JP2000019526A

JP2000019526A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000019526A
Application number: JP10184192A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Asuma; 宏明阿須間; Hidehiro Sonoda; 英博園田; Shigeru Matsuyama; 茂松山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-21
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP3597388B2

Abstract

(57)【要約】【課題】開口率を低下させることなく、かつ比較的低
い光学濃度のブラックマトリクスを使用してもコントラ
スト、輝度の低下、クロストークの発生を防止する。【解決手段】基板ＳＵＢ２に形成されたカラーフィル
タＦＩＬおよび各カラーフィルタの間に介在させたブラ
ックマトリクスＢＭと、基板ＳＵＢ１上に形成された電
極群ＤＬ，ＣＴ，ＰＸと、両基板の間に誘電異方性を有
する液晶ＬＣおよびこの液晶の分子配列を所定の方向に
配列させるための配向制御層ＯＲＩ１，ＯＲＩ２とを有
し、ブラックマトリクスＢＭで隠される位置に配置され
た異なる電位が印加される電極ＤＬ，ＣＴの位置に柱状
スペーサＳＰを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に液晶組成物を封止する一対の基板間の距離を一
定に保つための新規な構成のスペーサを備えた液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノート型コンピユータやコンピユータモ
ニター用の高精細かつカラー表示が可能な表示デバイス
として液晶表示装置が広く採用されている。

【０００３】この種の液晶表示装置は、基本的には少な
くとも一方が透明なガラス等からなる少なくとも２枚の
基板の対向間隙に液晶組成物を挟持した所謂液晶パネル
を構成し、上記液晶パネルの基板に形成した画素形成用
の各種電極に選択的に電圧を印加して所定画素の点灯と
消灯を行う形式（単純マトリクス型液晶表示装置）、上
記各種電極と画素選択用のアクティブ素子を形成してこ
のアクティブ素子を選択することにより所定画素の点灯
と消灯を行う形式（アクティブマトリクス型液晶表示装
置）とに大きく分類される。

【０００４】アクティブマトリクス型液晶表示装置は、
そのアクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
を用いたものが代表的である。薄膜トランジスタを用い
た液晶表示装置は、薄い軽量かつブラウン管に匹敵する
高画質であるということから、ＯＡ機器の表示端末用モ
ニターとして広く普及している。

【０００５】この液晶表示装置の表示方式には、液晶の
駆動方法の相違から大別して次の２通りがある。その１
つは、透明電極が構成された２枚の基板で液晶組成物を
挟み込み、透明電極に印加された電圧で動作させ、透明
電極を透過し液晶組成物の層に入射した光を変調して表
示する方式であり、現在普及している製品のほとんどが
この方式を採用している。

【０００６】また、もう１つは、同一基板上に構成した
２つの電極の間の基板面にほぼ平行に形成した電界によ
り動作させ、２つの電極の隙間から液晶組成物の層に入
射した光を変調して表示する方式であり、視野角が著し
く広いという特徴を持ち、アクティブマトリクス型液晶
表示装置として極めて有望な方式である。この方式の特
徴に関しては、例えば特表平５−５０５２４７号公報、
特公昭６３−２１９０７号公報、特開平６−１６０８７
８号公報等の文献に記載されている。以下、この方式の
液晶表示装置を横電界方式の液晶表示装置と称する。

【０００７】図１３は横電界方式の液晶表示装置で形成
される電界を説明する要部断面図である。この液晶表示
装置は一方の基板ＳＵＢ１上に映像信号線ＤＬ、対向電
極ＣＴ、画素電極ＰＸが形成され、これらの上層に成膜
された保護膜ＰＳＶおよび液晶組成物ＬＣの層との界面
に形成された配向制御層ＯＲＩ１を有し、他方の基板Ｓ
ＵＢ２上にブラックマトリクスＢＭで区画されたカラー
フィルタＦＩＬ、これらの上層を覆ってカラーフィルタ
やブラックマトリクスの構成材が液晶組成物（以下、単
に液晶とも言う）ＬＣに影響を及ぼさないように成膜さ
れたオーバーコート層ＯＣ、および液晶ＬＣの層との界
面に形成された配向制御層ＯＲＩ２を有している。

【０００８】一方の基板ＳＵＢ１上にあるＧＩとＡＯＦ
は絶縁膜、映像信号線ＤＬは導電膜ｄ１とｄ２の２層か
らなり、対向電極ＣＴは導電膜ｇ１から、画素電極ＰＸ
は導電膜ｇ２から成る。

【０００９】図１３において、画素電極ＰＸと対向電極
ＣＴの間に形成される基板とほぼ平行な電界で液晶ＬＣ
の分子の配向方向が制御されて画像表示が成されるが、
映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間に、表示に寄与しな
い電界が発生する。これらの電極間隔が狭すぎる場合、
映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の電界強度が強くな
って液晶ＬＣが駆動され、不所望な光が液晶を透過す
る。

【００１０】これらの電極間の領域にはブラックマトリ
クスＢＭが位置するが、ブラックマトリクスＢＭの光学
濃度が低いと上記の透過光を完全に遮光することができ
ず、光漏れが生じる。この光漏れはコントラストの低下
やクロストークの発生等、表示品質に悪影響を及ぼす。
これを解決するために、上記の電極間の距離を大きくす
ることやブラックマトリクスＢＭの光学濃度を高くする
ことが必要となる。

【００１１】なお、図１３では、映像信号線ＤＬと対向
電極ＣＴとが隣接した構造となっているが、映像信号線
ＤＬと画素電極ＰＸが隣接した構造の場合でも、同様の
問題が発生する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した電極
間の距離を大きくすることやブラックマトリクスＢＭの
光学濃度を高くすることには、次のような問題がある。

【００１３】映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴまたは映像
信号線と画素電極ＰＸの電極間の電界強度を小さくする
ために、電極間の距離を広げた場合、表示画素領域が狭
くならざるを得ず、開口率の低下による輝度の低下や消
費電力の増加を招く。

【００１４】一方、ブラックマトリクスＢＭの光学濃度
を高めるためには次のような問題がある。横電界方式の
液晶表示装置では、ブラックマトリクスＢＭが高抵抗で
ある必要がある（例えば、特開平９−４３５８９号公報
参照）。これは、ブラックマトリクスＢＭの電気特性が
基板にほぼ平行な横電界の形成に影響するためであり、
ブラックマトリクスＢＭの抵抗が低いと理想的な横電界
が形成されず、輝度の低下、コントラストの低下および
視野角が狭くなる等の問題が生じる。

【００１５】ブラックマトリクスＢＭを高抵抗にするに
は、顔料分散型樹脂レジストを使用することが望まし
い。このとき、ブラックマトリクスＢＭの光学濃度を高
くしようとしてレジスト中の顔料濃度比を高くすると樹
脂濃度が下がるためにフォトリソグラフィのプロセス性
が悪化する。具体的には、解像度の低下、現像マージン
の低下、顔料残渣が発生し易い等の問題が生じる。ま
た、ブラックマトリクスＢＭの膜厚を厚くして光学濃度
を高くしようとした場合は、カラーフィルタの平坦性が
悪化し、配向制御層ＯＲＩ２のラビング性の悪さや液晶
ＬＣの厚さ（所謂、セルギャップ）を均一にするのが困
難となり、応答速度の悪化等の表示品質不良を招く。

【００１６】なお、一対の基板ＳＵＢ１とＳＵＢ２の間
の距離（液晶組成物の層の厚み：セルギャップ）は両基
板の間に球状のスペーサ（図示せず）を分散配置して所
定値に設定するのが一般的である。なお、基板ＳＵＢ１
と基板ＳＵＢ２の外面にはそれぞれ偏光板が設置される
が、図示は省略してある。

【００１７】また、このような球状のスペーサに代えて
カラーフィルタ基板の保護膜に円錐状のスペーサを基板
に固定的に形成し、あるいはカラーフィルタ層を積層し
て円柱状のスペーサを固定的に形成したものが特開平９
−７３０８８号公報に開示されている。しかし、この公
報に開示の発明は当該スペーサによるラビング不良の影
響を低減させるという観点から、その形状、配置を特定
したものであり、不要電界に起因する開口率の低下を無
くす、あるいはブラックマトリクスの光学濃度との関係
でコントラスト、輝度の低下、クロストークの発生を低
減させるという本発明の目的とは全く異なる。

【００１８】本発明の目的は、開口率を低下させること
なく、かつ比較的低い光学濃度のブラックマトリクスを
使用してもコントラストた輝度の低下、クロストークの
発生がない液晶表示装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は下記（１）〜（５）に記載の構成とした点
に特徴を有する。

【００２０】（１）少なくとも一方が透明な一対の基板
と、前記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のた
めの色の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタ
および各カラーフィルタの間に介在させたブラックマト
リクスと、前記一対の基板上に形成された電極群と、前
記一対の基板の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層
およびこの液晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配
列させるための配向制御層とを有する液晶パネルと、前
記電極群に駆動電圧を印加するための駆動手段とを具備
し、前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを
有すると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリ
クスで隠される位置に配置された異なる電位が印加され
る２以上の電極の位置に形成したことを特徴とする。

【００２１】この構成としたことにより、開口率の低下
がなく、比較的低い光学濃度のブラックマトリクスで高
コントラスト、輝度、かつクロストークの発生がない液
晶表示装置が得られる。

