JP3556364B2

JP3556364B2 - アクティブマトリクス型液晶表示パネル及び投射型表示装置

Info

Publication number: JP3556364B2
Application number: JP34033695A
Authority: JP
Inventors: 哲也小林; 敏弘鈴木; 猛後藤; 久山口; 一孝花岡; 泰俊田坂; 清治田沼; 誠大橋; 貴笹林; 洋平仲西
Original assignee: 富士通ディスプレイテクノロジーズ株式会社
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: TW430750B; KR100220614B1; US5847792A; KR970029266A; JPH09179108A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示パネル及び投射型表示装置に関し、より詳しくは、画素領域の周囲に遮光膜が配置されたアクティブマトリクス型液晶表示パネル及びその液晶表示パネルを備えた投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、液晶プロジェクタと呼ばれる前面あるいは背面投写型ディスプレイ等に使用されている。
液晶プロジェクタは拡大投写した像の明るさを明るくする必要があるために、その中の液晶パネルには直視型液晶パネルに比べて強い光を入射させる必要がある。さらに、液晶パネルの透過率を大きくする必要があり、そのために開口率を大きくする構造を採用する必要がある。なお、開口率とは、画素単位面積に対する有効表示面積の割合である。
【０００３】
次に、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルの画素領域の構造の一例を図２０の平面図、図２１（ａ），（ｂ）の断面図に示す。
その液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１０１とコモン基板１０２により液晶１０３を挟んだ構造を有している。ＴＦＴ基板１０１のうちの液晶１０３側の面には、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ（ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）という）１０４、ゲートバスライン１０５、データバスライン１０６及び透明な画素電極１０７が形成されている。ゲートバスライン１０５はＴＦＴ１０４のゲート電極１０４ｇに接続され、データバスライン１０６はＴＦＴ１０４のドレイン１０４ｄに接続され、画素電極１０７はＴＦＴ１０４のソース１０４ｓに接続されている。また、コモン基板１０２のうちの液晶１０３側の面には透明導電材よりなるコモン電極１０８が形成されている。
【０００４】
そして、ゲートバスライン１０５には、ＴＦＴ１０４をオン、オフするためのゲート電圧Ｖｇが印加され、データバスライン１０６には液晶１０３の光透過率を制御するためのデータ電圧Ｖｄが印加されている。
ゲートバスライン１０５に印加されたゲート電圧Ｖｇがオンレベルの場合にＴＦＴ１０４がオンし、これによりデータ電圧Ｖｄが画素電極１０７に印加される。通常、コモン電極１０２と画素電極１０７の間の液晶１０３の光透過率は、それらの電極間の電圧差、即ちコモン電圧Ｖｃとデータ電圧Ｖｄの差によって決まる。
【０００５】
また、ゲートバスライン１０５のゲート電圧Ｖｇがオフレベルになると、ＴＦＴ１０４がオフする。この結果、ゲート電圧Ｖｇがオンレベルの時に書き込まれた画素電圧は、次にＴＦＴ１０４がオンする時まで保持される。
ところで、アクティブマトリクス型液晶表示パネル、特に液晶プロジェクタに用いられるアクティブマトリクス型液晶表示パネルには強力な光が光源から照射されるために、次のような２つの問題が生じる。
【０００６】
第１の問題は、液晶表示パネル内のＴＦＴ１０４に光が照射されると、ＴＦＴ１０４がオフの状態であっても光電効果によってＴＦＴ１０４がオン状態に変化し、画素電極１０７の電圧が保持されなくなって所望の表示ができなくなる。これにより液晶表示パネルに光リークが生じる。
第２の問題は、画素電極１０７以外の領域から光が洩れることである。１つの画素領域には画素電極１０７の他に上記したようなＴＦＴ１０４と２つのバスライン１０５、１０６が配置されるので、画素電極１０７の周囲には通常５μｍ程度スペースが形成される。このために、画素電極１０７と２つのバスライン１０５、１０６の間の領域、ＴＦＴ１０４と画素電極１０７の間の領域などから光が洩れて表示のコントラストを低下させる原因になる。
【０００７】
これらの問題を解決する構造として、図２１（ａ），（ｂ）に示すように、コモン基板１０２に金属薄膜のパターンを形成していた。即ち、コモン基板１０３の液晶１０３側の面うち、画素電極１０７の周囲に遮光用の金属パターン１０９を形成していた。その金属パターン１０９は一般にブラックマトリクスと呼ばれている。
なお、理解を容易にするために、図２０の平面図において絶縁膜は全て省略されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ブラックマトリクスを有する液晶表示パネルにおいては、接着剤を使用してコモン基板とＴＦＴ基板の各周辺部分同士を張り付ける際の位置合わせマージンを５μｍ程度確保する必要がある。つまり、ＴＦＴ基板１０１とコモン基板１０２を張り合わせが相対的に５μｍ程度ズレたとしても、画素電極１０７の周囲が遮光される必要がある。
【０００９】
従って、位置合わせマージンＷ_０として、ブラックマトリクス１０９を画素電極１０４の周縁から内部に５μｍ程度入り込んだ領域まで拡張して形成しなければならず、開口率を小さくする原因となる。
そこで、ブラックマトリクスをＴＦＴ基板１０１側に形成する２つの構造が提案されている。
【００１０】
