JPH034214A - 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 本発明は、たとえば薄膜トランジスタなどを付加したア
クティブマトリックス方式液晶表示装置などのような液
晶表示装置に関し、もつと詳しくは、たとえば強い光が
照射されるプロジェクション用の透過形液晶表示装置な
どとして好適に用いられる液晶表示装置に関する。

従来の技術 第６図は典型的な先行技術の簡略化した平面図であり、
第７図は第６図の切断面線■−■から見た断面図である
。これらの図面を参照して、プロジェクション装置用の
アクティブマトリックス方式液晶表示装置において、一
方のガラス基板２上には、ソースバス電極３と、ゲート
バス電極４とが絶縁ｌ１１５を介して相互に絶縁されて
、格子状にマトリックス形成されている。このガラス基
板２上には、半導体スイッチング素子である薄膜トラン
ジスタ（略称ＴＰＴ）９が形成され、そのチャネル部１
０はゲートバス電極４に関連して設けられ、ソース電極
１１はソースバス電極３に接続され、ドレイン電ｉ１２
は透明導電膜によって形成される絵素電極１３に接続さ
れる。薄膜トランジスタ９と絵素電極１３との上には、
配向膜１４が形成される。もう１つのガラス基板１上に
は、薄膜トランジスタ９、ソースバス電８ｉ！３および
ゲートバス電極４に対応して、遮光膜６が形成される。

ガラス基板１の遮光膜６が形成されている領域および残
余の領域には透明導電膜１５が全面にわたって形成され
、その上に配向膜１６が形成される。

遮光膜６は第６１２！において斜線を施して示す。

遮光Ｍ６は、絵素電極１３ならびにソースバス電Ｆｆｉ
３およびゲートバス電ｆｉ４の間からの光漏れを防止し
て表示コントラストおよび色再現性を向上するなめに用
いられる。この遮光膜６は金Ｒ製または有色合成樹脂製
である。

発明が解決しようとする課題 第６図および第７図の先行技術では、遮光膜６は、基板
１上で絵素電極１３以外の残余の領域に対応して形成さ
れており、このような遮光膜６は、基板１，２の相対的
な位置がずれても、絵素電極１３ならびにソースバス電
極３およびゲートバス電極４の間からの光漏れを防止す
るために、大きい面積を有し、その遮光膜６が形成され
ていない開口の領域を絵素電極１３よりも小さくして、
いわゆるマージンを必要とする。したがって第６図およ
び第７図の先行技術では、遮光膜６が形成されていない
開口領域の面積が比較的小さく、開口率が低下するとい
う問題がある。

前述のマージンを不要とし、開口率の低下を防止するた
めに、第６ｒ２および第７（２１の先行技術とは異なり
、薄膜トランジスタが形成された同一基板上の７１膜ト
ランジスタ上に薄膜トランジスタ、ソースバス電極およ
びゲートバス電極に対応して金属製または有色合成樹脂
製の遮光膜を形成した液晶表示装置が提案されている。

この液晶表示装置では、第６図および第７図の先行技術
と比較して、遮光膜がソース電極やゲート電極などに近
接して形成される。このなめ、金属製の遮光膜を形成し
た液晶表示装置ではソース電極やゲート電極などと導電
性の大きい金属製遮光膜との間で電流の漏洩が多発し、
生産歩留まりが悪く実用化が困難であるという問題があ
る。

有色合成樹脂製の遮光膜を形成した液晶表示装置では、
装置作成上、有色合成樹脂が薄膜トランジスタ、ソース
バス電極およびゲートバス電極だけではなくて絵素電極
の一部をも覆う構造となる。

このため、液晶だけではなく、絵素電極を被覆した有色
合成樹脂にも電圧が印加され、液晶の電圧保持率が低下
し、コントラスト低下が生じて表示品位が劣１ヒすると
いう問題がある。第１表に有色合成樹脂が絵素電極と被
覆している面積の割合（電極Ｔｌｌ覆面積比）と液晶の
電圧保持率との関係を示す、第１表中、有色合成樹脂製
の遮光膜としてカラーモザイクＣＫ（商品名：富士ハン
ト株式会社製）を用いた場合を参照符ＣＫ、ＪＤＳ（商
品名二日本合成ゴム株式会社製）をＢＩ：ａｃｋ−１８
１（商品名：日本化薬株式会社製）で染色した有色合成
樹脂製の遮光膜を用いた場合を参照符ＪＤＳで示す。

第　　　　１　　　　表 本発明の目的は、遮光膜が形成されていない開口領域の
面積を増大して表示品位を向上させ、かつ光による表示
品位の低下を生じさせないようにした液晶表示装置を提
供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、一方の基板上に形成された半導体スイッチン
グ素子を介して絵素電極に、一方電位を与え− 他方の透光性基板上に前記絵素電極に対応して形成した
対向電極に他方電位を与え、 両基板間に液晶が充填される液晶表示装置において、 前記半導体スイッチング素子は、前記一方基板上に遮光
膜を介して形成されることを特徴とする液晶表示装置で
ある。

作　　用 本発明に従えば、半導体スイッチング素子に対応して前
記一方基板上に遮光膜が形成され、これによって前記一
方基板の後方から照射される光が半導体スイッチング素
子に入射することが防がれ、表示品位の低下は生じない
。

前記他方基板の後方から照射される光は半導体スイッチ
ング素子に入射する。しかし、たとえば、プロジェクシ
ョン装置用としての用途では、前記一方基板の後方から
光が照射され、この光による半導体スイッチング素子の
誤動作を防止することが必要であり、前記他方基板の後
方から光は一般に羽いので半導体スイッチング素子に悪
影響を及ぼすことはない。

本発明に従えば、半導体スイッチング素子と遮光膜とが
共に前記一方基板上に形成され、半導体スイッチング素
子が形成された基板と、遮光膜が形成された基板とを液
晶充填空間をあけて貼り合わせて液晶表示装置を構成す
るものであり、基板の位置ずれに対するマージンは必要
ない、これによって開口率の低下を防止することができ
、明るい表示を行うことができるようになり、表示品位
の向上を図ることができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の簡略化した平面図であり、
第２図は第１図切断面線１−１から見た断面図である。

これらの図面を参照して、プロジェクション装置用のア
クティブマトリックス方式液晶表示装置において、一方
のガラス基板２上には、ソースバス電極３と、ゲートバ
ス電４］１ｉ４とが絶縁Ｍ５を介して相互に絶縁されて
、格子状にマトリックス形成されている。このガラス基
板２上には、有色合成樹脂製の遮光膜６およびそれに隣
接して透明樹脂膜７が形成される。

有色合成樹脂製の遮光膜６では、十分な遮光性を得るた
めには少なくとも１μｍの厚みが必要である。遮光膜の
存在する領域と存在しない領域との段差が０．５μｍ以
上あるとラビング法などによる配向処理を行った場合に
、この領域間の段差のために液晶が完全には配向しない
部分ができてしまう、透明樹脂膜７は遮光膜の存在する
領域と存在しない領域との段差を小さくして液晶の配向
不良をなくすために用いる。

遮光膜６および透明樹脂膜７上に保護膜８を形成した後
、遮光膜６の上方に保護膜８を介して半導体スイッチン
グ素子である薄膜トランジスタ（略称ＴＰＴ）９が形成
され、そのチャ木ル部１０はゲートバスｔｉ４に関連し
て設けられ、ソース電極１１はソースバス電極３に接続
され、トレイン電＆１２は透明導１！膜によって形成さ
れる絵素電極１３に接続される。３膜トランジスタ９と
絵素電極１３との上には、配向１１Ｒ１４が形成される
。

らう１つのガラス基板１上には、透明導電膜１５が全面
にわたって形成され、その上に配向１１ｉ１６が形成さ
れる。ガラス基板１，２間にスペーサ２２を介して液晶
２３が封入され、液晶表示装置が形成される。遮光膜６
は第１［Ｊにおいて斜線を施して示す。

