JPH0973088A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JPH0973088A JPH0973088A JP22952695A JP22952695A JPH0973088A JP H0973088 A JPH0973088 A JP H0973088A JP 22952695 A JP22952695 A JP 22952695A JP 22952695 A JP22952695 A JP 22952695A JP H0973088 A JPH0973088 A JP H0973088A
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Abstract
よってラビング処理において生じる配向の乱れを防止し
て、表示性能が低下することを防止する。 【解決手段】 液晶表示素子の液晶を挟持する2つの絶
縁基板間の隙間を確保する柱状スペーサの形状を、ラビ
ング布の毛足が当る部分が頂部となり、かつテーパを有
するような形状として、毛足が受ける抵抗を減ずる。
Description
し、特に、液晶表示素子において液晶を封止する2つの
基板間の距離を一定に保つ為に導入された柱状スペーサ
に関連する改良に関する。
素子は、電極を有する2枚のガラス基板を対向させて、
その2枚の基板の周囲が液晶封入口を除いて接着剤で固
定され、2枚の基板間に液晶が挟持され、液晶封入口が
封止剤で封止された構成となっている。この2枚の基板
間の距離を一定に保つためのスペーサとして粒径の均一
なプラスティックビーズ等を基板間に散在させている。
枚のガラス基板のうちの1枚に、RGBの着色層のつい
たカラーフィルタが形成してある。例えば、単純マトリ
クス駆動のカラー型ドットマトリクス液晶表示素子にお
いては、横(Y)方向に帯状にパターニングされたY電
極を有するY基板と縦(X)方向に帯状にパターニング
されたX電極の下に着色層を有するX基板とを、Y電極
とX電極がほぼ直交するように対向設置し、その間に液
晶組成物を挟持した構成を持っている。液晶表示素子の
表示方式としては、例えばTN(Twisted Nematic )
形、STN(Super Twisted Nematic )形、GH(Gues
t Host)形、あるいはECB(Electrically Controlle
d Birefringence )形や強誘電性液晶などが用いられ
る。封止剤としては、例えば熱または紫外線硬化型のア
クリル系またはエポキシ系の接着剤などが用いられる。
液晶表示素子においては、スイッチング素子、例えばア
モルファスシリコン(a−Si)を半導体層とした薄膜
トランジスタ(TFT)とそれに接続された画素電極と
信号線電極、ゲート電極が形成されたアクティブマトリ
クス基板であるTFTアレイ基板とそれに対向設置され
た対向電極を有し、RGBカラーフィルタを対向基板上
に形成し、アクティブマトリクス基板上から対向基板へ
電圧を印加する電極転移材(トランスファー)として銀
ペースト等を画面周辺部に配置し、この電極転移材で2
枚の基板を電気的に接続し、この2枚の間に液晶組成物
を挟持した構成をしている。さらに、この2枚の基板の
両側に偏光板を挟持し、この偏光板光をカラー画像を表
示する際の表示シャッタとしている。
では、2枚の基板間に散在させたスペーサ周辺の液晶の
配向が乱れ、スペーサ周辺部から光が漏れコントラスト
が低下する傾向がある。また、スペーサを均一に分散さ
せることは困難であり、スペーサを基板上に散在させる
工程でスペーサが不均一に配置されると、表示不良を引
き起し、製品の歩留まりの低下を招く。
ペーサをカラーフィルタの着色層を重ねて形成したり、
フォトレジスト等で柱状のスペーサを形成することを、
例えば、特願平7−212192号によって提案した。
点が見出された。それはラビングによる配向処理と、柱
状スペーサの機械的強度と、に関するものである。
し、配向膜全体にラビング布によって一方向に多数の微
細な溝を形成するラビング処理を行う場合、柱状スペー
サにラビング布が当る。柱状スペーサの形状が四角形や
丸形のためラビング布に比較的に大きなストレス(摩擦
抵抗)がかかり、ラビング布の毛足を曲げたり、ラビン
グ布の毛足を痛める。このような毛足に異常のあるラビ
ング布を引続き使用すると不均一なラビング処理を行う
ことになり、表示不良の原因となる。
毛足が一時的に曲げられることによって、ラビング布の
毛足が元に戻るまでの間に不均一な微細溝群が部分的に
形成され、柱状スペーサの近傍に部分的なラビング不良
が発生し、表示不良の原因となる。
基板に直接形成される。樹脂や感光性樹脂は高分子材料
であるため、硬度や付着力等の機械的強度が十分でな
く、スペーサの剥がれ、変形等が起こり易い。そのた
め、液晶表示装置の信頼性が低下するという不具合が生
じる。
く、液晶を注入する際に柱状スペーサが液晶の流入の妨
げとなる。特に、強誘電性液晶では液晶の注入が困難に
なる。
よってラビング処理において生じる配向の乱れを防止し
て、表示性能が低下することを防止することを目的とす
る。
る柱状スペーサの機械的強度を確保することを他の目的
とする。
注入を容易にした液晶表示素子を提供することを目的と
する。
め、第1の発明の液晶表示素子は、一主面上に互いに交
差するように配列された複数の走査線及び複数の信号線
と、上記走査線及び上記信号線の交差部毎に形成され、
当該走査線及び信号線に接続された複数のスイッチング
素子と、複数のスイッチング素子に夫々接続される複数
の画素電極と、上記複数の画素電極上に形成されて表面
にラビング処理が施される第1の配向膜と、を有するア
クティブマトリクス基板と、共通電極と、格子状に形成
されてマトリクス状に配列された複数の画素領域を開口
する遮光層と、上記画素領域に配置され着色層よりなる
複数のカラーフィルタと、上記遮光層上に形成される柱
状突起をなす複数のスペーサと、これ等の上に形成され
て表面にラビング処理が施される第2の配向膜と、を一
主面上に有する対向基板と、上記アクティブマトリクス
基板及び上記対向基板が対向するように上記複数のスペ
ーサを介して両基板を当接させて、両基板間に挟持され
る液晶組成物と、を備える液晶表示素子であって、上記
対向基板と平行な面による上記複数のスペーサの断面形
状の頂部が上記対向基板のラビング処理による配向方向
の上流に向って存在する、ことを特徴とする。
して配置されて間に液晶を挟持する2つの絶縁性基板の
間に、複数の画素領域をマトリクス状あるいはストライ
プ状に開口する遮光層と、上記開口した部分に配置され
るカラーフィルタ層と、上記2つの絶縁性基板間の隙間
を確保するスペーサと、上記液晶に特定方向の配向を与
える配向処理が施される配向膜と、を少なくとも有する
液晶表示素子であって、上記スペーサは、上記遮光層上
の開口近傍に配置されかつ上記特定方向の上流側に位置
するようになされて、上記スペーサを起点として発生し
た配向不良領域が上記画素領域内に入らないようになさ
れる、ことを特徴とする。
して配置されて間に液晶を挟持する2つの絶縁性基板の
間に、複数の画素領域をマトリクス状あるいはストライ
プ状に開口する遮光層と、上記開口した部分に配置され
るカラーフィルタ層と、上記2つの絶縁性基板間の隙間
を確保するスペーサと、上記液晶に特定方向の配向を与
える配向処理が施される配向膜と、を少なくとも有する
液晶表示素子であって、上記スペーサは、上記遮光層上
の開口近傍に位置し、かつ、この位置から上記特定方向
の下流側で緑色のカラーフィルタに隣接しない位置に配
置される、ことを特徴とする。
して配置されて間に液晶を挟持する2つの絶縁性基板
と、上記絶縁性基板の何れか一方の内向する面に設けら
れる、格子状に形成されてマトリクス状に配列された複
数の画素領域を開口する遮光層、上記複数の画素領域に
配置される複数の画素電極、上記複数の画素電極を夫々
駆動する複数のスイッチング素子、上記2つの絶縁性基
板の距離を一定に保つためのスペーサ、及び上記画素電
極上に形成される配向膜を少なくとも有するアクティブ
マトリックス型液晶表示素子であって、上記スペーサの
形状は楕円柱状であり、かつ、スペーサの高さをH(μ
m)、スペーサの長径をa(μm)、スペーサの短径を
b(μm)、上記遮光層の幅をD(μm)とした場合、
(2×H)≦b<a≦((2)1/2 ×D)の条件を満た
す形状に形成される、ことを特徴とする。
