JPH1195202A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程数を増やすことなく、液晶注入するのに
充分な注入口部分の隙間を保ちつつ、表示領域周辺の光
漏れを防ぐ。 【解決手段】 画素電極２２およびこれに接続された駆
動素子２１をマトリクス状に配置したアレイ基板１１側
に絶縁性遮光層１５，１５ａを形成した表示装置であっ
て、液晶注入口１８付近の遮光層の一部を金属遮光膜２
０で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
ックス型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を用いたアクティブマトリクス表示
装置は薄型軽量であることを特徴としてＴＶやＯＡ機器
の代表的な表示装置の一つとなっている。

【０００３】一般的なアクティブマトリクス型表示装置
の概略を図７に示す。透明な対向基板４１上に０．１μ
ｍのＣｒ金属膜を所定の形状にパターンニングした遮光
層４２と前記遮光層４２の開口部にカラーフィルタを構
成する着色層４３を顔料分散法、電着法、印刷法などで
形成し、そのうえにＩＴＯからなる共通電極４４を設
け、その上にポリイミドからなる配向膜４５を設ける。

【０００４】一方の透明なアレイ基板４６のうえに前記
遮光層４２に対向した位置に薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）４７からなる駆動素子を設け、前記遮光層４２の開
口部に対応した位置にＩＴＯ画素電極４８を設け前記画
素電極と前記ＴＦＴ４７が電気的に接続され、その上に
ポリイミドからなる配向膜４９を全面に設ける。

【０００５】これら２枚の基板に液晶５０を挟み込ん
で、２枚の基板の外側に偏光板を貼り付ける。２枚の基
板間のギャップはスペーサー５１で一定に保たれてい
る。この装置において前記ＴＦＴ４７をスイッチングし
画素電極４８に映像用信号を印加して液晶４２の配向を
制御し、着色層４３を透過する光を変調することで表示
装置として用いることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来装置では画素電極
４８周辺からの光漏れや、ＴＦＴ４７への光の進入を防
ぐために対向基板４１上の遮光層４２がアレイ基板４６
の画素電極４７以外の領域に対応して形成されている。
しかし、基板４１と４６の合わせずれ、遮光膜４２とＴ
ＦＴ４７のピッチずれに対するマージンとして遮光層４
２の幅を広くして画素電極の周囲を覆うように設計して
いる。したがって、遮光膜の開口部が小さくなり表示装
置としての輝度が低下するという欠点があった。

【０００７】この欠点を補う構造としてＴＦＴを配置し
たアレイ基板４６の画素電極４８上もしくは下に遮光膜
とカラーフィルタ層となる着色層を設け、対向する基板
は透明基板上に共通電極のみを配置した液晶表示装置が
提案されている。

【０００８】しかし、この改良型の液晶表示装置におい
ては、画素間の絶縁上、導電性の遮光膜が用いれないた
めに、絶縁性の高い材料を用いることが必要となるが、
絶縁性の高い材料では遮光性を十分に得ることが難し
く、実用的な遮光性を得るためには無機材料、有機材料
ともに膜厚を厚くする必要がある。また、この絶縁性の
高い材料で遮光層と同時に両基板の間隙を保つギャップ
保持材を作成すると工程削減および画質向上を得ること
ができる。しかしながら、これらの場合、液晶の注入口
部分に形成された周辺遮光膜の膜厚が厚いため、液晶を
注入するのに充分な隙間を開けることが難しい。

【０００９】本発明は液晶注入するのに充分な注入口部
分の隙間を保ちつつ、表示領域周辺の光漏れを防ぐこと
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、画素電極およ
びこれに接続された駆動素子をマトリクス状に配置した
アレイ基板と、前記画素電極に対向する共通電極を形成
した対向基板と、前記アレイ基板と対向基板を間隙を設
けて封着する封着材と、この封着材領域の一部に形成さ
れた液晶注入口と、前記間隙部分に封入された液晶と、
前記アレイ基板側に前記画素電極を囲むように設けられ
絶縁性遮光層とを具備するアクティブマトリクス型液晶
表示装置において、前記液晶注入口の領域の遮光層の一
部が金属遮光膜、または前記遮光層に対向する前記対向
基板上の少なくとも一部に形成されていることを特徴と
するアクティブマトリクス型液晶表示装置を得るもので
ある。

