JP2721153B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は表示装置に係り、特に薄膜トランジスタに
代表される非線形素子をマトリックス配線の各交点に設
けたいわゆるアクティブ・マトリックス型電極構造を有
し、液晶等の電気・光変調物質を動作させてなる表示装
置に関する。 （従来の技術） 従来より、ポタシリコン、非晶質シリコン、テルル等
の薄膜トランジスタ（以下、TFTと略称する）、もしく
は酸化アルミニウム等を金属薄膜にてサンドイッチ構造
とした金属／絶縁膜／金属ダイオード等の非線形素子を
用いたアクティブ・マトリックス型液晶表示装置は、例
えば特開昭56−25714号公報、特開昭56−25777号公報な
どに開示され広く知られている。 この種の表示装置につき、例えばTFTを用いた場合に
ついて、従来技術を説明する。 即ち、第４図（ａ）はTFTを用いたアクティブ・マト
リックス型液晶表示装置の配線を説明するために、通常
よく使用されるものであるが、信号線群と走査線群から
なるマトリックス配線の各交点にTFTが設けられ、その
ソース電極もしくはドレイン電極の一方が画素電極に接
続されている。 又、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ′に沿って
切断した断面を対向基板をも考慮して示すもので、基板
１と対向基板２との間に電気・光変調物質として液晶８
を用い、そのどちらかの基板側から光照射を行なって、
いわゆる透過型として使用した場合を表わしている。こ
の時、この表示装置をカラー表示するため、対向基板２
側に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ６
を設けてある。尚、図中の３は偏光板、５は信号線電
極、７は対向電極を示す。そして、透過型として動作さ
せる場合、画素電極４は透明導電膜を用い、厳密に言え
ば液晶動作は、この画素電極４と対向電極７の領域のみ
に限られる。 即ち、この基板上で画素電極領域を除いた部分の液晶
８は、全く動作していないことになる。マトリックス配
線を設けた基板１上には、画素電極領域以外に信号線の
配線電極、走査線の配線電極、TFTが設けられており、
これらは多層構造配線もしくは配線の配置により相互に
電気的に絶縁されている。そのため、例えば電極材料に
金属薄膜等の不透明材料を用いたとしても、配線間スペ
ース等が存在する場合が多く、この領域は液晶８が動作
しない、いわゆる非変調光が透過することになる。この
非変調光は、表示装置にとっては常に漏れ光が存在する
ことを意味し、バック・グラウンドの増加、即ち、コン
トラストを著しく低下させる。 この非変調光を減少させる方法として、例えば配向制
御膜のラビング方向を直角とし基板を挟む２枚の偏光板
配置を平行にし、液晶８に電圧が印加されない場合に光
を透過させない使い方がある。 この場合は、信号電圧によって画素電極領域のみ光変
調されるため、原理的には非変調光は有り得ないことに
なる。しかし、表示装置の製造工程を考慮した場合、２
枚の偏光板３の偏光方向を正確に平行に合せる必要があ
り、漏れ光によるバック・グラウンドはこの合せ精度に
よってのみ決められることになる。実用的な合せ精度と
して、そのズレ角を１°以内としても、これを量産時に
管理することは非常に困難である。 これに対し、偏光板配置を直角にした場合は、その角
度ズレは単に透過率の若干の低下を招くだけで、コント
ラストに与える影響は少なく、量産性に富むと言える。
この時、信号電圧が印加された画素電極領域に対応する
液晶のみが光変調効果を与え、前述の非変調光がコント
ラストを決定する。この解決策として従来行われてきた
方法は、対向基板側に金属薄膜で遮光スクリーンを設け
ることである。 即ち、第４図（ｃ）に示すように、対向基板２上の画
素電極４に対応する領域のみに、例えばR.G.Bのカラー
フィルタ６を配し、残りの全ての領域を金属薄膜からな
る遮光スクリーン９にて覆う方法である。これは、確か
に初期の目的は達成するが、この方法にも次に述べる短
所がある。 第１に、マトリックス配線基板１と遮光スクリーン９
を設けた対向基板２の両者を、正確な位置関係をもって
固定しなければならない点である。このような液晶表示
装置では、画素ピッチが数百ミクロンで設計される場合
が多く、例えば200ミクロンピッチとしたとき、所定の
開口率を得るためには合せ精度は数ミクロン程度とな
る。 又、光源からの光は完全な平行光線とは言い難く、基
板に対し斜方入射する光の非変調光成分をも考慮する
と、更に開口率は小さくなる。例えば上述の200ミクロ
ンピッチの場合、信号走査線電極中を10ミクロン、更に
TFT部の面積をも考慮した場合、有効な画素電極サイズ
を開口率に表わすと、約50〜60％となる。これに合せ精
度、斜方入射光のマージンを組入れると、開口率は約40
〜50％に低下する。この開口率の低下は、直接に表示装
置の画質の低下を招く。 これらから容易に類推出来ることは、遮光スクリーン
９をマトリックス配線基板１側に設ける試みである。こ
の方法は、原理的にも有効で且つ実現可能であり、次の
２通りが考えられる。即ち、TFTをも含めたマトリック
ス配線と基板との間に絶縁膜を介して設ける方法と、こ
のマトリックス配線上部に絶縁膜10を介して設ける方法
（第４図（ｄ））とがある。しかし、装置製造上から見
た場合、いずれの方法にもマトリックス配線の交点部分
は、層間絶縁膜を介して信号電極、走査電極、そして遮
光スクリーン９の５層構造となり、例えば走査電極数を
240本、信号電極数を480本としたとき、その交点の数は
