JPH10253967A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH10253967A
JPH10253967A JP5320097A JP5320097A JPH10253967A JP H10253967 A JPH10253967 A JP H10253967A JP 5320097 A JP5320097 A JP 5320097A JP 5320097 A JP5320097 A JP 5320097A JP H10253967 A JPH10253967 A JP H10253967A
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JP
Japan
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liquid crystal
substrate
crystal display
columnar spacer
display device
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Withdrawn
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JP5320097A
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English (en)
Inventor
Kisako Takebayashi
希佐子 竹林
Tetsuya Iizuka
哲也 飯塚
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Toshiba Corp
Toshiba Development and Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱状スペーサの設置により、画素の開口率を
減じることなく基板間に均一なギャップを得、表示むら
がなく良好な表示が達成される液晶表示装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明の液晶表示装置では、TFTアレ
イ基板において、保護膜5により覆われていない走査線
1上の段差部1a、あるいは走査線1上のTFT3に極
めて近接した位置に、段差の高さに相当する高さの突起
6が設けられており、このような突起6により段差が解
消され平坦化された領域に、各色着色層の積層により対
向基板に形成された柱状スペーサ7が設置されている。
なお突起6は、例えばTFTを構成する層の少なくとも
一層により形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
わり、特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピューターを中心とする情報
機器およびテレビを中心とする映像機器の分野におい
て、大型、高精細なアクティブマトリクス型の液晶表示
装置が開発されている。
【0003】近年アクティブマトリクス型液晶表示装置
では、アレイ基板と対向基板との間隙を一定に保つため
の間隙材(スペーサ)として、プラスチックビースに代
わり柱状のスペーサが用いられている。すなわち、プラ
スチックビーズ周辺の光漏れによるコントラストの低下
と散布むらに起因する表示むらを解消するために、対向
基板側に複数の色の着色層を積層することにより柱状の
スペーサを形成し、このスペーサにより基板間の間隙を
一定に保つことが行なわれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような柱状スペー
サを用いた液晶表示装置において、画素の開口率を向上
させるためには、スペーサを走査線上に設置することが
好ましいが、スペーサの設置位置によっては、アレイ基
板の主面(対向面)に存在する段差の影響で、基板間隔
(セルギャップ)を均一に制御することができないとい
う問題があった。
【0005】例えば、TFT(薄膜トランジスタ)アレ
イ基板では、歩留まり改善のために、走査線上に絶縁性
保護膜により覆われていない部分が存在するが、このよ
うな部分に柱状スペーサが設置された場合には、保護膜
の有無に起因して生じる段差により、セルギャップにむ
らを生じやすく、良好な表示が得られなかった。
【0006】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたもので、着色層からなる柱状スペーサの設置に
より、画素の開口率を減じることなく基板間に均一なギ
