JPS6145223A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はスペーサーを基板間に設け、基板間の間隔制御
をした液晶表示装置に関するものであり、特に多瓜表余
ノのために透明電極の多層配線を有する液晶表示装置、
薄膜トランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、ＭＩＭ、グイ
オート、バリスタなどの能動素子、多層配線を有する液
晶表示装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、液晶表示装置の基板間の間隔制御を目的として、
基板を接着するためのシールの中に、所定の大きさのス
ペーサーを混入して。

シール部の厚みを一定に保つと共に、液晶セル内にも、
スペーサーを散布又はスペーサーを混入した接着剤を印
刷する方法が知られており、基板間の間隔を、所定の大
きさで一定に保つようにして用いられる。

［発明の解決しようとする問題点］ 従来の方法で、スペーサーを基板に対して固定させない
場合は、液晶注入工程などにおいて、スペーサーが移動
して基板上の特定部分に集中し、鮮明な表示を妨げる原
因となる。

また、従来の方法のうち、セル内にスペーサーを混入し
た接着剤を印刷する方法によれば、スペーサーの移動は
防ぐことができるものの、微細な印刷は、フォトリング
ラフイーの技術を用いない限り困難であるため、通常全
面又はかなり大きな部分に分けて印刷されている。

しかし、この印刷法も、スペーサーを常に均一に接着剤
中に分散させておくこと、印刷時に特定部分にスペーサ
ーが集中すること等を制御することが困難で、生産性の
悪いものであった。特に配向膜の接着剤中に分散させて
印刷すれば、ｙｒたな工程は要しないものの、スペーサ
ーも集中すると配向性能に悪影響を生じることがあった
。

さらに従来のスペーサー散布方法では、基板上にスペー
サーがランダムに散布されるため、多層ｆＩ！、線、能
動素子を組み込んだ基板に対してこの方法を適用した場
合には、セルに凹凸があるためにｌ＆根板圧着時おける
スペーサーの抑圧、移動により、多層配線部分あるいは
能動素子部分が破壊されることがある。すなわち、第２
図において、スペーサー（１）は、薄゛膜）ランジスタ
のソース電極（３）上に乗ったものを示し、スペーサー
（２）は、ソース線（１）とゲート線（５）が絶縁膜を
介して交差した多層配線上に乗ったものを示している。

また、第２図のＡ−Ａ　’線、Ｂ−Ｂ　’線で切った端
面図を、第３図、第４図にそれぞれ示す、このような状
態におし翫て１例えばセル表面を指圧したりして、上方
からスペーサーに力が加わると、押圧が局所に集中し。

薄ｖ４積層構造が破壊し、上下配線の短絡、配線の断線
等を生ずるに至る。スペーサーを従来の方法でランダム
に散布した場合、スペーサーは必ず、ある確率で多層配
線部分あるいは能動素子部分の上に乗ることになり、こ
のような破壊は、回避できない問題となる。

このため、微細なパターン、例えばドツトマトリックス
のドツト間、薄膜トランジスタ基板の多重配線及びトラ
ンジスタ部分を除く部分等の特定の部分へのみスペーサ
ーを配置したものが望まれており、特に生産性、信頼性
に影響を４差なく、工程数の増加の少ないものが望まれ
ていた。

［問題を解決するための手段］ 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、本発明は複数の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示
装置において、セル間隔を一定に保持するために用いら
れるスペーサーを、これと接する表面処理膜が基板上に
塗布後未硬化な状態において、その表面に散布し、その
後乾燥硬化処理することにより、スペーサーが基板に対
して固定されていることを特徴とする。液晶表示装置で
ある。

第１図は、本発明の液晶表示装置の基本的な例の端面図
であり、ガラス基板（１１）上に透明電極（１２）を形
成した第１の基板（１３）とガラス基板（１４）上に透
明電極（１５）、　（１８）を絶縁層（１７）を介して
形成した第２の基板（１８）とをシール材（１９）でシ
ールしたところを示している。この液晶表示素子におい
ては、第２の基板上に表面処理膜（２０）が形成され、
これにスペーサー（２１）が配置接着され゛て方り、ス
ペーサー（２１）が移動しないようにされている。　特
に、このスペーサーは第２の基板の透明電極（１５）、
（１６）が交差している部分には設けられていないこと
が好ましい。

第５図は、本発明を薄膜トランジスタ基板を用いた液晶
表示装置に応用した例の平面図であり、従来例として示
した第２図に対応しており、同一部分には同一の番号を
付した。

この例では、スペーサー（２２）は、ゲート線（４）と
ソース線（５）との交差部分及びトランジスタ部分には
配置されず、かつ第１図で示したようにスペーサー（２
２）は固定されているので、移動してそれら交差部分及
びトランジスタ部分を破損することがない、さらに、ス
ペーサーを画素電極（６）の部分にのみ設けることもで
き、この方が製造は容易となる。

本発明は、この例に限られるものではなく。

１　　　　基板もガラス、プラスチック、セラミック、
金属等が使用で５、少なくとも一方の基板は透明基板と
され、必要に応じテ５ｉｏ２、Ａｌ２Ｏ３゜ＴｉＱ２、
樹脂等の７シダコ一ト層が形成されていてもよい、又、
透明電極も、金属電極とする、リード部分を金属リード
とする等してもよい。

表面処理膜は、有機、無機の各種表面処理膜が使用でき
、一層又は多層とされるが、スペーサーを散布する側の
表面処理膜の少なくとも表面は未硬化状態とされ、スペ
ーサー散布後、硬化させることによりスペーサーを固定
させうるちのであればよい０例えば、有機シリケート。

有機チタネート、有機ジルコネート、ポリイミド、ポリ
アミド、シランカップリング剤等公知の表面処理膜が使
用できる。又、５ｉＱ２゜Ａｌ２Ｏ■等を蒸着、スパッ
タリングした層、カラーフィルタ一層等の上にこれらス
ペーサーを固着できる表面処理膜を形成してもよい。

本発明ではスペーサーを後に散布するために、この表面
処理膜の形成は、従来のプロセスであるディップ法、転
写法等がそのまま使用でき、スペーサーを表面処理膜形
成材料中に混入しなくてよいため、材料中でのスペーサ
ーの不均一状態例えば凝集、沈降ｔｔｉじなく表面処理
膜形成工程の生産性の低下を生じない。

本発明において用いられるスペーサー材料としては、従
来の方法において用いられてきたガラスファイバー、ア
ルミナ粒子、プラスチック粒子等のうちから１本発明の
意義をそこなわない範囲で、適当な大きさ、形状のもの
を選べばよい。

又、本発明は、前述の例の如くスペーサーを特定の部分
のみに配置することが好ましく、具体的には電極が絶縁
層を介して交差している部分、トランジスタ、ダイオー
ド、コンデンサ等の能動素子部分を除いて配置すること
が好ましい、このようなスペーサーの配置と表面処理膜
によるスペーサーの固定により、それらの部分へのスペ
ーサーの移動を生じなく、セルの抑圧等の外力によ未ス
ペーサーが押され、その部分の絶縁層を破損してショー
トするという問題を生じない。

又、この他の応用として、上述のような破損防止という
効果はないが、視認性向上針針ることもでき、例えばド
ツトマトリクス表示の場合、ドツトとドツトの間隙にの
みスペーサーを配置してドツトの視認性を向上させるこ
ともできる。

第６図は、このように特定の部分にのみスペーサーを散
布する方法の斜視図であり、例として第５図に示したよ
うな能動素子基板で、画素電極（６）部分にのみスペー
サーを配置した液晶表示装置の例について示している。

スペーサーを散布するように表面旭理膜形成材を付与し
、未硬化状態の表面処理膜を設けた基板（３１）上に、
画素電極に対応する部分に開口部分を形成したマスク（
３２）を配置し、このマスクを介して上方からスペーサ
ー（３３）を散布する。このマスクを基板に充分近接し
て保持させておくことにより、所望の部分のみに正確に
スペーサーを配置させることができる。

このマスクとしては、例えば、エツチング等の方法で所
望のパターニングをした金属製のマスフが使用できる。

このようにしてスペーサーを散布した後、基板の表面処
理膜を加熱硬化させて、スペーサーを基板に固定し、そ
の後の配向処理工程、シール工程、液晶注入工程、注入
孔封止工程をへてセル化される。このような後の工程に
おいても、本発明ではスペーサーが移動しなく固定され
ている。

［作用］ 従来の技術では、スペーサーが基板に対して固定されて
いないため、液晶注入工程などにおいて、スペーサーが
移動してしまうことがあったが、本発明においては、表
面処理剤が未硬化の状態において散布するため、スペー
サーが基板に対して固定されており、その後の各工程に
おいても、移動することがない。

又、液晶表示装置を製造後、長期保存したり使用中にス
ペーサーが特定暗所に集合することがなく、又、セルの
押圧等によりスペーサーが移動して電極等を傷つけるこ
とがなく、信頼性が向上する。

さらに、表面処理膜材料中にスペーサーを混入しておか
なくてよいため１表面処理膜材料の原液保存中のスペー
サーの沈澱等の不均一化を生じなく１表面処理膜付与工
程も従来通りの方法が使用でき、かつ表面処理膜の特定
部分のみにスペーサーを付与できる。

本発明の方法に従って、所定の形状の開口部分を有する
マスクをスペーサー散布装置と被散布基板との間に介在
させることにより、スペーサーを基板上の特定部分、す
なわち、能動素子部分、多層配線部分以外の部分に、選
択的に散布せしめることが可能となる０、 又、マスクを２種用いて、散布する部分を変えることに
より、スペーサーの密度、径、材質を変化させることも
できる。これは、セル内部に凹凸が形成され、そのいず
れの部分にもスペーサーが要求される用途、例えば電極
部分以外は表面処理膜が厚く形成され、セルギャップが
小さくされているような液晶表示装置に応用できる。

［実施例］ 次いで１本発明液晶表示装置の実施例をその製法ととも
に示す。

複数の薄膜トランジスタを能動素子として有する基板を
用いて、液晶セルを製造するプロセスに適用した。あら
かじめ、薄膜トランジスタの、トランジスタ部分及び多
層配線分を避けて１表示画素電極部分に開口部分を有す
るような金属製マスクを、フォトエツチングの技術を用
いて作製した。薄膜トランジスタ基板にポリイミド配向
膜を塗布した後、乾燥硬化する前に、前記金属製マスク
を、Ｍｌ）ランジスタ基板に接触しない範囲で近接させ
ると共に、表示ｒｔｉ素電素上極上口部が来るように位
置を決めて保持した。しかるのちに、スペーサーを上方
から散布した。スペーサーとしては、植木ファインケミ
カル株式会社製プラスチック微粒子「ミクロパール　Ｓ
ＰＪを用いた。また、このスペーサーの散布法としては
、スペーサーをＩＰＡ、エタノール等の溶剤に１入して
、充分に撹拌、懸濁した混合液を、噴霧器を用いて散布
するという方法をとった。スペーサーｌ！を左後、所定
の条件下で配向膜焼成硬化を行ない。

さらにラビングによる配向処理、対向基板の接着、液晶
注入等の工程を経て、セルを完成させた。

このセルを顕微鏡を用いて観察したところ、本発明の方
法の効果によって、スペーサーは画素電極上に限定して
散布、固定して形成されていることを確認した。すなわ
ち、所定の位置に散布、固定されたスペーサーは、ラビ
ング液晶注入等の工程で、全く移動していなかった。こ
のため１表示画面においても均一なセル間隔を反映して
ムラがなく、またスペーサーに起因する配向ムラも全く
現われず、良好な配向が得られた。

続いてセル点灯検査をしたところ、従来の方法と比較し
て、著しい改善をみた。すなわち、従来の方法でスペー
サーをランダムに散布した場合においては、前述のよう
にスペーサーζ１因して、！膜トランジスタのゲート−
ドレイン間短絡、ゲート−ソース間短絡、ゲート線断線
ソース線断線等が、一枚の基板上の２，５００個のトラ
ンジスタの中で、おのおの１０〜３０個はど発生してい
たのに対し１本発明の方法によった場合においては、こ
れらの欠陥が全く発生しなかった。このため、これらの
欠陥に起ｍ米ｇ起因する表示欠陥も全く現われず、きわ
めて良好な点灯画面を得た。

［発明の効果］ 本発明の液晶表示装置は、スペーサーが一方の基板に固
定されてでおり、スペーサーが移動しないため、スペー
サーが集合して視認性を低下したり、電極等を損傷した
りすることがなく、表面処理膜付与工程も従来の工程が
そのまま使用できる生産性の良いものである。

１　　　　又、スペーサーを特定部分のみ配置すること
ができるため、電極の交差部分、能＊素子部分に外圧が
加わった場合においてもこれらの部分の絶縁が破損し短
絡を生じることがなく、液晶表示装置の信頼性を向上さ
せることができる。

本発明は、これらの例に限られなく、能動素子を有する
液晶表示装置、多重配線を有する液晶表示装置を始め、
種々の液晶表示装置に使用でき、種々の応用が可能なも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の基本例の端面図 第２図は、Ｗｔ膜トランジスタ基板を用いた従来例の平
面図 第３図及び第４図は、第２図のＡ−Ａ　’面端面図及び
Ｂ−Ｂ’面端面図。 第５図は、薄膜トランジスタ基板を開いた本発明の例の
平面図。 第６図は、本発明の液晶表示装置を製造する工程を説明
する斜視図。 スペーサー：　ｌ、　２．２１．２２．３３表面％ＲＰ
Ｑ：２０　　　ａｌｉ板：３１　　　マスク：３２等に
スペーサーを配置しないことにより、セル第１図 溶３図 ５：ゲート線 笛４　図 ５：ゲ一ト線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示装置に
   おいて、セル間隔を一定に保持するために用いられるス
   ペーサーを、これと接する表面処理膜が基板上に塗布後
   未硬化な状態において、その表面に散布し、その後乾燥
   硬化処理することにより、スペーサーが基板に対して固
   定されていることを特徴とする液晶表示装置。 ２、スペーサーを散布する際に、散布装置と被散布基板
   との間に、所定の形状で開口部分を設けたマスクを介在
   させることにより、ス ペーサーを基板上の特定部分に選択的に散布することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表示装置。 ３、基板の少なくとも１枚が多層配線を有する基板であ
   り、スペーサーが多層配線の積層部分以外の部分に設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の液晶表示装置。 ４、基板の少なくとも１枚が能動素子を有する基板であ
   り、スペーサーが能動素子部分以外の部分に設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の液晶
   表示装置。 ５、基板の少なくとも１枚が能動素子と多層配線を有す
   る基板であり、スペーサーが能動素子及び多層配線の積
   層部分以外の部分に設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の液晶表示装置。 ６、能動素子がトランジスタであることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項又は第５項記載の液晶表示装置。