液晶显示装置的制作方法

专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明有关透射柱状撑柱将夹持液晶层的一对基板贴合在一起的液晶显示装置。
背景技术：
近些年，液晶显示装置由于厚度薄、耗电少的特点，被广泛用于文字处理机、个人用电脑等OA设备、电子笔记本等便携式信息终端、或有液晶监视器的摄录一体型VTR等。
液晶显示装置不是CRT(阴极射线管)、或EL(电致发光)等主动发光型的显示装置，通常大致可分为反射型和透射型。透射型液晶显示装置利用配置在液晶显示面板背后的照明装置(所谓背光源)的光进行显示，反射型的液晶显示装置利用周围的光进行显示。
透射型液晶显示装置因用背光源的光来显示，故受周围亮暗的影响小，具有能进行高对比度显示的长处，但由于有背光源，所以也有耗电多的缺点。即通常透射型液晶显示装置中电耗的50％以上是被背光源消耗的。另外，在非常亮的使用环境(例如晴天户外)下，其目视辨认性能降低，另外，若为了维持目视辨认性能而提高背光源的亮度，则电耗就更大。这一点也是其之不足之处。
另一方面，反射型液晶显示装置因无背光源，故有耗电极省的优点，携带到户外作为显示器相当适合。但，反射型液晶显示装置在暗的使用环境里，也有目视辨认性能变差的短处。
作为弥补上述透射型及反射型液晶显示装置不足之处的液晶显示装置，近些年提出一种具有能以透射型和反射型两种方式进行显示的功能的透射反射两用型的液晶显示装置。
透射反射两用型液晶显示装置在一个像素区域具有反射周围光线的反射用像素电极、和透射背光源来的光的透射用像素电极。由此，根据使用环境(周围的亮度)，能切换透射方式的显示和反射方式的显示来进行显示，另外，也能同时进行上述两种显示方式的显示。
因而，透射反射两用型液晶显示装置兼有反射型液晶显示装置耗电小的特点和透射型液晶显示装置的特点、即受周围亮暗的影响小而且能进行明亮的高对比度显示的特点。再能弥补在极其明亮的使用环境(例如晴天的户外)透射型液晶显示装置目视辨认性能下降的短处。
但是也提出这样的方案，即在上述的透射反射两用型液晶显示装置中，使具有双折射性的液晶层在TFT基板上透射区域和反射区域做成不同的厚度，即做成多种间隙的结构(例如参照专利文献1)。以下简要地说明这种液晶显示装置。
图15为表示多种间隙方式液晶显示装置概要构成的断面图。图16为形成上述液晶显示装置的TFT106的第一基板101的平面图。该液晶显示装置用第一基板101和第二基板102夹持液晶层103而成。
如图16所示，在第一基板101上形成多根栅极布线104和多根源极布线105互相正交的结构。用相邻的栅极布线104和源极布线105围着的部分构成一个像素。而且，在栅极布线104和源极布线105的交叉部分上形成作为开关元件的TFT106。TFT106的漏极电极106a如图15所示，设置成和覆盖辅助电容用电极107的栅极绝缘膜108交叉。
又在第一基板101上形成和漏极电极106a电气连接的透明电极109。透明电极109的部分区域为控制光的透射的透射区域。在第一基板101上透射区域以外的区域上形成层间绝缘膜110，反射电极111在该层间绝缘膜110上形成。形成反射电极111的区域成为控制周围的光反射的反射区域。透明电极109及反射电极111上形成取向膜112。
又在层间绝缘膜110上，透射区域和反射区域边界部分做成锥形，其表面上也形成反射电极111。还有，锥形部分的反射电极111一照到光，反射光就被困在一对基板间出不去，结果光的利用效率减少。以下，因在锥形部分形成的反射电极111的区域无助于显示入射光，所以称其为锥形无用区域。
另外，在第二基板102上依序层叠着着色层113、对向电极114、取向膜115。
上述液晶显示装置中，在反射区域设置柱状撑柱116将第一基板101和第二基板102贴合在一起，使得透射区域液晶层103的厚度Td约为反射区域的液晶层103的厚度Rd的两倍。这样，通过在透射区域和反射区域实现不同的元件间隙，从而在透射区域和反射区域的位相差接近(△nd)，使显示特性提高。
为实现上述多种间隙，在透射区域，必须将第一基板101上的层间绝缘膜110做薄，或除去。通常，这层层间绝缘膜110由感光树脂形成，由光刻工序控制其膜厚。即通过调节对透射区域的曝光时间，能决定显影时除去层间绝缘膜110的厚度。
另外，关于夹持液晶层的一对基板间设置柱状撑柱的构成，例如在专利文献2中也有揭示。
图17为表示专利文献2记述的液晶显示装置概要构成的断面图。该液晶显示装置在第一基板201表面的地址布线202上透射栅极绝缘膜203在同一层上形成辅助电容用电极204和数据布线，用辅助电容用电极204和地址布线202形成辅助电容205。在形成辅助电容205的部分的层间绝缘膜206上形成接触孔207，用该接触孔207使层间绝缘膜206上形成的像素电极208和辅助电容用电极204电气连接。
另外，在第二基板211上形成彩色滤色片212，同时，利用着色层的层叠形成柱状撑柱213。第一基板201和第二基板211透射液晶层214贴合在一起，使得柱状撑柱213的前端放置在接触孔207内。
还有，专利文献3所述的液晶显示装置中，通过用化学镀成为黑色的树脂材料形成将夹持液晶的一对基板保持在一定间距用的柱状撑柱，从而防止光漫反射、及对比度的降低。
