JPH09113890A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラックマトリクスの構造を改良し開口率を上
げ、さらに、遮光性能を確保し、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。 【解決手段】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（２）は、それぞれが異なる波長の光
を選択的に透過する機能を有する複数の色部（６）、
（７）、（８）を周期的に、且つ隣り合う前記色部の端
部が重なり合うように配置した第１のカラーフィルター
（３）を備え、前記透明基板のうち他方の基板（１）
は、前記端部の投影位置に第２のカラーフィルター
（４）を備えている。また、第２のカラーフィルター
（４）は、各画素の間隙にある金属配線（１１）を皮膜
するよう形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー表示可能液
晶表示装置に関する。さらに詳しくは、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
示装置においては、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）を配置している。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張り合わせる工程において、張り合
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、請求項１記載の発明によれば、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、それぞれが
異なる波長の光を選択的に透過する機能を有する複数の
色部を周期的に、且つ隣り合う前記色部の端部が重なり
合うように配置した第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、前記端部の投影位置に
第２のカラーフィルターを備えている。

【０００８】請求項１記載に発明では、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
が重なり合うように形成された第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、その重な
り合った部分の投影位置に第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、請求項２記載の発明によれば、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。

【００１０】請求項２記載の発明は、アクティブ素子を
有する液晶表示装置である。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の投影位置
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重なり部分と第２のカラ
ーフィルターの形成されている部分の重なりによってブ
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、請求項３記載の発明によれば、前記
第１カラーフィルターのそれぞれの前記色部を各前記第
２の透明電極の投影位置に配置し、且つ隣接する前記色
部の重なり合う前記端部を前記金属配線の投影位置に配
置している。

【００１２】請求項３記載の発明では、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
基板の各素子の投影位置に対応するように形成されてい
る。さらには、色部の重なりは、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投影位置に、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
の間隙の投影位置に形成されている。

【００１３】また、請求項４に記載の発明によれば、前
記第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、を有す
る。

【００１４】また、請求項５に記載の発明によれば、前
記第１の色部と前記第２の色部との重なりの投影位置に
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、 前記第
１の色部と第３の色部との重なりの投影位置に配置する
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、前記第２の色部と前記
第３の色部との重なりの投影位置に配置する前記第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】請求項４及び５記載の発明では、フルカラ
ー表示を可能とするために三原色である青、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
は請求項５に記載のように、青と赤の色部の重なりの投
影位置には、緑を、青と緑の色部の重なりの投影位置に
は、赤を、緑と赤の色部の重なりの投影位置には、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】また請求項６記載の発明によれば、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
重なりの投影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
部との重なりの投影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の色部との重なりの投影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。

【００１７】また、請求項７記載の発明によれば、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る
部分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る。

【００１８】また、請求項８に記載の発明によれば、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の色部との重なり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
色部との重なり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
色部との重なり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。

【００１９】請求項７及び８に記載の発明では、第１の
カラーフィルターの重なり部分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】また、請求項９に記載の発明では、前記ア
クティブ素子は、ＭＩＭ素子である。 請求項２から９
全ての発明において、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
透明基板を張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は請求項１記載の発明に
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MI
M素子の投影位置に対応するように形成している。

【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とを張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
隙の投影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とを張り合わせた状態で、透明基板２
上の異なる２色の色部を２つ重ねた部分及び透明基板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、各重
なり部分での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は請求項２記載の発明に
かかわる表示装置の断面構造図である。重ね合わせた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重なり部分に形成してい
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投影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、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、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、それぞれが異なる波長の光を選
択的に透過する機能を有する複数の色部を周期的に、且
つ隣り合う前記色部の端部が重なり合うように配置した
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、前記端部の投影位置に第２のカラーフィル
ターを備えている。

【００３７】したがって、液晶表示装置の組立工程にお
ける張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。

【００４０】

【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 (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、それぞれが異なる波
   長の光を選択的に透過する機能を有する複数の色部を周
   期的に、且つ隣り合う前記色部の端部が重なり合うよう
   に配置した第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、前記端部の投影位置
   に第２のカラーフィルターを備えた液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置であって、 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
   を備えた液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置
   であって、 前記第１カラーフィルターのそれぞれの前記色部を各前
   記第２の透明電極の投影位置に配置し、且つ隣接する前
   記色部の重なり合う前記端部を前記金属配線の投影位置
   に配置した液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１から３のうちいずれかに記載の液
   晶表示装置であって、 前記第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、を有す
   る液晶表示装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の液晶表示装置であって、 前記第１の色部と前記第２の色部との重なりの投影位置
   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、 前記
   第１の色部と第３の色部との重なりの投影位置に配置す
   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、 前記第２の色部と前記第３の色部との重なりの投影位置
   に配置する前記第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液晶表
   示装置。
6. 【請求項６】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の色部との重なりの投影位置に配置した
   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の色部との重なりの投影位置に配
   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の色部との重なりの投
   影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、を有する液晶表示装置。
7. 【請求項７】請求項１から６のうちいずれかに記載の液
   晶表示装置であって、 前記第１のカラーフィルターは、隣り合う各前記色部が
   重る部分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た液晶表示
   装置。
8. 【請求項８】請求項４から６のうちいずれかに記載の液
   晶表示装置であって、 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の色部との重なり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
   の色部との重なり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
   の色部との重なり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、さらに有する液晶表示装
   置。
9. 【請求項９】請求項１から５及び請求項７から８のうち
   いずれかに記載の液晶表示装置であって、 前記アクティブ素子は、ＭＩＭ素子である液晶表示装
   置。