JP2001142061A - アクティブマトリクス型の液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型の液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】光抜けを生じることなく額縁を狭くすることが
可能なアクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供す
る。 【解決手段】表示領域の外側には額縁パターン１６が形
成され、この額縁パターンは、最外周の柱状スペーサ３
との間に隙間をもって設けられている。額縁パターンと
最外周の柱状スペーサとの間に隙間は、一部が額縁パタ
ーンと重なった設けられた配線１５によって遮光されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、特に、アレイ基板側に着色層が設けられた液晶表示
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、配向膜を有する２枚の
基板を配向膜が対向するように配置し、これら２枚の基
板間に液晶層を挟持して構成されている。これら２枚の
基板は、シール材および封止材によって周辺領域同士が
貼り合わされ、この２枚の基板間には、基板間距離を所
定の値に保持するために粒状スペーサ、またはフォトリ
ソグラフィー法により形成された樹脂からなる柱状スペ
ーサが配置されている。液晶表示装置によりカラー表示
する場合、一般に、基板の一方に赤色（Ｒ）、緑色
（Ｇ）、青色（Ｂ）からなる着色層が配置されている。
【０００３】通常、基板の表示領域の外側には、バック
ライトからの光漏れを防止するために遮光性を有した額
縁パターンが形成される。この額縁パターン材料として
は、Ｃｒ、ＭｏＷ等の金属薄膜や、樹脂が使用されてい
る。
【０００４】また、アレイ基板側に着色層を形成する場
合、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層の他に黒の着色層で柱状スペ
ーサと額縁パターンを同時に形成する。この際、黒着色
層をＲＧＢ着色層上に形成することにより所望のセルギ
ャップを得ることができる。セルギャッブを均一に保つ
ためには柱状スペーサ柱をシール部にも配置するが、額
縁パターンをシール部まで延ばして太くした場合、柱状
スペーサと額縁パターンとの間隔が狭くなる。そのた
め、柱状スペーサと額縁パターンとが接触するといった
加工不良が発生し、ギャップムラ発生の原因となる。こ
れを防止するためには、柱状スペーサと額縁パターンと
の間隔を空ける必要があり、液晶表示装置の額縁は広く
なってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置の額縁の
幅を狭くするためには、額縁パターンの幅を狭くする方
法が考えられるが、額縁パターンとベゼルとの重なり幅
も狭くなるため光抜けが発生するといった問題が生じ
る。
【０００６】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、光抜けを生じることなく額縁を狭くす
ることが可能なアクティブマトリクス型の液晶表示装置
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る液晶表示装置は、絶縁基板上に設け
られた複数の走査線と、この走査線と交差するよう設け
られた複数の信号線と、上記走査線および信号線の各交
点部近傍に設けられたスイッチング素子と、上記走査
線、信号線、およびスイッチング素子を被覆した着色層
と、それぞれ上記スイッチング素子に接続されていると
ともに上記着色層上に形成された複数の画素電極と、を
有した表示領域と、上記表示領域周辺部に沿って設けら
れ遮光性を有した配線と、上記表示領域内の上記着色層
上に配置された複数の柱状スペーサと、上記表示領域を
囲んで設けられ、上記表示領域周縁の光漏れを防止する
額縁パターンと、を備えたアレイ基板と、上記柱状スペ
ーサにより上記アレイ基板と所定の隙間を置いて対向し
て配置された対向基板と、上記額縁パターンの周囲を囲
んで設けられ上記アレイ基板と上記対向基板との周縁部
同志を接着しているとともに、液晶注入口を有したシー
ル材と、上記液晶注入口から上記アレイ基板と上記対向
基板との間の間隙に注入された液晶層と、を備え、上記
配線は、その一部が上記額縁パターンと重なって設けら
れ、上記額縁パターンの外側部分を遮光した遮光体を形
成していることを特徴としている。
【０００８】また、この発明に係る液晶表示装置によれ
ば、上記柱状スペーサは、上記額縁パターンの外側に、
上記額縁パターンと隙間をおいて設けられた柱状スペー
サを含み、上記配線は、上記額縁パターンとこの額縁パ
ターンの外側に設けられた柱状スペーサとの隙間と重な
って設けられていることを特徴としている。
【０００９】上記のように構成された液晶表示装置によ
れば、額縁パターンの外周に配線を重ねて配置して、額
縁パターンの外側部分、すなわち、最外周の柱状スペー
サと額縁パターンとの隙間を遮光している。そのため、
額縁パターンの幅を狭くして最外周の柱状パターンから
離した場合でも、額縁部の実効的な遮光幅は太くなる。
従って、光漏れを生じることなく狭額縁化が可能な液晶
表示装置を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス型液晶表
示装置について詳細に説明する。図１および図２に示す
ように、液晶表示装置１０は、カラーフィルタとしての
着色層が設けられたアレイ基板１２と、このアレイ基板
に所定のセルギャップを置いて対向配置された対向基板
２０と、を備え、これらアレイ基板と対向基板との間に
液晶層７０が挟持されている。
【００１１】アレイ基板１２および対向基板２０は、液
晶表示装置の表示領域４０の外周を囲むように配置され
たシール材４により周縁部同士が接合されている。シー
ル材４の一部には液晶注入口３５が形成され、この液晶
注入口３５は、液晶注入後、封止材３３により封止され
ている。
【００１２】対向基板２０は、ガラスからなる透明基板
５上にＩＴＯからなる透明電極６、配向膜７を順に形成
して構成されている。
【００１３】図２ないし図４に示すように、カラーフィ
ルタを有するアレイ基板１２は透明基板１１を備え、こ
の透明基板上には、複数の走査線２４およびこれと平行
に設けられた補助容量配線２６、および絶縁膜２３を介
してこれらと直交する信号線８が配置されている。走査
線２４と信号線８との交差部近傍には、スイッチング素
子としてＮｃｈ型ＬＤＤ構造のＴＦＴ素子２８と、この
ＴＦＴ素子と電気的に接続されたソース電極３０と、こ
のソース電極に接続された画素電極１３とが配置されて
いる。
【００１４】また、ＴＦＴ素子２８と同時に、表示領域
４０周辺には液晶駆動回路が形成され、表示領域近傍に
は液晶駆動回路を動作させるために必要な配線１５が複
数本設けられている。
【００１５】そして、ＴＦＴ素子２８および液晶駆動回
路を覆うように保護絶縁膜９が設けられ、更にその上部
に緑色着色層２５Ｇ、青色着色層２５Ｂ、赤色着色層２
５Ｒがストライプ状に配置されている。画素電極１３
は、これらの着色層上に配置されており、着色層及び保
護絶縁膜９に形成されたコンタクトホール３２を介して
ソース電極３０に接続されている。更に、画素電極１３
及び着色層を覆うように、透明基板１１全面には配向膜
１４が配置されている。
【００１６】また、アレイ基板１２のガラス基板１１上
には、表示領域４０の外周縁を囲むように、所定幅を持
った黒色の着色層からなる矩形状の額縁パターン３２が
形成されている。この額縁パターン３２は、他の着色層
２５Ｇ、２５Ｂ、２５Ｒよりも厚く形成されている。更
に、この額縁パターン１６と同時に、画素電極１３上に
は所望の密度で多数の柱状スペーサ３が形成されてい
る。シール材４は、表示領域４０の外周縁部で額縁パタ
ーン１６の外側に設けられている。
【００１７】そして、アレイ基板１２および対向基板２
０は、シール材４により周縁部同士が接着されていると
ともに、これらの基板間のセルギャップは、多数の柱状
スペーサ３によって所定の値に維持されている。柱状ス
ペーサ３は、額縁パターン１６の外側にも所定の間隔で
配置され、額縁パターンの外周縁から所定距離だけ離間
している。
【００１８】更に、シール材４の下方には、遮光性を有
する金属により形成された配線１５が設けられ、この配
線の一部は、額縁パターン１６の外周縁部と重なって位
置している。これにより、配線１５は、最外周の柱状ス
ペーサ３と額縁パターン１６との隙間領域を遮光し、こ
の発明における遮光体として機能する。
【００１９】次に、上記アクティブマトリクス型の液晶
表示装置の一層詳しい構成をその製造方法と併せて説明
する。まず、高歪点ガラス基板や石英基板などの透光性
絶縁性基板１１上にＣＶＤ法などによりａ−Ｓｉ膜を５
０ｎｍ程度被着する。これを４５０℃で１時間炉アニー
ルを行った後、ＸｅＣｌエキシマレーザを照射し、ａ−
Ｓｉ膜を多結晶化しポリシリコン膜とする。その後に、
ポリシリコン膜をフォトエッチング法によりパターンニ
ングして、表示領域内画素部のＴＦＴ素子２８（以下、
画素ＴＦＴと称する）のチャネル層、および図示しない
液晶駆動回路領域のＴＦＴ（以下、回路ＴＦＴと称す
る）のチャネル層を形成し、更に、補助容量素子の下部
電極を形成する。
【００２０】次に、ＣＶＤ法により絶縁基板１１の全面
に図示しないゲート絶縁膜３４となるシリコン酸化膜を
１００ｎｍ程度被着する。続いて、このシリコン酸化膜
上全面にＴａ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕなどの単体
又はその積層膜あるいは合金膜を４００ｎｍ程度被着
し、フォトエッチング法により所定の形状にパターニン
グし、走査線２４と、走査線を延在して成る画素ＴＦＴ
のゲート電極２４ａ、補助容量配線２６、回路ＴＦＴの
ゲート電極、および駆動回路領域内の各種配線を形成す
る。この時、液晶駆動回路を駆動させるために必要とな
る配線も同時に形成する。
【００２１】続いて、イオン注入やイオンドーピング法
により、ゲート電極２４ａをマスクとして上述したチャ
ネル層に不純物の注入を行い、図示しないＴＦＴ素子２
８のソース電極およびドレイン電極、並びに図示しない
Ｎｃｈ型の回路ＴＦＴのソース電極およびドレイン電極
を形成する。不純物の注入は、例えば加速電圧８０ｋｅ
Ｖで５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のドーズ量で、Ｐ
Ｈ３／Ｈ２によりリンを高濃度注入した。
【００２２】次に、図示しない画素ＴＦＴ、および駆動
回路領域のＮｃｈ型の回路ＴＦＴには不純物が注入され
ないようにレジストで被覆した後、図示しないＰｃｈ型
の回路ＴＦＴのゲート電極をそれぞれマスクとして、加
速電圧加速電圧８０ｋｅＶで５×１０１５ａｔｏｍｓ／
ｃｍ２のドーズ量で、Ｂ２ＰＨ６／Ｈ２によりボロンを
高濃度注入し、Ｐｃｈ型の回路ＴＦＴのソース電極およ
びドレイン電極を形成する。
【００２３】その後、図示しないＮｃｈ型ＬＤＤ（Ligh
t1y Doped Drain ）を形成するための不純物注入を行
い、基板をアニールすることにより不純物を活性化す
る。更に、例えばＰＥＣＶＤ法を用いて絶縁基板１１の
全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜２３を５００
ｎｍ程度被着する。
【００２４】続いて、フォトエッチング法により、ＴＦ
Ｔ素子２８のソース電極に至るコンタクトホール、ドレ
イン電極に至るコンタクトホール、図示しない回路ＴＦ
Ｔのソース電極およびドレイン電極に至るコンタクトホ
ールをそれぞれ層間絶縁膜２３に形成する。
【００２５】次に、層間絶縁膜２３上にＴａ、Ｃｒ、Ａ
ｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕなどの単体又はその積層膜あるいは
合金膜を５００ｎｍ程度被着し、フォトエングレイビン
グ法により所定の形状にパターニングして、ＴＦＴ素子
２８のドレイン電極に接続された信号線８、ソース電極
３０に接続された補助容量の上部電極３６、および図示
しない液晶駆動回路領域内の回路ＴＦＴの各種の配線等
を形成する。
【００２６】このとき、液晶駆動回路を動作させるため
に必要となる配線１５は、ベゼル端の光漏れを防ぐた
め、図２に示すように、後工程で形成する額縁パターン
１６の外周側に沿って配置した。
【００２７】次に、ＰＥＣＶＤ法により絶縁基板１１の
全面にＳｉＮｘからなる保護絶縁膜９を成膜し、フォト
エングレイビング法により、それぞれ上部電極３６に至
るコンタクトホールを形成する。
【００２８】続いて、紫外線硬化型アクリル系緑色レジ
スト液を、絶縁基板１１上にスピンナ塗布により２μｍ
程度の膜厚で塗布する。その後、約９０℃で約５分間プ
リベークし、所定のマスクパターンを用いて、１５０ｍ