特开2002-72220号公报[专利文献2]特开平10-96955号公报[专利文献3]特开2002-174817号公报可是，专利文献1中未对柱状撑柱116的大小作充分的研讨。因而，在第一基板101和第二基板102贴合偏离时，有时柱状撑柱116落进接触孔(图15中除去层间绝缘膜110的透射区域部分)，存在的问题是不能可靠地确保所要的元件间隙。
另外，又如专利文献2，即使使柱状撑柱213位于接触孔207内，也同样地当第一基板201和第二基板211的贴合偏离、柱状撑柱213和接触孔207间位置坐标偏离时柱状撑柱213就不能放置在接触孔207内，无法得到所要的液晶层214厚度。
因此，例如假设第一基板201和第二基板211的贴合精度(贴合余量A)为上下左右5μm、柱状撑柱213的直径为12μm时，为了能可靠地将柱状撑柱213放置在接触孔207内，必须将接触孔207底部内径至少做成22μm。
因此，例如在反射区域设置接触孔207时，形成接触孔207的区域中的液晶层214的厚度不是所要的厚度，成为无助于显示的无用区域，但是只设置贴合余量A，就扩大这一无用区域，产生开口率降低的问题。另外，贴合余量A亦即柱状撑柱213周围至少5μm的区域中，保留有液晶层214的厚度比所要的厚度的区域，也就成为导致对比度降低的主要原因(即使该区域对显示有帮助，但也变成对显示带来不良影响的区域)。

发明内容
本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种液晶显示装置，该装置尽管夹持液晶层的一对基板的贴合产生偏离，仍能可靠地确保所要的元件间隙，同时使显示的有效开口率提高，并改进显示品质。
为达到上述目的，本发明的液晶显示装置包括夹持液晶层的一对基板、配置在上述两基板间的柱状撑柱、及进行显示用的多个像素，在像素内设置所述柱状撑柱及接触孔，所述柱状撑柱在和基板平行的断面形状上，具有和所述接触孔重叠的区域和不重叠的区域。
根据上述的构成，例如即使一对基板间的贴合产生偏离，在柱状撑柱和接触孔的不重叠区域部分，也能将一对基板间的厚度保持在所要的厚度。因而，一对基板的贴合即使偏离，仍能将夹持在其间的液晶层厚度保持在所要的厚度。
另外，由于像素中的柱状撑柱在和基板平行的断面形状上，除了有和接触孔重叠的区域外，还有和其不重叠的区域，故即便基板的贴合产生偏离，柱状撑柱不会放置在接触孔内部，因此，在一方的基板上形成接触孔的过程中，不必再象现有的那样考虑到柱状撑柱的位置偏离而设置贴合余量。其结果，在像素上能设计、配置柱状撑柱，避免无助于显示的无用区域的扩大，使得显示区域的面积不减少，即各像素的开口率不降低。最终能避免对比度降低，提高显示品质。
即，根据本发明，即便用现有的工艺使基板的贴合产生偏离，但能使柱状撑柱配置成不落入接触孔内部，至少覆盖其开口部的一部分。通过这样，能可靠地维持适当的液晶层的厚度。另外，因能一并减少接触孔和柱状撑柱两区域中产生的无用区域，能加大对显示有用的各像素的开口率，所以预计能提高显示品质。


本发明上述内容及其它的目的与特征通过关于理想实施示例的以下的阐述及参照表示此后的内容的附图，将会进一步加深理解。
图1为表示本发明一实施形态的液晶显示装置概要构成的断面图。
图2为表示构成上述液晶显示装置的一块基板的平面图。
图3A为表示设置在上述液晶显示装置上的接触孔及柱状撑柱的形状及位置关系的一个示例的平面示意图。
图3B为表示在基板的贴合产生偏离时上述接触孔和上述柱状撑柱间位置关系的平面示意图。
图4A为表示上述接触孔和上述柱状撑柱间的形状及位置关系的其它例子的平面示意图。
图4B为表示在基板的贴合产生偏离时上述接触孔和上述柱状撑柱间位置关系的平面示意图。
图5A为配置成长边方向和一块基板的摩擦方向垂直的柱状撑柱的平面图。
图5B为配置成短边方向和上述摩擦方向垂直的柱状撑柱的平面图。
图6A为表示接触孔及柱状撑柱的形状及位置关系的其它示例的平面示意图。
图6B为表示在基板的贴合产生偏离时上述接触孔和上述柱状撑柱间位置关系的平面示意图。
图7为表示反射型液晶显示装置的概要构成的断面图。
图8为本发明其它实施形态的透射型液晶显示装置的概要构成的断面图。
图9为表示构成上述液晶显示装置的一块基板的平面图。
图10为构成配置柱状撑柱使其覆盖接触孔开口部的液晶显示装置的一块基板的平面图。
图11为构成本发明又一其它实施形态的一实施例的液晶显示装置的一块基板的平面图。
图12为构成本发明其它实施例的液晶显示装置的一块基板的平面图。
图13A为表示柱状撑柱以和多个接触孔的一部分重叠的大小形成、在基板的贴合未产生偏离时柱状撑柱和多个接触孔的位置关系的说明示意图。
图13B为表示柱状撑柱以和多个接触孔的一部分重叠的大小形成、在基板的贴合产生偏离时柱状撑柱和多个接触孔的位置关系的说明示意图。
图13C为表示柱状撑柱以和多个接触孔的一部分重叠的大小形成、在基板的贴合产生偏离时柱状撑柱和多个接触孔的位置关系的说明示意图。
图14A为表示柱状撑柱以和一个接触孔的一部分重叠的大小形成、在基板的贴合未产生偏离时柱状撑柱和接触孔的位置关系的说明示意图。
图14B为表示柱状撑柱以和一个接触孔的一部分重叠的大小形成、在基板的贴合产生偏离时柱状撑柱和接触孔的位置关系的说明示意图。
图14C为表示柱状撑柱以和一个接触孔的一部分重叠的大小形成、在基板的贴合产生偏离时柱状撑柱和接触孔的位置关系的说明示意图。