【００１１】さらに、前記金属遮光膜上の少なくとも一
部に反射防止層を具備したことを特徴とするアクティブ
マトリクス型液晶表示装置を得るものである。

【００１２】さらに、前記反射防止層として、少なくと
も一層以上のカラーフィルター層を具備したことを特徴
とするアクティブマトリクス型液晶表示装置を得るもの
である。

【００１３】さらに、前記アレイ基板上に金属で形成さ
れた信号線およびゲート線を有して前記駆動素子に接続
されており、前記金属遮光膜が前記信号線またはゲート
線と同時に形成されたものであることを特徴とするアク
ティブマトリクス型液晶表示装置を得るものである。

【００１４】さらに、前記金属遮光膜の一部に切り込み
が設けられ、この切り込みに黒色樹脂が形成されること
を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置を得
るものである。

【００１５】さらに、前記金属遮光膜の一部に切り込み
が設けられ、この切り込みに透明導電膜を形成すること
を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置を得
るものである。

【００１６】本発明はアレイ基板側に有機膜などの絶縁
性遮光層を形成する構造において、注入口領域を蒸着、
スパッタなどで薄く形成される金属膜で遮光し、金属膜
を形成しにくい領域を黒色などの有色樹脂からなる遮光
層とすることで、遮光性に富み、さらに工程を増やさず
に、液晶を注入するのに十分な隙間を確保することがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下、本発明実施の形態について説明
する。図１乃至図３に示すように本実施形態の液晶表示
装置１０はアレイ基板１１と対向基板１２との隙間に液
晶層１３を挟持し、アレイ基板１１と対向基板１２の基
板外周部に形成された封着材１４により両基板は張り合
わせられており、アレイ基板１１と対向基板１２の基板
間距離はギャップ保持手段としての柱状突起の絶縁性遮
光層１５ａにより保持されている。

【００１８】アレイ基板１１上に基板の一主面上に複数
の信号線１６と複数のゲート線１７が交差するように形
成され、それと同時に、液晶注入口１８となる部分で、
金属膜で遮光可能な場所に金属遮光膜２０を形成する。
これら信号線１６とゲート線１７の交差部ごとにスイッ
チング用駆動素子２１としてＴＦＴとこれに電気的接続
している画素電極２２が形成されている。

【００１９】詳細には、基板１１上にゲート線１７から
延長されたゲート電極を設け、この上にゲート絶縁膜を
介してｐ−Ｓｉからなる半導体層２３が形成され、この
半導体層を覆ってシリコン酸化膜、パッシベーション膜
であるシリコン窒化膜（以上図示せず）が形成されてい
る。シリコン酸化膜、シリコン窒化膜にはスルーホール
が形成されており、ドレイン電極およびソース電極が半
導体２３に電気的に接続されている。これらを覆って、
層間絶縁膜を兼ねカラーフィルタを形成する着色層とな
るアクリル樹脂などの有機絶縁膜２５（図では青色着色
層２５Ｂ）が形成されており、この絶縁膜２５のドレイ
ン電極上にはスルーホールが開設されこのスルーホール
を介してドレインと画素電極２２が接続されている。

【００２０】すなわち、有機絶縁膜２５は、赤色層は赤
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、赤を着色したい部分
のに光が照射されるようなフォトマスクを介し３６５ｎ
ｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ² 照射し、ＫＯＨの１％水
溶液で１０秒間現像し、２３０℃１時間の焼成にて膜厚
２．０μｍの赤の着色層（２７Ｒ）を形成する。

【００２１】同様に緑色層、青色層の着色層２５Ｂを繰
り返し形成し、２３０℃で１時間焼成する。ここでは緑
の着色材料（ＣＧ−２０００、富士ハントテクノロジー
（株）製）、青の着色層（ＣＢ−２０００、富士ハント
テクノロジ（株）製）を用いた。

【００２２】また、青の着色層２５Ｂは、液晶注入口部
分の金属遮光膜２０上にも反射防止膜として形成し、注
入口部分の周辺遮光部を形成する。青の着色層を反射防
止膜にすると、反射光が青のため目立ちにくく赤や緑着
色層よりも優れている。

