JPH03146926A

JPH03146926A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH03146926A
Application number: JP1286519A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Uemura; 茂植村; Masayuki Kataue; 正幸片上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1991-06-21

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】産業上の利用分野本発明は、液晶表示装置に関する。さらに詳しくは、絵
素電極以外の部分からの光のもれを防止する遮光膜を有
する液晶表示装置に関する。

従来の技術液晶表示装置において、表示用の絵素電極以外の部分か
らの光のもれを防止することは、表示品位を高める上で
重要なことである。光のもれを防止するための遮光膜を
形成する場所としては、たとえば、アクティブマトリク
ス形のカラー液晶表示装置を例に説明すると、薄膜トラ
ンジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
、　Ｔ　Ｐ　Ｔと略称される。）などの駆動用スイッチ
ング素子が形成された基板上と、形成されていない基板
上の２つの場所が考えられる。従来は、駆動用スイッチ
ング素子が形成されていない基板上に、遮光膜を形成す
るのが一般的であった。

第７図は、そのようなアクティブマトリクス形のカラー
液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。第７
図において、透明絶縁基板１上には、各絵素に対応する
複数の透明絵素電極２と、各透明絵素電極２に１対１に
対応付けて接続された複数の薄膜トランジスタ３とがマ
トリクス状に配列されて形成されている。さらに、その
上全面に配向膜４が形成されて表示電極基板５が構成さ
れている。

一方、上記透明絶縁基板１に対して対向配置されるもう
１つの透明絶縁基板６には、各透明絵素電極２と対向す
る位置にそれぞれカラーフィルタ７が形成され、その上
全面に透明対向電極８が形成され、さらにその上全面に
配向膜９が形成されて、対向基板１０が構成されている
。

これらの２つの基板５．１０間には液晶層１１が介在さ
せてあり、その液晶層１１はシール部材１２によって封
止されている。

表示電極基板５の配向膜４形成表面とは反対側の表面に
は偏向板１３が配置され、対向基板１０の配向膜９形成
表面とは反対側の表面にも偏向板１４が配置されている
。

さらに、表示電極基板５の偏向板１３配置側には、別に
バックライト光源１５が配置されている。

上記カラー液晶表示装置において、薄膜トランジスタ３
を介して各透明絵素型ｆｉ２に選択的に電圧を印加する
と、透明絵素型［！２と透明対向電極８とで挟まれた液
晶層１１の各部が選択的にオン、オフ駆動されて光学的
特性が変わる。光透過可能な状態に変化した液晶層１１
の各部では、バックライト光源１５から照射されるバッ
クライトが透過し、その液晶層１■の各部に対応するカ
ラーフィルタ７の色調に応じた色表示が行われている。

上記カラー液晶表示装置の場合、液晶層１１を透過した
バックライトの一部が対向基板１０側において、隣合う
カラーフィルタ７間の間隙部から透過すると、絵素電極
部分に相当するカラーフィルタ７だけでなくその周辺部
も発光してしまい、コントラスト比が低下する。そこで
、このような事態を回避するために、第８図および第９
図に示すように、対向基板１０側では、各カラーフィル
タ７　（Ｒ，Ｇ、Ｂは各カラーフィルタ７の色を示し、
Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青である）間の間隙部にＣｒなと
の金属薄膜から成る遮光膜１６が形成され、これによっ
て間隙部でのバックライトの透過防止が図られている。

第８図および第９図において遮光膜１６は右上から左下
に延びる斜線で示す。

なお、第９図は対向基板１０に形成されたカラーフィル
タ７および遮光膜１６と、表示電極基板５に形成された
透明絵素電極２、薄膜トランジスタ３および第７図では
図示されないパスライン１７との上下の対応を示し、第
９図中、対向基板１０上のカラーフィルタ７を実線で、
表示電極基板５上の透明絵素型１ｉｉ２、薄膜トランジ
スタ３およびパスライン１７を点線で示す。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記カラー液晶表示装置のように、対向
基板１０側において、カラーフィルタ７間の間隙部に遮
光膜１６を形成するのでは、以下に述べるように表示領
域が減少して光透過率、つまり輝度が低下するという問
題点を有する。

