】しかしながら、ａ−ＳｉＴＦＴ液晶表示装
置では、液晶を駆動するための駆動回路を、液晶表示パ
ネル（すなわち、液晶表示素子、ＬＣＤ(Liquid Crysta
l Display)）の外部周辺に設ける必要があった。

【０００８】これに対して、近年、ｐ−ＳｉＴｒを使用
したＴＦＴ方式の液晶表示装置が開発され、製品化され
ている。

【０００９】ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶表示装置の液晶表示パ
ネル（以下、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶表示パネルと称す）で
は、ａ−ＳｉＴＦＴ液晶表示装置の液晶表示パネル（以
下、ａ−ＳｉＴＦＴ液晶表示パネルと称す）同様、石英
あるいはガラス基板上にｐ−ＳｉＴｒを、マトリクス状
に配置、形成する。

【００１０】さらに、ｐ−ＳｉＴｒの動作速度がａ−Ｓ
ｉＴｒよりも高速であるため、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶表示
パネルでは、その周辺回路も同一基板上に作り込むこと
が可能である。

【００１１】図８は、従来のｐ−ＳｉＴＦＴ液晶表示パ
ネルの要部概略断面図である。図８において、２１０は
第１のガラス基板、２２０は第２のガラス基板、２０３
は遮光膜、２０４はカラーフィルタ、２０５は保護膜、
２１４は共通電極、２０６は配向膜、２０７はシール
材、２０９は液晶、２０８はスペーサ、１１６は画素電
極（画素領域）、２１１は偏光膜である。

【００１２】図８に示すように、第１のガラス基板２１
０と第２のガラス基板２２０との間に、液晶２０９を挟
持する隙間を確保するために、多数の微細な球状（また
は円柱状）のガラス、アルミナ、シリカ、あるいはポリ
マー等からなるスペーサ２０８が液晶２０９中に設けら
れている。

【００１３】従来の液晶表示パネルの組立て方法は、第
２のガラス基板２２０の周辺部に熱硬化型エポキシ樹脂
材料等からなるシール材２０７を枠状（ロの字状）に形
成し、第２のガラス基板２２０の対向表面上にビーズや
ファイバ等のスペーサ２０８を分散させておき、第１の
ガラス基板２１０と第２のガラス基板２２０とを組合わ
せ、両基板の外面を加圧した状態で加熱してシール材２
０７を硬化させ、両基板を一定の間隔で接着している。

【００１４】図９は、図８に示した従来のｐ−ＳｉＴＦ
Ｔ液晶表示パネルの第１のガラス基板２１０の概略平面
図である。

【００１５】図９において、表示領域（表示部）２２１
における第１のガラス基板２１０の液晶側の面（図８の
第２の基板２２０との対向表面）には、例えば、第１の
ガラス基板２１０に対し、水平方向に延在し、かつ垂直
方向に並設されるゲート信号線２２２と、これらゲート
信号線２２２に絶縁されて垂直方向に延在し、かつ水平
方向に並設されるドレイン信号線２２３とが形成され
る。これら各信号線の交点近傍には、画素領域が形成さ
れる。複数設けられる画素領域はマトリクス状に配置さ
れ、表示領域２２１を形成する。なお図９では、簡略化
のため一つの画素領域（左上）のみを等価回路で示し、
他は図示省略している。２２４は薄膜トランジスタ、２
２５は液晶容量、２２６は保持容量である。薄膜トラン
ジスタ２２４はゲート信号線２２２からの走査信号によ
ってオン・オフされ、ドレイン信号線２２３からの映像
信号が薄膜トランジスタ２２４を介して画素電極１１６
に液晶駆動電圧（階調電圧）として、書き込み・保持さ
れる。画素電極１１６は液晶容量２２５の一方の電極を
形成し、共通電極２１４が他方の電極を形成する（図８
参照）。２２７は外部回路と接続するための接続端子群
で、一般に第１のガラス基板２１０の周辺端部に集めら
れて形成される。垂直走査回路２２８及び水平走査回路
２２９は、薄膜トランジスタ２２４を駆動する各種の信
号を供給する駆動回路である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置で
は、図８に示したように、２枚のガラス基板２１０、２
２０の間に設けられたシール材２０７を外部から加圧し
た状態で加熱し、硬化接着させて組立て、両基板の間隔
を一定に保つために表示領域２２１（図９）に多数のス
ペーサ２０８等を分散して設けていた。しかしながら、
両基板の間隔を一定に保つことは容易ではなく、間隔の
不均一による表示不良等の問題があった。さらに、投射
型の液晶表示装置では、拡大投射時にスペーサの影が投
影されてしまうため、スペーサ等を用いることができ
ず、両基板の間隔を一定に保つことがさらに困難であっ
た。