图15为表示现有的多种间隙方式的液晶显示装置概要构成的断面图。
图16为构成上述液晶显示装置的一块基板的平面图。
图17为表示现有其它的液晶显示装置概要构成的断面图。
具体实施例方式现参照附图对本发明一实施形态说明如下。
图1为表示本实施形态的液晶显示装置概要构成的断面图，图2为上述液晶显示装置的第一基板1的平面图。
本实施形态的液晶显示装置为具有透射区域和反射区域的透射反射两用型液晶显示装置，用由第一基板1和第二基板2组成的一对基板夹持液晶层3。本实施形态中，液晶层3采用能够以ECB(Electrically ControlledBirefringence电控双折射)模式驱动的液晶，即本实施形态的液晶显示装置采用液晶的双折射性控制入射光的透射/切断的方式。
先说明第一基板1一侧的构成。
第一基板1由绝缘性透明基板(例如玻璃基板)构成，其表面如图2所示，正交地形成多条源极总线11和多条栅极总线12。而且，相邻的源极总线11和栅极总线12围着的部分构成一个像素。因此，各像素配置成矩阵状。源极总线11及栅极总线12作为向各像素供给电压的电气布线起作用。
源极总线11和栅极总线12的交叉处配置着作为对各像素进行ON/OFF开关的有源开关元件的TFT(Thin Flim Transistor薄膜晶体管)13。TFT13的栅极电极13a连接栅极总线12，源极电极13b连接源极总线11，漏极电极13c连接像素电极14。另外，第一基板1上形成辅助电容用电极15，为了覆盖该辅助电容用电极15，形成栅极绝缘膜16。
所述的像素电极14由透明电极14a和反射电极(反射板)14b构成。透明电极14a例如用由ITO形成的透明导电膜构成。反射电极14b例如用由Al或Ag形成的金属膜构成。在漏极电极13c上依次层叠着层间绝缘膜17、18，透明电极14a及反射电极14b形成于层间绝缘膜18的表面(凹凸面)。即，层间绝缘膜18覆盖TFT13中至少一部分，像素电极14设在该层间绝缘膜18的至少一部分的上层。
各像素中，形成透明电极14a的区域通过控制从图中未示出的光源射出的光的透射，从而构成进行透射型显示的透射区域。另一方面，形成反射电极14b的区域通过控制外部光的反射，从而构成进行反射型显示的反射区域。
即本实施形态中，第一基板1上形成的像素电极14为设置在区域的透明电极14a和设置在反射区域的反射电极14b的混合结构，将上述电极在平面上分割而构成。
这样，通过在一个像素内具有透射区域和反射区域，各像素能按照透射模式及反射模式中任何一种模式进行显示，也能按照两种模式同时进行显示。
还有，反射电极14b也可以如本实施形态所示，在其正下方形成透明电极14a，而也可在透明电极14a上形成(电气也连接)。另外，透明电极14a和反射电极14b也可以利用仅各自边缘的一部重叠的结构，电气上连接，另外，别的部分也可重叠。
反射区域上形成将像素电极14(反射电极14b)和漏极电极13c电气连接的接触孔19。该接触孔19例如能通过利用光刻技术除去层间绝缘膜18而形成。而且，在像素电极14的液晶层3一侧形成取向膜20。
以下，说明第二基板2一侧的构成。
第二基板2用绝缘性透明基板(例如玻璃基板)构成，其表面上层叠着作为彩色滤色层的着色层21、例如由ITO(铟锡氧化物)形成的对向电极22、及取向膜23。
着色层21与在对向电极22和像素电极14互相对向的部分上形成的像素匹配设置。另外，着色层21在反射区的一部分上有开口部21a。在透射区域及反射区域形成相同颜料浓度的着色层21，故通过在反射区域设置开口部21a，在透射型显示及反射型显示上都能取得亮度的匹配性。
另外，在第二基板2上，为了覆盖着色层21的开口部21a而形成透明层24。在反射区域，对向电极22设在该透明层24上。透明层24按照几乎和第一基板1一侧的反射电极14b相同的大小形成，透射区域液晶层3形成的厚度比反射区域液晶层3的厚度要厚。具体为，透射区域液晶层3的厚度Td约为反射区域液晶层3厚度Rd的两倍。由此，能使反射型显示和透射型显示的光学长度匹配。
本实施形态中，透明层24设置在与设置反射电极14b的第一基板1不同的第二基板2上，由于反射电极14b在设置后述的柱状撑柱25的区域外为平板状，所以，在显示区域内没有图15及图16示出的锥形无用区域。因此，采用本实施形态的构成，能避免光的利用效率降低。
夹持液晶层3的第一基板1及第二基板2透射柱状撑柱25贴合在一起，使得取向膜20与23对向。由此，透射区域及反射区域的液晶层3的厚度靠柱状撑柱25保持一定。取向膜20与23互相共同作用，例如使液晶层3水平取向。
以下，详细说明柱状撑柱25。
柱状撑柱25在透明层24上设置成和第一基板1的接触孔19处于大致相同的位置。柱状撑柱25用有机材料、无机材料或抗蚀剂等构成，作为抗蚀剂，例如可以考虑橡胶系光刻胶环化聚己戊二烯系光刻胶，即OMR-80(东京应化(株)生产)或CBR-M901(JSR公司生产)等。
另外，例如HTPR-1100(东丽(株)生产)等聚酰亚胺也表现出良好的感光性，适合作为柱状撑柱25的材料。再有，也可用彩色滤色片等使用的RGB及黑色的感光性着色树脂、正型或负型抗蚀剂、聚硅氧烷、聚硅烷等构成柱状撑柱25。用无机材料构成柱状撑柱25时，SiO2等是适合的材料。