して配置されて間に液晶を挟持する2つの絶縁性基板
と、ストライプ状に配置された複数の電極の一群が上記
2つの絶縁性基板各々の内向する面に夫々設けられ、か
つ、両電極群同士の電極の延在方向が互いに交差するよ
うに配置される表示電極と、上記絶縁基板間の距離を一
定に保つためのスペーサと、上記表示電極上に形成され
る配向膜と、を少なくとも有する単純マトリックス型液
晶表示素子であって、上記スペーサの形状が楕円柱状で
あり、スペーサの高さをH(μm)、スペーサの長径を
a(μm)、スペーサの短径をb(μm)、上記表示電
極間の同一基板上での間隔をW(μm)とした場合、
(2×H)≦b<a≦((2)1/2 ×W)の条件を満た
す形状に形成する、ことを特徴とする液晶表示素子。
て対向配置される2枚の絶縁性基板の間に液晶を挟持
し、上記基板の何れか一方の上記液晶側の面に、透明電
極と、遮光層と、カラーフィルタと、上記2枚の基板間
の距離を一定に保つためのスペーサと、を少なくとも有
する液晶表示素子であって、上記スペーサの形状が、上
記スペーサの高さをH(μm)、上記スペーサの最大幅
をa(μm)、上記スペーサの最小幅をb(μm)、上
記遮光層の幅をD(μm)とした場合、H≦b≦D<a
の条件を満たす用に形成される、ことを特徴とする。
つかについて図面を参照して説明する。
せんとする第1の発明にあっては、一方向になされるラ
ビング処理において、ラビング布の毛足が当る柱状スペ
ーサの面をラビング布の毛足にとってダメージ(抵抗)
が少ない形状となるようにする。
ペーサの面にテーパを形成し、毛先に対する抵抗を減ら
す。また、最初にラビング布の毛足が当る柱状スペーサ
の部分(前端部)の該ラビング方向と直角に交差する方
向における幅(基板と平行な平面による柱状スペーサの
断面の幅)を、この部分よりもラビング方向において後
方にある部分(中央部や後端部)における同様の幅より
も狭い形状とする。角錐、円錐、角錐台、円錐台等はこ
の範疇にはいる。後に述べるように、更に柱状スペーサ
の機械的強度を考慮する場合には、好ましくはスペーサ
を担う基板に平行な平面によるスペーサの断面形状が長
軸をラビング方向とする楕円となるようにする。
角形状、ひし形状とする。柱状スペーサのラビング開始
側を略二等辺三角形状もしくはひし形状の頂点とするこ
とにより、ラビング布の毛足の引っかかりを減らして、
毛足がスペーサの側面にスムースに回り込むようにし、
毛足が受けるストレスを減少させる。更に、スペーサ形
状をスペーサの高さがラビング開始側が低くなるように
テーパを持つ形状に形成することで、ラビング布に対す
るストレスをより減少させることができる。
る表示不良の発生を防ぐことが可能となり、表示性能の
高い、信頼性のある液晶表示素子を得ることが出来る。
るアクティブマトリクス液晶素子の断面図である。この
液晶表示素子は、アクティブマトリクス基板1と対向基
板2とが対向配置され、それらの間に液晶組成物28が
封入されている。
成を詳しく示す断面図であり、このアクティブマトリク
ス基板はTFT部が逆スタガ型と称される構造となって
いる。ガラス基板11の主面側のTFT部にはゲート電
極14が、配線部には走査線1fがそれぞれ配設され、
これらの上には絶縁膜1aが堆積されている。この絶縁
膜1a上でゲート電極14の上方にはアモルファスシリ
コンよりなる半導体膜1bが形成され、この半導体膜1
bおよび絶縁膜1aにまたがるようにソース1cおよび
ドレイン1dが半導体膜1bの中央部に所定の距離を隔
てて対向するように形成されている。ドレイン1dには
信号線13が連結されて形成され、ソース1cには画素
電極15が連結形成されている。そして、TFT部およ
び配線部の全面に保護膜1eが形成され、画素部の全面
には配向膜16が形成されている。なお、図1において
は図2と同じ要素には同じ参照番号を付してあるが、発
明をよりわかりやすくするため、一部形状を変えてあ
る。
は、ガラス基板21上に画素位置に合わせて形成された
赤、緑、青のカラーフィルタ23、24、25を有して
いる。また、これらのカラーフィルタ材料が積層され、
柱状のスペーサ30が形成されている。このスペーサ3
0は樹脂、フォトレジスト等によって形成されている。
そして全面に透明電極膜26および配向膜27が堆積さ
れている。
30はアクティブマトリクス基板1の遮光領域とされ
る、TFT部あるいは配線部において当接するようにさ
れている。図2からわかるように、最下層である走査線
の上には2層の絶縁層が存在し、スペーサ30が当接し
ても絶縁性が損なわれてショート等の欠陥が発生するこ
とはきわめて少ない。勿論、図1に示すようにTFT部
上で当接しても良い。この場合には、基板の山の部分を
利用するのでスペーサ30の膜厚(高さ)を相対的に薄
く形成することが可能となる。そして、両基板の間には
液晶組成物28が充填封入されている。
している。同図(a)は柱状スペーサ30の斜視図、同
図(b)は側面図である。この例では、柱状スペーサ3
0は三角錐に形成され、ラビング方向において、ラビン
グ布の毛足を抵抗少なく分けるように、底面が頂角ある
いは頂となる部分(頂部)が最初にラビング布の毛足に
当るように考慮されている。また、同図(b)に示すよ
うに、柱状スペーサ30は徐々に高さが増すように、テ
ーパを有する形状となっており、摩擦抵抗や引っかかり
を減らして、ラビング布の毛足にダメージを与えないよ
うに配慮されている。なお、図3においては、スペーサ
の底面が基板21側となる(後述のスペーサの他の形状
の例においても同様である)。
について説明する。
FT)を形成するプロセスと同様に、厚さ1.1mmの
ガラス基板(例えば、コーニング社製、#7059)1
1上に成膜とパターニングを繰り返し、アモルファスシ
リコンからなる薄膜トランジスタ12とITOからなる
画素電極15がマトリクス状に配列され、トランジスタ
12を介して各画素電極12に所定電圧を印加する複数
の信号線13及びトランジスタ12の導通を制御する複
数のゲート線14が、マトリクス状に配置された複数の
画素電極に沿って格子状に形成され、アレイ基板を形成
する。その後配向膜材料としてAL−1051(日本合
成ゴム(株)製)を全面に500オングストローム塗布
し、ラビング処理を行い、配向膜16を形成する。
#7059ガラス基板21からなる対向基板上に、感光
性の黒色樹脂CK−2000(富士ハントテクノロジー
(株)製)をスピンナーを用いて塗布し、90℃、10
分の乾燥後、遮光層のパターンのフォトマスクを用いて
365nmの波長で、300mJ/cm2 の露光量で露
光したあとpH11.5のアルカリ水溶液にて現像し、
200℃、60分の焼成にて膜厚2.0μmの遮光層2
2を形成する。
リル樹脂レジストCR−2000(富士ハントテクノロ
ジー(株)製)をスピンナーにて全面塗布し、赤を着色
したい部分に光が照射される赤フィルタ形成用のフォト
マスクを介し365nmの波長で100mJ/cm2 照
射し、KOHの1%水溶液で10秒間現像し、赤の着色
層23を形成する。
4,25を形成し、最終的に230℃で1時間焼成す
る。ここでは緑の着色材料は、CG−2000(富士ハ
ントテクノロジー(株)製)、青の着色材はCB−20
00(富士ハントテクノロジー(株)製)を用いた。こ
のときのR,G,Bの膜厚はそれぞれ1.5μmとし
た。
リル樹脂レジストをスピンナーにて全面塗布し、スペー
サを形成したい遮光層上の所望の位置に光が照射される
ようなフォトマスクを介し365nmの波長で100m
J/cm2 照射し、KOHの1%水溶液で30秒間現像
し、スペーサ30を形成する。
形になるように現像を強めにした。こうして略三角形の
スペーサ30が得られた。その後、透明電極26として
ITO膜をスパッタ法にて1500オングストローム成
膜し、その上に同様の配向膜材料を形成した後ラビング
処理を行い、配向膜27を形成した。なお、透明電極2
6の形成前にスペーサ30を形成することでスペーサ3
0の密着力が得られる。
周辺に沿って接着剤を注入口(図示せず)を除いて印刷
し、アクティブマトリクス基板から対向電極に電圧を印
加するための電極転移材を接着剤の周辺の電極転移電極
上に形成した。次に、配向膜27,16が対向し、ま
た、それぞれのラビング方向が90度となるよう基板1
1,21を配置し、加熱して接着剤を硬化させ貼り合わ
せた。次に通常の方法により注入口より液晶組成物29
として、ZLI−1565(E.メルク社製)にS81
1を0.1wt%添加したものを注入し、この後注入口
