JP3319935B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3319935B2 JP7170096A JP7170096A JP3319935B2 JP 3319935 B2 JP3319935 B2 JP 3319935B2 JP 7170096 A JP7170096 A JP 7170096A JP 7170096 A JP7170096 A JP 7170096A JP 3319935 B2 JP3319935 B2 JP 3319935B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、プロジェク
ションテレビ等に使用される投影型液晶表示装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、平面ディスプレイの開発、特に、
消費電力が小さく、表示品位の優れた液晶表示装置の開
発が盛んに行われている。液晶表示装置としては例え
ば、アクティブマトリクス型液晶表示装置のようにドッ
ト表示を行う個々の画素に対応してマトリクス状に薄膜
トランジスタ(以下、TFTと称する)を配置し、各画
素にメモリ機能を持たせてコントラスト良く画像表示を
行うことものがよく知られている。このような液晶表示
装置の中でも、大画面表示が可能なプロジェクション型
液晶表示装置がポストCRTの最有力候補として注目さ
れているが、CRTの表示品位に到達するためにはさら
なる高精細化及び高開口率化が望まれている。これらの
要望を実現するために重要な開口率を決定する要素の一
つにブラックマトリクス(以下、BMと称する)の形状
がある。BMは画素電極以外での透過光を遮断すること
でコントラストの低下を防ぎ、TFT部への光の入射を
遮断することでTFTでの光電流の発生による表示品質
の低下を防ぐ役目をしている。
【0003】従来、特公平6−230422号公報に開
示されるような液晶表示装置が知られている。図6は従
来の投影型液晶表示装置の画素部分の構成を示す上面図
である。この液晶表示装置は、下部基板(以下、TFT
基板と称する)及び対向基板(以下、上部基板と称す
る)の2枚からなり、対向基板にはBM105が形成さ
れており、画素開口部の形状はこのBM105と、信号
配線(以下、ソース信号配線と称する)102とによっ
て規定されている。また、ここではBM105と同様に
ソース信号配線102も遮光膜としての機能を有すると
共に、画素電極103の一部をソース信号配線102と
重ねているので画素電極103の開口率を向上させるこ
とができる。このような構成によればTFT基板と対向
基板との貼り合わせ時に図6の縦方向にずれが生じて
も、開口部が常に画素電極103から外れず、開口率も
低下しないという利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の液晶表示装置の場合、貼り合わせマージンが変更でき
ないので、画素の大きさを小さくして高精細化を図る
と、開口率が急激に減少する。
【0005】また、貼り合わせずれが生じると開口部の
形状及び大きさが変化するので、R、G、Bの各色毎に
パネルを使用する3板式の投影型液晶表示装置において
は各色の透過率に差異を生じるため色バランスが崩れ、
この結果、表示品位が非常に低下する。また、R、G、
Bの3色を一枚のパネルに形成する場合にも各パネル毎
に透過率が変化する上に、各画素の開口部の中心の相対
距離が変化するので安定した明るさと発色を有するパネ
ルを提供することが困難となる。
【0006】本発明の目的とするところは、TFT基板
側に存在する金属配線を画素間の遮光の一部に利用して
開口率を向上させた、特に投影型液晶表示装置におい
て、TFT基板と対向基板の貼り合わせずれによる開口
部形状の変化がない液晶表示装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、画素電極と該画素電極への信号の入出力を制御する
スイッチング素子と、該スイッチング素子を順次オンオ
フ制御する走査配線(以下、ゲート信号配線と称する)
と、前記スイッチング素子を介して画素電極へデータを
入出力するためのソース信号配線とを設けたTFT基板
と、透明電極及び遮光膜を設けた対向基板との間に液晶
を保持してなる液晶表示装置であって、前記画素電極の