【００２３】次に、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、３００
ｍＪ／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５．０μｍの黒色の絶縁性遮光層１５としてゲート
線１７上および同様に画素電極がマトリクス配置された
表示領域２７を囲んで周辺遮光層１５を形成する。ゲー
ト線１７上の遮光層１５ａはギャップ保持材を兼ねる。
この遮光層１５は注入口部分の金属遮光膜のある部分に
は形成しない。

【００２４】その後、透明電極２２としてＩＴＯ膜を１
５００Ａ（オングストローム）厚にスパッタ法にて成膜
した。

【００２５】ＴＦＴのドレイン電極は上記したＲ，Ｇ，
Ｂの顔料含有のネガレジストをフォトリソグラフィ法で
パターン形成した着色層２５に接したＩＴＯからなる画
素電極２２に接続している。その上に同様の配向膜材料
（ＡＬ−１０５１、日本合成ゴム（株）製）を全面に５
００Ａ（オングストローム）形成した後ラビング処理を
行い、配向膜２６を形成した。この後、基板１１の配向
膜２６の周辺に沿って封着材１４を液晶注入口１８を除
いて印刷し、アレイ基板１１から共通電極３０に電圧を
印加するための電極転移材（図示せず）を封着材の周辺
の電極転移電極（図示せず）に形成した。

【００２６】このアレイ基板１１に対向する基板１２は
透明基板上に共通電極３０となる膜厚０．１５μｍのＩ
ＴＯ膜を形成し、その上にポリイミドからなる配向膜３
１を形成する。

【００２７】次に配向膜２６、３１同士が対向し、また
それぞれのラビング方向が９０度となるよう基板１１、
１２を配置し、加熱して接着剤を硬化させ基板１１、１
２を貼り合わせた。

【００２８】次に通常の方法により注入口より液晶１３
として、ＺＬＩ−１５６５（Ｅ．メルク社製）にＳ８１
１を０．１ｗｔ％添加したものを注入し、この後注入口
１８を紫外線硬化樹脂からなる封着材３２で封止した。

【００２９】さらに、両基板１１、１２面に偏光板２
８、２９を貼り付けた。

【００３０】こう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装置は、液晶を注入するのに充分な
隙間を持つ注入口構造により、円滑な注入が行われ、注
入工程は２時間半程度で注入時間が半減した。かつ、周
辺部からの光漏れも少なく、コントラスト比が高く、質
の良い表示が得られた。

【００３１】なお、注入口部分の金属遮光膜２０上の反
射防止膜は異なるカラーフィルター着色層を複数層に重
ねるなど適宜の材料を何層形成しても良い。

【００３２】また反射防止膜は対向電極側で金属遮光膜
２０に対向する位置に形成しても良い。また反射防止膜
は省略することができる。

【００３３】また、画素電極２２は、着色層２５の上下
どちらにあっても良い。

【００３４】また、着色層２５はアレイ基板と対向基板
のどちらに形成しても良い。さらに、着色層の形成方法
は顔料レジストのフォトリソ法に限らず、染色法、印刷
法、電着法など周知の方法を利用することができる。

【００３５】（実施の形態２）以下、本実施の形態を図
４および図５に示す。なお、図１乃至図３の実施の形態
１で説明した部分と同符号の部分は同様部分を示す。

【００３６】本実施の形態は実施の形態１と液晶注入口
１８の部分において構造を異にする。金属遮光膜２０ａ
をゲート線を構成する金属膜と同一材料、同一工程でス
パッタにより液晶注入口１８の部分に形成している。図
４に示すように金属遮光膜２０ａの平面パターンは画像
表示側に複数の矩形状の切込み３３を形成している。こ
の切り込みは注入口部における金属膜を含む遮光層全体
に対して面積比で１／２以下とするのがよい。この上に
青色着色膜２５Ｂを形成した後、画素電極２２の形成と
同時に上記矩形状部分に跨がって１５００Ａ厚にＩＴＯ
導電膜３４をスパッタ形成する。この導電膜は対向基板
１２上の共通電極３０に対して常時液晶駆動電圧が印加
される回路（図示せず）に接続されている。すなわち、
金属遮光膜が共通電極３０のリードとして機能する。こ
の注入口１８近傍には有機遮光膜１５を形成しない。こ
の薄い金属膜２０ａ構造によって、液晶注入口１８の開
口が十分に確保され液晶注入工程に支障を生じることが
ない。金属遮光膜は光漏れを阻止することができ、膜に
よる光反射に対しては青色着色膜２５Ｂが反射防止膜と
して機能する。

【００３７】（実施の形態３）本実施の形態を図６に示
す。実施の形態１と同符号の部分は同様部分を示してい
る。

【００３８】本実施の形態と実施の形態２とのちがい
は、金属遮光膜２２ａの切り込み部３３に、黒色樹脂層
１５ｂを形成したことにある。

【００３９】この黒色樹脂層１５ｂはギャップ保持材と
なる遮光層１５ａおよび表示領域外周の周辺遮光層１５
と同一絶縁材料、同一工程で同時に形成され、金属遮光
膜形成部分を除く部分すなわち切り込み部分３３に設け
られる。

【００４０】黒色樹脂層１５ｂの厚みはギャップ保持材
と同じ５μｍであり、注入される液晶は主に黒色樹脂層
１５ｂ柱間の金属遮光膜上を通過して間隙に充填され
る。

【００４１】注入口１８付近では金属遮光膜２０ａおよ
び黒色樹脂層１５ｂが周辺遮光膜の一部として機能し、
さらに青色樹脂層１５ｂが金属遮光膜２０ａの反射防止
膜の作用をする。また、黒色樹脂層１５ｂの代わりに異
なるカラーフィルター着色層を複数層に重ねるなど適宜
の材料を複数層設けても同等の効果を得ることができ
る。

【００４２】以上、本発明を実施の形態により説明した
が、画素電極と共通電極間に電圧を印加して黒表示をさ
せる動作に対してとくに適している。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、ギャップ保持材形成と同時に
時に表示領域周辺に額縁状の周辺遮光層を形成した場
合、液晶注入の妨げになる注入口部分の遮光層の大部分
を金属膜で形成することにより、工程数を増やすことな
く、液晶注入するのに充分な注入口部分の隙間を保ちつ
つ、表示領・域周辺の光漏れを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示し画素電極の配置を
模式的に示す液晶表示装置の平面図、

【図２】図１の一部拡大平面図、

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図、

【図４】本発明の他の実施の形態を示す液晶表示装置の
一部拡大平面図、

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図、

【図６】本発明の他の実施の形態を示す液晶表示装置の
一部拡大断面図、

【図７】従来液晶表示装置の一部断面図。

【符号の説明】

１０：液晶表示装置 １１：アレイ基板 １２：対向基板 １３：液晶 １４、３２封着材 １５：黒色樹脂層 １５ａ：ギャップ保持材となる黒色樹脂層 １６：信号線 １７：ゲート線 １８：注入口 ２０、２０ａ：金属（遮光）膜 ２１：駆動素子（ＴＦＴ） ２２：画素電極 ２５：着色層 ３０：共通電極 ３３：切り込み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 康晴 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 真鍋 ますみ 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 山本 武志 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内 (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 (72)発明者 青木 良朗 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 花澤 康行 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 宮武 正樹 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 倉内 昭一 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素電極およびこれに接続された駆動素
   子をマトリクス状に配置したアレイ基板と、前記画素電
   極に対向する共通電極を形成した対向基板と、前記アレ
   イ基板と対向基板を間隙を設けて封着する封着材と、こ
   の封着材領域の一部に形成された液晶注入口と、前記間
   隙部分に封入された液晶と、前記アレイ基板側に前記画
   素電極を囲むように設けられ絶縁性遮光層とを具備する
   アクティブマトリクス型液晶表示装置において、前記液
   晶注入口の領域の遮光層の一部が金属遮光膜で形成され
   ていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】前記遮光層の金属遮光膜上の少なくとも一
   部に、または前記遮光層に対向する前記対向基板上の少
   なくとも一部に反射防止層を具備したことを特徴とする
   請求項１に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記反射防止層として、少なくとも一層
   以上のカラーフィルター層を具備したことを特徴とする
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記アレイ基板上に金属で形成された信
   号線およびゲート線を有して前記駆動素子に接続されて
   おり、前記金属遮光膜が前記信号線またはゲート線と同
   時に形成されたものであることを特徴とする請求項１に
   記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記金属遮光膜の一部に切り込みが設け
   られ、この切り込みに黒色樹脂が形成されることを特徴
   とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記金属遮光膜の一部に切り込みが設け
   られ、この切り込みに透明導電膜を形成することを特徴
   とする液晶表示装置。