JP2752348B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は表示装置に係り、
特に薄膜トランジスタに代表される非線形素子をマトリ
ックス配線の交点に設けたいわゆるアクティブ・マトリ
ックス型電極構造を有し、液晶などの電気・光変調物質
を動作させてなる液晶表示装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、ポリシリコン、非結晶シリコ
ン、テルル等の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称
する）、もしくは酸化アルミニウム等を金属薄膜にてサ
ンドイッチ構造とした金属／絶縁膜／金属ダイオード等
の非線形素子を用いたアクティブ・マトリクス型液晶表
示装置は、例えば特開昭５６−２５７１４号公報、特開
昭５６−２５７７７号公報などに開示され広く知られて
いる。 【０００３】この種の表示装置につき、例えばＴＦＴを
用いた場合について、従来技術を説明する。 【０００４】即ち、第４図（ａ）はＴＦＴを用いたアク
ティブ・マトリクス型液晶表示装置の配線線を説明する
ために、通常よく使用されるものであるが、信号線群と
走査線群からなるマトリックス配線の各交差点にＴＦＴ
が設けられ、そのソース電極もしくはドレイン電極の一
方が画素電極に接続されている。 【０００５】又、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ
´に沿って切断した断面を対向基板をも考慮して示すも
ので、基板１と対向基板２との間に電気・光変調光とし
て液晶８を用い、そのどちらかの基板側から光照射を行
って、いわゆる透過型として使用した場合を表してい
る。この時、この表示装置をカラー表示するため、対向
基板２側に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィ
ルタ６を設けてある。尚、図中の３は偏光板、５は信号
線電極を示す。そして、透過型として動作させる場合、
画素電極４は透明導電膜を用い、厳密にいえば液晶動作
は、この画素電極４は対向電極７の領域のみに限られ
る。 【０００６】即ち、この基板上で画素電極領域を除いた
部分の液晶８は、全く動作していないことになる。マト
リックス配線を設けた基板１上には、画素電極領域以外
に信号線の配線電極、走査線の配線電極、ＴＦＴが設け
られており、これらは多層構造配線もしくは配線の配置
により相互に電気的に絶縁されている。そのため、例え
ば電極材料に金属薄膜などの不透明材料を用いたとして
も、配線間スペース等が存在する場合が多く、この領域
は液晶８が動作しない、いわゆる非変調光が透過するこ
とになる。この非変調光は、表示装置にとっては常に漏
れ光が存在することを意味し、バック・グラウンドの増
加、即ち、コントラストを著しく低下させる。 【０００７】この非変調光を減少させる方法として、例
えば配向制御膜のラビング方向を直角とし基板を挟む２
枚の偏光板配置を平行にし、液晶８に電圧が印加されな
い場合に光を透過させない使い方がある。 【０００８】この場合は、信号電圧によって画素電極領
域のみ光変調されるため、原理的には非変調光は有り得
ないことになる。しかし、表示装置の製造工程を考慮し
た場合、２枚の偏光板３の偏光方向を正確に平行に合わ
せる必要があり、漏れ光によるバック・グラウンドはこ
の合わせ精度によってのみ決められることになる。実用
的な合わせ精度として、そのズレ角を１°以内として
も、これを量産時に管理することは非常に困難である。 【０００９】これに対し、偏光板配置を直角にした場合
は、その角度ズレは単に透過率の若干の低下を招くだけ
で、コントラストに与える影響は少なく、量産性に富む
と言える。この時、信号電圧が印加された画素電極領域
に対応する液晶のみが光変調効果を与え、前述の非変調
光がコントラストを決定する。この解決策として従来行
われてきた方法は、対向基板側に金属薄膜で遮光スクリ
ーンを設けることである。 【００１０】即ち、第４図（ｃ）に示すように、対向基
板２上の画素電極４に対応する領域のみに、例えばＲ，
Ｇ，Ｂのカラーフィルタ６を配し、残りの全ての領域を
金属薄膜からなる遮光スクリーン９にて覆う方法であ
る。これは、たしかに初期の目的は達成するが、この方
法にも次に述べる短所がある。 【００１１】第１に、マトリックス配線基板１と遮光ス
クリーン９を設けた対向基板２の両者を、正確な位置関
係をもって固定しなければならない点である。このよう
な液晶表示装置では、画素ピッチが数百ミクロンで設計
される場合が多く、例えば２００ミクロンピッチとした
とき、所定の開口率を得るためには合わせ精度は数ミク
ロン程度となる。 【００１２】又、光源からの光は完全な平行光線とは言
い難く、基板に対し斜方入射する光の非変調光成分をも
考慮すると、更に開口率は小さくなる。例えば上述の２
００ミクロンピッチの場合、信号走査線電極中を１０ミ
クロン、更にＴＦＴ部の面積をも考慮した場合、有効な
画素電極サイズを開口率に表すと、約５０〜６０％とな
る。これに合わせ精度、斜方入射光のマージンを組入れ
ると、開口率は約４０〜５０％に低下する。この開口率
の低下は、直接に表示装置の画質の低下を招く。 【００１３】 【発明が解決しようとする課題】上記の従来で見られる
ように、液晶表示装置の画質低下の一因である非変調光