一部が前記ゲート信号配線またはソース信号配線に重な
る構造を有する液晶表示装置において、画素開口部の形
状が長方形であり、該長方形の向かい合う2辺の一組が
前記遮光膜によって規定され、他の一組がTFT基板に
形成された配線パターンによって規定されたことを特徴
とし、そのことにより上記目的が達成される。
【0008】前記スイッチング素子が、前記遮光膜と対
向する位置に形成されることが好ましい。
【0009】また、前記配線パターンの少なくとも一部
が、ゲート信号配線であることが好ましい。
【0010】さらに、前記配線パターンの少なくとも一
部が、ソース信号配線であることが好ましい。
【0011】望ましくは、前記配線パターンの少なくと
も一部が、一定電圧で保持される。
【0012】以下、上記構成による作用について説明を
行う。
【0013】本発明の液晶表示装置は、前記画素電極の
一部が前記ゲート信号配線またはソース信号配線おい
て、画素開口部の形状が長方形であり、この長方形の向
かい合う2辺の一組が前記遮光膜によって規定され、他
の一組がTFT基板に形成された配線パターンによって
規定される。これにより、TFT基板と対向基板を貼り
合わせた際に大きさl、方向θのずれが生じた場合、液
晶表示装置の各画素においてゲート信号配線方向とソー
ス信号配線方向をそれぞれX、Yとし、X軸方向のずれ
をx、Y軸方向のずれをyとするとl及びθはそれぞれ
次のように表すことができる。
【0014】l2=x2+y2 θ=y/x すなわち、l、θはそれぞれX軸方向成分及びY軸方向
成分に変換することができる。本発明の液晶表示装置で
は向かい合う2辺の一方、例えばX軸方向をBMで遮光
し他方をTFT基板側の金属配線で遮光するので、開口
部の形状が長方形になっている。ここで大きさl、方向
θのずれはそれぞれ、上式においてX、Y軸方向成分に
変換可能であるので、X軸方向成分のずれに対してはB
Mで規定されている開口部の辺が直線であることにより
開口部の大きさと各開口部間の相対距離は一定のままで
ある。一方、Y軸方向成分のずれに対してはBM全体が
動くこととなるので、開口部の大きさと各開口部間の相
対距離は一定である。
【0015】前記スイッチング素子が、前記遮光膜と対
向する位置に形成されることにより、例えばバックライ
ト等による光のTFTへの入射が遮光膜で遮られるの
で、光電流が生じない。
【0016】前記配線パターンの少なくとも一部がゲー
ト信号配線である。これにより、例えば開口部を規定す
る向かい合う二辺がゲート信号配線によって規定される
ので、この部分で高い遮光性を得ることができるととも
に、貼り合わせずれが生じても開口部の形状は変化しな
い。
【0017】または、前記配線パターンの少なくとも一
部が、ソース信号配線である。これにより、例えば開口
部を規定する向かい合う二辺がソース信号配線によって
規定されるので、この部分で高い遮光性を得ることがで
きるとともに、貼り合わせずれが生じても開口部の形状
は変化しない。
【0018】前記配線パターンの少なくとも一部が、一
定電圧で保持される。これにより、画素開口部の一部が
付加容量配線として規定されているので、貼り合わせず
れが生じても開口部の形状が変化しない。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)本発明の実施の形態について図面に基
づき以下に説明を行う。図1は本発明の一実施形態によ
る液晶表示装置の構成を示す部分平面図である。
【0020】図1において、液晶表示素子はTFT基板
と対向基板の2枚の基板で構成されており、両基板には
複数の画素電極3がマトリクス状(ストライプ配列)に
設けられている。TFT基板側には各画素電極3の周囲
を通り、互いに直交差するようにゲート信号配線1及び
ソース信号配線2が設けられており、ゲート信号配線1
及びソース信号配線2の交差部付近には液晶駆動用のス
イッチング素子として画素電極3に接続されたTFTが
設けられいる。一方、対向基板側にはゲート信号配線
1に対向する位置にBM5が直線状に形成されており、
さらにBM5には画素電極3との重なりを規定するため
の貼り合わせマージンaが設けられている。貼り合わせ
マージンaの大きさは、貼り合わせ精度を考慮した上で
設定されているので、貼り合わせずれによって画素電極
3を構成するゲート信号配線1側の辺がBM5が形成さ
れた領域から外れることはない。
【0021】以上のようにBM5で規定されている開口