Ｊ／ｃｍ２の強度の紫外線により露光する。ここで用い
るフォトマスクパターンは、緑色着色層２５Ｇに対応す
るストライプ形状パターンと、画素電極１３と上部電極
３６とを接続するためのコンタクトホール３２として直
径１５μｍの円形パターンと、を有している。
【００２９】続いて、約０．１重量％のＴＭＡＨ（テト
ラメチルアンモニウムハイドライド）水溶液を用いて約
６０秒間現像し、更に水洗い後、約２０℃で１時間ほど
ポストベークすることによって、コンタクトホール３２
を有する緑色着色層２５Ｇを形成した。
【００３０】次に、青色着色層２５Ｂ、赤色着色層２５
Ｒを同様の工程にて形成する。この際、緑色着色層２５
Ｇのパターン端が青色着色層２５Ｂや赤色着色層２５Ｒ
によって覆われる構成とした。これは、上記のように、
各着色層を加工する際に用いる露光マスクを適合するよ
うに作製することで達成される。
【００３１】続いて、着色層２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ上
にスパッタリング法によりインジウム・すず酸化物（Ｉ
ＴＯ）を堆積し、これををパターニングすることによ
り、それぞれ着色層上に位置した画素電極１３を形成す
る。
【００３２】次に、３〜６μｍ程度の黒色着色層により
表示領域４０の外周を囲んで位置した額縁パターン１
６、および複数の柱状スペーサ３を形成する。額縁パタ
ーン１６は、その外周縁部が配線１５の一部と重なるよ
うに形成する。また、後述のシール材４が塗布される場
所、つまり、額縁パターン１６の外側にも、所定の間隔
で柱状スペーサ３を配置した。その際、額縁パターン１
６の外側で柱状スペーサ３の下に着色層２５Ｒまたは着
色層２５Ｇ、２５Ｒのいずれか１色を形成し、柱状スペ
ーサ３の高さを調整する。
【００３３】その後、ポリイミドからなる配向膜材料を
基板１１全面に塗布、配向処理を施すことにより配向膜
１４を形成し、カラーフィルタを有するアレイ基板１２
を得た。
【００３４】一方、透明絶縁基板５上にスパッタ法によ
りＩＴＯを約１００ｎｍの厚さに堆積して対向電極６を
形成し、続いてポリイミドからなる配向膜材料を基板全
面に塗布し、配向処理を施して配向膜７を形成すること
により、対向基板２０を得る。
【００３５】このようにして形成された対向基板２０の
外周縁部に、液晶注入口３５を除いてシール材４を塗布
する。この対向基板２０、およびカラーフィルタの設け
られたアレイ基板１２を額縁パターン１６の外周側でシ
ール材４により貼り合わせることにより、空状態のセル
が完成する。
【００３６】次に、カイラル材が添加されたネマティッ
ク液晶材料を、液晶注入口３５からセル内に真空注入
し、注入後、液晶注入口３５を封止材３３としての紫外
線硬化樹脂を用いて封止する。その後、セルの両側にそ
れぞれ偏光板４１、４２を貼付することにより、液晶表
示装置１０が完成する。
【００３７】以上のように構成された液晶表示装置によ
れば、額縁パターン１６の幅を狭くして最外周の柱状ス
ペーサ３との間に隙間を設けることにより、柱状スペー
サと額縁パターンとが接触するといった加工不良の発生
を防止し、ギャップムラを無くすことができる。同時
に、従来構造と比較して、額縁幅を１ｍｍ程度狭くする
ことができる。そして、額縁パターン１６と最外周の柱
状スペーサ３との間に隙間を配線１５によって遮光する
ことにより、額縁部の光抜けもみられなかった。
【００３８】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、上記実施の形態においては、額縁パター
ン１６を表示領域内の柱状スペーサ３と同時にかつ同一
材料で形成した場合について説明をしたが、図５に示す
ように、着色層を２色または３色重ねて額縁パターン１
６を形成してもよく、この場合、着色層のかわりに透明
絶縁層を用いても、同様の作用効果を得ることができ
る。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、額縁パターンの外周縁部に遮光性を有した配線を重
ねて配置し、額縁パターンと最外周の柱状スペーサとの
隙間を遮光することにより、実効的な額縁パターンの幅
が広がり、光抜けが発生することなく額縁の狭いアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置を示す平面図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図３】上記液晶表示装置のアレイ基板の一部を拡大し
て示す平面図。
【図４】図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【図５】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置
の断面図。
【符号の説明】
３…柱状スペーサ ４…シール材 ５…対向基板側ガラス基板 ８…信号線 １０…液晶表示装置 １１…アレイ基板側ガラス基板 １２…アレイ基板 １３…画素電極 １５…配線 １６…額縁パターン ２４…走査線 ２６…補助容量配線 ２８…ＴＦＴ素子 ２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ…着色層 ３３…封止材 ４０…表示領域 ７０…液晶層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花澤 康行 埼玉県深谷市幡羅町１丁目９番２号 株式 会社東芝深谷工場内 (72)発明者 飯塚 哲也 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 Ｆターム(参考） 2H089 LA07 LA10 QA05 QA11 TA09 TA12 TA15 2H091 FA02Y FA34Y FC26 GA13 LA03 LA30

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絶縁基板上に設けられた複数の走査線と、
    この走査線と交差するよう設けられた複数の信号線と、
    上記走査線および信号線の各交点部近傍に設けられたス
    イッチング素子と、上記走査線、信号線、およびスイッ
    チング素子を被覆した着色層と、それぞれ上記スイッチ
    ング素子に接続されているとともに上記着色層上に形成
    された複数の画素電極と、を有した表示領域と、上記表
    示領域周辺部に沿って設けられ遮光性を有した配線と、
    上記表示領域内の上記着色層上に配置された複数の柱状
    スペーサと、上記表示領域を囲んで設けられ、上記表示
    領域周縁の光漏れを防止する額縁パターンと、を備えた
    アレイ基板と、 上記柱状スペーサにより上記アレイ基板と所定の隙間を
    置いて対向して配置された対向基板と、 上記額縁パターンの周囲を囲んで設けられ上記アレイ基
    板と上記対向基板との周縁部同志を接着しているととも
    に、液晶注入口を有したシール材と、 上記液晶注入口から上記アレイ基板と上記対向基板との
    間の間隙に注入された液晶層と、を備え、 上記配線は、その一部が上記額縁パターンと重なって設
    けられ、上記額縁パターンの外側部分を遮光した遮光体
    を形成していることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】上記柱状スペーサは、上記額縁パターンの
    外側に、上記額縁パターンと隙間をおいて設けられた柱
    状スペーサを含み、上記配線は、上記額縁パターンとこ
    の額縁パターンの外側に設けられた柱状スペーサとの隙
    間と重なって設けら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。
  3. 【請求項３】上記柱状スペーサおよび額縁パターンは、
    同一の黒色の着色層により形成されていることを特徴と
    する請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】上記額縁パターンは、上記着色層の少なく
    とも２層を重ねることにより形成されることを特徴とす
    る請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】上記額縁パターンは、透明絶縁層を少なく
    とも２層を重ねることにより形成されることを特徴とす
    る請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
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