の問題は、偏光板３の偏光方向による液晶動作状態、対
向基板上１での遮光スクリーン９等、種々工夫が行われ
ているが、夫々短所があり、又、その短所は直接に量産
時の歩留り低下を招くものである。 【００１４】この発明は、非変調光をなくすと共に、製
造工程上容易にして高歩留りを与える表示装置を提供す
ることを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載される発
明は、複数の行電極及び複数の列電極から構成されるマ
トリックス配線の各交点に非線形素子を介して接続され
た画素電極を有する第１の基板と、前記第１の基板と対
向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板
との間に挟持される液晶層と、前記第１の基板の前記第
２の基板と対向する主表面と相対する側に配置される光
源とを含む液晶表示装置において、上記第１の基板の上
記非線形素子、上記行及び列電極、及び上記画素電極の
一部上には、前記光源から上記第１の基板及び第２の基
板を透過して出射される非変調光を阻止する有機樹脂か
らなる絶縁性遮光膜と、前記絶縁性遮光膜上に配置され
前記液晶層の配向を制御する配向制御膜とを備えたこと
を特徴とする液晶表示装置にある。 【００１６】請求項２に記載される発明は、前記絶縁性
遮光膜は、スピンナー塗布されて成ることを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置にある。 【００１７】請求項３に記載される発明は、前記絶縁性
遮光膜は、有機樹脂中に着色染料が含有され、可視域の
平均光学濃度が１．０以上に設定されて成ることを特徴
とする請求項１記載の液晶表示装置にある。 【００１８】請求項４に記載される発明は、前記絶縁性
遮光膜は、膜厚が２．０μｍ以下であることを特徴とす
る請求項１記載の液晶表示装置にある。 【００１９】本発明における絶縁性遮光膜の材料として
は、４００℃以下の温度にて硬化された有機樹脂があ
り、その成分の１つに染料を含むものが適している。こ
こに硬化とは、ポリイミド系樹脂ではその前駆体である
ポリアミド酸を加熱処理してポリイミドを生成すること
を意味し、その他の有機樹脂の場合、有機樹脂溶液から
遮光膜形成後、加熱処理して残存溶剤を除去することを
意味する。 【００２０】遮光効果としては、用いる光源のスペクト
ルにも依存するが、一般に光透過率スペクトルにおいて
可視域の平均光学濃度が１．０以上あることが望まし
く、又、配線間リーク電流等の見地から、その電気抵抗
率は１０オーム・センチメートル以上が望ましい。特に
有機樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミド、ポリアミド、ポリエステルアミド、
及びポリエーテルスルホンの少なくとも一種からなるポ
リマーが好ましい。 【００２１】このような絶縁性遮光膜は、マトリックス
配線を有する基板上即ち画素電極部に直接設けられるの
で、従来例で指摘したような偏光板の角度合わせ精度の
問題、開口率の問題は除外出来、又、金属材料とは異な
り高抵抗材料であるために、電気的な短絡、層間ショー
ト等の問題も解決される。 【００２２】更に、遮光効果に関しては、金属材料の場
合は容易に光学濃度４以上が得られるが、ポリマー材料
の場合、その透過スペクトルは、全ての波長域にわたっ
て一定値とはなり得ないが、少なくとも可視域で平均光
学濃度１．０以上あれば、非変調光の遮光目的は十分に
達せられる。 【００２３】又、製造工程の観点からは、既に完成した
マトリックス配線基板上に、既存のフォトリソグラフィ
技術を用いて容易に遮光膜が形成出来、その合わせ精度
は用いるフォトリソグラフィーの精度にて単純に決定
し、量産時においてさえ、その精度を例えば３μｍ以内
に納めることも容易である。 【００２４】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施例を詳細に説明する。 【００２５】図１（ａ）、（ｂ）は、この発明による表
示装置の一実施例を示したもので、従来例と同一箇所は
同一符号を付すことにすると、非線形素子としてＴＦＴ
を用いたマトリックス配線を形成した第１の基板と、カ
ラーフィルタ及び対向電極を形成した第２の基板との間
に、電気・光変調物質である液晶を狭持してなる透過型
ＴＮモードで使用されるカラー液晶表示装置に適用した
例である。 【００２６】即ち、図１（ｂ）中の１及び２は、液晶８
を狭持するガラス等からなる透明な基板であり、各基板
１、２の夫々外側の表面には偏向板が設けられている。 【００２７】更に、基板１はマトリックス基板とも言わ
れるもので、この透明基板１の内面には、ＴＦＴのゲー
ト電極に接続された走査線及びドレイン電極もしくはソ
ース電極に接続された画素電極４等が形成されている。 【００２８】このような基板１上の画素電極４領域を除
いた他の部分、即ち、マトリックス配線やＴＦＴ等の領
域を通過する透過光を阻止するために、この発明では絶
縁性遮光膜１１が設けられ、この遮光膜１１上に例えば
ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等から
なる液晶配向制御膜（図示せず）がラビング処理により
形成され、液晶８に接している。 【００２９】一方、基板２の内面には、各画素電極４に
