JP3305085B2 - The liquid crystal display device - Google Patents

The liquid crystal display device

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

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置に関し、特にはカラーアクティブマトリックス液晶表示装置に関する。 The present invention relates to relates to a color liquid crystal display device and, more particularly, to a color active matrix liquid crystal display device.

【0002】 [0002]

【従来の技術】テレビジョン等に用いられるマトリックス型の液晶表示装置の駆動方式としては、単純マトリックス方式及びアクティブマトリックス方式がある。 The driving method of a matrix type liquid crystal display device used in the Background of the television or the like, there is a simple matrix system and an active matrix system. アクティブマトリックス方式は、単純マトリックス方式で生ずる走査線間のクロストークを防止するため、各画素毎にスイッチング手段を設けたものである。 An active matrix system in order to prevent crosstalk between the scanning line caused by the simple matrix system, is provided with a switching means for each pixel.

【0003】図4は従来のカラーアクティブマトリックス液晶表示装置の模式的断面図である。 [0003] FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional color active matrix liquid crystal display device. 従来のアクティブマトリックス液晶表示装置では、薄膜トランジスターが形成された基板1(TFT基板と記す)とカラーフィルター12が形成された基板(CF基板と記す)が一対となり、これらの間に液晶17が封入されて構成されている。 In the conventional active matrix liquid crystal display device, (referred to as a TFT substrate) substrate 1 on which the thin film transistor is formed with the color filter 12 (referred to as a CF substrate) substrate formed becomes a pair, the liquid crystal 17 is sealed between these It has been constructed by. CF基板は、一般的にはガラス基板16上にCr CF substrate is generally Cr on the glass substrate 16
等の金属からなるブラックマトリックス11が形成され、その後、カラーフィルター12が形成され、次に、 A black matrix 11 made of metal etc. is formed, then, a color filter 12 is formed, then
平坦化膜13、透明電極(対向電極)14が形成される。 Planarizing film 13, transparent electrode (counter electrode) 14 is formed. ブラックマトリックス11は、スパッター法,蒸着法等で形成される。 The black matrix 11, a sputtering process, is formed by vapor deposition or the like. また、カラーフィルター12は、印刷法、顔料分散法、染色法、電着法等で形成される。 The color filter 12, a printing method, a pigment dispersion method, dyeing, are formed by a process such as electrodeposition.

【0004】上記したブラックマトリックス11は、不要な光の漏れを防ぎ、コントラストの低下を防止するために設けられるものであり、現状の液晶パネルでは液晶の配向乱れや、横電界によるディスクリネーションが発生する領域やTFT部分はブラックマトリックスで覆い隠さなければならない。 [0004] The black matrix 11 described above is to prevent leakage of unwanted light, is provided in order to prevent a reduction in contrast, the liquid crystal alignment disorder or at present liquid crystal panel, the disclination by the lateral electric field generating region and TFT portions must covered by a black matrix. このブラックマトリックス11 The black matrix 11
が形成されている基板16とTFT基板1を貼り合わせる工程では、TFT基板1上に形成された画素電極7 In the step of bonding the substrate 16 and the TFT substrate 1 but is formed, the pixel electrode 7 formed on the TFT substrate 1
と、カラーフィルター12の各画素を正確に位置合わせさせることが必要となる。 If, it is necessary to make precise alignment of the respective pixels of the color filter 12.

【0005】しかしながら、現状の貼合わせ装置の貼合わせ精度は5μm程度しかなく、これを貼合わせマージンとしてブラックマトリックスを大きめに作成するため、パネルの開口率が低下する。 However, laminating accuracy of the current laminating apparatus is only about 5 [mu] m, for large create a black matrix as a margin alignment bonded to this, the aperture ratio of the panel is reduced. このことにより実現可能な画素ピッチが制約される等の問題があった。 Pixel pitch can be achieved by this is a problem, such as to be constrained.

【0006】さらに、特開平3−194115号公報で開示されている様なトランジスターを含む薄膜が積層された基板の一部を除去し、透明化(以下この部分を「メンブレン」と記す)を行って液晶表示装置を作成した場合、このメンブレン部分の強度が低いため、機械的振動、圧力差等の力によりメンブレンが破壊されるという問題があった。 Furthermore, removing a portion of the substrate a thin film containing such transistors is disclosed in Japanese Patent Laid-Open 3-194115 discloses are stacked, subjected to transparency (hereinafter this part referred to as "membrane") If a liquid crystal display was made Te, the strength of the membrane portion is low, mechanical vibration, the membrane is a problem that is destroyed by the force of such pressure difference.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、 The object of the invention is to solve] Therefore, in the present invention,
以上のような従来技術の問題点に鑑み、カラーアクティブマトリックス方式の液晶表示装置に於けるブラックマトリックスのマージンを低減し、開口率の広い、高精細且つ高コントラストの表示を可能ならしめることを目的とし、更に、前記したメンブレン型の液晶パネルではその機械的強度を高めることを目的とする。 In view of the above problems of the prior art, it aims to reduce the margin in the black matrix in a liquid crystal display device of a color active matrix type, a wide opening ratio, makes it possible to display high-definition and high-contrast and then, further, the liquid crystal panel of the above-described membrane-type is intended to increase its mechanical strength.