すなわち、透明絵素電極２および薄膜トランジスタ３な
どが形成された表示電極基板５と、カラーフィルタ７お
よび遮光膜１６などが形成された対向基板１０とを対向
配置して貼合わせる場合、この上下の基板１０，５を完
全に位置合わせすることは困難である。たとえば、簡略
化して第１０図に示すように、上側の対向基板１０が左
方向にずれ、このため参照符１８で示す薄膜トランジス
タやパスラインなどが形成された領域と、参照符１６で
示す遮光膜が形成された領域とにずれが生じる場合があ
る。このように、ずれが生じると光のもれが発生し、表
示品位が低下する。

このため、第１１図に示すように、上下の基板１０．５
とにずれが生じても光のもれが生じないように、遮光膜
１６はいわゆる貼合わせマージンを取って大きめに形成
されている。その結果、表示領域２７が小さくなり、透
明絵素電極２の開口率が低下している。

このいわゆる貼合わせマージンを不要とし、表示領域２
７の減少を防止するために、薄膜トランジスタが形成さ
れた基板上に遮光膜を形成したアクティブマトリクス形
の液晶表示装置が提案されている。

この液晶表示装置では、位置合わせが不要であり表示領
域の減少は防止できるが、第７図から第１１図に示した
先行技術と比較して、遮光膜が薄膜トランジスタを構成
するソース電極やゲート電極などと近接して配置される
。

このため、金属製の遮光膜を形成すると、ソース電極や
ゲート電極などと導電性の大きい金属製性遮光膜との間
で電流の漏洩が多発し、生産歩留まりが悪く、実用化が
困難であるという製造上の問題や、薄膜トランジスタの
動作に悪影響を与えるという問題がある。

また、樹脂などの電気絶縁性の物質で遮光膜を形成する
と、樹脂などは金属と比較して遮光性が低く、充分な遮
光性を得るためには膜厚を厚くしなければならないため
に、液晶の配向に悪影響を及ぼすという問題がある。

したがって本発明の目的は、上記技術的課題を解決して
、表示領域の面積を増大して表示品位を向上させた液晶
表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段本発明は、一方の基板上に形成された絵素電極に一方電
位を与え、他方の透光性基板上に前記絵素電極に対応して形成され
た対向電極に他方電位を与え、両基板間に液晶が充填さ
れ、前記他方の透光性基板上には、前記一方基板上の絵素電
極以外の部分に対応して金属製遮光膜が配置される液晶
表示装置において、前記一方の基板の絵素電極以外の部分に、前記金属製遮
光膜とほぼ同じ大きさの電気絶縁性の遮光膜を形成する
ことを特徴とする液晶表示装置である。

作　　用本発明に従えば、絵素電極が形成された基板に対向する
基板に、絵素電極以外の部分からの光のもれを防止する
ための金属製の遮光膜が形成され、さらに、絵素電極が
形成された基板に、前記金属製遮光膜とほぼ同一形状の
電気絶縁性の遮光膜が形成される。

金属製遮光膜は絵素電極以外の領域に対応して形成され
ており、上下の基板のずれを見込んだ、いわゆる貼合わ
せマージンは取られていない。このため、表示領域の面
積の減少が防止される。また、この遮光膜は、金属で形
成されており、光をほぼ完全に遮断することができる。

また、絵素電極２が形成された基板と、これに対向する
基板との位置合わせが第５図に簡略化して示すように完
全に行われた場合とは異なり、第６図に示すようにずれ
が生じた場合でも、絵素電極２が形成された基板上の絵
素電極以外の領域に電気絶縁性の遮光膜２５が形成され
ており、この遮光膜によってずれの領域２８からの光の
もれが防止される。この場合、電気絶縁性の遮光膜２５
は膜厚が薄いとその遮光性は低いが、この遮光膜はずれ
の領域２８のみの光のもれを防止するための遮光膜であ
るため、遮光性が低くても充分にその機能を果たすこと
ができる。このように、電気絶縁性の遮光膜２５の膜厚
は薄くても支障はなく、また、膜厚が薄いので液晶の配
向不良を生じることはない。

実施例第１図は本発明の一実施例であるアクティブマトリクス
形のカラー液晶表示装置の簡略化した平面図であり、第
２図は第１図の切断面線１−１’から見た断面図である
。

第１図および第２図を参照して、透明絶縁基板１上に、
ソースパスライン１９は、互いに平行にかつ等間隔に形
成され、また、ゲートパスライン２０も互いに平行にか
つ等間隔に形成される。これらのソースパスライン１９
とゲートパスライン２０は、絶縁膜２１を介して直角に
立体交差するように形成されている。

