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JPH09120072A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH09120072A
JPH09120072A JP7229504A JP22950495A JPH09120072A JP H09120072 A JPH09120072 A JP H09120072A JP 7229504 A JP7229504 A JP 7229504A JP 22950495 A JP22950495 A JP 22950495A JP H09120072 A JPH09120072 A JP H09120072A
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liquid crystal
spacer
crystal display
active matrix
matrix substrate
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内 昭 一 倉
Daisuke Miyazaki
崎 大 輔 宮
Hitoshi Hado
藤 仁 羽
Muneharu Akiyoshi
吉 宗 治 秋
Teruyuki Midorikawa
川 輝 行 緑
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Toshiba Corp
Toshiba Development and Engineering Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスティックビーズを使用せずに表示性能
および歩留りを向上させ、工程数を減少でき、安価なカ
ラー表示型液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 対向基板（３０）設けられた柱状スペー
サ（３３）をアクティブマトリクス基板（１０）の配線
層、特に最下層配線層（１３）上に当接させることによ
り、絶縁の維持を図る。スペーサ（３３）は着色層の積
層体で構成される他、フォトリソグラフィによりレジス
トをオーバーハングを有する形状とすることにより、側
面に導電層が形成されないため、当接位置を自由に選択
でき、さらに、スペーサを上層ほど径の大きい着色層の
積層体とすることにより、工程を減少させることができ
る。当接される配線層として補助容量線とすることもで
き、スペーサを導電性着色層として電極転移部材として
機能させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示素子に係
り、表示性能が良く、歩留りが高く、工程数の少ない液
晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、一般的に用いられている液晶表示
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。
【０００３】カラー表示用の液晶表示素子は２枚のガラ
ス基板の内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（Guest Host）
形、あるいはＥＣＢ（Electrically ControlledBirefri
ngence ）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。
【０００４】また、カラー型アクティブマトリクス駆動
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部材（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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラス
ティックビーズ等をスペーサとして用いるこれらの液晶
表示素子では、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
トラストが低下してしまうという問題がある。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、表示不良となり歩留りの低下を招いていた。
【０００６】このため、プラスティックビーズ等を使用
しない液晶表示素子を実現するため、ＴＦＴ部にカラー
フィルタの複数の着色層を積層して柱状スペーサを形成
するようにしたものが提案されている。
【０００７】しかしながら、この場合はＴＦＴ部に圧力
が加わるため、素子の信頼性上問題がある他、ＴＦＴの
表面は凹凸が多いために基板間距離を一定に保つことが
困難であるという問題がある。
【０００８】また、対向電極であるＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）膜が柱状スペーサの頂部、側部にも被膜される
ためにこのスペーサが上層配線、画素電極、信号線電
極、ゲート電極等に当たることによって、不必要な電気
的容量が発生して電圧波形のなまりや遅延を招いて所望
の表示特性が得られなかったり、電気的短絡が発生して
表示不良を招くという問題があった。
【０００９】さらに、電極転移部材を画面周辺部に配設
する関係上、液晶表示素子の非表示領域の面積を減少さ
せるのは困難であった。
【００１０】本発明は、上記問題を解決しようとするも
のであり、表示性能が良く、歩留りが高く、工程数の少
なく、安価なカラー表示型液晶表示素子を提供する事を
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の解決手段は、一主
面上に互いに交差するよう配列された複数の走査線およ
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、当該走査線および信号線に接続されたス
イッチング素子と、このスイッチング素子ごとに接続さ
れた画素電極と、補助容量線とを配設したアクティブマ
トリクス基板と、一主面上に共通電極、着色層よりなる
カラーフィルタ、および柱状突起をなすスペーサとを有
する対向基板とを備え、前記スペーサが配線層である前
記走査線、信号線、補助容量線のいずれかに対応した位
置で前記アクティブマトリクス基板に当接するように前
記アクティブマトリクス基板および前記対向基板の主面
どうしを対向させ、これらの間に液晶組成物を挟持した
液晶表示素子にある。
【００１２】このプラスティックビーズをスペーサとし
て用いる必要がなく、表示性能の向上、歩留りの向上、
工程の簡略化、コストダウンを達成できるとともに、柱
状スペーサの当接によっても絶縁性の劣化を招きにくい
場所でスペーサを当接させているので高い信頼性を維持
できる。
【００１３】スペーサを配線層のうち、最下層配線層と
当接するようにした場合には、最下層の配線上に２層以
上の絶縁膜が存在することが多く、絶縁性の維持が容易
に達成される。
【００１４】スペーサを配線層のうち、中間層配線層と
当接するようにした場合には、最下層配線に対応して当
接するのと比較して高さがあるので、スペーサの高さを
低くでき、製造上有利となる。さらに、中間層配線層の
配線上に２層以上の絶縁層が存在することが多く、絶縁
性の維持が容易に達成される。
【００１５】スペーサを配線層のうち、最上層配線層と
当接するようにした場合には、スペーサの高さを低くで
きるため、製造上有利となる。
【００１６】最上層配線層上に少なくとも１層の絶縁膜
を伴うと絶縁の維持上有利である。
【００１７】このような構成は、ゲートがソース、ドレ
インよりも上方に設けられた正スタガ型をなしており、
スペーサが当接する最下層の配線層が信号線である場
合、ゲートよりも上方にソース、ドレインが設けられた
逆スタガ型をなしており、スペーサが当接する最下層の
配線層が走査線あるいは補助容量線である場合の双方に
適用される。
【００１８】スペーサが当接する配線層上でのスペーサ
面積の合計が、当該走査線上に形成されたアクティブマ
トリクスのトランジスタの合計面積の２倍以下であり、
また、スペーサが当接する配線層上に存在するスペーサ
の数が、当該走査線上に形成されたアクティブマトリク
スのトランジスタの数に対して一次関数の関係にあるよ
うな場合、最も良好な結果が得られる。
【００１９】第２の解決手段は、対向基板の柱状スペー
サをアクティブマトリクス基板の非画素部の非配線部に
当接するようにしたものであり、ショートの問題を完全
になくすことができる。
【００２０】第３の解決手段は、対向基板の柱状スペー
サをアクティブマトリクス基板の非画素部と画素部の境
界部を含んで当接するようにしたものであり、スペーサ
の当接場所が画素内でラビングの終端位置であるとラビ
