JP3210639B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
し、特に広視野角かつ高輝度表示の技術に関するもので
ある。
示装置について説明する。
開示された横電界印加方式の液晶表示装置の断面図であ
る。なおここに、横電界印加方式とは、透明基板の一方
の内面に画素電極と対向電極の双方を同一面上に形成
し、これら同一面上に形成した画素電極と対向電極間に
電位を与え、透明基板の板面と平行する方向の横電界を
液晶に印加して液晶分子の配列を制御する方式であり、
これにより装置の表示の視野角依存性の改善を図るもの
である。
信号線)に直交する方向かつ後に説明する半導体スイッ
チ素子のない部分の上下方向(基板面に直交する方向)
断面を示し、(b)は同じく半導体スイッチ素子の存在
する部分の断面を示し、(c)はソースバスラインに平
行方向かつ半導体スイッチ素子の存在する部分の断面を
示す。
の透明基板である。2は、対向電極である。3aは、ゲ
ート電極である。4は、ソースバスラインである。5
は、画素電極、5aは、その延長端部である。6は、半
導体スイッチ素子である。7は、液晶層である。8aは
下部の、8bは上部の配向膜である。9は透明絶縁層で
ある。
いては、2枚の透明基板1aと1bが相対向して配置さ
れ、その対向面間に配向膜を介して液晶が封入されてお
り、更に配向膜が液晶層の上下両面に接して液晶分子を
所定の配向に整列させる点は従来広く採用されているも
のと同じである。
る側の透明基板、この装置では1a側には配向膜8aと
透明基板1aとの間に透明絶縁層9が配置され、この透
明絶縁層によってソースバスラインと対向電極との間及
びソースバスラインと画素電極との間をそれぞれ絶縁
し、併せて対向電極とソースバスラインの位置を本装置
の使用者から見て(が表示面を見る場合に)重ね合わせ
て配置することが可能な構造となっている点に特徴があ
る。
生する遮光部分の面積を小さくすることが可能となり、
画素部分の開口率が高まるため、画面全体の輝度が向上
する。
うな構造の液晶表示装置の場合には、 (1)アレイ基板とこれに対向する基板とを貼り合わせ
る際に、画素の寸法が小さいだけにどうしても対向基板
に設けた遮光層(ブラックマトリックス)とソースバス
ライン、あるいは対向電極との位置ずれを完全になくす
ことは困難であり、このためその余裕として遮光部分を
拡げなければならない。 (2)ソースバスラインと対向電極とを積み重ねるのに
必要な透明絶縁層を形成するという従来にないプロセス
が必要になる。
ックマトリクスにずれ吸収の余裕を設ける必要がなく、
しかも従来にないプロセスが新しく必要になるというこ
とがなく、ひいては単に画素部の開口率が高いだけでな
く、製造に必要なプロセスも増加しない構造の液晶表示
装置、特に横電界印加方式の液晶表示装置の開発が望ま
れている。
鑑みなされたものであり、遮光層に工夫を凝らしたもの
である。具体的には、以下の構成としている。
極、画素電極、走査信号線、映像信号線及び半導体スイ
ッチ素子を形成したアレイ側基板と、対向基板その他勿
論液晶層、両基板間のスペーサとを有する横電界印加方
式の光透過型や反射型の液晶表示装置であって、対向電
極と映像信号線は、基板面に直交する方向から見た場合
に、各々の形成パターンの位置が相互に重なり合うよう
絶縁層を介して積層され、絶縁層は、カラー表示用画素
の周辺部にそのための赤、緑、青等(その他、シアン、
マゼンタ、イエロー)の3色のカラーフィルター(含
む、均等物)を形成する材料からなることを特徴として
いる。
査信号線、映像信号線及び半導体スイッチ素子を形成し
たアレイ側基板と、対向基板とを有する液晶表示装置に
おいて、以下の作用がなされる。
と積層型映像信号線であり、基板面に直交する方向(使
用者が表示面を見る方向。従って、見る位置が必ずしも
正面でない場合にこれを考慮して多少直交方向からずれ
ている場合をも含む。)から見た場合に、各々の形成パ
ターンの位置が相互に重なり合うよう絶縁層を介して積