【００１７】また、シール材にビーズやファイバを入れ
て２枚のガラス基板の間隔を一定に保とうとしても、表
示部の周辺でのみ間隔を維持しており、表示部中心がた
わんでしまい、画面ではこのたわみが、光の干渉により
同心円状の干渉縞（ニュートンリングと称される）とし
て見えてしまい画質を落していた。

【００１８】さらに、ビーズやファイバのような弾性ス
ペーサを加圧して２枚のガラス基板の間隔を維持してお
り、加圧条件やシール材の幅等の条件要素の調節が微妙
であり、２枚のガラス基板の間隔を所定の値に形成する
ことが困難であった。

【００１９】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、その目的の一つは、２枚の基板の間隔を一定に
保ち得る構造の液晶表示装置を提供することにある。

【００２０】また、本発明の他の目的は、拡大投射時に
スペーサの影が投影されることのない構造の液晶表示装
置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、（１）第１の基板と、第２の基板と、上記第１の基板と
上記第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、上記
第１の基板と上記第２の基板の対向表面の少なくとも一
方に、上記液晶を封入する隙間を構成する凹部を設ける
構成の液晶表示装置とする。

【００２２】（２）第１の基板と、第２の基板と、上記
第１の基板と上記第２の基板との間に挟持された液晶と
を有し、上記第１の基板と上記第２の基板の対向表面の
少なくとも一方に、上記液晶を封入する隙間を構成する
凹部を加工して設ける構成の液晶表示装置とする。

【００２３】（３）第１の基板と、第２の基板と、上記
第１の基板と上記第２の基板との間に挟持された液晶と
を有し、上記第１の基板と上記第２の基板との間に隙間
形成層（すなわち、スペーサ膜）を設け、上記隙間形成
層を加工して、上記液晶を封入する隙間を設ける構成の
液晶表示装置とする。

【００２４】このように構成された液晶表示装置では、
第１の基板と第２基板との液晶封入用の隙間を形成する
スペーサを第１の基板と第２基板の少なくとも一方に基
板と一体に設けることができ、第１の基板と第２基板と
の隙間を一定に保つことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００２６】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一の機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００２７】〔実施の形態１〕図１は、本発明の実施の
形態１を示す液晶表示パネルの要部概略断面図である。

【００２８】図１において、１１０は第１の基板、１２
０は第２の基板、１００は第２の基板１２０の凹部、１
１６は画素電極、１１５は接着剤、２１４は共通電極、
２０３は遮光膜、２０４はカラーフィルタ、２０６は配
向膜、２０９は液晶である。

【００２９】第２の基板１２０の対向表面には液晶２０
９を封入するための隙間を構成する凹部（凹み）１００
が加工されており、該凹部１００の中にカラーフィルタ
２０４と共通電極２１４等が形成されている。なお簡略
化のために、偏光板等の図示は省略している。

【００３０】従来の、シール材を硬化させて、表示部周
辺を囲み、２枚の基板とシール材とで液晶を封入する容
器を形成する方法に比較して、本実施の形態１では、２
枚の基板を接着剤１１５で貼合わせることで液晶を封入
する容器を形成することが可能である。

【００３１】図２（ａ）、（ｂ）は、エッチングにより
ガラス基板に凹部を形成する方法を示す工程断面図であ
る。図２（ａ）に示すように、マスク３１１をガラス基
板３１０上に加工部分に開口が開くように形成し、図２
（ｂ）に示すように、エッチングを施し、凹部１００を
形成する。エッチングは、マスク３１１としてフォトレ
ジスト等を用い、弗酸系溶液等を用いるウエットエッチ
ングを用いても、また、マスク３１１としてアルミニウ
ム等の金属を用い、六弗化硫黄ガス等を用いるドライエ
ッチングを用いてもよい。また、サンドブラスト法を用
いて凹部１００を形成してもよい。

【００３２】〔実施の形態２〕図３は、本発明の実施の
形態２を示す液晶表示パネルの要部概略断面図である。

【００３３】本実施の形態２では、第２の基板１２０及
び第１の基板１１０の対向表面の両方に液晶２０９を封
入するための隙間を構成する凹部１００が加工されてい
る。このように凹部１００を形成すると、片側の基板に
設けられる凹部１００の深さを半分にすることが可能で
あり、配向膜２０６をラビングする際に、周辺部と表示
部との段差（例えば４〜６μｍ）が２枚の基板に分割さ
れ（２〜３μｍ）、段差によるラビングを十分行うこと
ができない問題を解決できる。