ングの影の影響がその画素および他の画素に及びにく
い。
【００２１】非画素部と画素部の境界領域内と当接する
スペーサは青色のフィルタ位置に形成されていると最も
視覚的な影響を少なくできる。
【００２２】第４の解決手段は、対向基板の柱状スペー
サをアクティブマトリクス基板の補助容量線に対応した
位置で当接させるようにしたものであり、絶縁膜が破壊
されても影響が少ない。
【００２３】むしろ、スペーサを導電性材料で形成する
ことによって、アクティブマトリクス基板から対向基板
に電圧を印加するための電極転移部材として用いること
ができる。
【００２４】補助容量線は画素電極上に絶縁膜を介して
形成され、あるいは補助容量線の上に絶縁膜を介して画
素電極が形成されるようにしてもよい。この場合、画素
電極の上に絶縁膜が形成されてこの上にスペーサが当接
するようにすれば、絶縁を良好に保つことができ、画素
電極との干渉を防止するには画素電極を除去すれば良
い。
【００２５】また、本発明の第５の解決手段によれば、
対向基板にはスペーサをオーバーハングを有する形状に
形成する。このようなオーバーハングを有する形状は、
フォトリソグラフィによりレジストの成形あるいはカラ
ーフィルター形成時に柱状の着色層を２層以上重ねて作
成し、あるいは下層の柱の太さを上層より小さくするこ
とにより実現できる。
【００２６】このような構成では柱状スペーサを開口部
を避けて形成することができるため、スペーサからの光
漏れはなくなり、かつスペーサの断面形状がオーバーハ
ングを有する形状となるため、スペーサ側面への導電膜
形成が防止され、スペーサの当接場所を問わず、短絡や
不要な寄生容量を発生しない。
【００２７】さらに、このスペーサが同様の作用を実現
できるばかりかスペーサ形成工程を省略できる。
【００２８】また、オーバーハングを有する柱状スペー
サの外周に柱状スペーサの高さより低い同心に配置され
た円筒状壁体を設けることでスペーサ側面への導電膜の
形成を妨げることができ、柱状スペーサに対して配向膜
の配向処理方向の進入側の位置に前記柱状スペーサの高
さより低い柱状障壁を設けることでラビングに対する信
頼性を維持できる。
【００２９】本発明の第６の解決手段では、オーバーハ
ングを有する積層着色層によるスペーサをアクティブマ
トリクス基板の最下層配線層に当接させており、第１の
解決手段と第５の解決手段とを組み合わせた場合に相当
する。
【００３０】第７の解決手段は、アクティブマトリクス
基板側にカラーフィルタを形成したものにスペーサを当
接させるようにしたものである。
【００３１】第８の解決手段は、スペーサ自体を絶縁型
としたもので、良好な絶縁を保つことが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のいく
つかを詳述する。
【００３３】図１は本発明による実施の一形態にかかる
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１０と対向基
板３０とが対向配置され、それらの間に液晶組成物４０
が封入されている。
【００３４】図２はアクティブマトリクス基板１０の構
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１２が、配線部には走査線１３がそれぞれ配設され、
これらの上には絶縁膜１４が堆積されている。この絶縁
膜１４上でゲート電極１２の上方にはアモルファスシリ
コンよりなる半導体膜１５が形成され、この半導体膜１
５および絶縁膜１４にまたがるようにソース１６および
ドレイン１７が半導体膜１５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１７には
信号線１８が連結されて形成され、ソース１６には画素
電極１９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２０が形成され、画素部の全面
には配向膜２１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。
【００３５】再び図１を参照すると、上側の対向基板３
０は、ガラス基板３１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３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ
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３３が形成されている。このス
ペーサ３３は赤色層３３Ｒ、緑色層３３Ｇ、青色層３３
Ｂよりなっており、これらはカラーフィルタ３２Ｒ、３
２Ｇ、３２Ｂに対応するものである。そして全面に透明
電極膜３４および配向膜３５が堆積されている。
【００３６】両基板は対向され、対向基板３０のスペー
サ３３はアクティブマトリクス基板１０の走査線１３に
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３３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。そして両基板の
間には液晶組成物４０が充填封入されている。
【００３７】次にこのような液晶表示素子の製法を説明
する。まず、通常ＴＦＴを形成するプロセスと同様に厚
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、薄膜トラン
ジスタと電極配線をマトリクス状に形成する。ここでは
縦横それぞれ１００画素、合計１００００画素とアモル
ファスシリコンＴＦＴアレイを有するアクティブマトリ
クス基板１０を形成するものとする。このアクティブマ
トリクス基板においては、走査線が最下層に配置されて
おり、その上部には、２層の絶縁膜１４、２１が形成さ
れている。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
の厚さで塗布し、ラビング処理を行い、配向膜２１を形
成する。
【００３８】次に対向基板３０は次のようにして形成さ
れる。ガラス基板３１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後、ｐＨ１
１．５のアルカリ水溶液にて現像し、２００℃ ６０分
の焼成を行って膜厚 ２．０μｍの遮光層３６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）をスピンナーで全面に塗布し、スペーサ
の形成予定箇所および赤色フィルタ形成予定箇所に光が
照射されるようなフォトマスクを用いて３６５ｎｍの波
長で１００ｍＪ／ｃｍ2 照射し、ＫＯＨの１％水溶液で
１０秒間現像し、その部分に赤の着色層を形成する。こ
こでは、スペーサの配置位置は対向するアクティブマト
リクス基板の走査線と相対する場所とし、信号線やＴＦ
Ｔ、画素電極との重なり部を避けた場所とする。これ
は、前述したように、アクティブマトリクス基板におけ
る最下層である走査線の上には少なくとも２層の絶縁膜
が形成されているため、スペーサの当接によって絶縁が
損なわれるようなことが極めて少ないためである。
【００３９】同様に緑、青の着色層をそれぞれ塗布、露
光、現像してスペーサおよびカラーフィルタを形成し、
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）、青の着色層はＣＢ−２０００（富士ハント
テクノロジー（株）製）を用いる。その後、透明電極３
４としてＩＴＯ膜を１５００Ａの厚さにスパッタ法で成
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３５を形成する。
【００４０】その後、対向基板３０の配向膜３５の周辺
に沿って接着剤３７を液晶注入口（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剤を接着剤１５の周辺の電極
転移電極上に形成する。次に両基板の配向膜２１、３５
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１０，３０を配置し、接着剤を加熱硬化させ基
板１０，３０を貼り合わせる。次に通常の方法により注
入口より液晶組成物４０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す
る。
【００４１】このようにして形成されたカラー表示型ア
クティブマトリクス液晶表示素子は、プラスティックビ
ーズを用いていないためコントラスト比が高く、質の良
い表示が得られ、しかも高い信頼性が得られた。
【００４２】この実施の形態において説明され、後続の
実施の形態においても適用可能な材料は限定的なもので
はなく、他のものも使用できる。例えば、遮光層形成の