対応した位置にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ６が形成さ
れ、このカラーフィルタ６上には例えばインジウム・ス
ズ酸化膜等からなる透明導電膜、更にその上にラビング
処理された液晶配向制御膜（図示せず）からなる対向電
極７が形成され、液晶８に接している。 【００３０】さて次に、特に具体的な実施例として、絶
縁性遮光膜１１の材料に黒色染料を含有したポリマーを
用いた場合につき説明する。 【００３１】この母材となるポリマーとしては、電気絶
縁性及び耐熱性に優れ、且つ染料との相溶性が良好であ
ることが要求され、具体例としてはポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリエ
ステルアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、
ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリアセター
ル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリブチレンテレフ
タレート、（変性）ポリフェニレンオキサイド、ポリフ
ェニレンスルフィド、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ビスマレイミド樹脂等を挙げることが出来、こ
れらポリマーは１種もしくは２種以上の混合系で使用さ
れる。 【００３２】又、黒色染料としては、可視域即ち、少な
くとも４００〜８００ｎｍの波長域において、光を吸収
するものであれば、いかなるものでも良く、具体例とし
ては、住友化学（株）製の商品名アミルブラックＦ−８
ＢＬ、スミライトブラックＧｃｏｎｃ、ダイレクトディ
ープブラックＸＡ、スミフィックスブラックＢ、アミル
ブラックＦ−ＧＬ、スミカロンブラックＳ−ＢＦ、スピ
リットブラックＮｏ９２０、ジャパノールファーストブ
ラックＤｃｏｎｃ、スミカラーブラックＰＲ−３Ｆ−３
６５、スミカラーブラックＰＲ−８Ｔ−３６４、スミカ
ラーブラックＰＲ−８Ｔ−３６３、オイルブラックＮｏ
１、三井東圧化学（株）製の商品名ミツイＰＳブラック
ＥＸ−５８、ミツイＰＳブラックＥＸ−１７４、田岡化
学（株）製の商品名オレオゾールファーストブラックＢ
ＬＮ等を挙げることが出来る。 【００３３】又、赤色染料、青色染料、緑色染料、黄色
染料等の着色染料を２種以上配合し、黒色化して使用す
る方法も包含するものである。 【００３４】この発明における黒色染料の使用量は、ポ
リマー１００重量部に対し１〜２００重量部、好ましく
は５〜１５０重量部の範囲である。黒色染料の使用量が
１重量部未満の場合には、光の吸収効果が劣り、一方、
２００重量部を越える場合には、塗膜の形成が困難とな
る。 【００３５】又、この発明においては、光吸収能の効果
を向上させる目的で、赤外線吸収剤を使用することも可
能である。このとき用いる赤外線吸収剤は、７００〜１
５００ｎｍの波長域において光を吸収するものであれ
ば、特に限定されず、具体例としては三井東圧化学
（株）製の商品名ＰＡ１００１、ＰＡ１００５、ＰＡ１
００６等のＰＡシリーズ、保土ヶ谷化学工業（株）製の
商品名ＨＲ１０２、ＨＲ１０５−Ｒ等のＨＲシリーズを
挙げることが出来る。これら赤外線吸収剤の使用量は、
上記ポリマー１００重量部に対し０．１〜５０重量部、
好ましくは０．５〜４０重量部の範囲である。 【００３６】次に、具体例を挙げ、更に詳しく説明す
る。 【００３７】具体例１…黒色ポリマーの調整及び性能 撹拌棒、温度計及び滴下ロートを備えた反応フラスコ
（内容積５００ｍｌ）にピロメリット酸二無水物１３．
０８６ｇ、３、３′、４、４′−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物１９．３４０ｇ、及びＮ、Ｎ−ジメ
チルアセトアミド１５０ｇを投入し、充分に撹はんして
０℃に保持したまま、ここに１，４−ビス（４−アミノ
フェキシ）ベンゼン１７．５３８ｇをＮ、Ｎ−ジメチル
アセトアミド１３０ｇに溶解した溶液を滴下ロートで徐
々に滴下した。滴下終了後、０〜１０℃で４時間撹はん
を行い、ポリアミド酸溶液を得た。このようにして得ら
れたポリアミド酸溶液に黒色染料（住友化学（株）製の
商品名スピリットブラックのＮｏ９２０）４．２ｇ及び
赤外線吸収剤（三井東圧化学（株）製の商品名ＰＡ１０
０６）１．０ｇをＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド３５ｇ
に溶解した溶液を加え、充分に混合して黒色ポリアミド
酸溶液を得た。この溶液を石英のガラスウエハーに回転
数２０００ｒｐｎにてスピンナー塗布した。次いで１０
０℃で２０分間、１５０℃で２０分間、２５０℃で１時
間乾燥及び硬化して、膜厚１．８μｍの黒色ポリイミド
膜を形成した。このようにして得られた黒色ポリイミド
膜の光透過率を測定して得られた黒色ポリイミド膜の光
透過率を測定した結果、第２図に示すように満足すべき
ものであった。 【００３８】具体例２…表示装置の製造方法及び性能 常法により走査線電極、信号線電極、水素化非結晶シリ
コンを半導体材料として用いたＴＦＴ、画素電極等を形
成したガラス製透明基板上に黒色ポリアミド酸溶液を２
０００ｒｐｎにてスピンナー塗布し、次いで１００℃で
３０分、１５０℃で１時間乾燥及び硬化して膜厚２．０
