JPH10153797A

JPH10153797A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10153797A
Application number: JP9069778A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Nakamura; 弘喜中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-06-09

Abstract

(57)【要約】【課題】表示領域外周の額縁領域の縮小して小形化を
はかり、液晶セル厚の均一化により良好な表示画質を得
る。【解決手段】２枚の基板１１、１３間を周辺に配置し
たシール剤１７でシールし、液晶層１４を挟持した液晶
表示パネルにおいて、シール剤のシール領域３１に駆動
回路１８を配置する。シール剤１７内に間隙剤を含有さ
せず、液晶層のある表示領域３０、３１にスペーサ柱２
２の間隙材を配置する。スペーサ柱はカラーフィルタと
同一材の積層２２（Ｒ），（Ｇ）），（Ｂ）で構成する
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、特に画素電極が形成される同一基板上に駆動回路が
形成される、駆動回路一体型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度且つ大容量でありながら高機能更
に高精細を得る液晶表示装置のうち薄膜トランジスタＴ
ＦＴを制御装置として備えたアクティブマトリクス型液
晶表示装置が、連接する画素電極間のクロストークがな
く、高コントラスト表示が得られると共に、透過型表示
が可能であり且つ、大画面化も容易である等の理由から
多用されている。

【０００３】この液晶表示装置に用いるアクティブマト
リクス基板としては従来、駆動素子として、アモルファ
スシリコン薄膜トランジスタ（以下ａ−ＳｉＴＦＴと称
する）を用いたものと、ポリシリコン薄膜トランジスタ
（以下ｐ−ＳｉＴＦＴと称する）を用いたものが開発さ
れ製品化されている。このうち、ｐ−ＳｉＴＦＴは、ｐ
−ＳｉＴＦＴ中の電子の移動度が高く、ａ−ＳｉＴＦＴ
に比し、駆動素子のサイズを小型化でき、画素電極の開
口率向上を計れると共に、その駆動回路がアクティブマ
トリクス基板上に一体的に形成されるものである。従っ
て、駆動用のＩＣ等が不要となり、その実装工程も省力
化でき、ひいては装置の低コスト化が実現でき、更にア
クティブマトリクス基板上の表示領域周縁の額縁領域の
縮小も可能となることからその開発が促進されている。

【０００４】すなわち、液晶表示装置は２枚の電極基板
とシール領域とで囲まれた液晶層を有する表示領域と、
シール領域外周の２枚の電極基板の縁辺の額縁領域とか
らなり、さらに、表示領域は実際の表示画面を構成する
有効表示領域とこの有効表示領域とシール領域の間に配
置される余白部分すなわち有効表示領域外周部とからな
る。

【０００５】この液晶表示装置は画面の均一表示のため
に有効表示領域全域にわたって液晶層厚が一定でなくて
はならず、２枚の基板の間隔を同一にすることが必須要
件であり、このため、（１）有効表示領域内に微小な球
状の間隙材を分布させる、（２）２枚の基板をシールす
るシール剤内に前記球状間隙材または同径のガラスフア
イバーを混入させる、ことにより間隙材で基板間隔を制
御するようにしている。

【０００６】ｐ−ＳｉＴＦＴで画素電極の駆動素子を構
成し、同じｐ−ＳｉＴＦＴで駆動素子の駆動回路を同一
電極基板上に一体に形成する構成では、駆動回路のシー
ル領域に対する配置関係が問題になる。

【０００７】シール領域の外周の額縁領域に配置する構
造は、ガラス基板のサイズをシール領域から大きくはみ
ださせて、ここに駆動回路を形成するので、表示セルの
小形化が難しい。

【０００８】駆動回路をシール領域内側の有効表示領域
外周部に配置する構造（特開昭６２−２５１７２３号公
報など）は、駆動回路全体の上に液晶層が配置されるの
で、液晶に直流電界が印加される部分が広いために信頼
性上問題がある。そこで、シール領域に駆動回路を配置
する提案がなされている（米国特許第５１４８３０１号
明細書）。

【０００９】この構造はシール領域を有効に利用するの
で液晶セルの小形化に適している。しかし、駆動回路上
に配置されるシール剤にセル厚を制御する間隙材を用い
ることが製造時の歩留まりが低下するという問題が生じ
やすいという問題がある。更に、矩形のアクティブマト
リクス基板上において、駆動回路が、表示領域外周の
縦，横の各一辺にのみ設けられるような場合は、表示領
域外周の駆動回路部上にシール手段を配置して囲むと、
駆動回路が設けられる辺と、これと相対向する駆動回路
のない辺とでは、駆動回路の高さ分だけ、ガラスファイ
バーに規制されるセル厚が異なり、両基板間の間隙が不
均一となり、表示不良を生じるという問題を有してい
た。

