JPH04326328A

JPH04326328A - 液晶表示装置及びカラーフィルター基板

Info

Publication number: JPH04326328A
Application number: JP3097464A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Kusanagi; 草薙　智宏; Koji Nakajima; 中嶋　公二
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1992-11-16

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置及びそれに
用いるカラーフィルター基板に関し、特に表示画面内に
おける色ムラの少ない液晶表示装置及びカラーフィルタ
ー基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ）は平行して相対
する２枚の透明電極間に液晶物質を挟持し、これら透明
電極間の印加電圧を変動する事によって液晶分子の配列
状態を制御し、その液晶配列状態によって光の透過或は
反射を制御して画面の表示を実現するものである。この
ような液晶表示装置に用いる液晶としては、例えば電圧
オフ状態で液晶分子の配列が電極平面に対して平行で、
かつ電極の両側における液晶の配列間での角度が９０°
捩じれたツイステッドネマティック（ＴＮ）モード、１
８０〜２７０°捩じれたスーパーツイステッドネマティ
ック（ＳＴＮ）モードなどが代表的である。透明電極を
担持する透明基板（通常はガラス板）の外側には２枚の
偏光板が設置され、その相互の偏光軸の成す角度は通常
０°或は９０°である。

【０００３】入射光は入射光側の偏光板によって偏光さ
れた後液晶内部を通過するが、液晶は印加電圧に対応し
てその配列状態が変化しており、配列状態に対応して通
過光の偏光状態が変化する。こうして液晶層内を透過し
た出射光はその偏光状態に応じて出射光側の偏光板での
透過率が異なり、このため印加電圧によって光の透過率
を制御する事ができ、画像表示が実現される。この原理
がＴＮないしＳＴＮモードである。

【０００４】こうした光のスイッチングを細分化された
画面構成要素（ピクセル）ごとに行う事により文字、図
形等の表示を行う事ができる。このピクセルごとにそれ
ぞれ色の三要素即ち赤（Ｒ：Ｒｅｄ）、緑（Ｇ：Ｇｒｅ
ｅｎ）、青（Ｂ：Ｂｌｕｅ）の透過割合を制御すると、
カラー表示が実現される。カラー表示ＬＣＤにおいて、
相対する電極の片側に各ピクセルに相当する部分ごとに
Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルター素子を形成した構造にす
る事によってＲ、Ｇ、Ｂの透過割合の制御を行うのが一
般的である。Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルター素子を用いた
カラーＬＣＤの場合、隣接するピクセル間では色が異な
り、また光スイッチングのオン・オフ状態も異なるため
、隣接ピクセルの光が混入する事は表示品質上好ましく
ない。このため隣接するピクセル間の境界には外部への
光の漏れを遮蔽するための遮光層を黒色の物質で設ける
のが通常である。

【０００５】この黒色の遮光層の構成材質としては、ク
ロムに代表される金属薄膜、或は黒色の樹脂など光に対
する遮蔽性を有する材質が使用される。遮光層はその形
成工程を容易にするために、カラーフィルター用基板ガ
ラス上に直接形成され、その上層にカラーフィルター素
子が形成される。カラーフィルターの最上層には液晶駆
動のための共通電極となる透明電極が形成されている。透明電極の材質として最も多く使用されているのは、イ
ンジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）である。

【０００６】カラー表示においては、白黒（モノクロ）
表示に比べて色調等に関して高度な画質が求められる為
、各ピクセルの電極間印加電圧を画面のスキャン周期（
フレーム周期）の間一定に保持する必要が有る。この目
的の為にピクセル一個ごとに、トランジスタをスイッチ
として用い、スキャン周期毎にこのトランジスタをオン
して各ピクセルの電極に信号電極を印加する。この時、
液晶は一種のメモリー機能を有する容量素子として働き
スキャン周期の間液晶の分子配列は維持される。このよ
うなＬＣＤの事をアクティブマトリクスＬＣＤと称する
。アクティブマトリクスＬＣＤ（ＡＭ−ＬＣＤ）のスイ
ッチ機能を実現する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は金属
／絶縁体／金属（ＭＩＭ）ダイオードを用いることもあ
る。

