JP2818985B2 - Light valve device and manufacturing method thereof - Google Patents

Light valve device and manufacturing method thereof

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JP2818985B2
JP2818985B2 JP4108158A JP10815892A JP2818985B2 JP 2818985 B2 JP2818985 B2 JP 2818985B2 JP 4108158 A JP4108158 A JP 4108158A JP 10815892 A JP10815892 A JP 10815892A JP 2818985 B2 JP2818985 B2 JP 2818985B2
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liquid crystal
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forming
valve device
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Inventor
恒夫 山崎
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セイコーインスツルメンツ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、直視型表示装置や投
影型表示装置に用いられる平板型光弁装置に関する。よ
り詳しくは、半導体薄膜に駆動回路が形成された集積回
路を液晶パネルとして一体的に組み込んだ光弁装置例え
ばアクティブマトリクス液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat light valve device used for a direct-view display device and a projection display device. More specifically, the present invention relates to a light valve device such as an active matrix liquid crystal display device in which an integrated circuit in which a drive circuit is formed on a semiconductor thin film is integrally incorporated as a liquid crystal panel.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクティブマトリクス液晶表示装置の原
理は至って簡単であり、各画素にスイッチ素子を設け、
特定の画素を選択する場合には対応するスイッチ素子を
導通させ、非選択時においてはスイッチ素子を非導通状
態にしておくものである。このスイッチ素子は液晶パネ
ルを構成するガラス基板上に形成されている。従ってス
イッチ素子の薄膜化技術が重要である。この素子として
通常薄膜トランジスタが用いられている。
2. Description of the Related Art The principle of an active matrix liquid crystal display device is extremely simple.
When a specific pixel is selected, the corresponding switch element is turned on, and when not selected, the switch element is turned off. This switch element is formed on a glass substrate constituting a liquid crystal panel. Therefore, the technology for thinning the switch element is important. Usually, a thin film transistor is used as this element.

【0003】従来アクティブマトリクス装置において
は、図4の模式的断面図に示すごとく、基板14は例え
ばガラス、石英などからなる担体層15と、その上に形
成された、非晶質シリコン薄膜あるいは多結晶シリコン
薄膜からなる薄膜トランジスタ16と、薄膜トランジス
タ16と接続された画素駆動電極17と、ポリイミドな
どの有機膜からなる配向膜18とからなり、基板14の
上にはファイバー状あるいは球状のスペーサ19が散布
されている。対向する第二の基板20の基板14と対向
する面上にも液晶駆動電極21と配向膜22が形成され
ており、基板14と基板20の間には液晶23が狭持さ
れている。また、基板14と基板20を挟んで偏光板2
4と25が配置されている。液晶19は基板14あるい
は基板20と接する界面において配向膜18あるいは2
2の作用により配向膜で規定される配向方向に配向す
る。
In a conventional active matrix device, as shown in a schematic sectional view of FIG. 4, a substrate 14 comprises a carrier layer 15 made of, for example, glass, quartz, etc., and an amorphous silicon thin film or a multi-layer formed thereon. A thin film transistor 16 made of a crystalline silicon thin film, a pixel driving electrode 17 connected to the thin film transistor 16, and an alignment film 18 made of an organic film such as polyimide are provided. Have been. A liquid crystal drive electrode 21 and an alignment film 22 are also formed on a surface of the opposing second substrate 20 opposing the substrate 14, and a liquid crystal 23 is held between the substrate 14 and the substrate 20. Further, the polarizing plate 2 is sandwiched between the substrate 14 and the substrate 20.
4 and 25 are arranged. The liquid crystal 19 has an alignment film 18 or 2 at an interface in contact with the substrate 14 or the substrate 20.
By the action of 2, the alignment is performed in the alignment direction defined by the alignment film.