【0008】 [0008]

【課題を解決するための手段及び作用】以上の如き目的を達成すべく成された本発明は、一対の基板間に液晶が封入された液晶表示装置において、 一対の基板のうち、一方の基板が薄膜トランジスター、 該薄膜トランジ Means and operation for solving the problems] To achieve the above object made the present invention provides a liquid crystal display device in which liquid crystal is sealed between a pair of substrates, among the pair of substrates, the one the substrate is a thin film transistor, the thin film transients
スターに接続された画素電極、金属膜からなるブラックマトリックス、 画素電極と基板との間に配置したカラーフィルター、薄膜トランジスターと画素電極とを覆って Covering a pixel electrode connected to the star, a black matrix made of a metal film, a color filter disposed between the pixel electrode and the substrate, the thin film transistor and a pixel electrode
配置したパッシベーション膜を有し、 上記ブラックマトリックスは該パッシベーション膜を介して、薄膜トラン It has the placed passivation film, the black matrix via the passivation film, the thin film Trang
ジスター上、さらには画素電極及びカラーフィルターに On Jisuta, further to the pixel electrode and a color filter
部分的に重なって配置されてなることを特徴とする液晶表示装置である。 A liquid crystal display device characterized by comprising disposed partially overlapping.

【0009】本発明の液晶表示装置によれば、薄膜トランジスターを形成した基板上にカラーフィルターとブラックマトリックスからなるカラーフィルター層を直接形成しているため、従来のようにTFT基板とCF基板との貼合わせマージンが不要となる。 [0009] According to the liquid crystal display device of the present invention, since forming the color filter layer consisting of color filters and a black matrix on a substrate to form a thin film transistor directly, the TFT substrate and the CF substrate as conventional lamination margin is not required. このため、ブラックマトリックスのマージンとしては、TFT基板上に先述したような方法によりブラックマトリックスやカラーフィルターを形成する際の位置ずれマージンだけとなり、 Therefore, as the margin of the black matrix, only the result positional shift margin in forming a black matrix and a color filter by a method such as that described above on the TFT substrate,
現状において、このマージンを2μm以下とすることが可能である。 At present, it is possible to the margin between 2μm or less.

【0010】これにより、高開口率で高精細な液晶表示装置が可能となると共に、メンブレン型の液晶表示装置においては、トランジスターを含む薄膜上にカラーフィルター層が形成されているため、画像表示部に対応するメンブレン部分の機械的強度を高めることもでき、装置の耐久性を向上できる。 [0010] Thus, the high-definition liquid crystal display device with a high aperture ratio can be achieved, in the membrane-type liquid crystal display device, since the color filter layer is formed on a thin film containing transistors, an image display unit the mechanical strength of the membrane portion corresponding to the can enhance and improve the durability of the device.

【0011】本発明において、上記薄膜トランジスターの活性層としてアモルファスSi、多結晶Si、単結晶Siが好ましく用いられる。 [0011] In the present invention, the amorphous Si as an active layer of the thin film transistor, polycrystalline Si, single crystal Si are preferably used. これらの製造方法、或は基板上への形成方法については、現在行われているいずれの方法でも好適に用いられるが、多孔質Siを基体としてエピタキシャル成長させて得られる単結晶Si薄膜が、液晶駆動回路及びその他の周辺駆動回路を同時に同一基板上に作成することができるため、非常に好適に用いられる。 These methods of production, or a method for forming on a substrate, but is preferably used in any of the methods currently performed, is a single-crystal Si thin film obtained by epitaxially growing the porous Si as the substrate, the liquid crystal driving it is possible to create circuits and other peripheral driver circuits simultaneously on the same substrate, very preferably used.

【0012】 [0012]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The following provides a detailed explanation of the present invention through examples, the present invention is not limited to these examples.