上記透明絶縁基板１上のソースパスライン１９と、ゲー
トパスライン２０の各交差点には薄膜トランジスタ３が
形成され、また、透明絵素電極２は、ソースパスライン
１９とゲートパスライン２０で囲まれるまず目状の各領
域毎に、これらの領域をほぼ埋めるように形成される。

薄膜トランジスタ３のソース電極２２はソースパスライ
ン１９に、ゲート電極２３はゲートパスライン２０に、
ドレイン電極２４は透明絵素電極２にそれぞれ接続され
ている。この透明絵素電極０２以外の領域には、第１図中右上から左下に延びる斜線
で示した電気絶縁性遮光膜２５が、保護膜３１を介して
形成されている。

薄膜トランジスタ３の構成をさらに詳しく説明すると、
透明絶縁基板１上には、薄膜トランジスタのゲート電極
２３が形成され、次に全面にわたってその上にゲート絶
縁膜２９が形成される。さらに、ゲート電極２の形成部
分に相当する上部にはａ−３ｔ（アモルファス−シリコ
ン〉などの半導体層３０が形成され、この半導体層３０
と一部重なるように、さらにその上にソース電極２２と
、ドレイン電極２４とが形成されている。

電気絶縁性遮光膜２５および透明絵素電極２上には配向
膜４が形成され、このようにして表示電極基板５が形成
される。

上記した電気絶縁性遮光膜２５は黒色の顔料を含んだ感
光性のポリマから戒り、液体感光材料を用いて作製する
。この感光材料をスピンコータで塗布し、）オトリソ工
程を経て上記したようなパターンに形成する。スピン回
転数１５００ｒｐｍで約１μｍの膜厚が得られ、光透過
率は２％以下である。このほかに、ポリイミド、ポリア
ミド、ポリ尿素、ポリウレタン、アクリル、ボリケイヒ
酸、環化ゴム、ナフトキノンアジドおよびそれらの誘導
体などに染料、顔料、カーボンなどを分散し上用いても
よい。また、オフセット印刷、スプレー、ディッピング
などの方法によっても所定の膜厚に塗布することができ
る。

一方、上記透明絶縁基板１に対して対向配置されるもう
１つの透明絶縁基板６には、透明絵素電極２に対向する
位置にそれぞれカラーフィルタ７が形成され、カラーフ
ィルタ７の間隙部には透明絵素型［ｉ２以外の領域に対
応して第１図中左上から右下に延びる斜線で示した金属
製遮光膜２６が形成される。この金属製遮光膜２６はＣ
ｒで形成されており、２５００人の膜厚で光透過率は０
０１％である。このほかに、タンタルなどの金属材料で
形成してもよい。

カラーフィルタ７および金属製遮光膜２６上に透明対向
電極８が形成され、さらに、その上に配向膜９が形成さ
れて対向基板１０が構成される。

これら２つの基板５，１０間には液晶層１１が介在させ
てあり、その液晶層１１はシール部材１２によって封止
されている。

表示電極基板５の配向膜４形成表面とは、反対側の表面
には偏向板１３が配置され、対向基板１０の配向膜９形
戒表面とは反対側の表面にも偏向板１４が配置されてい
る。

上記カラー液晶表示装置において、薄膜トランジスタ３
を介して各透明絵素電極２に選択的に電圧を印加すると
、透明絵素電極２と透明対向電極８とで挟まれた液晶層
１１の各部が選択的にオン、オフ駆動されて光学的特性
が変わる。光透過可能な状態に変化した液晶層１１の各
部では、バックライト光源１５から照射されるバックラ
イトが透過し、その液晶層１１の各部に対応するカラー
フィルタ７の色調に応じた色表示が行われている。

第３図は金属製遮光膜２６が形成されたカラー３フィルタ７を示す平面図であり、第４図は対向基板１０
に形成されたカラーフィルタ７および金属製遮光膜２６
と、表示電極基板５に形成された透明絵素電極２、薄膜
トランジスタ３、ソースパスライン１９およびゲートパ
スライン２０との対応を示す拡大平面図である。第３図
および第４図において金属製遮光膜２６は右上から左下
に延びる斜線で示す。第４図中、対向基板１０上のカラ
ーフィルタ７を実線で、表示電極基板５上の透明絵素電
極２、薄膜トランジスタ３およびパスライン１９．２０
を点線で示す。