第１の構造は、画素電極１０７の周囲に金属製のブラックマトリクスを形成するとともに、ブラックマトリクスの下に絶縁膜を介在させる構造である。この構造によれば、絶縁膜と金属製ブラックマトリクスが寄生容量の一部を構成するので、バスライン１０５、１０６と画素電極１０４がその寄生容量を介して接続されることになる。この寄生容量により、画素電圧がバス電圧の影響を受け、クロストークが発生する問題が生じる。この場合、光透過率を０．０１％以下にするために金属製のブラックマトリクスの膜厚を数百ｎｍと厚くしているので低抵抗となり寄生容量の影響が大きくなる。なお、液晶プロジェクタにおいて液晶表示パネルに入射する光は約１００万ルックスと大きいので透過率を０．０１％以下に抑えるのが好ましい。
【００１１】
また、第２の構造は、図２２に示すようにＴＦＴ基板１０１上に形成するブラックマトリクス１１０を金属ではなく黒色樹脂から形成する構造である。黒色樹脂は、直視型液晶表示パネルのコモン基板１０２上にカラーフィルターを形成する技術を応用して形成が可能である。この場合、その黒色樹脂は高抵抗なので、バスライン１０５、１０６と画素電極１０７の間の寄生容量が大きくなるようなことはない。
【００１２】
しかし、黒色樹脂の光透過率は入射光に対して１％と大きく、黒色樹脂を透過した光はＴＦＴに入射してＴＦＴにリーク電流を生じさせる原因になる。また、黒色樹脂を厚く形成すると、光源からの光を吸収して液晶パネルの温度が上昇してＴＦＴのトランジスタ特性を劣化させたり、液晶特性が変化する。
さらに、その黒色樹脂の遮光性を高めるために膜厚を１μｍ程度にすると、その黒色樹脂の縁と画素電極１０７の段差が１μｍ程度となるので、その段差によって液晶分子の向きが乱される。この結果、電圧印加時に液晶分子の立ち上がる向きが、画素電極１０７の中央領域と黒色樹脂の縁の部分とでは逆になる。このように液晶分子が画素電極１０７の中央に対して逆向きになることを、逆チルトドメインと称する。
【００１３】
逆チルトドメインは画素電極の周囲の段差の全てで生じるのではなく部分的に発生し易い。例えば図２２で一点鎖線で囲むように、ブラックマトリクス１１０と画素電極１０７との段差のうちラビング方向に対して後方部分で生じ易い。なお、符号１１１はブラックマトリクス１１０と画素電極１０７を覆う配向膜を示している。このように逆チルトドメインが発生すると、正常な領域と逆チルトドメインが発生する領域の境界で光が洩れるために、表示コントラストが低下する。
【００１４】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、ブラックマトリクスをＴＦＴ基板側に形成する場合に寄生容量を低減しつつ、ＴＦＴのリーク電流の増加を抑制し、さらに逆チルトドメインによる光の洩れを防止することができるアクティブマトリクス型液晶表示装置及び投射型表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
（手段）
（１）上記した課題は、図８又は図１０に例示するように、複数の能動素子４、複数のゲートバスライン５、複数のデータバスライン６及び複数の画素電極８を有する第一の基板１と、前記第一の基板１に対向する側の面に対向電極１２を有する第二の基板２と、前記第一の基板１と第二の基板２の間に封入される液晶３とを有するアクティブマトリクス型液晶表示パネルにおいて、前記第一の基板１において前記画素電極８相互の間には白色樹脂層１６を有する第一の遮光膜１４、１７が形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示パネルによって解決する。
【００１６】
このアクティブマトリクス型液晶表示パネルおいて、前記白色樹脂層１６の下には黒色樹脂層１５が形成され、前記白色樹脂層１６と該黒色樹脂層１５によって前記第一の遮光膜１７が構成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記した（１）のアクティブマトリクス型液晶表示パネルにおいて、前記第二の基板において、少なくとも前記能動素子の半導体領域に対向する領域に形成された第二の遮光膜を有することを特徴とする。
【００１８】
また、上記した（１）のアクティブマトリクス型液晶表示パネルにおいて、前記第一の遮光膜は、パターニング用マージン量だけ前記画素電極内にはみ出していることを特徴とする。
【００１９】
また、上記した（１）のアクティブマトリクス型液晶表示パネルにおいて、前記第二の遮光膜は、金属膜から形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、上記した（１）のアクティブマトリクス型液晶表示パネルにおいて、前記第二の遮光膜は、前記第一の基板と前記第二の基板の張り合わせ用マージン量だけ広げて形成されていることを特徴とする。
（２）また、上記した課題は、上記した特徴を有するいずれかのアクティブマトリクス型液晶表示パネルを有する投射型表示装置によって解決する。
【００２１】
白色光を複数の色に分離した光を液晶パネルに照射し投写する液晶プロジェクタにおいて、液晶パネルの遮光膜を構成する樹脂の色を照射される光の色に合わせたことを特徴とした液晶プロジェクタによって解決する。
（作用）
次に、本発明の作用について説明する。
【００２２】
本発明によれば、能動素子基板において画素電極の相互間を第一の遮光膜で覆うとともに、コモン基板において少なくとも前記能動素子の半導体領域に対向する領域に第二の遮光膜を形成している。これにより、能動素子の周辺に存在する画素では基板の張り合わせに要するマージン分だけ第二の遮光膜に覆われ、また、残りの領域の画素電極はパターニング用のマージン分だけ第一の遮光膜によって覆われることになるので、従来に比べて開口率を高くできる。また、能動素子は少なくとも第二の遮光膜によって確実に遮光するようにしているので、能動素子では、光起電力によるリーク電流が抑制される。
【００２３】
また、能動素子基板側の第一の遮光膜を黒色樹脂、白色樹脂などから形成しているので、寄生容量の問題や光洩れの問題もない。