【００３４】〔実施の形態３〕図４は、本発明の実施の
形態３を示す液晶表示パネルの要部概略断面図である。

【００３５】本実施の形態３では、第２の基板１２０の
対向表面に液晶２０９を封入するための隙間を構成する
凹部１００が加工され、この凹部１００とは別に駆動回
路（図９参照。図４では垂直走査回路２２８のみが示さ
れる。図９の水平走査回路２２９についても同様）を形
成するための凹部４００が形成されている。このように
基板１２０に設けた凹部４００を用いて、駆動回路を液
晶２０９に接しないように設けることで、駆動回路の電
位が原因で発生する液晶の電気分解等の不具合を防止で
きる。

【００３６】〔実施の形態４〕図５（ａ）は、本発明の
実施の形態４を示す液晶表示パネルの要部概略断面図、
図５（ｂ）は、図５（ａ）の第２の基板１２０の要部概
略平面図である。

【００３７】本実施の形態４では、第２の基板１２０の
対向表面に液晶２０９を封入するための隙間を構成する
凹部１００が、図９に示すドレイン信号線２２３に沿っ
て加工され、この凹部１００毎にカラーフィルタ２０
４、共通電極１１７、配向膜２０６を形成している。こ
のようにドレイン信号線間に基板１２０の壁が存在する
構造にすると、基板１１０、１２０のたわみに対してよ
り強くすることができる。また、凹部１００毎に同色の
カラーフィルタ２０４を形成すれば、各色毎の境界を設
ける必要がなく、遮光膜（図１、３、４の符号２０３）
を削除することが可能である。

【００３８】このようにドレイン信号線毎に凹部１００
を設ける構成とすると、液晶２０９を封入する隙間を一
定に保つことが可能となり、隙間をより小さくすること
が可能となり、段差によるラビング不良の問題も解決で
きる。また、本実施の形態４では、ドレイン信号線毎に
凹部１００を加工しているが、ゲート信号線（図９の符
号２２２参照）毎や、さらに図示は省略するが、画素毎
に凹部１００を形成してもよい。画素毎に凹部１００を
形成すれば、基板のたわみに対してより強い構造とな
る。

【００３９】また、図５（ｂ）に示すように、凹部１０
０は、一方の端部で他の凹部１００と流入路１１４でつ
ながっており、液晶２０９の封入口１１３から流入した
液晶２０９が各凹部１００に流入可能な形状となってい
る。

【００４０】〔実施の形態５〕図６は、本発明の実施の
形態５を示す液晶表示パネルの要部概略断面図、図７
（ａ）〜（ｃ）は、図６の第２の基板の製造工程断面図
である。

【００４１】本実施の形態５では、第２の基板１２０の
対向表面に、あらかじめ液晶を封入する隙間を形成する
ためのスペーサ膜（隙間形成層）１０８を形成し、その
後、スペーサ膜１０８を図示のごとく加工することで、
液晶２０９を封入する隙間を形成している。

【００４２】次に、図６に示した本実施の形態５の液晶
表示パネルに用いられる、第２の基板１２０の製造方法
を図７（ａ）〜（ｃ）を用いてステップ毎に説明する。

【００４３】ステップ１．（図７（ａ））第２の基板１２０の表面に、遮光膜２０３、カラーフィ
ルタ２０４、共通電極２１４、配向膜２０６、加工用保
護膜１０９を形成する。

【００４４】ステップ２．（図７（ｂ））次に、第２の基板１２０の表面にさらに、ガラスペース
ト等を材料とするスペーサ膜１０８と、レジスト層１０
７を形成し、ホトリソグラフィー技術によりレジスト層
１０７に、スペーサ膜１０８に加工を施すためのパター
ンを形成する。

【００４５】ステップ３．（図７（ｃ））次に、パターン化したレジスト層１０７をマスクとし、
サンドブラスト法等を用いて、スペーサ膜１０８を図示
のごとく加工する。その後、レジスト層１０７と、スペ
ーサ膜１０８の加工底部の加工用保護膜１０９（配向膜
２０６保護用）を除去する。

【００４６】この後、この第２の基板１２０と、図６の
画素電極１１６や配向膜２０６等を形成した第１の基板
１１０とを、接着剤１１５で貼合わせて、液晶表示パネ
ルを形成する。

【００４７】以上の実施の形態における効果を記載すれ
ば下記の通りである。

【００４８】（１）大面積の液晶表示パネルにおいて
も、画素領域に、従来の分散させるスペーサ等を設ける
ことなく、２枚の基板の間隔を一定に保つことが可能で
ある。したがって、表示画面を拡大して見る投射型の液
晶表示装置に適用するのに特に有効である。