先行技術に関連して述べた第８図および第９図の遮光膜
１６とは異なり、本実施例では表示電極基板５と対向基
板１０とを貼合わせたときのずれを考慮する必要がない
ので、遮光膜２６を大きく形成する必要はない。この結
果、第３図および第４図に示すように、第８図および第
９図と比較して表示領域２７を広くすることができる。

ここで、透明絵素電極２の一辺を１００μｍ、貼合わせ
のずれを５μｍとすると、本発明では表４示領域２７は最大約２０％大きくなる。また、本実施例
では、薄膜トランジスタ３上には、電気絶縁性の遮光膜
２５が形成されているので、金属製遮光膜を形成する場
合とは異なり、電流の漏洩が発生して生産歩留まりが悪
くなったり、薄膜トランジスタ３の動作に悪影響を与え
たりすることはない。

本発明は、アクティブマトリクス形のカラー液晶表示装
置に関連して実施することができるだけでなく、アクテ
ィブマトリクス形の白黒表示の液晶表示装置や、単純マ
トリクス形の液晶表示装置に関連して実施することがで
きる。また、反射層液晶表示装置に関連しても実施する
ことができる。

また、薄膜トランジスタ３に代えて、その他の構成を有
する半導体スイッチング素子が用いられてもよい。

発明の効果以上のように本発明によれば、絵素電極が形成された基
板に対向する基板に、絵素電極以外の部分からの光のも
れを防止するための金属製の遮光５膜が形成され、さらに、絵素電極が形成された基板に前
記金属製遮光膜とほぼ同一形状の電気絶縁性の遮光膜が
形成される。

このように、２つの遮光層が設けられているので、上下
基板の貼合わせの際のずれを見込んだいわゆる貼合わせ
マージンは不要となる。この結果、表示領域が拡大して
表示品位の向上した液晶表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の簡略化した平面図、第２図
は第１図の切断面線１−Ｉ′から見た断面図、第３図は
本発明の一実施例に使用する遮光膜を備えたカラーフィ
ルタの平面図、第４図は本発明の一実施例に使用する遮
光膜を備えたカラーフィルタの部分拡大図、第５図は本
発明の一実施例の簡略化した断面図、第６図は本発明の
一実施例の簡略化した断面図、第７図はアクティブマト
リクス形のカラー液晶表示装置の構成を概略的に示す断
面図、第８図は先行技術の遮光膜を備えるカラーフィル
タの平面図、第９図は先行技術の遮光６膜を備えるカラーフィルタの部分拡大図、第１０図は先
行技術の簡略化した断面図、第１１図は先行技術の簡略
化した断面図である。１・・・透明絶縁基板、２・・・透明絵素電極、３・・
・薄膜トランジスタ、４・・・配向膜、５・・・表示電
極基板、６・・・透明絶縁基板、７・・・カラーフィル
タ、８・・・透明対向電極、９・・・配向膜、１ｏ・・
・対向基板、１１・・・液晶層、１２・・・シール部材
、１３．１４・・・偏向板、１５・・・バックライト光
源、１６・・・遮光膜、１７・・・ハスライン、１８・
・・薄膜トランジスタやパスラインなどが形成された領
域、１９・・・ソースパスライン、２０・・・ゲートパ
スライン、２１・・・絶縁膜、２２・・・ソース電極、
２３・・・ゲート電極、２４・・・ドレイン電極、２５
・・・電気絶縁性遮光膜、２６・・・金属製遮光膜、２
７・・・表示領域、２８・・・ずれの領域、２９・・・
ゲート絶縁膜、３ｏ・・・半導体層、３１・・・保護膜

Claims

【特許請求の範囲】一方の基板上に形成された絵素電極に一方電位を与え、他方の透光性基板上に前記絵素電極に対応して形成され
た対向電極に他方電位を与え、両基板間に液晶が充填され、前記他方の透光性基板上には、前記一方基板上の絵素電
極以外の部分に対応して金属製遮光膜が配置される液晶
表示装置において、前記一方の基板の絵素電極以外の部分に、前記金属製遮
光膜とほぼ同じ大きさの電気絶縁性の遮光膜を形成する
ことを特徴とする液晶表示装置。