另外，柱状撑柱25也可用由黑色颜料染成黑色的NN700(JSR公司生产)来形成。由此，柱状撑柱25变成黑色，能减轻接触孔19及柱状撑柱25产生的对显示的不良影响。
本实施形态中，是在像素内设置柱状撑柱25和接触孔19，柱状撑柱25在和基板(第一基板1和第二基板2)平行的断面形状上，形成有和接触孔19重叠的区域及不重叠的区域。这样，在构成柱状撑柱25上具有本发明最大的特征，对此，现参照图3A及3B予以说明。
图3A为表示接触孔19及柱状撑柱25的形状以及位置关系一示例的平面示意图。接触孔19相对于基板厚度方向按照锥形形状形成，使得其开口部19a成正方形。即接触孔19的开口部19a的宽度(内径)比其底部19b的宽度(内径)要大。
另外，柱状撑柱25由柱状撑柱25断面上对向的两条边间的距离b比接触孔19的开口部19a的一条边长度a长2μm以上的正八角形构成。由此，能实现柱状撑柱25的最大宽度比接触孔19的开口部19a最大宽度还大的断面形状。而且，位于接触孔19的开口部19a上的柱状撑柱25的一部分构成与接触孔19重叠的区域A，位于接触孔19外侧的一部分柱状撑柱25构成与接触孔19不重叠的区域B。
这样，通过形成在和基板平行的断面形状上有和接触孔19重叠的区域A和不重叠的区域B的柱状撑柱25，从而如图3B所示，例如第一基板1和第二基板2间的贴合偏离时，尽管柱状撑柱25不能完全覆没接触孔19的开口部19a，但由于一定存在柱状撑柱25与接触孔19不重叠的区域B，所以柱状撑柱25不会落入接触孔19内，能将第一基板1和第二基板2之间保持在所需的厚度。通过这样，即使在第一基板1和第二基板2贴合偏离时，也能使液晶层3的厚度可靠地保持在所需的厚度，从而能用现有的工艺制造出不超过生产余量的液晶显示装置。
另外，本实施形态中，由于设置成柱状撑柱25的一部分至少覆盖接触孔19的开口部19a的一部分，不让柱状撑柱25配置在接触孔19的内部，所以在形成接触孔19的过程中，不必如现有的那样考虑柱状撑柱25的位置偏离设置贴合余量。由此，能避免扩大无助于显示的无用区域，能避免各像素开口率降低，同时还能避免对比度的降低，提高显示品质。
特别是如上所述，若以柱状撑柱25的最大宽度比一块基板(第一基板1)上设置的接触孔19的开口部19a的最大宽度大的断面形状形成柱状撑柱25，则即便第一基板1和第二基板2之间的贴合有偏离，也能可靠地防止柱状撑柱25落入接触孔19内。通过这样，能确实地做到确保元件间隙，确实地获得上述的本发明的效果。
还有，如将结构做成以具有比接触孔19的开口部19a的面积大的断面形状形成柱状撑柱25，则即便第一基板1和第二基板2间的贴合偏离，但因柱状撑柱25能完全覆没开口部19a，所以能更加可靠地确保上述本发明的效果。
还有，柱状撑柱25的断面(和第二基板2平行方向上的横截面)形状不限于上述的正八角形，也可以为四边形、三角形等有各向异性的多边形、圆、椭圆等。另外，接触孔19的断面形状也不限于上述的正方形，可以为其它的有各向异性的多边形、圆、椭圆等。
因而，本实施形态中言及的柱状撑柱25的最大宽度及接触孔19的开口部19a的最大宽度可以认为，在它们的断面为多边形时，相当于对角线或边长的最大值，断面为圆形时相当于直径，断面为椭圆形时相当于长轴的长度。
以上，以构成柱状撑柱25使其最大宽度比接触孔19的开口部19a的最大宽度还要宽的情形为例进行了说明，但本发明当然不限于此。只要构成在和基板平行的断面形状上具有和接触孔19重叠的区域和不重叠的区域的柱状撑柱25便可。
例如，图4A及图4B为表示柱状撑柱25的最大宽度比接触孔19的开口部19a的最大宽度小时、接触孔19和柱状撑柱25间位置关系的一个例子的平面示意图，图4A表示基板的贴合没有产生偏离的情况，图4B表示基板的贴合产生偏离的情况。还有，柱状撑柱25的最大宽度方向和接触孔19的开口部19a的最大宽度方向在本图中为正交。
即使在这样构成柱状撑柱25的场合，由于柱状撑柱25在和基板平行的断面形状上，有和接触孔19重叠的区域A和不重叠的区域B，所以例如在基板的贴合产生偏离时，利用柱状撑柱25的和接触孔19不重叠的区域B的部分，能将一对基板之间保持为规定的间隔。另外，由于在柱状撑柱25上存在和接触孔19不重叠的区域B，所以柱状撑柱25不会位于接触孔19的内部。因此，即便在这种情况下，也能得到上述本发明的效果。
从上述可知，本发明的液晶显示装置也可以是说，是在通过柱状撑柱25贴合一对夹持液晶层3的基板(第一基板1、第二基板2)、并利用多个像素进行显示的液晶显示装置中，只要柱状撑柱25做成为其一部分和设在一块基板(第一基板1)上的接触孔19的至少一部分在各像素内重叠即可。
还有，关于柱状撑柱25在其断面形状上有和接触孔19的一部分重叠的区域的构成，即，在柱状撑柱25上和接触孔19重叠的区域(上述的区域A)和接触孔19的一部分重叠的构成的详细内容，将在以后的实施形态3中进行说明。
第二基板2的取向膜23作摩擦处理，考虑到这一点，最好柱状撑柱25设置成使第二基板2的摩擦方向和柱状撑柱25的最小宽度方向垂直。其理由如下。
图5A及图5B为表示第二基板2的摩擦方向和柱状撑柱25配置位置间关系的平面示意图，图5A表示将柱状撑柱25配置成长边方向和上述摩擦方向垂直的情况，图5B表示将柱状撑柱25配置成短边方向和上述摩擦方向垂直的情况。