さらに、第一の遮光膜を白色樹脂、或いは、膜厚の薄い金属から形成する場合には、液晶表示パネルに入射した光は反射されので、第一の遮光膜では光吸収量が少なくなって過剰に加熱されることはなくなり、液晶表示パネルの劣化を抑制できる。
【００２４】
また、本発明では、能動素子基板に形成される第一の遮光膜を反射率の高いカラー樹脂により形成しているので、光吸収量は少なく、液晶表示パネルの温度上昇は抑制される。カラー樹脂の反射率は、カラー樹脂に含まれている赤、青又は緑の顔料の粒径を０．１〜０．５μｍ程度にすると高くなる。また、この色樹脂を遮光層に用いたパネルをプロジェクタに組み込む際、白色光源からの光から分かれた三原色である赤、青、緑の各色を受ける各液晶表示パネルの樹脂色が、その受ける光の色と同色となるように遮光層を着色すると、各色の光は樹脂層で反射され、吸収されないため、パネル温度が上昇せず、かつ十分な遮光性が得られることになる。
【００２６】
なお、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示パネルは、液晶プロジェクタや直視型液晶表示パネルに適用することができ、信頼性が高く、しかも高輝度の画像表示が可能になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
そこで、以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの全体像を示す平面図、図１（ｂ）はその側面図である。図２は、第１実施形態の液晶表示パネルの１画素領域を示すＴＦＴ基板側の平面図、図３は、そのコモン基板側の平面図である。図４（ａ）は、液晶表示パネルの１画素領域での断面図、図４（ｂ）は、画素電極の相互間の境界領域を示す断面図である。
【００２８】
本実施形態に係る液晶表示パネルは、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１とコモン基板２をそれらの周縁部でスペーサ１ａを介して接着材で張り合わせるとともに、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１とコモン基板２の間に液晶３を封止した構造となっている。また、ＴＦＴ基板１上には、後述するゲートバスライン５に接続されたゲートバス端子Ｔ_１と後述するデータバスライン６に接続されたデータバス端子Ｔ_２が露出している。
【００２９】
そのＴＦＴ基板１は、対角３．２ｃｍ、画素数６４０×４８０、画素ピッチ１００×１００μｍとなっている。
次に、液晶パネルの１画素領域の構造について説明する。
図２に示すように、ガラスなどよりなるＴＦＴ基板１の上には、ゲートバスライン５が一定間隔をおいて複数本並列に形成され、またゲートバスライン５と交差する方向には複数のデータバスライン６が複数本形成されている。ゲートバスライン５は図中ｘ方向に延び、またデータバスライン６は図中ｙ方向に延びている。
【００３０】
ゲートバスライン５とデータバスライン６が交差領域の近傍には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４が形成されている。
そのＴＦＴ４は以下のような構造を有している。
図２及び図４（ａ）に示すように、ＴＦＴ４のゲート電極４ｇは、ゲートバスライン５と同一金属膜、例えばクロム膜から形成されている。また、ゲート電極４ｇとＴＦＴ基板１の上には、ＳｉＯ_２よりなる絶縁膜７が形成され、この絶縁膜７はゲート電極４ｇの上ではゲート絶縁膜として機能する。
【００３１】
また、ゲート電極４ｇの上には絶縁膜７を介してシリコンよりなる動作半導体層４ａが形成され、さらに動作半導体層４ａの上の中央にはＳｉＯ_２などからなる保護膜４ｐが形成されている。保護膜４ｐは光透過性を有していてもよい。
その保護膜４ｐの両側の動作半導体層４ａの上にはｎ型シリコンよりなるコンタクト層４ｃが形成されている。そのうちの一側のコンタクト層４ｃの上には、データバスライン６に接続され且つデータバスライン６と同一の金属膜、例えばＣｒ膜をパターニングしてなるドレイン電極４ｄが形成されている。なお、データバスライン６は、絶縁膜７の上に形成されていてゲートバスライン５とは絶縁された状態になっている。
【００３２】
また、他側のコンタクト層４ｃの上には例えばＣｒ膜よりなるソース電極４ｓが形成されている。
ゲートバスライン５とデータバスライン６に囲まれた領域の絶縁膜７の上にはゲートバスライン５、データバスライン６及びＴＦＴ４からそれぞれ約５μｍ程度の間隔をおいて画素電極８が形成され、その画素電極８の一部はソース電極４ｓに接続されている。なお、画素電極８は透明導電材、例えばＩＴＯから形成されている。
【００３３】
また、ＴＦＴ基板１側の画素電極８の縁から内部に２μｍ程度の入り込んだ領域と画素電極８相互間の領域には、膜厚１μｍ程度の黒色樹脂からなる第一の遮光膜１０が形成され、ＴＦＴ４、ゲートバスライン５及びドレインバスライン６を覆っている。言い換えれば、第一の遮光膜１０には画素電極８を露出する開口部１０ａが形成され、その開口部１０ａは画素電極８からはみ出ないように２μｍ程度のパターニングマージンＷが確保されていることになる。
【００３４】
その黒色樹脂は、例えばカーボンからなる黒色顔料を分散させたたアクリル樹脂から構成され、０．５μｍ程度の厚さに形成されている。
一方、ガラスよりなるコモン基板２のうちＴＦＴ４に対向する領域には図３、図４（ａ）に示すように、クロム膜、アルミニウム膜、多層構造の金属膜などよりなる膜厚３００ｎｍの第二の遮光膜１１が形成されており、その光透過率は０．０１％以下となっている。第二の遮光膜１１は、図４（ａ）に示すように、ソース電極４ｓとドレイン電極４ｄの間の領域Ｗ_０に基板位置合わせマージンＷ_１を加えた領域まで形成されている。基板位置合わせマージンＷ_１は、例えば５μｍ程度となっている。また、コモン基板２のうち第二の遮光膜１１が形成された側の面には、第二の遮光膜１１及びコモン基板２を覆う対向電極１２が形成されている。
【００３５】
なお、図２においては絶縁膜を、図３においては対向電極１２をそれぞれ省略した平面構造となっている。また、対向電極１２と画素電極８の上に形成される配向膜は図では省略している。
以上の構造のアクティブマトリクス型の液晶表示パネルにおいては、黒色樹脂よりなる第一の遮光膜１０をＴＦＴ基板１側の画素電極８相互間に形成しているので、第一の遮光膜１０の位置ズレは、第一の遮光膜１０に開口部１０ａを形成する際のマージンＷ（約２μｍ）を考慮すれば十分であり、これにより開口率が大きくなる。
【００３６】
しかも、コモン基板２のうちＴＦＴ４に対向する領域に第二の遮光膜１１を形成し、その第二の遮光膜１１は基板同士の張り合わせの位置合わせマージンＷ_１を確保した大きさとなっているので、ＴＦＴに光源からの光が照射されることはない。しかも、その位置合わせマージンは、第二の遮光膜１１だけに設けられているので、遮光膜による開口率の減少は最小限に抑えられる。
【００３７】
ところで、図１に示す構造においては、第一の遮光膜１０と第二の遮光膜１１を黒色樹脂から形成してもよい。この場合でも、ＴＦＴ４の上方には二重に遮光膜が配置されることになるので、第一の遮光膜１０と第二の遮光膜１１の光透過率をそれぞれ１％とすると、双方を重ねた光透過率を０．０１％まで下げることができる。
【００３８】
この場合でも、第一の遮光膜１０の上には金属膜がないので、黒色樹脂の導電性を考慮しても寄生容量は極めて小さい。
なお、第二の遮光膜１１によってＴＦＴ３の遮光効果が十分確保される場合には、ＴＦＴ３を第一の遮光膜１０により覆う必要はないので、開口部１０ａをパターニグする際にＴＦＴ３上の第一の遮光膜を除去してもよい。
（第２実施形態）
上記した液晶パネルではＴＦＴ基板側の第一の遮光膜１０を黒色樹脂から形成しているが、図５に示すように、第一の遮光膜１０の下に下地絶縁膜１３を介在させるとともに、その第一の遮光膜１０をクロムやアルミニウムなどの金属膜によって形成してもよい。
【００３９】
ただし、下地絶縁膜１３の膜厚が厚い場合には、導電性の第一の遮光膜１０を介して画素電極８とバスライン５，６の間に寄生容量を発生させる原因になるので、第一の遮光膜１０を７５ｎｍ以下の暑さにしてそ抵抗値を小さくする必要がある。しかし、第一の遮光膜１０を薄くし過ぎると光透過率が１％よりも大きくなるので、その膜厚を３８ｎｍ以上にする必要がある。従って、金属製の第一の遮光膜１０の膜厚は３８〜７５ｎｍの範囲が最適な範囲となる。
【００４０】
金属製の第一の遮光膜１０の下に形成される下地絶縁膜１３は、低誘電率の材料、例えばアクリル樹脂、フォトレジストを１〜２ｍｍの厚さに形成したものを用いると、寄生容量を小さくできる。ただし、その下地絶縁膜１３を樹脂により形成する場合には樹脂の誘電率が小さいとはいえ、その上の金属製の第一の遮光膜１０の膜厚を均一にすることはできず、しかもピンホールが発生するおそれもあるので、第一の遮光膜１０をあまり薄くすることは好ましくなく、上記した膜厚範囲が適当となる。
（第３実施形態）
アクリル樹脂、レジスト或いは黒色樹脂は熱硬化によって応力が生じるので、それらの樹脂材をＴＦＴ４の動作半導体層４ａに直に接触させるとトランジスタ特性を劣化させてしまう。
【００４１】
従って、動作半導体層４ａを保護膜で覆わない構造のＴＦＴ４を採用する場合には、図６に示すように、ソース電極４ｓとドレイン電極４ｄの間の領域ではそのような樹脂材を除去する必要がある。
図６は、保護膜を有しないＴＦＴ４において、ソース電極４ｓとドレイン電極４ｄの間の領域の上にある黒色樹脂よりなる第一の遮光膜１０を除去して第二の開口部１０ｂを設けた状態を示している。その除去は、第一の遮光膜１０に開口部１０ａを形成する際に同時に除去する。
（第４実施形態）
ところで、図４（ａ）に示した例では、金属製の第二の遮光膜１１をＴＦＴの上方にのみ配置しているが、図７（ａ），（ｂ）に示すように、その第二の遮光膜１１Ａを第一の遮光膜１０に対向する領域まで広げた大きさで形成してもよい。
【００４２】
ただし、第二の遮光膜１１ＡのうちＴＦＴ４の対向部分を除く領域では、ＴＦＴ基板１とコモン基板２の張り合わせの際に、第二の遮光膜１１Ａと第一の遮光膜の開口部１０ａが重ならないようにする必要がある。開口率の低下を防止するためである。
したがって、ＴＦＴ４が形成されていない領域では、第二の遮光膜１１Ａを第一の遮光膜１０よりも画素電極８内へはみ出さないようにするために、第二の遮光膜１１Ａを第一の遮光膜１０と同じ大きさかそれよりも狭い大きさにする必要がある。
【００４３】
このような構造によれば、金属製の第二の遮光膜１１Ａが光源からの１００万ルックスという強い入射光を遮光するので、黒色樹脂よりなる第一の遮光膜１１がその光によって加熱されることはなくなり、液晶パネルの温度上昇による表示劣化が防止できる。
（第５実施形態）
上記した第１実施形態では、ＴＦＴ基板１側に形成する遮光膜を黒色樹脂から形成しているが、その遮光膜を白色樹脂膜から形成してもよい。
【００４４】
例えば図８（ａ），（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１側の画素電極８の縁から内部に２μｍ程度の入り込んだ領域と画素電極８相互間の領域には、膜厚２μｍ程度の白色樹脂からなる第一の遮光膜１４が形成され、ＴＦＴ４、ゲートバスライン５及びドレインバスライン６を覆っている。
言い換えれば、第一の遮光膜１４には画素電極８を露出する開口部１０ａが形成され、その開口部１０ａは画素電極８からはみ出ないように２μｍ程度のパターニングマージンＷが確保されていることになる。
【００４５】
その白色樹脂は、薄膜化が可能なように、例えば感光性をもつアクリル系などの有機樹脂中に、白色顔料を分散させたものを用いる。その白色顔料としては、酸化チタン、シリガゲル、硫酸バリウム、炭酸カルシウムのような有機樹脂の屈折率よりも遙に高い屈折率をもつ顔料を分散させると、フォトレジストよりも隠蔽力が強く、白色を呈するものが得られる。
【００４６】