【００１０】これに関しては、特開平２−２４２２３０
号公報で駆動回路がない辺にも疑似駆動回路パターンを
配置することを提案している。この疑似駆動回路パター
ンの形成により駆動回路部上にシール手段を配置しても
セル厚むらを低減できることが示されている。但し、ガ
ラスファイバー等のセル厚制御部材を用いると上記と同
様に駆動回路の歩留まり低下が問題となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来、ｐ−ＳｉＴＦＴ
を駆動素子として用いる駆動回路一体型の液晶表示装置
にあっては、アクティブマトリクス基板および対向基板
を接着するシール剤のシール領域を、アクティブマトリ
クス基板上の駆動回路を基板の額縁領域に設けるか、も
しくは駆動回路の外周に設けていた。

【００１２】このため、アクティブマトリクス基板上に
駆動回路が一体的に形成されているにもかかわらず、表
示領域周囲の額縁領域が大きくなり、ひいてはこれらを
使用した液晶表示装置の小型軽量化が妨げられると共
に、複数枚の液晶表示パネルを近接設置できず、見開き
型の液晶表示装置や大型液晶表示装置への適用が不能と
されるという問題を生じていた。

【００１３】駆動回路をシール領域に設ける構造はシー
ル剤に含まれるセル厚を規制するガラスファイバーによ
り駆動回路が損傷されたり或いは駆動回路の有無に応じ
てセル厚が不均一となる。更に、シール剤に含まれるガ
ラスファイバーが堅く、変形を生じないため、表示領域
から駆動回路に達する間のシール領域を通過する信号線
或いは走査線の引き出し線が、ガラスファイバーに加圧
されて破損され不良を生じるという恐れも有していた。

【００１４】そこで、本発明は上記課題を除去するもの
で、駆動回路一体型の液晶表示装置において、表示領域
外周の額縁領域の縮小を図ることにより、小型軽量の液
晶表示装置を得ると共に、更には液晶セル厚の均一化に
より良好な表示画質を有する液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。更に本発明は、セル厚を制御する間隙
材による駆動回路或いは、信号線や引き出し線の破損に
よる不良品の発生を防止することにより、液晶セル形成
時の歩留まり向上によるコストの低減を可能とする液晶
表示装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、有効表示領域
にマトリクス状に配列された複数の画素電極およびこれ
らの画素電極それぞれに接続された駆動素子を有する第
一の電極基板と、この第一の電極基板上で前記有効表示
領域の周囲に設けられ前記駆動素子を駆動する駆動回路
と、対向電極を有し前記第一の電極基板に液晶層を挟持
する間隙を隔てて対向配置される第二の電極基板と、前
記有効表示領域およびこの有効表示領域外周部を囲むシ
ール領域で前記第一電極基板および第二の電極基板を接
着するシール手段とを有する液晶表示装置において、前
記駆動回路の少なくとも一部が前記シール領域内に配置
され、前記シール手段が少なくとも前記駆動回路部分で
前記間隙の厚さを制御するスペーサ柱からなる間隙材を
実質的に含有しておらず、前記間隙材が、前記シール領
域に囲まれる前記間隙内に配置されることを特徴とする
液晶表示装置を提供するものである。また、前記有効表
示領域内の間隙材が、前記第一の電極基板もしくは第二
の電極基板の少なくとも一方の遮光領域に選択的に配置
されることを特徴とする。また、前記間隙材は、円柱
状，角柱状，帯状のいずれかの少なくともーつもしくは
複数の組み合わせで構成されていることを特徴とする。

【００１６】また、前記間隙材は、透明部材で形成され
ていることを特徴とする。また、前記間隙材は、着色部
材で形成されていることを特徴とする。また、前記着色
部材からなる間隙材の少なくとも一部は、前記駆動回路
の上の少なくとも一部に配置されていることを特徴とす
る。

【００１７】また、前記間隙材の一部は、前記シール手
段に沿って配置されていることを特徴とする。

【００１８】また、前記シール手段に沿って配置された
間隙材の一部が、前記シール手段に接していることを特
徴とする。

【００１９】また、前記有効表示領域内の間隙材の密度
と、前記有効表示領域とシール手段との間の領域に間隙
材の密度とが異なることを特徴とする。

【００２０】また、前記間隙材が、前記有効表示領域内
には形成されていないことを特徴とする。また、前記駆
動回路の信号引き出し線を、前記第一の電極基板の端面
を経由して、前記第一の電極基板の裏面まで延材するこ
とを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明は上記のように構成され、
アクティブマトリクス基板および対向基板間に形成され
る間隙を、間隙の厚さを制御する制御手段を含有しない
シール手段によって駆動回路を含む接着領域にて囲んで
液晶セルを形成することにより、制御手段により駆動回
路の損傷による歩留まりの低減を生じることなくシール
領域外周の額縁領域を縮小し、液晶表示装置の小型軽量
化を図り、更に継ぎ目領域の縮小により複数の液晶表示
装置を近接配置した大画面表示装置或いは複数画面表示
装置への適用を行うものである。

【００２２】また本発明は、シール手段のシール領域に
おける駆動回路の有無に関わらずアクティブマトリクス
基板および対向基板間の間隙を均一化でき、表示画質を
向上するものである。