ャップが得られ、表示むらがなく良好な画質の表示が達
成される液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、絶縁基板上に複数本の走査線と複数本の信号線とが
それぞれ交差するように形成され、各交差部にスイッチ
ング素子が設けられた第1の基板と、絶縁基板上に対向
電極が形成された第2の基板と、前記第1の基板と第2
の基板との間隙を保つために設置された柱状スペーサ
と、前記第1の基板と第2の基板との間に挟持された液
晶層とを備え、前記第1の基板の前記柱状スペーサが設
置される領域内に段差を有する液晶表示装置において、
前記段差の低部に、該段差を低減する高さを有する少な
くとも一個の突起が形成され、該突起の上面および前記
段差の高部の上面に、前記柱状スペーサの端面が当接さ
れることを特徴とする。
【0008】本発明において、2枚の基板間の間隙を保
つための柱状スペーサは、通常、異なる複数の色の層
(着色層)を積層することにより、第2の基板(対向基
板)上に突出形成され、その上に対向電極が形成され
る。そして、各着色層の厚さ(高さ)や積層順を変える
ことにより、柱状スペーサ全体の高さを自由に変えるこ
とができ、さらに一定の積層順とすることにより、安定
した高さを有する柱状スペーサを形成することができ
る。
【0009】本発明において、第1の基板(アレイ基
板)の段差の低い部分に設けられる突起は、同じ高さの
層の構成する材料により、同層の形成と同時に積層形成
することが望ましい。特に、スイッチング素子としてT
FTが設けられ、このTFTに近接する例えば走査線上
に突起を設ける場合には、TFTを構成する複数の層の
少なくとも一層により、突起を形成することが望まし
い。
【0010】また、このような突起は、段差の高低差を
解消し、柱状スペーサが設置される領域を平坦化するに
必要かつ十分な高さを有するものとし、1個または複数
個をアレイ基板上の非開口部に設けることが望ましい。
【0011】本発明の液晶表示装置では、第1の基板
(アレイ基板)側において、柱状スペーサが設置される
非開口領域内の段差部に、段差の高さに応じた高さを有
する突起が形成され、この突起の上面および段差の上部
に当接するように、柱状スペーサが設置されるので、セ
ルギャップむらが解消される。したがって、セルギャッ
プむらに起因する表示むらがなくなり、歩留まりが向上
する。また、このような突起の形成により段差部が平坦
化されるため、開口率を下げることなく柱状スペーサの
設置領域を確保することができ、柱状スペーサを最適位
置に設置することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。
【0013】図1は、本発明の液晶表示装置の一実施例
において、TFTアレイ基板と対向基板とを組合わせて
得られる液晶セルを対向基板側から透視した平面図を示
す。また図2は、図1における柱状スペーサ設置部のA
−A線に沿った断面図を示し、図3は、図1におけるT
FT部のB−B線に沿った断面図を示す。
【0014】まず、実施例の液晶表示装置に使用するT
FTアレイ基板の概略を説明する。このTFTアレイ基
板は、図1に示すように、絶縁基板上に複数本の走査線
1と信号線2とが交差して形成され、その交差した各区
画の画素ごとに、スイッチング素子としてTFT3が形
成されている。そして、各画素において、TFT3のゲ
ート電極とドレイン電極は、それぞれ走査線1および信
号線2に突出して一体に形成されており、ソース電極は
画素電極4に接続されている。さらに、走査線1上の所
定の一部1aを除いて、走査線1と信号線2およびTF
T3の上には、絶縁性の保護膜5が連接して形成されて
おり、このような保護膜5により覆われていない走査線
1上の一部1aには段差が形成されている。またさら
に、この段差の低い部分には、段差の高さに相当する高
さを有する突起6が設けられ、この突起6を含む走査線
1上の領域内に柱状スペーサ7が設置されている。
【0015】このようなTFTアレイ基板の構造を、さ
らに詳細に説明する。
【0016】実施例の液晶表示装置のTFTアレイ基板
では、図2および図3にそれぞれ示すように、ガラス基
板のような透明な絶縁基板8上に、Al、Mo、W、T
a、Ti等の金属からなる走査線1とゲート電極9とが
一体的に形成され、それらの上に、酸化シリコン等から
なるゲート絶縁膜10が形成されている。そして、この
ゲート絶縁膜10上に、インジウム・ティン・オキサイ
ド(ITO)等の透明材料からなる画素電極4が形成さ
れている。また、ゲート電極9の上方のゲート絶縁膜1
0上に、a−Si(アモルファスシリコン)のような半