μｍの黒色ポリイミド膜を形成した。次いで、周知のフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、画素電極部分の開口を
含めた所望パターンを得た。ここで、黒色ポリイミドの
エッチングには、ヒドラジン／エトレンジアミン（重量
比５：５）溶液を用いた。引き続き窒素ガスによる乾燥
を行った後、２００℃で１．５時間の加熱処理をするこ
とにより、ポリアミド酸の完全硬化を行った。このよう
にして作製した基板の表面に常法に従って配向制御膜を
設け、ラビング処理し、予めカラーフィルタ及び透明対
向電極及び配向制御膜等を設けた対向電極基板とを対に
して液晶表示装置を作製した。このようにして得られた
表示装置の信号電圧に対する透過率特性の測定結果を第
３図に示す。 【００３９】この第３図から明らかなように、従来法に
よった場合はコントラスト比が１０程度であったが、こ
の発明における遮光膜１１の効果により、コントラスト
比が５０と大幅な改善が得られた。 【００４０】 【発明の効果】以上に詳述した通り、この発明の表示装
置は、画素電極が形成された基板上に、非変調光の透過
を阻止する絶縁性遮光膜が配置されるので、画素電極を
除いた他の領域からのいわゆる非変調光を充分に阻止し
得る機能があり、表示性能の一つであるコントラスト比
の向上に大きく寄与する。 【００４１】又、絶縁性遮光膜材料を用いたことによ
り、構造的に電気的短絡、リーク等を考慮しなくて済
み、既存のアクティブ・マトリクス配線を用いた全ての
液晶表示装置に容易に適用出来る。 【００４２】特に、光の吸収が極めて大きい黒色ポリマ
ーを採用した場合、容易な工程にて製造でき、軽量、薄
型化された安価な液晶表示装置を提供することが出来
る。
特に薄膜トランジスタに代表される非線形素子をマトリ
ックス配線の交点に設けたいわゆるアクティブ・マトリ
ックス型電極構造を有し、液晶などの電気・光変調物質
を動作させてなる液晶表示装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、ポリシリコン、非結晶シリコ
ン、テルル等の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称
する）、もしくは酸化アルミニウム等を金属薄膜にてサ
ンドイッチ構造とした金属／絶縁膜／金属ダイオード等
の非線形素子を用いたアクティブ・マトリクス型液晶表
示装置は、例えば特開昭５６−２５７１４号公報、特開
昭５６−２５７７７号公報などに開示され広く知られて
いる。 【０００３】この種の表示装置につき、例えばＴＦＴを
用いた場合について、従来技術を説明する。 【０００４】即ち、第４図（ａ）はＴＦＴを用いたアク
ティブ・マトリクス型液晶表示装置の配線線を説明する
ために、通常よく使用されるものであるが、信号線群と
走査線群からなるマトリックス配線の各交差点にＴＦＴ
が設けられ、そのソース電極もしくはドレイン電極の一
方が画素電極に接続されている。 【０００５】又、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ
´に沿って切断した断面を対向基板をも考慮して示すも
ので、基板１と対向基板２との間に電気・光変調光とし
て液晶８を用い、そのどちらかの基板側から光照射を行
って、いわゆる透過型として使用した場合を表してい
る。この時、この表示装置をカラー表示するため、対向
基板２側に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィ
ルタ６を設けてある。尚、図中の３は偏光板、５は信号
線電極を示す。そして、透過型として動作させる場合、
画素電極４は透明導電膜を用い、厳密にいえば液晶動作
は、この画素電極４は対向電極７の領域のみに限られ
る。 【０００６】即ち、この基板上で画素電極領域を除いた
部分の液晶８は、全く動作していないことになる。マト
リックス配線を設けた基板１上には、画素電極領域以外
に信号線の配線電極、走査線の配線電極、ＴＦＴが設け
られており、これらは多層構造配線もしくは配線の配置
により相互に電気的に絶縁されている。そのため、例え
ば電極材料に金属薄膜などの不透明材料を用いたとして
も、配線間スペース等が存在する場合が多く、この領域
は液晶８が動作しない、いわゆる非変調光が透過するこ
とになる。この非変調光は、表示装置にとっては常に漏
れ光が存在することを意味し、バック・グラウンドの増
加、即ち、コントラストを著しく低下させる。 【０００７】この非変調光を減少させる方法として、例
えば配向制御膜のラビング方向を直角とし基板を挟む２
枚の偏光板配置を平行にし、液晶８に電圧が印加されな
い場合に光を透過させない使い方がある。 【０００８】この場合は、信号電圧によって画素電極領
域のみ光変調されるため、原理的には非変調光は有り得
ないことになる。しかし、表示装置の製造工程を考慮し
た場合、２枚の偏光板３の偏光方向を正確に平行に合わ
せる必要があり、漏れ光によるバック・グラウンドはこ
の合わせ精度によってのみ決められることになる。実用
的な合わせ精度として、そのズレ角を１°以内として
も、これを量産時に管理することは非常に困難である。 【０００９】これに対し、偏光板配置を直角にした場合
は、その角度ズレは単に透過率の若干の低下を招くだけ
で、コントラストに与える影響は少なく、量産性に富む