ための黒色樹脂として非感光性のものを使用することが
でき、また、着色層を形成するための着色材料としての
染料を分散させたアクリル樹脂として、赤はＰｉｃＲｅ
ｄ０２、緑はＰｉｃ Ｇｒｅｅｎ０２、青はＰｉｃ Ｂ
ｌｕｅ０２（いずれもブリューワーサイエンス（株）
製）を用いても良い。
【００４３】なお、この実施の形態ではアクティブマト
リクス基板はＴＦＴ部が逆スタガ型と称される構造とな
っていたが、他の形式のアクティブマトリクス基板にお
いても最下層と当接させることにより同様の効果が期待
できる。
【００４４】図３は正スタガ型と称されるアクティブマ
トリクス基板５０の構造を示す断面図である。ガラス基
板５１の主面側のＴＦＴ部にはソース５２、ドレイン５
３が所定距離を隔てて対向配設されている。これらの間
とソース、ドレインの一部にかけてアモルファスシリコ
ンよりなる半導体膜５４が形成され、ドレイン１７には
信号線１８が連結されて形成されている。これらの全面
には絶縁膜５６が堆積されている。先に説明したソー
ス、ドレイン間の上方の絶縁膜５６上にはゲート電極５
７が形成される。また、配線部においては絶縁膜５６上
に走査線５８が形成されている。そして、ＴＦＴ部およ
び配線部の全面に保護膜５９が形成されている。なお、
図示されていないが、図２の場合と同様に、画素部の全
面には配向膜が形成されている。
【００４５】このような正スタガ型アクティブマトリク
ス基板を用いた場合には、スペーサを当接する位置は最
下層である信号線５５とする。この場合も信号線５５の
上には２層の絶縁層が形成されており、スペーサを当接
させた場合に絶縁特性が劣化する可能性が最も少ない。
【００４６】なお、スペーサが当接する最下層配線層上
での面積について検討すると、面積が多いほどスペーサ
としての機能を安定に発揮するようになるが、あまり多
いと寄生容量が無視できなくなり、印加電圧波形のなま
りや遅延を生じ、表示特性を劣化させる。このため、ス
イッチング素子、例えばトランジスタの合計面積の２倍
以下であることが望ましい。しかし、基板間距離を安定
に維持するため、スペーサが当接する最下層配線上での
合計面積は、スイッチング素子、例えばトランジスタの
合計面積の２０分の１以上であることが必要である。な
お、ここでスイッチング素子面積とは半導体層の面積を
いう。
【００４７】また、最下層配線層上に当接するスペーサ
の数については、スイッチング素子、例えばトランジス
タの数に応じた数が必要であること、マトリクスの端部
に全体の大きさに応じた一定数が必要であることから、
スイッチング素子、例えばトランジスタの数に対して一
次関数の関係にあることが必要であることは明らかであ
る。
【００４８】以上の実施の形態によれば、スペーサは最
下層の配線層に当接するようにしているが、他の層でも
良い。そのような実施の形態のいくつかを以下に示す。
【００４９】図４は本発明の第２の実施の形態を示すア
クティブマトリクス液晶素子の素子断面図である。
【００５０】この液晶表示素子は、アクティブマトリク
ス基板６０と対向基板８０とが対向配置され、それらの
間に液晶組成物４０が封入されている構成となってい
る。
【００５１】アクティブマトリクス基板６０はＴＦＴ部
が逆スタガ構造となっており、ガラス基板６１の主面側
のＴＦＴ部にはゲート電極６２が配設され、この上には
絶縁膜６３が堆積されている。この絶縁膜６３上でゲー
ト電極６２の上方にはアモルファスシリコンよりなる半
導体膜６４が形成され、この半導体膜６４および絶縁膜
６３にまたがるようにソース６５およびドレイン６６が
半導体膜６４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１６６にはゲート線や補
助容量線などのポリシリコン等でなる中間配線層６７が
連結されて形成され、ソース６５には画素電極６８が連
結形成されている。そして、ＴＦＴ部の全面に絶縁膜６
９および保護膜７０が形成され、画素部の全面には配向
膜７１が形成されている。図４から明らかなように、ゲ
ート電極配線６２は中間配線層６７よりも下に位置して
いる。なお、中間配線層は上層配線層に対して中間的に
位置する配線層をいい、何が中間層であるかは、場所に
よって異なるものである。
【００５２】また、上側の対向基板８０は、ガラス基板
８１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８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂ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８３が形成されている。このスペーサ８３は赤色
層８３Ｒ、緑色層８３Ｇ、青色層８３Ｂよりなってお
り、これらはカラーフィルタ８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂに
対応するものである。そして全面に透明電極膜８４およ
び配向膜８５が堆積されており、各カラーフィルタ間に
は遮光膜であるブラックマトリクス８６が形成されてい
る。カラーフィルタ８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂは導電性材
料で形成されることが望ましい。
【００５３】両基板６０および８０は対向され、接着剤
８７で固定される。そして両基板の間には液晶組成物４
０が充填封入されている。
【００５４】この実施の形態では、対向基板８０のスペ
ーサ８３はアクティブマトリクス基板６０の中間層配線
６７に当接するようにされている。このように中間層に
対応した位置でスペーサを当接させることにより、上に
も下にも絶縁膜が多数存在するため、絶縁性の維持が容
易であり、不要な容量の発生が起こりにくい。また、ス
ペーサの長さも確保しやすいため、歩留りも良好であ
る。
【００５５】図５は本発明の第３の実施の形態を示すア
クティブマトリクス液晶素子の素子断面図である。
【００５６】この実施の形態は絶縁層６９の上に最上層
である配線層７２が設けられている点以外は第２の実施
の形態と全く同じであるので、同じ構成要素には同じ参
照番号を付け、詳細な説明は省略する。
【００５７】図５から明らかなように、スペーサ８３は
最上層配線層である配線層７２に対応した位置で当接す
るように対向基板上の位置が設定されている。この実施
の形態では、スペーサは最上層配線層に対応した位置で
アクティブマトリクス基板と当接するようにされるの
で、スペーサの長さを短くでき、製造が容易になる。図
示した構成では、配線層７２の上には絶縁層である保護
膜が形成されているため、絶縁上の問題は少ない。
【００５８】この実施の形態では配線層７２の下方に他
の配線層６７を有しているが、非配線層のみが存在して
も良い。
【００５９】図６は本発明の第４の実施の形態を示すア
クティブマトリクス液晶素子の素子断面図である。
【００６０】この液晶表示素子は、アクティブマトリク
ス基板９０と対向基板１００とが対向配置され、それら
の間に液晶組成物４０が封入されている構成となってい
る。
【００６１】アクティブマトリクス基板６０はガラス基
板９１の主面上に画素電極９３が存在する画素領域９２
とＴＦＴが形成された素子部９４とが繰り返し形成され
た構成となっている。
【００６２】対向基板１００は、ガラス基板１０１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１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂ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１０３が形成されている。
【００６３】そして、スペーサは画素領域と素子領域の
間の非配線領域でアクティブマトリクス基板と当接する
ようになっている。ただし、このような非画素非配線領
域は非常に狭いため、スペーサの直径は３〜４μｍとす
る必要がある。
【００６４】この実施の形態の場合にはショートの虞は
全くなく、高い信頼性を維持することができる。
【００６５】図７は本発明の第５の実施の形態を示すア
クティブマトリクス液晶素子の素子断面図であり、対向
基板に設けられた柱状スペーサをアクティブマトリクス
基板の非画素部と画素部の双方わたって当接させるよう
にしたものである。
【００６６】この液晶表示素子は、アクティブマトリク
ス基板９０と対向基板１１０とが対向配置され、それら
の間に液晶組成物４０が封入されている構成となってい
る。なお、アクティブマトリクス基板９０の構成は図６
の場合と全く同じであるので、同じ構成要素には同じ参
照番号を付して説明を省略する。
【００６７】対向基板１１０は、ガラス基板１１１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１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ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１１３が形成されている。この柱状スペーサ１１
３は赤および青のカラーフィルタ１１２Ｒおよび１１２
Ｂに連結されて形成されているが、緑色のフィルタ１１
３Ｇには設けられていない。これは、人間の視覚の性質
上、３原色のうちで最も認識されやすい色は緑であるた
め、欠陥があった場合も最も目立つためである。したが
って、スペーサを設ける場合、青のみ、あるいは青と赤
の組み合わせが選ばれる。
【００６８】なお、スペーサが当接される画素電極の一
部を除去し、スペーサが直接画素電極に突き当たらない
ようにすることにより、ショートの可能性を減少させる
ことができる。
【００６９】また、図示されたのは画素部とこれに隣接
する非画素部の上にスペーサが当接するものであった
が、スペーサの径が大きい場合、スイッチング素子の一
部も含むことは差し支えない。
【００７０】さらに、スペーサの当接場所は画素部内で
のラビング最終位置であると、ラビングの影が隣の画素
に及ばず、良好なラビングを行える。
【００７１】図８は本発明の第６の実施の形態を示すア
クティブマトリクス液晶素子の素子断面図である。
【００７２】この液晶表示素子は、アクティブマトリク
ス基板１２０と対向基板１３０とが対向配置され、それ
らの間に液晶組成物４０が封入されている構成となって
いる。アクティブマトリクス基板１２０はこれまでの実
施の形態と同様にスイッチング素子としてのＴＦＴと画
素部が設けられているが、ＴＦＴの構成については同じ
であるため説明を省略する。画素部においては、ガラス
基板１２１上に補助容量線１２２が形成され、この補助
容量線１２２を含む画素領域全体が絶縁膜１２３で覆わ
れ、その上に画素電極１２４が形成されている。そし
て、補助容量線に対応した位置の画素電極の上には絶縁
膜１２５が形成されている。さらに全体に配向膜１２６
が形成されている。対向基板１３０は、ガラス基板１３
１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１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂを有してい
る。これらのカラーフィルタ間には遮光膜であるブラッ
クマトリクス１３６が配設されている。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１３３
が形成されている。この柱状スペーサ１３３はそれぞれ
アクティブマトリクス基板１２０の補助容量線１２２に
対応する位置に設けられている。
【００７３】アクティブマトリクス基板１２０と対向基
板１３０は対向され、接着剤１３６で固定される。そし
て両基板の間には液晶組成物４０が充填封入される。
【００７４】この実施の形態では、柱状スペーサ１３３
は補助容量線１２２に対応した位置に設けられるため、
柱状スペーサがアクティブマトリクス基板１２０と強く
接触しても素子の信頼性等を損なうことはない。また、
絶縁膜１２５が画素電極上に設けられているため、配向
膜１２６が破壊した場合でも絶縁性を保つことができ
る。
【００７５】図９は本発明の第７の実施の形態を示すア
クティブマトリクス液晶素子の素子断面図である。
【００７６】この液晶表示素子は、アクティブマトリク
ス基板１４０と対向基板１３０とが対向配置され、それ
らの間に液晶組成物４０が封入されている構成となって
いる。対向基板１３０については図８の場合と同じであ
るので説明を省略する。
【００７７】アクティブマトリクス基板１４０はこれま
での実施の形態と異なり、スイッチング素子としてのＴ
ＦＴは正スタガ型となっている。
【００７８】ガラス基板１４１の主面側のＴＦＴ部には
走査線および信号線１４２が、その上にはアモルファス
シリコンよりなる半導体膜１４５が形成され、この半導
体膜１４５を挟んでソース１４６およびドレイン１４７
が対向するように形成されている。半導体膜１４５の上
にはゲート電極１４８が形成されている。このようなＴ
ＦＴ部の全面には保護膜１４９が堆積されている。ソー
ス１４６には画素電極１５０が連結して形成されてい
る。その中央部にはゲート電極と同じポリシリコンでゲ
ート電極と同一工程で作られた補助容量線１５２が絶縁
膜１５１を介して形成されている。そして、画素部の全
面には配向膜１５３が形成されている。
【００７９】アクティブマトリクス基板１４０と対向基
板１３０は対向され、接着剤１３７で固定される。そし
て両基板の間には液晶組成物４０が充填封入される。
【００８０】この実施の形態では、薄い配向膜１３５お
よび１５３が圧力で破壊すると柱状スペーサ１３３は補
助容量線１２２に直接当接することになるが、素子の信
頼性等を損なうことはない。また、絶縁膜１２５が画素
電極上に設けられているため、配向膜１２６が破壊した
場合でも絶縁性を保つことができる。
【００８１】むしろ、スペーサを積極的に導電体として
用いることができる。すなわち、カラーフィルタ材をそ
れぞれ導電性のものとすれば、アクティブマトリクス基
板から対向基板電極１３４へ電圧を補助容量線１５２を
介して印加させるための電極転移部材の役割をスペーサ
１３３に果たさせることができる。この電極転移部材は
通常銀ペーストで作られるが、スペーサが兼用すること
とすれば、この銀ペーストが不要となる。また電極転移
部材は画素画素周辺部に作らざるを得ず、抵抗が大きか
ったが、この実施の形態のようにスペーサが電極転移部
材の役割を果たす場合には、多数の電極転移部材を画素
領域内で形成することができるため、抵抗を下げるとと
に膜厚も薄くすることができる。
【００８２】この実施の態様においても前述した各実施
例と同様に、スペーサを非画素領域に形成できるため、
スペーサ周辺の光漏れやスペーサの不均一拡散による表
示不良を無くすことができ、コントラストや明度等の表
示性能が高く、しかも安価な液晶表示素子を提供するこ
とができる。
【００８３】なお、この実施の形態では画素電極の上に
補助容量線を形成しているが、画素電極を除去し、そこ
に絶縁膜を形成してスペーサを突き当てるようにしても
良い。図１０および図１１はこのような例を示すもの
で、図８における補助容量線部分の変形例を示す部分拡
大断面図である。
【００８４】図１０においては、スペーサが当接される
部分の画素電極１２４が除去されている。この場合に
は、画素電極とスペーサ上の電極とのショートを効果的
に防止できる。
【００８５】図１１においては、スペーサが当接される
部分の画素電極１２４およびその下の絶縁膜１２３が除
去されている。この場合には、スペーサと補助容量線１
２２が当接することになるり、画素電極とスペーサ上の
電極とのショートを効果的に防止できる。この場合、ス
ペーサ上に絶縁膜が形成されていなければ、スペーサを
前述した電極転移部材として用いることが可能となる。
【００８６】図１２〜１５は本発明の第８の実施の形態
を示す素子断面図である。
【００８７】この実施の形態では、図１〜３で示した第
１の実施の形態の場合のようにカラーフィルタ材料を積
層して柱状スペーサを形成する点では同じであるが、柱
状スペーサの当接位置を問わない構成となっている。
【００８８】すなわち、図１２を参照すると、下側のア
クティブマトリクス基板１６１の表面上の一画素に対応
する領域にはゲート線１１４、その上に形成されたアモ
ルファスシリコンからなる薄膜トランジスタ１６２、そ
の左右に信号線１６３、ＩＴＯからなる画素電極１６５
がそれぞれ形成され、これらの上には配向膜１６６が形
成されている。これらは画素単位で繰り返し形成されて
いる。
【００８９】上側の対向基板１７０においては、一画素
に対応する領域には、ガラス基板１７１の表面に遮光層
１７２および着色層１７３が形成されている。着色層は
画素ごとに赤色１７３Ｒ、緑色１７３Ｇ、青色１７３Ｂ
の順に繰り返し形成されている。遮光層の一部には逆テ
ーパを有する円柱状のレジストでなるスペーサ１７４が
形成されており、その先端および各着色層の上には共通
電極１７５および配向膜１７６が形成されている。この
ようにスペーサが逆テーパ状となっているため、スパッ
タリングによる共通電極形成の際、オーバーハングによ
ってスペーサの側面には膜が形成されず、スペーサ自体
が導電体とはならない。したがって、このようなスペー
サは絶縁性であるから、その当接場所は問われない。し
たがって、スペーサは遮光膜等の開口部以外の場所に設
けることができるため、スペーサからの光漏れはなくな
り、また、任意の層に対して当接させることができるた
め、設計の自由度が増加する。
【００９０】次にこのような液晶表示素子の製法を説明
する。まず、アクティブマトリクス基板を製作する。通