導体層11と低抵抗半導体層(コンタクト層)12、お
よびチッ化ケイ素等からなるエッチング保護膜13が順
に設けられており、さらに低抵抗半導体層12に接続し
てドレイン電極14と島状のソース電極15とが、それ
ぞれ信号線2と同層に形成され、チャネル保護型のTF
T3が形成されている。また、走査線1上の所定の一部
1aには、TFT3を構成する半導体層11とエッチン
グ保護膜13とが島状に積層され、小サイズ(例えば15
μm ×15μm )の突起6が形成されている。さらに、こ
の突起6の周囲の領域を除き、走査線1と信号線2およ
びTFT3の上には、絶縁性の保護膜5が被覆形成され
ており、さらにその上にはポリイミド等からなる配向膜
(図示を省略。)が塗布され、ラビングによる配向処理
がなされている。
【0017】一方、対向基板側においては、ガラス基板
のような透明な絶縁基板8上に遮光層(ブラックマトリ
クス)16が形成され、またR(赤色)、G(緑色)、
B(青色)の各着色層を所定のパターンで形成すること
により、カラーフィルタ(図示を省略。)が形成されて
いる。そして、カラーフィルタの形成において、赤色着
色層17R、緑色着色層17Gおよび青色着色層17B
を、それぞれ遮光層16上の所定の位置に順に積層形成
することにより、例えば15μm ×30μm の柱状のスペー
サ7が形成されている。
【0018】ここで、遮光層16とカラーフィルタの形
成、並びに柱状スペーサ7の形成は、例えば以下に示す
方法で行なわれる。まず、絶縁基板8上に、感光性の黒
色樹脂を塗布し、露光・現像・焼成を順に行なうことに
より遮光層16を形成した後、赤色の顔料を分散させた
紫外線硬化型アクリル樹脂レジストを塗布し、露光・現
像・焼成を順に行なって赤色の着色層を形成する。この
とき遮光層16上の所定の位置にも、同様な方法で赤色
の着色層17Rを形成し、赤色スペーサ部を形成する。
次いで、緑色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル
樹脂レジストにより、同様にして緑色の着色層を形成
し、同時に先に形成された赤色スペーサ部の上にも緑色
の着色層17Gを積層して、赤色−緑色積層スペーサ部
を形成し、さらに、青色の顔料を分散させた紫外線硬化
型アクリル樹脂レジストにより、青色の着色層を形成す
ると同時に、先に形成された赤色−緑色積層スペーサ部
の上にも青色の着色層17Bを積層して、赤色−緑色−
青色の3色の着色層が順に積層された柱状スペーサ7を
形成する。
【0019】さらに、こうして形成されたカラーフィル
タ上には、ITOからなる対向電極(図示を省略。)が
形成され、さらにその上にポリイミドからなる配向膜
(図示を省略。)が塗布形成されて、ラビングによる配
向処理がなされている。そして、このような対向基板と
前記したTFTアレイ基板とが、配向膜が形成された面
を内側にし、かつ対向基板側に突出形成された柱状スペ
ーサ7がTFTアレイ基板側の突起6が形成された走査
線1上の段差領域に設置されるように、対向配置されて
おり、これらの基板間にTN液晶のような液晶組成物1
8が挟持されている。
【0020】このように構成される実施例の液晶表示装
置においては、TFTアレイ基板の走査線1上の段差の
低部に突起6が形成され、この突起6により平坦化され
た領域に柱状スペーサ7が設置されているので、基板間
に均一なギャップを得ることができる。したがって、表
示むらがなくなり、良好な画質の表示を達成することが
できる。また、開口率を低下させることなく柱状スペー
サ7を設置することができる領域が拡大する。
【0021】次に、本発明の液晶表示装置の別の実施例
を、図4乃至図6に基づいて説明する。なお、これらの
図において、図1乃至図3と同一の部分には同一の符号
を付して説明を省略する。
【0022】この実施例の液晶表示装置では、TFTア
レイ基板において、TFT3に極めて近接した走査線1
上の位置に、a−Siからなる半導体層11とエッチン
グ保護膜13、および信号線2と同じ金属層19が順に
島状に積層され、例えば15μm ×20μm のサイズの突起
6が形成されており、さらにその上に絶縁性の保護膜5
が被覆形成されている。
【0023】一方、対向基板側では、前記実施例と同様
に、絶縁基板8上に形成された遮光層16上に、赤色着
色層17R、緑色着色層17Gおよび青色着色層17B
をそれぞれ順に積層することにより、例えば20μm ×40
μm のサイズの柱状スペーサ7が形成されている。そし
て、このような対向基板と前記したTFTアレイ基板と
が、対向基板側に形成された柱状スペーサ7が、TFT
アレイ基板側のTFT3および走査線1上に形成された
突起6を含む段差領域に設置されるように、対向配置さ
れている。すなわち、柱状スペーサ7の先端面が、保護
膜5を介してTFT3の上面および突起6の上面に当接
されるように、対向基板とTFTアレイ基板とが対向配
置され、これらの基板間にTN液晶のような液晶組成物
18が挟持されている。
【0024】このような実施例の液晶表示装置において
は、柱状スペーサ7が設置されるTFT3を含む領域の
段差が突起6により平坦化されているため、基板間に均
一なギャップを得ることができ、表示むらのない良好な
表示を得ることができる。また、前記した実施例に比べ
て、開口率を下げることなく、TFT3とそれに近接す
る走査線1上の段差領域により大きなサイズ(断面積)
の柱状スペーサ7を設置することができるので、パネル
の強度をさらに向上させることができる。なお、この第
二の実施例においては、TFT3に近接する走査線1上
に突起6を形成したが、TFT3に近接する信号線2上
に突起6を形成し、その突起6とTFT3を含む段差領
域に柱状スペーサ7を設置しても、同様な効果を上げる
ことができる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の液晶表示装置においては、アレイ基板の柱状スペーサ
が設置される非開口領域内の段差部に、段差の高さに応
じた突起が設けられ、段差が解消され平坦化されている
ので、開口率を下げることなく均一なセルギャップを得
ることができる。したがって、セルギャップむらに起因
する表示むらがなくなり、高輝度で良好な表示を得るこ
とができる。
【0026】また、柱状スペーサの設置可能な平坦な領
域が拡大し、設計の自由度も広がるため、最適設計によ
り高性能、低コストの液晶表示装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の一実施例において、液
晶セルを対向基板側から透視した平面図。
【図2】図1における柱状スペーサ設置部のA−A線に
沿った断面図。
【図3】図1におけるTFT部のB−B線に沿った断面
図。
【図4】本発明の液晶表示装置の別の実施例において、
液晶セルを対向基板側から透視した平面図。
【図5】図4における柱状スペーサ設置部のA−A線に
沿った断面図。
【図6】図4におけるTFT部のB−B線に沿った断面
図。
【符号の説明】
1………走査線 2………信号線 3………TFΤ 4………画素電極 5………絶縁性保護膜 6………突起 7………柱状スペーサ 8………絶縁基板 9………ゲート電極 10………ゲート絶縁膜 11………半導体層 12………低抵抗半導体層、 13………エッチング保護膜層、 14………ドレイン電極 15………ソース電極 16………遮光層 17R………赤色着色層 17G………緑色着色層 17B………青色着色層 18………液晶組成物 19………金属層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板上に複数本の走査線と複数本の
    信号線とがそれぞれ交差するように形成され、各交差部
    にスイッチング素子が設けられた第1の基板と、絶縁基
    板上に対向電極が形成された第2の基板と、前記第1の
    基板と第2の基板との間隙を保つために設置された柱状
    スペーサと、前記第1の基板と第2の基板との間に挟持
    された液晶層とを備え、前記第1の基板の前記柱状スペ
    ーサが設置される領域内に段差を有する液晶表示装置に
    おいて、 前記段差の低部に、該段差を低減する高さを有する少な
    くとも一個の突起が形成され、該突起の上面および前記
    段差の高部の上面に、前記柱状スペーサの端面が当接さ
    れることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記柱状スペーサが設置される前記第1
    の基板の領域が、前記スイッチング素子を含む領域であ
    り、このスイッチング素子に近接する前記走査線上に前
    記突起が形成されていることを特徴とする請求項1記載
    の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記スイッチング素子が薄膜トランジス
    タであり、前記突起が該薄膜トランジスタを構成する層
    の少なくとも一層により形成されていることを特徴とす
    る請求項2記載の液晶表示装置。
JP5320097A 1997-03-07 1997-03-07 液晶表示装置 Withdrawn JPH10253967A (ja)

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