JP2002072249A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JP2002072249A
JP2002072249A JP2000257263A JP2000257263A JP2002072249A JP 2002072249 A JP2002072249 A JP 2002072249A JP 2000257263 A JP2000257263 A JP 2000257263A JP 2000257263 A JP2000257263 A JP 2000257263A JP 2002072249 A JP2002072249 A JP 2002072249A
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JP
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liquid crystal
light
crystal display
layer
shielding layer
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JP2000257263A
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Inventor
Hiroshi Maeda
宏 前田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】斜め視野角からの光漏れによる表示不良を改善
し、高品位な液晶表素子を実現し、かつコストアップに
もならない液晶表示素子を提供する。 【解決手段】対向電極4、4'と映像信号配線6の間
に、対向電極4、4’よりも長く、かつ対向電極4、
4'の垂直方向で少なくとも一部は重なる位置に第2の
遮光層14を形成する。これにより、バックライト光源
からの光は観測者側に漏れ出すことがなく、表示不良を
改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示性能が良好か
つ低コストのアクティブマトリックス型液晶表示素子に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示素子はフラットパネルデ
ィスプレイの基幹デバイスとして商品化、研究開発が活
発に行われている。特に画像表示に代表される大容量表
示に向けてのアプローチが活発であり、CRT代替とし
て、省電力、軽量、薄型が実現出来るディスプレイとし
て最も注目されている。
【0003】上記のアクティブマトリックス方式の液晶
表示素子において、広く用いられている液晶の表示モー
ドは、TN(ツイステッドネマティック)モードであ
る。これは、液晶に印加する電界の方向を基板界面にほ
ぼ垂直な方向とすることで動作する。一方、液晶に印加
する電界の方向を基板界面にほぼ平行な方向とする方
式、いわゆる横電界方式が、特開昭56−91277号
公報や特公昭63−21907号公報などで提案されて
いる。図3は前記従来の液晶表示素子のアレイ基板平面
図、図4は図3中に示すA−A’における部分拡大断面
図である。以下、図3〜4について説明する。
【0004】透明なガラス基板1の一方の表面に、薄膜
トランジスタからなるスイッチング素子(TFT)と画
素電極7と映像信号配線6と走査信号配線2と共通信号
配線3と対向電極4からなるマトリックス状の画像表示
領域と外部駆動回路からの信号入力電極群を有し、他方
の表面に偏光板15を貼り合せたアレイ基板(AR)を
準備する。また、透明なガラス基板1’の一方の表面
に、第1の遮光層9と色層10とオーバーコート層11
を有し、他方の表面に偏光板15’を貼り合せた対向基
板(CF)とを準備する。前記ガラス基板1、1’を、
偏光板15,15’が外側になるように配置し、間隙に
ガラスファイバー或いは樹脂微粒子からなるスペーサー
12を入れ、画素電極7と色層10を対向させて樹脂接
着剤にて貼合わせ、スペーサー12により形成された間
隙に液晶組成物13を充填して液晶表示素子を形成す
る。映像信号配線6からスイッチング素子(TFT)を
介して画素電極7に電圧を選択的に供給し、共通信号配
線3から対向電極4に供給された電圧によって横方向電
界を得る。この電界によって、液晶分子をスイッチング
する方式である。また、一画素を構成するスイッチング
素子に接続された画素電極7は櫛形状に配置し、画素電
極7と咬合して対向電極4が配置する。
【0005】以上のように構成された液晶表示素子は、
原理的には優れた視野角特性を実現することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶表示素子では以下に示すような問題がある。
【0007】走査信号配線沿いに隣り合う画素間に位置
する映像信号配線とこれを挟む対向電極との間にも横電
界が発生し、液晶分子の配向が乱れ、図4に示す光源と
観測者の関係のように、斜めからの視野角で表示を見た
場合、第1の遮光層9の横から光が透過し、光漏れとし
て表示品位を低下してしまう。また、液晶表示素子の視
野角を低下させる問題がある。
【0008】また、問題となる光漏れを防ぐために、前
記第1の遮光層9の幅を広くすることが考えられるが、
そうすると画素の開口率が低下してしまうという問題が
発生する。すなわち、液晶表示素子の透過率が低下し、
高輝度を要求される液晶モニター用途の製品においては
バックライトの輝度を上げることが必要となる。これ
は、消費電力の増大、もしくはコストアップの原因とな
る。
【0009】そこで本発明は、前記従来の問題を解決す
るため、斜め視野角からの光漏れによる表示不良を改善
し、高品位な液晶表素子を実現することができ、かつコ
ストアップにもならない液晶表示素子を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示素子は、マトリックス状に配置さ
れた複数の映像信号配線と走査信号配線と、その各交差
点に対応して少なくとも一つ以上のスイッチング素子
と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、前
記画素電極に向かい合う対向電極を有するアレイ基板
と、前記アレイ基板と対向して、所定の間隙を保持して
配置され第1の遮光層を備えた対向基板と、これら両基
板の間隙内に配置された液晶組成物層からなり、前記画
素電極と前記対向電極との間で両基板にほぼ平行な電界
を発生させることにより液晶分子の配列を変化させる液
晶表示素子において、前記映像信号配線を挟む対向電極
と前記映像信号配線の間に、前記対向電極よりも長く、
かつ前記両対向電極の垂直方向で少なくとも一部は重な
る位置に第2の遮光層を備えたこと特徴とする。
【0011】前記液晶表示素子においては、第2の遮光
層が、光線透過率50%以下の層であることが好まし
い。
【0012】また、第2の遮光層の材料が、アモルファ
ス珪素と窒化珪素の積層膜、アモルファス珪素単層膜、
カーボンブラック又は酸化チタンを含んだ樹脂材料から
選ばれる少なくとも一つの材料であることが好ましい。
【0013】また、第2の遮光層の厚みが、50nm〜
2μmの範囲であることが好ましい。
【0014】また、液晶層の裏面に存在する光源からの
光線が、表面側の観測者に光漏れとして観測されないこ
とが好ましい。
【0015】次に本発明の情報処理装置または画像表示
応用装置は、前記のいずれかに記載の液晶表示装置を備
えたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照しながら説明する。図3〜4と同一の符号は
同一の部品を示す。
【0017】図1は本発明が適用される液晶表示素子に
用いた主要構成部材であるアレイ基板の一部を示す部分
拡大平面図である。また、図2は前記本発明のアレイ基
板図1におけるB−B’の断面である。図1〜2におい
て、0.7mm厚のガラスからなる絶縁基板1上に、ス
パッタにてアルミニウム200nmを成膜し、図1〜2
に示す形状に、フォトリソグラフィー法を用い、走査信
号配線2と、共通信号配線3と、前記共通信号配線と電
気的に接続した対向電極4、4'を形成した。この対向
電極4、4'の線幅は6μmであり、上下の走査信号配
線と短絡しないようにそれぞれ106μmの平面的空間
を設けてある。次に、これらの上層に、スパッタにて成
膜した酸化タンタル膜50nmとプラズマCVDで生成
した膜厚350nmの窒化珪素の2層構造からなるゲー
ト絶縁膜5と、半導体層としてアモルファス珪素を膜厚
50nmと、半導体保護膜として窒化珪素膜を膜厚10
0nmとを、プラズマCVDで積層した。次に、前記半
導体保護膜をフォトリソグラフィー法にて島状に形成し
た。
【0018】この島状のパターンは、1つは走査信号配
線沿いに隣り合う画素間に位置する映像信号配線を挟む
対向電極に両端部が重なるように配置し、第2の遮光部
14とした。他方はこの後形成されるTFTのチャネル
部とした。この後、リンを含有したアモルファス珪素を
プラズマCVDにて膜厚50nm成膜し、さらに、この
上層に、スパッタにてアルミニウムを膜厚150nmと
チタンを膜厚50nmの2層を連続して成膜し、図に示
す形状に、フォトリソグラフィー法を用い、映像信号配
線6と画素電極7とを形成した。この時点で、スイッチ
ング素子として半導体保護膜付きアモルファスシリコン
薄膜トランジスタ素子(図中TFT)が形成された。つ
まり、画素電極へはTFTを介して映像信号配線の電圧
が選択的に印加できる。画素電極の配置は前記対向電極
と向かい合い、すなわち、映像信号配線と平行方向かつ
走査信号配線に垂直方向にレイアウトした。かつ映像信
号配線は前記遮光部14の上層に形成された。映像信号
配線と画素電極の線幅はそれぞれ6ミクロンとした。最
後に、これの上層に、プラズマCVDを用いて、窒化珪
素で膜厚360nmの保護絶縁膜8を成膜し、駆動用L
SIを接続する電極をフォトリソグラフィー法にて、形
成しアレイ基板(AR)を作成した。ここで、補助容量
は共通信号配線と画素電極と電気的に接続された電極と
ゲート絶縁膜から形成した。また16は配向膜である。
【0019】一方、酸化チタンを顔料とし、これを分散
したレジストでブラックマトリックス9(第1の遮光
層)を形成し、赤、緑、青のそれぞれの顔料を分散させ
たレジストからなる色層10を画素ピッチにあわせ、周
期的に配置し、その上層にこれらを平坦化させるために
アクリル樹脂からなるオーバーコート層11を塗布して
なる透明なガラス基板1'でカラーフィルターを作成
し、対向基板(CF)とした。これらARとCFの間に
ガラスファイバー或いは樹脂微粒子からなるスペーサー
12を設け、ARの画素電極面とCFの対向基板の色層
面を向かい合わせるように樹脂接着剤にて貼合わせ、ス
ペーサーにより形成された間隙に液晶組成物13を充填
した。両基板を貼り合わせるときの構成部材、工法は従
来と同じである。この組み合わされた基板の外側に偏光
板を貼り付けて液晶表示素子を形成した。以上のように
構成された液晶表示素子の動作は従来と同様である。
【0020】以上のように本発明では、前記映像信号配
線を挟む対向電極と前記映像信号配線の間に、前記対向
電極よりも長く、かつ前記映像信号配線を挟む対向電極
の垂直方向で少なくとも一部は重なる位置に第2の遮光
層を備えたことにより、従来の構成に比べ、斜め視野角
からの光漏れによる表示不良を改善し、かつ、第1の遮
光層9の幅を変える必要がなく、開口率を低下がなく輝
度を低下することがなかった。
【0021】また、走査信号配線沿いに隣り合う画素間
に位置する映像信号配線を挟む対向電極が前記映像信号
配線の幅より広い幅をもち、かつ2つの画素の対向電極
と同一工程で形成することにより、製造のコストアップ
にもならなかった。
【0022】本発明の実施の形態では、補助容量は共通
信号配線との間に形成したが、前段の走査信号配線の電
極配線上に容量を配置してもよい。また、映像信号配線
や画素電極の材料にアルミニウムまたはチタンを用いた
が、特に材料には限定しない。
【0023】また、本実施の形態では、スイッチング素
子としてアモルファスシリコン薄膜トランジスタ素子を
用いたが、ポリシリコン薄膜トランジスタ素子、シリコ
ンウエハから転写されたMOSトランジスタ素子、反射
型表示装置の場合はシリコンウエハ上のMOSトランジ
スタでもよい。また、絶縁膜を窒化珪素膜としたが、酸
化珪素または樹脂でもよい。また、遮光層を半導体保護
層とアモルファス珪素としたが、アモルファス珪素単層
膜または透過率の低い樹脂材料でもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
映像信号配線を挟む対向電極と前記映像信号配線の間
に、前記映像信号配線よりも長く、かつ前記映像信号配
線を挟む対向電極の垂直方向で少なくとも一部は重なる
位置に第2の遮光層を備えたことにより、斜め視野角か
らの光漏れによる表示不良を改善し、高品位な液晶表素
子を実現することができ、かつコストアップにもならな
い液晶表示素子を実現できる。
【0025】また、光漏れ対策として対向基板の遮光層
の幅を広くする必要がなく、開口率低下によるバックラ
イトの消費電力の増加にもならず、安価な液晶表示素子
を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるアレイ平面図
【図2】図1のB−B’の拡大断面図
【図3】従来の液晶表示素子に用いられる一般的なアレ
イ基板の平面図
【図4】図3のA−A’の拡大断面図
【符号の説明】
1,1' ガラス基板 2 走査信号配線 3 共通信号配線 4,4' 対向電極 5 ゲート絶縁膜 6 映像信号配線 7 画素電極 8 保護絶縁膜 9 第1の遮光層 14 第2の遮光層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H091 FA02Y FA34Y FA41Z FB09 FD04 GA13 GA16 LA03 LA17 2H092 GA14 JA24 JA35 JA36 JB24 JB33 JB36 JB51 JB52 KB04 KB24 MA05 MA08 NA01 PA08 PA09 PA13 5C094 AA16 AA44 BA03 BA43 CA19 CA24 DA14 DA15 EA04 EA07 EB02 ED15 FB12 FB15

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マトリックス状に配置された複数の映像信
    号配線と走査信号配線と、その各交差点に対応して少な
    くとも一つ以上のスイッチング素子と、前記スイッチン
    グ素子に接続された画素電極と、前記画素電極に向かい
    合う対向電極を有するアレイ基板と、前記アレイ基板と
    対向して、所定の間隙を保持して配置され第1の遮光層
    を備えた対向基板と、これら両基板の間隙内に配置され
    た液晶組成物層からなり、前記画素電極と前記対向電極
    との間で両基板にほぼ平行な電界を発生させることによ
    り液晶分子の配列を変化させる液晶表示素子において、 前記映像信号配線を挟む対向電極と前記映像信号配線の
    間に、前記対向電極よりも長く、かつ前記両対向電極の
    垂直方向で少なくとも一部は重なる位置に第2の遮光層
    を備えたこと特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】第2の遮光層が、光線透過率50%以下の
    層である請求項1に記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】第2の遮光層の材料が、アモルファス珪素
    と窒化珪素の積層膜、アモルファス珪素単層膜、カーボ
    ンブラック又は酸化チタン粒子を含んだ樹脂材料から選
    ばれる少なくとも一つの材料である請求項1または2に
    記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】第2の遮光層の厚みが、50nm〜2μm
    の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示
    素子。
  5. 【請求項5】液晶層の裏面に存在する光源からの光線
    が、表面側の観測者に光漏れとして観測されない請求項
    1〜4のいずれかに記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示
    装置を備えた情報処理装置または画像表示応用装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007178650A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Seiko Epson Corp 電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007178650A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Seiko Epson Corp 電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器
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