JP3575135B2

JP3575135B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3575135B2
Application number: JP27040595A
Authority: JP
Inventors: 圭二瀧澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: JPH09113890A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関する。更に詳しくは、カラーフィルターを用いることによりカラー表示を可能とした液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラーフィルターを有する液晶表示装置は、画素電極間からの光り漏れ防止、すなわち光の遮蔽のため、カラーフィルターを形成した基板に専用の黒色カラーフィルター又は赤、緑及び青の３色の層を積層することによりブラックマトリクスを構成した構造のものであった。
【０００３】
図４は従来の表示装置の構造を示す。表示装置はアクティブ素子を配置した透明基板１と、カラーフィルター層を形成した透明基板２を備えた構成となっている。透明基板１上にはＭＩＭ素子及び透明電極１０を画素毎に配置している。また、透明基板２上にはカラーフィルター層３を形成し、その上に対向電極である透明対向電極９を形成している。カラーフィルター層３には画素電極間からの光漏れを防止するために、マトリクス状にブラックマトリクス（ＢＭ）を配置する。ブラックマトリクスは黒色パターンにて形成するか、もしくは図４に示されたように赤、緑及び青の３色の層を重ね合わせて形成する。対向基板である透明電極９はカラーフィルター層３の下側（透明基板２上）に配置される場合もある。ＭＩＭ素子側の透明基板１にはカラーフィルター層は形成されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の技術においては、カラーフィルターを形成した透明基板にブラックマトリクスが存在するため、アクティブ素子が形成された透明基板とカラーフィルターが形成された対向基板である透明基板とを貼り合わせる工程において、貼り合わせ精度の制約から組みズレ量分だけブラックマトリックスの幅を太く設計しなくてはならない。その結果、液晶表示装置の開口率を向上させる上でカラーフィルターのブラックマトリックスが阻害要因となっていた。
【０００５】
また、アクティブ素子が形成された透明基板上での各画素の間隙に配置される金属配線がむき出しになっているため、液晶中の微細な不純物や製造工程で起こり得る不純物の付着などが原因となって、この金属配線と、カラーフィルターが形成された透明基板に形成された電極と、の間でショート又は断線が起こりやすく製造歩留りの低下につながっていた。
【０００６】
本発明の目的は、比較的製造の容易な構造で、明るくコントラストの良いカラー表示可能な液晶表示装置を実現することにある。また、両透明基板間のショートを押さえて、製造歩留を上げることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、相対向して配置した一対の透明基板間に液晶を挟持してなる液晶表示装置であって、前記透明基板のうち一方の基板は、赤、緑、青の色部が隣り合うように配置され、隣り合う前記色部の端部が重なり合う積層部が形成された第１のカラーフィルターを備え、前記透明基板のうち他方の基板は、前記積層部の対応した位置に、前記３色の色部のうち前記積層部を構成していない他の色部が配置される第２のカラーフィルターを備えたことを特徴とする。
上記発明では、第１のカラーフィルター上の積層部と第２のカラーフィルターを対応する位置に形成することにより、３色の色部が重なり合い、ブラックマトリクスと同様の働きをすることになる。
【０００８】
上記発明では、一方の透明基板には、複数の色部が周期的に配列し隣接する色部の端部が重なり合う積層部が形成された第１のカラーフィルターを配置する。さらには、他方の透明基板には、その積層部の対応する位置に第２のカラーフィルターを形成する。その結果、３つの色部が重なり合い、ブラックマトリックスと同様の働きをすることとなる。
【０００９】
また、一方の透明基板の内側に第１のカラーフィルターと対向電極である第１の透明電極が形成し、他方の透明基板には、画素電極である第２の透明電極を有する複数のアクティブ素子と、隣り合うアクティブ素子の間隙に形成した金属配線を覆うように配置した第２のカラーフィルターを備えていてもよい。
【００１０】
第１のカラーフィルターは対向基板である透明基板に形成する。各色部は、対向基板である透明基板の各アクティブ素子の間隙に対応する位置において重なり合うように形成する。画素電極である透明電極を有するアクティブ素子を形成した透明基板には、金属配線か形成されている各アクティブ素子の間隙に第２のカラーフィルター形成する。この構成によれば、第１のカラーフィルターの色部の積層部と第２のカラーフィルターによってブラックマトリックスが形成されるとともに、第２のカラーフィルターが金属配線にたいする保護層としての機能を持つために、液晶表示装置の製造中及び製造後において、配線のショート又は断線が非常におこりにくい。
【００１１】
また、第１のカラーフィルターのそれぞれの前記色部を各前記対向する第２の透明電極の対応する位置に配置し、且つ隣接する色部の重なり合う積層部を前記金属配線の対応する位置に配置してもよい。
【００１２】
そうすることにより、第１のカラーフィルターの各色部は、パッシブ駆動用の電極の場合には各透明電極に、アクティブ駆動用の装置の場合には対向基板の各素子の対応する位置に形成される。さらには、色部の積層部は、パッシッブ駆動用の装置の場合には各透明電極の間隙の対応する位置に、アクティブ駆動用の装置の場合には、隣接する各アクティブ素子の間隙の対応する位置に形成される。
【００１３】
更には、第１のカラーフィルターは、青色に対応する波長の色光を選択的に透過する第１の色部と赤色に対応する波長の色光を選択的に透過する第２の色部と緑色に対応する波長の色光を選択的に透過する第３の色部と、を有してもよい。
【００１４】
そうすることにより、第１の色部と第２の色部との積層部の対応する位置に配置する前記第２のカラーフィルターは緑の色光に対応する波長の光を選択的に透過する機能を有し、第１の色部と第３の色部との積層部の対応する位置に配置する第２のカラーフィルターは赤の色光に対応する波長の光を選択的に透過する機能を有し、第２の色部と第３の色部との積層部の対応する位置に配置する第２のカラーフィルターは青の色光に対応する波長の光を選択的に透過する機能を有する。
【００１５】
フルカラー表示を可能とするためには、三原色である青、赤及び緑に対応する波長の光を選択的に透過する色部を、第１のカラーフィルターとして一方の透明基板に形成している。さらには、他方の基板には三原色の内いずれかの光を選択的に透過する機能を持つ層を形成している。好ましくは、青と赤の色部の積層部の対応する位置には、緑を、青と緑の色部の積層部の対応する位置には、赤を、緑と赤の色部の積層部の対応する位置には、青を、対応させるように第２のカラーフィルターを形成すると良い。その結果、そのブラックマトリックスとなる部分は完全な黒となるため、より高い遮光効果がある。
【００１６】
また、相対向して配置した一対の透明基板間に液晶を挟持してなる液晶表示装置であって、前記透明基板のうち一方の透明基板は、青色に対応する波長の色光を選択的に透過する第１の色部と赤色に対応する波長の色光を選択的に透過する第２の色部と緑色に対応する波長の色光を選択的に透過する第３の色部とが周期的に、且つ隣り合う各前記色部の端部を重なり合うように配置した第１のカラーフィルターと、有機材料からなる保護層と、対向電極である第１の透明電極と、を有し、前記透明基板のうち他方の透明基板は、画素電極である第２の透明電極を有する複数のMIM素子と、前記第１の色部と前記第２の色部との積層部の対応する位置に配置した緑の色光に対応する波長の光を選択的に透過する部分と前記第１の色部と第３の色部との積層部の対応する位置に配置した赤の色光に対応する波長の光を選択的に透過する部分と前記第２の色部と前記第３の色部との積層部の対応する位置に配置した青の色光に対応する波長の光を選択的に透過する部分とを有し、且つ隣り合う前記第２の透明電極の間隙に形成した金属配線を覆うように配置した第２のカラーフィルターと、を有するように構成することもできる。
【００１７】
また、前記第１のカラーフィルターは、隣り合う各前記色部が重なる積層部の上部に三原色のうちいずれかの波長の光を選択的に透過する機能を有する層をさらに備えていてもよい。
【００１８】
また、前記第１のカラーフィルターは、前記第１の色部と前記第２の色部との積層部の上部には緑の色光に対応する波長の光を選択的に透過する層を、前記第１の色部と第３の色部との積層部の上部には赤の色光に対応する波長の光を選択的に透過する層を、前記第２の色部と前記第３の色部との積層部の上部には青の色光に対応する波長の光を選択的に透過する層を、さらに有するように構成してもよい。
【００１９】
そうすれば、第１のカラーフィルターの積層部で三原色を全て積層し、さらに、第２のカラーフィルターとして青、赤及びは緑のうち１種類の光を選択的に透過する機能を有する層を配置するので、ブラックマトリクスのどの部分も４色が重なることになり、遮光性能を最大限に発揮することができ、表示装置のコントラストを充分に確保できる。
【００２０】
更には、前記アクティブ素子は、ＭＩＭ素子である。請求項 1 および２の発明において、開口率を決定するブラックマトリクスの境界の見切りはアクティブ素子側に形成した第２のカラーフィルターにて決定する。つまり、アクティブ素子側の基板上に形成した第２のカラーフィルターによってブラックマトリクスの幅が決定されるため、２枚の透明基板を貼り合わせる組立工程での精度への制約が少なくて済み、表示装置の開口率を向上させることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００２２】
〔実施例１〕
図１は実施例１にかかわる液晶表示装置の断面構造図である。
【００２３】
まず、構成を説明すると、表示装置は２枚の透明基板１、２を備えている。透明基板２は、青の光を選択的に透過する第１の色部６と、赤の光を選択的に透過する第２の色部７と、緑の光を選択的に透過する第３の色部８と、を有する第１のカラーフィルター３を有している。第１の色部、第２の色部及び第３の色部のそれぞれの端部（つまりは、各画素の境界）においては、隣接する２色の色部は重なるようにして積層部を形成している。さらには、各色部は各対向して配置されているＭＩＭ素子を形成している透明基板１（以下透明基板１と称す）の各ＭＩＭ素子の対応する位置に形成している。
【００２４】
また、透明基板１側の各画素の境界、つまりは金属配線１１を形成している位置には、各位置ごとに三原色の内の１種類の色を選択的に透過する機能がある第２のカラーフィルター４を形成している。透明基板１透明基板２とを貼り合わせることによって、三原色のうちの２色と第２のカラーフィリターの色とを重ねブラックマトリクスを形成する。開口部を決定するブラックマトリクスの境界の見切りは、透明基板１上の第２のカラーフィルター４にて決定する。
【００２５】
次に、この実施例の液晶表示装置の製造方法を説明する。まず透明のガラス基板である透明基材に第１のカラーフィルタ３を形成して透明基板２を形成した第１のカラーフィルター３は顔料分散レジストをスピンナー又はロールコーターにて塗布し、フォトリソ法にてパターニングをすることにより形成した。第１のカラーフィルター３としてはゼラチン薄膜を染色する方法や、印刷法、電着法などがある。本実施例においては顔料分散レジストを用いたフォトリソ法を用いた。カラーフィルター層をパターニングする際には、第１、第２及び第３の色部を形成し、さらには各アクティブ素子の間隙の対応する位置においては隣り合う色部が重なり合うようにパターニングした。第１のカラーフィルター３のパターンはストライプ配列、モザイク配列、トライアングル配列などがあり、表示装置の使用目的に応じて使い分けるものである。続いて第１のカラーフィルター層を被覆するようにして透明有機膜である保護膜５を、さらにこの透明有機膜上に無機電極である第１の透明電極９を形成した。透明基板１上にはＭＩＭ素子及び第２の透明電極１０を各画素毎に形成し、各画素の境界には三原色のうちいずれかの１色の第２のカラーフィルタ層４を上述したカラーフィルターと同様な方法で形成した。透明基板１と透明基板２とを貼り合わせた状態で、透明基板２上の異なる２色の色部の端部を重ねた積層部及び透明基板１上の第２のカラーフィルター層が重ね合わされてブラックマトリクスを形成した。
【００２６】
対角５インチ、画素ピッチ１１８μmのテレビ液晶表示型表示装置について、従来例と実施例１、２の開口率を比較すると、従来例ではブラックマトリクスの寸法は４８μmで開口率は５８％、実施例１ではブラックマトリクスの寸法は２８μmで開口率は７９％となった。
【００２７】
本実施例においては、第２のカラーフィルターは三原色のうち一種類の光を選択的に透過する機能があるものを用いたが、それぞれの画素の間隙に、各積層部を構成する２色とは異なる三原色のうちの一色の層を設けても良い。この場合においては、完全な黒のブラックマトリックスが実現する。
【００２８】
〔実施例２〕
図２は実施例２にかかわる表示装置の断面構造図である。積層した２色の色部とは異なる１異の色を選択的に透過する層を、第１のカラーフィルターの積層部に形成している。その他の構成要素については実施例１と同様の番号を付した。
【００２９】
カラーフィルター層をパターニングする際には、第１、第２及び第３の色部を形成し、そして各アクティブ素子の間隙の対応する位置においては隣り合う色部の端部が重なり合うようにパターニングし、さらには、第３のカラーフィルターが形成されるようにパターニングした。その他の工程については実施例１と同様にして液晶表示装置を作成した。
【００３０】
実施例１の場合ブラックマトリクスの遮光率は第２のカラーフィルターの色によっては、０．１％から１．１８％の間でばらつく場合があるが、本実施例ではどの部分を取っても遮光率を最大の状態に保つことができた。
【００３１】
〔実施例３〕
図３は本発明の他の実施例にかかわる表示装置の断面構造図である。
【００３２】
まず、構成を説明すると、表示装置は２枚の透明基板１、２を備える。透明基板２においては、第１のカラーフィルター３を形成している。
【００３３】
透明基板１にはＭＩＭ素子を画素毎に配置し、各画素毎の間隙に配列される金属配線１１の上に三原色のうちいずれか１色の第２のカラーフィルター４を形成した。
【００３４】
本実施例においては、第２のカラーフィルター４が画素の間隙に配置される金属配線１１のオーバーコートを兼ねることができ、液晶中の微細な不純物などによる対向する基板の電極間でのショートを防止することができる。
【００３５】
また、各実施例とも、第１の透明対向電極９を第１のカラーフィルター３の上側（液晶層側）に配置したものとして説明したが、本発明においては、第１の透明対向電極９を第１のカラーフィルター４の下側（基板側）に配置してもよいし、上側（液晶層側）に配置してもよく、その効果は同じである。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の液晶表示装置では、赤、緑、青の色部が隣り合うように配置され、隣り合う前記色部の端部が重なり合う積層部が形成された第１のカラーフィルターを有する透明基板と、第２のカラーフィルターを有する透明基板と、を対向して配置してなり、前記３色の色部のうち前記積層部を構成していない他の色部が配置される第２のカラーフィルターが前記積層部の対応した位置に配置されてなる。
【００３７】
したがって、液晶表示装置の組立工程における貼り合わせ精度を見越してブラックマトリクスの幅を太くする必要が無くなるため、開口率を上げることができる。
【００３８】
また、前記透明基板のうち一方の基板の内側には、前記第１のカラーフィルターと対向電極である第１の透明電極が形成されており、前記透明基板のうち他方の透明基板には、画素電極である第２の透明電極を有する複数のアクティブ素子と、隣り合う前記前記アクティブ素子の間隙に形成した金属配線を覆うように配置した前記第２のカラーフィルターとを備えている。
【００３９】
したがって、画素の間隙に配置される金属配線のオーバーコートを兼ねることができ、液晶中の微細な不純物などによる対向基板の電極と画素基板の電極との間でのショートを防止することができ、製造歩留を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施例の断面構造図。
【図２】本発明による第２の実施例の断面構造図。
【図３】本発明による第３の実施例の断面構造図。
【図４】従来例の断面構造図。
【符号の説明】
１．透明基板
２．透明基板
３．第１のカラーフィルター
４．第２のカラーフィルター
５．保護膜
６．色部（第１の色部）
７．色部（第２の色部）
８．色部（第３の色部）
９．第１の透明電極
１０．第２の透明電極
１１．金属配線

Claims

相対向して配置した一対の透明基板間に液晶を挟持してなる液晶表示装置であって、
前記透明基板のうち一方の基板は、赤、緑、青の色部が隣り合うように配置され、隣り合う前記色部の端部が重なり合う積層部が形成された第１のカラーフィルターを備え、
前記透明基板のうち他方の基板は、前記積層部の対応した位置に、前記３色の色部のうち前記積層部を構成していない他の色部が配置される第２のカラーフィルターを備えたことを特徴とする液晶表示装置。