JPH06230366A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH06230366A
JPH06230366A JP5033972A JP3397293A JPH06230366A JP H06230366 A JPH06230366 A JP H06230366A JP 5033972 A JP5033972 A JP 5033972A JP 3397293 A JP3397293 A JP 3397293A JP H06230366 A JPH06230366 A JP H06230366A
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JP
Japan
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liquid crystal
display device
crystal display
layer
transparent
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5033972A
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English (en)
Inventor
Mamoru Miyawaki
守 宮脇
Yutaka Genji
裕 玄地
Shunsuke Inoue
俊輔 井上
Yoshihiko Fukumoto
嘉彦 福元
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶層の配向みだれによる画質劣化が生じ
ず、耐久性・信頼性の向上した液晶表示装置を提供する
ことにある。 【構成】 液晶駆動用素子を設けた薄膜層7をはさむ2
枚の透明基板1,13間の一方に液晶材料4、他方に流
動性材料11を有する液晶表示装置であって、液晶材料
を閉じた上記透明基板表面に、透明電極2、流動性材料
を閉じた上記透明基板表面に遮光層14及びカラーフィ
ルタ15,15’が設けられていることを特徴とするも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶を用いた画像表示
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年CRT(Cathod Ray T
ube)に置き換わる画像表示装置として、薄膜化、軽
量化等が可能な液晶表示装置が注目されている。
【0003】また、カラー化の時代を迎え、液晶表示装
置も、駆動用薄膜トランジスタを設けた対向基板上に共
通電極のみならず、カラーフィルタや遮光層を設けた構
成となっている。
【0004】しかしながら、液晶層は、段差等が存在す
ると、配向みだれを起こし、画質の劣化を引き起こす
が、この遮光層やカラーフィルタがまさしく、その段差
を生む原因となっていた。この問題を解決するために、
カラーフィルタ等の工程の終了後、平坦化処理をほどこ
す対策も行なわれているが、完全に平坦なものにはなら
ず、また、これらの平坦化処理によるコスト高が新たな
問題となっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点を解決するとともに、さらに環境変化に対しても特性
の劣化等が少なく、かつ信頼性に優れた液晶表示装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、液晶駆動用素
子を設けた薄膜層をはさむ2枚の基板間の一方に液晶材
料を、他方に流動性材料を有する液晶表示装置であっ
て、前記2枚の基板は透明基板であり、かつ液晶材料を
閉じた上記透明基板表面に、透明電極、流動性材料を閉
じた上記透明基板表面に遮光層及びカラーフィルタが設
けられていることを特徴とする液晶表示装置を骨子とす
るものである。
【0007】
【実施例】
(実施例1)第1実施例について、図1を用いて説明す
る。1は液晶層を閉じこめているガラス基板であり、上
記基板表面には、共通電極となる透明電極2と、液晶を
配向させるための配向膜3が設けられている。透明電極
2としては、ITO膜、配向膜3としてはポリイミド膜
等が使用可能である。4は液晶層で、ここではTN型を
用いたが、これに限定されず、STN型、ポリマー型、
又強誘電型等も使用可能である。5は上記液晶層4を閉
じている枠材で、エポキシ樹脂(三井東圧化学(株)ス
トラクトボンドEH454NF)等を用いた。6は駆動
用薄膜トランジスタ8上部に設けられた配向膜で、TF
T工程でエッチバック等の平坦化処理を行っているた
め、十分平坦で配向みだれを生じる段差等はない。7は
信号電圧を印加する画素電極で、TFTと配線9により
接続されている。10はTFTを上部にもつ透明性薄膜
で、SiO2 、SiN等から形成されている。これらの
組成比及び膜厚は、上記6〜10から構成される薄膜が
縮むことなく、張るように設定されている。11は上記
薄膜の裏面側に入れられた流動性材料で、たとえば液
晶、ポリエチレングリコール(関東化学(株),ポリエ
チレングリコール#200)、シリコーン(信越化学工
業(株))等、−20℃〜80℃の領域で、透明でかつ
凍結や沸騰等を生じない材料であれば使用可能である。
また、液晶4と環境変化に対する定数が同等のものが望
ましい。12は上記流動性材料を閉じる枠材で、上記枠
材5と同様のものを用いても良い。13はガラス基板
で、上記薄膜トランジスタがSiから形成される場合、
シリコンと比較的熱膨張率が近い旭硝子(株)製ALガ
ラスを使用した。13のガラス基板上には遮光層14、
カラーフィルタ15,15’が設けられている。16は
薄膜層とアライメントするためのアライメントマークで
ある。
【0008】図1からわかるように、液晶層4は完全に
近い平坦層にはさまれており、液晶の配向みだれが生じ
ない良好な画像表示が実現した。
【0009】また、6〜10からなる上記薄膜層17
は、熱膨張係数がほぼ等しいため、液晶層ギャップ4の
変化はほとんどなく、環境変化に対しても画質が良好に
再現された。
【0010】次に、これらの下部構造形成方法について
説明する。
【0011】液晶駆動素子層はSi基板上に作製される
ため、可視光不透明である。そこで、つぎに、可視光透
過可能にするために開口部をエッチングによってくりぬ
く。エッチング液としてはテトラメチルアンモニウムハ
イドライド(TMAH)の水溶液を用いた。エッチング
条件は、TMAH22%水溶液、90℃、10時間であ
る。なお、Si基板として、シリコン基板上に薄い絶縁
層が存在し、更にその上部に単結晶シリコン層が重なっ
た構造(Silicon On Insulater構
造、SOI)のシリコン基板を用いると絶縁層がエッチ
ングストップ層となり、均一なエッチングに有効であ
り、望ましい。
【0012】次に、ポッティングセル部分の作製方法に
ついて述べる。
【0013】工程は大きく分けて、ポッティング材(流
動性材料)を充填する枠作製工程、ポッティング材注入
工程、注入口封止工程、の三工程に分けることができ
る。以下、この順で説明する。
【0014】枠作製工程について述べる。はじめに、ガ
ラス基板の反対側、Si基板のくりぬきによって形成し
た開口部の回りに接着剤(枠材)を塗布する。枠材とし
ては、エポキシ樹脂(三井東圧化学(株)、ストラクト
ボンドEH454NF)を用いた。接着剤による枠は、
ディスペンサーにより注射針先から吐出させ形をトレー
スする、または、スキージ印刷のどちらの方法で形成し
ても良い。その上に所望の大きさにカットしたガラス基
板をのせ、所望のギャップにするために加圧し、80
℃、2時間オーブン中で焼成し、ポッティング材充填領
域を形成した。ここで、ガラス基板にはシリコンと熱膨
張率が近い材料を用いることが液晶表示装置の反り抑制
に有効であり、望ましい。本実施例においてはガラス基
板としてシリコンと比較的熱膨張率の近い旭硝子(株)
製ALガラス(熱膨張率36×10-7;Siは32×1
-7)を使用した。ギャップは所望の厚さのギャップ材
(ガラス、注射針等)をガラス基板とシリコン基板の間
にはさむことにより制御した。また、非常にせまいギャ
ップ(10μm程度)が必要なときにはエポキシ樹脂中
にφ10μm程度のビーズ(セキスイファインケミカル
(株)、ミクロパールSP)を混ぜて枠を形成し、所望
のギャップ厚とした。
【0015】本発明の表示方式としては、TN型、ST
型、ECB型、強誘電性型等が対象となり、流動性材料
としては、液晶、ポリエチレングリコール、シリコーン
オイル等、光透過性があり泡発性が少なく、また凍結も
しにくい材料が好ましい。厚さに関しては、透過率が所
望の値より低下しないようにすれば良い。
【0016】次に、ポッティング材を上記のようにして
形成した枠の中に充填する注入工程について述べる。充
填は公知である真空注入法を用いた。ポッティング材は
注入前に真空脱泡(10-3Torr、12時間)を行
い、気泡の混入がない状態にした。枠の形成が終了して
いる液晶表示装置(液晶セル)とシャーレ等にいれたポ
ッティング材を真空装置内にセットし、10-3Torr
程度の真空度まで、真空引きする。真空引きの時間は1
-3Torrに到達後1〜24時間の間とした。その
後、真空状態のまま、液晶セルをポッティング材の入っ
たシャーレ中に挿入し、ポッティング材に浸す。毛細管
現象によってポッティング材はポッティング枠内にある
程度注入される。毛細管現象による注入が平衡状態に達
した後、20分〜1時間かけてゆっくりと真空装置のリ
ークを行い、ポッティング材を枠内に十分注入した。ポ
ッティング材は上記のように10-3Torr程度の真空
中で注入する。そのため、蒸気圧が低く、しかも、透明
である必要がある。そのため、ポッティング材として
は、液晶、ポリエチレングリコール(関東化学(株)、
ポリエチレングリコール#200)、シリコーン(信越
化学工業(株)、信越シリコーン)を用いた。
【0017】封口は次のようにして行う。真空装置中か
ら液晶セルを取り出し、注入口をアセトン等で良く拭き
脱脂する。ポッティング材注入口に封口材を盛り、封口
を行った。封口はポッティング材として液晶、ポリエチ
レングリコールを用いたときにはエポキシ樹脂(三井東
圧化学(株)、ストラクトボンドES280)、あるい
は紫外線硬化型樹脂を、シリコーンをポッティング材と
したときにはシリコーンボンド(信越化学工業(株)、
信越シリコーン)を封口材として使用した。硬化は、エ
ポキシ樹脂を用いたときには12時間、室温で行った。
シリコーン樹脂の場合には80℃、2時間で行った。そ
れに対して、紫外線硬化型樹脂の封口時間は紫外線をあ
て、1分程度であるために短時間で、強固に封口が可能
であり、非常に有効である。
【0018】(実施例2)次に本発明の第2実施例につ
いて図2を用いて説明する。本実施例で実施例1と同一
箇所は同一番号で記し、説明は省略する。本発明の特徴
は、流動性材料11を閉じているガラス板上にレンズ2
1が形成されている点である。実施例1の説明では省略
したが、本構成では、光源22はカラーフィルタ15,
15’が設けられた基板側に設ける。
【0019】光源は均一照明を行うため、散乱光源とな
っているが、散乱光を上記レンズ21により有効に集め
るため、光利用効率が高くなり、光源のパワーが抑制で
きる。これにより発熱が減り、さらに、画質が焼きつき
を起こす等の問題もなくなった。
【0020】(実施例3)図3には、共通電極が設けら
れた基板上にもレンズ31を設けた例を示す。これによ
りさらに利用効率、さらに開口部を拡大して見せるた
め、実効的開口率が向上し、明るい表示が実現できた。
【0021】(実施例4)次に第4実施例について、図
4を用いて説明する。図4(a)は平面図、(b)は
(a)のX1 −X1'断面図である。41は画素部、周辺
回路等を設けた薄膜層外周、42は水平シフトレジス
タ、43は画素周辺部、44は画素部で、画素駆動用ト
ランジスタ等が設けられている。45は垂直シフトレジ
スタ、46は液晶注入口及び封口部である。
【0022】47は画素電極で、薄膜トランジスタ49
のドレインからコンタクト穴部の配線48を介して接続
されている。図4に示すように本実施例では、TFTが
設けられている裏面側に画素電極を配置し、TFT上に
同一プロセスで遮光層50を設けている。
【0023】この構成により段差の大きな層は上層部に
設け、液晶駆動部は下層に設けてあり、より平坦な領域
で、液晶駆動が実現した。また、TFT上部にTFTプ
ロセスにより遮光層が設けてあり、その合せ精度が高い
ため、開口率が高くなり、明るい表示が実現できた。
【0024】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置は上記に示した様
な構造を有しているため、液晶層の配向みだれによる画
質劣化が生じないだけでなく、耐久性、信頼性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示す概略断面図である。
【図2】本発明の一実施例を示す概略断面図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す概略断面図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
1,13 ガラス基板 2 透明電極 3,6 配向膜 4 液晶層 5,12 枠材 7 画素電極 8 駆動用薄膜トランジスタ 11 流動性材料(ポッティング材) 14 遮光層 15,15’ カラーフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福元 嘉彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶駆動用素子を設けた薄膜層をはさむ
    2枚の基板間の一方に液晶材料を、他方に流動性材料を
    有する液晶表示装置であって、 前記2枚の基板は透明基板であり、 液晶材料を閉じた上記透明基板表面に、透明電極、流動
    性材料を閉じた上記透明基板表面に遮光層及びカラーフ
    ィルタが設けられていることを特徴とする液晶表示装
    置。
  2. 【請求項2】 上記遮光層及びカラーフィルタが設けら
    れている基板表面にレンズが設けら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。
  3. 【請求項3】 上記薄膜層の一方の表面に画像表示用ト
    ランジスタ、他方の表面に画素電極が設けられているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
JP5033972A 1993-02-01 1993-02-01 液晶表示装置 Withdrawn JPH06230366A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5033972A JPH06230366A (ja) 1993-02-01 1993-02-01 液晶表示装置
US08/189,169 US5691794A (en) 1993-02-01 1994-01-31 Liquid crystal display device
DE69427882T DE69427882T2 (de) 1993-02-01 1994-01-31 Flüssigkristallanzeige
EP94101398A EP0609809B8 (en) 1993-02-01 1994-01-31 Liquid crystal display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5033972A JPH06230366A (ja) 1993-02-01 1993-02-01 液晶表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06230366A true JPH06230366A (ja) 1994-08-19

Family

ID=12401405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5033972A Withdrawn JPH06230366A (ja) 1993-02-01 1993-02-01 液晶表示装置

Country Status (1)

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JP (1) JPH06230366A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007298602A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Toppan Printing Co Ltd 構造体、透過型液晶表示装置、半導体回路の製造方法および透過型液晶表示装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007298602A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Toppan Printing Co Ltd 構造体、透過型液晶表示装置、半導体回路の製造方法および透過型液晶表示装置の製造方法

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Effective date: 20000404