【００４９】（２）表示部中心がたわむことなく、画面
に生じる同心円状の干渉縞の発生を防ぐことができる。

【００５０】（３）従来のビーズやファイバのような弾
性スペーサを介し、両基板の外面を加圧して、基板間隔
を維持する液晶表示パネルと比較して、加圧条件、シー
ル材の幅、シール材の塗布方法等の条件要素の微妙な調
節が不要であり、ギャップのコントロールが図１、３、
４、５の実施の形態では、ガラス基板のエッチング時間
により、また、図６の実施の形態では、スペーサ膜１０
８の膜厚により制御でき、２枚の基板の間隔を所定の値
に形成することが可能である。この結果、製造コストを
押え、品質向上が可能である。

【００５１】以上、本発明を実施の形態に基づき具体的
に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更し
得ることは言うまでもない。例えば図１、３、４、５に
おいて、凹部１００を基板１２０または１１０に形成す
るのに、エッチングやサンドブラスト法等により加工す
るのではなく、該基板の材料によってはその製造時に一
体に同時形成してもよいことは言うまでもない。また、
図５において、液晶封入口１１３の他に、液晶封入用の
隙間内の空気を真空ポンプを用いて引く口を基板１２０
に設け、液晶２０９を注入しやすい構成を採用してもよ
い。また、図１、３、４、５において、基板１２０の凹
部１００を設けた方と反対側の表面を、画素領域毎にレ
ンズ状に加工し、照射される光を画素部に集めるような
構成を採用してもよい。さらに、本発明は、単純マトリ
クス方式の液晶表示装置にも、縦電界方式や横電界方式
のアクティブマトリクス方式の液晶表示装置にも、ある
いはＣＯＧ（チップオンガラス）方式の液晶表示装置に
も適用可能なことは言うまでもない。

【００５２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。

【００５３】（１）画素領域に、スペーサ等を設けるこ
となく、２枚の基板の間隔を一定に保つことが可能であ
る。

【００５４】（２）表示部中心がたわむことなく、画面
に生じる同心円状の干渉縞の発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す液晶表示パネルの
要部概略断面図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は、エッチングによりガラス基
板に凹部を形成する方法を示す工程断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２を示す液晶表示パネルの
要部概略断面図である。

【図４】本発明の実施の形態３を示す液晶表示パネルの
要部概略断面図である。

【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態４を示す液晶表
示パネルの要部概略断面図、（ｂ）は、（ａ）の第２の
基板１２０の要部概略平面図である。

【図６】本発明の実施の形態５を示す液晶表示パネルの
要部概略断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図６の液晶表示パネルの第
２の基板の製造工程断面図である。

【図８】従来のｐ−ＳｉＴＦＴ液晶表示パネルの要部概
略断面図である。

【図９】図８に示した従来のｐ−ＳｉＴＦＴ液晶表示パ
ネルの第１のガラス基板２１０の概略平面図である。

【符号の説明】

１００…凹部、１０７…レジスト層、１０８…スペーサ
膜、１０９…加工用保護膜、１１０…第１の基板、１１
５…接着剤、１１６…画素電極、１２０…第２の基板、
２０３…遮光膜、２０４…カラーフィルタ、２０５…保
護膜、２０６…配向膜、２０７…シール材、２０８…ス
ペーサ、２０９…液晶、２１０…第１のガラス基板、２
１１…偏光板、２１４…共通電極、２２０…第２のガラ
ス基板、２２１…表示領域、２２２…ゲート信号線、２
２３…ドレイン信号線、２２４…薄膜トランジスタ、２
２５…液晶容量、２２６…保持容量、２２７…接続端子
群、２２８…垂直走査回路、２２９…水平走査回路、３
１０…ガラス基板、３１１…マスク、４００…凹部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板と、第２の基板と、上記第１の
基板と上記第２の基板との間に挟持された液晶とを有
し、上記第１の基板と上記第２の基板の対向表面の少なくと
も一方に、上記液晶を封入する隙間を構成する凹部を設
けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】第１の基板と、第２の基板と、上記第１の
基板と上記第２の基板との間に挟持された液晶とを有
し、上記第１の基板と上記第２の基板の対向表面の少なくと
も一方に、上記液晶を封入する隙間を構成する凹部を加
工して設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】上記基板が、ガラス基板であることを特徴
とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】第１の基板と、第２の基板と、上記第１の
基板と上記第２の基板との間に挟持された液晶とを有
し、上記第１の基板と上記第２の基板との間に隙間形成層を
設け、上記隙間形成層を加工して、上記液晶を封入する隙間を
設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】上記加工が、エッチングまたはサンドブラ
スト法であることを特徴とする請求項２または４記載の
液晶表示装置。
【請求項６】上記隙間を、信号線毎または画素毎に設け
たことを特徴とする請求項１、２または４記載の液晶表
示装置。