層され、そのため開口率の減少が防止される。
り、カラー表示用画素の周辺部にそのための赤、緑、青
等の3色のカラーフィルターを形成する材料と兼用され
て作製されている。
示用画素間に存在する遮光層は、赤、緑、青等の3色の
カラーフィルター用の材料のうち、相隣り合うそして相
互に相違する色彩の2つの層を画素周辺部で積層してな
ることを特徴としている。
材料兼用遮光層であり、赤、緑、青等の3色のカラーフ
ィルター用の材料のうち、相隣り合う相違する2色の層
を画素周辺部で積層して形成されている。
存在する遮光層若しくは材料兼用遮光層は、積層型遮光
層若しくは積層型材料兼用遮光層であり、基板面に直交
する方向から見た場合に、その形成パターンが対向電極
あるいは信号電極の形成パターンの位置と重なり合って
形成されているため、開口率減少につながらない。
基づいて説明する。 (第1の実施の形態)本実施の形態は、横電界印加方式
の液晶表示装置に関するものである。
ら説明する。
部の上下方向の断面を、図3に、その要部の上部から見
た平面を示す。
ついて示した図1と同じ部品(部分、構成)について
は、本発明の趣旨に関係しない限り原則として図1と同
一の符号を付してある。またこのため、それらの説明は
省略する。そしてこのことは、後に説明する他の実施の
形態でも同様である。
は、赤色カラーフィルター材料である。10gは、緑色
カラーフィルター材料である。10bは、青色カラーフ
ィルター材料である。11は、カラーフィルター材料の
赤10r、緑10g、青10bの3色のうち、隣り合う
2色の層で形成された遮光層である。
心に説明する。
電膜でパターニングされた走査信号線(ゲートバスライ
ン)3を形成し、さらにその上面に絶縁膜(図示せず)
を形成した後、a−Si等からなる半導体スイッチ素子
6やAl等からなる導電膜でパターニングされた映像信
号線(ソースバスライン)4を形成する。
0〜100μm角程度の画素電極5を透明導電体である
ITO膜、あるいはAl等からなる導電膜で櫛形にパタ
ーニングして形成する。
カラーフィルター材料を順に所定の位置に形成する。こ
の際、隣り合うそして異なる色彩のカラーフィルター材
料、例えば赤と緑とを両方の周辺部で重ね合わせて遮光
層とする。なお、この重ね合わせの方法であるが、図2
に示す場合には、最初赤色のカラーフィルターがガラス
基板全面に形成される。そして、このカラーフィルター
が必要な部分、具体的には赤色の画素の部分とその周辺
の遮光層部分にレジストが塗布され、その上でレジスト
を塗布されていない部分の赤色のカラーフィルターは、
エッチングで除去される。
分にのみ赤色のカラーフィルターの形成された基板全面
に形成される。そして、この黄色のカラーフィルターが
必要な部分、具体的には黄色の画素の部分とその周辺の
遮光層部分のみが同様にレジストの塗布、その後のエッ
チングにて基板上に残され、他の部分のものは除去され
る。最後に、ほぼ同様の手段で青色のカラーフィルター
が形成されることとなる。
しては、アクリル系等の樹脂材料に顔料あるいは染料を
分散させたものを用いる。 更に、この遮光層の上に対
向電極2を透明導電体であるITO膜、あるいはAl等
からなる導電膜で櫛形にパターニング形成した後、液晶
の分子の配列を整列させるための配向膜8aをポリイミ
ド等で形成する。
配向膜8bを形成する。
に、ラビングクロスで各々所定方向のラビングを施し、
周辺部を周辺用壁部材とシール剤を使用して接着接合し
た後、透明基板間のスペースにあらかじめ形成してある
注入部(孔)より液晶を真空吸引法にて注入しその後注
入部を封止する。
る。
査信号線から入力される駆動信号によってオン、オフ制
御される。そして、半導体スイッチ素子と接続された画
素電極と、対向電極との間に印加された電圧によって電
界を発生させ、液晶の配向を変化させて各画素の輝度を
制御し、画像を表示する。従って、ここまでは従来方式
の横電界印加方式の液晶表示装置と同じである。
映像信号線4と対向電極2とは、本装置の表示面を見る