【００２３】以下、上記で説明したセル厚制御のための
スペーサ柱を形成する複数の実施の形態について説明す
る。

【００２４】まず、対向基板にカラーフィルタを有する
もので、その開口部のカラーフィルタの部材と同一のも
ので非開口部および周辺部にカラーフィルタ層を重ねて
スペーサ柱を形成する実施の形態１を図１を用いて説明
し、次に今度はアクティブマトリクス基板上にカラーフ
ィルタを形成する場合の同じスペーサ柱を形成する実施
の形態２を図２を用いて説明する。そして、更にカラー
フィルタを有しない場合のスペーサ柱を形成する実施の
形態３を図３を用いて説明する。

【００２５】（実施の形態１）対向基板側にカラーフィ
ルタを有する場合の本発明の実施の形態１を図１に示
す。

【００２６】図１（ａ）、（ｂ）のように、本実施の形
態では、第一の電極基板すなわち画素電極１２を有する
アクティブマトリクス基板１１と、第二の電極基板すな
わちカラーフィルタ２０を有する対向基板１３とが対向
配置され、この２枚の基板間に液晶層１４が注入されて
いる。

【００２７】対向基板１３は有効表示領域３０を含んで
画素に対応してストライプ状のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）の複数色の表示用着色層（カラーフィルタ）２０
が形成されている。隣接する画素１２の間隙には遮光層
２１が配置されており、この遮光層２１上に２枚の基板
間距離を保持するための表示用着色層と同材料２２
（Ｒ）（Ｇ）（Ｂ）を積層して間隙材２２がスペーサ柱
部として形成、配置されている。

【００２８】更に、表示用着色層と間隙材が形成された
基板の全面に透明電極１５，配向膜１６が順次形成され
ている。なお、有効表示領域３０とは、液晶表示装置と
したときの光が透過する領域、即ち全画素の開口領域を
含むものである。

【００２９】図１は、カラーフィルタ基板１３上のスペ
ーサ柱部２２と画素開口部３０のカラーフィルタ層２０
の各々の断面図である。図１（ｂ）に示すように、表示
用着色層と間隙材とは離間して配置され、且つ、間隙材
２２は島状に配置されている。間隙材用着色層は、円柱
状もしくは角柱状でかつ各々の間隙材用着色層のサイズ
が異なるように、すなわち、遮光層２１側の間隙材用着
色層２２（Ｒ）から２２（Ｇ）、２２（Ｂ）と上層の積
層ほど大きさが小さくなるように形成されている。

【００３０】ここで、液晶層の液晶分子は、配向処理さ
れた配向膜により配向が決るが、間隙材２２の存在によ
り、間隙材付近の液晶分子の配向は一定でないため、配
向不良となる。このため、開口部領域の間隙、すなわ
ち、遮光領域に、間隙材を配置することにより間隙材付
近の配向不良表示が隠され、表示不良領域が目視されな
いようにすることができる。

【００３１】また、上記の間隙材は液晶の注入口付近に
も配置することにより注入口周辺でのセル厚むらを発生
しにくくすることが望ましい。更に、上記の実施の形態
に示したような表示領域のすぐ周辺すなわち有効表示領
域外周部もしくはダミー画素領域にもシール剤に沿って
形成するとよい。その場合の間隙材形状は表示領域内と
同じものに限定されることなく最適化すればよいことは
いうまでもない。また、カラーフィルタ層の一層もしく
は多層、さらには遮光層との重ね合わせで有効表示領域
外に形成してもよいことはいうまでもない。

【００３２】次に、カラーフィルタ基板１３の製造方法
についてを説明する。

【００３３】絶縁基板１３として１．１ｍｍの厚みの無
アルカリガラス上にアルカリ現像可能な光硬化型アクリ
ル樹脂にカーボンブラックを分散させた材料をスピナー
で塗布する。これを、９０℃，１Ｏ分の乾燥後、所定の
パターン形状のフオトマスクを用いて３００ｍｊ／ｃｍ
²の露光量で露光した後ｐＨ１１．５のアルカリ性水溶
液にて現像し、２００℃，１時間の焼成にて膜厚１．５
μｍの格子状パターンの遮光膜を形成した。

【００３４】この遮光膜２１を形成した絶縁基板１３上
に、アルカリ現像可能な市販の赤色着色レジストＣＲ−
２０００（富士ハントテクノロジー（株））をスピンナ
ーにより塗布，仮焼成後、表示用着色層パターン，円形
状の間隙材用着色層パターン，液晶注入口付近に対応し
た島状間隙材パターンが形成されたマスクを用いて、１
００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光したあとｐＨ１１．５
の現像液で現像する。その後、２ＯＯ℃で１時間焼成
し、膜厚１．５μｍの表示着色層２０（Ｒ）、および遮
光膜２１上にスペーサ柱となる間隙材用着色層２２
（Ｒ）を形成した。

【００３５】その後、同様にして緑と青の表示用着色層
パターン２０（Ｇ），２０（Ｂ）、間隙材用着色層パタ
ーン２２（Ｇ），２２（Ｂ）を、各々膜厚１．５μｍ形
成し、間隙材部２２においてはそれぞれの色のパターン
の大きさを変えることにより上記のような間隙材形状を
達成した。