【0013】 参考例1 図1に本発明の参考例のカラーアクティブマトリックス液晶表示装置の画像表示部における模式的断面図を示した。 [0013] shows a schematic cross-sectional view of the image display unit of the color active matrix liquid crystal display device of Reference Example of the present invention in reference example 1 Fig. 同図において、1は基板、2はドレイン、3はソース、4はチャネル、5はゲート、6はソース線、7は画素電極、8は絶縁膜、10はパッシベーション膜、11 In the figure, 1 is a substrate, 2 is a drain, source 3, channel 4, 5 gates, 6 a source line, 7 denotes a pixel electrode, 8 denotes an insulating film, 10 passivation film, 11
はブラックマトリックス、12はカラーフィルター、1 Black matrix, 12 color filter, 1
3は平坦化膜、14は対向電極、15は配向膜、16はガラス基板、17は液晶である。 3 planarizing film, the counter electrode 14, 15 is orientation film, 16 denotes a glass substrate, 17 is a liquid crystal.

【0014】本参考例において、TFT基板として多孔質Si基板1を用い、この上にエピタキシャル成長させて得られた単結晶Si薄膜を、薄膜トランジスターの活性層として用いた。 [0014] In this reference example, using a porous Si substrate 1 as a TFT substrate, a single-crystal Si thin film obtained by epitaxially grown on this was used as an active layer of a thin film transistor. 尚、このTFT基板の作成は、特開平3−194115号公報に開示されている手法を用いた。 Note that the creation of the TFT substrate, using a method disclosed in JP-A-3-194115.

【0015】このTFT基板上に無機透明部材SiO 2 [0015] The inorganic transparent member SiO 2 in the TFT substrate
(本実施例ではSiO 2を用いて説明するが、SiN x等の無機透明部材或は有機樹脂等でもかまわない)を形成した後、ITOからなる画素電極7、そしてSiN xからなるパッシベーション膜10を形成した後、Crからなるブラックマトリックス11をパッシベーション膜1 (Described with reference to SiO 2 in this embodiment, but may be an inorganic transparent material or organic resin such as SiN x) after forming the pixel electrode 7 made of ITO and a passivation film 10 made of SiN x, after forming the passivation film 1 a black matrix 11 made of Cr
0上に形成し、次に画素電極7上のパッシベーション膜10上にRGBのカラーフィルター12を形成した。 Is formed on the 0, then the formation of the RGB color filters 12 on the passivation film 10 on the pixel electrode 7. 更に、ポリイミドから成る平坦化膜13を形成した。 Furthermore, to form a planarizing film 13 made of polyimide. 尚、 still,
カラーフィルター12の作成方法は公知のプロセスを用いた。 A method for producing a color filter 12 using a known process. 平坦化膜13は液晶の配向膜も兼ねている。 Planarization layer 13 also serves as the orientation film of a liquid crystal.

【0016】対向基板は、ガラス基板16上にITOからなる対向電極14を成膜した後、その上にポリイミドからなる配向線15を形成して構成した。 The counter substrate, after forming a counter electrode 14 made of ITO on a glass substrate 16, constructed by an alignment line 15 made of polyimide thereon.

【0017】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組プロセスを用いて液晶セル組、液晶注入、封口まで行った。 [0017] Using these substrates, the liquid crystal cell assembly using a conventional liquid crystal cell assembly process, was carried out liquid crystal injection, until sealing.

【0018】更に、透過型液晶パネルとするために、本 Furthermore, in order to a transmission type liquid crystal panel, the
参考例ではTFT基板上に形成したSiO 2より下のS S below the SiO 2 formed on the TFT substrate in the reference example
i部をエッチングにより除去した。 The i portion was removed by etching. そして、エッチングにより除去した部分を樹脂等で補強しパネルが完成した。 The reinforced panel is completed in a portion is removed by etching resin.

【0019】本参考例では、カラーフィルター及びブラックマトリックスがTFT基板上に形成されている為、 [0019] In this reference example, since the color filters and the black matrix are formed on a TFT substrate,
ブラックマトリックスのマージン(図1中のd)が2μ Black matrix margin (d in FIG. 1) is 2μ
mと極端に小さくなり、高精細でしかも高品質な液晶パネルが得られた。 Extremely reduced and m, yet a high definition quality liquid crystal panel was obtained.

【0020】また、本参考例ではメンブレン状態のTF [0020] In addition, TF of the membrane state in the present example
T基板上にカラーフィルターが形成されているため、このメンブレンの機械的強度が増し、落下試験に於て10 Since the color filter is formed on the T substrate, it increases the mechanical strength of the membrane, At a drop test 10
0Gに耐える液晶パネルが製作可能となった。 The liquid crystal panel to withstand 0G it has become possible to manufacture.