第３（２Ｉは本発明の一実施例に使用する薄膜トランジ
スタの構造を示す断面図である。タンタル、クロム、ア
ルミニウムまたは銅からなるゲート電極１７上に、窒化
シリコンからなるゲート絶縁膜１８を介してアモルファ
スシリコンからなる半導体Ｈ１９が形成される。この半
導体Ｍ１９の上にｎｏ−アモルファスシリコン膜２０が
接触せずに対抗するように堆積される。さらにこのｒｊ
　”−アモルファスシリコン膜１９の上に、タンタル、
クロム、アルミニウムまたは銅などからなるソース電ｉ
ｌｌとタンタル、クロム、アルミニウムまた銅などから
なるドレイン電極１２とが接触せずに対向するように堆
積される。

これらの形成工程のうち、ゲート電極、ソース電極、ド
レイン電極はスパッタ法によって形成されるため基板を
高温下にさらす必要はなく、下地として形成した樹脂膜
への影響はないが、ゲート絶縁膜、アモルファスシリコ
ンからなる半導体膜、［１’−アモルファスシリコン膜
の形成は通常のプラズマＣＶＤ法（プラズマ化学気相成
長法）を用いた場合３５０℃程度の高温下で形成する必
要があり下地への影響が大きいためここではＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法を用いて１００℃程度の温度条件で形成す
る。

第４１２１は本発明の一実施例の製造工程図である。

まず第４図（１）および（２）に示すように、ガラス基
板２上にＤＡＲＣ（商品名：　Ｂｒｅｗｅｒ５ｃｉｅｎ
ｃｅ　ｉｎｃ、　製）を用いて黒色ポリイミドの遮光膜
６を塗布する。その場合４０００　ｒ　ｐ　ｒｎ　、の
回転数でスピンコードを行い、４．５μｍの厚さの膜を
得ることができる。第４図〈３）に示すように、この膜
を９０℃で６０分加熱した後、ポジレジスト０ＦＰＲ−
８００（商品名二東京応化株式会社製）２１を塗布し、
第４図〈４）に示すように９０℃で３０分ブレベークし
た後、紫外光によって露光し、現像液ＤＥ−３（商品名
二東京応ｊヒ株式会社製）を用いて現像し、１８０’Ｃ
で３０分ポストベークする。第４図（５）に示すように
、その上にＡＲＣ（商品名：　Ｂｒｅｗｅｒ　５ｃｉｅ
ｎｃｅ　ｉｎｃ。

製）を４０００ｒｐｍ、の回転数でスピンコードを行い
、４．５μｍの厚さの透明樹脂膜７を得ることができる
。第４図（６）に示すようにこの状態で９０℃で６０分
加熱した後、アセトン中で超音波洗浄を１〜２分行い、
リフトオフによってポジレジスト２１とレジスト上の透
明樹脂膜７を同時に除去する。さらに第４図（７）に示
すように、酸化シリコンを蒸着して０．４μｍの厚さの
保護膜８を形成した後、第４図（８）に示すように、薄
膜トランジスタ９およびインジウム酸化絹による絵素型
［ｉ１３を形成する。

さらに第４図（９）に示すように、ポリイミドによる配
向膜１４を塗布、焼成するが、この時に１８０℃程度の
熱が加わるため遮光膜の樹脂としては２００℃程度の耐
熱性をもつ必要がある。

配向膜１４としては、上記のポリイミドの他にＳｉＯ２
を蒸着して形成することができるにの場合は、焼成の必
要がないため耐熱性を考慮する必要はない、続いて第４
図（１０）に示すように、スペーサ２２を散布し、イン
ジウム酸化島による透明電極１５およびポリイミドによ
る配向膜１６が形成されたガラス基板１と貼り会わせ、
液晶２３を注入することにより、第１図および第２図に
示した液晶表示装置を得る。

また、第４図（５）に示すＡＲＣ塗布工程を省くことに
より、第５図に示す本発明の他の実施例の液晶表示装置
を得る０本実施例は前述の実施例に類似し、対応する部
分には同一の参照符を付す。

注目すべき点は第２図の透明樹脂Ｍ７が形成されていな
い点である。前述したように、遮光膜の存在する領域と
存在しない領域との段差が０．５μｍ未満であると、液
晶の配向不良は生じないので透明樹脂膜を形成する必要
はない。