常ＴＦＴを形成するプロセスと同様に厚さ１．１ｍｍの
コーニング社製の＃７０５９ガラス基板１６１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１６２と信号線１６３、ゲート線
１６４、ＩＴＯからなる画素電極１６５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−１０
５１（日本合成ゴム（株）製）を全面に５００オングス
トロームの厚さで塗布し、ラビング処理を行い、配向膜
６６を形成する。
【００９１】次に対向基板を準備する。厚さ１．１ｍｍ
のコーニング社製の＃７０５９ガラス基板１７１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℃１
０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１７２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、赤の着色層形成予定領域のみに光が照射される
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１０秒間現像
し、赤の着色層１７３Ｒを形成する。同様に緑、青の着
色層１７３Ｇ、１７３Ｂを繰り返し形成し、それぞれ２
３０℃で１時間焼成する。ここでは緑の着色材料は、Ｃ
Ｇ−２０００（富士ハントテクノロジー（株）製）、青
の着色材はＣＢ−２０００（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。
【００９２】次に顔料の入ってない紫外線硬化型アクリ
ル樹脂レジストをスピンナーにて全面塗布し、遮光層上
の所望のスペーサ形成位置に光が照射されるようなフォ
トマスクを用いて３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ
2 照射し、ＫＯＨの１％水溶液で３０秒間現像し、膜厚
４μｍのスペーサ１７４を形成する。このときの現像は
強めに行う。これにより、光が充分当たって硬化が充分
な先端部の径は予定どおり維持されるが、硬化が必ずし
も充分でない根元部では過剰にエッチングされて逆テー
パ状となる。その後、透明電極１７５としてＩＴＯ膜を
１５００オングストロームの厚さになるよう、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１７６を形成した。スペー
サ１７４は逆テーパ状で上部がオーバーハングした形状
となっているため、このスパッタの際、スペーサの側面
にはＩＴＯ膜、配向膜は堆積されない。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。
【００９３】この後、基板１７１上の配向膜１７６の周
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（図示せず）を接着剤の周辺の
電極転移電極上に形成する。
【００９４】次に配向膜１７６および１６６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
６０および１７０を配置し、加熱して接着剤を硬化させ
て貼り合わせる。次に通常の方法により注入口より液晶
組成物４０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することにより完
成する。
【００９５】このようにして形成したカラー表示型アク
ティブマトリクス液晶表示素子は、プラスティックビー
ズ等を用いない形式のものであり、スペーサを任意の層
に当接させることができるため、スペーサからの光漏れ
がなく、かつ短絡はもちろん配線とスペーサ間で発生す
る寄生容量による印加電圧のなまりや遅延の発生も防ぐ
ことが出来、表示性能の高い、信頼性のある液晶表示素
子を得ることができた。
【００９６】なお、オーバーハングを有する形状を得る
ため、この実施の形態では現像で調整したが、露光時に
照射光を弱めることにより表面のみ硬化させることによ
っても実現できる。図１３は図１２に示した実施の形態
の変形例であり、図１２と同一の要素には同一の参照番
号を付してその詳細な説明を省略する。
【００９７】この実施の形態によれば、アクティブマト
リクス基板１６０の構成は全く同じであり、対向基板１
７０’が３つの着色層１７７Ｒ、１７７Ｇ、１７７Ｂよ
りなるスペーサ７７となっている点のみが異なる。この
３つの着色層１７７Ｒ、１７７Ｇ、１７７Ｂは先端の層
ほど大径になるように形成されており、全体としてほぼ
逆テーパ状となっている。
【００９８】次に対向基板１７０’の製造について説明
する。アクティブマトリクス基板１６０の製造および全
体の組立については図１２の場合と全く同じであるので
省略する。
【００９９】厚さ１．１ｍｍのコーニング社製の＃７０
５９ガラス基板１７１上に、感光性の黒色樹脂ＣＫ−２
０００（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１７２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、遮光層上の所
望のスペーサ形成位置および着色層１７３Ｒ形成位置に
光が照射されるようなフォトマスクを用いて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１７３Ｒ、１７７Ｒを
形成する。同様に緑の着色層１７３Ｇ、１７７Ｇ、青の
着色層１７３Ｂ、１７７Ｂを繰り返し形成し、それぞれ
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−２０００（富士ハントテクノロジ
（株）製）を用い、各着色層の膜厚は１．５μｍであ
る。スペーサ７７においては、３色の着色層が積層され
るが、各層の直径はＲ；１０μｍ、Ｇ；１３μｍ、Ｂ；
１６μｍとして上層に行くほど径を増加させている。そ
の後、透明電極１７５としてＩＴＯ膜を１５００オング
ストロームの厚さに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１２７を形成する。スペーサ部においては、上層に行
くほど径が増加するオーバーハングを有する形状となっ
ているため、ＩＴＯ膜および配向膜をスパッタにより堆
積させる際、側面には付着せずスペーサの絶縁性が保た
れる点は図１２の場合と同じである。
【０１００】このような対向基板を用いて形成された液
晶表示素子においても、パールレス型であり、スペーサ
を任意の層に当接させることができるため、スペーサか
らの光漏れがなく、かつ短絡はもちろん配線とスペーサ
間で発生する寄生容量による印加電圧のなまりや遅延の
発生も防ぐことが出来、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できた。
【０１０１】図１４は、図１３に示した実施の形態の変
形例を示す部分断面図である。この実施の形態では、ス
ペーサ形成時にスペーサ１７７と同心に２層の円筒壁体
１７８Ｒおよび１７８Ｇを形成している。このような構
成では円筒壁体は２色分積層されているのでスペーサよ
りも低い高さとなっている。この同心円筒壁体は斜め方
向からのスパッタ粒子の進入を阻止してスペーサの側壁
に成膜が行われることを防止し、かつラビング時にスペ
ーサが脱落することを防止するので、信頼性を向上させ
るのに有効である。
【０１０２】図１５は、図１３に示した実施の形態の変
形例を示す部分断面図である。この実施の形態では、柱
状スペーサ１７７に対して配向膜の配向処理方向の進入
側の位置に直径１０μｍの２層の柱状障壁層１７９Ｒ、
１７９Ｇが設けられている。
【０１０３】この実施の形態によれば、配向処理の際、
ラビングの外力で柱状スペーサの脱落を防止でき、信頼
性を増加することができる。この実施の形態は図６に示
したような同心円筒壁体を形成する充分なスペースがな
い場合にも実施可能である。
【０１０４】図１３に示した実施の形態についてはさら
に各種の変形が可能であり、例えば、オーバーハングを
有する柱状スペーサを図１に示したように最下層配線層
に対応した位置で当接させることができる。
【０１０５】図１６は本発明の第９の実施の形態を示す
断面図であり、アクティブマトリクス基板側にカラーフ
ィルタを形成した液晶表示素子に応用したものである。
【０１０６】このアクティブマトリクス基板１８０はガ
ラス基板１８１の主面上にゲート電極１８２、走査線１
８３、画素電極１８８がそれぞれ配設され、ゲート電極
１８２および走査線１８３の上には絶縁膜１８４が堆積
されている。この絶縁膜１８４上でゲート電極１８２の
上方にはアモルファスシリコンよりなる半導体膜１８５
が形成され、この半導体膜１８５および絶縁膜１８４に
またがるようにソース１８６およびドレイン１８７が半
導体膜１８５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８６には信号線（図示せ
ず）が連結されて形成され、ソース１８７と画素電極１
８８とは連結されている。画素電極１８８上にはカラー
フィルタをなす赤色層１８９Ｒ、緑色層１８９Ｇ、青色
層１８９Ｂが画素ごとに順次形成されている。これらの
全面には配向膜１９０が形成されている。
【０１０７】上側の対向基板２００は、ガラス基板２０
１上に全面に透明電極膜２０２および配向膜２０３が堆
積されている。また、アクティブマトリクス基板１８０
の走査線１８２に対応して赤色層２０４Ｒ、緑色層２０
４Ｇ、青色層２０４Ｂが積層され、柱状のスペーサ２０
４が形成されている。
【０１０８】そしてこれら両基板は対向され、対向基板
２００のスペーサ２０４はアクティブマトリクス基板１
８０の最下層である走査線の上に当接するようにされて
いる。
【０１０９】画素電極上に通常のカラーフィルタが形成
されている構成では、着色層による電圧降下の問題があ
るが、着色層を導電性とすることにより、電圧降下の問
題を解決できる。しかし、このような導電性着色層を積
層してスペーサを形成する場合、最下層上にこのスペー
サを形成すれば、図１の場合と同様に、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２０４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。そして両基板は接着層１９
１により接着され、両基板の間には液晶組成物４０が充
填封入されている。
【０１１０】なお、このような構成を実現するには、前
述した図１とほぼ同様にアレイ形成を行い、その後、画
素電極上に選択的に着色層を形成させればよい。
【０１１１】また、導電性着色層が電極として十分に機
能するならば、画素電極を別に形成する必要はない。
【０１１２】図１７は本発明の第１０の実施の形態を示
す素子断面図であり、アクティブマトリクス基板１６０
と対向基板２１０が対向配置され、両基板の間に液晶組
成物４０が封入された構成となっている。アクティブマ
トリクス基板１６０については図１２と全く同じである
ので、その説明を省略する。
【０１１３】対向基板２１０は、ガラス基板２１１の表
面に遮光層２１２および赤色着色層２１３Ｒ、緑色着色
層２１３Ｇ、青色着色層２１３Ｂの順に繰り返し形成さ
れている。遮光層２１２の一部には赤色着色層２１３
Ｒ、緑色着色層２１３Ｇ、青色着色層２１３にそれぞれ
対応する層２１４Ｒ、２１４Ｇ、２１４Ｂが積層された
柱状スペーサ２１４が形成されている。このスペーサの
先端および各着色層の上には共通電極２１５および配向
膜２１６が形成されている。さらに柱状スペーサの先端
部分には絶縁膜２１７が形成されている。
【０１１４】図１８および図１９はスペーサの先端部の
構成に着目して描いた簡略断面図であり、図１８はスペ
ーサ２１４の先端面のみに透明電極（ＩＴＯ膜）２１５
が形成され、スペーサの全面を絶縁膜２１７で覆った場
合を、図１９は、スペーサ２１４全体を絶縁膜２１７で
覆い、先端部のみに透明電極（ＩＴＯ膜）２１５が形成
された場合を示している。このようにすることにより、
スペーサ部材から不純物成分が溶出して素子に対して与
える悪影響を抑制することができる。
【０１１５】以上説明した実施の形態以外にも本発明は
さらに種々の変形が可能である。
【０１１６】例えば、図５に示した着色層を階段状に形
成したスペーサを図１に示すような最下層の配線層に当
接させるようにした場合には、スペーサ部における絶縁
性をさらに高めることができる。
【０１１７】また、各実施の形態における着色層の形成
順は一例でありこれに限定されるものではない。
【０１１８】さらに、各実施の形態では積層スペーサは
３色の着色層を積層しているが、着色層の厚さを適当に
選択することにより、２色の着色層の積層で構成するこ
とも可能である。また、積層スペーサとしては、積層状
態で先端から根元にかけてその径が連続的に減少するも
のや、特定の層が上から下に径が漸減し、その減少した
径が下層で維持されるようなものも含まれる。
【０１１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、カラー
フィルタの着色層を重ねてスペーサを形成し、アクティ
ブマトリクス基板の最下層の配線上層に突き当てるよう
にしているので、プラスティックビーズを使用せず、か
つスペーサ部の絶縁性が向上することにより、表示性能
や歩留りを向上させ、低コストを実現することができ
る。
【０１２０】また、本発明によれば、柱状スペーサをフ
ォトリソグラフィ法で開口部以外に設け、スペーサの断
面形状をオーバーハングを有する形状としているので、
スペーサからの光漏れを無くし、また、スペーサ側面へ
の導電性膜形成を防止することによって、不必要な電気
的容量が発生したり、電気的短絡が生じることを防止す
ることができる。
【０１２１】さらに、このオーバーハングを有するスペ
ーサをカラーフィルター形成時に柱状の着色層を上層が
大径となるように形成することにより、スペーサ形成工
程を省略できる。
【０１２２】また、オーバーハングを有する柱状スペー
サの外周に前記柱状スペーサの高さより低く同心に配置
された円筒状壁体を設けることにより、スペーサ側面へ
の導電膜の付着を防止することができ、柱状スペーサに
対して配向膜の配向処理方向の進入側の位置に前記柱状
スペーサの高さより低い柱状障壁を設けることにより、
配向膜のラビングによる配向処理の際、ラビングの外力
で柱状スペーサの脱落を防止でき信頼性を増加すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる液晶表示素子の実施の一形態の
概略構成を示す素子断面図である。
【図２】図１で使用される逆スタガ型アクティブマトリ
クス基板の一例の概略構成を示す断面図である。
【図３】図１で使用される正スタガ型アクティブマトリ
クス基板の一例の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形態
を示すもので、中間配線層にスペーサを当接させた実施
の形態の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形態
を示すもので、最上層配線層にスペーサを当接させた実
施の形態の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形態
を示すもので、非画素非配線領域でスペーサを当接させ
た実施の形態の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形態
を示すもので、非画素領域と画素領域にまたがってスペ
ーサを当接させた実施の形態の概略構成を示す断面図で
ある。
【図８】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形態
を示すもので、補助容量線に対応してスペーサを当接さ
せるようにした実施の形態の概略構成を示す断面図であ
る。
【図９】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形態
を示すもので、補助容量線に対応してスペーサを当接さ
せるようにした実施の形態の概略構成を示す断面図であ
る。
【図１０】図９の補助容量線部分の変形例を示す部分拡
大断面図である。
【図１１】図９の補助容量線部分の変形例を示す部分拡
大断面図である。
【図１２】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形
態を示すもので、中間配線層にスペーサを当接させた実
施の形態の概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形
態を示すもので、中間配線層にスペーサを当接させた実
施の形態の概略構成を示す断面図である。
【図１４】図１３に示した実施の形態の変形例を示す部
分断面図である。
【図１５】図１３に示した実施の形態の変形例を示す部
分断面図である。
【図１６】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形
態を示すもので、アクティブマトリクス基板側にカラー
フィルタを設けたいわゆるカラーフィルタオンアレイ型
に適用した概略構成を示す断面図である。
【図１７】本発明にかかる液晶表示素子の他の実施の形
態を示すもので、スペーサを絶縁型としたものの概略構
成を示す断面図である。
【図１８】スペーサ部分部分拡大図である。
【図１９】スペーサ部分部分拡大図である。
【符号の説明】
１０，５０，６０，９０，１２０，１４０，１６０，１
８０ アクティブマトリクス基板 １１，３１，５１，６１，７１，８１，９１，１００，
１１１，１２１，１３１，１４１，１６１，１７１，１
８１，２０１，２１１ ガラス基板 １２，５７，６２，１４８，１６４，１８２ ゲート １３，５８ 走査線 １５，５４，６４，１８５ 半導体層 １６，５２，６３ ソース １７，５３，６６ ドレイン １８，５５ 信号線 １９ 画素電極 ２０，５９ 保護膜 ２１，３５，６６，１５３，１６６，１７６，１９０，
２０３，２１６ 配向膜 ３０，８０，１００，１１０，１３０，１７０，２０
０，２１０ 対向基板 ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ，３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，８
２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂ，８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂ，１０
２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ，１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１
２Ｂ，１３２Ｒ，１３２Ｇ，１３２Ｂ，１３３Ｒ，１３
３Ｇ，１３３Ｂ，１７３Ｒ，１７３Ｇ，１７３Ｂ，１７
７Ｒ，１７７Ｇ，１７７Ｂ，２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０
４Ｂ 着色層 ３３，７４，８３，１０３，１１３，１３３ スペーサ ３４，１７５，２０２，２１５ 透明電極 ３６，８６，１０３，１３６，１７２ 遮光膜 ４０ 液晶組成物 １２２，１５２，１８３ 補助容量線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽 藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 秋 吉 宗 治 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 緑 川 輝 行 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東 芝電子エンジニアリング株式会社内

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一主面上に互いに交差するよう配列された
    複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線及び前
    記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線および信号
    線に接続されたスイッチング素子と、このスイッチング
    素子ごとに接続された画素電極と、補助容量線とを配設
    したアクティブマトリクス基板と、 一主面上に共通電極、着色層よりなるカラーフィルタ、
    および柱状突起をなすスペーサとを有する対向基板とを
    備え、 前記スペーサが配線層である前記走査線、信号線、補助
    容量線のいずれかに対応した位置で前記アクティブマト
    リクス基板に当接するように前記アクティブマトリクス
    基板および前記対向基板の主面どうしを対向させ、これ
    らの間に液晶組成物を挟持した液晶表示素子。
  2. 【請求項２】前記スペーサが前記配線層のうち、最下層
    配線層と当接するように前記アクティブマトリクス基板
    と前記対向基板が対向されたことを特徴とする請求項１
    に記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項３】前記最下層配線層上に２層以上の絶縁膜が
    存在することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素
    子。
  4. 【請求項４】前記スペーサが前記配線層のうち、中間層
    配線層と当接するように前記アクティブマトリクス基板
    と前記対向基板が対向されたことを特徴とする請求項１
    に記載の液晶表示素子。
  5. 【請求項５】前記中間配線層の下に他の配線層が存在す
    ることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項６】前記スペーサが前記配線層のうち、最上層
    配線層と当接するように前記アクティブマトリクス基板
    と前記対向基板が対向されたことを特徴とする請求項１
    に記載の液晶表示素子。
  7. 【請求項７】前記最上層配線層はその上に少なくとも１
    層の絶縁膜を伴うものであることを特徴とする請求項６
    に記載の液晶表示素子。
  8. 【請求項８】前記最上層配線層の下に他の配線層が存在
    することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子。
  9. 【請求項９】前記最上層配線層の下に非配線層が存在す
    ることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子。
  10. 【請求項１０】前記アクティブマトリクス基板が、ゲー
    トがソース、ドレインよりも上方に設けられた正スタガ
    型をなしており、前記スペーサが当接する最下層の配線
    層が信号線であることを特徴とする請求項２に記載の液
    晶表示素子。
  11. 【請求項１１】前記アクティブマトリクス基板が、ゲー
    トよりも上方にソース、ドレインが設けられた逆スタガ
    型をなしており、前記スペーサが当接する最下層の配線
    層が走査線あるいは補助容量線であることを特徴とする
    請求項２に記載の液晶表示素子。
  12. 【請求項１２】前記スペーサが当接する最下層配線層上
    でのスペーサ面積の合計が、スイッチング素子の合計面
    積の２０分の１以上２倍以下であることを特徴とする請
    求項２に記載の液晶表示素子。
  13. 【請求項１３】前記スペーサが当接する最下層配線層上
    に存在するスペーサの数が、スイッチング素子の数に対
    して一次関数の関係にあることを特徴とする請求項２に
    記載の液晶表示素子。
  14. 【請求項１４】一主面上に互いに交差するよう配列され
    た複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線及び
    前記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線および信
    号線に接続されたとスイッチング素子と、このスイッチ
    ング素子ごとに接続された画素電極とを配設したアクテ
    ィブマトリクス基板と、 一主面上に共通電極、着色層よりなるカラーフィルタ、
    および柱状突起をなすスペーサとを有する対向基板とを
    備え、 前記スペーサが前記アクティブマトリクス基板の非画素
    部の非配線部に当接するように前記アクティブマトリク
    ス基板および前記対向基板の主面どうしを対向させ、こ
    れらの間に液晶組成物を挟持した液晶表示素子。
  15. 【請求項１５】一主面上に互いに交差するよう配列され
    た複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線及び
    前記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線および信
    号線に接続されたとスイッチング素子と、このスイッチ
    ング素子ごとに接続された画素電極とを配設したアクテ
    ィブマトリクス基板と、 一主面上に共通電極、着色層よりなるカラーフィルタ、
    および柱状突起をなすスペーサとを有する対向基板とを
    備え、 前記スペーサが前記アクティブマトリクス基板の非画素
    部と画素部の境界部を含んで当接するように前記アクテ
    ィブマトリクス基板および前記対向基板の主面どうしを
    対向させ、これらの間に液晶組成物を挟持した液晶表示
    素子。
  16. 【請求項１６】前記非画素部と画素部の境界領域に存在
    する画素電極の一部が除去されたことを特徴とする請求
    項１５に記載の液晶表示素子。
  17. 【請求項１７】前記非画素部と画素部の境界領域に前記
    スイッチング素子の一部が含まれることを特徴とする請
    求項１５に記載の液晶表示素子。
  18. 【請求項１８】前記非画素部と画素部の境界領域内のス
    ペーサの当接場所は、画素内でラビングの終端位置であ
    ることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示素子。
  19. 【請求項１９】前記非画素部と画素部の境界領域内と当
    接するスペーサは青色のフィルタ位置に形成されている
    ことを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示素子。
  20. 【請求項２０】一主面上に互いに交差するよう配列され
    た複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線及び
    前記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線および信
    号線に接続されたスイッチング素子と、このスイッチン
    グ素子ごとに接続された画素電極と、画素電極との間で
    補助容量を与える補助容量線と、を配設したアクティブ
    マトリクス基板と、 一主面上に共通電極、着色層よりなるカラーフィルタ、
    および柱状突起をなすスペーサとを有する対向基板とを
    備え、 前記スペーサが前記補助容量線に対応した位置で前記ア
    クティブマトリクス基板上に当接するように前記アクテ
    ィブマトリクス基板および前記対向基板の主面どうしを
    対向させ、これらの間に液晶組成物を挟持した液晶表示
    素子。
  21. 【請求項２１】前記スペーサが導電性材料で形成され、
    前記アクティブマトリクス基板から前記対向基板に電圧
    を印加するための電極転移部材をなすことを特徴とする
    請求項２０に記載の液晶表示素子。
  22. 【請求項２２】前記補助容量線が前記画素電極上に絶縁
    膜を介して形成されており、前記スペーサは前記補助容
    量線上に直接当接していることを特徴とする請求項２０
    に記載の液晶表示素子。
  23. 【請求項２３】前記補助容量線の上に絶縁膜を介して画
    素電極が形成されたことを特徴とする請求項２０に記載
    の液晶表示素子。
  24. 【請求項２４】前記補助容量線の上に前記画素電極が形
    成され、前記補助容量線に対応した位置の前記画素電極
    の上に絶縁膜が形成され、前記スペーサはこの絶縁膜と
    当接していることを特徴とする請求項２３に記載の液晶
    表示素子。
  25. 【請求項２５】前記補助容量線に対応した画素電極部分
    が除去され、前記スペーサは前記絶縁膜と当接すること
    を特徴とする請求項２３に記載の液晶表示素子。
  26. 【請求項２６】前記補助容量線に対応した画素電極部分
    およびその下の絶縁膜部分が除去され、前記スペーサは
    前記補助容量線と当接することを特徴とする請求項２３
    に記載の液晶表示素子。
  27. 【請求項２７】一主面上に互いに交差するよう配列され
    た複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線及び
    前記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線および信
    号線に接続されたとスイッチング素子と、このスイッチ
    ング素子ごとに接続された画素電極とを配設したアクテ
    ィブマトリクス基板と、 一主面上に共通電極、着色層よりなるカラーフィルタ、
    およびオーバーハングを有するように形成された柱状突
    起をなすスペーサとを有する対向基板とを備え、 前記スペーサが前記アクティブマトリクス基板の表面の
    一部と接するように前記アクティブマトリクス基板およ
    び前記対向基板の主面どうしを対向させ、これらの間に
    液晶組成物を挟持した液晶表示素子。
  28. 【請求項２８】前記スペーサがその径が先端から根元ま
    で単調に減少する逆テーパ状をなすことを特徴とする請
    求項２７に記載の液晶表示素子。
  29. 【請求項２９】前記スペーサが下層よりも上層が径が大
    きい階段状をなすことを特徴とする請求項２７に記載の
    液晶表示素子。
  30. 【請求項３０】前記スペーサの外周に前記スペーサの高
    さより低く、かつ前記スペーサと同心に配置された円筒
    壁体をさらに備えた請求項２７に記載の液晶表示の素
    子。
  31. 【請求項３１】前記柱状スペーサに対して配向膜の配向
    処理方向の進入側の位置に前記スペーサの高さより低い
    柱状障壁を備えたことを特徴とする請求項２７に記載の
    液晶表示素子。
  32. 【請求項３２】前記柱状突起をなすスペーサが、前記着
    色層を少なくとも２色以上積層して形成されたものであ
    ることを特徴とする請求項１ないし３１のいずれかに記
    載の液晶表示素子。
  33. 【請求項３３】前記柱状突起をなすスペーサが、フォト
    リソグラフィ法で形成され、表面に電極を有するたレジ
    ストであることを特徴とする請求項１ないし３１のいず
    れかに記載の液晶表示素子。
  34. 【請求項３４】一主面上に互いに交差するよう配列され
    た複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線及び
    前記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線および信
    号線に接続されたとスイッチング素子と、このスイッチ
    ング素子ごとに接続された画素電極とを配設したアクテ
    ィブマトリクス基板と、 一主面上に共通電極、着色層よりなるカラーフィルタ、
    および前記着色層をオーバーハングを有するように少な
    くとも２色以上積層して形成された柱状突起をなすスペ
    ーサとを有する対向基板とを備え、 前記スペーサが前記アクティブマトリクス基板の最下層
    の配線層に当接するように前記アクティブマトリクス基
    板および前記対向基板の主面どうしを対向させ、これら
    の間に液晶組成物を挟持した液晶表示素子。
  35. 【請求項３５】一主面上に互いに交差するよう配列され
    た複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線及び
    前記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線および信
    号線に接続されたスイッチング素子と、このスイッチン
    グ素子ごとに接続され、その上に導電性を有する着色層
    よりなるカラーフィルタが形成された画素電極と、配設
    したアクティブマトリクス基板と、 一主面上に共通電極および前記導電性着色層を少なくと
    も２色以上積層してなる柱状突起をなすスペーサとを有
    する対向基板とを備え、 前記スペーサが前記アクティブマトリクス基板の最上層
    を除く配線層に対応した位置で当接するように前記アク
    ティブマトリクス基板および前記対向基板の主面どうし
    を対向させ、これらの間に液晶組成物を挟持した液晶表
    示素子。
  36. 【請求項３６】一主面上に互いに交差するよう配列され
    た複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線及び
    前記信号線の交差部毎に形成され、当該走査線および信
    号線に接続されたとスイッチング素子と、このスイッチ
    ング素子ごとに接続された画素電極とを配設したアクテ
    ィブマトリクス基板と、 一主面上に共通電極、着色層よりなるカラーフィルタ、
    および柱状突起をなすとともに絶縁膜で覆われたスペー
    サとを有する対向基板とを備え、 前記スペーサが前記アクティブマトリクス基板の非画素
    部の配線に接するように前記アクティブマトリクス基板
    および前記対向基板の主面どうしを対向させ、これらの
    間に液晶組成物を挟持した液晶表示素子。
  37. 【請求項３７】前記スペーサが、先端から根元にかけて
    その径が連続的もしくは断続的に漸減する形状を有し、
    スペーサ先端に電極が形成され、さらにこれら全体が絶
    縁膜で覆われていることを特徴とする請求項３６に記載
    の液晶表示素子。
  38. 【請求項３８】前記スペーサが、先端から根元にかけて
    その径が連続的もしくは断続的に漸減する形状を有し、
    スペーサ全体が絶縁膜で覆われ、先端に電極が形成され
    たことを特徴とする請求項３６に記載の液晶表示素子。
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