【0004】通常のTN型液晶の場合、基板14の界面
での配向方向と基板20の界面での配向方向は90度異
なるよう設定する。第一の偏光板24は基板14の配向
方向と平行に、第二の偏光板25は第一の偏光板24と
平行にあるいは直角の偏光方向の位置に配置する。光弁
装置としての動作は、画素駆動電極4に電圧が印加され
ていない場合は、入射偏光光は液晶23の配向に従って
偏光方向が回転し入射光と90度ねじれた方向の偏光光
となって出射し、第二の偏光板25が第一の偏光板24
に平行な場合、出射光は偏光板25で吸収される。画素
駆動電極21と16の間にに充分高い電圧が印加されて
いる場合は、液晶23は配向膜面に垂直に配向する。こ
の場合入射光の偏光方向は液晶によって回転しないの
で、偏光板25を透過する。スペーサ19は通常散布に
より形成されるので、その位置を制御するのは困難で、
場所により分布は不均一であり、液晶駆動電極17の上
に乗ることもあり、またトランジスタ16の上に来るこ
ともある。液晶駆動電極の上に来たスペーサは電気光学
効果の妨げとなる。アクティブマトリクス液晶表示装置
では3インチから10インチ程度の面積のものが商業的
に生産されている。非晶質シリコン薄膜は350℃以下
の低温で形成できるため大面積液晶パネルに適してい
る。又、多結晶シリコン膜を用いたアクティブマトリク
ス液晶表示装置では現在2インチ程度の小型液晶表示パ
ネルが商業的に生産されている。
In the case of a normal TN type liquid crystal, the alignment direction at the interface of the substrate 14 and the alignment direction at the interface of the substrate 20 are set to be different by 90 degrees. The first polarizing plate 24 is arranged parallel to the orientation direction of the substrate 14, and the second polarizing plate 25 is arranged parallel to the first polarizing plate 24 or at a position in a polarization direction perpendicular to the first polarizing plate 24. The operation as the light valve device is such that when no voltage is applied to the pixel drive electrode 4, the incident polarized light rotates in the direction of polarization according to the orientation of the liquid crystal 23 and becomes polarized light in a direction twisted by 90 degrees with the incident light. The second polarizer 25 emits light and the first polarizer 24
When the light is parallel, the emitted light is absorbed by the polarizing plate 25. When a sufficiently high voltage is applied between the pixel drive electrodes 21 and 16, the liquid crystal 23 is aligned perpendicular to the alignment film surface. In this case, since the polarization direction of the incident light is not rotated by the liquid crystal, it passes through the polarizing plate 25. Since the spacer 19 is usually formed by spraying, it is difficult to control its position.
The distribution is non-uniform depending on the location, and may be on the liquid crystal drive electrode 17 or on the transistor 16. The spacer on the liquid crystal driving electrode hinders the electro-optic effect. Active matrix liquid crystal display devices having an area of about 3 inches to 10 inches are commercially produced. Since the amorphous silicon thin film can be formed at a low temperature of 350 ° C. or less, it is suitable for a large-area liquid crystal panel. Further, in an active matrix liquid crystal display device using a polycrystalline silicon film, a small liquid crystal display panel of about 2 inches is currently commercially produced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の非晶質
シリコン薄膜あるいは多結晶シリコン薄膜を用いたアク
ティブマトリクス液晶表示装置は、比較的大画面の画像
面を必要とする直視型表示装置に適している一方、装置
の微細化及び画素の高密度化には必ずしも適していな
い。最近直視型表示装置とは別に、微細化された高密度
の画素を有する超小型表示装置あるいは光弁装置に対す
る要求が高まってきている。かかる超小型光弁装置は、
例えば投影型画像装置の一次画像形成面として利用さ
れ、投影型のハイビジョンテレビとして応用可能であ
る。微細半導体製造技術を用いることにより数10μm
オーダの画素寸法を有し全体としても数cm程度の寸法
を有する超小型高精細光弁装置が可能となる。
However, a conventional active matrix liquid crystal display device using an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film is suitable for a direct-view type display device requiring a relatively large screen image surface. On the other hand, it is not necessarily suitable for miniaturization of the device and high density of pixels. Recently, apart from the direct-view display device, there has been an increasing demand for an ultra-small display device or a light valve device having miniaturized high-density pixels. Such a micro light valve device,
For example, it is used as a primary image forming surface of a projection type image device, and can be applied as a projection type high definition television. Several tens of μm by using fine semiconductor manufacturing technology
An ultra-small, high-definition light valve device having a pixel size on the order and a size of about several cm as a whole is possible.

【0006】従来の液晶セルの形成方法では、第一基板
の上にポリイミド等の薄膜を塗布した後これをラビング
処理と称して布等で擦り液晶配向膜とし、この上に数μ
mの大きさのファイバー状あるいは球状のスペーサ材料
を散布し、このスペーサ材料の径で決まる距離で第一の
基板に第二の基板を張り合わせる。ここで、スペーサ材
料は画素電極上に不規則に散布され、この部分の液晶を
排除することになる。スペーサの大きさが画素駆動電極
と比べて小さい場合は特に問題がないが、光弁装置の表
示品質の向上に伴い画素数が増え、画素サイズが小さく
なると、画素駆動電極上にスペーサがきた場合、スペー
サの大きさが画素電極にの大きさに比べて無視でなくな
る。
In a conventional method of forming a liquid crystal cell, a thin film of polyimide or the like is applied on a first substrate, and this is rubbed with a cloth or the like to form a liquid crystal alignment film.
A fiber or spherical spacer material having a size of m is scattered, and the second substrate is bonded to the first substrate at a distance determined by the diameter of the spacer material. Here, the spacer material is sprinkled irregularly on the pixel electrode, thereby excluding the liquid crystal in this portion. There is no particular problem when the size of the spacer is smaller than the pixel drive electrode, but when the number of pixels increases with the improvement in the display quality of the light valve device, and when the pixel size decreases, the spacer comes over the pixel drive electrode. The size of the spacer is not negligible compared to the size of the pixel electrode.

【0007】特に、画素サイズと液晶層厚が同程度の大
きさになると、スペーサによって画素電極が被われてし
まう。このため、画素駆動電極がスペーサの存在する画
素電極の上では電気光学作用が働かないので光弁装置の
電気光学特性を劣化させる。例えばTN型液晶表示では
黒表示すべき部分が白くなり表示コントラストが小さく
なったり、白表示の背景に点々と黒点が浮かぶなどの現
象が生ずる。例えば、電気光学効果の作用しない面積が
画素駆動電極の100分の1以上を占めるとコントラス
ト比100:1以上の光弁装置が実現できなくなる。ス
ペーサを散布しないで第一の基板と第二の基板を張り合
わせる方法も考えられるが2基板間の距離を数ミクロン
に保って一定とするのは基板の凹凸、反りなどを考慮す
ると実用的には、はなはだ困難である。第一の基板の表
面に凹凸を形成した後に、基板表面に配向膜を形成する
ことも考えられる。
In particular, when the pixel size and the thickness of the liquid crystal layer are substantially the same, the pixel electrode is covered by the spacer. Therefore, the electro-optical effect does not work on the pixel driving electrode on the pixel electrode on which the spacer exists, so that the electro-optical characteristics of the light valve device are degraded. For example, in a TN-type liquid crystal display, a portion where black display is to be performed becomes white and the display contrast is reduced, and phenomena such as black dots floating on a white display background occur. For example, if the area where the electro-optic effect does not work occupies 1/100 or more of the pixel driving electrode, a light valve device having a contrast ratio of 100: 1 or more cannot be realized. A method of bonding the first substrate and the second substrate without dispersing the spacers is also conceivable, but it is practical to keep the distance between the two substrates at a few microns and keep it constant considering the unevenness and warpage of the substrates. It is very difficult. After forming the irregularities on the surface of the first substrate, it is also conceivable to form an alignment film on the substrate surface.

【0008】この場合、凹凸形成の位置をリソグラフィ
ーなどで選択的に行えば光弁装置の電気光学効果を用い
ない領域にすれば、光弁装置のコントラストを低減しな
い。しかし、これは通常用いられるラビング配向による
と、凸部で遮られる部分に配向膜を形成できない。酸化
珪素の斜め蒸着によって配向膜を形成する場合も凸部に
よりその高さの数倍の陰ができ、配向膜の形成が均一に
できない。
In this case, the contrast of the light valve device is not reduced if the position of the unevenness is selectively formed by lithography or the like in a region where the electro-optic effect of the light valve device is not used. However, according to the rubbing orientation generally used, an orientation film cannot be formed in a portion blocked by the convex portion. In the case where an alignment film is formed by oblique deposition of silicon oxide, a shadow several times as high as the height of the alignment film is formed by the projections, and the alignment film cannot be formed uniformly.

【0009】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するため、超小型で微細化された表示品
質に優れたアクティブマトリクス液晶表示装置等の光弁
装置を提供することを目的とする。この目的を達成する
ために、本発明においては、無機配向膜の上に形成した
有機スペーサ層をリソグラフィーで形成するようにし
た。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light valve device such as an active matrix liquid crystal display device which is ultra-compact and has a fine display quality in order to solve the conventional problems. And In order to achieve this object, in the present invention, the organic spacer layer formed on the inorganic alignment film is formed by lithography.