を紫外線硬化樹脂で封止した。
マトリクス液晶表示素子は、ラビング布に対するストレ
スが少なく、ラビング布の毛足が曲がることもないの
で、ラビングに起因する表示不良も防ぐことが出来、表
示性能の高い、信頼性のある液晶表示素子を得ることが
可能となった。
おり、図1と対応する部分には同一符号を付し、かかる
部分の説明は省略する。また、図6は、この実施の形態
によるスペーサ30の概略図である。
6に示すように、ラビング方向を座標軸とすればこの軸
を含む平面による断面形状がひし形状となる形状をして
いる。このような、スペーサ30の形状も、頂角がラビ
ング布の毛足が最初に当る位置にあり、テーパ面を有す
るので、ラビング布に対するストレスが少なく、ラビン
グ布の毛足が無理に曲がることもないので、ラビングに
起因する表示不良も防ぐことが可能となる。他の構成
は、図1に示す実施の形態と同様である。
法について説明する。
同様に厚さ1.1mmのコーニング社製の#7059ガ
ラス基板11上に成膜とパターンニングを繰り返し、ア
モルファスシリコンからなる薄膜トランジスタ12と信
号線13、ゲート線14、ITOからなる表示電極15
を形成したアレイ基板を形成する。その後配向膜材料と
してAL−1051(日本合成ゴム(株)製)を全面に
500オングストローム塗布し、ラビング処理を行い、
配向膜16を形成した。
#7059ガラス基板21からなる対向基板上に、感光
性の黒色樹脂CK−2000(富士ハントテクノロジー
(株)製)をスピンナーを用いて塗布し、90℃、10
分の乾燥後、所定のパターン形状のフォトマスクを用い
て365nmの波長で、300mJ/cm2 の露光量で
露光したあとpH11.5のアルカリ水溶液にて現像
し、200℃、60分の焼成にて膜厚2.0μmの遮光
層22を形成する。次いで、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CR−2000(富士
ハントテクノロジー(株)製)をスピンナーにて全面塗
布し、赤を着色したい部分に光が照射されるようなフォ
トマスクを介し365nmの波長で100mJ/cm2
照射し、KOHの1%水溶液で10秒間現像し、赤の着
色層23を形成する。同様に緑、青の着色層24,25
を繰り返し形成し、最終的に230℃で1時間焼成す
る。ここでは緑の着色材料は、CG−2000(富士ハ
ントテクノロジー(株)製)、青の着色材はCB−20
00(富士ハントテクノロジー(株)製)を用いた。こ
のときのR,G,Bの膜厚はそれぞれ1.5μmとし
た。
リル樹脂レジストをスピンナーにて同じ厚みに全面に塗
布した。1回目のエッチングは、スペーサ30を形成し
たい遮光層上の所望の位置に光が照射されるようなフォ
トマスクを介し365nmの波長で100mJ/cm2
照射し、KOHの1%水溶液で30秒間現像した。更
に、2回目のエッチングは、スペーサ30がサイドエッ
チ量の多い逆テーパー形状になるように行った。このと
きの膜厚は4μmで、強度なテーパー形状になるように
現像を強めにした。こうして、ひし形状のスペーサ30
が得られた。
500オングストロームスパッタ法にて成膜し、その上
に同様の配向膜材料を形成した後、ラビング処理を行
い、配向膜27を形成した。
明電極26の形成前にスペーサ30を形成することでス
ペーサの密着力が得られる。
周辺に沿って接着剤を注入口(図示せず)を除いて印刷
し、アクティブマトリクス基板から対向電極に電圧を印
加するための電極転移材を接着剤の周辺の電極転移電極
上に形成した。次に、配向膜27,16が対向し、また
それぞれのラビング方向が90度となるよう基板11,
21を配置し、加熱して接着剤を硬化させ貼り合わせ
た。次に通常の方法により注入口より液晶組成物29と
して、ZLI−1565(E.メルク社製)にS811
を0.1wt%添加したものを注入し、この後注入口を
紫外線硬化樹脂で封止した。
マトリクス液晶表示素子は、ラビング布に対するストレ
スが少なく、ラビング布の毛足が曲がることもないの
で、ラビングによる表示不良も防ぐことが出来、表示性
能の高い、信頼性のある液晶表示素子を得ることが出来
た。
おり、図1と対応する部分には同一符号を付し、かかる
部分の説明は省略する。また、図7は、この実施の形態
によるスペーサ30の概略図である。
7に示すように、三角柱の上部を断面が三角形となるよ
うに削った形状をしており、ラビング方向を座標軸とす
ればこの軸を含む平面による断面形状が台形形状となる
形状をしている。このような、スペーサ30の形状も、
頂角がラビング布の毛足が最初に当る位置にあり、テー
パ面を有するので、ラビング布に対するストレスが少な
く、ラビング布の毛足が無理に曲がることもないので、
ラビングに起因する表示不良も防ぐことが可能となる。
他の構成は、図1に示す実施の形態と同様である。
法について説明する。
厚さ1.1mmのコーニング社製の#7059ガラス基
板11上に成膜とパターンニングを繰り返し、アモルフ
ァスシリコンからなる薄膜トランジスタ12と信号線1
3、ゲート線14、ITOからなる表示電極15を形成
したアレイ基板を形成する。その後、配向膜材料として
AL−1051(日本合成ゴム(株)製)を全面に50
0オングストローム塗布し、ラビング処理を行い、配向
膜16が形成される。
#7059ガラス基板21からなる対向基板上に、感光
性の黒色樹脂CK−2000(富士ハントテクノロジー
(株)製)をスピンナーを用いて塗布し、90℃、10
分の乾燥後、所定のパターン形状のフォトマスクを用い
て365nmの波長で、300mJ/cm2 の露光量で
露光したあとpH11.5のアルカリ水溶液にて現像
し、200℃、60分の焼成にて膜厚2.0μmの遮光
層22を形成する。ついで、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CR−2000(富士
ハントテクノロジー(株)製)をスピンナーにて全面塗
布し、赤を着色したい部分に光が照射されるようなフォ
トマスクを介し365nmの波長で100mJ/cm2
照射し、KOHの1%水溶液で10秒間現像し、赤の着
色層23を形成する。同様に緑、青の着色層24,25
を繰り返し形成し、最終的に230℃で1時間焼成す
る。ここでは緑の着色材料は、CG−2000(富士ハ
ントテクノロジー(株)製)、青の着色材はCB−20
00(富士ハントテクノロジー(株)製)を用いた。こ
のときのR,G,Bの膜厚はそれぞれ1.5μmとし
た。
リル樹脂レジストをスピンナーにて全面塗布し、スペー
サを形成したい遮光層上の所望の位置に光が照射される
ようなフォトマスクを介し365nmの波長で100m
J/cm2 照射し、KOHの1%水溶液で30秒間現像
した。このときの膜厚は4μmである。
nmの波長で100mJ/cm2 照射し、KOHの1%
水溶液で30秒間現像することにより、一片の高さのみ
低くなっているスペーサ30を形成した。
500オングストロームスパッタ法にて成膜し、その上
に同様の配向膜材料を形成した後ラビング処理を行い、
配向膜27を形成した。なお、透明電極形成前にスペー
サを形成することでスペーサの密着力が得られる。
着剤を注入口(図示せず)を除いて印刷し、アクティブ
マトリクス基板から対向電極に電圧を印加するための電
極転移材を接着剤の周辺の電極転移電極上に形成した。
れぞれのラビング方向が90度となるよう基板11,2
1を配置し、加熱して接着剤を硬化させ貼り合わせた。
次に通常の方法により注入口より液晶組成物29とし
て、ZLI−1565(E.メルク社製)にS811を
0.1wt%添加したものを注入し、この後注入口を紫
外線硬化樹脂で封止した。
マトリクス液晶表示素子は、実施例1、2よりもラビン
グ布に対するストレスが少なく、ラビング布の毛足が曲
がることもないので、ラビングによる表示不良も防ぐこ
とが出来、表示性能の高い、信頼性のある液晶表示素子
を得ることが出来た。
例でありこれに限定されるものではない。
をラビング方向に向けて整列し、基板21上に配置した
例を示している。このように、スペーサをラビング方向
に整えて配列すると、ラビング方向を考慮せずに配置し
た場合よりもラビング布の毛足が受ける抵抗が減少す
る。その結果、ラビング布の寿命を延し、ラビング処理
の不具合を減少することが可能となる。
略二等辺三角形状もしくはひし形状とし、ラビング開始
側を略二等辺三角形状もしくはひし形状の頂点とするこ
とにより、ラビング布に対するストレスが減少する。更
に、スペーサの高さをラビング開始側が低くなるように
形成することで、ラビング布に対するストレスをより減
少させることができる。また、このように形成されたス
ペーサをラビング方向に整列することにより、全体とし
てラビング布が受ける抵抗を減少することが可能とな
る。
面を参照して説明する。
布の毛足がスペーサ当って微細溝が乱れることによって
生ずる、スペーサを起点とした配向不良領域が画素内に
到達しない位置にスペーサを配置してあるため、表示品
位の低下を防止することができる。
3原色である赤、青、緑を比べた場合、配向不良領域が
比較的目の感度の良い緑色画素領域には極力生じないよ
うにすれば、赤色画素領域若しくは青色画素領域、ある
いは、赤色画素領域と青色画素領域の両領域、に多少配
向不良領域が生じたとしても視覚特性上目立たない。そ
こで、青色画素領域に隣接しないようにスペーサの配置
を定めることによって表示品位の低下を可及的に抑制す
ることが可能となる。
状にせずに済むので、例えば、特願平7−212192
号によって提案しているような、スペーサをカラー液晶
表示装置の構成材料であるカラーフィルタと同一材料、
かつ、同時に形成することで工程を増やさずスペーサを
配置することができる。
表示素子の断面図であり、同図において図1と対応する
部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略す
る。この液晶表示素子においては、スペーサ30が着色
層(赤)23、着色層(緑)24、着色層(青)25の
積層によって略円柱状に構成されている。このため、図
1に示した例のように、別途スペーサ30を形成する工
程を必要としない。そして、この実施の形態では、特
に、スペーサ30の配置場所が工夫されており、TFT
の遮光領域に配置される。
スペーサ30の配置場所と配向不良領域41との関係を
概略的に説明する図である。同図より判るように、対向
基板21のスペーサ3によってラビング布の毛足が乱れ
るため、スペーサ30を起点とした配向むら41がラビ
ング方向の下流側に発生する。ここで、ラビング方向
は、左右方向の視野−角度表示特性を対称とするため
に、液晶表示素子の縦又は横方向に対して45度の方向
としている。スペーサ30の配置場所をTFT遮光領域
31のラビング方向において上流側とすることによっ
て、TFT遮光領域31及び遮光層22を活用して画素
に影響しない部分内に配向むら41を収めることが可能
となる。この結果、画像から配向むらの影響が除かれ
る。
法について説明する。まず、この対向基板21は次のよ
うにして作製した。ガラス基板21上に、感光性の黒色
樹脂をスピンナーを用いて塗布し、90℃、10分間乾
燥後、遮光層5の幅が30(μm)のパターン形状とな
るフォトマスクを介して紫外線を、300mJ/cm2
の露光量で照射した後pH=11.5のアルカリ性水溶
液で現像し、200℃、60分焼成することにより膜厚
2.0(μm)の遮光層22を形成する。
R−2000(富士ハントエレクトロニクステクノロジ
ー(株)製)をスピンナーを用いて全面塗布し、90
℃、10分の乾燥後、スペーサ30を起点とした配向む
ら41が、TFT12の遮光領域41でマスクされるよ
うな位置へのスペーサ30の形成を含め、赤色の着色層
を形成する部分のみに紫外線が照射されるようなフォト
マスクを介し露光量が100mJ/cm2 となるように
露光を行った。次に、水酸化カリウム1wt%水溶液で
20秒間現像を行い、200℃、60分焼成することに
より赤色の着色層を形成した。
を含め、繰り返し形成することにより各着色層の膜厚が
1.5(μm)であるカラーフィルタ4と、遮光層5上
に3色の着色層が重畳したスペーサ30が得られた。こ
こで、緑の着色材料には、CG−2000(富士ハント
エレクトロニクステクノロジー(株)製)、青の着色材
料にはCB−2000(富士ハントエレクトロニクステ
クノロジー(株)製)を用いた。
法にて1500オングストロームの厚さに成膜し、対向
電極26の全面を覆うようポリイミドを塗布後ラビング
処理することにより配向膜27を形成した。
た。公知の技術を用いて通常のTFT7を形成するプロ
セスと同様に成膜とパターニングを繰り返し、アレイ基
板11を形成した。その後、ITO膜をスパッタ法を用
いて1000オングストロームの厚さに成膜し、フォト
リソグラフィー工程を用いて、パターニングを行い、画
素電極15を形成し、画素電極15を覆うようポリイミ
ドを塗布後ラビング処理することにより配向膜16を形
成した。
を張り合わせた後、両基板の液晶と接する面とは反対側
の面に偏光板をそれぞれ貼設した(図示省略)。そして
TFT基板11の偏光板側外部には、この液晶表示装置
のバックライトとしての光源(図示省略)を配設した。
TFT基板11との間隙(セルギャップ)に挟持される
液晶であって、その組成は、一般的なTN(ツイストネ
マティック)型のものである。
による配向不良領域41がTFT12を遮光するための
遮光層22上となるため、スペーサ30に起因する液晶
の配向むら41を見えなくすることができ、光漏れなど
によるコントラストの低下のない、均一な表示が実現さ
れる。
遮光層22、カラーフィルタ23,24,25、スペー
サ30が配置されているが、アレイ基板11に配設して
もよく、アレイ基板11に遮光層22、カラーフィルタ
23,24,25、スペーサ30を配置した場合は、対
向基板21とアレイ基板11の位置合わせが不要とな
り、高品位な液晶表示装置を安価に作ることができる。
照して説明する。
晶表示素子の断面図であり、同図において図1と対応す
る部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略す
る。この液晶表示素子は、表示電極15a、遮光層2
2、赤着色層23、緑着色層24、青着色層25、配向
膜22、スペーサ30、等をガラス基板21上に有する
カラーフィルタ基板3と、表示電極26a、配向膜16
等をガラス基板11上に有し、上記カラーフィルタ基板
3と対向するように配設された対向基板2aと、これら
2枚の基板間隙に挟持される液晶組成物28とからその
主要部が構成されている。
が着色層(赤)23、着色層(緑)24、着色層(青)
25の積層によって略円柱状に構成されている。このた
め、図1に示した例のように、別途スペーサ30を形成
する工程を必要としない。そして、この実施の形態で
は、特に、スペーサ30の配置場所が工夫されており、
スペーサ30の配置場所は、緑の着色層24内にスペー
サ30による配向不良領域41が入込まないようにする
ために、ラビング方向においてスペーサ30の下流に緑
の着色層24が隣接しないようにしている。人の視覚の
色感度特性は緑に対して高く、青及び赤に対しては相対
的に低いので、緑の着色層24以外の着色層、すなわ
ち、赤領域23若しくは青領域25、あるいは赤領域及
び青領域に配向不良が生ずるようにして、可及的に配向
不良による表示の不具合が目立たないようにする。
のスペーサ30の配置場所と配向不良領域41との関係
を概略的に説明する平面図である。同図より判るよう
に、カラーフィルタ基板3のスペーサ30によってラビ
ング布の毛足が乱れるため、スペーサ30を起点とした
配向むら41がラビング方向の下流側に発生する。ここ
で、ラビング方向は、左右方向の視野−角度表示特性を
対称とするために、液晶表示素子の縦又は横方向に対し
て45度の方向としている。
グ方向において緑の着色層24の上流側に隣接しない位
置とする。この結果、表示画像から配向むらの影響が可
及的に除かれる。これは、遮光領域22が構造上比較的
に狭く、遮光領域内に配向不良領域を収めることが難し
い場合に有効である。
法について説明する。まず、カラーフィルタ基板3は、
次のようにして作製される。
ガラス基板21上に、遮光層22、カラーフィルタ23
〜25、スペーサ30を形成した。
感光性の黒色樹脂をスピンナーを用いて塗布し、90
℃、10分間乾燥後、所定のパターン形状のフォトマス
クを介して紫外線を、300mJ/cm2 の露光量で照
射した後pH=11.5のアルカリ性水溶液で現像し、
200℃、60分焼成することにより膜厚1.5(μ
m)の遮光層22を形成した。続いて、赤色の顔料を分
散させた感光性レジストCR−2000(富士ハントエ
レクトロニクステクノロジー(株)製)をスピンナーを
用いて全面塗布し、90℃、10分の乾燥後、スペーサ