部の辺が直線となっているので、ゲート信号配線1方向
の貼り合わせずれが生じても開口部の大きさと各開口部
間の相対距離は変化しない。一方、ソース信号配線2方
向の貼り合わせずれが生じた場合にも、BM5全体が動
くので開口部の大きさ及び開口部間の相対距離は変化し
ない。すなわち、ゲート信号配線1方向またはソース信
号配線2方向の貼り合わせずれの大きさが貼り合わせマ
ージンaよりも小さいので、貼り合わせ精度内での任意
の方向、任意の大きさのずれに対しても、開口部の大き
さと各開口部間の相対距離は変化しない。この結果、特
にR、G、Bの各色毎にパネルを使用する3板式の投影
型液晶表示装置においては各色の透過率に差異を生じ
ず、所望とする色バランスを確実に再現し、パネル毎に
透過率のばらつきがないので、安定した明るさと発色を
有する液晶表示素子を提供することが可能となる。
【0022】また、上記の構成の液晶表示装置は以下の
手法で作製される。
【0023】まず、対向基板上にAl、Cr等の金属薄
膜または黒色樹脂等、光の透過しない膜を成膜し、図1
に示す形状にパターニングし、BM5とする。本実施の
形態1においてはBM5として感光性の黒色樹脂を用い
たので、薄膜をエッチングする工程がなく、工程の簡略
化を図ることができた。BM5を形成した後、対向電極
となるITOを形成し、予め作製しておいた周知のTF
T基板と貼り合わせて、内部に液晶を注入すると本発明
の液晶表示装置が完成する。
【0024】このとき、必要ならば赤(R)、緑
(G)、青(B)の各色のカラーフィルタを各画素に形
成してもよいし、光の利用効率を向上させるため、各画
素に対応する位置にマイクロレンズを備えてもよい。
【0025】尚、図1のように画素電極の配列がマトリ
クス状(ストライプ配列)の場合に限らず、図2のよう
にソース信号配線2方向のに隣り合う画素の位置がゲー
ト信号配線1方向の画素の繰り返しピッチの半分ほどず
れている(デルタ配列)場合にも図1と同様、ゲート信
号配線1と貼り合わせマージンをとって画素の端部にB
Mを形成すればよい。この場合、各画素部の構成は図1
の液晶表示素子と同様なので効果についても同様のもの
を得ることができる。
【0026】(実施の形態2)本発明の別の実施の形態
について図面に基づき以下に説明を行う。
【0027】図3は実施の形態2における本発明の液晶
表示素子の構成を示す部分平面図である。
【0028】図3において、実施の形態1の液晶表示装
置の構成に、さらにTFT基板上に付加容量配線6がゲ
ート信号配線1と平行に形成されている。また、BM5
が付加容量配線6とゲート信号配線1との隙間を隠すよ
うに形成されている。
【0029】このとき、画素電極3は付加容量配線6に
重なっているので付加容量配線6の端部から貼り合わせ
マージンa分だけ対向基板でBM5を大きく形成する
と、貼り合わせずれが生じても付加容量配線6は常にB
M5の下に存在する。この結果、開口部の形状及び大き
さが変化せず、安定した表示品位を有する液晶表示装置
を提供することができる。特にR、G、Bの各色毎にパ
ネルを使用する3板式の投影型液晶表示装置においては
各色の透過率に差異を生じず、所望とする色バランスを
確実に再現し、パネル毎に透過率のばらつきがないの
で、安定した明るさと発色を有する液晶表示素子を提供
することが可能となる。
【0030】(実施の形態3)本発明の別の実施の形態
について図面に基づき以下に説明を行う。
【0031】図4は本実施の形態3における液晶表示素
子の画素部及びそれを取り囲む配線の構成を示す部分平
面図である。
【0032】図4において、液晶表示素子には複数の画
素電極3がマトリクス状に設けられており、各画素電極
3の周囲を通り、互いに直交差するように、ゲート信号
配線1及びソース信号配線2が設けられている。ゲート
信号配線1及びソース信号配線2の交差部付近には液晶
駆動用のスイッチング素子として画素電極3に接続され
たTFT4が設けられいる。また、付加容量電極6が
ソース信号配線2及び画素電極3と重なるように形成さ
れている。
【0033】本実施の形態3においては、ソース信号配
線2と付加容量配線6、画素電極3と付加容量配線6と
がそれぞれ重なっており、さらに画素電極3ソース信
号配線2と重なって、開口部の形状を規定するのは付
加容量配線6となる。つまり、開口部は二組の向かい合
う辺のうち、一方がTFT基板側、他方が対向基板側で