と言える。この時、信号電圧が印加された画素電極領域
に対応する液晶のみが光変調効果を与え、前述の非変調
光がコントラストを決定する。この解決策として従来行
われてきた方法は、対向基板側に金属薄膜で遮光スクリ
ーンを設けることである。 【００１０】即ち、第４図（ｃ）に示すように、対向基
板２上の画素電極４に対応する領域のみに、例えばＲ，
Ｇ，Ｂのカラーフィルタ６を配し、残りの全ての領域を
金属薄膜からなる遮光スクリーン９にて覆う方法であ
る。これは、たしかに初期の目的は達成するが、この方
法にも次に述べる短所がある。 【００１１】第１に、マトリックス配線基板１と遮光ス
クリーン９を設けた対向基板２の両者を、正確な位置関
係をもって固定しなければならない点である。このよう
な液晶表示装置では、画素ピッチが数百ミクロンで設計
される場合が多く、例えば２００ミクロンピッチとした
とき、所定の開口率を得るためには合わせ精度は数ミク
ロン程度となる。 【００１２】又、光源からの光は完全な平行光線とは言
い難く、基板に対し斜方入射する光の非変調光成分をも
考慮すると、更に開口率は小さくなる。例えば上述の２
００ミクロンピッチの場合、信号走査線電極中を１０ミ
クロン、更にＴＦＴ部の面積をも考慮した場合、有効な
画素電極サイズを開口率に表すと、約５０〜６０％とな
る。これに合わせ精度、斜方入射光のマージンを組入れ
ると、開口率は約４０〜５０％に低下する。この開口率
の低下は、直接に表示装置の画質の低下を招く。 【００１３】 【発明が解決しようとする課題】上記の従来で見られる
ように、液晶表示装置の画質低下の一因である非変調光
の問題は、偏光板３の偏光方向による液晶動作状態、対
向基板上１での遮光スクリーン９等、種々工夫が行われ
ているが、夫々短所があり、又、その短所は直接に量産
時の歩留り低下を招くものである。 【００１４】この発明は、非変調光をなくすと共に、製
造工程上容易にして高歩留りを与える表示装置を提供す
ることを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載される発
明は、複数の行電極及び複数の列電極から構成されるマ
トリックス配線の各交点に非線形素子を介して接続され
た画素電極を有する第１の基板と、前記第１の基板と対
向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板
との間に挟持される液晶層と、前記第１の基板の前記第
２の基板と対向する主表面と相対する側に配置される光
源とを含む液晶表示装置において、上記第１の基板の上
記非線形素子、上記行及び列電極、及び上記画素電極の
一部上には、前記光源から上記第１の基板及び第２の基
板を透過して出射される非変調光を阻止する有機樹脂か
らなる絶縁性遮光膜と、前記絶縁性遮光膜上に配置され
前記液晶層の配向を制御する配向制御膜とを備えたこと
を特徴とする液晶表示装置にある。 【００１６】請求項２に記載される発明は、前記絶縁性
遮光膜は、スピンナー塗布されて成ることを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置にある。 【００１７】請求項３に記載される発明は、前記絶縁性
遮光膜は、有機樹脂中に着色染料が含有され、可視域の
平均光学濃度が１．０以上に設定されて成ることを特徴
とする請求項１記載の液晶表示装置にある。 【００１８】請求項４に記載される発明は、前記絶縁性
遮光膜は、膜厚が２．０μｍ以下であることを特徴とす
る請求項１記載の液晶表示装置にある。 【００１９】本発明における絶縁性遮光膜の材料として
は、４００℃以下の温度にて硬化された有機樹脂があ
り、その成分の１つに染料を含むものが適している。こ
こに硬化とは、ポリイミド系樹脂ではその前駆体である
ポリアミド酸を加熱処理してポリイミドを生成すること
を意味し、その他の有機樹脂の場合、有機樹脂溶液から
遮光膜形成後、加熱処理して残存溶剤を除去することを
意味する。 【００２０】遮光効果としては、用いる光源のスペクト
ルにも依存するが、一般に光透過率スペクトルにおいて
可視域の平均光学濃度が１．０以上あることが望まし
く、又、配線間リーク電流等の見地から、その電気抵抗
率は１０オーム・センチメートル以上が望ましい。特に
有機樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミド、ポリアミド、ポリエステルアミド、
及びポリエーテルスルホンの少なくとも一種からなるポ
リマーが好ましい。 【００２１】このような絶縁性遮光膜は、マトリックス
配線を有する基板上即ち画素電極部に直接設けられるの
で、従来例で指摘したような偏光板の角度合わせ精度の
問題、開口率の問題は除外出来、又、金属材料とは異な
り高抵抗材料であるために、電気的な短絡、層間ショー
ト等の問題も解決される。 【００２２】更に、遮光効果に関しては、金属材料の場
合は容易に光学濃度４以上が得られるが、ポリマー材料
の場合、その透過スペクトルは、全ての波長域にわたっ
て一定値とはなり得ないが、少なくとも可視域で平均光
学濃度１．０以上あれば、非変調光の遮光目的は十分に
達せられる。 【００２３】又、製造工程の観点からは、既に完成した
マトリックス配線基板上に、既存のフォトリソグラフィ
技術を用いて容易に遮光膜が形成出来、その合わせ精度
は用いるフォトリソグラフィーの精度にて単純に決定
し、量産時においてさえ、その精度を例えば３μｍ以内