【0021】実施例図2に本実施例のカラーアクティブマトリックス液晶表示装置の画像表示部における模式的断面図を示した。 [0021] shows a schematic cross-sectional view of the image display unit of the color active matrix liquid crystal display device of the present embodiment to Embodiment 1 FIG. 図中、図1と同一符号で示したものは同等部材を示している。 In the figure, FIG. 1 to that shown by the same numerals indicate the same members.

【0022】本実施例において、TFT基板として石英基板1を用い、活性層として多結晶Siを用いた。 In the present embodiment, the quartz substrate 1 used as a TFT substrate, using polycrystalline Si as an active layer.

【0023】本実施例では、透明な石英基板1の上に多結晶シリコンのチャネル4をつくり、表面にゲート酸化膜を形成した上に、多結晶シリコンのゲート5、層間絶縁膜8を形成した。 [0023] In this embodiment, making the channel 4 of polycrystalline silicon on a transparent quartz substrate 1, on which is formed a gate oxide film on the surface, the gate 5 of polycrystalline silicon, to form an interlayer insulating film 8 . 次に、金属膜からなるソース線6を形成した。 Next, to form the source line 6 formed of a metal film. また、画素電極に相当する部分にRGBいずれかのカラーフィルター12を形成した。 Further, to form one of RGB color filters 12 in a portion corresponding to the pixel electrode. 更に、ドレイン2に接続したITOから成る画素電極7、それを覆うパッシベーション膜10を形成し、続いて金属膜からなるブラックマトリックス11を形成した。 Further, the pixel electrode 7 made of ITO which is connected to the drain 2, and a passivation film 10 covering it, to form a black matrix 11 formed of a metal film followed. 最後に、ポリイミドからなる平坦化膜13を形成し、TFT基板を構成した。 Finally, to form a planarizing film 13 made of polyimide, to constitute a TFT substrate. 尚、カラーフィルター12の作成方法は公知のプロセスを用いた。 Incidentally, method for producing a color filter 12 using a known process. 平坦化膜13は液晶の配向膜も兼ねている。 Planarization layer 13 also serves as the orientation film of a liquid crystal.

【0024】対向基板は、ガラス基板16上にITOからなる対向電極14を成膜した後、その上にポリイミドからなる配向膜15を形成して構成した。 The counter substrate, after forming a counter electrode 14 made of ITO on a glass substrate 16, and configured by forming an alignment film 15 made of polyimide thereon.

【0025】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組プロセスを用いて液晶セル組、液晶注入、封口を行い液晶パネルを完成させた。 [0025] Using these substrates, the liquid crystal cell assembly using a conventional liquid crystal cell assembly process, the liquid crystal injection, thereby completing the liquid crystal panel performs sealing.

【0026】本実施例においても、カラーフィルター及びブラックマトリックスがTFT基板上に形成されている為、ブラックマトリックスのマージンが2μm程度と極端に小さくなり、高開口率で高精細、且つ高品質な液晶パネルが得られた。 [0026] Also in this embodiment, since the color filters and the black matrix are formed on a TFT substrate, the margin of the black matrix becomes extremely small as about 2 [mu] m, high resolution at a high aperture ratio, and high-quality liquid crystal panel was obtained.

【0027】 参考例2図3に本発明の参考例のカラーアクティブマトリックス液晶表示装置の画像表示部における模式的断面図を示した。 [0027] shows a schematic cross-sectional view of the image display unit of the color active matrix liquid crystal display device of Reference Example of the present invention in Reference Example 2 Fig. 図中、図1と同一符号で示したものは同等部材を示している。 In the figure, FIG. 1 to that shown by the same numerals indicate the same members.

【0028】本参考例において、TFT基板としてガラス基板1を用い、活性層としてアモルファスシリコン(a−Si)を用いた。 In the present reference example, a glass substrate 1 used as a TFT substrate, using amorphous silicon as an active layer (a-Si).

【0029】本参考例では、ガラス基板1上に逆スタガー型TFTを形成し、次に画素電極7とパッシベーション膜10を形成した。 [0029] In this reference example, to form an inverted stagger type TFT on a glass substrate 1, then forming the pixel electrode 7 and the passivation film 10. 次にブラックマトリックス11を形成し、画素電極上にRGBそれぞれのカラーフィルター12を形成した。 Then to form the black matrix 11, to form each of the RGB color filter 12 on the pixel electrode. 更に、ポリイミドから成る平坦化膜13を形成し、TFT基板を構成した。 Furthermore, to form a planarizing film 13 made of polyimide, to constitute a TFT substrate. 尚、カラーフィルター12の作成方法は公知のプロセスを用いた。 Incidentally, method for producing a color filter 12 using a known process. 平坦化膜13は液晶の配向膜も兼ねている。 Planarization layer 13 also serves as the orientation film of a liquid crystal.

