JP2009157187A - 透過型液晶パネル及び液晶表示装置ならびに投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 透過型液晶パネルの光漏れをなくす。
【解決手段】 画素電極がマトリックス状に形成されるとともに各画素電極に対応して各々スイッチング素子が形成された画素領域を有する半導体基板と、対向電極を有する入射側の透明基板とが相対向して配置されるとともに、前記半導体基板と前記透明基板との間隙内に液晶が封入され、前記スイッチング素子を介して前記画素電極に電圧が印加されるように構成された液晶パネルにおいて、前記透明基板の内面には前記画素領域外に対向した額縁遮光膜が形成され、前記半導体基板の前記画素領域の周囲に複数の黒表示画素電極列が形成され、さらに黒表示画素列の形成領域の周囲には導電層が形成され、該黒表示画素電極列及び導電層と前記対向電極との間に狭持された液晶に表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧が印加されるように構成されてなる透過型液晶パネルとする。
【選択図】 図２

Description

本発明は透過型液晶パネル及び液晶表示装置ならびに投射型表示装置に関するものである。

従来、アクティブマトリクス液晶パネルとしては、ガラス基板上にアモルファスシリコンを用いたＴＦＴアレーを画素電極として１対１で形成したものや、単結晶シリコン基板上にＴＦＴアレーを画素電極として１対１で形成したもの、サファイア基板上にアモルファスシリコンを用いたＴＦＴアレーを画素電極として１対１で形成したものなどで、ＴＦＴで画素電極に駆動電圧を印加するようにした構造の液晶パネルが実用化されている。

また、前記液晶パネルを用いて電子ビューファインダーや投射型表示装置が実用化されている。

液晶パネルは透過型であれ反射型であれ、液晶パネルに光を照射して表示しなければならず、従来技術では液晶表示パネルの有効表示領域以外で光源からの光が透過しコントラストが低下するという問題があり、その対応が図られている。

図５は上基板の内面と下基板の外面に遮光膜を設けたものであり、従来技術による透過型表示装置の主要部断面図である。対向電極基板（上基板）５２の液晶面側に遮光膜５１があり、さらに他方の基板（下基板）５３の外側の周辺部に印刷により黒色の遮光膜５４を形成してある。ここでいう周辺部とは接続端子領域、シール領域５５及び非駆動領域である。非駆動領域は遮光膜５１で遮光されているため遮光膜５４で全ておおう必要はない。液晶パネルは、プリント配線基板５７と配線テープ５８で接続されており、配線テープ５８上に液晶駆動用のＩＣを実装することが多い。配線テープ５８による接続は強度的に弱いため樹脂により強化することが一般的であるが補強板５９をつける場合もある。補強板５９を遮光性のある金属等により構成すると遮光範囲が広くなる。５６は液晶である。（特許文献１参照）

図６は上基板の外面に遮光部材、下基板にダミー画素電極を設けたものであり、従来技術による反射型液晶パネルの断面図（Ａ）と上面図（Ｂ）である。
反射側基板（下基板）６４の画素領域６６の周囲に本来の表示に寄与しないダミー画素電極６７が複数列形成されたダミー画素領域が設けられている。一方、対向基板（上基板）６１の外面（図では上面）側の周縁には、反射率の低い樹脂材料で構成もしくは表面にＣｒ（クロム）膜等を形成した遮光部材６３が、前記ダミー画素領域途中からその外側の周辺回路の上方を覆うように接合されている。つまり、前記遮光部材６３の内端（開口端）６３ａがダミー画素領域内に位置するように設計されている。そして、前記ダミー画素電極６７に、交流電圧が印加されるように構成されている。６２は共通電極であり、６５は画素電極である。

前記ダミー画素電極は２列に限定されるものでなく、何列であっても良い。通常は６列もあれば充分である。

表示用の画素の周囲にダミー画素を設けることにより、見切り表示ができるだけではない。画素領域とダミー画素領域との境界が液晶を駆動する上で不連続でなくなる（液晶が共に駆動された領域となる）ので、従来、画素領域と液晶を駆動しない周辺領域との境界にて発生し画素領域での表示に影響を与えた表示むらは、画素領域近傍では抑えることができ、表示の画質を向上できる。

また、遮光部材を設けたとしても、その内端を上記ダミー画素領域上に配置すればよく、遮光部材を画素領域の周辺端部に一致させなくてよいので遮光部材の位置合わせが簡単となる。加えて、遮光部材とダミー画素領域での黒レベル表示との組み合わせにより見切りの黒色表示ができるので、光漏れをより少なくできる。（特許文献２参照）

図７は従来技術により上基板と下基板の内面に遮光膜を設けたもので透過型電気光学装置の断面図である。上基板７１の内面には額縁遮光膜７２が形成され、下基板７３には画素電極の外周に下側遮光膜７４が形成されている。（特許文献３参照）

図８は上基板上面に見切りマスクを設け、下基板にダミー画素電極を設けた液晶表示装置の説明図であり、見切りマスクの開口部位置に合わせて画素表示位置を調整できる回路を有するものである。液晶表示素子は上基板８１、下基板８２、シール部材８３、液晶８４で構成されている。上基板８１と下基板８２をシール部材８３で貼り合わせ、内部空間に液晶８４を注入してある。液晶表示素子の外縁部には貼り合わせのためにシール部材８３があるので、表示部位の品位を上げるために液晶表示素子の上部外周には、表示部位を規制する開口部８５ａを有するマスク部材８５が配置されている。液晶表示装置の上面図（部分）（Ａ）と正面断面図（部分）（Ｂ）及び画面表示位置調整回路駆動のタイミングチャートであり、（Ｃ）はビデオ（Ｖｉｄｅｏ）信号、（Ｄ）は水平同期（ＨＤ）信号、（Ｅ）はＶＩＤＥＯ１信号（Ｆ）はＳＴＡＲＴ１信号、（Ｇ）はＳＴＡＲＴ２信号である。

液晶表示装置は液晶表示素子の上面に配置されたマスク部材８５の開口部８５ａが、右側にずれている状態にある。開口部８５ａが黒表示部８６の内周８６ｂより映像表示部にかかっている状態であるが、これは、本来開口部８５ａが液晶表示素子の中央に配置されているとして、ＳＴＡＲＴ１信号とＶＩＤＥＯ１信号が設定されているのに、開口部８５ａがずれて組み立てられたためである。

本構成では黒表示部の内周を１点鎖線で示す８６ｂ’までずらし、黒表示部の内周がマスク部材の開口部８５ａより内側にくるように調整する。図に示す黒補正量分だけＳＴＡＲＴ２のようにＳＴＡＲＴ１より立ち上がりを早くする。ＳＴＡＲＴ１での黒表示部は左右が均等に設定されているが、ＳＴＡＲＴ２では左の黒表示部を長く、右の黒表示部を短くなるように調整している。これにより、左右の黒表示部が開口部８５ａから均等に配置されるように調整でき、映像表示部は黒表示部の中心にあるので、液晶表示素子に対するマスク部材の組み立てずれが補正できる。本構成では、黒表示部と映像表示部は水平方向で連続してサンプリングされ、黒表示部のサンプリング数を調整することで黒表示部の幅を可変としている。（参考文献４参照）

特開平９−１４６０８４号公報 図１ 特開平１０−１７０９３５号公報 図５、図６ 特開２００３−１７７４２７号公報 図２０ 特開２００３−１５６７３４号公報

特許文献１、特許文献２、特許文献４に記載の液晶パネルのように遮光膜（遮光板）が基板の外面に形成されていると、透明基板の板厚のために光漏れが発生しやすく、光漏れを防止するために遮光膜を画素領域上面まで被せるようにすると表示領域が小さくなてしまう。また、遮光膜を外面に設けると液晶パネルのマテハンにおいて遮光膜に傷がつきやすく保護膜を形成しなければならないことがある。

図９は従来技術による液晶表示パネルの模式図で断面図である。（Ａ）は上基板上面に遮光膜を形成してあり、（Ｂ）は上基板下面（内面）に遮光膜を形成している。各部の寸法差が大きいので比例尺では書けない。小型の液晶パネルの寸法例として、（Ａ）において、上方から、遮光膜が１５００Å、上基板が７００００００Å（０．７ｍｍ）、共通電極（ＩＴＯ膜）が５００Å、配向膜（ポリイミド）が５００Å、液晶層（シール層）が１４０００Å、配向膜（ポリイミド）が５００Å、画素電極（ＩＴＯ膜）が５００Å、下基板が６００００００Å（０．６ｍｍ）程度である。

遮光膜の材質として、例えば、ＣｒやＮｉの場合、遮光するのに必要な厚さは１５００Å以上である。このような厚さの遮光膜を基板の内面に形成することは困難である。液晶層が薄くなると（例えば７０００Å）さらに困難になる。

画素電極がマトリックス状に形成されるとともに各画素電極に対応して各々スイッチング素子が形成された画素領域を有する半導体基板と、対向電極を有する入射側の透明基板とが相対向して配置されるとともに、前記半導体基板と前記透明基板との間隙内に液晶が封入され、前記スイッチング素子を介して前記画素電極に電圧が印加されるように構成された透過型液晶パネルにおいて、前記透明基板の内面には前記画素領域外に対向した額縁遮光膜が形成され、前記画素領域の周囲には導電層が形成され、該導電層と前記対向電極との間に狭持された液晶には表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧がそれぞれ印加されるように構成されてなる透過型液晶パネルとする。

画素電極がマトリックス状に形成されるとともに各画素電極に対応して各々スイッチング素子が形成された画素領域を有する半導体基板と、対向電極を有する入射側の透明基板とが相対向して配置されるとともに、前記半導体基板と前記透明基板との間隙内に液晶が封入され、前記スイッチング素子を介して前記画素電極に電圧が印加されるように構成された透過型液晶パネルにおいて、前記透明基板の内面には前記画素領域外に対向した額縁遮光膜が形成され、前記半導体基板の前記画素領域の周囲に複数の黒表示画素電極列が形成され、該黒表示画素電極列と前記対向電極との間に狭持された液晶に表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧が印加されるように構成されてなる透過型液晶パネルとする。

前記黒表示画素電極列の形成領域の周囲には導電層が形成され、該導電層と前記対向電極との間に狭持された液晶には表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧がそれぞれ印加されるように構成されてなる透過型液晶パネルとする。

前記複数の黒表示画素電極列が額縁遮光膜の開口部から均等に配置されるように調整可能な画面表示位置調整回路を有する透過型液晶パネルとする。

マザー基板で複数個同時に形成する液晶パネルであって、前記額縁遮光膜はクロムの蒸着膜であり、該蒸着膜には上マザー基板と下マザー基板を貼付するアライメントマークが形成されている透過型液晶パネルとする。

前記額縁遮光膜の膜厚は３００〜７００Åである透過型液晶パネルとする。

前記透過型液晶パネルを用いた液晶表示装置とする。

前記透過型液晶パネルを用いた投射型表示装置とする。

本発明の液晶パネルは、画素領域外に対向した額縁遮光膜と画素領域の周囲に形成された複数の黒表示画素電極列または導電層で形成される黒表示により２重に遮光され、かつ、額縁遮光膜と黒表示部が近接しているため、光漏れがなくなる。２重に遮光するため額縁遮光膜を薄くすることができる。また、額縁遮光膜が内面にあるため、液晶パネルのマテハンにより傷がつくことがない。

画素領域外周に黒表示画素電極列、その外周に導電層を形成し、黒表示画素電極列が額縁遮光膜の開口に均等に配置されるように調整可能としたので、上基板と下基板の貼付ズレを補正することができる。

マザー基板への額縁遮光膜形成時に貼付用アライメントマークを形成するので、アライメントマーク形成工程の削除ができる。また、額縁遮光膜の厚さを薄くできるので内面に形成することができ、アライメントマークが正確にでき、工程歩留りが上がり、液晶パネルを安価に製造できる。

液晶パネル単体で遮光ができているので液晶表示装置にするときに設計に自由度があり、マテハンにおいても遮光膜に傷をつける心配がない。

液晶パネルの遮光が確実にできるので、強い光が照射される投射型表示装置でもコントラストの良い投射型表示装置が得られる。

画素電極がマトリックス状に形成されるとともに各画素電極に対応して各々スイッチング素子が形成された画素領域を有する半導体基板と、対向電極を有する入射側の透明基板とが相対向して配置されるとともに、前記半導体基板と前記透明基板との間隙内に液晶が封入され、前記スイッチング素子を介して前記画素電極に電圧が印加されるように構成された透過型液晶パネルにおいて、前記透明基板の内面には前記画素領域外に対向した額縁遮光膜が形成され、前記半導体基板の前記画素領域の周囲に複数の黒表示画素電極列が形成され、さらに黒表示画素電極列の形成領域の周囲には導電層が形成され、該黒表示画素電極列及び導電層と前記対向電極との間に狭持された液晶に表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧が印加されるように構成されてなる透過型液晶パネルとする。

図１は本発明による透過型液晶パネルの主要部を示す断面図（Ａ）と上面図（Ｂ）である。
上基板１は透明なガラス基板であり、内面には額縁遮光膜６が形成され、その上には共通電極である透明電極膜（ＩＴＯ）９が形成されている。下基板２はサファイアであり、内面には半導体であるシリコン膜３が形成されて半導体基板となっている。シリコン膜３には画素電極４を駆動するＴＦＴやその他の電子部品や配線（不図示）が形成されている。画素電極４は透明電極膜（ＩＴＯ）で形成され、画素電極４で形成されている画素領域８の外周には同じくＩＴＯで形成された導電層（膜）５が形成されている。上基板１と下基板２はシール材７により貼付され、２枚の基板間には液晶１０が封入されている。本図において配向膜は省略してある。

導電層５と対向電極である透明電極膜９との間に狭持された液晶１０に表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧が印加され黒表示となる。上基板１には黒表示部と対向する位置に開口部（画素領域の形状と一致している）を有する額縁遮光膜６が形成されている。

上基板１側から入射した光は額縁遮光膜６と黒表示部により２重に遮光されるので、光の透過が抑えられ、額縁遮光膜６の厚さは照射する光の強度によるが、３００Å〜７００Å程度でも通常の使用条件では充分に遮光が達成できる。液晶１０の黒表示部と額縁遮光膜６の間は透明電極膜９だけであり、その厚さは透明電極膜と配向膜を合わせた１０００Åしかなく、光が横方向から侵入して漏れる可能性は極めて少ない。

図２は本発明による透過型液晶パネルの主要部を示す断面図（Ａ）と上面図（Ｂ）である。
上基板１は透明なガラス基板であり、内面には額縁遮光膜６が形成され、その上には共通電極である透明電極膜（ＩＴＯ）９が形成されている。下基板２はサファイアであり、内面には半導体であるシリコン膜３が形成されて半導体基板となっている。シリコン膜３には画素電極４を駆動するＴＦＴやその他の電子部品や配線（不図示）が形成されている。画素電極４は透明電極膜（ＩＴＯ）で形成され、画素電極４で形成されている画素領域８の外周には同じくＩＴＯで形成された複数の黒表示画素電極列１１さらにその外周に導電層（膜）５が形成されている。上基板１と下基板２はシール材７により貼付され、２枚の基板間には液晶１０が封入されている。本図において配向膜は省略してある。

複数の黒表示画素電極列１１と導電層５と対向電極である透明電極膜９との間に狭持された液晶１０に表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧が印加され黒表示となる。上基板１には黒表示画素電極列１１による黒表示部と対向する位置に開口部を有する額縁遮光膜６が形成されている。前記開口部は前記黒表示画素電極列１１の内形よりわずかに大きく形成されている。上基板１と下基板２の貼付がずれた場合、特許文献４に記載された技術により、開口部と黒表示画素電極列の位置を調整すると良い。

本図では黒表示画素電極列を横方向でそれぞれ３列、縦方向でそれぞれ２列記載しているが、実際には画素の大きさにより列数を変えればよく、例えば画素の大きさが１０μｍ程度であれば、基板の貼付精度を考慮してもそれぞれ６〜８本もあれば十分である。

その他の効果は実施例１と同様である。

図３は本発明に係る透過型液晶パネルを製造するための上基板となる透明なガラスのマザー基板の上面図である。本図では１枚のマザー基板から１１枚の上基板を作成する例である。個々の上基板となる所定場所に額縁遮光膜６が蒸着により形成され、同時に個々の上基板の４隅外周にアライメントマーク１２が形成される。

図４はアライメントマークの形状例であり、（Ａ）は上基板に形成されるアライメントマーク、（Ｂ）は下基板に形成されるアライメントマークである。上基板に形成されるアライメントマークの内形は下基板に形成されるアライメントマークの外形よりわずかに大きく形成され、アライメントマークの位置を合わせて２枚のマザー基板が貼付される。

額縁遮光膜としてＣｒを使用するのは、Ｃｒの蒸着膜がガラスに対して密着強度が高いからであるが、Ｃｒの膜厚が５００Å程度であるとアライメントマークは（Ａ）のように輪郭が綺麗にできる。Ｃｒの膜厚が厚くなると（Ｃ）に示すように内形が直線でなく膨らみを持つ様になる。このようになると貼付の際の位置合わせに支障をきたし、貼付ズレが発生する。本発明のように、額縁遮光膜を薄くできると、同時に形成するアライメントマークが綺麗にでき、貼付ズレの発生を防ぐことができ、歩留りを上げることができる。また、Ｃｒの使用量も少なくなり、蒸着時間も短縮できる。条件にもよるが、透過型液晶パネルを５％程度安価に製造できた。なお、アライメントマークはマザー基板を個々の液晶パネルに切断する際にも使用できるようにストリートライン上に作成することが好ましい。

本発明による透過型液晶パネルは単体で遮光ができているので液晶表示装置にするときに設計に自由度がある。ケースによるマスキングの必要がなく、ケースの材料の選択に自由度が増す。また、マテハンにおいても遮光膜に傷をつける心配がないので、組立工程が容易になる。ビデオカメラに使用するビューファインダーのように、液晶表示装置が暗い部分に搭載されても、光漏れがないため高いコントラストが得られる。

透過型液晶パネルの遮光が確実にできるので、強い光が照射される投射型表示装置でもコントラストの良い投射型表示装置が得られる。

本発明による液晶パネルの主要部を示す断面図（Ａ）と上面図（Ｂ） 本発明による液晶パネルの主要部を示す断面図（Ａ）と上面図（Ｂ） 本発明に係る液晶パネルを製造するための上基板となる透明なガラスのマザー基板の上面図 アライメントマークの形状例 従来技術による透過型表示装置の主要部断面図 従来技術による反射型液晶パネルの断面図（Ａ）と上面図（Ｂ） 従来技術により上基板と下基板の内面に遮光膜を設けたもので透過型電気光学装置の断面図 上基板上面に見切りマスクを設け、下基板にダミー画素電極を設けた液晶表示装置の説明図 従来技術による液晶表示パネルの模式図で断面図

符号の説明

１ 上基板
２ 下基板
３ シリコン膜
４ 画素電極
５ 導電層（膜）
６ 額縁遮光膜
７ シール材
８ 画素領域
９ 透明電極膜（ＩＴＯ）
１０ 液晶
１１ 黒表示画素電極列
１２ アライメントマーク
５１ 遮光膜
５２ 対向電極基板（上基板）
５３ 他方の基板（下基板）
５４ 遮光膜
５５ シール領域
５６ 液晶
５７ プリント配線基板
５８ 配線テープ
５９ 補強板
６１ 対向基板（上基板）
６２ 共通電極
６３ 遮光部材
６３ａ 遮光部材の内端
６４ 反射側基板（下基板）
６５ 画素電極
６６ 画素領域
６７ ダミー画素電極
７１ 上基板
７２ 額縁遮光膜
７３ 下基板
７４ 下側遮光膜
８１ 上基板
８２ 下基板
８３ シール部材
８４ 液晶
８５ マスク部材
８５ａ 開口部
８６ 黒表示部
８６ｂ 黒表示部の内周
８６ｂ’黒表示部の内周

Claims (8)

1. 画素電極がマトリックス状に形成されるとともに各画素電極に対応して各々スイッチング素子が形成された画素領域を有する半導体基板と、対向電極を有する入射側の透明基板とが相対向して配置されるとともに、前記半導体基板と前記透明基板との間隙内に液晶が封入され、前記スイッチング素子を介して前記画素電極に電圧が印加されるように構成された透過型液晶パネルにおいて、前記透明基板の内面には前記画素領域外に対向した額縁遮光膜が形成され、前記画素領域の周囲には導電層が形成され、該導電層と前記対向電極との間に狭持された液晶には表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧がそれぞれ印加されるように構成されてなることを特徴とする透過型液晶パネル。
2. 画素電極がマトリックス状に形成されるとともに各画素電極に対応して各々スイッチング素子が形成された画素領域を有する半導体基板と、対向電極を有する入射側の透明基板とが相対向して配置されるとともに、前記半導体基板と前記透明基板との間隙内に液晶が封入され、前記スイッチング素子を介して前記画素電極に電圧が印加されるように構成された透過型液晶パネルにおいて、前記透明基板の内面には前記画素領域外に対向した額縁遮光膜が形成され、前記半導体基板の前記画素領域の周囲に複数の黒表示画素電極列が形成され、該黒表示画素電極列と前記対向電極との間に狭持された液晶に表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧が印加されるように構成されてなることを特徴とする透過型液晶パネル。
3. 前記黒表示画素電極列の形成領域の周囲には導電層が形成され、該導電層と前記対向電極との間に狭持された液晶には表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧がそれぞれ印加されるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の透過型液晶パネル。
4. 前記複数の黒表示画素電極列が額縁遮光膜の開口部から均等に配置されるように調整可能な画面表示位置調整回路を有することを特徴とする請求項２又は３記載の透過型液晶パネル。
5. マザー基板で複数個同時に形成する液晶パネルであって、前記額縁遮光膜はクロムの蒸着膜であり、該蒸着膜には上マザー基板と下マザー基板を貼付するアライメントマークが形成されていることを特徴とする請求項１から４に記載のいずれかの透過型液晶パネル。
6. 前記額縁遮光膜の膜厚は３００〜７００Åであることを特徴とする請求項６記載の透過型液晶パネル。
7. 請求項１から６に記載のいずれかの透過型液晶パネルを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項１から６に記載のいずれかの透過型液晶パネルを用いたことを特徴とする投射型表示装置。

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