一般，如在形成柱状撑柱25后对取向膜23进行摩擦处理，则从柱状撑柱25看去，在摩擦的下游方向上，由于柱状撑柱25的存在摩擦布碰不到取向膜23，如图5A及图5B所示，出现液晶不取向的摩擦不到的部位26。
所以，如图5B所示，通过将柱状撑柱25设置成第二基板2的摩擦方向和柱状撑柱25的最小宽度方向(短边方向)垂直，从而在柱状撑柱25的断面积为一定时，与其它的配置方法相比，能减少由于柱状撑柱25引发的摩擦不到的部位26的投影面积，由此，能减轻显示性能的降低。
考虑到这种投影面积的减少，柱状撑柱25的断面形状最好为在摩擦方向平行的方向上有长边、和摩擦方向垂直的方向上有短边的多边形(图5A及图5B所示的八角形或长方形等)，或为在和摩擦方向平行的方向上有长轴、而且在和摩擦方向垂直的方向上有短轴的椭圆等。
这里，液晶层3例如用有垂直取向性的材料构成，则能对基板不作摩擦处理而制造液晶显示装置。即，能用一对不经摩擦处理的基板(第一基板1、第二基板2)构成贴合的液晶显示装置。因此，这时，不会产生由于摩擦处理而造成的取向缺陷，所以通过采用这样的构成也能解决上述显示性能降低的问题。
另外，图6A及图6B为表示接触孔19及柱状撑柱25的形状及位置关系的其它例子的平面示意图。还有，这里的构成如图6A所示，虽然接触孔19的开口部19a为和图3A及图3B同样的正方形，但柱状撑柱25由在第二基板2的摩擦方向上有长边、同时在和上述摩擦方向垂直方向上有短边的八角形断面(断面不是正八角形)而构成。
最好柱状撑柱25具有比上述摩擦方向上的接触孔19的开口部19a的宽度大2μm以上的宽度，并作为在该摩擦方向上的最大宽度。这时，如图6B所示，即使基板的贴合产生偏离，也一定能可靠地确保柱状撑柱25和接触孔19不重叠的区域。同时与将柱状撑柱25配置成长边方向和上述摩擦方向成垂直的方向时相比，能确实地减少摩擦时由于柱状撑柱25的存在所造成的摩擦不到的部位26的投影面积。即，即使基板的位置有偏离，仍能力图兼顾确保规定的元件间隙和避免显示性能降低的两方面。
另外，最好柱状撑柱25具有比和上述摩擦方向垂直的方向上的接触孔19的开口部19a的宽度小2μm以下的宽度，并作为该垂直方向上的最小宽度。这时，由于能够通过接触孔19的开口部19a，液晶渗入接触孔19的内部，液晶能确实地充满接触孔19内部，故能防止液晶气泡区域发生的漏光。
本实施形态中，反射区域上形成接触孔19之同时，与该接触孔19对应，将柱状撑柱25设在反射区域。由此，具有反射区域的反射型或透射反射两用型的液晶装置上，能得到上述本发明的效果。即，本实施形态的构成，不仅适用于图1示出的透射反射两用型的液晶显示装置，而且也适用于图7所示的反射型的液晶显示装置，由此，能得到和本发明同样的效果。
即，只要在夹持液晶层3的一对基板中的一块基板(第一基板1)上，设置多根源极总线11、栅极总线12、作为开关元件2的TFT13、及在该开关元件的至少一部分的上层透射层间绝缘膜18设置像素电极14，像素电极14包括反射电极14b，形成接触孔19使得反射电极14b个上述开关元件的漏极电极13c电气连接，是如上所述这样构成的液晶显示装置，可以说都能应用本发明。
另外，即使在有接触孔和柱状撑柱的只用透明电极构成像素电极的透射型液晶显示装置中，对于柱状撑柱也能应用本实施形态的构成。其详细内容将在以后的实施形态2进行说明。
另外，本实施形态中是对采用TFT13那样的三端元件的情形作了说明，但例如采用MIM(Metal Insulator Metal金属·绝缘体·金属)那样的两端元件的情形，本发明也适用。
因此，本发明的液晶显示装置的结构也可以做成在一块基板(第一基板1)上设置向像素供给电压的多根电气布线及开关元件(例如TFT13或MIM)、至少覆盖该开关元件一部分的层间绝缘膜18、和该层间绝缘膜18至少一部分上层上的像素电极14，形成的接触孔19使得像素电极14与上述开关元件的引出电极(例如漏极电极)电气连接。
另外，柱状撑柱25可以配置在液晶显示装置显示区域的所有像素上，也可只配置在部分像素上。即显示区域的像素中，也可以有的像素是没有配置柱状撑柱25的像素。从这一点上可以说，柱状撑柱25只要至少在显示区域内一个像素上形成即可。
还有，以上说明的本发明液晶显示装置还能以下述的形式表现。
本发明的液晶显示装置的构成为，在透射柱状撑柱将夹持液晶层的一对基板贴合在一起、并由多个像素进行显示的液晶显示装置上，该像素内设置柱状撑柱和接触孔，该柱状撑柱在和基板平行的断面形状上，具有和接触孔重叠的区域和不重叠的区域。
本发明的液晶显示装置的构成为，在包括具有多根栅极布线、源极布线及开关元件、通过绝缘层设在该开关元件的上层的像素电极、该像素电极上形成的反射层(反射电极)、和与该像素电极电气连接的漏极电极的第一基板1；形成对向电极的第二基板；以及夹持在第一基板和第二基板间的液晶层在内的液晶显示装置上，保持和第二基板的间隙用的柱状撑柱直径大于接触孔的内径，而且柱状撑柱的一部分和接触孔的一部分重叠。
本发明的液晶显示装置的构成为，在上述液晶显示装置中，用上述柱状撑柱覆没上述接触孔。
本发明的液晶显示装置的构成为，在上述液晶显示装置中，柱状撑柱的直径形成为比接触孔上部的内径大2μm以上。
本发明的液晶显示装置的构成为，在上述液晶显示装置中，断面形状有各向异性的柱状撑柱的长边方向设定为与有柱状撑柱的基板的摩擦方向平行，而且，该长边的长度形成为比和上述摩擦方向平行的方向的接触孔上部内径大2μm以上。
本发明的液晶显示装置的构成为，在上述液晶显示装置中，相对于有柱状撑柱的基板的摩擦方向，在基板平面内垂直设定的柱状撑柱短边长度比和上述摩擦方向垂直的方向上的接触孔上部内径小2μm以上。
参照附图，现对本发明的其它实施形态说明如下。还有，在和本实施形态1相同的构成上标注相同的构件编号，其说明省略。
本实施形态中，除了用透射型构成液晶显示装置外，和实施形态1的构成相同。即，本实施形态中，将关于柱状撑柱25的实施形态1的构成用于透射型液晶显示装置。以下，说明本实施形态的透射型液晶显示装置。
图8为表示本实施形态的液晶显示装置概要构成的断面图，图9为上述液晶显示装置的第一基板1的平面图。本实施形态的液晶显示装置由用第一基板1和第二基板2组成的一对基板夹持液晶层3而形成。
第一基板1用绝缘性透明基板(例如玻璃基板)构成，在其表面上如图9所示，多根源极总线11和多根栅极总线12正交地形成，而且，相邻的源极总线11和栅极总线12围着的部分成为一个像素。因此，各像素就呈矩阵状配置。源极总线11及栅极总线12作为向各像素供给电压的电气布线起作用。
在源极总线11和栅极总线12的交叉部位，配置着作为进行各像素的ON/OFF开关的有源开关元件的TFT13。TFT13的栅极电极13a接栅极总线12，源极电极13b接源极总线11，漏极电极13c连接作为像素电极的透明电极14a。另外，第一基板1上形成辅助电容用电极(辅助电容用布线)15，为了覆盖该辅助电容用电极15，形成栅极绝缘膜16。
还有，本实施形态中，是独立设置辅助电容用电极15，但也可以将栅极总线12作为辅助电容用布线使用。
上述的透明电极14a例如用ITO形成的透明导电膜构成。通过设置透明电极14a，可在像素内形成进行透射型显示的透射区域。在漏极电极13c上依次将层间绝缘膜17·18层叠在一起，透明电极14a形成于层间绝缘膜18的表面。即层间绝缘膜18至少覆盖部分TFT13，透明电极14a至少设在该层间绝缘膜18的部分上层上。
第一基板1上形成使透明电极14a及漏极电极13c电气连接的接触孔19。而且，在透明电极14a的液晶层3一侧形成取向膜20。
第二基板2用绝缘性透明基板(例如玻璃基板)构成，其表面上，层叠着作为彩色滤色片的着色层21、遮光膜21b、例如由ITO形成的对向电极22、和取向膜23。
着色层21与在对向电极22和透明电极14a互相对向的部分形成的像素匹配，设置成覆盖遮光膜21b。遮光膜21b可择需而设，也可将其省去。另外，遮光膜21b也可层叠于着色层21上。
夹持液晶层3的第一基板1和第二基板2透射柱状撑柱25贴合，使得取向膜20·23对向。由此，利用柱状撑柱25使液晶层3的厚度保持一定。
柱状撑柱25在第二基板2的着色层21上形成断面略呈正八角形的形状，其配置位置相当于第一基板1的辅助电容用电极15的位置。另外，柱状撑柱25形成在第二基板2上，使得其与多个接触孔19的一部分重叠。关于柱状撑柱25和取向膜23的层叠次序则如图8所示，可以在柱状撑柱25上形成取向膜23，也可以在取向膜23上形成柱状撑柱25。再者，如此地不问取向膜和柱状撑柱25间层叠次序的情形，可以说在所有的实施形态中都是通用的。
形成辅助电容用电极15的区域为在透射型显示上对显示无帮助的区域。因此，如本实施形态那样，通过将柱状撑柱25配置在辅助电容用电极15上，能避免由于配置柱状撑柱25造成的显示品质下降。又因也不必为了避免柱状撑柱25造成的显示品质下降而配置遮光图案，故也能避免各像素开口率的降低。
参照附图，现说明本发明又一其它的实施形态如下。还有，在和实施形态1或2相同的构成上标注同一构件编号，其说明省略。
例如，图10为在实施形态2的透射型液晶显示装置中柱状撑柱25形成有面积比接触孔19的开口部19a的面积大的而断面呈四边形的形状、并配置成覆盖其开口部时的第一基板1的平面图。这里，接触孔19为平面呈长14μm、宽18μm的长方形，其开口面积为14×18＝252μm2。
通常，为了保持液晶层3的厚度所需的柱状撑柱25的断面积(和基板的接地面积)取决于柱状撑柱25的材料或液晶层3的厚度等，本实施例中考虑取185μm2。这时，在图10的构成中，作为柱状撑柱25的断面积，要确保252+185＝437μm2的面积。
另外，若柱状撑柱25的断面积过大，则在TFT基板即第一基板1和CF基板即第二基板2贴合时，由于柱状撑柱25和第一基板1或第二基板2间的摩擦力变大，有时两块基板的对位工序中位置微调变得困难。因此，最好柱状撑柱25的断面积不要做得过分地大。
因此，本实施形态中，通过构成柱状撑柱25，使得柱状撑柱25中和接触孔19重叠的区域不是接触孔19的全部，而与接触孔19部分重叠，从而能避免上述的问题。以下以实施例1至3为例进行详细说明。
还有，在实施例1～3中，是以实施形态2说明过的透射型液晶显示装置为例进行说明，但是，当然即使是实施形态1说明过的半透射型或反射型的液晶显示装置，也能采用以下的构成。另外，实施例1～3中，接触孔19的构成为平面长14μm、宽18μm的长方形(开口面积252μm2)。
(实施例1)图11为本实施例的液晶显示装置的第一基板1的平面图。本实施例中，柱状撑柱25其断面形状为长30μm、宽7μm的长方形(断面积210μm2)，配置成和接触孔19部分重叠。
还有，本实施形态中，将柱状撑柱25形成于TFT13形成的第一基板1一侧。因此，即使在第一基板1和第二基板2的贴合产生偏离，柱状撑柱25对于接触孔19的配置位置依旧不变。因此，本实施例中，和后述的实施例2及3不同，没有将基板的贴合偏离(5μm)作为考虑对象。
本实施例中，柱状撑柱25的断面积为210μm2，比为了保持液晶层3的厚度所需的柱状撑柱25的接地面积185μm大。因此，如本实施例所示，通过采用柱状撑柱25不是和接触孔19的全部、而是具有和一部分重叠的区域的构成，从而构成柱状撑状25，使其既确保所要的上述接地面积185μm2，又作为柱状撑柱25的断面积，能实现比图10时(断面积437μm2)更加小的断面积(210μm2)。最终能抑制柱状撑柱25和第二基板2间摩擦力增大，使两块基板对位工序中的位置微调容易进行。
另外，在形成柱状撑柱25和接触孔19的全部重叠的图10的情形下，柱状撑柱25的形状、大小及其配置的位置受接触孔19的形状、大小、位置的约束。但如本实施例所示，在柱状撑柱25形成为和接触孔19部分重叠时，则就没有这种约束，其自由度增大。所以，能抑制开口率的下降，或者也能减少液晶的取向混乱。
(实施例2)本实施例中，在柱状撑柱25设在第二基板2一侧的图9(实施形态2)的构成中，将柱状撑柱25的断面形状做成和半径10μm的圆外切的八角形。还有，基于制造柱状撑柱25用的掩模的制造上的原因，本实施例的柱状撑柱25的断面形状不是正八角形。更具体为，柱状撑柱25的断面形状是构成该八角形的8条边中的4条边，每隔一条边的边长例如为8μm，其余4条边(例如位于8μm的两条边中间的边，共4条)的每条边的长度例如为8.4μm。因此，本实施例中，柱状撑柱25的断面积变成(8×10×4/2)+(8.4×10×4/2)＝328μm2。
如本实施例所述，在柱状撑柱25的断面形状为八角形时，如将柱状撑柱25设计成其断面积例如如上述那样的328μm2，则第一基板1和第二基板2的贴合偏离即使在上下方向及左右方向上同时产生5μm的偏离量，仍能确保为了保持液晶层3的厚度所需的柱状撑柱25的接地面积185μm2。
因此，如本实施例所述，通过采用柱状撑柱25和接触孔19部分重叠的构成，即使基板的贴合产生偏离(例如上下方向及左右方向上5μm)，在确保所需的接地面积185μm2的同时，又作为柱状撑柱25的断面积，能实现比图10的情况(断面积437μm2)更加小的断面积(328μm2)。最终，尽管将基板的贴合偏离作为考虑到的情况，仍能减少柱状撑柱25和第一基板1间的摩擦力，使基板的对位容易进行等，获得和实施例1同样的效果。
(实施例3)图12为本实施例的液晶显示装置的第一基板1的平面图。本实施例中，柱状撑柱25其断面形状为梯形，该梯形的尺寸例如为上底4μm、下底12μm、高31μm，面积为248μm2。而且柱状撑柱25形成在第二基板2一侧，使其分别与接触孔19的一部分重叠。
在柱状撑柱25的断面形状为上述尺寸的梯形时，基板的贴合偏离例如在左右方向5μm时，如上下方向的贴合无偏离，则从各种计算结果可知能维持上述接地面积185μm2。另外，在基板的贴合偏离沿上下方向例如为5μm时，只要左右方向的贴合偏离在4.3μm以内，则从各计算可知能维持上述的接地面积185μm2。
所以，如本实施例所述，通过采用柱状撑柱25和接触孔19部分重叠的构成，即使基板的贴合产生偏离(例如上下方向或左右方向5μm)，也能确保所需的接地面积185μm2，同时又作为柱状撑柱25的断面积，能实现比图10的情况(断面积437μm2)更加小的断面积(328μm2)。最终，尽管将基板的贴合偏离作为考虑到的情况，仍能减少柱状撑柱25和第一基板1间的摩擦力，容易进行基板的对位等，取得和实施形态1同样的效果。
又如实施形态2及3，以和多个接触孔19的一部分重叠的大小(断面形状)形成柱状撑柱25，即在第二基板2上形成柱状撑柱25使得柱状撑柱25和接触孔19重叠的区域和多个接触孔19的一部分重叠，从而在基板的贴合产生偏离时能减少接地面积的误差。关于这一点，下面，以实施例2为例说明之。
图13A至图13c表示在柱状撑柱25以和多个接触孔19的一部分重叠的大小形成时、柱状撑柱25和多个接触孔19的位置关系。还有，图中的斜线部分表示柱状撑柱25和第一基板1的接地区域。如图13A所述，在柱状撑柱25均匀地与两个接触孔19的每个孔的一部分重叠时(基板无偏离时)，柱状撑柱25和第一基板1的接地面积(图中斜线部分的面积)例如为192.00μm2。
然后如图13B所示，第二基板2相对第一基板1在一个方向上(例如左边方向)偏离5m时，上述接地面积减少至185.75μm。另外，如图13C所示，第二基板2相对第一基板1在反方向(右边方向)上偏离5μm时，上述接地面积减少至185.75μm。
这样，在柱状撑柱25以和多个接触孔19的一部分重叠的大小形成时，上述接地面积在185.75μm2至192.0μm2间变动，其变化范围最大为6.25μm。
与此不同的是，图14A至图14C表示柱状撑柱25以和一个接触孔19部分重叠的大小形成时、柱状撑柱25和接触孔19间的位置关系。还有，图中的斜线部分表示柱状撑柱25和第一基板1的接地区域。如图14A所示，在柱状撑柱25和一个接触孔19部分重叠时(基板无偏离时)，柱状撑柱25和第一基板1的接地面积(图中的斜线部分面积)例如为260.00μm2。
然后，如图14B所示，在第二基板2相对第一基板1在一个方向(例如左边方向)上偏离5μm时，上述接地面积减少至190.00μm2。另一方面，如图14C所示，第二基板2相对第一基板1在反方向(右边方向)上偏离5μm时，上述接地面积相反增加至323.75μm2这样，在以和一个接触孔19部分重叠的大小形成柱状撑柱25时，上述接地面积就在190.00μm2至323.75μm2间变动，其变动范围最大为133.75μm2。
如上所述，与一个接触孔19部分重叠形成柱状撑柱25的方式相比，与两个接触孔19部分重叠形成柱状撑柱25的方式在基板的贴合产生偏离时柱状撑柱25和第一基板1的接地面积的变动少。由于根据接地面积不同，基板贴合时的加压或液晶注入时间等均不同，所以从液晶显示装置制造上考虑，接地面积变动小的较理想。即，柱状撑柱25通过形成和两个接触孔19部分重叠，从而能方便地制造液晶显示装置。
根据以上说明，可以对本发明作各种修改或变形，这一点是显而易见的。因此，本发明并不限于这里具体的阐述，可在后附的权利要求范围内进行实施，对此请予以理解。
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括夹持液晶层的一对基板、配置在上述两块基板间的柱状撑柱、及进行显示用的多个像素，像素内设置所述柱状撑柱和接触孔，所述柱状撑柱在和基板平行的断面形状上，有和所述接触孔重叠的区域和不重叠的区域。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述柱状撑柱以比设在一块基板上的接触孔开口部的最大宽度还要大的断面尺寸形成其最大宽度。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，以具有比所述开口部面积大的面积的断面形状形成所述柱状撑柱。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述柱状撑柱中和所述接触孔重叠的区域和所述接触孔的一部分重叠。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述区域和多个接触孔的一部分重叠。
6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述柱状撑柱设置成形成该柱状撑柱的基板的摩擦方向和该柱状撑柱的最小宽度方向垂直。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述柱状撑柱具有比所述摩擦方向的所述开口部的宽度大2μm以上的宽度，并作为在该摩擦方向上最大宽度。
8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述柱状撑柱具有比和所述摩擦方向垂直方向的所述开口部的宽度小2μm以下的宽度，并作为在该垂直方向上的最小宽度。
9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述一对基板能不需摩擦处理而贴合。
10.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素具有进行透射型显示的透射区域和进行反射型显示的反射区域，所述柱状撑柱设在所述反射区域。
11.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素有进行透射型显示的透射区域，所述柱状撑柱形成于辅助电容用布线上。
12.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，在所述的一块基板上设置向像素供给电压的多根电气布线及开关元件、至少覆盖该开关元件一部分的层间绝缘膜、以及至少在该层间绝缘膜一部分的上层上的像素电极，所述接触孔和所述像素电极及所述开关元件的引出电极电气连接。
13.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述柱状撑柱为黑色。
14.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶层用有垂直取向性的材料构成。
15.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述柱状撑柱在显示区域内至少一个像素上形成。
全文摘要
本发明揭示一种液晶显示装置，使柱状撑柱介于夹持液晶层的第一基板和第二基板之间。柱状撑柱形成为和设置在第一基板上的接触孔在各像素内有重叠的区域和不重叠的区域。通过这样，即使在第一基板和第二基板的贴合产生偏离时柱状撑柱不会落入接触孔内部，能可靠地确保所要的元件间隙。又因不使柱状撑柱位于接触孔内部，所以在第一基板上形成接触孔时，不必再设置贴合余量，所以能使显示的有效开口率提高，改进显示品质。
文档编号G02F1/1343GK1595245SQ20041007717
公开日2005年3月16日 申请日期2004年9月8日 优先权日2003年9月8日
发明者森纯一, 植村茂, 菊池克浩, 吉田昌弘 申请人:夏普株式会社