有色合成樹脂製の遮光膜６および透明樹脂膜７のａ脂膜
材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリ尿素、ポ
リウレタン、アクリル、ボリゲイヒ酸、環化ゴム、ナフ
トキノンアジドおよびそれらの誘導体などを用いること
ができる。

遮光膜として使用する場きには、前記樹脂材料を染色す
るかあるいは前記樹脂材料に顔料またはカーボンを分散
して用いる。樹脂材料自体が遮光性を有する場合はこの
必要はない。

有色合成樹脂製の遮光膜を形成すると、金属製の遮光膜
を用いた場合とは異なり、遮光膜と電極間の電流の漏洩
は発生せず、生産歩留まりがよくなる。

チタン、クロムなどの金属製の遮光膜を形成す・る場合
には電流の漏洩が生じないような膜厚の保護膜を形成す
る。

具体的には、遮光膜としてカーボンブラックを分散した
樹脂であるカラーモザイクＣＫ（商品名；富士ハント株
式会社製）や染色樹脂基質であるＪＤＳ　（商品名：日
本合成ゴム株式会社製）など感光性を持つ樹脂を用いる
こともでき、その場合は第４図（３）に示すフォトレジ
ストを用いる事なく所定のパターンを形成できる。その
場きも同種または異種の透明樹脂を用いて平坦化を図る
ことが可能である。これらの有色樹脂の可視光の透過率
は厚さ４．５μｍのＤＡＲＣ（商品名：Ｂｒｅｗｅｒ　
　５ｃｉｅｎｃｅ　　ｉｎｅ、製　）　で　１　％　（
５００ｎ　　ｒｎ　　）　　、厚さ１５μｍのカラーモ
ザイクＣＫ（商品名・富士ハント株式会社製）で２％（
７００ｎ　ｍ　）、厚さ１．１μｍのＪＤＳ　（商品名
二日本合成ゴム株式会社製、日本化薬製Ｂｌａｃｋ−１
８１によって染色）で３％（４５０ｎｍ）程度である。

実用上十分な色再現性を得るためには明暗の輝度比が４
０：１程度が必要になるが第６図および第７図に示した
先行技術の液晶表示装置では、絵素部面積４０、薄膜ト
ランジスタ、ソースライン、ゲートラインなどの金属膜
によって遮光される部分の面積が２５、遮光膜によって
遮光される部分の面積が３５という比になっており、絵
素部のみでの輝度比を１００：Ｏと仮定すると遮光膜の
透過率が２．９３％でコントラスト４０：１が得られ上
記３種の遮光膜はこの条件にほぼ適きする。

発明の効果 以上のように本発明によれば、遮光膜と半導体スイッチ
ング素子とが同一基板上に形成されるので前述のいわゆ
るマージンを必要とせず、開口率の低下を防止すること
ができ、明るい表示を行うことができるようになる。

また本発明によれば、一方基板上に遮光膜と半導体スイ
ッチング素子が形成され、この遮光膜によって前記一方
基板側からの光の半導体スイッチング素子への入射が防
止され、光による特性の劣化が防止される。

また本発明によれば、遮光膜の上に半導体スイッチング
素子が形成され、この半導体スイッチング素子と絵素電
極が接続されるので、遮光膜が絵素電極の一部を覆うよ
うな構造にはならない、このため、液晶の電圧保持率が
低下することもなく、表示品位の低下もみられない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の簡略化した平面図、第２図
は第１図の切断面線＞ｒから見た断面図、第３図は本発
明の一実施例に使用する薄膜トランジスタの断面図、第
４図は本発明の一実施例の製造工程図、第５図は本発明
の他の実施例の断面図、第６１１Ｊは典型的な先行技術
の簡略化した平面図、第７図は第１図の切断面線■−■
から見た断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一方の基板上に形成された半導体スイッチング素子を介
   して絵素電極に、一方電位を与え、他方の透光性基板上
   に前記絵素電極に対応して形成した対向電極に他方電位
   を与え、 両基板間に液晶が充填される液晶表示装置において、 前記半導体スイッチング素子は、前記一方基板上に遮光
   膜を介して形成されることを特徴とする液晶表示装置。