【００３６】すなわち、このようにして形成された間隙
材は、遮光層の上に赤色の円柱状間隙材用着色層２２
（Ｒ）、緑色の円柱状間隙材用着色層２２（Ｇ）、青色
の円柱状間隙材用着色層２２（Ｂ）の３色の間隙材用着
色層が積層された錐形形状をして高さ４．５μｍであ
る。

【００３７】このように積層するに従って間隙材の大き
さを小さくしたのは、積層時のマスクずれを考慮したも
のである。このため、基板の反りがあっても実効的な間
隙材太さを基板面内または、ロット間で一定とすること
ができる。また、間隙材２２は３色積層して作成したが
４層以上を積層しても良く、所定の基板間距離を得るた
めに積層を変えても良い。

【００３８】さらに、このスペーサ柱２２有効表示領域
外周部３１にも配置する。

【００３９】次に、このカラーフィルタ基板上にＩＴＯ
からなる透明電極１５を前面に形成した。そして、この
透明電極を形成したカラーフィルタ基板の上にポリイミ
ドを塗布、これを配向処理して配向膜１６を形成して、
カラーフィルタ基板１３を形成した。そして、透明画素
電極１２およびＴＦＴスイッチング素子１２ａをマトリ
クス配置し、外周に駆動回路１８を形成したアクティブ
マトリクス基板１１にも同様に配向膜（図示せず）を形
成し、液晶注入部を残してシール剤１７を駆動回路５６
がある有効表示領域外のシール領域３２に設けて、各々
の基板を対向配置し張合わせた。シール剤１７中に間隙
剤を混入しない。なお、符号１２ｃは保護膜を示す。そ
の後、液晶注入部より液晶を注入して液晶層を設け、液
晶注入部を紫外線硬化樹脂で封止して液晶表示装置を形
成した。

【００４０】２枚の基板を張合わせる際に、カラーフィ
ルタ基板側からもっとも遠い間隙材用着色層２２
（Ｂ）、すなわちアクティブマトリクス基板１１側に隣
接する側の間隙材用着色層が、アクティブマトリクス基
板の下層配線である走査線１９上に配置されるように、
走査線により２枚の基板の位置決めを行った。このよう
に下層配線上に間隙材２２を形成したため、アクティブ
マトリクス基板１１側の電極とカラーフィルタ基板１３
側の間隙材２２上に形成される電極１５との間に、下層
配線である走査線の上に形成されている層間絶縁膜や配
向膜１６が存在することになり、アクティブマトリクス
基板の走査線とカラーフィルタ基板側の間隙材上に形成
される電極との短絡を防止することができる。

【００４１】（実施の形態２）図２により、アクティブ
マトリクス基板４１上にカラーフィルタ５０を形成する
とともにスペーサ柱５１も同時にカラーフィルタ層を用
いて形成する実施の形態２について説明する。

【００４２】上記実施の形態１では、カラーフィルタを
有する液晶表示装置において、対向基板１３側に形成す
るカラーフィルタ材を用いて間隙材２２を形成したもの
であるが、実施の形態２では窒化シリコン膜５１と赤、
緑、青各色のカラーフィルタ層５０（Ｒ），（Ｇ），
（Ｂ）を用いてアクティブマトリクス基板４１上の画素
領域に一色ずつ形成し、第三のコンタクトホールでＩＴ
Ｏ画素電極４２とＴＦＴ４２ａのソース領域の接続をと
ることによりアクティブマトリクス基板４１上にカラー
フィルタを形成するものである。

【００４３】この画素電極４２による画素の開口領域に
カラーフィルタ層５０を形成すると同時に上記の実施の
形態１と同様に３色の着色層５２（Ｒ），（Ｇ），
（Ｂ）で遮光領域にスペーサ柱５２を形成する。アクテ
ィブマトリクス基板４１上に画素電極となるＩＴＯ層を
成膜し、画素電極部をパタ−ニングする際にスペーサ柱
部５２とＩＴＯ膜はエッチング除去する。

【００４４】カラーフィルタ５０の形成方法について説
明すると、基板４１にｐ−ＳｉＴＦＴ４２ａを形成した
後にＩＴＯからなる画素電極４２を形成する前に、第三
の絶縁層としての窒化シリコン膜５１を形成し、その後
アクティブマトリクス基板４１上に、多官能アクリレー
トの透明感光性樹脂に緑色顔料を分散させた感光性着色
樹脂を塗布し、プリベーク後、カラーフィルタえ５０と
して残される部分を露光することにより感光性着色樹脂
が重合する。

【００４５】次に、現像を行い未露光部分を除去してポ
ストペークを行い、緑色のパタ−ニング５０（Ｇ），５
２（Ｇ）を完成させた。更に、同様の工程を繰り返して
他の赤色および青色のパタ−ニング５０（Ｒ），
（Ｂ）、５２（Ｒ），（Ｂ）を行った。この工程の前に
図２（ａ）のように有効表示領域外周部７１および駆動
回路部６０上を黒色レジスト層６１で覆い、さらに有効
表示領域７０内の遮光部にスペーサ柱５２を形成する際
に、少なくとも青色層５２（Ｂ）を有効表示領域外周の
黒レジスト層６１の上に重ねて配置して有効表示領域７
０と外周部７１との境の明確化と駆動回路６０の遮光を
達成するようにした。

【００４６】この有効表示領域の外周部７１はスペーサ
柱の基礎の底辺層として黒レジスト層６１および青色層
５２（Ｂ）が連続して形成されていてもよいことはいう
までもない。

【００４７】図５にスペーサ柱の表示領域における断面
形状、配置を示す。図５（ａ）に示すようにシール剤４
５に接する内側にドット柱状間隙材５２ａのみならず、
図５（ｂ）の壁状間隙材５２ｂ、図５（ｃ）の帯状間隙
材５２ｃを配置している構造であり、スペーサ柱構造が
形成されセル厚が一定に保てるものであればどういう断
面構造であってもよいことはいうまでもない。なお符号
６０は駆動回路を示し、シール領域７２に配置される。

【００４８】また、図２では駆動回路６０の上にはスペ
ーサ柱を形成しない構造を示したが、信号線駆動回路お
よび走査線駆動回路の幅がシール幅よりも広い場合やセ
ル厚を正確に制御する目的で駆動回路上にもスペーサ柱
を形成してもよいことはもちろんいうまでもない。この
場合も駆動回路部上の間隙材であるカラーフィルタ層が
堅くないことと駆動回路上に黒レジスト層を含む緩衝層
が配置されていることもあり歩留まりは低下することが
ない。もちろん、駆動回路上は少なくとも一色の着色層
を形成する、もしくは複数層重ねることにより駆動回路
部のパターンにより発生している凹凸を平坦化するとい
う効果もあることはいうまでもない。

【００４９】次に、ＴＦＴ４２ａのソース領域と繋がる
コンタクトホールを形成し、ＩＴＯからなる画素電極４
２を成膜しパタ−ニングを行った。この時、当然ＩＴＯ
電極は画素のＴＦＴ４２ａのソース部と接続される。

【００５０】更に、ポリイミド等からなる配向膜４７を
塗布し、配向処理を施し、同様な工程で配向膜を形成
し、かつ、共通電極４４を配置した対向基板４３を間隙
剤を含有しないシール剤４５を介して所望のセル厚を保
って組立てた後に、液晶注入口が液晶を注入し、その後
入口を封止材で封じて液晶パネルを完成させた。

【００５１】ここで、カラーフィルタ層が液晶層４６と
なるべく接しない方が信頼性的には有効であるため、配
向膜４７を塗布するまえにもう一層透明有機層もしくは
透明無機層を少なくとも有効表示領域上に配置後に配向
膜を形成した方が望ましいことはいうまでもない。

【００５２】上記の工程で、駆動回路部６０にも着色層
５０を形成することにより、上記図５（ａ）のように各
々の駆動回路が表示領域外の片側のみに配置された構造
においても、駆動回路部がある辺６２とない辺６３での
高さがほぼ等しくするような平坦化が可能であり、駆動
回路幅が大きく駆動回路上にもスぺーサ柱を形成する場
合でも液晶セル形成時にセル厚むらを生じにくい。

【００５３】この平坦化効果に加えて、シール領域の内
側すなわち表示領域に間隙材を配置し、駆動回路上にシ
ール領域を設けた場合に生じやすい駆動回路破壊を抑制
する効果や上記駆動回路部に対して上部から入射する光
が着色層で吸収されるために遮光の作用と有効表示領域
を規定する効果も有する。

【００５４】また、上記のような構造では対向基板４３
には遮光層が不要となるために、対向基板の位置合わせ
が必要なくなり開口率の改善とともに工程削減が可能と
なり歩留まりも改善されるという利点もある。この時、
駆動回路部への光入射を防ぐという効果に対しては、黒
レジスト等の着色層の他にカラーフィルタ層５０として
ｐ−Ｓｉの吸収係数が高い低波長側の光を低減するため
に青もしくは緑等の低波長側の着色層５０（Ｇ）、５０
（Ｂ）の方が望ましい。

【００５５】有効表示領域の間隙材密度としては、例え
ば１０μｍ角のスペーサ柱の場合は５０００乃至８００
００μｍ²の面積に１個程度が最適である。この密度に
ついては以下の実施の形態で示すスぺーサ柱の場合も含
め先端部の間隙材断面積に概略比例した密度で考えれば
よい。

【００５６】ここで、密度が高すぎると液晶セルの温度
変化等に対する機械変形に対する自由度が減るために特
に、表示サイズが大きい場合に温度サイクルや低温・高
温試験で問題を生じやすいので最適化することが望まし
い。このため、例えばドットサイズとしては８０μｍ×
２４０μｍで１０２４×３×７６８の画素を有するＸＧ
Ａパネルでは有効表示領域のスペーサ柱としては底辺が
２０μｍ角で各層を重ねて先端部がで１０μｍ角のもの
では２画素に１個の割でスペーサ柱を形成した。