者から見た場合に、各々の形成パターンの位置が重なり
合うよう絶縁層を兼ねたカラーフィルター材料10r、
10g、10bの周辺部を介して積層され、かつそのカ
ラーフィルター材料の周辺部は相隣り合う他のカラーフ
ィルター材料と重ね合わせ部を形成し、これにより遮光
層、いわゆるブラックマトリクスとしている。
極と映像信号線とは各々に印加される電圧の影響や、他
の電極や絶縁層を形成する際に生じる凹凸等の課題があ
り、各々の形成パターンの位置が重なり合うようなパタ
ーンに形成することは困難であった。また、その課題を
解決する手段としてアクリル系の透明レジスト材料等を
使用して平坦化し、絶縁層としていた。
ックマトリックス材料を不必要とし、各々の形成パター
ンの位置が重なり合うようなパターンにするためだけの
特別な材料やプロセスなしで高開口にすることが可能と
なるだけでなく、透明基板にカラーフィルター材料を直
接形成するので、図上、上下2枚の透明基板を貼り合わ
せる際に生じるずれを小さくすることが可能となる。そ
の結果、製造プロセスの都合による開口率の減少を防止
することができる。 (第2の実施の形態)本実施の形態の液晶表示装置は、
透明基板に垂直に電界が印加される方式のものである。
参照しながら説明する。
部の断面図であり、図5は、同じく平面図である。
に参照しつつ製造方法を中心に説明する。
からなる導電膜でパターニングされた走査信号線3(図
4では図示せず)を形成し、さらにその上面に絶縁膜
(図示せず)を形成した後、ポリ−シリコンやアモルフ
ァスシリコン等からなる半導体スイッチ素子6とAl等
からなる導電膜でパターニングされた映像信号線4を形
成する。
料10r、10g、10bを所定位置に順に形成する。
この際、先の実施の形態と同じく相隣り合うカラーフィ
ルター材料、例えば赤と緑の周辺部を重ね合わせて遮光
層11とする。
に、各画素に対応する画素電極5aを透明導電体である
ITO膜等で形成する。
整列させるための配向膜8aを形成する。
bには、透明導電体であるITO膜によって対向電極5
bを形成したのち、同じく配向膜8bを形成する。
板は、各々所定の方向にラビングを施し、周辺部をシー
ル剤で接着した後、内部のスペースへ液晶を注入し、そ
の後注入部を封止する。
る。
に直交する映像信号線及び走査信号線から入力される駆
動信号によってオン、オフ制御される。そして、半導体
スイッチ素子と接続された画素電極と、図示していない
対向電極との間に印加された電圧によって液晶の配向を
変化させ各画素の輝度を制御し、画像を表示する。
映像信号線及び走査信号線等とを絶縁するための絶縁層
として相相違する色彩のカラーフィルター材料の周辺の
重ね合わせ部を使用し、また相隣り合うカラーフィルタ
ー材料の重ね合わせ部を遮光層11としている点は先の
第1の実施の形態と同じである。従って、先の第1の実
施の形態と同様の効果が生じる。
を大きくするために、半導体スイッチ素子等を形成した
部分を平坦化し、かつ半導体スイッチ素子等と導通をと
る必要があるため、アクリル系の透明レジスト材料等で
この種の絶縁層を使用しているが、本実施の形態では映
像信号線、走査信号線、半導体スイッチ素子等を形成し
た透明基板上にカラーフィルター材料を形成するため、
画素開口部を大きくするためだけの特別な材料やその製
造プロセスを必要としないという効果も生じる。 (第3の実施の形態)本実施の形態は、カラーフィルタ
ー材料等を対向基板の間隔を一定に保持するスペーサに
も使用するものである。
表示装置の要部の断面図である。
を参照しながら説明する。
4及び半導体スイッチ素子(図示せず)は、先の第1の
実施の形態と同じプロセスで形成する。
製造方法について概略説明する。
成する。更に、この赤色カラーフィルター材料の上部、
各色彩画素の周辺部のブラックマトリクスが形成される
部分に対向電極2を透明導電体であるITO膜、あるい
はAl等からなる導電膜で櫛形にパターニング形成す
る。
色カラーフィルター材料を除去する。
gの膜を形成する。しかる後、青色の画素となる部分の
緑色カラーフィルター材料を除去する。なおこの場合、
必要に応じて既に形成してある赤色の画素に相当する部
分のカラーフィルター材料上には、その上部の緑色のカ
ラーフィルターを除去し易いようあらかじめレジスト膜
を形成しておく。最後に、青色のカラーフィルター材料
10b膜を形成し、不必要な部分は除去する。ところで
この際、各色彩用画素の周辺部では、相隣り合うカラー
フィルター材料を重ね合わせて遮光層とし、更に残りの
カラーフィルター材料を一部積み重ねて形成し、必要な
基板間隔(セルギャップ)を得るためのスペーサの一部
とする。
で液晶の分子の配列を整列させるための配向膜8aを形
成する。
bにも、同様に配向膜8bを形成する。
透明基板から液晶パネルを作製する工程と、画像を表示
する動作原理も先の第1の実施の形態と同じである。
カラーフィルター材料を積み重ねてできるスペーサの柱
が影になって配向不良となったり、柱が折れてしまう恐
れがあるので、紫外線(UV光)で配向を得る光配向を
採用したのが異なる。またこのため、カラーフィルター
材料としては、光反射型の有機膜を使用するのは勿論で
ある。ただし、光配向については、例えば、液晶若手研
究会編 「液晶材料研究の基礎と応用」 シグマ出版
1998年刊 179頁、255〜260頁等に記載さ
れている周知技術であるため、その説明は省略する。
違するカラーフィルター材料を画素周辺部で積層させて
遮光層を形成するだけでなく、3色のカラーフィルター
全てと配向膜をも積層させてセルギャップ用のスペーサ
をも形成している。
であったブラックマトリックス材料及びその製造プロセ
スが不必要となり、併せて高開口にするだけでなく、ビ
ーズ状のスペーサの散布工程も不必要となる。
め、これがパネル内で移動してアレイ基板を傷つけた
り、バックライトの光で乱反射して画質を損なったりす
る恐れもなくなる。 (第4の実施の形態)本実施の形態も横電界方式の場合
であるが、カラーフィルターは対向基板側に形成され
る。
部の断面図である。
する。
ッチ素子(図示せず)を先の第1の実施の形態と同じプ
ロセスで形成する。
第1絶縁膜12を形成し、その上に対向電極2を形成す
る。
3を形成し、その上に導電性の物質からなる必要最小限
の幅の遮光層11を形成する。
料を使用して、電圧の印加が可能なようにすれば、横電
界印加方式ではどうしてもクロストーク(cross
talk、液晶の応答性の遅いのに基づく視認性の悪
化)が生じ易いが、画素電極への変調効果を抑制してク
ロストークを抑える等、画質の改善を行うことが可能と
なる。
晶2の分子の配列を整列させるための配向膜8aを形成
する。
板1bには、各色用のカラーフィルター材料によりカラ
ーフィルターを形成し、更にその上に配向膜8bを形成
する。ただし、アレー基板に遮光層が形成されているた
め、各色用のカラーフィルター材料は画素周辺部で相互
に細い配向膜の帯81を介して孤立化して形成する。
板からパネルを作製する工程と画像を表示する動作原理
は、先の各実施の形態1と同じである。
とは各々の電極パターンが重なり合うよう絶縁層を介し
て積層され、更にその上に2つのパネルの貼り合わせの
際のずれの補償を考慮することなく、性能から定まる幅
の遮光層を形成している点が従来と大きく異なる。
効果が得られる。 (第5の実施の形態)本実施の形態も横電界方式の場合
である。
部の断面図である。
ジスト等の絶縁材料で構成され、映像信号線の上に平坦
化絶縁膜を形成することなく、直接遮光層11を形成す
るものである。
光層が、独立して電圧を印加することによる画質の改善
効果は得られないが、それ以外は先の第4の実施の形態
と同様の効果が得られる。 (第6の実施の形態)本実施の形態は、スペーサ兼遮光
層に関するものである。
部の断面図である。
を説明する。
式の液晶表示装置において、カラーフィルター10r、
10g、10bは対向基板側に形成されている。
側基板に形成されている。
示すように、樹脂ブラックからなる遮光層11の一部を
所定の高さまで積み上げて従来のビーズ状スペーサに代
えている。そして更に、このスペーサの頂部近くに対向
電極2を設け、更にこれらの形成されたアレー側基板の
上面を配向膜8aで覆っている。
実施の形態と同様の効果が得られる。
いて説明してきたが、本発明は何もこれらに限定されな
いのは勿論である。すなわち、例えば以下のようにして
もよい。
はカラーフィルター材料を形成した後に形成する。これ
により、対向電極と画素電極をほぼ同一平面上に形成し
て、カラーフィルター材料による電圧ロスを低減し、よ
り水平な電界にしている。
力同一平面となるよう遮光層部の上側にくるカラーフィ
ルター材料を薄くしているが、これは図6に示すように
同じ厚さとしている。
1絶縁層を形成した後に形成し、対向電極と画素電極を
同一平面上に形成して、第1絶縁層による電圧ロスを低
減し、より水平な電界にしている。
としている。
形の画素からなるモザイクでなく、デルタやストライプ
としている。
ーフィルター材料等の端部が綺麗な90度角となってい
たり、図6ではカラーフィルター材料の積層部が下拡が
りの台形となっていたりしているが、これらはエッチン
グの方法等により、丸味を有していたり、適宜他の形状
となったりしいている。
Oでなく、別途本出願人が特願平11−75234号で
開示しているスピンコートを使用しての有機導電体で形
成している。
も、スピンコート等他の手段を採用している。なお、ス
ピンコートの場合、下部の層や線の如何により形成面に
多少の凹凸が存在しても、表面が平均になるという効果
が得られる。
ィルターや配向膜等の微少粒子等を溶融させた液を塗布
後、溶媒を除去することとなる。
れば、各々の形成パターンが重なり合うようにするため
だけの特別な材料やプロセスを必要とせずに、画素開口
部を拡大することが可能となる。
ィルター材料を直接形成するので、製造時2枚の透明基
板を貼り合わせる際に生じるずれを吸収するための余裕
をブラックマトリクスに設ける必要がなく、このため開
口率の減少を防止することが可能となる。
して、単に従来必要であったブラックマトリクスそのも
の及びその製造プロセスがなくなるので、高開口率にな
るだけでなく、これに併せてビーズ状スペーサ等及びそ
の散布工程等も不必要となる。
内で移動してアレイ基板を傷つけたり、バックライトの
光で乱反射して画質を損なう恐れのある物質を使用しな
いので、それだけ装置そのものと表示の品質が向上す
る。
高輝度等の高画質が得られ、かつ、低コスト、高信頼性
の液晶表示装置とすることが可能となる。
部分の断面図である。
要部の断面図である。
要部の平面図である。
要部の断面図である。
要部の平面図である。
要部の断面図である。
要部の断面図である。
要部の断面図である。
要部の断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 対向電極、画素電極、走査信号線、映像
信号線及び半導体スイッチ素子を形成したアレイ側基板
と、対向基板とを有する横電界印加方式の液晶表示装置
であって、前 記対向電極および前記映像信号線は、基板面に直交す
る方向から見た場合に相互に重なり合うよう絶縁層を介
して積層されており、 前 記絶縁層は、前記アレイ側基板に直接形成されたカラ
ーフィルターからなることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記絶縁層は、相隣り合う2色のカラー
フィルターの周縁部を積層してなることを特徴とする請
求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記絶縁層の形成パターンは、前記対向
電極および前記映像信号線の形成パターンと重なり合う
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の液晶表
示装置。
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