【0010】また、スペーサ層を位置を制御して形成す
ることで対向基板間の距離を一定に保つことが容易にな
る。即ちスペーサ分布が不規則であると基板間の距離も
不規則になりやすい。基板間距離を精度良く保つのが本
発明の他の目的である。さらに、通常スペーサの数は1
00〜500個/mm2 程度で、これより多いと表示品
質に悪影響を及ぼすのは前述の通りであり、本発明では
スペーサの数を更に多くすることを可能にすることでス
ペーサ1個にかかる応力を低減し、応力による基板上の
スイッチ素子の破壊を防ぐのが本発明のもうひとつの目
的である。
Further, by controlling the position of the spacer layer, it is easy to keep the distance between the opposing substrates constant. That is, if the spacer distribution is irregular, the distance between the substrates tends to be irregular. It is another object of the present invention to maintain the distance between the substrates accurately. Furthermore, the number of spacers is usually 1
As described above, it is about 00 to 500 pieces / mm 2 , and if the number is more than this, the display quality is adversely affected as described above. In the present invention, it is possible to increase the number of spacers to reduce the number of spacers. It is another object of the present invention to reduce stress and to prevent destruction of switch elements on a substrate due to stress.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明が採用した手段は次のとおりである。液晶配
向層が形成された対向する第一の基板と第二の基板の間
に液晶層が配置されており、該2対の基板の少なくとも
一方には凹凸が設けられており、該凹凸の凸部で他方の
該対向基板の表面に接触している光弁装置において、少
なくとも凹凸を設けた基板の液晶配向膜が無機材料で形
成されており、該凹凸の構造は有機材料で形成されてい
ることを特徴とする点にあり、その凹凸を有する基板の
製造方法は、少なくとも (A)基板の上に一酸化珪素の斜方蒸着などの方法で無
機材料の配向膜を形成する工程。 (B)該配向膜の上にポリイミド等の有機材料からなる
薄膜を塗布する工程。 (C)該有機材料からなる薄膜層をリソグラフィーなど
により、一部を残して選択的に除去する工程とからな
る。
The means adopted by the present invention to solve the above-mentioned problems are as follows. A liquid crystal layer is disposed between the first substrate and the second substrate opposed to each other on which the liquid crystal alignment layer is formed, and at least one of the two pairs of substrates is provided with projections and depressions. In the light valve device in contact with the surface of the other counter substrate at the portion, at least the liquid crystal alignment film of the substrate provided with irregularities is formed of an inorganic material, and the structure of the irregularities is formed of an organic material The method for manufacturing a substrate having the unevenness is characterized in that at least (A) a step of forming an alignment film of an inorganic material on a substrate by a method such as oblique evaporation of silicon monoxide. (B) a step of applying a thin film made of an organic material such as polyimide on the alignment film. (C) a step of selectively removing the thin film layer made of the organic material by lithography or the like while leaving a part thereof.

【0012】[0012]

【作用】上記のように構成された光弁装置においては、
液晶を配向できる状態にある配向膜が無機材料であるの
で、配向膜の上に有機材料であるスペーサを塗布あるい
は選択的に形成するためリソグラフィーなどの工程をを
通しても、処理温度が低いので配向膜の液晶配向能力を
損なうことがない。この結果、画素駆動電極上のスペー
サをなくして、非表示部に選択的にスペーサを設けるこ
とができ、スペーサによる光弁装置の電気光学特性の劣
化が生じない。
In the light valve device configured as described above,
Since the alignment film in a state capable of aligning the liquid crystal is made of an inorganic material, the processing temperature is low even through a process such as lithography to apply or selectively form an organic material spacer on the alignment film. Does not impair the liquid crystal alignment ability. As a result, the spacer on the pixel drive electrode can be eliminated, and the spacer can be selectively provided in the non-display portion, and the spacer does not deteriorate the electro-optical characteristics of the light valve device.

【0013】また、規則的にスペーサを配置できるので
基板間の距離を精度良く保てるので光弁装置の面内特性
の均一性を向上できる。さらに、スペーサ数を実質的に
増加できるので、スペーサ部の応力集中を緩和でき、応
力による素子破壊を防止できる。
Further, since the spacers can be regularly arranged, the distance between the substrates can be accurately maintained, so that the uniformity of the in-plane characteristics of the light valve device can be improved. Further, since the number of spacers can be substantially increased, the concentration of stress in the spacer portion can be reduced, and element destruction due to stress can be prevented.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面とともに
説明する。図1は本発明に用いられる光弁装置の模式的
断面構造を示す。図示するように、第一の基板1は例え
ばガラス、石英などからなる担体層2と、その上に形成
された、能動素子からなる薄膜トランジスタ3と、薄膜
トランジスタ3と接続された画素駆動電極4と、画素駆
動電極4を覆って形成された無機材料からなる配向膜
5、配向膜5の上に、画素駆動電極4と平面的に重なら
ないよう選択的に形成した有機材料からなる凸部である
スペーサ6からなる。薄膜トランジスタとしては通常ゲ
ート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜、ソース、ドレイン
電極などからなる絶縁ゲート電界効果型のトランジスタ
が一般的である。対向する第二の基板7の第一の基板1
と対向する面上にも液晶駆動電極8と配向膜9が形成さ
れており、基板1と基板7の間には液晶10が狭持され
ている。また、基板1と基板7を挟んで偏光板11と1
2が配置されている。液晶は対向基板1あるいは対向基
板2と接する界面において配向膜9あるいは5の作用に
より配向膜で規定される配向方向に配向する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic sectional structure of a light valve device used in the present invention. As shown in the figure, a first substrate 1 includes a carrier layer 2 made of, for example, glass, quartz, or the like, a thin film transistor 3 formed of an active element formed thereon, and a pixel driving electrode 4 connected to the thin film transistor 3. An alignment film 5 made of an inorganic material formed so as to cover the pixel drive electrode 4, and a spacer as a convex portion made of an organic material selectively formed on the alignment film 5 so as not to overlap the pixel drive electrode 4 in a plane. Consists of six. As the thin film transistor, an insulated gate field effect transistor generally including a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film, a source, a drain electrode, and the like is generally used. First substrate 1 of opposed second substrate 7
A liquid crystal driving electrode 8 and an alignment film 9 are also formed on a surface facing the substrate 1, and a liquid crystal 10 is held between the substrate 1 and the substrate 7. Further, the polarizing plates 11 and 1 are sandwiched between the substrate 1 and the substrate 7.
2 are arranged. The liquid crystal is oriented in the orientation defined by the orientation film by the action of the orientation film 9 or 5 at the interface in contact with the opposing substrate 1 or 2.

【0015】通常のTN型液晶の場合基板1の界面での
配向方向と基板7の界面での配向方向は90度異なるよ
う設定する。第一の偏光板11は基板1の配向方向と平
行に、第二の偏光板12は第一の偏光板11と平行にあ
るいは直角の偏光方向の位置に配置する。光弁装置とし
ての動作は、画素駆動電極4に電圧が印加されていない
場合は、入射偏光光は液晶10の配向に従って偏光方向
が回転し入射光と90度ねじれた方向の偏光光となって
出射し、第二の偏光板12が第一の偏光板11に平行な
場合、出射光は偏光板12で吸収される。画素駆動電極
4に充分高い電圧が印加されている場合は、液晶は配向
膜面に垂直に配向する。この場合入射光の偏光方向は液
晶によって回転しないので、偏光板12を透過する。ス
ペーサ6は画素駆動電極4のない領域に選択的に形成で
きるので光弁装置の光変調作用を妨げない。配向膜5と
しては、例えば一酸化珪素の斜方蒸着膜が無機材料膜と
しては良好な液晶配向特性を持つことが知られている。
In the case of a normal TN type liquid crystal, the alignment direction at the interface of the substrate 1 and the alignment direction at the interface of the substrate 7 are set to be different by 90 degrees. The first polarizing plate 11 is arranged in parallel with the orientation direction of the substrate 1, and the second polarizing plate 12 is arranged in parallel with or perpendicular to the first polarizing plate 11. The operation as the light valve device is such that when no voltage is applied to the pixel drive electrode 4, the incident polarized light rotates in the direction of polarization according to the orientation of the liquid crystal 10, and becomes polarized light in a direction twisted by 90 degrees with the incident light. When the light is emitted and the second polarizing plate 12 is parallel to the first polarizing plate 11, the emitted light is absorbed by the polarizing plate 12. When a sufficiently high voltage is applied to the pixel drive electrode 4, the liquid crystal is aligned perpendicular to the alignment film surface. In this case, since the polarization direction of the incident light is not rotated by the liquid crystal, it passes through the polarizing plate 12. Since the spacer 6 can be selectively formed in a region where the pixel drive electrode 4 is not provided, the light modulation operation of the light valve device is not hindered. As the alignment film 5, for example, it is known that an obliquely deposited silicon monoxide film has good liquid crystal alignment characteristics as an inorganic material film.

【0016】また、二酸化珪素膜など絶縁膜の表面に微
細な幾何学的凹凸を1ミクロン以下程度の間隔で形成し
た場合配向特性を有することが知られている。これら、
配向膜の配向特性を実現には配向膜表面の微細な幾何学
的凹凸が主要な役割を果たしている。スペーサ形成のた
め塗布する配向膜としては、例えば感光性ポリイミド膜
などが考えられる。この膜はスピンコート法などを用い
て基板の上に塗布し、フォトマスクなどで選択的に感光
して、選択的な位置に塗布したポリイミド膜の厚さに相
当するスペーサを形成できる。感光性のポリイミドを用
いる場合はフォトレジストを用いないで選択的な形成が
可能になる。このポリイミド膜によるスペーサの形成過
程では工程中の温度はたかだか250℃以下であるの
で、その下に形成されている無機材料からなる配向膜表
面の幾何学的形状が変化することは無く、配向性能には
影響を与えない。
It is known that when fine geometrical irregularities are formed on the surface of an insulating film such as a silicon dioxide film at an interval of about 1 micron or less, the film has an orientation characteristic. these,
In order to realize the alignment characteristics of the alignment film, fine geometrical irregularities on the alignment film surface play a major role. As the alignment film applied for forming the spacer, for example, a photosensitive polyimide film can be considered. This film is applied on a substrate by using a spin coating method or the like, and selectively exposed to light with a photomask or the like, so that a spacer corresponding to the thickness of the polyimide film applied at a selected position can be formed. When photosensitive polyimide is used, selective formation is possible without using a photoresist. In the process of forming the spacer using the polyimide film, the temperature during the process is at most 250 ° C. or less, so that the geometrical shape of the surface of the alignment film made of an inorganic material formed thereunder does not change, and the alignment performance does not change. Has no effect.

【0017】本発明は光弁装置の画素の大きさに関係な
く適用可能であるが、特に、画素の大きさがスペーサの
大きさと比べて無視できないほど小さくなったときに、
スペーサが光弁装置を透過する光を妨げることを防ぐこ
とを可能にする点で有効である。また、スペーサが球状
であったり、ファイバ状であるときは、スペーサと基板
の接触面積が小さいため局部的に大きな圧力が、スペー
サと基板の接触部に生ずる。本発明によれば、スペーサ
と基板は平面で接触するので接触圧を大幅に緩和でき
る。このことは、スペーサ下部に薄膜トランジスタなど
が形成されているときに、応力による薄膜トランジスタ
の破壊を起こさないため、光弁装置のスペーサ応力によ
る画素欠陥の発生を防止できる。
The present invention can be applied irrespective of the size of the pixel of the light valve device. In particular, when the size of the pixel becomes too small to be ignored compared to the size of the spacer,
Advantageously, it is possible to prevent the spacer from blocking light transmitted through the light valve device. When the spacer is spherical or fiber-shaped, the contact area between the spacer and the substrate is small, so that locally large pressure is generated at the contact portion between the spacer and the substrate. According to the present invention, since the spacer and the substrate are in flat contact, the contact pressure can be greatly reduced. This does not cause breakdown of the thin film transistor due to stress when the thin film transistor or the like is formed below the spacer, and thus can prevent pixel defects due to spacer stress of the light valve device.

【0018】図2(A)、(B)、(C)および図3
(A)、(B)は基板1の本発明による製造方法を示す
断面図である。図2(A)に示すように、担体層2の上
に薄膜トランジスタ3と該薄膜トランジスタのドレイン
電極に接続した画素駆動電極4を設ける。次に、図2
(B)に示すように全面に無機材料からなる配向膜5を
形成する。配向膜の形成方法としては、一酸化珪素の斜
め蒸着、あるいは無機薄膜にサブミクロンの大きさの方
向性を有する溝などのパターンをリソグラフィーで形成
する。配向膜5の表面は図2(B)に拡大して示したよ
うに方向性をを持った凹凸が形成されており、これによ
り液晶に対する配向能力を持つことになる。次に、図2
(C)に示すように配向膜の上に液晶セルのギャップに
相当する厚さのポリイミドなどの有機膜13を塗布す
る。配向膜5と有機膜13の塗布された状態の断面図を
拡大した様子も図2(C)に示す。
FIGS. 2A, 2B and 2C and FIG.
(A), (B) is sectional drawing which shows the manufacturing method by this invention of the board | substrate 1. FIG. As shown in FIG. 2A, a thin film transistor 3 and a pixel driving electrode 4 connected to a drain electrode of the thin film transistor are provided on the carrier layer 2. Next, FIG.
As shown in (B), an alignment film 5 made of an inorganic material is formed on the entire surface. As a method for forming the alignment film, oblique vapor deposition of silicon monoxide or a pattern such as a groove having a directivity of submicron size is formed on the inorganic thin film by lithography. As shown in the enlarged view of FIG. 2B, the surface of the alignment film 5 is formed with directional irregularities, thereby having an alignment ability for liquid crystal. Next, FIG.
As shown in (C), an organic film 13 such as polyimide having a thickness corresponding to the gap of the liquid crystal cell is applied on the alignment film. FIG. 2C also shows an enlarged cross-sectional view of the state where the alignment film 5 and the organic film 13 are applied.

【0019】次に、図3(A)に示すように、該有機膜
13をリソグラフィーにより選択的に除去し、画素駆動
電極4と重ならない領域に残しスペーサ6とする。配向
方向が90度異なる基板7との間に液晶を挟み、更に両
基板を偏光板11、12で挟むことで光弁装置ができ
る。図5は本発明による基板1の斜視図である。図1の
場合と同様、担体層2の上にはトランジスタ3、液晶駆
動電極4、スペーサ6などが形成されている。配向膜5
はスペーサ6と液晶駆動電極4の間に全面にわたって形
成される。スペーサ6は各画素のトランジスタ3を覆う
位置に形成されており、電気光学効果を発揮する液晶駆
動電極4の上には殆ど面積を占めない。
Next, as shown in FIG. 3A, the organic film 13 is selectively removed by lithography to leave a spacer 6 in a region that does not overlap with the pixel drive electrode 4. A light valve device can be obtained by sandwiching a liquid crystal between the substrate 7 and the substrate 7 whose orientation direction is different by 90 degrees, and further sandwiching both substrates between the polarizing plates 11 and 12. FIG. 5 is a perspective view of the substrate 1 according to the present invention. As in the case of FIG. 1, the transistor 3, the liquid crystal drive electrode 4, the spacer 6, and the like are formed on the carrier layer 2. Alignment film 5
Is formed over the entire surface between the spacer 6 and the liquid crystal drive electrode 4. The spacer 6 is formed at a position covering the transistor 3 of each pixel, and occupies almost no area on the liquid crystal drive electrode 4 that exhibits an electro-optical effect.

【0020】以上の説明において、画素のサイズが極め
て小さい光弁装置においては、液晶層の厚さ、すなわ
ち、上記凸部の高さを画素駆動電極の幅の1/10以下
とすることにより、コントラストの低下を防止すること
ができる。
In the above description, in a light valve device having an extremely small pixel size, the thickness of the liquid crystal layer, that is, the height of the convex portion is set to 1/10 or less of the width of the pixel drive electrode. It is possible to prevent a decrease in contrast.

【0021】[0021]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば数十ミ
クロン以下の微細な画素においても表示品質がスペーサ
で劣化しない光弁装置が実現できる。これにより画素数
が(500x500)以上の高精細な光弁装置を小型化
でき、投影型の表示装置の小型化実現を可能にする。ま
た、リソグラフィーによってスペーサを形成するため
に、その分布が均一であることから光弁装置の特性の面
内分布が均一になり画質の向上に寄与する。さらに、ス
ペーサの応力による画素トランジスタなどの破壊をを減
少できるので、光弁装置の画素欠陥による不良を減少で
き製造歩留まりを向上できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a light valve device in which the display quality is not deteriorated by the spacer even in a fine pixel of several tens of microns or less. This makes it possible to reduce the size of a high-definition light valve device having a number of pixels of (500 × 500) or more, thereby realizing the miniaturization of a projection display device. In addition, since the spacer is formed by lithography, the distribution is uniform, so that the in-plane distribution of the characteristics of the light valve device is uniform, which contributes to the improvement of image quality. Further, since the destruction of the pixel transistor and the like due to the stress of the spacer can be reduced, the defect due to the pixel defect of the light valve device can be reduced and the production yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の模式的断面図を示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic sectional view of the present invention.

【図2】(A)〜(C)は本発明の基板の製造工程をを
示した説明図である。
FIGS. 2A to 2C are explanatory views showing the steps of manufacturing the substrate of the present invention.

【図3】(A)、(B)は本発明の基板の製造工程を示
した説明図である。
FIGS. 3A and 3B are explanatory views showing the steps of manufacturing the substrate of the present invention.

【図4】従来のの実施例の模式的断面図を示した説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic sectional view of a conventional example.

【図5】本発明の実施例の斜視図を示した説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory view showing a perspective view of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第一の基板 2 担体層 3 薄膜トランジスタ 4 液晶駆動電極 5 配向膜 6 スペーサ 7 第二の基板 8 液晶駆動電極 9 配向膜 10 液晶 11 第一の偏光板 12 第二の偏光板 13 有機材料塗布膜 14 基板 15 担体層 16 薄膜トランジスタ 17 液晶駆動電極 18 配向膜 19 スペーサ 20 基板 21 液晶駆動電極 22 配向膜 23 液晶 24 偏光板 25 偏光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 First substrate 2 Carrier layer 3 Thin film transistor 4 Liquid crystal drive electrode 5 Alignment film 6 Spacer 7 Second substrate 8 Liquid crystal drive electrode 9 Alignment film 10 Liquid crystal 11 First polarizing plate 12 Second polarizing plate 13 Organic material coating film DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Substrate 15 Carrier layer 16 Thin film transistor 17 Liquid crystal drive electrode 18 Alignment film 19 Spacer 20 Substrate 21 Liquid crystal drive electrode 22 Alignment film 23 Liquid crystal 24 Polarizer 25 Polarizer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1339 G02F 1/1337 G02F 1/1343 G02F 1/136 G02F 1/13 101 G09F 9/30──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/1339 G02F 1/1337 G02F 1/1343 G02F 1/136 G02F 1/13 101 G09F 9/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の基板上にトランジスタと前記トラ
ンジスタのドレイン電極に接続した画素電極を形成し、 前記基板上に一酸化珪素を斜め蒸着し第1の配向膜を形
成し、 前記配向膜上に有機膜を塗布し、 前記有機膜をリソグラフィーにより選択的に除去し前記
画素電極を有しない領域にスペーサーを形成する工程
と、 第2の基板上に液晶駆動電極と第2の配向膜を形成し、 前記第1の基板に、配向方向が90度異なる位置に前記
第2の基板を配置し液晶を挟み、 前記第1の基板と前記第2の基板を偏光板で挟む工程と
からなる光弁装置の製造方法
Forming a first alignment film by forming a transistor and a pixel electrode connected to a drain electrode of the transistor on a first substrate; obliquely depositing silicon monoxide on the substrate to form a first alignment film; Applying an organic film thereon, selectively removing the organic film by lithography to form a spacer in a region not having the pixel electrode, and forming a liquid crystal drive electrode and a second alignment film on a second substrate. Forming the first substrate, arranging the second substrate at a position where the orientation direction is different by 90 degrees on the first substrate, sandwiching a liquid crystal, and sandwiching the first substrate and the second substrate with a polarizing plate. Manufacturing method of light valve device
【請求項2】 第1の基板上に上にトランジスタと前記
トランジスタのドレイン電極に接続した画素電極を形成
し、 前記基板上に無機薄膜を形成した後前記無機薄膜にパタ
ーンを形成し、第1の配向膜を形成し、 前記配向膜上に有機膜を塗布し、 前記有機膜をリソグラフィーにより選択的に除去し前記
画素電極を有しない領域にスペーサーを形成する工程
と、 第2の基板上に液晶駆動電極と第2の配向膜を形成し、 前記第1の基板に、配向方向が90度異なる位置に前記
第2の基板を配置し液晶を挟み、 前記第1の基板と前記第2の基板を偏光板で挟む工程と
からなる光弁装置の製造方法
2. A method comprising: forming a transistor and a pixel electrode connected to a drain electrode of the transistor on a first substrate; forming an inorganic thin film on the substrate; forming a pattern on the inorganic thin film; Forming an alignment film, applying an organic film on the alignment film, selectively removing the organic film by lithography to form a spacer in a region having no pixel electrode, and forming a spacer on the second substrate. Forming a liquid crystal drive electrode and a second alignment film, disposing the second substrate at a position where the alignment direction is different by 90 degrees on the first substrate and sandwiching a liquid crystal between the first substrate and the second substrate; A method for manufacturing a light valve device, comprising a step of sandwiching a substrate between polarizing plates
【請求項3】 前記スペーサーを前記トランジスタ上に
形成する工程を有する請求項1または2いづれか1項記
載の光弁装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a light valve device according to claim 1, further comprising a step of forming said spacer on said transistor.
【請求項4】 前記スペーサーの高さを前記画素電極の
幅の1/10以下とする請求項1または2いづれか1項
記載の光弁装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a light valve device according to claim 1, wherein the height of the spacer is set to be 1/10 or less of the width of the pixel electrode.
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