規定されるので他の実施の形態と同様に開口部の形状及
び大きさは変化することはなく、さらにデータ信号が画
素電極3と信号配線との寄生容量を介して画素電極3に
影響することがないので、表示品位を向上させることが
できる。
【0034】(実施の形態4)本発明の別の実施の形態
について図面に基づき以下に説明を行う。
【0035】図5は本実施の形態4における液晶表示素
子の画素部及びそれを取り囲む配線の構成を示す部分平
面図である。
【0036】本実施の形態4においては、TFT4がソ
ース信号配線2に揃って形成されており、対向基板に形
成されたBM5はソース信号配線2に沿って形成された
TFT4及びソース信号配線2と画素電極3の隙間を遮
光している。
【0037】本実施の形態4の液晶表示装置の構成を上
記実施の形態1から3の構成と比較すると、BM5の形
成方向は異なるが、TFT基板側のゲート信号配線1の
端部と対向基板側のBM5の端部で開口部を規定してい
る点は共通している。
【0038】したがって、二組の向かい合う辺のうち、
一方がTFT基板側、他方が対向基板側を規定している
ので、他の実施形態と同様に開口部の形状及び大きさは
変化することはない。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明の液晶表示装置によ
れば、例えばゲート信号配線及びTFTを被覆するよう
にBMを形成したとき、BMで規定されている開口部の
辺が直線となっているので、ゲート信号配線方向の貼り
合わせずれが生じても開口部の大きさと各開口部間の相
対距離は変化しない。一方、ソース信号配線方向の貼り
合わせずれが生じた場合にも、BM全体が動くので開口
部の大きさ及び開口部間の相対距離は変化しない。すな
わち、ゲート信号配線方向またはソース信号配線方向の
貼り合わせずれの大きさが貼り合わせマージンよりも小
さいので、貼り合わせ精度内での任意の方向、任意の大
きさのずれに対しても、開口部の大きさと各開口部間の
相対距離は変化しない。この結果、特にR、G、Bの各
色毎にパネルを使用する3板式の投影型液晶表示装置に
おいては各色の透過率に差異を生じず、所望とする色バ
ランスを確実に再現し、パネル毎に透過率のばらつきが
ないので、安定した明るさと発色を有する液晶表示素子
を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるストライプ配列
の液晶表示装置の一画素部分を示す平面図である。
【図2】本発明の実施の形態1におけるデルタ配列の液
晶表示装置の平面図である。
【図3】本発明の実施の形態2における液晶表示装置の
部分平面図である。
【図4】本発明の実施の形態3における液晶表示装置の
部分平面図である。
【図5】本発明の実施の形態4における液晶表示装置の
部分平面図である。
【図6】従来の液晶表示装置の部分平面図である。
【符号の説明】
1、101 ゲート信号配線 2、102 ソース信号配線 3、103 画素電極 4、104 TFT 5、105 BM 6 付加容量配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1343 G02F 1/1335 500 G02F 1/1368

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素電極と該画素電極への信号の入出力
    を制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子を
    順次オンオフ制御する走査配線と、前記スイッチング素
    子を介して画素電極へデータを入出力するための信号配
    線とを設けた下部基板と、透明電極及び遮光膜を設けた
    上部電極との間に液晶を保持してなる液晶表示装置であ
    って、前記画素電極の一部が前記走査配線または信号配
    線に重なる構造を有する液晶表示装置において、 画素開口部の形状が長方形であり、 該長方形の向かい合う2辺の一組が前記遮光膜によって
    規定され、他の一組が下部基板に形成された遮光性を有
    する金属配線によって規定されており、前記金属配線が、一定電圧で保持される付加容量配線で
    ある ことを特徴とする液晶表示装置。
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