これにより、図８（ａ）に示すように、光源から液晶表示パネルに照射された光エネルギーは白色の第一の遮光膜１４により吸収されずに反射されるので、液晶表示パネルの温度上昇を抑制することができ、ＴＦＴ４のトランジスタ特性、液晶の特性の変化を抑制できる。
また、液晶パネルの開口部１４ａをＴＦＴ基板１側の白色の第一の遮光膜１４によって規定することができるため、従来の張り合わせマージンを見込んだ液晶パネルに比べて３．２インチＶＧＡモードでは約１３％、２インチＶＧＡモードでは約２７％、３．２インチＸＧＡモードで約３５％の開口率が向上し、投写画面の輝度が向上する。
【００４７】
さらに、ＴＦＴ４を第一の反射膜１４と第二の反射膜１１により覆っているので、ＴＦＴ４の光励起電流を抑制することができる。
このような液晶表示パネルの改善によって高輝度で高画質の画像が得られる。なお、本実施形態でも、第１実施形態のようにコモン基板２に第二の遮光膜１１を形成する構造を採用してもよいし、第二の反射膜１１同士を図９に示すように互いに接続してもよい。第二の遮光膜１１同士を接続する場合には、ゲートバスライン５の上に沿って第二の反射膜１１を構成する金属膜（例えばクロム膜）よりなる金属パターン１１ａによって第二の反射膜１１間を接続すると、対向電極１２の低抵抗化が図れ電圧分布を均一にすることができる。
（第６実施形態）
第５実施形態で示した白色樹脂からなる遮光膜は、一部の光を透過させるおそれもある。
【００４８】
この場合には、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１上に、膜厚１μｍの黒色樹脂層１５と膜厚１μｍの白色樹脂層１６を順に形成した多層構造によって第一の遮光膜１７を構成してもよい。
この構造によれば、白色樹脂層１６によって光を反射する一方、白色樹脂層１６を透過した一部の光を黒色樹脂層１５で吸収することができ、光洩れはより確実に防止される。また、黒色樹脂のみから遮光膜を構成する場合に比べて熱の吸収を少なくして液晶表示パネルの温度上昇を抑制することができる。
【００４９】
なお、黒色樹脂層１６がカーボンを含む樹脂である場合には、カーボンの含有量を増やし過ぎると導電性を帯びるので、できるだけ少ない方が望ましい。
（第７実施形態）
上記した第１〜第６実施形態に示した構造は、液晶プロジェクタのみならず直視型の液晶表示に適用可能なものである。カラー液晶プロジェクタに使用される液晶表示パネルの遮光膜については、上記した構造の他に以下に述べる構造のものを採用してもよい。
【００５０】
カラー液晶プロジェクタにおいては、例えば図１１に示すように、メタルハライドランプ等の光源２１から出た光は液晶表示部２２に照射され、液晶表示部２２によって形成された画像を投射レンズ２３、及びミラー２４を介してスクリーン２５に照射するように構成されている。
その液晶表示部２２は、図１２に示すように、青色用の液晶教示パネル２６Ｂと緑色用の液晶教示パネル２６Ｇと赤色用の液晶教示パネル２６Ｒを使用する３枚方式を採用している。
【００５１】
図１２において、光源２１から出た白色光は２つのダイクロックミラー２７ａ，２７ｂを用いて青、緑、赤の三色に分離される。青色光は青色用の液晶表示パネル２６Ｂに照射され、緑色光は緑色用の液晶表示パネル２７Ｇに照射され、赤色光は赤色用の液晶表示パネル２６Ｒに照射される。そして、各液晶表示パネル２６Ｂ、２６Ｇ、２６Ｒを透過した青、緑、赤の光は、２枚の反射鏡２８と２枚のダイクロイックミラー２７ｃ，２７ｄを通って合成されて投射レンズ２３に照射される。
【００５２】
各液晶表示パネル２６Ｂ、２６Ｇ、２６Ｒ内には既に述べた白色樹脂、黒色樹脂又は金属よりなる遮光膜を設けてもよいが、以下に述べるような白、黒以外の着色された樹脂を使用してもよい。
次に、赤色用の液晶表示パネルの構造を例に挙げて説明する。図１３は、赤色用の液晶表示パネルのＴＦＴ基板の平面図、図１４（ａ），（ｂ）はその液晶表示パネルの画素領域の断面図である。なお、図１４（ａ），（ｂ）において、図４（ａ），（ｂ）と同じ符号は同じ要素を示している。
【００５３】
これらの図において、ＴＦＴ基板１側の画素電極８の縁から内部に２μｍ程度の入り込んだ領域と画素電極８相互間の領域には、膜厚２μｍ程度の赤色樹脂からなる第一の遮光膜２９が形成され、ＴＦＴ４、ゲートバスライン５及びドレインバスライン６を覆っている。
言い換えれば、第一の遮光膜２９には画素電極８を露出する開口部２９ａが形成され、その開口部２９ａは画素電極８からはみ出ないように、２μｍ程度のパターニングマージンＷが確保されていることになる。
【００５４】
その赤色樹脂は、例えば感光性をもつアクリル系どの有機樹脂中に赤色顔料を分散させたものを用いる。その赤色顔料としては、レーキレッド他などがあり、その顔料粒径は０．５μｍ程度の大きなものを使用する。この程度の粒径の赤色顔料を有する第一の遮光膜２９は、赤色を吸収するよりも反射する性質が大きくなる。
【００５５】
従って、図１４（ａ）に示すように、光源２１から赤色用の液晶表示パネル２６Ｒに照射された赤色光エネルギーは第一の遮光膜１４により反射されるので、液晶表示パネル２６Ｒの温度上昇が抑制され、ＴＦＴ４のトランジスタ特性と液晶の特性の変化を抑制できる。
このような構造は、青色用の液晶表示パネル２６Ｂ、緑用液晶表示パネル２６Ｇについても適用する。即ち、青色用の液晶表示パネル２６ＢのＴＦＴ基板側の遮光膜を、粒径０．５μｍ程度の青色顔料を混入した樹脂によって形成し、緑色用の液晶表示パネル２６ＧのＴＦＴ基板側の遮光膜を、粒径０．１〜０．５μｍ程度の緑色顔料を混入した樹脂によって形成する。なお、青色顔料としてはフタロシアニンブルー他、緑色顔料としてはフタロシアニングリーン他などがある。
【００５６】
これにより高輝度で高画質の画像が得られる。
なお、図１４（ａ），（ｂ）では、コモン基板２側に遮光膜を設けていないが、第１実施形態に示すような第二の反射膜を設けてＴＦＴ４の光励起電流の発生を確実に防止するようにしてもよい。
（第８実施形態）
第７実施形態で示したカラー樹脂からなる遮光膜は、光の一部を透過させるおそれもある。
【００５７】
この場合には、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１上に、膜厚１μｍの下側樹脂層３０と膜厚１μｍの赤、青又は緑のカラー樹脂層３１を順に形成した多層構造によって第一の遮光膜３２を構成してもよい。
下側樹脂層３０が黒色樹脂層の場合には、カラー樹脂層３１によって光を反射する一方、カラー樹脂層３１を透過した一部の光を黒色樹脂層３０で吸収することができ、光洩れは防止される。また、黒色樹脂のみから遮光膜を構成する場合に比べて熱の吸収を少なくして液晶表示パネルの温度上昇を抑制することができる。
【００５８】
下側樹脂層３０が白色樹脂層の場合には、カラー樹脂層３１を透過した光を白色樹脂層３０によって反射することができ、反射効率を高くすることができる。また、カラー樹脂層３１が赤色樹脂層の場合には、図１５（ａ）の破線で囲んで示したように、下側樹脂層３０を青色樹脂層３０ａと緑色樹脂層３０ｂの二層構造とすると、液晶表示パネルに赤以外の色の光を含んでいる場合に、青色樹脂層３０ａと緑色樹脂層３０ｂによって赤以外の色の光を反射又は吸収して光透過を防止できる。
【００５９】
同様にして、カラー樹脂３１が青色樹脂の場合にはその下に赤色樹脂層と緑色樹脂層を形成したり、或いはカラー樹脂３１が緑色樹脂の場合にはその下に赤色樹脂層と青色樹脂層を形成してもよい。これらの場合にも、僅かに含まれている色の光の透過を防止できる。
ところで、カラー樹脂３１を構成する樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いるとともに下側樹脂３０を構成する樹脂としてポジ型感光性樹脂を用いると、カラー樹脂層３１を露光、現像する際に、残したい領域の下側樹脂層３０はカラー樹脂３１に覆われて除去されることはないし、除去したい領域には光は照射されずに現像液により不溶状態になる。ただし、これはカラー樹脂３１と下側樹脂層３０の平面形状がほぼ同じ場合に適用する。
（第９実施形態）
上述した実施形態においては、ＴＦＴ基板１側の遮光膜の膜厚が１μｍ以上と厚い場合には、画素電極８と対向電極１２の間に高い電圧が印加されている状態で、液晶分子の立ち上がる向きが正常状態とは逆のもの、即ち逆チルトドメインが画素電極８と遮光膜との境界の一部に存在する。
【００６０】
そのような逆チルトドメインは、ドレインバスライン５、データバスライン６から発生する横方向の電界や遮光膜周囲の段差や配向膜のラビング方向などが原因で発生する。
例えば、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、画素電極８、ゲートバスライン５、データバスライン６、第一の遮光膜３３を覆う配向膜３４の表面をラビングすると、画素電極８上において、ラビング方向に対して後方に存在するゲートバスライン５、データバスライン６から発生する電界によって液晶分子が他の領域とは逆の向きに立ち上がってしまう。なお、正常な液晶分子はラビング方向に対して前方に立ち上がる。
【００６１】
このような逆チルトドメインが発生すると、正常なチルトドメインと逆チルトドメインの境界部分で光が洩れやすくなり、表示コントラストを低下させる。これを防止するために、ＴＦＴ基板１側の第一の遮光膜を図１６（ａ），（ｂ）に示すようなパターン形状にするとよい。
その第一の遮光膜３３は、上記した実施形態に較べて、黒色樹脂、白色樹脂、カラー樹脂、或いは低抵抗の薄い金属から構成されている点では同じであるが、画素電極８の覆う領域は次のようになる。
【００６２】
矩形状の画素電極８上の配向膜３４は、ＴＦＴ４が接続された１つの角から対角への方向にラビングされるので、そのＴＦＴ４に接続されるゲートバスライン５及びデータバスライン６からの横方向の電界によって逆チルトドメインが発生し易くなる領域は、それらのゲートバスライン５及びデータバスライン６に近い領域である。
【００６３】
したがって、それらのゲートバスライン５及びデータバスライン６に近い領域の画素電極８を第一の遮光膜３３で覆うと、その画素電極８と第一の遮光膜３３の段差に存在する液晶分子のドメインは他の領域とは逆になってしまう。そこで、矩形状の画素電極８においては、ゲートバスライン５及びデータバスライン６の電界の影響を受けやすい２辺を第一の遮光膜３３で覆わず、しかも、残りの２辺の縁から２μｍ内部に入り込んだ領域を第一の遮光膜３３で覆うようにすると、画素電極８上では逆チルトドメインが発生し難くなる。
【００６４】
この場合、第一の遮光膜３３に覆われない画素電極８の２辺からゲートバスライン５及びデータバスライン６の間の領域とＴＦＴ４上も第一の遮光膜３３で覆わないようにするが、その他の領域の画素電極８からゲートバスライン５及びデータバスライン６の間の領域は、第一の遮光膜３３で覆うようにする。
一方、コモン基板２のうちＴＦＴ基板１に対向する側の面には、図１７に示すように、第一の遮光膜３３に覆われない画素電極８の２辺からゲートバスライン５及びデータバスライン６の間の領域とＴＦＴ４とを覆う第二の遮光膜３５によって覆うようにする。この第二の遮光膜３５は、クロム、酸化クロムなどによって形成する。
【００６５】
その第二の遮光膜３５は、基板間の位置合わせマージンを５μｍ程度確保する必要がある。
以上のように、ＴＦＴ基板１側では逆チルトドメインが生じ易い領域を除いた領域のみを第一の遮光膜３３で覆う一方、コモン基板２側では逆チルトドメインが生じ易い領域に対向する領域に金属製の第二の遮光膜３５を形成するようにしているので、光洩れの無い液晶表示パネルを得ることができる。しかも、ＴＦＴ４を第二の遮光膜３５により覆っているので、ＴＦＴ４では光起電力によるリーク電流の発生は防止される。
【００６６】
なお、第二の遮光膜３５のパターンは基板間の位置合わせマージンを確保する必要から上記実施形態に比べて開口率を狭くするが、コモン基板側にのみ遮光膜を有する従来の液晶表示パネルに比べて、画素電極８の一部をＴＦＴ基板１側の第一の遮光膜３３によって覆っている分だけ開口率が広くなる。
次に、従来装置との比較において開口率と液晶の配向性を比べたところ、表１に示すような結果が得られた。
【００６７】
【表１】

【００６８】
比較例１は、ＴＦＴ基板側にのみ画素電極の周囲に黒色樹脂よりなる遮光膜を形成した液晶表示パネルであり、比較例２は、コモン基板側にのみ遮光膜を形成した液晶表示パネルである。
また、表１に示す液晶表示パネルでは、画素数が６４０×４８０であり、画素電極とゲートバスラインの間隔が３μｍ、画素電極とデータバスラインの間隔が３μｍ、画素電極のピッチはｘ方向、ｙ方向とも１００μｍとした。また、ＴＦＴ基板側の遮光膜はアクリル系の黒色樹脂から形成し、コモン基板側の遮光膜は酸化クロムから形成した。その黒色樹脂性の遮光膜は画素電極の周縁を２μｍの幅で覆うように形成し、その膜厚を１μｍとした。
【００６９】
画素電極、バスライン、遮光膜などを覆う配向膜は、膜厚１０００Åのポリイミドから形成し、そのプレチルト角は約５度であった。また、配向膜のラビングは、ＴＦＴの周囲に逆プレチルトドメインが発生し易くなる方向である。
表１から、従来に比べて開口率は高くなり且つ良好な配向性が得られることがわかった。
【００７０】
なお、本実施形態の液晶表示パネルにおいて、第一の遮光膜を白色樹脂から約１．５μｍの厚さに形成したところ、表１と同じような開口率及び配向性が得られた。その白色樹脂は、第５実施形態で示したものを使用する。
なお、図１６中符号３６は、コモン基板２側に形成された第二の配向膜を示している。
（第１０実施形態）
第９実施形態では、ゲートバスライン５及びデータバスライン６の近傍の画素電極８において、逆チルトドメインが生じにくい領域のみを第一の遮光膜３３で覆うようにしてる。この場合、ゲートバスライン５の近傍とデータバスライン６の近傍を比べると、ゲートバスライン５近傍の方が逆チルトドメインが発生しにくい。
【００７１】
そこで、図１８（ａ），（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１側に形成される第一の遮光膜３７は、第１実施形態と同様に、ゲートバスライン５近傍の画素電極８の縁を覆うようにするとともに、逆プレチルトドメインが生じやすい側のデータバスライン６の近傍の画素電極８の縁を覆わないようにしてもよい。
この場合、コモン基板２上では、図１９に示すように画素電極８とデータバスライン６の間の領域のうち第一の遮光膜３７に覆われない部分を覆うとともに、ＴＦＴ４を覆うようなパターンで第二の遮光膜４０を形成する。
【００７２】
このような第一及び第二の遮光膜４０を有する液晶表示パネルにおいては、第９実施形態に比べて開口率が向上した。
例えば、バスラインと画素電極の間隔を４μｍとし、さらに本実施形態の第一及び第二の遮光膜３７，４０を採用し、その他は第９実施形態で作製した液晶表示パネルと同じ構造にしたところ、開口率は５４．３％となった。また、逆チルトドメインは発生しなかった。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、能動素子基板において画素電極の相互間を第一の遮光膜で覆うとともに、コモン基板において少なくとも前記能動素子の半導体領域に対向する領域に第二の遮光膜を形成している。これにより、能動素子の周辺に存在する画素では基板の張り合わせに要するマージン分だけ第二の遮光膜に覆われ、また、残りの領域の画素電極はパターニング用のマージン分だけ第一の遮光膜によって覆われることになるので従来に比べて開口率を高くできる。また、能動素子は少なくとも第二の遮光膜によって確実に遮光するようにしているので、能動素子では、光起電力によるリーク電流を抑制できる。
【００７４】
また、能動素子基板側の第一の遮光膜を黒色樹脂、白色樹脂などから形成しているので、寄生容量の問題や光洩れを防止できる。
さらに、第一の遮光膜を白色樹脂、或いは、膜厚の薄い金属から形成する場合には、液晶表示パネルに入射した光は反射されので、第一の遮光膜では光吸収量が少なくなって過剰に加熱されることはなくなり、液晶表示パネルの劣化を抑制できる。
【００７５】
また、本発明では、能動素子基板に形成される第一の遮光膜を反射率の高いカラー樹脂により形成しているので、光吸収量は少なく、液晶表示パネルの温度上昇は抑制される。カラー樹脂の反射率は、カラー樹脂に含まれている赤、青又は緑の顔料の粒径を０．１〜０．５μｍ程度にすると高くなる。
さらに、第一の遮光膜を多層構造にして上層側を反射用の樹脂から形成し、下層側を黒色樹脂から形成すれば、光反射量を増やして光吸収を少なくすることができる。
【００７７】
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示パネルは、液晶プロジェクタや直視型液晶表示パネルに適用することができ、信頼性が高く、しかも高輝度の画像表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルを示す平面図、図１（ｂ）はその側面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態を示すアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの１画素領域のＴＦＴ基板を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態を示すアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの１画素領域のコモン基板を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は、図２に示す液晶表示パネルのＩ−Ｉ線断面図、図４（ｂ）は、図２に示す液晶表示パネルのＩＩ−ＩＩ線断面図断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの断面図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの薄膜トランジスタとその近傍を示す断面図、図７（ｂ）は．その液晶表示パネルのデータバスラインとその近傍を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの薄膜トランジスタとその近傍を示す断面図、図８（ｂ）は．その液晶表示パネルのデータバスラインとその近傍を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第５実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルのコモン基板を示す平面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の第６実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの薄膜トランジスタとその近傍を示す断面図、図１０（ｂ）は．その液晶表示パネルのデータバスラインとその近傍を示す断面図である。
【図１１】図１１は、カラー液晶プロジェクタの概要を示す構成図である。
【図１２】図１２は、カラー液晶プロジェクタの液晶表示部を示す構成図である。
【図１３】図１３は、本発明の第７実施形態を示すアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの１画素領域のＴＦＴ基板を示す平面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、図１３に示す液晶表示パネルのＩＶ−ＩＶ線断面図、図１４（ｂ）は、図１３に示す液晶表示パネルのＶ−Ｖ線断面図断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、本発明の第８実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの薄膜トランジスタとその近傍を示す断面図、図１５（ｂ）は．その液晶表示パネルのデータバスラインとその近傍を示す断面図である。
【図１６】図１６（ａ）は、本発明の第９実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの画素領域を示すＴＦＴ基板側の平面図、図１６（ｂ）はその液晶表示パネルの画素領域の断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第９実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの画素領域を示すコモン基板側の平面図である。
【図１８】図１８（ａ）は、本発明の第１０実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの画素領域を示すＴＦＴ基板側の平面図、図１８（ｂ）はその液晶表示パネルの画素領域の断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第１０実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの画素領域を示すコモン基板側の平面図である。
【図２０】図２０は、第１の従来例のアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの画素領域を示すＴＦＴ基板の平面図である。
【図２１】図２１（ａ）は、図２０に示す液晶表示パネルのＩ−Ｉ線断面図、図２１（ｂ）は、図２０に示す液晶表示パネルのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図２２】図２２は、第１の従来例のアクティブマトリクス型の液晶表示パネルのゲートバスラインとその近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
１ＴＦＴ基板
２コモン基板
３液晶
４薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
５ゲートバスライン
６データバスライン
７絶縁膜
８画素電極
１０第一の遮光膜
１１第二の遮光膜
１２対向電極
１３下地絶縁膜
１４第一の遮光膜
１５黒色樹脂層
１６白色樹脂層
１７、２９第一の遮光膜
３０黒色樹脂層
３１カラー樹脂層
３２、３３、３７第一の遮光膜
３４配向膜
３５、４０第二の遮光膜

Claims

複数の能動素子、複数のゲートバスライン、複数のデータバスライン及び複数の画素電極を有する第一の基板と、前記第一の基板に対向する側の面に対向電極を有する第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板の間に封入される液晶とを有するアクティブマトリクス型液晶表示パネルにおいて、
前記第一の基板において前記画素電極相互の間には白色樹脂層からなる第一の遮光膜が形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示パネル。
前記白色樹脂層の下には黒色樹脂層が形成され、前記白色樹脂層と該黒色樹脂層によって前記第一の遮光膜が構成されていることを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリクス型液晶表示パネル。
前記第二の基板において、少なくとも前記能動素子の半導体領域に対向する領域に形成された第二の遮光膜を有することを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型液晶表示パネル。
前記第一の遮光膜は、パターニング用マージン量だけ前記画素電極内にはみ出していることを特徴とする請求項３記載のアクティブマトリクス型液晶表示パネル。
前記第二の遮光膜は、金属膜から形成されていることを特徴とする請求項３記載のアクティブマトリクス型液晶表示パネル。
前記第二の遮光膜は、前記第一の基板と前記第二の基板の張り合わせ用マージン量だけ広げて形成されていることを特徴とする請求項３記載のアクティブマトリクス型液晶表示パネル。
請求項１〜６のいずれかのアクティブマトリクス型液晶表示パネルを有する投射型表示装置。