JP2002214593A

JP2002214593A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002214593A
Application number: JP2001009233A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shobara; 潔庄原; Takeshi Yamamoto; 武志山本; Natsuko Maya; 奈津子磨矢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】表示領域の周辺を確実に遮光するとともに、黒
色樹脂材料に起因する表示ムラの発生を防止することが
可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】この液晶表示装置は、一対の基板１００及
び２００間に液晶組成物３００を挟持した液晶表示パネ
ル１０と、バックライトユニット４００とを備えてい
る。アレイ基板１００は、画像を表示する表示領域１０
２の外周に沿って配置された遮光領域４１に額縁状に形
成された遮光層ＳＰを備えている。この遮光層ＳＰは、
光硬化性透明樹脂に顔料を分散することによって形成さ
れ、さらに、光吸収波長が４００ｎｍ以下の光重合開始
材及び顔料分散材を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置に
係り、特に、基板周辺の遮光領域の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、複数の画素電極がマト
リクス状に配置されたアレイ基板と、このアレイ基板に
対向配置された対向基板と、アレイ基板と対向基板との
間に挟持された液晶組成物とを有する液晶表示パネルを
備えている。透過型の液晶表示パネルを備えた液晶表示
装置は、液晶表示パネルを背面から照明するバックライ
トユニットを備えている。

【０００３】カラー液晶表示装置は、さらに、画像を表
示する表示領域において、アレイ基板上に、基板面を全
体的に覆い各画素電極にそれぞれ割当てられた色成分の
光を透過させるカラーフィルタや、アレイ基板と対向基
板間との間に所定のギャップを形成するための複数のス
ペーサを備え、また、表示領域の外周に沿って配置され
た遮光領域に額縁状に形成された遮光層を備えている。
このように、アレイ基板にカラーフィルタや遮光層を設
けることにより、両基板を貼り合わせる際のマージンが
拡大し、画素領域における各画素部の開口率を向上する
ことが可能となる。

【０００４】ところで、遮光領域に配置された遮光層
は、表示領域周辺部の遮光性を向上するために、黒色に
着色した樹脂によって形成される。このような遮光層
は、光硬化性透明樹脂に顔料を分散し光重合開始材や顔
料分散材などを混合した黒色樹脂材料を、フォトリソグ
ラフィ工程によってパターニングすることによって形成
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな黒色樹脂をフォトリソグラフィ工程でパターニング
しようとした場合、黒色樹脂材料を硬化させるための露
光工程において、黒色樹脂材料の深部まで光が届かず、
光重合反応が不十分となるおそれがある。このため、露
光されて硬化した表面近傍以外の黒色樹脂材料内部に
は、未反応物質が散在している場合がある。

【０００６】このような状態の遮光層を有する液晶表示
パネルをモジュール化し、耐久性試験などの工程におい
て、背面からバックライト光で長時間照明した場合、バ
ックライト光の発光波長を光吸収波長とする遮光層内部
の未反応物質は、光分解し、液晶組成物中に溶け出す。
このような光分解物質は、液晶組成物中において、焼き
付きなどの表示ムラを誘発する原因となる。

【０００７】また、アレイ基板と対向基板との間に所定
のギャップを形成するためのスペーサを遮光層と同一の
黒色樹脂材料で形成した場合、同様に、内部に未反応物
質が散在するおそれがあり、バックライト光の発光波長
を光吸収波長とする未反応物質は、液晶組成物中に溶け
出し、表示ムラを誘発する。

【０００８】この発明は、上述した問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、表示領域の周辺を確実に
遮光するとともに、黒色樹脂材料に起因する表示ムラの
発生を防止することが可能な液晶表示装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の液晶表示装置は、一
対の基板間に液晶組成物を挟持した液晶表示パネルを備
えた液晶表示装置において、前記少なくとも一方の基板
は、画像を表示する表示領域の外周に沿って配置された
遮光領域に額縁状に形成された遮光層を備え、前記遮光
層は、光硬化性樹脂に顔料を分散することによって形成
され、さらに、光吸収波長が４００ｎｍ以下の光重合開
始材及び顔料分散材を含むことを特徴とする。

【００１０】請求項７に記載の液晶表示装置は、一対の
基板間に液晶組成物を挟持した液晶表示パネルを備えた
液晶表示装置において、前記少なくとも一方の基板は、
画像を表示する表示領域の外周に沿って配置された遮光
領域に額縁状に形成された遮光層を備え、前記遮光層
は、前記一対の基板間を通過する光の波長から外れた光
吸収波長を有する光重合開始材及び顔料分散材を含むこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項８に記載の液晶表示装置は、一対の
基板間に液晶組成物を挟持した液晶表示パネルと、前記
液晶表示パネルを照明する照明手段と、を備えた液晶表
示装置において、前記少なくとも一方の基板は、画像を
表示する表示領域の外周に沿って配置された遮光領域に
額縁状に形成された遮光層を備え、前記遮光層は、前記
照明手段の発光波長から外れた波長を光吸収波長とする
光重合開始材及び顔料分散材を含むことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の液晶表示装置の
一実施の形態について図面を参照して説明する。

【００１３】この発明の液晶表示装置、例えばアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置の画像を表示する表示領域
に備えられたスイッチング素子や、表示領域周辺の周辺
領域に備えられた駆動回路素子は、主に、ｎチャネル型
薄膜トランジスタ及びｐチャネル型薄膜トランジスタに
よって構成されている。これらの薄膜トランジスタは、
ポリシリコン薄膜によって形成された半導体層を備えて
いる。

【００１４】図１は、この発明の液晶表示装置に適用さ
れる液晶表示パネルの一例を概略的に示す図である。

【００１５】図２は、図１に示した液晶表示パネルの回
路構成を概略的に示す図である。

【００１６】液晶表示パネル１０は、図１及び図２に示
すように、アレイ基板１００と、このアレイ基板１００
に対向配置された対向基板２００と、アレイ基板１００
と対向基板２００との間に配置された液晶組成物３００
とを備えている。このような液晶表示パネル１０におい
て、画像を表示する表示領域１０２は、アレイ基板１０
０と対向基板２００とを貼り合わせる外縁シール部材１
０６によって囲まれた領域内に形成されている。表示領
域１０２内から引出された配線や駆動回路、電源供給配
線などを有する周辺領域１０４は、外縁シール部材１０
６の外側の領域に形成されている。

【００１７】表示領域１０２において、アレイ基板１０
０は、図２に示すように、マトリクス状に配置されたｍ
ｘｎ個の画素電極１５１、これら画素電極１５１の行方
向に沿って形成されたｍ本の走査線Ｙ１〜Ｙｍ、これら
画素電極１５１の列方向に沿って形成されたｎ本の信号
線Ｘ１〜Ｘｎ、ｍｘｎ個の画素電極１５１に対応して走
査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍
にスイッチング素子として配置されたｍｘｎ個の薄膜ト
ランジスタすなわち画素ＴＦＴ１２１を有している。

【００１８】また、周辺領域１０４において、アレイ基
板１００は、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回
路１８、信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路１
９などを有している。これら走査線駆動回路１８や信号
線駆動回路１９は、ｎチャネル型薄膜トランジスタ及び
Ｐチャネル型薄膜トランジスタからなる相補型の回路に
よって構成されている。これらの薄膜トランジスタは、
ポリシリコン薄膜を活性層とする例えばトップゲート型
薄膜トランジスタである。

【００１９】図２に示すように、液晶容量ＣＬは、画素
電極１５１、対向電極２０４、及びこれらの電極間に挟
持された液晶層３００によって形成される。また、補助
容量Ｃｓは、液晶容量ＣＬと電気的に並列に形成され
る。この補助容量Ｃｓは、一対の電極、すなわち、画素
電極１５１と同電位の補助容量電極６１と、所定の電位
に設定された補助容量線５２との間に形成される電位差
によって形成される。補助容量電極６１は、ポリシリコ
ン薄膜によって形成され、画素電極１５１にコンタクト
している。また、補助容量線５２は、ゲート電極１１４
と一体の走査線Ｙと同一材料によって形成されている。

【００２０】図３に示すように、液晶表示装置は、アレ
イ基板１００と対向基板２００との間に液晶組成物３０
０を挟持した透過型の液晶表示パネル１０と、この液晶
表示パネル１０を背面から照明する照明手段として機能
するバックライトユニット４００と、を備えている。

【００２１】液晶表示パネル１０のアレイ基板１００
は、表示領域１０２において、ガラス基板などの透明な
絶縁性基板１１上に、複数の画素電極１５１にそれぞれ
対応して形成されたスイッチング素子すなわち画素ＴＦ
Ｔ１２１、これら画素電極１５１および画素ＴＦＴ１２
１を含む表示領域１０２を覆って形成されるカラーフィ
ルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、カラーフィルタ層２４上に
形成された複数の柱状スペーサ３１、および複数の画素
電極１５１全体を覆うように形成された配向膜１３Ａを
備えている。また、アレイ基板１００は、周辺領域１０
４において、表示領域１０２の外周を取り囲み、透明基
板１１の遮光領域４１に配置された遮光層ＳＰを備えて
いる。

【００２２】カラーフィルタ層２４は、例えば約３．０
μｍの厚さを有し、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、および赤
色（Ｒ）にそれぞれ着色され、画素電極３０の列に対応
してストライプ状に並んで配置されている。これらカラ
ーフィルタ層２４は、緑色、青色、および赤色の各色成
分の光をそれぞれ透過させる３色のカラーフィルタ層２
４Ｇ，２４Ｂ，２４Ｒで構成されている。

【００２３】画素電極１５１は、これらに割当てられる
カラーフィルタ層２４Ｇ，２４Ｂ，２４Ｒ上にそれぞれ
形成されるＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）
等の透明電極であり、これらカラーフィルタ層２４を貫
通するスルーホール２６を介して画素ＴＦＴ１２１にそ
れぞれ接続されている。

【００２４】各画素ＴＦＴ１２１は、画素電極１５１の
行に沿って形成される走査線および画素電極１５１の列
に沿って形成される信号線に接続され、走査線からの駆
動電圧により導通し、信号電圧を画素電極に印加する。

【００２５】図４に、より詳細な構造を示すように、ア
レイ基板１００は、画素電極１５１の行に沿って形成さ
れた走査線Ｙ、画素電極１５１の列に沿って形成された
信号線Ｘ、画素電極１５１に対応して走査線Ｙおよび信
号線Ｘの交差位置近傍に配置された画素ＴＦＴ１２１を
有している。

【００２６】さらに、アレイ基板１００は、液晶容量Ｃ
Ｌと電気的に並列な補助容量ＣＳを形成するためにゲー
ト絶縁膜６２を介して対向配置された画素電極１５１と
同電位の補助容量電極６１と、所定の電位に設定された
補助容量線５２とを備えている。

【００２７】図４に示すように、信号線Ｘは、層間絶縁
膜７６を介して、走査線Ｙ及び補助容量線５２に対して
直交するように配置されている。補助容量線５２は、走
査線Ｙと同一の層に設けられているとともに、走査線Ｙ
に対して平行に形成されている。補助容量線５２の一部
は、ゲート絶縁膜６２を介して補助容量電極６１に対向
配置されている。この補助容量電極６１は、不純物ドー
プされたポリシリコン膜によって形成されている。

【００２８】これら信号線Ｘ、走査線Ｙ、及び補助容量
線５２等の配線部は、アルミニウムや、モリブデン−タ
ングステンなどの遮光性を有する低抵抗材料によって形
成されている。この実施の形態では、走査線Ｙ及び補助
容量線５２は、モリブデン−タングステンによって形成
され、信号線Ｘは、主にアルミニウムによって形成され
ている。

【００２９】画素ＴＦＴ１２１は、補助容量電極６１と
同層のポリシリコン膜によって形成された半導体層１１
２を有している。この半導体層１１２は、チャネル領域
１１２Ｃの両側にそれぞれ不純物をドープすることによ
って形成されたドレイン領域１１２Ｄ及びソース領域１
１２Ｓを有している。この画素ＴＦＴ１２１は、ゲート
絶縁膜６２を介して半導体層１１２に対向して配置され
た走査線Ｙと一体のゲート電極６３とを備えている。

【００３０】画素ＴＦＴ１２１のドレイン電極８８は、
信号線Ｘと一体に形成され、ゲート絶縁膜６２及び層間
絶縁膜７６を貫通するコンタクトホール７７を介して半
導体層１１２のドレイン領域１１２Ｄに電気的に接続さ
れることによって形成されている。画素ＴＦＴ１２１の
ソース電極８９は、ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜７
６を貫通するコンタクトホール７８を介して半導体層１
１２のソース領域１１２Ｓに電気的に接続されることに
よって形成されている。

【００３１】アレイ基板１００の層間絶縁膜７６上に
は、各画素領域ごとに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
にそれぞれ着色されたカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）が設けられている。そして、カラーフィルタ層２４
上には、画素電極１５１が設けられている。画素電極１
５１は、スルーホール２６を介して画素ＴＦＴ１２１の
ソース電極８９に電気的に接続されている。

【００３２】補助容量電極６１は、ゲート絶縁膜６２及
び層間絶縁膜７６を貫通するコンタクトホール７９を介
して信号線Ｘと同一材料によって形成されたコンタクト
電極８０に電気的に接続されている。画素電極１５１
は、カラーフィルタ層２４を貫通するコンタクトホール
８１を介してコンタクト電極８０に電気的に接続されて
いる。これにより、画素ＴＦＴ１２１のソース電極８
９、画素電極３０、及び補助容量電極６１は、同電位と
なる。

【００３３】図３に示すように、遮光層ＳＰは、表示領
域１０２の外周に沿って額縁状に設けられた遮光領域４
１において、光の透過を遮るために黒色樹脂によって形
成されている。また、柱状スペーサ３１は、黒色の樹脂
によって形成され、遮光層ＳＰと同一の材料によって同
一の工程で形成される。例えば、柱状スペーサ３１及び
遮光パターンＳＰは、顔料を含有する感光性のカーボン
レス黒色樹脂によって形成されている。この遮光パター
ンＳＰおよびスペーサ３１は、約５μｍの厚さに形成さ
れている。

【００３４】この柱状スペーサ３１は、表示領域４０内
においては、遮光性を有する配線部（例えば、モリブデ
ン−タングステン合金膜で形成された走査線や補助容量
線、及び、アルミニウムで形成された信号線など）に積
層された各カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配
置されている。

【００３５】配向膜１３Ａは、液晶組成物３００に含ま
れる液晶分子を所定方向に配向する。

【００３６】対向基板１２０は、ガラス基板などの透明
な絶縁性基板２１上に形成された対向電極２２、および
この対向電極２２を覆う配向膜１３Ｂを有している。

【００３７】対向電極２２は、アレイ基板１１０側の画
素電極１５１全体に対向するよう配置されるＩＴＯ等の
透明電極である。配向膜１３Ｂは、液晶組成物３００に
含まれる液晶分子を所定方向に対して例えば９０度の角
度だけずれた方向に配向する。

【００３８】液晶表示パネル１０におけるアレイ基板１
００の表面には、偏光板ＰＬ１が設けられているととも
に、対向基板２００の表面には、偏光板ＰＬ２が設けら
れている。これら偏光板ＰＬ１及びＰＬ２は、４００ｎ
ｍ以下の波長の光を吸収する特性を有している。

【００３９】図５に示すように、液晶表示パネル１０に
おける外縁シール部材１０６は、液晶注入口３２（幅約
２０ｍｍ）を除いて印刷塗布されている。この外縁シー
ル部材１０６は、遮光領域４１に配置された遮光層ＳＰ
の外周に沿って額縁状に形成されている。液晶注入口３
２は、液晶組成物が注入された後、注入口シール部材３
３によって封止される。

【００４０】次に、この液晶表示装置に適用されるバッ
クライトユニットの構造について説明する。

【００４１】図６に示すように、バックライトユニット
４００は、矩形板状の保持フレーム４２４、導光体４２
６、複数のシート部材、例えば、３枚の光学シート４２
８、４３０、４３２、光源としての細長い管状光源４３
３、リフレクタ４４８等を備えている。

【００４２】保持フレーム４２４は、例えば合成樹脂に
よって形成され、各部材を収納するための矩形状の収納
凹所４３６を有している。光学シート４２８は、例えば
乳白色のポリイミド樹脂などからなる反射シートであ
り、収納凹所４３６とほぼ等しい寸法の矩形状に形成さ
れている。

【００４３】導光体４２６は、例えば、ＰＭＭＡなどの
樹脂を射出成形することによって形成され、保持フレー
ム４２４の収納凹所４３６とほぼ等しい寸法の矩形状に
形成されている。この導光体４２６は、その一辺に肉厚
部４２６ａを有するとともに、肉厚部４２６ａに対向す
る辺に肉薄部４２６ｂを有し、楔状の断面を有してい
る。

【００４４】リフレクタ４４８は、厚さ約０．１ｍｍの
ステンレスに銀スパッタリング層を設けた材料によって
形成され、ほぼＵの字形の断面を有している。このリフ
レクタ４４８は、管状光源４３３の周囲のうち導光体４
２６と対向する周面以外の周面を囲むように配置され
る。

【００４５】光学シート４３０は、拡散シートであっ
て、収納凹所４３６とほぼ等しい寸法の矩形状に形成さ
れている。この光学シート４３０は、導光体４２６上に
積層される。また、光学シート４３２は、プリズムシー
トであって、収納凹所４３６とほぼ等しい寸法の矩形状
に形成されている。この光学シート４３２は、拡散シー
ト４３０の上に積層される。

【００４６】管状光源４３３は、例えば、冷陰極線管に
よって形成されている。管状光源４３３は、例えば、図
７に示すような発光波長の強度分布ＢＬを有する光、す
なわち４００ｎｍ乃至７５０ｎｍの発光波長を有する光
を発生する。

【００４７】このようなバックライトユニット４００に
おいて、管状光源４３３から発生された光は、導光板４
２６の肉厚部４２６ａ側から入射する。導光板４２６に
入射した光は、導光板４２６の内部を伝播し、導光板４
２６の表面から出射する。導光板４２６の裏面側に出射
した光は、反射シート４２８により、再び導光板４２６
の内部に向けて反射される。導光板４２６の表面から出
射した光は、光学シート４３０によって拡散され、さら
に、光学シート４３２によって集束される。

【００４８】そして、バックライトユニット４００から
出射された光は、液晶表示パネル１０をアレイ基板１０
０の背面側から照明する。液晶表示パネル１０における
アレイ基板１００側の偏光板ＰＬ１を通過して液晶表示
パネル１０の内部に入射した光は、液晶組成物３００を
介して変調され、対向基板２００側の偏光板ＰＬ２によ
って選択的に透過される。これにより、液晶表示パネル
１０の表示領域１０２に画像が表示される。

【００４９】ところで、上述した液晶表示パネル１０の
遮光領域４１に備えられた遮光層ＳＰ及び表示領域１０
２に備えられた柱状スペーサ３１は、顔料分散タイプの
黒色樹脂材料をフォトリソグラフィ工程によってパター
ニングすることによって形成される。この黒色樹脂材料
は、アクリル樹脂などの光硬化性透明樹脂に、緑、青、
赤の主顔料を分散するとともに、色調整用の黄色、紫な
どの顔料を分散し、さらに顔料分散材、光重合開始材の
他、密着性、平坦性、保存安定性、色特性などを調整す
るための特性調整材を添加することによって形成されて
いる。

【００５０】このような黒色樹脂材料をフォトリソグラ
フィ工程によってパターニングする場合、露光工程での
光が黒色樹脂材料の深部まで届かず、表面のみが光重合
反応によって硬化する一方で、内部は光重合反応が不十
分であり、大部分の光重合開始材が内部に残留する。通
常、液晶表示パネル１０において、４００ｎｍ以下の波
長の光は、偏光板ＰＬ１及びＰＬ２によって吸収される
ため、液晶表示パネル１０の内部には、４００ｎｍ以上
の波長の光が入射する。信頼性試験での長時間のバック
ライト点灯試験や、耐光性信頼性試験においては、４０
０ｎｍ以上の発光波長を有するバックライトユニットか
らのバックライト光が液晶表示パネル１０の内部に入射
することになる。

【００５１】光重合開始材として、例えば、イルガキュ
ア１７００（ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−
２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサ
イド及び２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−
プロパン−１−オンの１：３混合物；チバガイギー社
製）は、図７に示すような吸収波長分布Ｘ１を有してい
る。図７に示すように、この光重合開始材は、４００ｎ
ｍを超える吸収波長を有しているため、４００ｎｍ以上
の発光波長を有するバックライト光により光分解反応を
おこしやすい。このような光重合開始材を含む遮光層や
柱状スペーサは、液晶組成物や配向膜に直接接触してい
る。このため、光分解反応によって生じた光分解物質
は、液晶組成物や配向膜に溶け出しやすく、表示ムラを
誘発するおそれがある。

【００５２】また、顔料分散材として、例えば、アジス
パーＰＢ７１１（塩基性高分子系分散材；味の素社製）
は、図７に示すような吸収波長分布Ｙ１を有している。
図７に示すように、この顔料分散材は、同様に、４００
ｎｍを超える吸収波長を有しているため、４００ｎｍ以
上の発光波長を有するバックライト光により光分解反応
をおこしやすく、液晶組成物や配向膜に溶け出した光分
解物質は、表示ムラを誘発するおそれがある。

【００５３】そこで、この実施の形態に係る液晶表示装
置では、遮光層および柱状スペーサを形成する黒色樹脂
材料は、液晶表示パネル１０の内部に入射する光の波長
から外れた光吸収波長を有する光重合開始材及び顔料分
散材を含んでいる。すなわち、この実施の形態で用いる
黒色樹脂材料は、バックライトユニットの発光波長から
外れた波長、すなわち４００ｎｍ以下の波長を光吸収波
長とする光重合開始材及び顔料分散材を含んでいる。

【００５４】これにより、液晶組成物や配向膜に直接接
触する遮光層や柱状スペーサから、表示ムラを誘発する
原因となる未反応物質や光分解物質の溶出を抑制するこ
とが可能となり、表示ムラの発生を防止し、大幅に信頼
性を向上することができる。

【００５５】次に、上述した液晶表示パネル１０の製造
方法について説明する。

【００５６】アレイ基板１００の製造工程では、まず、
厚さ０．７ｍｍのガラス基板１１上に、ＣＶＤ法によ
り、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を続けて成膜
し、２層構造のアンダーコーティング層６０を形成す
る。続いて、アンダーコーティング層６０上に、ＣＶＤ
法などにより、アモルファスシリコン膜を成膜する。そ
して、このアモルファスシリコン膜をアニールし、脱水
素処理を施した後、エキシマレーザビームを照射し、多
結晶化する。その後に、多結晶化されたシリコン膜すな
わちポリシリコン膜１１２をフォトリソグラフィ工程に
よりパターニングして、ＴＦＴ１２１のチャネル層を形
成するとともに、補助容量電極６１を形成する。

【００５７】続いて、ＣＶＤ法により、全面にシリコン
酸化膜を成膜して、ゲート絶縁膜６２を形成する。続い
て、スパッタリグ法により、ゲート絶縁膜６２上の全面
にタンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム
（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、
銅（Ｃｕ）などの単体、または、これらの積層膜、ある
いは、これらの合金膜（この実施の形態では、Ｍｏ−Ｗ
合金膜）を成膜し、フォトリソグラフィ工程により所定
の形状にパターニングする。これにより、走査線Ｙ、補
助容量線５２、及び、走査線Ｙと一体のゲート電極６３
などの各種配線を形成する。

【００５８】続いて、ゲート電極６３をマスクとして、
イオン注入法やイオンドーピング法によりポリシリコン
膜１１２に不純物を注入する。これにより、ＴＦＴ１２
１のドレイン領域１１２Ｄ及びソース領域１１２Ｓを形
成する。そして、基板全体をアニールすることにより不
純物を活性化する。

【００５９】続いて、ＣＶＤ法により、全面に酸化シリ
コン膜を成膜し、層間絶縁膜７６を形成する。

【００６０】続いて、フォトリソグラフィ工程により、
ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜７６を貫通してＴＦＴ
１２１のドレイン領域１１２Ｄに至るコンタクトホール
７７及びソース領域１１２Ｓに至るコンタクトホール７
８と、補助容量電極６１に至るコンタクトホール７９
と、を形成する。

【００６１】続いて、スパッタリング法により、層間絶
縁膜７６上の全面に、Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃ
ｕなどの単体、または、これらの積層膜、あるいは、こ
れらの合金膜（この実施の形態では、Ｍｏ−Ａｌの積層
膜）を成膜し、フォトリソグラフィ工程により所定の形
状にパターニングする。これにより、信号線Ｘを形成す
るとともに、信号線Ｘと一体にＴＦＴ１２１のドレイン
電極８８を形成する。また、同時に、ＴＦＴ１２１のソ
ース電極８９、及び、補助容量電極６１にコンタクトす
るコンタクト電極８０を形成する。

【００６２】続いて、スピンナーにより、赤色の顔料を
分散させた紫外線硬化性アクリル樹脂レジストを基板全
面に塗布する。そして、このレジスト膜をプリベークし
た後、赤色画素に対応した部分に光が照射されるような
フォトマスクを介して露光する。そして、このレジスト
膜を所定の現像液によって現像し、さらに水洗後、ポス
トベークする。そして、赤色のカラーフィルタ層２４Ｒ
を形成する。

【００６３】続いて、同様の工程を繰り返すことによ
り、緑色のカラーフィルタ層２４Ｇ、青色のカラーフィ
ルタ層２４Ｂを形成する。これにより、約３μｍの膜厚
を有するカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が形成さ
れる。

【００６４】このカラーフィルタ層２４の形成工程で
は、スイッチング素子１２１と画素電極１５１とをコン
タクトするスルーホール２６も同時に形成する。また、
画素電極１５１とコンタクト電極８０とをコンタクトす
るコンタクトホール８１も同時に形成する。

【００６５】続いて、スパッタリング法により、カラー
フィルタ層２４上にＩＴＯを成膜し、所定の画素パター
ンにパターニングすることにより、スイッチング素子１
２１にコンタクトした画素電極１５１を形成する。

【００６６】続いて、スピンナーにより、この基板表面
に、顔料を含有する感光性のカーボンレス黒色樹脂材料
を約５μｍの厚さに塗布する。この黒色樹脂材料は、以
下のようにして調整される。すなわち、エチルセルソル
ブアセテートなどの有機溶媒に、赤色顔料としてＣ．
Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１６８（アンスアンスロ
ン系顔料）、色調整用の黄色顔料としてＣ．Ｉ．Ｐｉｇ
ｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１１０（イソインドリノン系顔
料）、緑色顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅ
ｎ３６（クロロブロモ銅フタロシアニン系顔料）、青
色顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１
５：６（クロロ銅フタロシアニン系顔料）、及び、分散
材としてＰＢ８２１（塩基性高分子分散材；味の素社
製）を混合し、サンドミルにて分散した後、テフロン
（登録商標）製０．５μｍ径フィルタを用いて加圧濾過
処理を行い、分散液を調整する。さらに、この分散液
と、光重合開始材としてイルガキュア６５１（２，２−
ジメトキシ−、２−ジフェニルエタン−１−オン；チバ
ガイギー社製）を添加した紫外線硬化型アクリル樹脂Ｃ
Ｋ−２０００（富士ハントテクノロジー社製）とを十分
に混合し、黒色樹脂材料を作製する。

【００６７】ここで黒色樹脂材料に混合される光重合開
始材としてのイルガキュア６５１は、図７に示すような
吸収波長分布Ｘ２を有している。図７に示すように、こ
の光重合開始材は、４００ｎｍ以下の吸収波長を有し、
且つ４００ｎｍを超える吸収波長を有していないため、
４００ｎｍ以上の発光波長を有するバックライト光によ
る光分解反応を生じにくい。

【００６８】また、黒色樹脂材料に混合される顔料分散
材としてのＰＢ８２１は、図７に示すような吸収波長分
布Ｙ２を有している。図７に示すように、この顔料分散
材は、同様に、４００ｎｍ以下の吸収波長を有し、且つ
４００ｎｍを超える吸収波長を有していないため、４０
０ｎｍ以上の発光波長を有するバックライト光により光
分解反応を生じにくい。

【００６９】続いて、基板表面に塗布した黒色樹脂材料
を乾燥した後、遮光領域４１及び柱状スペーサ３１のパ
ターンに対応するように所定のパターン形状フォトマス
クを用いて、露光する。このとき、例えば、３６５ｎｍ
の波長で、５００ｍＪ／ｃｍ ^２の露光量で露光する。続
いて、露光された黒色樹脂材料を有機アルカリ水溶液に
より現像し、２００℃で６０分間焼成する。

【００７０】これにより、画素電極１５１上を避けてカ
ラーフィルタ層２４上の所定位置に、約５μｍの高さの
遮光性の柱状スペーサ３１を形成する。また、同時に、
表示領域４０の外側となる遮光領域４１に、約５μｍの
膜厚の遮光層ＳＰを額縁状に形成する。

【００７１】続いて、基板全面に、ポリイミドなどの配
向膜材料を５００オングストロームの膜厚で塗布し、焼
成した後、ラビング処理を行い、配向膜１３Ａを形成す
る。

【００７２】これにより、アレイ基板１００が製造され
る。

【００７３】一方、対向基板２００の製造工程では、ま
ず、厚さ０．７ｍｍのガラス基板２１上に、スパッタリ
ング法により、ＩＴＯを約１００ｎｍの厚さに成膜し、
パターニングすることによって対向電極２２を形成す
る。そして、対向電極２２を覆って透明基板２１の全面
にポリイミドなどの配向膜材料を塗布し、焼成後、配向
処理を施すことにより、配向膜１３Ｂを形成する。

【００７４】これにより、対向基板２００が製造され
る。

【００７５】液晶表示パネル１０の製造工程では、外縁
シール部材１０６を液晶注入口３２を残して液晶収容空
間を囲むようアレイ基板１００の外縁に沿って塗布し、
アレイ基板１００の外縁と対向基板２００の外縁とを接
着する。外縁シール部材１０６は、例えば熱硬化型エポ
キシ系接着剤である。

【００７６】続いて、液晶組成物３００を液晶注入口３
２から液晶収容空間に注入し、さらに液晶注入口３２を
熱硬化型エポキシ系接着剤である注入口シール部材３３
により封止する。液晶組成物３００は、例えばカイラル
材が添加されたネマティック液晶で構成される。

【００７７】以上のような製造方法によって液晶表示パ
ネルが製造される。

【００７８】このようにして製造された液晶表示パネル
と、バックライトユニットとを組み込んだ液晶表示装置
によれば、高温／高湿度（６０℃／８０％）の条件下で
１０００時間連続点灯試験を行ったが、表示ムラの発生
は皆無であり、良好な表示品位を確保することができ
た。

【００７９】なお、遮光層及び柱状スペーサを形成する
黒色樹脂材料に、図７に示したような４００ｎｍ以上の
吸収波長分布Ｘ１を有するイルガキュア１７００を光重
合開始材として用いて上述したような液晶表示装置を製
造した場合、上述した実施の形態と同一の試験を行った
ところ、ほとんどの液晶表示装置において焼き付きなど
の表示ムラが発生した。

【００８０】また、遮光層及び柱状スペーサを形成する
黒色樹脂材料に、図７に示したような４００ｎｍ以上の
吸収波長分布Ｙ１を有するアジスパーＰＢ７１１を顔料
分散材として用いて上述したような液晶表示装置を製造
した場合、上述した実施の形態と同一の試験を行ったと
ころ、ほとんどの液晶表示装置において焼き付きなどの
表示ムラが発生した。

【００８１】上述した実施の形態では、４００ｎｍ以上
の吸収波長分布を持たない光重合開始材として、イルガ
キュア６５１を用いたが、イルガキュア２９５９（１−
［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−
ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン；チ
バガイギー社製）も同様に４００ｎｍ以上の吸収波長分
布を持たない。このため、イルガキュア２９５９を光重
合開始材として適用しても、上述した実施の形態の液晶
表示装置と同様の作用効果を得ることができる。

【００８２】また、上述した実施の形態では、４００ｎ
ｍ以上の吸収波長分布を持たない顔料分散材として、Ｐ
Ｂ８２１を用いたが、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６１（ビ
ックケミー社製）も同様に４００ｎｍ以上の吸収波長分
布を持たない。このため、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６１
を顔料分散材として適用しても、上述した実施の形態の
液晶表示装置と同様の作用効果を得ることができる。

【００８３】なお、上述した実施の形態では、遮光層Ｓ
Ｐ、柱状スペーサ、カラーフィルタ層２４などは、アレ
イ基板１００側に形成されたが、これらは対向基板２０
０側に形成されてもよい。

【００８４】また、上述した実施の形態では、遮光層Ｓ
Ｐ及び柱状スペーサ３１は、黒色樹脂によって形成され
たが、ある程度の遮光性を確保することが可能であれ
ば、他の色の樹脂で形成しても良い。

【００８５】さらに、上述した実施の形態では、光重合
開始材としてイルガキュア６５１を用いるとともに、顔
料分散材としてＰＢ８２１を用いたが、４００ｎｍ以上
の光吸収波長を有していない材料を選定して用いること
により、同様の作用効果が得らることは言うまでもな
い。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、表示領域の周辺を確実に遮光するとともに、黒色樹
脂材料に起因する表示ムラの発生を防止することが可能
な液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の液晶表示装置に適用される
液晶表示パネルの構造を概略的に示す図である。

【図２】図２は、図１に示した液晶表示パネルの構成を
概略的に示す図である。

【図３】図３は、この発明の液晶表示装置の構造を概略
的に示す断面図である。

【図４】図４は、図１に示した液晶表示パネルを構成す
るアレイ基板の構造を概略的に示す断面図である。

【図５】図５は、図１に示した液晶表示パネルの表示領
域及び周辺領域の構造を概略的に示す図である。

【図６】図６は、この発明の液晶表示装置に適用される
バックライトユニットの構造を概略的に示す図である。

【図７】図７は、この発明の液晶表示装置におけるバッ
クライトユニットの発光波長特性、光重合開始材の光吸
収波長特性、及び顔料分散材の光吸収波長特性を示す図
である。

【符号の説明】

１０…液晶表示パネル３１…柱状スペーサ３２…液晶注入口３３…注入口シール部材４１…遮光領域１００…アレイ基板１０２…表示領域１０４…周辺領域１０６…外縁シール部材１２１…スイッチング素子１５１…画素電極２００…対向基板３００…液晶組成物４００…バックライトユニットＳＰ…遮光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０１５Ｃ０９４ // Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０１５０５５０５ 7/028 7/028 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者磨矢奈津子埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番地２号株式会社東芝深谷工場内Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AB13 AB17 AC01 AD01 BC14 CA01 CC12 CC20 DA40 FA03 FA17 FA29 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA11 BA45 BA47 BA48 BB02 BB08 BB44 2H089 LA09 LA11 PA05 QA05 TA09 TA13 TA18 2H091 FA34Y FA41Z FB04 FB12 FB13 FD04 GA08 GA09 GA13 LA16 5C094 AA03 BA03 BA43 CA19 CA24 DA14 DA15 EA04 EA07 EB02 EC04 ED15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶組成物を挟持した液晶
表示パネルを備えた液晶表示装置において、前記少なくとも一方の基板は、画像を表示する表示領域
の外周に沿って配置された遮光領域に額縁状に形成され
た遮光層を備え、前記遮光層は、光硬化性樹脂に顔料を分散することによ
って形成され、さらに、光吸収波長が４００ｎｍ以下の
光重合開始材及び顔料分散材を含むことを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項２】前記遮光層は、黒色の樹脂であることを特
徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記液晶表示パネルは、さらに前記一対の
基板を貼り合わせる外縁シール部材を備え、前記遮光領
域は、前記外縁シール部材より前記表示領域側に配置さ
れたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記液晶表示パネルは、さらに前記一対の
基板間にそのギャップを保持する柱状スペーサを備え、
前記柱状スペーサと前記遮光層は、同一材料で形成され
たことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記一対の基板のうち少なくとも一方の基
板は、行方向に配列された走査線と、列方向に配列され
た信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部近傍に
配置されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子
に接続されマトリクス状に形成された画素電極と、を備
えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶表示パネルは、透過型であり、そ
の背面に前記液晶表示パネルを４００ｎｍ以上の波長の
光で照明するバックライトユニットを備えたことを特徴
とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】一対の基板間に液晶組成物を挟持した液晶
表示パネルを備えた液晶表示装置において、前記少なくとも一方の基板は、画像を表示する表示領域
の外周に沿って配置された遮光領域に額縁状に形成され
た遮光層を備え、前記遮光層は、前記一対の基板間を通過する光の波長か
ら外れた光吸収波長を有する光重合開始材及び顔料分散
材を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】一対の基板間に液晶組成物を挟持した液晶
表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する照明手段と、を備えた液
晶表示装置において、前記少なくとも一方の基板は、画像を表示する表示領域
の外周に沿って配置された遮光領域に額縁状に形成され
た遮光層を備え、前記遮光層は、前記照明手段の発光波長から外れた波長
を光吸収波長とする光重合開始材及び顔料分散材を含む
ことを特徴とする液晶表示装置。