【００５７】そして、スペーサ柱は有効表示領域にのみ
形成してもよいが、シール手段と有効表示領域との間の
外周部領域に形成してもよいことはいうまでもなく、更
に液晶表示装置の形状や駆動回路配置等により有効表示
領域の間隙材密度と有効表示領域外の間隙材密度を最適
化するように変えてもよいことはいうまでもない。

【００５８】すなわち、有効表示領域の間隙材密度とし
ては有効表示領域よりも高い密度に配置した方が周辺セ
ル厚むらをなくすためには有効である。その場合は、有
効表示領域のスペーサ柱と同様なドット状のスペーサ柱
を図５（ａ）のように密に配置してもよいが、また図５
（ｂ），（ｃ）のように帯状もしくは壁状のように連続
して長く形成する場合が効果的な揚合もある（有効表示
領域のスペーサ柱は図示せず）。そうすることにより、
よりセル厚むらのない液晶表示装置を歩留よく製造する
ことができ、またセル厚のばらつきも少なくすることが
できる。また、上記のスペーサ柱は液晶の注入口付近も
含めた四隅にも配置することにより注入口周辺でのセル
厚むらや周辺のセル厚むらを発生しにくくすることが望
ましい。

【００５９】上記の有効表示領域とシール領域との間の
有効表示領域外周部とは有効表示領域と駆動回路部との
間になり、表示領域内の走査線や信号線の延長領域であ
り駆動回路にそれぞれが接続される途中部分にあたる。
このため、望ましくは各引き出し配線（信号線や走査
線）の隙間に間隙材を配置することが望ましい。もちろ
ん、駆動回路が表示部のそれぞれ一辺にしかない片側駆
動の揚合は駆動回路がない方の表示領域の外側にも配置
するとよい。更に、シール剤に沿って間隙材帯もしくは
間隙材壁を形成する場合には黒レジスト等の遮光層も含
め３色のカラーフィルタを重ねるとよい。また、カラー
フィルタ層と黒レジストとの形成順序を変えてもよいこ
とはいうまでもなく、例えばカラーフィルタ層の上に柱
構造を黒レジストで形成してもよいことは言うまでもな
い。

【００６０】（実施の形態３）次に、カラーフィルタが
不要な液晶パネル、例えばプロジェクタ用液晶パネルの
場合のスペーサ柱を形成する本発明の実施の形態３につ
いて説明する。画素のサイズとしては７８μｍ角であ
り、画素数は６４０×４８０の２．５インチのＶＧＡパ
ネルである。

【００６１】上記のような、カラーフィルタを有しない
液晶パネルの場合には、光硬化性樹脂等を用いてアクテ
ィブマトリクス基板上もしくは対向基板上に間隙材とな
る柱を形成すればよい。

【００６２】以下、アクティブマトリクス基板側に形成
する場合の本発明に係わる液晶表示装置の実施の形態
を、図３および図４に基づいて詳細に説明する。

【００６３】図において、アクティブマトリクス基板８
１は、ガラス基板上に画素スイッチング用ｐ−ＳｉＴＦ
Ｔ８２および映像信号電圧を印加するための信号線８
３，ｐ−ＳｉＴＦＴのゲートにゲート電圧を印加するた
めの走査線８４、および透明電極をエッチングによりパ
タ−ニングしてなる画素電極８５を形成して画素の主要
部を作成するとともに同時に走査線駆動回路８６および
信号線駆動回路８７を作製する。

【００６４】ｐーＳｉＴＦＴ８２は、ガラス基板上にア
モルファスシリコン膜をＣＶＤ法で成膜後レーザーアニ
ール法で多結晶シリコン膜を形成し、島状にパタ−ニン
グしてゲート絶縁膜となる第一の絶縁膜８８を形成し、
ゲート電極８４ａをパターン形成し、ソース・ドレイン
領域にセルフアラインで不純物を注入する。そして、こ
のとき、補助容量部は、多結晶シリコン膜の延長部とゲ
ート電極と同じ材料で構成される補助容量線８９との間
で形成するようにする。ゲー卜電極８４ａ上に酸化シリ
コンからなる第二の絶縁層９０を形成し、ソース、ドレ
イン部とのコンタクトホールを形成しＡｌからなる金属
配線９１を形成した。画素スイッチング用ＴＦＴ８２は
ｐ−チャンネルトランジスタで構成するが、駆動回路部
はｎ−チャンネルとｐ−チャンネルのＣＭＯＳ構造で形
成するためにソース・ドレイン領域形成の不純物注入は
ｎ−チャンネルとｐ−チャンネルとに分けて行った。

【００６５】次に、保護膜としての第三の絶縁層９２と
なる窒化シリコン膜を形成し、その上にアクリル樹脂か
らなる第四の絶縁層（第２層間絶縁膜）９３を４μｍ形
成し凹凸を平坦化した。平坦化層の厚さとしては、１〜
６μｍ程度が望ましい。次に、画素電極８５の形成は第
２層間絶縁膜９３を形成する前でも後でもよいが、表示
領域も平坦化することが望ましい。そのために平坦化
後、コンタクトホールを形成しＩＴＯからなる画素電極
８５を形成した。

【００６６】平坦化第２層間絶縁膜はアクリル樹脂以外
の有機層でも、またＳＯＧ（スピン、オン、ガラス）等
の無機層であっても平坦化が有効に達成されるものであ
ればどちらでもよいことはいうまでもない。また、有機
層と無機層の複合層で形成してもよいことはいうまでも
ない。このとき、複合層とするときは、有機層を形成し
た上で無機層を形成する方が平坦化の観点では望まし
い。また、有機層としては、感光性のものを用いる方が
工程が短縮されるが、感光性を有しないものを用いても
よいことは言うまでもない。

【００６７】上記のようにして形成したアクティブマト
リクス基板８１上に平坦化層に用いた感光性アクリル樹
脂を再び用いて今度は凸状の高さ３．５μｍの間隙材９
４を形成した有効表示領域の間隙材密度としては５μｍ
径のものを３画素に１個の割で形成した。用いた感光性
アクリル樹脂は、厚さが厚いために端而が垂直にはなら
ないことに加えて、露光、現像、エッチング後に加熱・
紫外線照射処理を施すと端面部が更になだらかになると
いう特徴を有している。ここで、感光性の柱形成材料と
してはポジ型でもネガ型でもよいことはいうまでもない
が工程中のゴミの影響が出にくいという観点からはネガ
型の方が望ましい。

【００６８】このため、次に配向膜（図示せず）を形成
し配向処理を行う際にラビング不良問題を生じにくい。
もちろん、間隙材９４は絶縁性であれば感光性アクリル
以外の有機層でも無機層であってもよく、更には透明で
も非透明でもよいことはいうまでもない。但し、この時
当初のアクリル樹脂の塗布厚よりも間隙材形成後の高さ
が一割程度減少するためそれを考慮しておく必要があ
る。そして、間隙材の側壁はなだらかになっていても液
晶の配向が不十分だったり、正常部の液晶の電界に対す
る挙動と異なる場合があるため、間隙材の周囲も含めて
アレイ基板上の遮光部材を配置した方がよいことは言う
までもない。遮光領域とオーバーラップしない開口部に
配置すると間隙材のスペーサ柱周辺部で光抜けが生じる
ためである。ここで、スペーサ柱を形成する場所は遮光
領域であればよく、図４では画素ＴＦＴ８２の上にスペ
ーサ柱９４を形成している断面図を示しているが、例え
ば画素電極のコンタクトホールの上に形成してもよいこ
とは言うまでもない。更に、スペーサ柱を形成する画素
電極の上もしくは下に遮光層を配置してもよいことは言
うまでもない。

【００６９】次に、対向電極９５を有する対向基板９６
上に配向膜（図示せず）を形成し配向処理を行うととも
にシール領域を形成したものをアクティブマトリクス基
板と張合わせて所望のセル厚になるように、かつ、均一
なセル厚を得るために加圧し、その後，微小球のような
間隙材を含まない、エポキシ系樹脂からなるシール剤９
７を硬化させる。

【００７０】そして、従来通りシール封着領域の切り目
部分から減圧注入法もしくは吸引注入法でΔｎ値の大き
な液晶９８を注入し、その後注入口を封止材を用いて封
止し液晶表示装置を形成した。ここで、セル厚を３．５
μｍと小さくしたのは液晶の応答速度をあげるためであ
る。プロジェクタ用では大画面表示で用いられるために
応答速度の改善が求められているため、セル厚を低減し
それに対応するΔｎ値の大きな液晶を用いた。

【００７１】図３のように、平坦化層９３は画素部のみ
形成し駆動回路には形成しなくてもよいが、画素部のみ
ならず信号線駆動回路や走査線駆動回路領域の上にも形
成してもよいことはいうまでもない。その場合は、この
第四絶縁層（平坦化層）９４のシール領域と重なる領域
の少なくとも一部はパターンニングにより除去した方が
シール剤との接着性や信頼性の観点から望ましい。例え
ば、第四絶縁層が有機層のようなものである場合、シー
ル剤と密着性が弱かったり、外部からの水分等の不純物
侵入がシール剤の他に第四絶縁層を介する経路が生じる
ためである。もちろん、第四絶縁層とシール剤との接着
性が良好な場合、例えば第四絶縁層が無機絶縁膜等であ
ったり有機絶縁膜でも界面改善処理を施したり、有機絶
縁層と無機絶縁層の多層構造とすることで除去しない構
造にできる場合は除去しないでよいことはいうまでもな
い。

【００７２】駆動回路部上に平坦化層（第四の絶縁層）
を複合層で形成する場合、前記のようにアクリル樹脂層
で平坦化層を形成した上でＩＴＯ画素電極を形成した後
に画素電極上に更に窒化シリコンなどの保護層を形成す
る工程を利用することで、駆動回路部上に保護膜として
の窒化シリコン膜に加え、アクリル樹脂からなる有機層
と更に上部の窒化シリコンなどの無機層を２０００オン
グストローム程度形成するようにしてもよい。無機層を
重ねる方が信頼性という観点では望ましい。また、画素
電極上の表示領域の前記窒化シリコンなどの無機層はそ
のまま残してもよいが、望ましいくはＩＴＯ画素電極部
の無機層をエッチングして取り除いた方がよい。

【００７３】また、無機層は有機層を形成した上に形成
し、その後画素電極用のコンタクトホールを形成してＩ
ＴＯからなる画素電極を形成してもよい。このときの無
機層は有機層の保護の機能も有するが、厚さとしては１
０００〜２０００オングストローム程度形成すればよ
い。

【００７４】また、プロジェクタ用では表示装置は単独
で用いられるために、有効表示領域とシール手段までの
距離すなわち外周部の距離は比較的長く設定することが
できることと、更に高精細化を図る場合は表示サイズも
低下することから、例えば２インチ以下のようなサイズ
となった場合は有効表示領域内にはスペーサ柱を配置せ
ずに有効表示領域とシール領域との間の領域のスぺーサ
柱だけでも十分にセル厚を一定に確保できるようにな
り、この場合も駆動回路の損傷もなく高歩留を達成する
ことができる。もしくは、有効表示領域のスペーサ柱密
度を少なくしてもよいことは言うまでもない。

【００７５】また、液晶セルを形成する場合にアレイ基
板よりも対向基板を大きくして形成する場合や、一枚の
基板上に複数のアレイが形成されているものと同等の大
きさの複数の対向基板が形成されている基板で同時に液
晶セルを形成するような場合に、最終的に形成される液
晶パネルのシール剤領域の外側の液晶が充填されない部
分にもスペーサ柱を形成して最後に切り離すようにして
も良いことは言うまでもない。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板上にｐ−ＳｉＴＦＴなどにより駆動素子とともに駆動
回路を形成した一体型の液晶表示パネルを、駆動回路を
損傷する事なく、電極基板問の間隙を一定に保持できる
と共に、額縁領域の縮小を図れる事から、液晶表示装置
の小型軽量化を実現でき、携帯情報端末等の小型の装置
に適用できる。しかも液晶セル形成時の歩留向上により
装置の低価格化も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１の断面図、
（ｂ）はその一部を取り出して示す断面図、

【図２】本発明の実施の形態２を示す断面図、（ｂ）は
その一部を取り出して示す断面図、

【図３】本発明の実施の形態３を示す断面図、

【図４】図３の一部を拡大して示す断面図、

【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本発明の変
形例を示す平面図。

【符号の説明】

１１：アクティブマトリクス基板１２：画素電極１２ａ：ＴＦＴ１３：対向基板１４：液晶層１５：対向電極１７：シール剤１８：駆動回路２０：カラーフィルタ２１：遮光層２２：スペーサ柱３０：有効表示領域３１：有効表示領域外周部３２：シール領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有効表示領域にマトリクス状に配列され
た複数の画素電極およびこれらの画素電極それぞれに接
続された駆動素子を有する第一の電極基板と、この第一
の電極基板上で前記有効表示領域の周囲に設けられた前
記駆動素子を駆動する駆動回路と、対向電極を有し前記
第一の電極基板に液晶層を挟持する間隙を隔てて対向配
置される第二の電極基板と、前記有効表示領域およびこ
の有効表示領域外周部を囲むシール領域で前記第一電極
基板および第二の電極基板を接着するシール手段とを有
する液晶表示装置において、前記駆動回路の少なくとも一部が前記シール領域内に配
置され、前記シール手段が少なくとも前記駆動回路部分
で前記間隙の厚さを制御するスペーサ柱からなる間隙材
を実質的に含有しておらず、前記間隙材が、前記シール
領域に囲まれる前記間隙内に配置されることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項２】前記第一の電極基板もしくは第二の電極
基板の少なくとも一方が遮光領域を有し、前記有効表示
領域内の間隙材が、前記遮光領域に選択的に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記間隙材は円柱状，角柱状，帯状のい
ずれかのすくなくとものーつもしくは複数の組み合わせ
で構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。
【請求項４】前記間隙材は、透明部材で形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記間隙材は、着色部材で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記着色部材からなる間隙材の少なくとも
一部は、前記駆動回路の上の少なくとも一部に配置され
ていることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記間隙材の一部は、前記シール手段に囲
まれた有効表示領域外周部に沿って配置されていること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記間隙材の一部が、前記シール手段に接
していることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装
置。
【請求項９】前記間隙材の少なくとも一部は、前記駆動
回路の上の少なくとも一部にも配置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。
【請求項１０】有効表示領域と有効表示領域外周部に配
置される前記間隙材の密度が、前記有効表示領域と有効
表示領域外周部とで異なることを特徴とする請求項１記
載の液晶表示装置。
【請求項１１】前記間隙材が、前記有効表示領域内には
形成されていないことを特徴とする請求項１記載の液晶
表示装置。
【請求項１２】前記駆動回路の信号引き出し線を、前記
第一の電極基板の端面を経由して、前記第一の電極基板
の裏面まで延在することを特徴とする請求項１記載の液
晶表示装置。