115,200箇所に及び、そのいずれか１箇所でも層間ショ
ートが発生してはならないという厳しい条件が付くこと
になる。しかも、表示装置が大面積となるに従い、層間
絶縁膜のピンホール、ごみ、ほこり等による層間ショー
トの発生確率は高くなり、量産時の歩留りを低下させる
原因となる。 （発明が解決しようとする問題点） 上記の従来例で見られるように、液晶表示装置の画質
低下の一因である非変調光の問題は、偏光板３の偏光方
向による液晶動作状態、対向基板１上での遮光スクリー
ン９、マトリックス基板１上での遮光スクリーン９と種
々工夫が行われているが、夫々短所があり、又、その短
所は直接に量産時の歩留り低下を招くものである。 この発明は、非変調光をなくすと共に、製造工程上容
易にして高歩留りを与える表示装置を提供することを目
的とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、複数の行電極および複数の列電極から構
成されるマトリックス配線の各交点に非線形素子を介し
て接続された画素電極を有する第１の基板と対向電極を
形成した第２の基板との間に、電気・光変調物質の層を
挟持してなる表示装置において、上記行電極および列電
極のそれぞれと上記非線形素子と上記画素電極の面方向
の全周を上記画素電極の外周の形状に沿って、染料を含
む有機樹脂からなる絶縁性遮光膜で被覆し、上記第１お
よび第２の基板のいづれかの方向から上記非線形素子に
向けて入射される光と上記第１および第２の基鈑のいづ
れかの方向からそれぞれの基板を非垂直に通過する非変
調光を遮光したことを特徴とする表示装置を提供するも
のである。 そして、絶縁性遮光膜の材料としては、400℃以下の
温度にて硬化された有機樹脂があり、その成分の１つに
染料を含むものが適している。ここに硬化とは、ポリイ
ミド系樹脂ではその前駆体であるポリアミド酸を加熱処
理してポリイミドを生成することを意味し、その他の有
機樹脂の場合、有機樹脂溶液から遮光膜形成後、加熱処
理して残存溶剤を除去することを意味する。 遮光効果としては、用いる光源のスペクトルにも依存
するが、一般に光透過率スペクトルにおいて可視域の平
均光学濃度が1.0以上であることが望ましく、又、配線
間リーク電流等の見地から、その電気抵抗率は10ohm・c
m以上が望ましい。特に有機樹脂としては、ポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリアミ
ド、ポリエステルアミド、及びポリエーテルスルホンの
少なくとも一種からなるポリマーが好ましい。 （作用） この発明によれば、絶縁性遮光膜がマトリックス配線
を有する基板上即ち画素電極部に直接設けられるため、
従来例で指摘したような偏光板の角度合せ精度の問題、
開口率の問題は除外出来、又、金属材料とは異なり高抵
抗材料であるために、電気的な短絡、層間ショート等の
問題も解決される。 更に、遮光効果に関しては、金属材料の場合は容易に
光学濃度４以上が得られるが、ポリマー材料の場合、そ
の透過スペクトルは、全ての波長域に亙って一定値とは
なり得ないが、少なくとも可視域で平均光学濃度1.0以
上あれば、非変調光の遮光目的は充分に達せられる。 又、製造工程の観点からは、既に完成したマトリック
ス配線基板上に、既存のフォトリゾグラフィー技術を用
いて容易に遮光膜が形成出来、その合せ精度は用いるフ
ォトリゾグラフィーの精度にて単純に決定し、量産時に
おいてさえ、その精度を例えば３μｍ以内に納めること
も容易である。 （実施例） 以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に
説明する。 第１図（ａ）、（ｂ）は、この発明による表示装置の
一実施例を示したもので、従来例と同一箇所は同一符号
を付すことにすると、非線形素子としてTFTを用いたマ
トリックス配線を形成した第１の基板と、カラーフィル
タ及び対向電極を形成した第２の基板との間に、電気・
光変調物質である液晶を挟持してなる透過型TNモードで
使用されるカラー液晶表示装置に適用した例である。 即ち、第１図（ｂ）中の１及び２は、液晶８を挟持す
るガラス等からなる透明な基板であり、各基板１、２の
夫々外側の表面には偏光板３が設けられている。 更に、基板１はマトリックス基板とも言われるもの
で、この透明基板１の内面には、TFTのゲート電極に接
続された走査線及びドレイン電極もしくはソース電極に
接続された信号線５及びソース電極もしくはドレイン電
極に接続された画素電極４等が形成されている。なお、
画素電極４は、第１図（ａ）から明らかなように、マト
リックス配線やTFT等により占有される領域に依存して
規定される（面方向の）所定の形状を有している。 このような基板１上の画素電極４領域を除いた他の部
分（実際には、既存のフォトリゾグラフィー技術の合せ
精度に依存して、第１図（ａ）に点線で示されるように
画素電極４の外周部の所定の幅の領域が含まれる。ま
た、第１図（ａ）に点線で示した領域は、画素電極４の
外周部と実質的に相似形である。）、即ち、マトリック
ス配線やTFT等の領域を通過する透過光を阻止するため
に、この発明では、絶縁性遮光膜11が設けられ、この遮
光膜11上に例えばポリイミド、ポリアミド、ポリビニル
アルコール等からなる液晶配向制御膜（図示せず）がラ
ビング処理により形成され、液晶８に接している。な
お、絶縁性遮光膜11と画素電極４の外周部とが重なり合
う（第１図（ｂ）参照）領域の幅は、既存のフォトリゾ
グラフィー技術の合せ精度によれば、量産時においてさ
え、おおむね３ミクロン以内である。 一方、基板２の内面には、各画素電極４に対応した位
置にR.G.Bのカラーフィルタ６が形成され、このカラー
フィルタ６上には例えばインジウム・スズ酸化膜等から
なる透明導電膜、更にその上にラビング処理された液晶
配向制御膜（図示せず）からなる対向電極７が形成さ
れ、液晶８に接している。 さて次に、特に具体的な実施例として、絶縁性遮光膜
11の材料に黒色染料を含有したポリマーを用いた場合に
つき説明する。 この母材となるポリマーとしては、電気絶縁性及び耐
熱性に優れ、且つ染料との相溶性が良好であることが要
求され、具体例としてはポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリエステルア
ミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリ
レート、ポリエーテルエーテルケトン、ポタアセター
ル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリブチレンテレフ
タレート、（変性）ポリフェニレンオキサイド、ポリフ
ェニレンスルフィド、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ビスマレイミド樹脂等を挙げることが出来、こ
れらポリマーは１種もしくは２種以上の混合系で使用さ
れる。 又、黒色染料としては、可視域即ち、少なくとも400
〜800nmの波長域において、光を吸収するものであれ
ば、いかなるものでも良く、具体例としては、住友化学
（株）製の商品名アミルブラックＦ−8BL、スミライト
ブラックGconc、ダイレクトディープブラックXA、スミ
フィックスブラックＢ、アルミブラックＦ−GL、スミカ
ロンブラックＳ−BF、スピリットブラックNo920、ジャ
パノールファーストブラックDconc、スミカラーブラッ
クPR−3F−365、スミカラーブラックPR−8T−364、スミ
カラーブラックPR−8T−363、オイルブラックNo1、三井
東圧化学（株）製の商品名ミツイPSブラックＢ、ミツイ
PSブラックEX−58、ミツイPSブラックEX−174、田岡化
学（株）製の商品名オレオゾールファーストブラックBL
N等を挙げることが出来る。 又、赤色染料、青色染料、緑色染料、黄色染料等の着
色染料を２種以上配合し、黒色化して使用する方法も包
含するものである。 この発明における黒色染料の使用量は、ポリマー100
重量部に対し１〜200重量部、好ましくは５〜150重量部
の範囲である。黒色染料の使用量が１重量部未満の場合
には、光の吸収効果が劣り、一方、200重量部を超える
場合には、塗膜の形成が困難となる。 又、この発明においては、光吸収能の効果を向上させ
る目的で、赤外線吸収剤を使用することも可能である。
このとき用いる赤外線吸収剤は、700〜1500nmの波長域
において光を吸収するものであれば、特に限定されず、
具体例としては三井東圧化学（株）製の商品名PA1001、
PA1005、PA1006等のPAシリーズ、保土ケ谷化学工業
（株）製の商品名HR102、HR105−Ｒ等のHRシリーズを挙
げることが出来る。これら赤外線吸収剤の使用量は、上
記ポリマー100重量部に対し0.1〜50重量部、好ましくは
0.5〜40重量部の範囲である。 次に、具体例を挙げ、更に詳しく説明する。 具体例１…黒色ポリマーの調整及び性能 攪拌棒、温度計及び滴下ロートを備えた反応フラスコ
（内容積500ml）にピロメリット酸二無水物13.086g、
３、３′、４、４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物19.340g、及びＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド1
50gを投入し、充分に攪拌して０℃に保持したまま、こ
こに１、４−ビス（４−アミノフェキシ）ベンゼン17.5
38gをＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド130gに溶解した溶
液を滴下ロートで徐々に滴下した。滴下終了後、０〜10
℃で４時間攪拌を行ない、ポリアミド酸溶液を得た。こ
のようにして得られたポリアミド酸溶液に黒色染色（住
友化学（株）製の商品名スピリットブラックNo920）4.2
g及び赤外線吸収剤（三井東圧化学（株）製の商品名PA1
006）1.0gをＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド35gに溶解し
た溶液を加え、充分に混合して黒色ポリアミド酸溶液を
得た。この溶液を石英のガラスウエハーに回転数2000rp
mにてスピンナー塗布した。次いで100℃で20分間、150
℃で20分間、250℃で１時間乾燥及び硬化して、膜厚1.8
μｍの黒色ポリイミド膜を形成した。このようにして得
られた黒色ポリイミド膜の光透過率を測定した結果、第
２図に示すように満足すべきものであった。 具体例２…表示装置の製造方法及び性能 常法により走査線電極、信号線電極、水素化非結晶シ
リコンを半導体材料として用いたTFT、画素電極などを
形成したガラス製透明基板上に黒色ポリアミド酸溶液を
2000rpmにてスピンナー塗布し、次いで100℃で30分、15
0℃で１時間乾燥及び硬化して膜厚2.0μｍの黒色ポリイ
ミド膜を形成した。次いで、周知のフォトリゾグラフィ
ー技術を用いて、画素電極部分の開口を含めた所望パタ
ーンを得た。ここで、黒色ポリイミドのエッチングに
は、ヒドラジン／エトレンジアミン（重量比5:5）溶液
を用いた。 引き続き窒素ガスによる乾燥を行なった後、200℃で
1.5時間の加熱処理をすることにより、ポリアミド酸の
完全硬化を行なった。このようにして作製した基板の表
面に常法に従って配向制御膜を設け、ラビング処理し、
予めカラーフィルタ及び透明対向電極及び配向制御膜等
を設けた対向電極基板とを対にして液晶表示装置を作製
した。このようにして得られた表示装置の信号電圧に対
する透過率特性の測定結果を第３図に示す。 この第３図から明らかなように、従来法によった場合
はコントラスト比が10程度であったが、この発明におけ
る遮光膜11の効果により、コントラスト比が50と大幅な
改善が見られた。 ［発明の効果］ 以上に詳述した通り、この発明の表示装置は画素電極
を除いた他の領域からのいわゆる非変調光を充分に阻止
し得る機能があり、表示性能の一つであるコントラスト
比の向上に大きく寄与する。 又、絶縁性遮光膜材料を用いたことにより、構造的に
電気的短絡、リーク等を考慮しなくて済み、既存のアク
ティブ・マトリックス配線を用いた全ての表示装置に容
易に適用出来る。 特に、光の吸収が極めて大きい黒色ポリマーを採用し
た場合、容易な工程にて製造出来、軽量、薄型化された
安価な表示装置を提供することが出来る。
代表される非線形素子をマトリックス配線の各交点に設
けたいわゆるアクティブ・マトリックス型電極構造を有
し、液晶等の電気・光変調物質を動作させてなる表示装
置に関する。 （従来の技術） 従来より、ポタシリコン、非晶質シリコン、テルル等
の薄膜トランジスタ（以下、TFTと略称する）、もしく
は酸化アルミニウム等を金属薄膜にてサンドイッチ構造
とした金属／絶縁膜／金属ダイオード等の非線形素子を
用いたアクティブ・マトリックス型液晶表示装置は、例
えば特開昭56−25714号公報、特開昭56−25777号公報な
どに開示され広く知られている。 この種の表示装置につき、例えばTFTを用いた場合に
ついて、従来技術を説明する。 即ち、第４図（ａ）はTFTを用いたアクティブ・マト
リックス型液晶表示装置の配線を説明するために、通常
よく使用されるものであるが、信号線群と走査線群から
なるマトリックス配線の各交点にTFTが設けられ、その
ソース電極もしくはドレイン電極の一方が画素電極に接
続されている。 又、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ′に沿って
切断した断面を対向基板をも考慮して示すもので、基板
１と対向基板２との間に電気・光変調物質として液晶８
を用い、そのどちらかの基板側から光照射を行なって、
いわゆる透過型として使用した場合を表わしている。こ
の時、この表示装置をカラー表示するため、対向基板２
側に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ６
を設けてある。尚、図中の３は偏光板、５は信号線電
極、７は対向電極を示す。そして、透過型として動作さ
せる場合、画素電極４は透明導電膜を用い、厳密に言え
ば液晶動作は、この画素電極４と対向電極７の領域のみ
に限られる。 即ち、この基板上で画素電極領域を除いた部分の液晶
８は、全く動作していないことになる。マトリックス配
線を設けた基板１上には、画素電極領域以外に信号線の
配線電極、走査線の配線電極、TFTが設けられており、
これらは多層構造配線もしくは配線の配置により相互に
電気的に絶縁されている。そのため、例えば電極材料に
金属薄膜等の不透明材料を用いたとしても、配線間スペ
ース等が存在する場合が多く、この領域は液晶８が動作
しない、いわゆる非変調光が透過することになる。この
非変調光は、表示装置にとっては常に漏れ光が存在する
ことを意味し、バック・グラウンドの増加、即ち、コン
トラストを著しく低下させる。 この非変調光を減少させる方法として、例えば配向制
御膜のラビング方向を直角とし基板を挟む２枚の偏光板
配置を平行にし、液晶８に電圧が印加されない場合に光
を透過させない使い方がある。 この場合は、信号電圧によって画素電極領域のみ光変
調されるため、原理的には非変調光は有り得ないことに
なる。しかし、表示装置の製造工程を考慮した場合、２
枚の偏光板３の偏光方向を正確に平行に合せる必要があ
り、漏れ光によるバック・グラウンドはこの合せ精度に
よってのみ決められることになる。実用的な合せ精度と
して、そのズレ角を１°以内としても、これを量産時に
管理することは非常に困難である。 これに対し、偏光板配置を直角にした場合は、その角
度ズレは単に透過率の若干の低下を招くだけで、コント
ラストに与える影響は少なく、量産性に富むと言える。
この時、信号電圧が印加された画素電極領域に対応する
液晶のみが光変調効果を与え、前述の非変調光がコント
ラストを決定する。この解決策として従来行われてきた
方法は、対向基板側に金属薄膜で遮光スクリーンを設け
ることである。 即ち、第４図（ｃ）に示すように、対向基板２上の画
素電極４に対応する領域のみに、例えばR.G.Bのカラー
フィルタ６を配し、残りの全ての領域を金属薄膜からな
る遮光スクリーン９にて覆う方法である。これは、確か
に初期の目的は達成するが、この方法にも次に述べる短
所がある。 第１に、マトリックス配線基板１と遮光スクリーン９
を設けた対向基板２の両者を、正確な位置関係をもって
固定しなければならない点である。このような液晶表示
装置では、画素ピッチが数百ミクロンで設計される場合
が多く、例えば200ミクロンピッチとしたとき、所定の
開口率を得るためには合せ精度は数ミクロン程度とな
る。 又、光源からの光は完全な平行光線とは言い難く、基
板に対し斜方入射する光の非変調光成分をも考慮する
と、更に開口率は小さくなる。例えば上述の200ミクロ
ンピッチの場合、信号走査線電極中を10ミクロン、更に
TFT部の面積をも考慮した場合、有効な画素電極サイズ
を開口率に表わすと、約50〜60％となる。これに合せ精
度、斜方入射光のマージンを組入れると、開口率は約40
〜50％に低下する。この開口率の低下は、直接に表示装
置の画質の低下を招く。 これらから容易に類推出来ることは、遮光スクリーン
９をマトリックス配線基板１側に設ける試みである。こ
の方法は、原理的にも有効で且つ実現可能であり、次の
２通りが考えられる。即ち、TFTをも含めたマトリック
ス配線と基板との間に絶縁膜を介して設ける方法と、こ
のマトリックス配線上部に絶縁膜10を介して設ける方法
（第４図（ｄ））とがある。しかし、装置製造上から見
た場合、いずれの方法にもマトリックス配線の交点部分
は、層間絶縁膜を介して信号電極、走査電極、そして遮
光スクリーン９の５層構造となり、例えば走査電極数を
240本、信号電極数を480本としたとき、その交点の数は
115,200箇所に及び、そのいずれか１箇所でも層間ショ
ートが発生してはならないという厳しい条件が付くこと
になる。しかも、表示装置が大面積となるに従い、層間
絶縁膜のピンホール、ごみ、ほこり等による層間ショー
トの発生確率は高くなり、量産時の歩留りを低下させる
原因となる。 （発明が解決しようとする問題点） 上記の従来例で見られるように、液晶表示装置の画質
低下の一因である非変調光の問題は、偏光板３の偏光方
向による液晶動作状態、対向基板１上での遮光スクリー
ン９、マトリックス基板１上での遮光スクリーン９と種
々工夫が行われているが、夫々短所があり、又、その短
所は直接に量産時の歩留り低下を招くものである。 この発明は、非変調光をなくすと共に、製造工程上容
易にして高歩留りを与える表示装置を提供することを目
的とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、複数の行電極および複数の列電極から構
成されるマトリックス配線の各交点に非線形素子を介し
て接続された画素電極を有する第１の基板と対向電極を
形成した第２の基板との間に、電気・光変調物質の層を
挟持してなる表示装置において、上記行電極および列電
極のそれぞれと上記非線形素子と上記画素電極の面方向
の全周を上記画素電極の外周の形状に沿って、染料を含
む有機樹脂からなる絶縁性遮光膜で被覆し、上記第１お
よび第２の基板のいづれかの方向から上記非線形素子に
向けて入射される光と上記第１および第２の基鈑のいづ
れかの方向からそれぞれの基板を非垂直に通過する非変
調光を遮光したことを特徴とする表示装置を提供するも
のである。 そして、絶縁性遮光膜の材料としては、400℃以下の
温度にて硬化された有機樹脂があり、その成分の１つに
染料を含むものが適している。ここに硬化とは、ポリイ
ミド系樹脂ではその前駆体であるポリアミド酸を加熱処
理してポリイミドを生成することを意味し、その他の有
機樹脂の場合、有機樹脂溶液から遮光膜形成後、加熱処
理して残存溶剤を除去することを意味する。 遮光効果としては、用いる光源のスペクトルにも依存
するが、一般に光透過率スペクトルにおいて可視域の平
均光学濃度が1.0以上であることが望ましく、又、配線
間リーク電流等の見地から、その電気抵抗率は10ohm・c
m以上が望ましい。特に有機樹脂としては、ポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリアミ
ド、ポリエステルアミド、及びポリエーテルスルホンの
少なくとも一種からなるポリマーが好ましい。 （作用） この発明によれば、絶縁性遮光膜がマトリックス配線
を有する基板上即ち画素電極部に直接設けられるため、
従来例で指摘したような偏光板の角度合せ精度の問題、
開口率の問題は除外出来、又、金属材料とは異なり高抵
抗材料であるために、電気的な短絡、層間ショート等の
問題も解決される。 更に、遮光効果に関しては、金属材料の場合は容易に
光学濃度４以上が得られるが、ポリマー材料の場合、そ
の透過スペクトルは、全ての波長域に亙って一定値とは
なり得ないが、少なくとも可視域で平均光学濃度1.0以
上あれば、非変調光の遮光目的は充分に達せられる。 又、製造工程の観点からは、既に完成したマトリック
ス配線基板上に、既存のフォトリゾグラフィー技術を用
いて容易に遮光膜が形成出来、その合せ精度は用いるフ
ォトリゾグラフィーの精度にて単純に決定し、量産時に
おいてさえ、その精度を例えば３μｍ以内に納めること
も容易である。 （実施例） 以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に
説明する。 第１図（ａ）、（ｂ）は、この発明による表示装置の
一実施例を示したもので、従来例と同一箇所は同一符号
を付すことにすると、非線形素子としてTFTを用いたマ
トリックス配線を形成した第１の基板と、カラーフィル
タ及び対向電極を形成した第２の基板との間に、電気・
光変調物質である液晶を挟持してなる透過型TNモードで
使用されるカラー液晶表示装置に適用した例である。 即ち、第１図（ｂ）中の１及び２は、液晶８を挟持す
るガラス等からなる透明な基板であり、各基板１、２の
夫々外側の表面には偏光板３が設けられている。 更に、基板１はマトリックス基板とも言われるもの
で、この透明基板１の内面には、TFTのゲート電極に接
続された走査線及びドレイン電極もしくはソース電極に
接続された信号線５及びソース電極もしくはドレイン電
極に接続された画素電極４等が形成されている。なお、
画素電極４は、第１図（ａ）から明らかなように、マト
リックス配線やTFT等により占有される領域に依存して
規定される（面方向の）所定の形状を有している。 このような基板１上の画素電極４領域を除いた他の部
分（実際には、既存のフォトリゾグラフィー技術の合せ
精度に依存して、第１図（ａ）に点線で示されるように
画素電極４の外周部の所定の幅の領域が含まれる。ま
た、第１図（ａ）に点線で示した領域は、画素電極４の
外周部と実質的に相似形である。）、即ち、マトリック
ス配線やTFT等の領域を通過する透過光を阻止するため
に、この発明では、絶縁性遮光膜11が設けられ、この遮
光膜11上に例えばポリイミド、ポリアミド、ポリビニル
アルコール等からなる液晶配向制御膜（図示せず）がラ
ビング処理により形成され、液晶８に接している。な
お、絶縁性遮光膜11と画素電極４の外周部とが重なり合
う（第１図（ｂ）参照）領域の幅は、既存のフォトリゾ
グラフィー技術の合せ精度によれば、量産時においてさ
え、おおむね３ミクロン以内である。 一方、基板２の内面には、各画素電極４に対応した位
置にR.G.Bのカラーフィルタ６が形成され、このカラー
フィルタ６上には例えばインジウム・スズ酸化膜等から
なる透明導電膜、更にその上にラビング処理された液晶
配向制御膜（図示せず）からなる対向電極７が形成さ
れ、液晶８に接している。 さて次に、特に具体的な実施例として、絶縁性遮光膜
11の材料に黒色染料を含有したポリマーを用いた場合に
つき説明する。 この母材となるポリマーとしては、電気絶縁性及び耐
熱性に優れ、且つ染料との相溶性が良好であることが要
求され、具体例としてはポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリエステルア
ミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリ
レート、ポリエーテルエーテルケトン、ポタアセター
ル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリブチレンテレフ
タレート、（変性）ポリフェニレンオキサイド、ポリフ
ェニレンスルフィド、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ビスマレイミド樹脂等を挙げることが出来、こ
れらポリマーは１種もしくは２種以上の混合系で使用さ
れる。 又、黒色染料としては、可視域即ち、少なくとも400
〜800nmの波長域において、光を吸収するものであれ
ば、いかなるものでも良く、具体例としては、住友化学
（株）製の商品名アミルブラックＦ−8BL、スミライト
ブラックGconc、ダイレクトディープブラックXA、スミ
フィックスブラックＢ、アルミブラックＦ−GL、スミカ
ロンブラックＳ−BF、スピリットブラックNo920、ジャ
パノールファーストブラックDconc、スミカラーブラッ
クPR−3F−365、スミカラーブラックPR−8T−364、スミ
カラーブラックPR−8T−363、オイルブラックNo1、三井
東圧化学（株）製の商品名ミツイPSブラックＢ、ミツイ
PSブラックEX−58、ミツイPSブラックEX−174、田岡化
学（株）製の商品名オレオゾールファーストブラックBL
N等を挙げることが出来る。 又、赤色染料、青色染料、緑色染料、黄色染料等の着
色染料を２種以上配合し、黒色化して使用する方法も包
含するものである。 この発明における黒色染料の使用量は、ポリマー100
重量部に対し１〜200重量部、好ましくは５〜150重量部
の範囲である。黒色染料の使用量が１重量部未満の場合
には、光の吸収効果が劣り、一方、200重量部を超える
場合には、塗膜の形成が困難となる。 又、この発明においては、光吸収能の効果を向上させ
る目的で、赤外線吸収剤を使用することも可能である。
このとき用いる赤外線吸収剤は、700〜1500nmの波長域
において光を吸収するものであれば、特に限定されず、
具体例としては三井東圧化学（株）製の商品名PA1001、
PA1005、PA1006等のPAシリーズ、保土ケ谷化学工業
（株）製の商品名HR102、HR105−Ｒ等のHRシリーズを挙
げることが出来る。これら赤外線吸収剤の使用量は、上
記ポリマー100重量部に対し0.1〜50重量部、好ましくは
0.5〜40重量部の範囲である。 次に、具体例を挙げ、更に詳しく説明する。 具体例１…黒色ポリマーの調整及び性能 攪拌棒、温度計及び滴下ロートを備えた反応フラスコ
（内容積500ml）にピロメリット酸二無水物13.086g、
３、３′、４、４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物19.340g、及びＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド1
50gを投入し、充分に攪拌して０℃に保持したまま、こ
こに１、４−ビス（４−アミノフェキシ）ベンゼン17.5
38gをＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド130gに溶解した溶
液を滴下ロートで徐々に滴下した。滴下終了後、０〜10
℃で４時間攪拌を行ない、ポリアミド酸溶液を得た。こ
のようにして得られたポリアミド酸溶液に黒色染色（住
友化学（株）製の商品名スピリットブラックNo920）4.2
g及び赤外線吸収剤（三井東圧化学（株）製の商品名PA1
006）1.0gをＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド35gに溶解し
た溶液を加え、充分に混合して黒色ポリアミド酸溶液を
得た。この溶液を石英のガラスウエハーに回転数2000rp
mにてスピンナー塗布した。次いで100℃で20分間、150
℃で20分間、250℃で１時間乾燥及び硬化して、膜厚1.8
μｍの黒色ポリイミド膜を形成した。このようにして得
られた黒色ポリイミド膜の光透過率を測定した結果、第
２図に示すように満足すべきものであった。 具体例２…表示装置の製造方法及び性能 常法により走査線電極、信号線電極、水素化非結晶シ
リコンを半導体材料として用いたTFT、画素電極などを
形成したガラス製透明基板上に黒色ポリアミド酸溶液を
2000rpmにてスピンナー塗布し、次いで100℃で30分、15
0℃で１時間乾燥及び硬化して膜厚2.0μｍの黒色ポリイ
ミド膜を形成した。次いで、周知のフォトリゾグラフィ
ー技術を用いて、画素電極部分の開口を含めた所望パタ
ーンを得た。ここで、黒色ポリイミドのエッチングに
は、ヒドラジン／エトレンジアミン（重量比5:5）溶液
を用いた。 引き続き窒素ガスによる乾燥を行なった後、200℃で
1.5時間の加熱処理をすることにより、ポリアミド酸の
完全硬化を行なった。このようにして作製した基板の表
面に常法に従って配向制御膜を設け、ラビング処理し、
予めカラーフィルタ及び透明対向電極及び配向制御膜等
を設けた対向電極基板とを対にして液晶表示装置を作製
した。このようにして得られた表示装置の信号電圧に対
する透過率特性の測定結果を第３図に示す。 この第３図から明らかなように、従来法によった場合
はコントラスト比が10程度であったが、この発明におけ
る遮光膜11の効果により、コントラスト比が50と大幅な
改善が見られた。 ［発明の効果］ 以上に詳述した通り、この発明の表示装置は画素電極
を除いた他の領域からのいわゆる非変調光を充分に阻止
し得る機能があり、表示性能の一つであるコントラスト
比の向上に大きく寄与する。 又、絶縁性遮光膜材料を用いたことにより、構造的に
電気的短絡、リーク等を考慮しなくて済み、既存のアク
ティブ・マトリックス配線を用いた全ての表示装置に容
易に適用出来る。 特に、光の吸収が極めて大きい黒色ポリマーを採用し
た場合、容易な工程にて製造出来、軽量、薄型化された
安価な表示装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）、（ｂ）はこの発明の一実施例に係る表示
装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿って切断し矢印方向に見た断面図、第２図は
この発明の表示装置における黒色ポリマーの透過率スペ
クトルを示す特性曲線図、第３図はこの発明の表示装置
における透過率−信号電圧特性を従来例と比較して示す
特性曲線図、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は
従来の表示装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿って切断し矢
印方向に見た断面図である。 １、２…基板、３…偏光板、４…画素電極、５…信号
線、６…カラーフィルタ、７…対向電極、８…液晶、11
…遮光膜。
装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿って切断し矢印方向に見た断面図、第２図は
この発明の表示装置における黒色ポリマーの透過率スペ
クトルを示す特性曲線図、第３図はこの発明の表示装置
における透過率−信号電圧特性を従来例と比較して示す
特性曲線図、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は
従来の表示装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿って切断し矢
印方向に見た断面図である。 １、２…基板、３…偏光板、４…画素電極、５…信号
線、６…カラーフィルタ、７…対向電極、８…液晶、11
…遮光膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大場 正幸
川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社
東芝総合研究所内
(56)参考文献 特開 昭56−27114（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−41086（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．複数の行電極および複数の列電極から構成されるマ
トリックス配線の各交点に非線形素子を介して接続され
た画素電極を有する第１の基板と対向電極を形成した第
２の基板との間に、電気・光変調物質の層を挟持してな
る表示装置おいて、 上記第１の基板上に、上記行電極及び列電極のそれぞれ
と上記非線形素子と上記画素電極の外周の形状に沿って
上記画素電極の周縁部を覆うように形成された絶縁性遮
光膜を有することを特徴とする表示装置。 ２．上記絶縁性遮光膜は、有機樹脂からなることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の表示装置。 ３．上記画素電極の周縁部を覆う絶縁性遮光膜の形状
が、上記画素電極の外周部にほぼ相似形であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の表示装置。 ４．上記絶縁性遮光膜は、光透過率スペクトルにおい
て、可視域の平均光学濃度が1.0以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の表示装置。 ５．上記絶縁性遮光膜の電気抵抗率は、10オーム・セン
チメートル以上であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の表示装置。 ６．上記絶縁性遮光膜は、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリエステルア
ミド、及びポリエーテルスルホンの少なくとも一種から
なるポリマーであることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の表示装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP61209065A JP2721153B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61209065A JP2721153B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 表示装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP8598896A Division JP2752348B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6364023A JPS6364023A (ja) | 1988-03-22 |
| JP2721153B2 true JP2721153B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=16566669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61209065A Expired - Lifetime JP2721153B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2721153B2 (ja) |
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| JP2758410B2 (ja) * | 1988-08-19 | 1998-05-28 | 三菱電機株式会社 | マトリクス型表示装置 |
| JPH02135424A (ja) * | 1988-11-17 | 1990-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示装置 |
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| JPH07271020A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-20 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ブラックマトリックス形成用感光性組成物、カラーフィルター基板及びそれを用いた液晶表示装置 |
| JPH07168206A (ja) * | 1994-11-11 | 1995-07-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示装置の製造方法 |
| EP0736793A3 (en) | 1995-04-03 | 1997-01-22 | Toshiba Kk | Light shielding film, liquid crystal display device and light shielding film forming material |
| KR100213968B1 (ko) | 1996-07-15 | 1999-08-02 | 구자홍 | 액정표시장치 |
| WO1998009191A1 (fr) * | 1996-08-29 | 1998-03-05 | Seiko Epson Corporation | Affichage a cristaux liquides et son procede de production |
| JP2001075104A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-03-23 | Sharp Corp | 液晶表示装置およびその製造方法 |
| TW575775B (en) | 2001-01-29 | 2004-02-11 | Hitachi Ltd | Liquid crystal display device |
| JP5183754B2 (ja) * | 2010-02-12 | 2013-04-17 | キヤノン株式会社 | 光学素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5627114A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-16 | Canon Inc | Liquid crystal display cell |
| JPH0658591B2 (ja) * | 1983-08-15 | 1994-08-03 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶カラープロジェクション装置 |
-
1986
- 1986-09-05 JP JP61209065A patent/JP2721153B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6364023A (ja) | 1988-03-22 |
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Legal Events
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |