JPS63223728A - 液晶表示装置の製造方法 - 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〕 本発明は液晶表示装置の製造方法に係り、特に、ＴＰＴ
基板とカラーフィルタを配した共通電極基板とを一定の
ギャップ間隔で貼り合わせる際にＴＰＴ素子に損傷を防
止することに好適な液晶表示装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、液晶表示装置の１つであるアクティブマトリクス
液晶表示パネルのスペーサ材としては所定の径を持つグ
ラスファイバーを所定の長さに切断して使用するのが一
般的であった。この時のスペーサ材の選択基準としては
、前記上板と下板とを熱硬化性の封着剤を用いて一定の
加重で加熱接着する際に、熱変形によりギャップ間隔が
画面内で不均一にならないことが最も重要なポイントで
あった。従ってスペーサ材としては、加熱加重を行って
も、熱変形を起こし難いグラスフィバ−が主として使用
されてきた。最近になって、プラスチック製の硬い超微
球体が開発され、一部の液晶パネルに使用され始めてい
るが、大面積、高集積度のａ−ＳｉＴＦＴ　アクティブ
マトリクス液晶バルルにこれを適用した場合の性能およ
び信頼性その他の問題点は全く不明である。また、特公
昭６１−３３１６６号公報に示されているような画素に
対応するマスクを用いて電極部以外の場所にスペーサを
配置させる方法も、一画素の構造が簡単で面積当りの画
素数が少い単純マトリックスパネルの場合には適用可能
であるが、上記のアクティブマトリックスパネルでは適
用が困難である。

そこで、画素ｍＭ、）、σが８万から１００万個にも及
ぶ上記のアクティブマトリックス液晶パネル全体に一様
な密度でスペーサを分散させた場合に、各画素毎に設置
された画素選択用のａ−ＳｉＴＦＴパターンとスペーサ
が重なり合ってもＢ　　５ｉＴＦＴが損傷を受けてゲー
ト・ドレイン短縮などの不良を引き起こさないスペーシ
ング法の開発が液晶表示装置の装造方法のために必要と
なった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第１図は従来技術の透過型ａ−ＳｉＴＦＴ　アクティブ
マトリックス液晶表示パネルの一画素部分の断面図の一
例を示したものである。上記パネルは各画素毎にａ−３
ｉＴＦ’Ｔ　およびＩＴ○画素電極を配置した透光性ガ
ラス基板１−（下板）と各画素に対応する色フィルタお
よびＩＴＯの共通電極を配置した透光性ガラス基板１６
（上板）をグラスファイバなどのスペーサ材１２を挟持
させて、所望のギャップ間隔を保つように貼り合わせ、
液晶１】−を封入した断面構造になっている。下板１上
のａ−ＳｉＴＦＴ　は通常、Ｃｒゲート電極（走査線）
２、ＳｉＮゲート絶縁膜３、ａ　−Ｓ　ｉ：丁（（ｊ）
半導体４、Ｃｒ　／　Ａ　Ｑ二層膜からなるドレイン電
極（信号線）５およびソース電極６からなっている。Ｉ
ＴＯ画素電極７はソース電極６と電気的に接続されてい
る。これらのパターンＬにＳｉＮ保ｒ！Ｉ膜８および遮
光膜９が順次形成され、最後に、配向膜１０が塗布され
て下板基板となる。

一方、立板１６上には各画素に１対１に対応するカラー
フィルタｍｍ１５．フィルタ保護膜１４、ＩＴＯ共通電
極１３．配向膜１０が順次形成された構造になっている
。前述した如く、これら上下の板を貼り合わせる時、上
下の板の間隔を一定に保つために、通常、グラスファイ
バ製のスペーサ材を用いると、第１図に示したように、
ａ−ＳｉＴＦＴ　」二にグラスファイバーが乗り越えた
箇所がある確率で発生する０例えば、グラスファイバー
を１０個／ｍｍ”の密度で画面内に分布させた時、一画
素のサイズを２００μｍ×２００μｍとすると１＋ｍ２
−中に２５画素が存在することになり、一画素中のａ−
８ｉＴＰＴ　の面積は高々一画素の１０％程度であると
考えると、２５画素中に一個の確率で乗り越えが発生す
ることになる。

上■の板をシール材を用いて貼り合わせる時、１５０℃
、１ｋｇ／ｃｄ程度の熱加重をかけて、ギャップ出しを
行うが、この時、上記の乗り越えが発生しているとその
部分に特異的に大きな加重がかかる。グラスファイバー
は干−ス硬度５５程度でＴＰＴ素子と比較して硬い上に
、１　ｋｇ／、−ｄ当りの圧縮率も通常２〜３Ｘ１０−
’％と小さく変形が起こりにくいため、ＴＰＴ素子の圧
砕の発生率が高くなってしまうぃ 例えば、ＴＰＴの圧砕によって、ゲー＋−′ｆｆｔ極（
走査線）とドレイン電極（信号線）が短絡すると、液晶
ディスプレーでは短絡したＴ　ＦＴの画素部分から線状
にのびた欠陥（線欠陥）となる。特に、ａ−８ｉ　　Ｔ
Ｆ’ｌ”　　を使ったアクティブマトリックス液晶パネ
ルではＡ−３ｉ膜およびグーｌ−絶縁膜として用いるＳ
ｉＮ膜とも硬くて脆い材質であり、ＴＰＴ素子部の出っ
張りも０．５〜１．５μｍ程度の高さがあるために、特
に上記の圧砕が発生しやすい、また、圧砕によって電気
的な短絡が一度発生すると破壊が進行しやすいことも問
題点である。このような欠陥の発生した液晶パネルはデ
ィスプレー用のパネルとして使用することはできない。

そこで、上下の板を貼り合わせ工程で発生する。

グラスファイバによるＴ　Ｆ　”１”の破壊を防止した
新らしい貼り合わせ方法が必要となった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、本発明の液晶表示装置
の製造方法では、第２図に示すようにＴＰＴ素子および
走査線および信号線のクロスオーバの配線の存在する画
面領域２３上には圧縮率および熱変形性の大きいプラス
チック製の球形ビーズ２６を使用し、引き出し配線の存
在する領域２２上の上板２１と下板２８を貼り合わせる
シール材２４中にはグラスファイバ２５を分散させて、
熱加重をかけて貼り合わせる。

〔作用〕

上記の方法によれば、上板２８および下板２１の全体的
なギャップ出しは、圧縮率が小さくかつ熱変形および加
圧変形の少ないシール社内のグラスファイバー２５を主
として受は持ち１画面部分のギャップ出しは圧縮率が大
きくかつ多少の熱変形性を持つプラスチック製ビーズ２
６が担当することになる。端子引き出し領域２２ではグ
ラスファイバを用いても、走査線および信号線のクロス
オーバ部やＴＰＴが存在しないので前述の問題点は発生
しない、また、グラスファイバのギャップ出し性能がプ
ラスチックビーズより優れている利点を活用することが
できる。即ち、第３図は直径７μｍのグラスファイバお
よびプラスチック製ビーズのスペーサを用いた時のスペ
ーサ分散密度に対するギャップ間隔特性を調べた一例を
示したものであるが、プラスチックビーズはキャップ間
隔の分散密度依存性が大きくギャップ出しの再現性に難
点があるの（第３図１曲線ａ）に比し、グラスファイバ
のスペーサではプラスチック製より一桁少ない分散密度
で再現性の良いギャップ間隔（第３図、曲線ｂ）が得ら
れることがわかる。

第４図は画面部に分散させたプラスチック製の球形スペ
ーサがたまたまａ、−ＳｉＴＦＴ素子部に乗った場合の
断面図を示したものである。この場合、プラスチックス
ペーサは圧縮率が大きく。

多少の熱変形性も有するため、熱加重前に第４図の１７
に示す如く球形であったものが、熱加重後には１８に示
す如く変形して、ＴＰＴ素子を圧砕することを防ぐこと
ができる。また、球形のプラスチックビーズを用いるこ
とはＴ　Ｆ　’Ｉ’素子上にプラスチックスペーサが乗
る確率を低減させることに効果がある。

第５図は上記のプラスチックスペーサ材を用い。

−３０℃から２００℃の温度範囲で１個ずつ加重をかけ
た時の圧縮率の変化の一例を示した図である６曲線ａは
比較的低温時に実現する圧縮特性であり、曲線すは比較
的低温時に実現する圧縮特性である。−３０’Ｃから２
００℃の温度範囲では圧縮特性の下限ａと上限すではさ
まれた斜線領域内で変化する圧縮特性を示す、即ち、第
５図から例えば２０ｋｇ加重時の圧縮率が一３０℃から
２００℃の範囲内で１０〜２０％の範囲内に含まれるよ
うな圧縮特性を示すプラスチックスペーサ材を用いれば
、ａ−ＳｉＴＦＴ素子を圧砕することなく、ギャップ出
しができることが判明した。

このような圧縮特性を示すプラスチックスペーサ材とし
ては、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合物、
ポリスチレン、或いは、ベンゾグアナミン・ホルムアル
デヒド縮合物などからなるプラスチックスペーサ材が適
当であることがわかった。

また１画面領域内でのプラスチックスペーサ材の分散密
度は第３図に示したように３０〜１００個／ｍｍ２の範
囲内で使用すれば良く、シール社内のグラスフィバスペ
ーサは５〜５０個／１ｍ”の範囲内で使用すれば良いこ
とが判明した。

本発明の方法はａ−８ｉ　　ＴＦＴ　の代りにａ　−３
ｉｎｉＰダイオードをリング状に組み合わせて、非線形
特性を持たせた形のアクティブマトリックス形の液晶デ
ィスプレーパネルにも適用できることは言うまでもない
ことである。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例にて説明する。

実施例 第４図に示すように、下板ガラス基板１上に、膜厚Ｑ、
１　μｒｎのＣｒゲートｆｉ極（走査線）２、パターン
、５ｉＨａ−ＮＨｓ　　Ｎ２系ガスを用いたプラズマＣ
ＶＤ法により０．３μｍの膜厚に堆積したＳｉＮゲート
絶縁膜３，５ｉＨｉ系ガスを用いたプラズマＣＶＤ法に
より堆積した膜厚０．３μ醜のａ−３ｉ：Ｈ（ｉ）膜パ
ターン膜厚０．１層ｍのＣｒ、０．３μｍのＡＱの２層
よりなるドレインｆｆ１Ｉｆｊ　（信号線）５およびソ
ース電極パターン６を順次形成して、ａ−３ｉＴ、Ｆ・
Ｔマトリックスアレーとする。この時、ドレイン電線お
よびソースｆｆ１ｔｉとａ−８ｉ　：　Ｈ（ｉ）とのコ
ンタクト部分には通常ａ−８ｉ　：　Ｈ（ｎ）層４１が
介在するように作製する０次に、ＩＴＯ画素電極パター
ン７を各画素に対応するソース電極６と電気的に接続す
るように形成する。この上に、ＳｉＮパッシベーション
膜８、Ａｆｌ遮光膜９．配向膜１０を順次形成して下板
ガラス基板とする。

上板ガラス基板１６上には第４図に示すように、各画素
電極に対応するように配置された赤、緑。

青の色フィルタ一層１５、有機樹脂よりなる保護膜１４
、画面領域全面をカバーするようにパターン化されたＩ
ＴＯ対向電極１３、配向膜１０が形成されている。

上記の上板および下板ガラス基板を位置決めして貼り合
わせる際に、第２図に示すように、熱硬化性のポリイミ
ド樹脂からなるシール材２４中には直径８μｍのグラス
ファイバ２５を８〜２０個／　ｗ　”の面密度で分散さ
せ、画面部２３上にはビニルベンゼンを主成分とする架
橋共重合物からなる直径８μｍのプラスチック製球形ビ
ーズ２６を４０〜５０個／■２の面密度で分散させた状
態で貼り合わせる０次に、１５０℃、１ｋｇ／ａｉの熱
加重をかけて、上下の板のスペースが一定になるように
ギャップ出しの仮硬化を行う。この時１例えば１．２ａ
ａＸ１５ｍの基板を用いた場合には１８０欣の加重が均
一にかかる必要がある。しかし、第４図に示したように
、たまたま、ＴＰＴ素子上にプラスチックビーズ１７が
乗った場合には、ビーズおよび’ｌ’　Ｆ・’　Ｔ素子
部に過剰の圧力がかかることになる。しかし、本発明の
方法においては、プラスチックビーズ１７は第５図の斜
線部に含まれる圧縮特性を有するため、１８に示したよ
うな形に変形するので、ＴＰＴ素子を圧砕することがな
い。

例えば、画面部の画素数が６４０Ｘ６００＝３８４．０
００画素からなる液晶パネルの場合でも１画面部にグラ
スファイバを用いた場合には１０個／３８万画素の確率
でＴ　Ｐ　Ｔ素子の破壊が発生したが、プラスチックビ
ーズでは１個７３８万画素以下の確率にまで低減できる
ことが確認された。また、第２図に示すように、端子配
線部２２上のシール材２４中にはギャップ出し特性の良
好な（第２３図）グラスファイバ２５を用いているので
、上板と下板とのギャップ間隔の均一性も再現性良く得
られた６ 次に、１３０℃、４時間の本硬化を行なった後、液晶（
第２陶の２７．第４図の１１−）を封入し、パネルの周
辺に駆動回路をつけて、アクティブマトリックス方式の
液晶パネルモジュールを完成させる。この液晶パネルを
液晶カラーテレビ用として用いると、線欠陥や面内のコ
ントラス１−比のムラのない良好な特性の製品が得られ
た。

〔発明の効果〕

実施例で詳細に述べたごとく、本発明の液晶表示装置の
製造方法によれば、ａ−８ｉＴＰＴ　が高密度で多数集
積された画面領域内では圧縮率の比較的大きいプラスチ
ック製のスペーサ材を用いているので、上下の板を熱加
重をかけて貼り合わせる際に、スペーサ材によるＴＦＴ
の破壊を防止することができ、また、端子配線部で上下
の板を貼り合わせるシール材中にはギャップ出し特性の
良い硬いグラスファイバを用いているので、ギャップ間
隔の面内均一性および再現性も優れている。

従って、本方法を用いた液晶表示装置では、線欠陥およ
び１画面内での明るさのムラが発生することを抑制する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアクティブマトリクス液晶ディスプレイ
パネルの一画素部の断面図、第２図は本発明の液晶表示
装置において、スペーサ材の配置を示した断面図、第３
図はスペーサ材のギャップ出し特性を示した図、第４図
は本発明の液晶表示装置−画素部の断面図、第５図は本
発明で使用するプラスチックスペ−サの圧縮特性の範囲
を示した図。 １・・・下板ガラス基板、２・・・ゲート電極、３・・
・ゲート絶縁膜、４−ａ−８ｉ　：　Ｈ（ｉ）　、４１
−ａ　−８ｉ　：Ｈ（ｎ＋　）、５・・・ドレイン電極
、６・・・ソース電極、７・・・ＩＴＯ画素電極、８・
・・パッシベーション膜、９・・・遮光膜、１０・・・
配向膜、１１・・・液晶。 １２・・・グラスファイバ、１３・・・ＩＴＯ対向電極
。 １４・・・保護膜、１５・・・カラーフィルタ、１６・
・・上板ガラス基板、１７・・・元の形のプラスチック
スペーサ、１８・・・変形後のプラスチックスペーサ、
２１・・・下板ガラス基板、２２・・・端子配線部、２
３・・・画面配線部、２４・・・シール材、２５・・・
グラスファイバ、２６・・・プラスチックスペーサ、２
７・・・液晶、２８・・・上板ガラス基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ−ＳｉＴＦＴを用いた液晶表示装置の製造工程に
   おいて、ａ−ＳｉＴＦＴおよび ＩＴＯ画素電極を配置したガラス基板と色フィルタおよ
   びＩＴＯ対向電極を配置したガラス基板とを一定のギャ
   ップ間隔を保つて貼り合わせる際に、端子取り出し用の
   配線領域上のシール材中にはグラスファイバをスペーサ
   材として用い、液晶を充填する画面領域上には弾力性の
   あるプラスチックスペーサ材を用いることを特徴とする
   液晶表示装置の製造方法。 ２、上記のプラスチックスペーサ材が球形であり、かつ
   、−３０℃から２００℃の温度範囲内で２０ｋｇ加重時
   の圧縮率が１０％〜２０％の範囲内に含まれるプラスチ
   ックスペーサ材であることを特徴とする特許請求の範囲
   第一項記載の液晶表示装置の製造方法。 ３、上記のプラスチツクスペーサ材がジビニルベンゼン
   を主成分とする架橋共重合物、ポリスチレン、或いは、
   ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物を主成分と
   する架橋共重合物であることを特徴とする特許請求の範
   囲第一項記載の液晶表示装置の製造方法。 ４、上記のプラスチックスペーサ材の画面領域内の分散
   密度が３０個／ｍｍ＾２から１５０個／ｍｍ＾２の範囲
   内にあり、上記グラスファイバスペーサ材のシール材中
   の分散密度が５から５０個／ｍｍ＾２の範囲内にあるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の液晶表示装
   置の製造方法。