【００２２】（２）少なくとも一方が透明な一対の基板
と、前記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のた
めの色の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタ
および各カラーフィルタの間に介在させたブラックマト
リクスと、前記一対の基板のうちの他方の基板の上に形
成された信号配線と共通配線を含む電極群と、前記一対
の基板の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層および
この液晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させ
るための配向制御層とを有する液晶パネルと、前記一対
の基板のそれぞれに偏光軸を直交させて積層された偏光
板、および前記電極群に駆動電圧を印加するための駆動
手段とを具備し、前記電極群が前記配向制御層および前
記液晶組成物の層の界面に対して、主として平行な電圧
を印加するごとく配置された電極配列構造を有してな
り、前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを
有すると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリ
クスで隠される位置に配置された前記信号配線と共通配
線との間の略全域を占めるごとく形成したことを特徴と
する。

【００２３】この構成としたことにより、開口率の低下
がなく、比較的低い光学濃度のブラックマトリクスで高
コントラスト、輝度、かつクロストークの発生がない横
電界型液晶表示装置が得られる。

【００２４】（３）少なくとも一方が透明な一対の基板
と、前記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のた
めの色の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタ
および各カラーフィルタの間に介在させたブラックマト
リクスと、前記一対の基板のうちの他方の基板の上に形
成された信号配線と共通配線を含む電極群と、前記一対
の基板の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層および
この液晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させ
るための配向制御層とを有する液晶パネルと、前記一対
の基板のそれぞれに偏光軸を直交させて積層された偏光
板、および前記電極群に駆動電圧を印加するための駆動
手段とを具備し、前記電極群が前記配向制御層および前
記液晶組成物の層の界面に対して、主として平行な電圧
を印加するごとく配置された電極配列構造を有してな
り、前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを
有すると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリ
クスで隠される位置に配置された前記信号配線と共通配
線との間の一部に形成したことを特徴とする。

【００２５】この構成としたことによっても、開口率の
低下がなく、比較的低い光学濃度のブラックマトリクス
で高コントラスト、輝度、かつクロストークの発生がな
い横電界型液晶表示装置が得られる。

【００２６】（４）（１）〜（３）における前記柱状ス
ペーサの誘電率特性または導電率特性が前記液晶組成物
のそれよりも高いことを特徴とする。

【００２７】この構成により、柱状スペーサを設けたこ
とによる電界の乱れが防止され、高コントラスト、輝
度、かつクロストークの発生がない横電界型液晶表示装
置が得られる。

【００２８】（５）（１）〜（４）における前記柱状ス
ペーサが前記一方の基板に形成された前記カラーフィル
タの上層に成膜された保護膜と同一材質で形成されてい
ることを特徴とする。

【００２９】この構成によれば、柱状スペーサを保護膜
と同時に形成できるため、製作が容易である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図１は本
発明に係る液晶表示装置の第１実施例である横電界方式
アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する液晶パ
ネルの１画素付近の構成を説明する要部平面図、図２は
図１の１−１’線に沿った断面図である。図２において
前記図８と同一符号は同一機能部分に対応する。

【００３１】図１と図２において、一対の基板ＳＵＢ１
とＳＵＢ２の間に配置される各種の電極や各構造膜は、
柱状スペーサＳＰを除いて図１３と同様である。

【００３２】図１において、ＤＬは映像信号線、ＳＤ２
は映像信号線から延びるドレイン電極、ＣＬは対向電圧
信号線、ＣＴは対向電圧信号線と同一の対向電極、ＰＸ
は画素電極、ＳＤ１は画素電極と同一のソース電極、Ｃ
ｓｔｇは蓄積容量、ＧＬは走査信号線、ＧＴは走査電極
と同一のゲート電極、ＢＭはブラックマトリクス（画素
部開口の境界線で示す）、ＴＦＴは薄膜トランジスタ、
ＳＰは柱状スペーサ、斜線は映像信号線ＤＬと対向電極
ＣＴ間の領域を表す。

【００３３】柱状スペーサＳＰは、１画素に対応する映
像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の殆どの領域を覆うよ
うに図１の太線で囲んだ部分に映像信号線ＤＬの両側に
互いに平行に形成されている。この柱状スペーサＳＰに
より映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の液晶ＬＣが排
除される。従って、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間
の領域の透過光は、これらの電極（映像信号線ＤＬと対
向電極ＣＴ）に形成される電界に影響されない。このと
き、２枚の偏光板ＰＯＬ１とＰＯＬ２の偏光軸が直交す
る、所謂ノーマリブラックの表示モードとすると、これ
ら電極間の領域は電界強度にかかわらず常に光が透過し
ない。従って、ブラックマトリクスＢＭの光学濃度にか
かわらず、これら電極間の領域は完全に遮光され、コン
トラストや輝度の向上、クロストークの発生を防ぐこと
ができる。

【００３４】図１では、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴ
が隣接した構造としているが、映像信号線ＤＬと画素電
極ＰＸが隣接している場合でも原理的に同様な効果が得
られる。尚、柱状スペーサで液晶ＬＣの厚さを制御する
ことも可能であり、一般的に使用される球状スペーサ
（プラスチックビーズ）を使用しなくとも良い。従っ
て、球状スペーサで発生し易いスペーサ周辺部からの光
漏れによるコントラストの低下やスペーサが不均一に配
置されたときの表示不良を防ぐこともできる。

【００３５】図２では、柱状スペーサＳＰをカラーフィ
ルタ基板（他方の基板ＳＵＢ２）上に形成しているが、
アクティブマトリクス基板（一方の基板ＳＵＢ１）側に
形成してもよいものである。

【００３６】図３は本発明に係る液晶表示装置の第２実
施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示
装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明す
る要部平面図、図４は図３の１−１’線に沿った断面図
であり、図１と図２と同一符号は同一機能部分に対応す
る。図３と図４において、一対の基板ＳＵＢ１とＳＵＢ
２の間に配置される各種の電極や各構造膜は、柱状スペ
ーサＳＰの形状と配置を除いて第１実施例と同様であ
る。

【００３７】柱状スペーサＳＰは、１画素に対応した映
像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の領域を部分的に覆う
ように図３の太線で囲んだ部分において映像信号線ＤＬ
の両側に平行に配列して形成されている。

【００３８】この実施例では、図３に示したように１画
素あたりの柱状スペーサＳＰの数を６個としているが、
この個数は６個に限るものではなく、また、映像信号線
ＤＬの両側に対となるように配置してあるが、該両側で
互いに千鳥足状あるいはランダムに配置してもよい。こ
の構成では、図４にも示したように映像信号線ＤＬと対
向電極ＣＴ間の一部に液晶ＬＣが存在するため、ノーマ
リブラックモードでも完全に遮光をすることができない
が、柱状スペーサＳＰがない場合に比較してブラックマ
トリクスＢＭの光学濃度への要求値を低減することがで
きる。さらに、柱状スペーサＳＰの誘電率特性、または
導電率特性が液晶ＬＣのそれより高いと、電界が液晶Ｌ
Ｃよりも柱状スペーサＳＰに形成され易い。従って、こ
れら電極間の電界によって液晶ＬＣが駆動され難くな
る。このため、柱状スペーサＳＰがない部分でもノーマ
リブラックモードで遮光し易くなる。

【００３９】なお、柱状スペーサＳＰはカラーフィルタ
基板（他方の基板ＳＵＢ２）上に形成しているが、アク
ティブマトリクス基板（一方の基板ＳＵＢ１）側に形成
してもよいものである。

【００４０】この実施例によっても、コントラストや
輝度の向上、クロストークの発生を防ぐことができる。

【００４１】図５は本発明に係る液晶表示装置の第３実
施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示
装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明す
る要部平面図、図６は図５の１−１’線に沿った断面図
である。この実施例は柱状スペーサＳＰの形状と配置を
除いて第１、第２の実施例と同様である。

【００４２】映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間隔が極
めて狭く、柱状スペーサの材料および製造プロセスに起
因した解像度を考慮して、映像信号線ＤＬに跨がって映
像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の領域を覆うように柱
状スペーサを形成した方が好ましい場合がある。

【００４３】この実施例では、柱状スペーサＳＰは１画
素に対応する映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の殆ど
の領域を覆うように図５の太線で囲んだ部分（映像信号
線ＤＬと対向電極ＣＴ間の領域）に映像信号線ＤＬに跨
がって形成されている。この柱状スペーサＳＰにより、
図６に示したように映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間
の液晶ＬＣが排除される。従って、映像信号線ＤＬと対
向電極ＣＴの間の領域の透過光は、これらの電極（映像
信号線ＤＬと対向電極ＣＴ）に形成される電界に影響さ
れない。このとき、２枚の偏光板ＰＯＬ１とＰＯＬ２の
偏光軸が直交する、所謂ノーマリブラックの表示モード
とすると、これら電極間の領域は電界強度にかかわらず
常に光が透過しない。従って、ブラックマトリクスＢＭ
の光学濃度にかかわらず、これら電極間の領域は完全に
遮光され、コントラストや輝度の向上、クロストークの
発生を防ぐことができる。

【００４４】なお、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴが隣
接した構造としているが、映像信号線ＤＬと画素電極Ｐ
Ｘが隣接している場合でも原理的に同様な効果が得られ
る。また、柱状スペーサで液晶ＬＣの厚さを制御するこ
とも可能であり、一般的に使用される球状スペーサ（プ
ラスチックビーズ）を使用しなくとも良い。従って、球
状スペーサで発生し易いスペーサ周辺部からの光漏れに
よるコントラストの低下やスペーサが不均一に配置され
たときの表示不良を防ぐこともできる。

【００４５】この実施例では、柱状スペーサＳＰをカラ
ーフィルタ基板（他方の基板ＳＵＢ２）上に形成してい
るが、アクティブマトリクス基板（一方の基板ＳＵＢ
１）側に形成してもよいものである。

【００４６】図７は本発明に係る液晶表示装置の第４実
施例である横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示
装置を構成する液晶パネルの１画素付近の構成を説明す
る要部平面図、図８は図７の１−１’線に沿った断面図
である。この実施例は柱状スペーサＳＰの形状と配置を
除いて第１、第２、第３の実施例と同様である。

【００４７】この実施例では、柱状スペーサＳＰは、１
画素に対応する映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴの間の殆
どの領域を覆うように図７の太線で囲んだ部分に映像信
号線ＤＬに跨がって部分的に形成されている。図７に示
したように１画素あたりの柱状スペーサＳＰの数を６個
としているが、この個数は６個に限るものではなく、ま
た、映像信号線ＤＬの両側に対となるように配置してあ
るが、互いに千鳥足状あるいはランダムに配置してもよ
い。

【００４８】この実施例では、映像信号線ＤＬと対向電
極ＣＴ間の一部に図８に示したように液晶ＬＣが存在す
るため、ノーマリブラックモードでも完全に遮光をする
ことができないが、柱状スペーサＳＰがない場合に比較
してブラックマトリクスＢＭの光学濃度への要求値を低
減することができる。さらに、柱状スペーサＳＰの誘電
率特性、または導電率特性が液晶ＬＣのそれより高い
と、電界が液晶ＬＣよりも柱状スペーサＳＰに形成され
易い。従って、これら電極間の電界によって液晶ＬＣが
駆動され難くなる。このため、柱状スペーサＳＰがない
部分でもノーマリブラックモードで遮光し易くなる。

【００４９】なお、柱状スペーサＳＰはカラーフィルタ
基板（他方の基板ＳＵＢ２）上に形成しているが、アク
ティブマトリクス基板（一方の基板ＳＵＢ１）側に形成
してもよいものである。

【００５０】この実施例によっても、コントラストや輝
度の向上、クロストークの発生を防ぐことができる。

【００５１】次に、上記した各実施例の液晶表示装置の
製造プロセスの概要を説明する。

【００５２】まず、既知の薄膜トランジスタを形成する
プロセスと同様にして、一方の基板ＳＵＢ１として厚さ
０．７ｍｍまたは１．１ｍｍのガラス基板上に成膜とパ
ターニングを繰り返してアモルファスシリコンＡＳから
なる薄膜トランジスタＴＦＴ、蓄積容量Ｃｓｔｇと画素
電極ＰＸ、ソース電極ＳＤ１および対向電極ＣＴの電極
群を形成し、薄膜トランジスタＴＦＴを介して前記の電
極群に所定の電圧を印加する複数の映像信号線ＤＬ、ド
レイン電極ＳＤ２対向電圧信号線ＣＬおよび薄膜トラ
ンジスタＴＦＴの導通を制御する複数の走査信号線ＧＬ
とゲート電極ＧＴを格子状に形成してアクティブマトリ
クス基板を作成する。

【００５３】薄膜トランジスタＴＦＴ、各電極群および
各配線は絶縁膜ＧＩと保護膜ＰＳＶで被覆する。その
後、配向膜材料を塗布し焼成し、ラビング処理あるいは
光配向処理により液晶配向制御能を付与して配向制御層
ＯＲＩ１を得る。

【００５４】また、他方の基板ＳＵＢ２として厚さ０．
７ｍｍまたは１．１ｍｍのガラス基板上に感光性の黒色
レジストを塗布し、所定のパターンを有するフォトマス
クを用いた露光、現像、焼成の工程を経てブラックマト
リクスを形成する。次に、感光性の赤色、緑色、青色の
樹脂レジストを使用して、上記と同様の露光、現像、焼
成の工程を繰り返して、赤の着色層（カラーフィルタ
層）ＦＩＬ（ＦＩＬ（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ
（Ｂ））を形成する。

【００５５】カラーフィルタ層の上に透明な紫外線硬化
型樹脂レジストを全面に塗布し、スペーサＳＰを形成し
たい位置に所望のパターンのフォトマスクを介して紫外
線を照射し、現像する。このとき、現像時間を感光しな
い部分も除去されない時間で止めて焼成することでブラ
ックマトリクスＢＭおよびカラーフィルタ層ＦＩＬを被
覆する保護膜ＯＣと柱状スペーサＳＰを形成する。

【００５６】柱状スペーサＳＰの丁部（ＳＵＢ１側先
端）はほぼ平坦であるため、この柱状スペーサＳＰはな
だらかな順テーパでなく、底辺部と丁部とがほぼ同じ面
積の文字どうり柱状のスペーサＳＰとなる。また、ブラ
ックマトリクスＢＭおよび着色層（カラーフィルタ）Ｆ
ＩＬを形成後、透明な紫外線硬化型樹脂レジストを塗布
し焼成して全面を保護膜ＯＣで被覆し、再び透明な紫外
線硬化型樹脂レジストを塗布してスペーサＳＰを形成し
たい位置に所望のパターンを有するフォトマスクを介し
て紫外線を照射し、現像、焼成することでも柱状スペー
サＳＰを得ることができる。その後に配向膜材料をカラ
ーフィルタ基板に塗布し、焼成して液晶配向制御能をも
つ配向膜ＯＲＩ２を得る。

【００５７】なお、柱状スペーサＳＰはアクティブマト
リクス基板（ＳＵＢ１）側に形成してもよい。この場
合、アクティブマトリクス基板の絶縁膜ＰＳＶの上に透
明な紫外線硬化型樹脂レジストを塗布し、スペーサＳＰ
を形成したい位置に所望のパターンを有するフォトマス
クを介して紫外線を照射し、現像、焼成することでも柱
状スペーサＳＰを得る。また、保護膜ＰＳＶを柱状スペ
ーサＳＰの高さ分だけ体積させ、パターン用樹脂レジス
トを塗布し、柱状スペーサＳＰを形成したい位置に所望
のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線を照射
し、パターニングし、ドライエッチングにより保護膜Ｐ
ＳＶをエッチングし、このエッチング時間を制御するこ
とで柱状スペーサＳＰ部と保護膜ＰＳＶを同時に形成す
ることもできる。

【００５８】上記のようにして製作したアクティブマト
リクス基板とカラーフィルタ基板を対向させ、その周辺
部を液晶封入口を残して接着剤で固定し、２枚の基板間
に液晶組成物を封入し、液晶封入口を封止材で封止す
る。その後、プレスにより２枚の基板の間隔を柱状スペ
ーサで規制して所定のセルギャップを持つ液晶表示装置
を得る。

【００５９】次に、本発明を適用した液晶表示装置の駆
動手段および具体的な製品例について説明する。

【００６０】図９は本発明を適用する液晶表示装置の駆
動手段の概要説明図であって、液晶表示装置は画像表示
部がマトリクス状に配置された複数の画素の集合により
構成され、各画素は前記液晶表示装置の背部に配置され
た図示しないバックライトからの透過光を独自に変調制
御できるように構成されている。

【００６１】液晶表示基板の構成要素の１つであるアク
ティブマトリクス基板（ＳＵＢ１）上には、有効画素領
域ARにｘ方向（行方向）に延在し、ｙ方向（列方向）に
並設された走査信号線ＧＬと対向電圧信号線ＣＬとそれ
ぞれ絶縁されてｙ方向に延在し、ｘ方向に並設された映
像信号線ＤＬが形成されている。

【００６２】ここで、走査信号線ＧＬ、対向電圧信号線
ＣＬ、映像信号線ＤＬのそれぞれによって囲まれる矩形
状の領域に単位画素が形成される。

【００６３】液晶表示装置には、その外部回路として垂
直走査回路Ｖ及び映像信号駆動回路Ｈが備えられ、前記
垂直走査回路Ｖによって前記走査信号線ＧＬのそれぞれ
に順次走査信号（電圧）が供給され、そのタイミングに
合わせて映像信号駆動回路Ｈから映像信号線ＤＬに映像
信号（電圧）を供給するようになっている。

【００６４】尚、垂直走査回路Ｖ及び映像信号駆動回路
Ｈは、液晶駆動電源回路３から電源が供給されるととも
に、ＣＰＵ１からの画像情報がコントローラ２によって
それぞれ表示データ及び制御信号に分けられて入力され
るようになっている。

【００６５】図１０は本発明を適用する液晶表示装置の
駆動波形の一例の説明図である。同図では、対向電圧を
ＶＣＨとＶＣＬの２値の交流矩形波にし、それに同期さ
せて走査信号ＶＧ（ｉ−１）、ＶＧ（ｉ）の非選択電圧
を１走査期間毎に、ＶＣＨとＶＣＬの２値で変化させ
る。対向電圧の振幅幅と非選択電圧の振幅値は同一にす
る。

【００６６】映像信号電圧は、液晶層に印加したい電圧
から対向電圧の振幅の１／２を差し引いた電圧である。

【００６７】対向電圧は直流でも良いが、交流化するこ
とで映像信号電圧の最大振幅を低減でき、映像信号駆動
回路（信号側ドライバ）に耐圧の低いものを用いること
が可能になる。

【００６８】図１１は本発明による液晶表示装置の全体
構成を説明する展開斜視図であり、液晶表示装置（以
下、２枚の基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２を貼り合わせてなる
液晶パネル、駆動手段、バックライト、その他の構成部
材を一体化した液晶表示モジュール：ＭＤＬと称する）
の具体的構造を説明するものである。

【００６９】ＳＨＤは金属板からなるシールドケース
（メタルフレームとも言う）、ＷＤは表示窓、ＩＮＳ１
〜３は絶縁シート、ＰＣＢ１〜３は駆動手段を構成する
回路基板（ＰＣＢ１はドレイン側回路基板：映像信号線
駆動用回路基板、ＰＣＢ２はゲート側回路基板、ＰＣＢ
３はインターフェース回路基板）、ＪＮ１〜３は回路基
板ＰＣＢ１〜３同士を電気的に接続するジョイナ、ＴＣ
Ｐ１，ＴＣＰ２はテープキャリアパッケージ、ＰＮＬは
液晶パネル、ＧＣはゴムクッション、ＩＬＳは遮光スペ
ーサ、ＰＲＳはプリズムシート、ＳＰＳは拡散シート、
ＧＬＢは導光板、ＲＦＳは反射シート、ＭＣＡは一体化
成形により形成された下側ケース（モールドフレー
ム）、ＭＯはＭＣＡの開口、ＬＰは蛍光管、ＬＰＣはラ
ンプケーブル、ＧＢは蛍光管ＬＰを支持するゴムブッシ
ュ、ＢＡＴは両面粘着テープ、ＢＬは蛍光管や導光板等
からなるバックライトを示し、図示の配置関係で拡散板
部材を積み重ねて液晶表示モジュールＭＤＬが組立てら
れる。

【００７０】液晶表示モジュールＭＤＬは、下側ケース
ＭＣＡとシールドケースＳＨＤの２種の収納・保持部材
を有し、絶縁シートＩＮＳ１〜３、回路基板ＰＣＢ１〜
３、液晶パネルＰＮＬを収納固定した金属製のシールド
ケースＳＨＤと、蛍光管ＬＰ、導光板ＧＬＢ、プリズム
シートＰＲＳ等からなるバックライトＢＬを収納した下
側ケースＭＣＡとを合体させてなる。

【００７１】映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１には液
晶パネルＰＮＬの各画素を駆動するための集積回路チッ
プが搭載され、またインターフェース回路基板ＰＣＢ３
には外部ホストからの映像信号の受入れ、タイミング信
号等の制御信号を受け入れる集積回路チップ、およびタ
イミングを加工してクロック信号を生成するタイミング
コンバータＴＣＯＮ等が搭載される。

【００７２】上記タイミングコンバータで生成されたク
ロック信号はインターフェース回路基板ＰＣＢ３および
映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１に敷設されたクロッ
ク信号ラインＣＬＬを介して映像信号線駆動用回路基板
ＰＣＢ１に搭載された集積回路チップに供給される。

【００７３】インターフェース回路基板ＰＣＢ３および
映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１は多層配線基板であ
り、上記クロック信号ラインＣＬＬはインターフェース
回路基板ＰＣＢ３および映像信号線駆動用回路基板ＰＣ
Ｂ１の内層配線として形成される。

【００７４】なお、液晶パネルＰＮＬにはＴＦＴを駆動
するためのドレイン側回路基板ＰＣＢ１、ゲート側回路
基板ＰＣＢ２およびインターフェース回路基板ＰＣＢ３
がテープキャリアパッケージＴＣＰ１，ＴＣＰ２で接続
され、各回路基板間はジョイナＪＮ１，２，３で接続さ
れている。

【００７５】液晶パネルＰＮＬは前記した本発明による
横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置であ
り、その２枚の基板の間隔を所定値に維持するために前
記実施例で説明した柱状スペーサを備えている。

【００７６】図１２は本発明による液晶表示装置を実装
した電子機器の一例としてのノート型コンピュータの斜
視図である。

【００７７】このノート型コンピュータ（可搬型パソコ
ン）はキーボード部（本体部）と、このキーボード部に
ヒンジで連結した表示部から構成される。キーボード部
にはキーボードとホスト（ホストコンピュータ）、ＣＰ
Ｕ等の信号生成機能を収納し、表示部には液晶パネルＰ
ＮＬを有し、その周辺に駆動回路基板ＰＣＢ１，ＰＣＢ
２、コントロールチップＴＣＯＮを搭載したＰＣＢ３、
およびバックライト電源であるインバータ電源基板など
が実装される。

【００７８】そして、上記液晶表示パネルＰＮＬ、各種
回路基板ＰＣＢ１，ＰＣＢ２，ＰＣＢ３、インバータ電
源基板、およびバックライトを一体化した図１１で説明
した液晶表示モジュールを実装してある。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
映像信号線と対向電極の間、または映像信号線と画素電
極の領域を覆うように配置した柱状スペーサによって上
記各電極間の領域における液晶が全部または部分的に排
除されるため、上記電極間の領域の透過光は、これら電
極間に形成される電界に影響されない。

【００８０】そして、液晶パネルの外面に設置される偏
光板の偏光軸を直交させた所謂ノーマリブラックの表示
モードでは、上記電極間の領域は電界強度にかかわらず
に常に光が透過しないことになり、ブラックマトリクス
の光学濃度に関係なく、当該領域は完全に遮光され、コ
ントラストや輝度が向上し、クロストークの発生が防止
され、高品質の画像表示の液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の第１実施例である
横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成
する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面
図である。

【図２】図１の１−１’線に沿った断面図である。

【図３】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例である
横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成
する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面
図である。

【図４】図３の１−１’線に沿った断面図である。

【図５】本発明に係る液晶表示装置の第３実施例である
横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成
する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面
図である。

【図６】図５の１−１’線に沿った断面図である。

【図７】本発明に係る液晶表示装置の第４実施例である
横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成
する液晶パネルの１画素付近の構成を説明する要部平面
図である。

【図８】図７の１−１’線に沿った断面図である。

【図９】本発明を適用する液晶表示装置の駆動手段の概
要説明図である。

【図１０】本発明を適用する液晶表示装置の駆動波形の
一例の説明図である。

【図１１】本発明による液晶表示装置の全体構成を説明
する展開斜視図である。

【図１２】本発明による液晶表示装置を実装した電子機
器の一例としてのノート型コンピュータの斜視図であ
る。

【図１３】横電界方式の液晶表示装置で形成される電界
を説明する要部断面図である。

【符号の説明】

ＤＬ映像信号線ＳＤ２映像信号線から延びるドレイン電極ＣＬ対向電圧信号線ＣＴ対向電圧信号線と同一の対向電極ＰＸ画素電極ＳＤ１画素電極と同一のソース電極Ｃｓｔｇ蓄積容量ＧＬ走査信号線ＧＴ走査電極と同一のゲート電極ＢＭブラックマトリクス（画素部開口の境界線で示
す）ＴＦＴ薄膜トランジスタＳＰ柱状スペーサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松山茂千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内Ｆターム(参考） 2H089 LA09 LA10 LA16 NA13 NA14 NA17 NA24 NA25 NA33 NA35 NA38 NA44 NA48 QA05 RA04 RA18 TA03 TA07 TA09 TA13 2H091 FA35Y FB04 FC10 FC26 FD04 FD22 GA03 GA13 HA06 HA18 KA03 KA04 LA03 LA16 LA17 LA18 2H092 GA14 HA28 JA26 JA29 JA35 JA38 JA42 JB01 JB11 JB13 JB23 JB32 JB38 JB52 JB56 JB63 JB69 KA05 KA07 MA08 MA13 MA17 MA35 MA37 MA41 NA04 NA25 NA29 PA05 PA09 QA06 QA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のための色
の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタおよび
各カラーフィルタの間に介在させたブラックマトリクス
と、前記一対の基板上に形成された電極群と、前記一対
の基板の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層および
この液晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させ
るための配向制御層とを有する液晶パネルと、前記電極
群に駆動電圧を印加するための駆動手段とを具備した液
晶表示装置において、前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを有す
ると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリクス
で隠される位置に配置された異なる電位が印加される２
以上の電極の位置に形成したことを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のための色
の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタおよび
各カラーフィルタの間に介在させたブラックマトリクス
と、前記一対の基板のうちの他方の基板の上に形成され
た信号配線と共通配線を含む電極群と、前記一対の基板
の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層およびこの液
晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させるため
の配向制御層とを有する液晶パネルと、前記一対の基板
のそれぞれに偏光軸を直交させて積層された偏光板、お
よび前記電極群に駆動電圧を印加するための駆動手段と
を具備する液晶表示装置において、前記電極群が前記配向制御層および前記液晶組成物の層
の界面に対して、主として平行な電圧を印加するごとく
配置された電極配列構造を有してなり、前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを有す
ると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリクス
で隠される位置に配置された前記信号配線と共通配線と
の間の略全域を占めるごとく形成したことを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項３】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
記一対の基板の一方に形成されたカラー表示のための色
の異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタおよび
各カラーフィルタの間に介在させたブラックマトリクス
と、前記一対の基板のうちの他方の基板の上に形成され
た信号配線と共通配線を含む電極群と、前記一対の基板
の間に誘電異方性を有する液晶組成物の層およびこの液
晶組成物の層の分子配列を所定の方向に配列させるため
の配向制御層とを有する液晶パネルと、前記一対の基板
のそれぞれに偏光軸を直交させて積層された偏光板、お
よび前記電極群に駆動電圧を印加するための駆動手段と
を具備する液晶表示装置において、前記電極群が前記配向制御層および前記液晶組成物の層
の界面に対して、主として平行な電圧を印加するごとく
配置された電極配列構造を有してなり、前記一対の基板の少なくとも一方に柱状スペーサを有す
ると共に、前記柱状スペーサを前記ブラックマトリクス
で隠される位置に配置された前記信号配線と共通配線と
の間の一部に形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】前記柱状スペーサの誘電率特性または導電
率特性が前記液晶組成物のそれよりも高いことを特徴と
する請求項１〜３の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記柱状スペーサが前記一方の基板に形成
された前記カラーフィルタの上層に成膜された保護膜と
同一材質で形成されていることを特徴とする１〜４の何
れかに記載の液晶表示装置。