30を起点とする配向むら41が青色画素領域のみとな
るようなスペーサ30の形成を含め、赤色の着色層23
を形成する部分のみに紫外線が照射されるようなフォト
マスクを介し露光量が100mJ/cm2 となるように
露光を行った。水酸化カリウム1wt%水溶液で20秒
間現像を行い、200℃、60分焼成することにより赤
色の着色層を形成した。
ることにより各着色層の膜厚が1.5(μm)であるカ
ラーフィルタを形成したが、緑と青の着色層では、スペ
ーサ30は形成せず、遮光層22上には赤色の着色層の
みからなるスペーサ30が得られた。
0(富士ハントエレクトロニクステクノロジー(株)
製)、青の着色材料にはCB−2000(富士ハントエ
レクトロニクステクノロジー(株)製)を用いた。
スパッタ法にて1500オングストロームの厚さに成膜
し、公知のフォトリソグラフィー工程を用いて線幅80
(μm)、間隔20(μm)となるようにストライプ状
にパターニングした。次に、表示電極15aの全面を覆
うようポリイミドを塗布後ラビング処理することにより
配向膜27を形成した。
ガラス基板11上に、表示電極26aとしてITO膜を
スパッタ法にて1500オングストロームの厚さに成膜
し、公知のフォトリソグラフィー法を用いて線幅80
(μm)、間隔20(μm)となるようにストライプ状
にパターニングした。次に、表示電極26aの全面を覆
うようポリイミドを塗布後ラビング処理することにより
配向膜16を形成した。
り合わせた後、両基板の液晶と接する面とは反対側の面
に偏光板をそれぞれ貼設した(図示省略)。そして、カ
ラーフィルタ基板3の偏光板側外部には、この液晶表示
素子のバックライトとしての光源(図示省略)を配設し
た。
と対向基板2aとの間隙(セルギャップ)に挟持される
液晶であって、強誘電性液晶を用いている。
による配向不良領域が青色画素領域のみであるため、ス
ペーサに起因する液晶の配向むら41は、目視では目立
たない高品位な表示が得られた。
の実施の形態について説明する。
強度を確認するために、スペーサに最も機械的強度が要
求されるラビング処理を行い、スペーサの欠損状態を確
認したものである。
を5μm、遮光層の幅Dを25μmとし、長径a、短径
b、を種々の値に設定して欠損状態を観察した。表中の
○は、ラビング後、スペーサに明らかな欠損がないも
の、△は、ラビング後、スペーサに明らかな欠損が生じ
たもの、×は、ラビング後、スペーサに明らかな欠損が
生じたものを示している。なお、表中の二重の枠線外の
○は長径と短径の大きさが逆になる部分である。
より小さいと、ラビング工程でスペーサの欠落が認めら
れた。また、長径aと短径bとはa>bである。スペー
サの長径aの方向がラビング方向と同じ(平行)角度4
5度であるので、遮光層幅Dのルート2倍の長さスペー
サを配置することができるから、遮光層幅Dから画素領
域内にはみ出さない限度はa<((2)1/2 ×D)とな
る。
クティブ型マトリクス液晶素子の場合には、 (2×H)≦b<a≦((2)1/2 ×D) 単純マトリックス型液晶表示素子の場合には、(2×
H)≦b<a≦((2)1/2 ×W) となる。ここ
で、Wは、表示電極間の間隔である。
ついての第4の発明及び単純マトリックス型液晶表示素
子についての第5の発明によれば、スペーサに最も機械
的強度が要求される配向膜に配向性を付与するラビング
工程においても、スペーサの形状が楕円柱であり、スペ
ーサの長径方向が配向膜の配向方向と平行であるため、
スペーサの強度を保ち、かつ、スペーサに加わる負荷を
最小限にすることができるが、スペーサの短径は、スペ
ーサの高さの2倍以上でないと、スペーサの機械的強度
が不足となり、アクティブマトリックス型液晶表示素子
では遮光層の幅より、単純マトリックス型液晶表示素子
では、表示電極の間隔より大きくなると、スペーサが画
素内に入り込むため、表示品位が低下する。
るには、スペーサの基板上での分布密度も重要な因子と
なる。通常の液晶表示装置に要求される基板間距離1〜
10(μm)程度を実現するには、スペーサの1平方ミ
リメートル当たりに占める、上記基板と平行な面におけ
る断面積の合計が、0.0001平方ミリメートルを越
え、0.002平方ミリメートル未満であることが必要
である。1平方ミリメートル当たり0.0001平方ミ
リメートル以下では、スペーサとしての機械的強度が不
足となり、2枚の基板間距離を画面内で均一精密制御す
ることが困難となる。また、1平方ミリメートル当たり
0.002平方ミリメートル以上では、液晶表示装置を
低温にした場合に発生するいわゆる「低温発泡」(液晶
の熱膨張率が液晶表示装置の熱膨張率より大きいため真
空領域が発生し、泡に見える)が発生し易くなり、ま
た、液晶の注入が困難となる、表示品位が低下する等の
弊害が生ずる。
構成材料であるカラーフィルタと同一材料、かつ、同時
に形成することで工程を増やさずスペーサを配置するこ
とができ、かつ、従来の液晶表示装置で必要であったス
ペーサ(ビーズ)の分散散布工程をなすくことができ
る。
置全面に液晶を均一に注入し易い方向に向いているた
め、液晶の注入を容易にすることができる。
ックス型液晶表示素子の断面図であり、図9と同じ構成
であるので、対応する部分に同一符号を付し、説明を省
略する。図13中に示されるDは遮光層22の幅を表し
ている。
り、スペーサ30は、長径a、短径b、高さHの楕円形
状である。そして、スペーサ30は、(2×H)≦b<
a≦((2)1/2 ×D)となるように形成される。ここ
で、遮光層の幅Dよりもスペーサの長径aが(2)1/2
倍大きく許容されるのは、スペーサの長径方向43が配
向方向42と同じ45度の方向を向いて斜めに遮光層内
に配置されるからである。
軽減することを考慮したものであり、楕円柱のラビング
布が最初に当る部分が頂角を持ち、かつ、テーパ面を有
するようになされている。
30の長径の向き43と配向方向(ラビング方向)42
を示した平面図である。スペーサ30の長径の向き43
は、配向方向(ラビング方向)42と同じに設定されて
いる。
法について説明する。まず、対向基板2は次のようにし
て作製した。公知のフォトリソグラフィー工程を用いて
遮光層22、赤、緑、青のカラーフィルタ23〜35、
スペーサ30を形成した。
感光性の黒色樹脂をスピンナーを用いて塗布し、90
℃、10分間乾燥後、遮光層22の幅が30(μm)の
パターン形状となるフォトマスクを介して紫外線を、3
00mJ/cm2 の露光量で照射した後pH=11.5
のアルカリ性水溶液で現像し、200℃、60分焼成す
ることにより膜厚2.0(μm)の遮光層5を形成し
た。
ジストCR−2000(富士ハントエレクトロニクステ
クノロジー(株)製)をスピンナーを用いて全面塗布
し、90℃、10分の乾燥後、スペーサ3の大きさが短
径15(μm)、長径25(μm)、かつ、スペーサ3
の長径の向きが配向膜6の配向方向と平行となり、か
つ、スペーサ3が1平方ミリメートル当たりに占める断
面積の合計が、0.0009平方ミリメートルとなるよ
うなスペーサ3の形成を含め、赤色の着色層を形成する
部分のみに紫外線が照射されるようなフォトマスクを介
し露光量が100mJ/cm2 となるように露光を行っ
た。次に、水酸化カリウム1wt%水溶液で20秒間現
像を行い、200℃、60分焼成することにより赤色の
着色層を形成した。
を含め、繰り返し形成することにより各着色層の膜厚が
1.5(μm)であるカラーフィルタ23〜25と、遮
光層22上に3色の着色層が重畳したスペーサ30が得
られた。
0(富士ハントエレクトロニクステクノロジー(株)
製)、青の着色材料にはCB−2000(富士ハントエ
レクトロニクステクノロジー(株)製)を用いた。
スパッタ法にて1500オングストロームの厚さに成膜
し、対向電極26の全面を覆うようポリイミドを塗布後
ラビング処理することにより配向膜27を形成した。
して作製した。公知の技術を用いて通常のTFT12を
形成するプロセスと同様に成膜とパターニングを繰り返
し、アクティブマトリクス基板1を形成した。ITO膜
をスパッタ法を用いて1000オングストロームの厚さ
に成膜し、公知のフォトリソグラフィー工程を用いて、
パターニングを行い、画素電極15を形成する。画素電
極15を覆うポリイミドを塗布後ラビング処理すること
により配向16を形成した。
を張合わせた後、両基板の液晶と接する面とは反対側の
面に偏光板をそれぞれ貼設した(図示省略)。そして、
アクティブマトリクス基板1の偏光板側外部には、この
液晶表示装置のバックライトとしての光源(図示省略)
を配設した。
基板1と対向基板2との間隙(セルギャップ)に挟持さ
れる液晶であって、その組成は、一般的なTN(ツイス
トネマティック)型のものである。
均値4.70(μm)で、最大値4.80(μm)、最
小値4.60(μm)と高精度に制御されていた。
ントラスト比が高く、高品位の表示が得られた。
22、カラーフィルタ23〜25、スペーサ30が配置
されているが、アクティブマトリクス基板1に配設して
もよく、アクティブマトリクス基板1に、遮光層22、
カラーフィルタ23〜25、スペーサ30を配置した場
合は、アクティブマトリクス基板1と対向基板2の位置
合わせが不要となり、高品位な液晶表示装置を安価に作
ることができる。
子の断面図を示しており、図11と対応する部分には同
一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。図17に
おいて、液晶表示素子は、表示電極15a、遮光層2
2、カラーフィルタ23〜25、配向膜27、楕円柱状
のスペーサ30、等を有するカラーフィルタ基板3と、
表示電極26a、配向膜16等を有し、上記カラーフィ
ルタ基板3と対向するように配設された対向基板2a
と、これら2枚の基板の間隙に挟持される液晶組成物2
8とからその主要部が構成されている。ここで、図中に
示されるWは、同一基板上における表示電極間の間隔を
表しており、図14中の遮光層の幅Dに相当するもので
ある。
((2)1/2 ×W)となるように楕円柱状に形成され
る。前述したように、Hはスペーサの高さ、aはスペー
サ(楕円)の長径、bはスペーサの短径、である。ここ
で、表示電極間の間隔Wよりもスペーサの長径aが
(2)1/2 倍大きく許容されるのは、スペーサの長径方
向43が配向方向42と同じ45度の方向を向いて斜め
に表示電極間に配置されるからである。但し、後述する
ようにスペーサの長径方向43が配向方向42とは異な
る方向に向けられる場合がある。
ルタ基板3のスペーサ30の長径の向き43と液晶注入
口の位置44を示した平面図である。この例では、基板
間の隙間が特に狭い場合に、液晶組成物がよりスムース
に2つの基板間に注入されることを重視したものであ
る。
42に揃えて整列するのではなく、個々のスペーサ30
の長径の方向43を液晶注入口44から注入される液晶
組成物28の流入の方向に沿って定めている。より簡便
には、スペーサ30の向き43を液晶注入口44に向け
る。
物28のスムースな流入を妨げる一部の複数のスペーサ
30の長径の方向43を液晶注入口44から注入される
液晶組成物28の流入の方向(あるいは液晶注入口44
の位置する方向)に沿って定め、他の液晶組成物28の
スムースな流入を妨げない複数のスペーサ30の長径の
方向43を配向方向等に適宜に揃えるものである。
マトリクスの縦方向あるいは横方向に対して0度〜45
度の状態となるので、この角度範囲内において上述した
個々のスペーサ30の形状の寸法条件は、 アクティブ型液晶表示素子の場合 (2×H)≦b<a≦((1/cos θ)×D) 単純マトリクス型の場合 (2×H)≦b<a≦((1/cos θ)×W) とな
る。
×W) となる。この実施の形態に係る液晶表示素子の
製造法について説明する。まず、カラーフィルタ基板3
は、次のようにして作製した。
遮光層22、カラーフィルタ23〜25、スペーサ30
を形成した。具体的に述べると、ガラス基板21上に、
感光性の黒色樹脂をスピンナーを用いて塗布し、90
℃、10分間乾燥後、所定のパターン形状のフォトマス
クを介して紫外線を、300mJ/cm2 の露光量で照
射した後、pH=11.5のアルカリ性水溶液で現像
し、200℃、60分焼成することにより膜厚1.5
(μm)の遮光層22を形成した。
ジストCR−2000(富士ハントエレクトロニクステ
クノロジー(株)製)をスピンナーを用いて全面塗布
し、90℃、10分の乾燥後、スペーサ30の大きさが
短径9(μm)、長径18(μm)、かつ、スペーサ3
0の長径の向きが液晶注入口44に向き、かつ、スペー
サ30が1平方ミリメートル当たりに占める断面積の合
計が、0.0007平方ミリメートルとなるようなスペ
ーサ30の形成を含め、赤色の着色層を形成する部分の
みに紫外線が照射されるようなフォトマスクを介し露光
量が100mJ/cm2 となるように露光を行った。そ
の後、水酸化カリウム1wt%水溶液で20秒間現像を
行い、200℃、60分焼成することにより赤色の着色
層を形成した。
ることにより各着色層の膜厚が1.5(μm)であるカ
ラーフィルタ23〜25を形成したが、基板間の隙間を
比較的に狭く形成するために緑と青の着色層ではスペー
サ30は形成せず、遮光層22上には赤色の着色層のみ
からなるスペーサ30を形成した。ここで、緑の着色材
料には、CG−2000(富士ハントエレクトロニクス
テクノロジー(株)製)、青の着色材料にはCB−20
00(富士ハントエレクトロニクステクノロジー(株)
製)を用いた。
法にて1500オングストロームの厚さに成膜し、公知
のフォトリソグラフィー工程を用いて線幅80(μ
m)、間隔20(μm)となるようにストライプ状にパ
ターニングした。次に、表示電極15aの全面を覆うよ
うポリイミドを塗布後ラビング処理することにより配向
膜27を形成した。
てITO膜をスパッタ法にて1500オングストローム
の厚さに成膜し、公知のフォトリソグラフィー法を用い
て線幅80(μm)、間隔20(μm)となるようにス
トライプ状にパターニングした。次に、表示電極26a
の全面を覆うようポリイミドを塗布後ラビング処理する
ことにより配向膜16を形成した。
り合わせた後、両基板の液晶と接する面とは反対側の面
に偏光板をそれぞれ貼設した(図示省略)。
外部には、この液晶表示素子のバックライトとしての光
源(図示省略)を配設した。
基板3と対向基板2aとの間隙(セルギャップ)に挟持
される液晶であって、強誘電性液晶を用いた。
プは、平均1.7(μm)で、最大値1.72(μ
m)、最小値1.68(μm)と高精度に制御されてい
た。また、スペーサ30の長径の向きは、配向膜27の
配向方向と平行でないがスペーサの高さが低いため、ラ
ビング処理の際にスペーサ3に加わる負荷が少ないた
め、スペーサの欠損は認められず、コントラスト比が高
く、高品位の表示が得られた。
使用したため、セルギャップは、平均1.7(μm)と
非常に狭いにも係わらず、短時間で、かつ、均一に液晶
材料を注入することができた。
長径の向き43を全て1個の液晶注入口44に向けた
が、液晶表示装置全面に均一に注入できればよく、注入
口の複数化、流体力学的に最も流動抵抗が小さくなるよ
うな適当な配置にすることができる。
る。図20に示す表は、高さ、最大幅、最小幅で特定さ
れるスペーサの機械的強度を確認するために、スペーサ
に最も機械的強度が要求されるラビング処理を行い、ス
ペーサの欠損状態を確認したものである。この例では、
長手のスペーサの使用を考慮しているため、スペーサの
最大幅の方向がラビング方向と一致することを前提とし
ていない。ここで、スペーサの最大幅とは、基板表面と
平行な面におけるスペーサ断面の最大幅をいうものとす
る。スペーサの最小幅とは、基板表面と平行な面におけ
るスペーサ断面の最小幅をいうものとする。
を5μm、遮光層の幅Dを30μmとし、最大幅a、最
小幅b、を種々の値に設定してスペーサの欠損状態を観
察した。表中の○は、ラビング後、スペーサに明らかな
欠損がないもの、△は、ラビング後、スペーサに明らか
な欠損が生じたもの、×は、ラビング後、スペーサに明
らかな欠損が生じたものを示している。
の高さHより小さく、スペーサの最大幅が遮光層幅より
小さいと、ラビング工程でスペーサの欠落が認められ
た。従って、長手形状のスペーサの形状条件は、まず、
H≦b、D<aとなる。更に、最大幅・最小幅の関係よ
り、b<a、スペーサが画素領域にはみ出さないように
するためにはb≦Dであることが必要であるから、長手
形状のスペーサの形状条件は、アクティブ型マトリクス
液晶素子の場合には、 H≦b<D≦a 単純マトリックス型液晶表示素子の場合には、H≦b<
W≦a となる。ここで、Wは、図17に示す表示電
極間の間隔である。
スペーサの高さ以上、かつ、スペーサの最大幅が遮光層
の幅より大きいため、スペーサ機能としての機械的強度
が十分得られ、スペーサに最も機械的強度が要求される
配向膜の配向処理としてのラビング処理などにおいても
スペーサの欠け、剥がれの発生しない十分な強度が得ら
れる。
サの高さ未満、かつ、スペーサの最大幅が遮光層の幅よ
り小さい場合は、スペーサ機能としての機械的強度が不
足となり、配向膜のラビング処理などでスペーサの欠
け、剥がれ等が発生する。
小さいため、スペーサが画素内に入り込まず、表示品位
が低下することがない。
であるカラーフィルタと同一材料、かつ、同時に形成す
ることで工程を増やさずスペーサを配置することができ
る。従来の液晶表示素子で必要であったスペーサ(粒
子)の分散散布工程をなくすことができる。
照して説明する。
断面図であり、対向電極26、スペーサ30、カラーフ
ィルタ23〜25、遮光層22、配向膜26等を有する
対向基板21と、スイッチング素子としてのTFT(薄
膜トランジスタ)12、走査線1f、透明電極としての
画素電極15、配向膜16等を有し、上記対向基板2と
対向するように配設されたアクティブマトリクス基板1
と、これら2枚の基板間隙に挟持される液晶組成物28
とからその主要部が構成されている。
30の位置を示した平面図である。スペーサ30は長手
の形状をしており、図示の例では長方形である。スペー
サの最大幅a、最小幅b、スペーサの高さH、遮光層幅
Dは、H≦b<D≦aとなるように形成されている。
以下の製造法によって得ることができる。まず、この対
向基板21は次のようにして作製した。公知のフォトリ
ソグラフィー工程を用いて遮光層22、カラーフィルタ
23〜25、スペーサ30を形成した。
感光性の黒色樹脂をスピンナーを用いて塗布し、90
℃、10分間乾燥後、遮光層5の幅が25(μm)のパ
ターン形状となるフォトマスクを介して紫外線を、30
0mJ/cm2 の露光量で照射した後pH=11.5のアル
カリ性水溶液で現像し、200℃、60分間焼成するこ
とにより膜厚2.0(μm)の遮光層5を形成した。
ジストCR−2000(富士ハントエレクトロニクステ
クノロジー(株)製)をスピンナーを用いて全面塗布
し、90℃、10分の乾燥後、スペーサ3の断面形状の
最小幅15(μm)、最大幅40(μm)となり、スペ
ーサ30の位置が遮光層22上となるスペーサ30の形
成を含め、赤色の着色層を形成する部分のみに紫外線が
照射されるようなフォトマスクを介し露光量が100mJ
/cm2 となるように露光を行った。
0秒間現像を行い、200℃、60分焼成することによ
り赤色の着色層を形成した。同様に、緑、青の着色層を
スペーサ3の形成を含め、繰り返し形成することにより
各着色層の膜厚が1.5(μm)であるカラーフィルタ
23〜25と、遮光層22上に3色の着色層が重畳した
スペーサ30が得られた。スペーサ30の基板表面から
の高さは6.3(μm)であった。
0(富士ハントエレクトロニクステクノロジー(株)
製)、青の着色材料にはCB−2000(富士ハントエ
レクトロニクステクノロジー(株)製)を用いた。
スパッタ法にて1500Aの厚さに成膜し、対向電極2
6の全面を覆うようにポリイミドを塗布後、ラビング処
理することにより配向膜26を形成した。
して作製した。ガラス基板11上に、公知の技術を用い
て通常のTFT12を形成するプロセスと同様に成膜と
パターニングを繰り返し、アレイ基板を形成した。次
に、酸化珪素膜をスパッタ法を用いて2000A(オン
グストローム)の厚さに成膜し、公知のフォトリソグラ
フィー工程を用いて、パターニングを行い、保護膜1e
を形成し、ITO膜をスパッタ法を用いて1000Aの
厚さに成膜し、公知のフォトリソグラフィー工程を用い
て、パターニングを行い、画素電極15を形成し、画素
電極15を覆うようポリイミドを塗布後ラビング処理す
ることにより配向膜16を形成した。
基板2とを張り合わせた後、両基板の液晶と接する面と
は反対側の面に偏光板をそれぞれ貼設した(図示省
略)。そして、アクティブマトリクス基板1の偏光板側
外部には、この液晶表示素子のバックライトとしての光
源(図示省略)を配設した。
基板1と対向基板2との間隙(セルギャップ)に挟持さ
れる液晶であって、その組成は、一般的なTN(ツイス
トネマティック)型のものである。
均値4.70(μm)で、最大値4.80(μm)、最
小値4.60(μm)と高精度に制御されていた。ま
た、スペーサの欠損は、認められず、コントラスト比が
高く、高品位の表示が得られた。
23に示すように、楕円、菱形、三角形、台形等のいず
れの長手形状のものであっもよい。
ィルタ23〜25、スペーサ30が配置されているが、
これ等をアクティブマトリクス基板1に配設してもよ
い。こうした場合は、アクティブマトリクス基板1と対
向基板2との位置合わせが不要となり、高品位な液晶表
示装置を安価に作ることが可能となる。
分散させた感光性レジストを用いたが、感光性レジスト
によらず、顔料を分散させた着色樹脂を、公知のフォト
リソグラフィー工程を用いて、エッチングによりパター
ニングしても良い。
させた感光性レジストを用いたが、感光性レジストによ
らず、顔料を分散させた着色樹脂を、公知のフォトリソ
グラフィー工程を用いて、エッチングによりパターニン
グしても良い。また、金属クロム(Cr)、酸化クロム
(CrO)等の樹脂以外でも良い。
光層としての機能を兼ねるようにしても良く、非透光性
部材上にスペーサ30を設けても、本発明と同様の効果
が得られる。
素子で記述したが、単純マトリックス型液晶表示素子な
どでも良い。
形成したが、2色や1色でも、所望のセルギャップが得
られれば良い。
分が最初にラビング布の毛足に当るようにして毛足がス
ペーサをスムースに回り込むようにし、また、テーパを
付けることによってラビング布の毛足が受ける抵抗を減
らしているので、ラビング布の毛足の曲がりに起因する
表示不良を防ぐことが可能となり、表示性能の高く、信
頼性のある液晶表示素子を得ることが出来る。また、ス
ペーサの全体の配置をラビング方向に整列させることに
よってラビング布へのダメージを全体的に軽減すること
が可能となる。
たラビングなどによる配向処理で発生する配向不良領域
が画素内に到達しない位置にスペーサを配置してあるた
め、表示品位の低下を防止することができる。
た、ラビングなどによる配向処理で発生する配向不良領
域が、人間の視覚特性において、比較的感度の良い緑色
画素領域には入り込まないようにスペーサを配置したた
め、表示品位の低下を可及的に抑制することが可能とな
る。
の発明のようにスペーサを特殊な形状に形成するもので
はないので、カラー液晶表示装置の構成材料であるカラ
ーフィルタと同一材料により、フィルタと同時に形成す
ることができ、工程を増やさずスペーサを配置すること
ができる。
最も機械的強度が要求される配向膜に配向性を付与する
ラビング工程においても、スペーサの形状が楕円柱であ
り、スペーサの高さH、スペーサの長径a、スペーサの
短径b、遮光層の幅D、表示電極間の同一基板上での間
隔Wとしたとき、アクティブマトリックス型液晶表示装
置では(2×H)≦b<a≦((2)1/2 ×D)の条件
を満たし、単純マトリックス型液晶表示装置では(2×
H)≦b<a≦((2)1/2 ×W)の条件を満たし、か
つ、スペーサの長径方向を配向膜の配向方向と同方向と
することにより、スペーサの強度を保ち、かつ、スペー
サに加わる負荷を最小限にすることができる。
板間距離1〜10(μm)程度を均一に実現するため
に、スペーサが1平方ミリメートル当たりに占める、上
記基板と平行な面における断面積の合計が、0.000
1平方ミリメートルを越え、0.002平方ミリメート
ル未満であるようにしたので、2枚の基板間距離を画面
内で均一精密制御することができる。
の液晶の流入方向に沿って定め、抵抗を軽減することに
より、スペーサとしての機械的強度を保ちつつ、液晶の
注入を容易にするとが可能となる。
高さH≦スペーサの最小幅b≦遮光層幅D<スペーサの
最大幅aとなるように、スペーサの形状を定めたので、
スペーサ機能としての機械的強度が十分得られ、スペー
サに最も機械的強度が要求される配向膜の配向処理とし
てのラビング処理などにおいてもスペーサの欠け、剥が
れの発生しない十分な強度が得られる。
小さいため、スペーサが画素内に入り込まないため、表
示品位が低下することがない。
である。
断面図である。
概略を説明する説明図である。
である。
概略を説明する説明図である。
である。
概略を説明する説明図である。
の例を説明する説明図である。
である。
置場所を説明する説明図である。
図である。
置場所を説明する説明図である。
図である。
ーサの配置場所及び方向を説明する説明図である。
る。
である。
図である。
置場所及び方向を説明する説明図である。
れた楕円柱スペーサがラビング処理によって受けるダメ
ージの実験結果を示す図である。
配置された長手のスペーサがラビング処理によって受け
るダメージの実験結果を示す図である。
図である。
の配置場所及び方向を説明する説明図である。
る。
Claims (18)
- 【請求項1】一主面上に互いに交差するように配列され
た複数の走査線及び複数の信号線と、前記走査線及び前
記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線及び信号線
に接続された複数のスイッチング素子と、複数のスイッ
チング素子に夫々接続される複数の画素電極と、前記複
数の画素電極上に形成されて表面にラビング処理が施さ
れる第1の配向膜と、を有するアクティブマトリクス基
板と、 共通電極と、格子状に形成されてマトリクス状に配列さ
れた複数の画素領域を開口する遮光層と、前記画素領域
に配置され着色層よりなる複数のカラーフィルタと、前
記遮光層上に形成される柱状突起をなす複数のスペーサ
と、これ等の上に形成されて表面にラビング処理が施さ
れる第2の配向膜と、を一主面上に有する対向基板と、 前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板が対向
するように前記複数のスペーサを介して両基板を当接さ
せて、両基板間に挟持される液晶組成物と、 を備える液晶表示素子であって、 前記対向基板と平行な面による前記複数のスペーサの断
面形状の頂部が前記対向基板のラビング処理による配向
方向の上流に向って存在する、 ことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項2】前記スペーサの断面形状が多角形状又は楕
円形状であり、前記断面形状の長手方向が前記配向方向
に位置する、 ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項3】前記多角形が三角形状又はひし形状であ
る、 ことを特徴とする請求項2記載の液晶表示素子。 - 【請求項4】前記スペーサの形状の少なくとも一部が前
記配向方向の上流側から下流側に向って高くなるテーパ
面を有する、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液
晶表示素子。 - 【請求項5】前記複数のスペーサが前記配向方向に整列
している、 ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の液
晶素子。 - 【請求項6】互いに対向して配置されて間に液晶を挟持
する2つの絶縁性基板の間に、複数の画素領域をマトリ
クス状あるいはストライプ状に開口する遮光層と、前記
開口した部分に配置されるカラーフィルタ層と、前記2
つの絶縁性基板間の隙間を確保するスペーサと、前記液
晶に特定方向の配向を与える配向処理が施される配向膜
と、を少なくとも有する液晶表示素子であって、 前記スペーサは、前記遮光層上の開口近傍に配置されか
つ前記特定方向の上流側に位置するようになされて、前
記スペーサを起点として発生した配向不良領域が前記画
素領域内に入らないようになされる、 ことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項7】互いに対向して配置されて間に液晶を挟持
する2つの絶縁性基板の間に、複数の画素領域をマトリ
クス状あるいはストライプ状に開口する遮光層と、前記
開口した部分に配置されるカラーフィルタ層と、前記2
つの絶縁性基板間の隙間を確保するスペーサと、前記液
晶に特定方向の配向を与える配向処理が施される配向膜
と、を少なくとも有する液晶表示素子であって、 前記スペーサは、前記遮光層上の開口近傍に位置し、か
つ、この位置から前記特定方向の下流側で緑色のカラー
フィルタに隣接しない位置に配置される、 ことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項8】前記スペーサが、赤色フィルタ領域、青色
フィルタ領域、または、赤色フィルタと青色フィルタの
両領域に隣接して配置される、 ことを特徴とする請求項7記載の液晶表示素子。 - 【請求項9】前記スペーサが、カラーフィルタと同一材
料、かつ、同時に形成されたものであることを特徴とす
る請求項7又は8記載の液晶表示素子。 - 【請求項10】互いに対向して配置されて間に液晶を挟
持する2つの絶縁性基板と、 前記絶縁性基板の何れか一方の内向する面に設けられ
る、格子状に形成されてマトリクス状に配列された複数
の画素領域を開口する遮光層、前記複数の画素領域に配
置される複数の画素電極、前記複数の画素電極を夫々駆
動する複数のスイッチング素子、前記2つの絶縁性基板
の距離を一定に保つためのスペーサ、及び前記画素電極
上に形成される配向膜を少なくとも有するアクティブマ
トリックス型液晶表示素子であって、 前記スペーサの形状は楕円柱状であり、かつ、スペーサ
の高さをH(μm)、スペーサの長径をa(μm)、ス
ペーサの短径をb(μm)、前記遮光層の幅をD(μ
m)とした場合、 (2×H)≦b<a≦((2)1/2 ×D) の条件を満たす形状に形成される、 ことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項11】互いに対向して配置されて間に液晶を挟
持する2つの絶縁性基板と、 ストライプ状に配置された複数の電極の一群が前記2つ
の絶縁性基板各々の内向する面に夫々設けられ、かつ、
両電極群同士の電極の延在方向が互いに交差するように
配置される表示電極と、 前記絶縁基板間の距離を一定に保つためのスペーサと、 前記表示電極上に形成される配向膜と、を少なくとも有
する単純マトリックス型液晶表示素子であって、 前記スペーサの形状が楕円柱状であり、スペーサの高さ
をH(μm)、スペーサの長径をa(μm)、スペーサ
の短径をb(μm)、前記表示電極間の同一基板上での
間隔をW(μm)とした場合、 (2×H)≦b<a≦((2)1/2 ×W) の条件を満たす形状に形成される、 ことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項12】前記スペーサの長径方向が、前記配向膜
の配向処理方向と略同方向である、 ことを特徴とする請求項10又は11記載の液晶表示素
子。 - 【請求項13】前記スペーサの長径方向が、液晶表示素
子の液晶注入口から液晶表示素子内に流入する液晶の流
れの方向に沿って定められる、 ことを特徴とする請求項10又は11記載の液晶表示素
子。 - 【請求項14】前記スペーサの長径方向が、液晶表示素
子の液晶注入口の位置する方向を向くように定められ
る、 ことを特徴とする請求項10又は11記載の液晶表示素
子。 - 【請求項15】前記スペーサが前記絶縁基板上の1平方
ミリメートル当たりに占める、前記絶縁基板と平行な面
における断面積の合計が、0.0001平方ミリメート
ルを越え、0.002平方ミリメートル未満である、 ことを特徴とする請求項10乃至14のいずれかに記載
の液晶表示素子。 - 【請求項16】前記スペーサが、カラーフィルタと同一
材料、かつ、同時に形成されたものであることを特徴と
する請求項10乃至15のいずれかに記載の液晶表示素
子。 - 【請求項17】液晶を介して対向配置される2枚の絶縁
性基板の間に液晶を挟持し、前記基板の何れか一方の前
記液晶側の面に、透明電極と、遮光層と、カラーフィル
タと、前記2枚の基板間の距離を一定に保つためのスペ
ーサと、を少なくとも有する液晶表示素子であって、 前記スペーサの形状が、前記スペーサの高さをH(μ
m)、前記スペーサの最大幅をa(μm)、前記スペー
サの最小幅をb(μm)、前記遮光層の幅をD(μm)
とした場合、 H≦b≦D<a の条件を満たす用に形成される、 ことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項18】前記スペーサが、カラーフィルタと同一
材料、かつ、同時に形成される、 ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
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