【0030】対向基板は、ガラス基板上にITOからなる対向電極14を成膜した後、その上にポリイミドからなる配向膜15を形成して構成した。 The counter substrate, after forming a counter electrode 14 made of ITO on a glass substrate, and configured to form an alignment layer 15 made of polyimide thereon.

【0031】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組プロセスを用いて液晶セル組、液晶注入、封口まで行った。 [0031] Using these substrates, the liquid crystal cell assembly using a conventional liquid crystal cell assembly process, was carried out liquid crystal injection, until sealing.

【0032】本参考例においても、カラーフィルター及びブラックマトリックスがTFT基板上に形成されている為、ブラックマトリックスのマージンが2μm程度と極端に小さくなり、高開口率で高精細、且つ高品質な液晶パネルが得られた。 [0032] In this reference example, since the color filters and the black matrix are formed on a TFT substrate, the margin of the black matrix becomes extremely small as about 2 [mu] m, high resolution at a high aperture ratio, and high-quality liquid crystal panel was obtained.

【0033】 [0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示装置では、カラーフィルターとブラックマトリックスからなるカラーフィルター層をTFT基板上に直接形成するために、基板貼合わせマージンが必要なく、ブラックマトリックスのマージンを小さくでき、高開口率で高精細な液晶表示装置となった。 As described in the foregoing, in the liquid crystal display device of the present invention, in order to directly form the color filter layer consisting of color filters and a black matrix on the TFT substrate, it is not necessary to the substrate lamination margin, a black matrix the margin can be reduced, and a high-definition liquid crystal display device with a high aperture ratio. 更に、メンブレン型の液晶表示装置では、その機械的強度を高めることもでき、装置の耐久性を向上できた。 Further, a membrane-type liquid crystal display device, can also increase its mechanical strength, it could improve the durability of the device.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第一の参考例の模式的断面図である。 1 is a schematic cross-sectional view of a first exemplary embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の模式的断面図である。 2 is a schematic cross-sectional view of the solid施例of the present invention.

【図3】本発明の第二の参考例の模式的断面図である。 Figure 3 is a schematic cross-sectional view of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図4】従来のカラーアクティブマトリックス液晶装置の模式的断面図である。 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional color active matrix liquid crystal device.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 基板 2 ドレイン 3 ソース 4 チャネル 5 ゲート 6 ソース線 7 画素電極 8 絶縁膜 10 パッシベーション膜 11 ブラックマトリックス 12 カラーフィルター 13 平坦化膜 14 対向電極 15 配向膜 16 対向基板 17 液晶 1 substrate 2 drain 3 source 4 channel 5 gate 6 the source line 7 pixel electrode 8 insulating film 10 a passivation film 11 black matrix 12 color filter 13 flattening film 14 counter electrode 15 alignment film 16 counter substrate 17 liquid crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) G02F 1/1335 505 G02F 1/1368 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) G02F 1/1335 505 G02F 1/1368

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 一対の基板間に液晶が封入された液晶表示装置において、 一対の基板のうち、一方の基板が薄膜トランジスター、 該薄膜トランジスターに接続された 1. A liquid crystal display device in which liquid crystal is sealed between a pair of substrates, among the pair of substrates, one substrate is connected TFT, the thin film transistor
    画素電極、金属膜からなるブラックマトリックス、 画素 Black matrix, pixels consisting of the pixel electrode, a metal film
    電極と基板との間に配置したカラーフィルター、薄膜ト Color filters, thin film bets placed between the electrode and the substrate
    ランジスターと画素電極とを覆って配置したパッシベー Passhibe placed over the flange stars and the pixel electrode
    ション膜を有し、 上記ブラックマトリックスは該パッシ It has a passivation film, the black matrix the passive
    ベーション膜を介して、薄膜トランジスター上、さらに Via Beshon film, thin film transistors, further
    は画素電極及びカラーフィルターに部分的に重なって配 Distribution partially overlap the pixel electrode and the color filter
    置されてなることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device characterized by comprising been location.
  2. 【請求項2】 前記薄膜トランジスターの活性層が、単結晶Si 、アモルファスSiまたは多結晶Siで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 Wherein the active layer of the thin film transistor is a single crystal Si, the liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that it is formed of amorphous Si or polycrystalline Si.
  3. 【請求項3】 前記ブラックマトリックスがCrで形成 Wherein forming the black matrix of Cr
    されていることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1 or 2, characterized in that it is.
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