JP3205767B2 - 透過型液晶表示装置 - Google Patents

透過型液晶表示装置

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    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136209—Light shielding layers, e.g. black matrix, incorporated in the active matrix substrate, e.g. structurally associated with the switching element

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、液晶を利用して文
字や画像を表示する透過型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、マルチメディア機器の開発が盛ん
に行なわれるようになり、中でも、映像表示装置として
液晶表示装置が注目を集め、既に、ビデオカメラのビュ
ーファインダーや液晶プロジェクタ等、製品化もなされ
ている。
【０００３】図５に従来の液晶パネルの断面図を示す。
当該液晶パネルは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を画素
スイッチ及び周辺駆動回路に用いたアクティブマトリク
ス駆動方式透過型のカラー表示装置である。図５中、８
はＴＦＴ基板で、ガラス基板上に、走査線に接続された
ゲート１０、信号線に接続されたソース１１、ドレイン
１２からなる画素スイッチ用ＴＦＴ、及びドレイン１２
に接続された画素電極１４、配向膜１５、偏光板１６を
有している。一方、カラーフィルター（ＣＦ）基板１は
ガラス基板上にカラーフィルター４、共通電極５、配向
膜６、偏光板２を有し、ＴＦＴ基板８との間に液晶層７
を挟持している。１９はバックライト、１０１はブラッ
クマトリクスである。また、２４は周辺駆動回路及びシ
ール部等の周辺部（非表示部）、２５は表示部、２１は
観察者である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来の液
晶パネルでは２１に示すようにＴＦＴ基板８側から観察
することになる。従って、ＣＦ基板１側から観察する場
合に比較して液晶層７からの距離、即ち光学的距離が長
いために光学系による拡大率が大きくとれないという問
題があった。
【０００５】また、図５の液晶パネルでは、隣接するカ
ラーフィルター間にブラックマトリクス１０１が遮光層
として設けられているが、表示画素の周辺部に当たるブ
ラックマトリクス１０１とカラーフィルター４とが重な
る部分では、段差により液晶の配向に乱れが生じ、表示
劣化が見られた。従って、より平坦なＣＦ基板表面を得
る技術が待望されていた。
【０００６】ブラックマトリクス１０１はＴＦＴ基板８
上に設けられた周辺駆動回路や画素スイッチ用ＴＦＴを
遮光する役割が有るため、容易に取り除くことはできな
い。ＴＦＴ基板８側に遮光層を設けてＣＦ基板１からブ
ラックマトリクス１０１を取り除く試みも行なわれてい
るが、カラーフィルター４の基板への密着性が不十分で
あり、信頼性が低く、実用化されていない。
【０００７】またさらに、ＣＦ基板１側のブラックマト
リクス１０１の開口部によって画素の表示領域が規定さ
れているが、ＴＦＴ基板８とＣＦ基板１との位置合わせ
精度に限界があり、歩留を高めるために、位置ずれを吸
収できるようにブラックマトリクス１０１の開口領域を
狭めており、開口率が低く表示が暗いという問題もあっ
た。
【０００８】本発明の目的は、上記課題を解決した透過
型液晶表示装置を提供することにあり、明るく、高コン
トラスト、大画面の透過型液晶表示装置を実現するもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、アクティブマ
トリクス基板とカラーフィルターを有するカラーフィル
ター基板間に液晶層を狭持してなる液晶パネルと、アク
ティブマトリクス基板の外側に配置した光源と、を有す
る透過型の液晶表示装置であって、上記アクティブマト
リクス基板が表示領域と該表示領域の周囲に位置する非
表示領域とを有し、該表示領域内にブラックマトリクス
として機能する遮光層を有し、該非表示領域内に単結晶
Ｓｉトランジスタで構成された周辺駆動回路を有し、表
示領域内に画素スイッチとしてＴＦＴを有し、上記アク
ティブマトリクス基板と光源との間に、上記非表示領域
を遮光する放熱板を有することを特徴とする。本発明に
おいては、上記構成により大画面化、液晶の配向乱れの
防止が図られる。
【００１０】さらに本発明においては、カラーフィルタ
ーをＳｉＣＨ3層を形成した上に設けることにより基板
への密着性を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】［参考形態１］ 本発明の参考となる第１の形態について図１にその断面
図を示して説明する。本参考形態は、画素スイッチ及び
周辺駆動回路にＴＦＴを用いた液晶表示装置である。
【００１２】図１中、先に説明した図５の従来の液晶表
示装置と同じ部位には同じ符号を付して説明を省略す
る。図１において、３はアライメントマーク層で遮光に
も使用する。９はＳｉＣＨ3層、１８はバックライトの
放熱板、１７はバックライト１９とＴＦＴ基板とを固定
する治具である。本実施形態の説明にあたっては、バッ
クライト１９として平板型バックライトを用いたが、こ
の代わりにＬ．Ｅ．Ｄ光源を用いた照明を用いても良
い。
【００１３】本参考形態では、観察者２１はＣＦ基板１
側から表示を見る構成になっている。これにより、液晶
層７からの光学的距離が従来よりも短くなり、光学系を
介した場合の拡大率が高くなった。本実施形態をヘッド
マウントディスプレイに応用した時の光学系を図２に示
す。図２中、３４が液晶表示装置、３３ａが第１の光学
部材、３３ｂが第２の光学部材でその界面に凹面ミラー
３２を形成している。３１は第１の光学部材３３ａの全
反射面である。
【００１４】図２に示されるように、液晶表示装置３４
からの光は、第１の光学部材に入射し、全反射面３１及
び凹面ミラー３２で反射して観察者２１に観察される。
本参考形態では上記したように、液晶表示装置において
液晶層７からの光学的距離が短くなっているため、３０
〜５０インチの虚像が観察され、大画面表示が実現す
る。
【００１５】また本発明の液晶表示装置では、パネル内
部の周辺駆動回路の遮光を放熱板１８で行なうため、新
たに遮光層を設ける必要がなく、部品点数の増加による
重量化、大型化が防止されている。また、ＴＦＴ基板８
に遮光層１３を設けて、従来のブラックマトリクスの作
用を持たせることにより、ＣＦ基板１からブラックマト
リクスを除き、ＣＦ基板１表面の平坦化を実現し、段差
により生じる液晶の配向不良が防止され、高コントラス
トが得られる。
【００１６】また、本参考形態ではカラーフィルター４
をＳｉＣＨ3層９上に形成しているため、基板との密着
性が高められている。
【００１７】さらに、本参考形態では各カラーフィルタ
ー４を間隙を設けて配置しているため、各色のカラーフ
ィルターが位置ずれを起こしても、容易には重ならな
い。
【００１８】カラーフィルター４の端部が通常、膜厚、
色特性が中心部とは変化しているとしても、画素の開口
部は図１に２２で示されるように、遮光層１３により規
定されているため、上記カラーフィルター端部は遮光領
域に入り、表示には影響しない。従って、ブラックマト
リクスの段差がないことに加えて、カラーフィルター端
部による影響も防止されて表示特性が向上する上、ＴＦ
Ｔ基板１に設けられた遮光層１３の開口部により開口領
域が規定されているため、基板の位置合わせには関係な
く、開口部を設定することができ、開口率を高めて明る
い表示を得ることができる。
【００１９】［参考形態２］第 ２の参考形態について図３にその断面図を示して説明
する。本図についても第１の参考形態と同じ部位には同
じ符号を付し、説明を省略する。
【００２０】本参考形態の特徴は、ＣＦ基板１の外側表
面に反射防止層として反射防止コーティング３７を設
け、さらに非表示領域２４にアライメントマーク層３を
設けて外光の反射を防止している点にある。即ち、観察
者２１には、バックライト１９からの透過光だけでな
く、外光が観察者側から入射してその光がＣＦ基板１表
面、特に非表示領域２４において反射して観察者２１に
観察され、表示画面が見にくくなる問題があったが、本
構成により、外光の影響、特に非表示領域２４からの反
射光が防止され、高コントラストな表示が明るい屋外に
おいても実現する。
【００２１】［実施形態１］ 本発明の実施形態について図４にその断面図を示して説
明する。本図についても、第１の参考形態と同じ部位に
は同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２２】本発明の特徴は、アクティブマトリクス基
板として単結晶Ｓｉ基板を用い、周辺駆動回路を単結晶
Ｓｉトランジスタで構成、画素スイッチにはＴＦＴを形
成してＴＦＴ基板を構成し、表示領域の単結晶Ｓｉを除
去して透過型としたことにある。図４において、４２は
ｎ型のＳｉ基板、４４はｐ型ウエル層、４５はソース、
４６はドレイン、４７はゲート、４８はソース・ドレイ
ン用電極で、ｎ型ＭＯＳＦＥＴを構成している。周辺駆
動回路はＣＭＯＳ構成が望ましく、図４には示されてい
ないが、ｐ型ＭＯＳＦＥＴも設けられている。４９は熱
酸化膜、５０は表示領域に膜を張らせるためのテンシル
応力を有するＬｐ−ＳｉＮ及びその表面に設けられた酸
化膜、５１はＳｉ基板４２をエッチングによりくりぬい
て形成された空洞部である。
【００２３】本実施形態では、ＣＦ基板１として、Ｓｉ
と熱膨張係数が近い材料、例えばＨＯＹＡ社製のＳＤ−
２、コーニング社製の７７４０等が適している。
【００２４】本発明では、周辺駆動回路が単結晶Ｓｉか
らなるトランジスタにより構成されているため、高速駆
動が可能であり、高精細画素、例えば水平１０００〜２
０００画素の高精細パネルにおいても容易に実現され
る。
【００２５】しかしながら、単結晶Ｓｉ基板にバックラ
イト１９からの光が当たるとキャリアが発生し、周辺駆
動回路が誤動作する。本発明ではバックライト１９の発
熱板１８により周辺駆動回路が遮光されるため、この問
題が解決されている。また、Ｓｉ基板は石英基板よりも
安価であり、周辺駆動回路の微細化も可能でチップサイ
ズが小さくなるため、低コスト化、小型化が図られる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置によれば、重量化、大型化等の弊害を生じることな
く高コントラストで明るい表示が実現し、ヘッドマウン
トディスプレイに応用した際には大画面表示が可能とな
る。また、ＳｉＣＨ3を設けることにより、カラーフィ
ルターの基板への密着性が高まり、信頼性の高い表示装
置を提供することができる。さらに、単結晶Ｓｉ基板を
利用したことにより、周辺駆動回路の誤動作を生じるこ
となく、高精細化、低コスト化、小型化を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考となる第１の形態の断面図であ
る。
【図２】第１の参考形態を用いたヘッドマウントディス
プレイの模式図である。
【図３】本発明第２の参考形態の断面図である。
【図４】本発明の実施形態の断面図である。
【図５】従来の液晶パネルの断面図である。
【符号の説明】
１ カラーフィルター（ＣＦ）基板 ２ 偏光板 ３ アライメントマーク層 ４ カラーフィルター ５ 共通電極 ６ 配向膜 ７ 液晶層 ８ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板 ９ ＳｉＣＨ3層 １０ ゲート １１ ソース １２ ドレイン １３ 遮光層 １４ 画素電極 １５ 配向膜 １６ 偏光板 １７ 治具 １８ 放熱板 １９ バックライト ２１ 観察者 ２４ 非表示部 ２５ 表示部 ３１ 全反射面 ３２ 凹面ミラー ３３ａ 第１の光学部材 ３３ｂ 第２の光学部材 ３４ 液晶表示装置 ３５ 入射面 ３７ 反射防止コーティング ４２ Ｓｉ基板（ｎ型） ４４ ｐ型ウエル ４５ ソース ４６ ドレイン ４７ ゲート ４８ 電極 ４９ 熱酸化膜 ５０ Ｌｐ−ＳｉＮ及び酸化膜 ５１ 空洞部 １０１ ブラックマトリクス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−18916（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−56160（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−134272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−66501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56387（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−85712（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−54679（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/136 500 G02F 1/1335 G02F 1/1333

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アクティブマトリクス基板とカラーフィ
    ルターを有するカラーフィルター基板間に液晶層を狭持
    してなる液晶パネルと、アクティブマトリクス基板の外
    側に配置した光源と、を有する透過型の液晶表示装置で
    あって、上記アクティブマトリクス基板が表示領域と該
    表示領域の周囲に位置する非表示領域とを有し、該表示
    領域内にブラックマトリクスとして機能する遮光層を有
    し、該非表示領域内に単結晶Ｓｉトランジスタで構成さ
    れた周辺駆動回路を有し、表示領域内に画素スイッチと
    してＴＦＴを有し、上記アクティブマトリクス基板と光
    源との間に、上記非表示領域を遮光する放熱板を有する
    ことを特徴とする透過型液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 上記カラーフィルター基板が、上記非表
    示領域を遮光するアライメントマーク層を有することを
    特徴とする請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 上記カラーフィルター基板が、非表示領
    域に反射防止層を有する請求項２に記載の透過型液晶表
    示装置。
  4. 【請求項４】 上記カラーフィルター基板は、ＳｉＣＨ
    3層を介してカラーフィルターが基板上に形成されてい
    る請求項１〜３のいずれかに記載の透過型液晶表示装
    置。
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