に納めることも容易である。 【００２４】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施例を詳細に説明する。 【００２５】図１（ａ）、（ｂ）は、この発明による表
示装置の一実施例を示したもので、従来例と同一箇所は
同一符号を付すことにすると、非線形素子としてＴＦＴ
を用いたマトリックス配線を形成した第１の基板と、カ
ラーフィルタ及び対向電極を形成した第２の基板との間
に、電気・光変調物質である液晶を狭持してなる透過型
ＴＮモードで使用されるカラー液晶表示装置に適用した
例である。 【００２６】即ち、図１（ｂ）中の１及び２は、液晶８
を狭持するガラス等からなる透明な基板であり、各基板
１、２の夫々外側の表面には偏向板が設けられている。 【００２７】更に、基板１はマトリックス基板とも言わ
れるもので、この透明基板１の内面には、ＴＦＴのゲー
ト電極に接続された走査線及びドレイン電極もしくはソ
ース電極に接続された画素電極４等が形成されている。 【００２８】このような基板１上の画素電極４領域を除
いた他の部分、即ち、マトリックス配線やＴＦＴ等の領
域を通過する透過光を阻止するために、この発明では絶
縁性遮光膜１１が設けられ、この遮光膜１１上に例えば
ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等から
なる液晶配向制御膜（図示せず）がラビング処理により
形成され、液晶８に接している。 【００２９】一方、基板２の内面には、各画素電極４に
対応した位置にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ６が形成さ
れ、このカラーフィルタ６上には例えばインジウム・ス
ズ酸化膜等からなる透明導電膜、更にその上にラビング
処理された液晶配向制御膜（図示せず）からなる対向電
極７が形成され、液晶８に接している。 【００３０】さて次に、特に具体的な実施例として、絶
縁性遮光膜１１の材料に黒色染料を含有したポリマーを
用いた場合につき説明する。 【００３１】この母材となるポリマーとしては、電気絶
縁性及び耐熱性に優れ、且つ染料との相溶性が良好であ
ることが要求され、具体例としてはポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリエ
ステルアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、
ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリアセター
ル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリブチレンテレフ
タレート、（変性）ポリフェニレンオキサイド、ポリフ
ェニレンスルフィド、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ビスマレイミド樹脂等を挙げることが出来、こ
れらポリマーは１種もしくは２種以上の混合系で使用さ
れる。 【００３２】又、黒色染料としては、可視域即ち、少な
くとも４００〜８００ｎｍの波長域において、光を吸収
するものであれば、いかなるものでも良く、具体例とし
ては、住友化学（株）製の商品名アミルブラックＦ−８
ＢＬ、スミライトブラックＧｃｏｎｃ、ダイレクトディ
ープブラックＸＡ、スミフィックスブラックＢ、アミル
ブラックＦ−ＧＬ、スミカロンブラックＳ−ＢＦ、スピ
リットブラックＮｏ９２０、ジャパノールファーストブ
ラックＤｃｏｎｃ、スミカラーブラックＰＲ−３Ｆ−３
６５、スミカラーブラックＰＲ−８Ｔ−３６４、スミカ
ラーブラックＰＲ−８Ｔ−３６３、オイルブラックＮｏ
１、三井東圧化学（株）製の商品名ミツイＰＳブラック
ＥＸ−５８、ミツイＰＳブラックＥＸ−１７４、田岡化
学（株）製の商品名オレオゾールファーストブラックＢ
ＬＮ等を挙げることが出来る。 【００３３】又、赤色染料、青色染料、緑色染料、黄色
染料等の着色染料を２種以上配合し、黒色化して使用す
る方法も包含するものである。 【００３４】この発明における黒色染料の使用量は、ポ
リマー１００重量部に対し１〜２００重量部、好ましく
は５〜１５０重量部の範囲である。黒色染料の使用量が
１重量部未満の場合には、光の吸収効果が劣り、一方、
２００重量部を越える場合には、塗膜の形成が困難とな
る。 【００３５】又、この発明においては、光吸収能の効果
を向上させる目的で、赤外線吸収剤を使用することも可
能である。このとき用いる赤外線吸収剤は、７００〜１
５００ｎｍの波長域において光を吸収するものであれ
ば、特に限定されず、具体例としては三井東圧化学
（株）製の商品名ＰＡ１００１、ＰＡ１００５、ＰＡ１
００６等のＰＡシリーズ、保土ヶ谷化学工業（株）製の
商品名ＨＲ１０２、ＨＲ１０５−Ｒ等のＨＲシリーズを
挙げることが出来る。これら赤外線吸収剤の使用量は、
上記ポリマー１００重量部に対し０．１〜５０重量部、
好ましくは０．５〜４０重量部の範囲である。 【００３６】次に、具体例を挙げ、更に詳しく説明す
る。 【００３７】具体例１…黒色ポリマーの調整及び性能 撹拌棒、温度計及び滴下ロートを備えた反応フラスコ
（内容積５００ｍｌ）にピロメリット酸二無水物１３．
０８６ｇ、３、３′、４、４′−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物１９．３４０ｇ、及びＮ、Ｎ−ジメ
チルアセトアミド１５０ｇを投入し、充分に撹はんして
０℃に保持したまま、ここに１，４−ビス（４−アミノ
フェキシ）ベンゼン１７．５３８ｇをＮ、Ｎ−ジメチル
アセトアミド１３０ｇに溶解した溶液を滴下ロートで徐
々に滴下した。滴下終了後、０〜１０℃で４時間撹はん
を行い、ポリアミド酸溶液を得た。このようにして得ら
れたポリアミド酸溶液に黒色染料（住友化学（株）製の
商品名スピリットブラックのＮｏ９２０）４．２ｇ及び
赤外線吸収剤（三井東圧化学（株）製の商品名ＰＡ１０
０６）１．０ｇをＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド３５ｇ
に溶解した溶液を加え、充分に混合して黒色ポリアミド
酸溶液を得た。この溶液を石英のガラスウエハーに回転
数２０００ｒｐｎにてスピンナー塗布した。次いで１０
０℃で２０分間、１５０℃で２０分間、２５０℃で１時
間乾燥及び硬化して、膜厚１．８μｍの黒色ポリイミド
膜を形成した。このようにして得られた黒色ポリイミド
膜の光透過率を測定して得られた黒色ポリイミド膜の光
透過率を測定した結果、第２図に示すように満足すべき
ものであった。 【００３８】具体例２…表示装置の製造方法及び性能 常法により走査線電極、信号線電極、水素化非結晶シリ
コンを半導体材料として用いたＴＦＴ、画素電極等を形
成したガラス製透明基板上に黒色ポリアミド酸溶液を２
０００ｒｐｎにてスピンナー塗布し、次いで１００℃で
３０分、１５０℃で１時間乾燥及び硬化して膜厚２．０
μｍの黒色ポリイミド膜を形成した。次いで、周知のフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、画素電極部分の開口を
含めた所望パターンを得た。ここで、黒色ポリイミドの
エッチングには、ヒドラジン／エトレンジアミン（重量
比５：５）溶液を用いた。引き続き窒素ガスによる乾燥
を行った後、２００℃で１．５時間の加熱処理をするこ
とにより、ポリアミド酸の完全硬化を行った。このよう
にして作製した基板の表面に常法に従って配向制御膜を
設け、ラビング処理し、予めカラーフィルタ及び透明対
向電極及び配向制御膜等を設けた対向電極基板とを対に
して液晶表示装置を作製した。このようにして得られた
表示装置の信号電圧に対する透過率特性の測定結果を第
３図に示す。 【００３９】この第３図から明らかなように、従来法に
よった場合はコントラスト比が１０程度であったが、こ
の発明における遮光膜１１の効果により、コントラスト
比が５０と大幅な改善が得られた。 【００４０】 【発明の効果】以上に詳述した通り、この発明の表示装
置は、画素電極が形成された基板上に、非変調光の透過
を阻止する絶縁性遮光膜が配置されるので、画素電極を
除いた他の領域からのいわゆる非変調光を充分に阻止し
得る機能があり、表示性能の一つであるコントラスト比
の向上に大きく寄与する。 【００４１】又、絶縁性遮光膜材料を用いたことによ
り、構造的に電気的短絡、リーク等を考慮しなくて済
み、既存のアクティブ・マトリクス配線を用いた全ての
液晶表示装置に容易に適用出来る。 【００４２】特に、光の吸収が極めて大きい黒色ポリマ
ーを採用した場合、容易な工程にて製造でき、軽量、薄
型化された安価な液晶表示装置を提供することが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例の液晶表示装置に
係り、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は同図
（ａ）のＡ−Ａ′線に沿って切断し矢印方向に見た断面
図である。 【図２】図２は、この発明の一実施例の液晶表示装置に
おける黒色ポリマーの透過率スペクトルを示す特性曲線
図である。 【図３】図３は、この発明の一実施例の液晶表示装置に
おける透過率ー信号電圧特性を従来例と比較して示す特
性曲線図である。 【図４】図４は、従来の液晶表示装置に係り、図４
（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−
Ｂ′線に沿って切断し矢印方向に見た一例の断面図、同
図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿って切断し矢印
方向に見た他の一例の断面図である。 【符号の説明】 １、２…基板 ３…偏向板 ４…画素電極 ５…信号線 ６…カラーフィルタ ７…対向電極 ８…液晶 １１…遮光膜
係り、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は同図
（ａ）のＡ−Ａ′線に沿って切断し矢印方向に見た断面
図である。 【図２】図２は、この発明の一実施例の液晶表示装置に
おける黒色ポリマーの透過率スペクトルを示す特性曲線
図である。 【図３】図３は、この発明の一実施例の液晶表示装置に
おける透過率ー信号電圧特性を従来例と比較して示す特
性曲線図である。 【図４】図４は、従来の液晶表示装置に係り、図４
（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−
Ｂ′線に沿って切断し矢印方向に見た一例の断面図、同
図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿って切断し矢印
方向に見た他の一例の断面図である。 【符号の説明】 １、２…基板 ３…偏向板 ４…画素電極 ５…信号線 ６…カラーフィルタ ７…対向電極 ８…液晶 １１…遮光膜
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭56−27114（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−17422（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−160724（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−74438（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】１． 複数の行電極及び複数の列電極から構成されるマ
トリックス配線の各交点に非線形素子を介して接続され
た画素電極を有する第１の基板と、前記第１の基板と対
向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板
との間に挟持される液晶層と、前記第１の基板の前記第
２の基板と対向する主表面と相対する側に配置される光
源とを含み、前記第２の基板側を表示面と成す液晶表示
装置において、 上記第１の基板の上記非線形素子、上記行及び列電極、
及び上記画素電極の一部上には、前記光源から上記第１
の基板及び第２の基板を透過して出射される非変調光を
阻止する有機樹脂からなる絶縁性遮光膜と、前記絶縁性
遮光膜上に配置され前記液晶層の配向を制御する配向制
御膜とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。 ２．前記絶縁性遮光膜は、スピンナー塗布されて成るこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 ３．前記絶縁性遮光膜は、有機樹脂中に着色染料が含有
され、可視域の平均光学濃度が１．０以上に設定されて
成ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 ４．前記絶縁性遮光膜は、膜厚が２．０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。５． 前記第２の基板の前記第１の基板と対向する対向
面にはカラーフィルタが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。 ６． 前記カラーフィルタは赤、青及び緑のフィルタ要
素を含み、前記絶縁性遮光膜は前記各フィルタ要素の境
界に対応して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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8598896A JP2752348B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8598896A JP2752348B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 液晶表示装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61209065A Division JP2721153B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915651A JPH0915651A (ja) | 1997-01-17 |
| JP2752348B2 true JP2752348B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=13874070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8598896A Expired - Lifetime JP2752348B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2752348B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5627114A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-16 | Canon Inc | Liquid crystal display cell |
| JPS6017422A (ja) * | 1983-07-11 | 1985-01-29 | Canon Inc | 表示パネル |
| JPS61160724A (ja) * | 1985-01-09 | 1986-07-21 | Seiko Epson Corp | 液晶光学装置 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP8598896A patent/JP2752348B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0915651A (ja) | 1997-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |