JPH01187531A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電気・光変調物質として液晶を用いた液晶表示
装置に関する。

（従来の技術〉 従来、電気・光変調物質とじて液晶を用いた液晶表示装
置において種々の駆動方法が考えられ、例えばスタティ
ック駆動、マルチプレックス駆動などがある。そして液
晶表示装置はテレビ画面等の絶えまなく変化する画面に
も用いられるようになってきた。このため液晶表示装置
には高品位、高解像度が要求されている。

このような要求に答えるためにアクティブマトリックス
方式の液晶表示装置等が考案され、例えば特開昭５６−
２５７１４号公報、特開昭５６−２５７７７号公報など
に開示され広く知られている。

この種の液晶表示装置につき、例えば薄膜１〜ランジス
タ（以下、ＴＰＴと省略する。）を用いたカラー液晶表
示装置の場合について説明する。

これは通常、同一基板上に信号線群と走査線群からなる
マトリックス配線の各交点にＴＰＴが設けられ、そのソ
ース電極もしくはドレイン電極の一方が画素電極に接続
されている。そしてこの画素電極と基板の間に、例えば
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）。

青（Ｂ）のカラーフィルりが設けられている。また画素
電極に対向する対向電極がもう一方の基板に形成されて
あり、この基板と上述の基板の間に液晶が挟持されてい
る。そしてざらに２枚の基板の両性側にはそれぞれ偏光
板が設けられている。

このようにして２枚の電極に挾れ、この電極に電圧を印
加することによって反応する液晶部分、つまり画素を有
する液晶表示装置は形成されていた。

そして各画素電極にＴＰＴを設けることによって、作動
させたい画素だけを近隣の画素に影響を与えずに作動さ
せかつその状態を保持する能力を向上させることができ
るため高品質な画像を得ることができる。

しかしこのようなアクティブマトリックス方式の液晶表
示装置では次のような問題点があった。

つまり液晶の反応する領域、即ち画素は画素電極上であ
るため、ＴＦＴ上あるいは信号線と走査線上の液晶は反
応しない。このため画素周辺の液晶を通過する光、つま
り非変調光があり液晶表示装置にとってはコントラス１
へを著しく低下させていた。

この非変調光を減少させる方法として、例えば配向制皿
膜のラビング方向を直角とし基板を挟む２枚の偏光配置
を平行にし、液晶に電圧が印加されない場合に光を透過
させない使い方があるが、２枚の偏光板の偏光方向を正
確に平行とする必要がある。ところがこの精度を量産時
に管理することは非常に困難でおる。これに対して偏光
板を直角にする場合は上述したような精度は要求されな
い。そこで量産性等を考えるとＴ）−Ｔ上あるいは信号
線と走査線上に光が透過しないように絶縁性を有する遮
光膜で被覆する方法、おるいは対向基板上のＴＰＴある
いは信号線と走査線に対応する部分に遮光膜を設【プ、
非変調光を遮断する方法が良いと考えられる。

（発明が解決しようとする課題） 上）ボしたような遮光膜を画素周辺上と各画素間に設け
ることによって高品質な画像を得ることができる。そし
て遮光膜としては従来金属製のものが考えられていた。

金属性の遮光膜の場合、平均光学濃度は非常に高く遮光
効果は十分であるが製造上に問題がある。

一般に金属製の遮光膜の製造方法は次のようで必る。光
透過性基板を洗浄したあと、スパッタリング装置内に設
置し、クロム金属等を１０００〜２ｏｏｏＡ蒸着させる
。しかる後、レジストを塗布し所定のパターンを有する
マスクを用いて露光・現像しクロムエツチングの後にレ
ジストを剥離して遮光膜が完成する。

ここで使用するようなスパッタリング装置は製造設備と
して高価なものであり、またレジスト塗布、エツチング
、レジスト剥離等のプロセスを必要とするため、製造上
複雑であると共に安価な表示装置を提供することが困難
でおる。

また画素電極側の基板に遮光膜を設置する場合、遮光膜
を画素電極間に設置するため絶縁性を有する物質でなく
てはならない。

そこでこのような課題を解決するものとして黒色顔料を
含んだ絶縁性を有する物質、例えばポリマー等の有機樹
脂にカーボンブラックを含有させたものを遮光膜に用い
ることが考えられた。しかしこの場合では、遮光膜とし
ての可視域の平均光学濃度が金属製の遮光膜の場合に比
べてはるかに低いため遮光目的が十分とはいえなかった
。

またその電気抵抗率も十分ではないために電極間のリー
ク等が考えられ画像に悪影響をおよぼしていた。

そこで本発明の目的は、可視域の平均光学）農度が十分
に大きくまた電気抵抗が高く、かつ製造方法も容易な遮
光膜を用いることによって高品質な画像を得ることがで
きる液晶表示装置を提供するものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、複数の画素と、この画素間と画素周辺上に遮
光膜を有する液晶表示装置において、遮光膜が黒化染色
された合成染色基材であることを特徴とする。

（作用） 上述のように合成染色基材を黒色染料で黒化染色して遮
光膜とすることによって、可視域の平均光学濃度は非常
に高く、非変調光は十分遮断できるために高品質の画像
が得られる。また染色技術を用いることによって容易に
製造することが可能である。

（第１の実施例） 本発明の第１の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の液晶表示装置の平面図
を示し、さらに第２図は第１図におけるＡ−Ａ−線に沿
って切断した断面図であり、これは非線形素子としてＴ
［丁を用いたものである。

走査線群と信号線群とから成るマトリックス配線を形成
し画素電極９と遮光膜１１を有する第１の基板１ａと、
カラーフィルタ７、対向電極１８の順に積層構造となっ
ている第２の基板１ｂとの間に、電気・光変調物質であ
る液晶１５を挟持してなる透過型下Ｎモードで使用され
るカラー液晶表示装置に適用した例である。

そこで本発明の液晶表示装置の詳細な構成は次のようで
ある。

液晶１５を挟持する各基板１ａ、１ｂは、ガラスから成
る透明な基板でおり、各々外側の表面に゛は偏光板３ａ
、３ｂが設けられている。

さらに第１の基板１ａはマトリックス基板とも言われる
もので、この基板１ａの内面には、ＴＰＴのゲート電極
に接続された走査線およびドレイン電極もしくはソース
電極に接続された信号線５及びトレイン電極もしくはソ
ース電極に接続された画素電極９が形成されている。

そして画素電極９と対向電極１８の２枚の電極ｔこ挾ま
れた画素８以外の液晶上を通過する光つまり非変調光の
照射をおさえるように、走査線、信号線５及びＴＦＴ上
に、さらに画素８の一部周辺部上に相当する部分に遮光
膜１１が着膜している。

一方、第２基板１ｂの内面には各画素電極９に対応して
例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ
７が合成染色基材を染色することによって設けられてお
り、そのカラーフィルタ７の上に対向電極１８が設置さ
れている。

また上述の第１の基板１ａおよび第２の基板１ｂの液晶
１５と接する面には液晶分子を両基板間で９０度ねじれ
た配向にするための配向膜（図示せず）が設けられてい
る。

このような２枚の基板で液晶１５を挟持することによっ
て本発明の一実施例の液晶表示装置は構成されている。

次にこの液晶表示装置の製造方法について述べる。

ここで黒色染色に適した合成染色基材としては種々考え
られるが、特にＲ６３３Ｌ１（日本生薬社製）またはＪ
ＤＳ−５０９（日本合成ゴム社製）が好ましいことが研
究の結果わかった。

まずマトリックス配線、ＴＰＴ、画素電極９が設置され
た第１の基板１ａ上にの染色基材ＪＤＳ−５０９（日本
合成ゴム社製）をスピナーおるいはロールコータ−で１
．０．ＩＥ１程度の膜厚で塗布する。

そしてこの合成染色基材を１４０’Ｃで３０分間プリベ
ークする。

次いでマスクを用いて露光し、合成染色基材に紫外線を
照射し架橋反応でマトリックス配線、ＴＰＴ、および画
素電極９の周辺上に潜像を形成する。

そして現像を行い、所定の開口を形成し、１８Ｏ′Ｃで
３０分間ポストベークした後ブラック１８１（日本化薬
礼製＞０．２５％染料、酢酸１．０％を含有する黒色染
色槽に浸し６０℃で２０分間染色する。そしてさらに黒
色染料が溶は出さないようにタンニン酸、吐酒石が各１
％の溶液に５Ｑ°Ｃで２分浸積させて固着処理を行い、
１８０’Ｃでベーキングを行ない遮光膜１１を形成する
。

つぎに第２の基板１ｂ上にカラーフィルタ７および対向
電極１８を設置する。

これはまず第２の基板１ｂ上に染色性の優れた合成染色
基材Ｒ６３３１ｊ　（日本化薬礼製〉をスピナーまたは
ロールコータ−で１戸程度の膜厚で形成する。

そしてマスクを用いて露光、現像し例えば赤に染色した
い部分を画素電極９よりも大きめに残す。

ついで赤の染料として例えばＲ１３７Ｐ（日本生薬社製
）を０．２５％含む染料を用ちいて、７０′Ｃで２０分
間染色槽に浸して染色を行なう。

そしてタンニン酸、吐酒石各１％を含む溶液に７０’Ｃ
で２分間浸漬させて固着処理を行なう。

この工程をあと２回繰り返して緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフ
ィルタを染色して形成する。この時の染色条件は表−１
に示しである。

そして染色によって形成されたカラーフィルタ７上に平
滑化層（図示せず）を設け、さらに１・Ｔ・０膜等の透
明導電膜を形成し、対向電極１８とする。

このように形成された２枚の基板’ｌａ、１ｂを正しく
位置合わせする。つまり画素８上に正しく１つのカラー
フィルタが位置するようにして、両基板１ａ、１ｂを貼
合せて液晶セルを形成し、この後液晶１５を注入して液
晶表示装置となる。

さて本発明の液晶表示装置で用いる遮光膜は、合成染色
基材を染色することによって形成されている。この遮光
膜１１は第３図に曲線Ａで示ずように、従来の絶縁性を
有する遮光膜としてカーボンブラックを含有したポリマ
ーを用いたもの曲線Ｂに比べて非常に低い透過率を示す
ことがわかる。

このため遮光膜の膜厚が１２程度でも十分に遮光効果が
あるため液晶に与える影響が少なくてすむ。

また従来の絶縁性を有する遮光膜の電気抵抗は１００ｏ
ｈｍｃｍ程度であったのに対し、本発明の遮光膜には導
電性物質が含まれていないためはるかに高いものである
。

一般に遮光膜の電気抵抗は１ｋｏｌ）ｍｃｍ以上でない
と電極間の電流リークといったことが考えられるが、本
発明の遮光膜に関しては全く心配はなく近隣の画素８に
影響を与えず高画質の画像を得ることができる。

このように本発明の遮光膜は膜厚が１．０ＪＩＩＩＩで
光学濃度が２．０以上であり、電気抵抗は１ｋｏ＋１ｍ
ｃｍよりもはるかに高いため十分に目的を達成するもの
であり、このように形成されたは遮光膜及びカラーフィ
ルタは２００’Ｃ１２時間の耐熱試験にも耐え実用に適
している。

、また製造方法も非常に容易でありスパッタリング装置
等の高価な装置が不要であるためより安価な液晶表示装
置を提供することができる。

表−１ （第２の実施例） 次に本発明の第２の実施例を図面を参照して説明する。

ここで第１の実施例と同様のものについては同一の符号
を付して示す。

第４図は液晶表示装置の断面図である。これはマトリッ
クス配線（図示せず）が形成された第１の基板１ａ上の
各マトリックス内に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカ
ラーフィルタ７が形成されてあり各カラーフィルタ７上
に画素電極９が設置されマトリックス配線及びＴＰＴ（
図示せす）と接続でいる。そしてざらにマトリックス配
線上及びＴＰＴ上と画素電極９周辺上にかかるように遮
光膜１１が形成されている。

そして対向電極１８を形成した第２の基板１ｂと上記の
第１の基板１ａによって液晶が挟持されて液晶表示装置
が構成されている。

次に第２の実施例の製造方法を説明する。

マトリックス配線を施した第２の基板１ｂ上に合成染色
基材として例えばＲ６３３Ｌ１をスピナーまたはロール
コータ−でＩＪＪｍ程度の膜厚で着膜させる。

ついでマスクを用いて７１へワックス配線内にＴＰＴを
設置する部分を除いて島状に染色したい部分を残す。

そして第一の実施例と同様に染色、固着処理を赤、青、
緑の順にくりかえして行ない力ラーフイルタ７を形成し
てゆく。この時の染色条件は第１の実施例と同様であり
表−１に示した通りである。

次に各カラーフィルタ７上に丁ＦＴを形成する度の膜厚
で形成しする。そして露光・現像して画素電極９の周辺
蔀を除いて画素電極９が露出させる。

そしてこの部分を表−１に示した黒色染料で染色する。

そして対向電極１８を形成した第２の基板１ｂと上記の
第１の基板によって液晶を挟持させて液晶表示装置とな
る。

上述のような構成にすることによって遮光膜１１の遮光
効果、あるいは絶縁効果は前述の実施例と同様であり高
品質の画像が得られると同時に第１の基板１ａ上にカラ
ーフィルタ７、遮光膜１１をもってきたことによって、
遮光膜１１とカラーフィルタ７の位置合わせが不要、つ
まり第１の基板１ａと第２の基板１ｂの位置合わせの高
い精度を要求としなくなる。このため従来のような位置
合わせによる不良が皆無となり著しく生産性が向上する
。

（第３の実施例） 次に本発明の第３の実施例を図面を参照して説明する。

ここで第１の実施例と同様のものについては同一の符号
を付して示す。

第５図は液晶表示装置の断面図である。

マトリックス配線が形成された第１の基板１ａ上のマト
リックス配線内に画素電極９が設置されており、ＴＰＴ
によってマトリックス配線と画素電極９が接続されてい
る。

次に第２の基板１ｂには第１の実施例と同様の遮光膜１
１が染色によってＴＰＴ、マトリックス配線と画素８の
周辺上に相当する部分に形成されている。

つまりこの場合は画素電極９よりもやや小さい開口を有
する遮光膜１１が染色によって形成され、その開口部に
はカラーフィルタが設けられている。

さらにその上部に透明な対向電極１８が設置され＝　１
６− ている。

このような２枚の基板１ａ、１ｂが正確に貼合わせられ
、この基板間に液晶１５が注入されている。

このように遮光膜１１を第２の基板１ｂ上に設置しても
同様の遮光効果が得られる。

またこの第２の基板１ｂ側にカラーフィルタ７、遮光膜
１１が設置されているため染色の工程のみで生産できる
ため生産の能率は向上する。

以上本発明について詳述してきたが非線形素子として丁
ＦＴの他にもＭＩＭ素子等でも本発明が適用できること
は言うまでもない。

またアクティブマトリックス方式の他にも単純マトリッ
クス等の液晶表示装置にも利用できる。

［発明の効果］ 上述したように本発明では遮光膜に合成染色基材を用い
ることにより、第３図に示すように従来のカーボンブラ
ック等を含有させた有機樹脂等を用いた黒い遮光膜に比
べてはるかに光学的濃度の高い、かつ電気抵抗の高い遮
光膜を作りだすことが可能となった。

このため従来の表示装置に比べてはるかに高品位の画像
が得られるようになる。

また金属製の遮光膜に比べて、高価な設備は不要であり
製造上有用であると共にコストもおさえた液晶表示装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の正
面図、第２図は第１図における液晶表示装置のＡ−Ａ−
線に沿って切断した断面図、第３図は本発明の遮光膜の
透過率を示した図、第４図は本発明の第２の実施例の液
晶表示装置の断面図、第５図は本発明の第３の実施例の
液晶表示装置の断面図である。 １ａ・・・・・・・・・・・・第１の基板１ｂ・・・・
・・・・・・・・第２の基板３ａ、３ｂ・・・偏光板 ５・・・・・・・・・・・・・・・信号線７・・・・・
・・・・・・・・・・カラーフィルタ８・・・・・・・
・・・・・・・・画素９・・・・・・・・・・・・・・
・画素電極１１・・・・・・・・・・・・遮光膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の画素と、この画素間と前記画素の周辺上に遮光膜
   を有する液晶表示装置において、前記遮光膜が黒化染色
   された合成染色基材であることを特徴とする液晶表示装
   置。