【０００７】カラーＬＣＤの表示を行った場合大きな問
題となる点の一つが画面上のクロストーク現象である。クロストークとは、例えば横方向に黒−白の表示を行っ
た場合黒が通常の黒よりも局部的に濃い黒になったり、
あるいは白が通常の白より局部的に明るい白になったり
する色ムラが生じる現象の事である。

【０００８】図８は従来のカラーフィルター基板の平面
図である。Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター素子２の境界
に黒色の遮光層５があり、光のモレを防いでいる。また
、図９は従来のカラーフィルター基板の断面図でＧのカ
ラーフィルター素子２とその周辺を示したものである。従来のカラーフィルター基板においては、ガラス基板１
上に黒色の遮光層５が形成され、その上にＲ，Ｇ，Ｂカ
ラーフィルター素子２が形成され、更にその上に透明絶
縁膜でなる保護膜３が形成されている。この保護膜３は
、カラーフィルター全面に連続して被覆されており、そ
の上に形成された共通電極としての透明電極４と遮光層
５とは電気的に遮断されていた。

【０００９】このカラーフィルター基板を用いてＴＦＴ
アクティブマトリクスＬＣＤを作成し、テストパタンの
表示を行った結果を図１０に示す。図からわかるように
このＬＣＤでは黒色部分が薄い黒や白い黒が局部的に生
じる色ムラが認められた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この様な色ムラが起こ
る原因は各ピクセルへの電圧書き込みにおいて、各ピク
セルでの液晶への電圧供給経路の途中での大きな抵抗値
のために十分な電圧が液晶に供給されない部分が生じる
ためである。このように途中経路での大きな抵抗値は共
通電極として用いているＩＴＯ透明電極が比較的比抵抗
が大きいために、このＩＴＯ透明電極によるものが主な
原因と考えられる。このＩＴＯの表面抵抗値はＩＴＯの
膜厚を厚くすると低下する事が分かっているが、一方膜
厚を厚くすると急激にＩＴＯの透明度が落ちる為、現状
以上に膜厚を増やす事は困難であった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、液晶表
示装置に用いられ、透明基板と、この透明基板にこの液
晶表示装置の各ピクセルの各要素に対応して設けられた
カラーフィルター素子と、各ピクセルの各要素には対応
しない位置に設けられた黒色の導電体からなる遮光層と
、カラーフィルター素子及び遮光層上に形成された透明
電極と、カラーフィルター素子間で遮光層と透明電極と
を電気的に接続する手段とを有するカラーフィルター基
板が得られる。

【００１２】透明電極と遮光層が電気的に接続されてい
るので、カラーフィルター表面上の透明電極の抵抗値を
大幅に低減することができ、表示画面上の色ムラを防止
することができる。

【００１３】更にまた、本発明によれば、前述のカラー
フィルター素子と透明電極との間に保護膜を有するカラ
ーフィルター基板が得られる。

【００１４】カラーフィルター素子に直接透明電極を形
成すると、カラーフィルター素子の色素が透明電極中に
拡散してしまうことが多い。そこで、色素の拡散を防止
するためにカラーフィルター素子上にポリイミド等の保
護膜を形成するが、この時、遮光層と透明電極とが電気
的に断絶されることのない様、パターニングしてカラー
フィルター素子上にのみ保護膜を形成し、遮光層を露出
させた上から全面に透明電極を被覆するとよい。

【００１５】更に、前述の遮光層と透明電極の間に導電
体を有し、透明電極が導電体を介して遮光層と電気的に
接続されているカラーフィルター基板が得られる。

【００１６】導電体の遮光層と透明電極を電気的に接続
する際、遮光層上にパターニング等によって導電体を形
成し、その導電体と透明電極を接続させる。その結果、
遮光層と透明電極との接続不良が減少し、透明電極の抵
抗値をより低下させ、色ムラの発生をより効果的に減少
することができる。

【００１７】更にまた、本発明によれば、液晶表示装置
に用いられるカラーフィルター基板であって、基板と基
板の一主面上に形成されたカラーフィルター素子と、基
板の一主面と反対側の他の主面上に形成された遮光層と
、他の主面上に遮光層を覆って形成された透明電極とを
有することを特徴とするカラーフィルター基板が得られ
る。

【００１８】従来のカラーフィルターでは、遮光層とカ
ラーフィルター素子とを基板の同一面上に設けていたの
を、遮光層を基板のカラーフィルター素子とは反対側に
設けることにより、遮光層上に直接透明電極を設けるこ
とが可能になる。これは保護膜のパターニングの必要が
ないので製造が容易である。

【００１９】更に、本発明においては、液晶表示装置に
用いられるカラーフィルター基板であって、基板とこの
基板上に形成されたカラーフィルター素子と、このカラ
ーフィルター素子を覆って形成された保護膜と、この保
護膜上に形成された遮光層と、保護膜と遮光層とを覆っ
て形成された透明電極とを有するカラーフィルター基板
が得られる。

【００２０】これは、カラーフィルターを基板上に形成
した後、カラーフィルターを保護膜で被覆し、その保護
膜上に遮光層を形成し、その上に直接共通電極としての
透明電極を形成するものである。保護膜をパターニング
する必要が無く、しかも透明電極の抵抗値を低く抑える
ことができる。

【００２１】更に本発明においては、前述のカラーフィ
ルター基板をそれぞれ有する液晶表示装置が得られる。

【００２２】前述のカラーフィルター基板と対向電極基
板との間に液晶を挟持させることにより液晶表示装置と
して用いられる。

【００２３】

【実施例】以下図面を参照して本発明をより具体的に説
明する。

【００２４】図１は本発明によるカラーフィルター基板
の第１の実施例を示す断面図である。ガラス基板１上で
ピクセル間にクロムの遮光層５を格子状に形成し、各ピ
クセル部分に対応する色のカラーフィルター素子２を形
成し、その上に保護膜３を各カラーフィルター素子２上
に選択的に形成し、露出したクロムの遮光層５上に電気
メッキにより２μｍの銅でできた導電層６を形成した。更にスパッタリングにより厚さ１４０ｎｍのＩＴＯ透明
電極４を形成しカラーフィルターとした。

【００２５】上述のカラーフィルターを用いて作製した
ＴＦＴアクティブマトリクスＬＣＤを図６に断面図で示
す。図１に示すカラーフィルター基板上に配向膜１０を
形成する。一方、ＴＦＴアクティブマトリクス基板とし
てのガラス基板１１には、その裏面に配向膜１１０が形
成され、表面には複数のデータ線１２と走査線とを直交
して有し、各交点に薄膜トランジスタ９を介してピクセ
ル電極１３が形成されており、それら表面に配向膜１１
０を有している。配向膜１０と配向膜１１０との間に液
晶７を挟持するように組み合わされてＬＣＤが構成され
ている。なお、ガラス基板１と１１の外側には、それぞ
れ偏向板８が形成されている。

【００２６】このＬＣＤにてテストパタンの表示を行っ
た結果を図７Ａに示す。図に示したようにこのＬＣＤで
は色ムラの発生は極めて微弱であった。

【００２７】また図２は、本発明によるカラーフィルタ
ー基板の第２の実施例を示す断面図を示す。このように
カラーフィルター素子２の全周を保護膜３で覆うと不純
物の溶出を有効に防ぎ、画面の品質に対し更に有効であ
る。

【００２８】図３は本発明によるカラーフィルター基板
の第３の実施例を示す断面図である。クロムの遮光層５
とカラーフィルター素子２が形成されたガラス基板１に
保護膜３をパターニングして遮光層５を露出させ、スパ
ッタリングにより厚さ１４０ｎｍのＩＴＯ層４を形成し
、カラーフィルター基板とした。このカラーフィルター
基板を用いてＴＦＴアクティブマトリクスＬＣＤを作製
し、このＬＣＤにてテストパタンの表示を行った結果を
図７Ｂに示す。図に示したようにこのＬＣＤでは色ムラ
の発生は極めて微弱であった。

【００２９】図４は、本発明によるカラーフィルター基
板の第４の実施例である。ガラス基板１の表面に遮光層
５を形成し、その上から透明電極４を被着する。一方、
ガラス基板１の裏面にはカラーフィルター素子２を形成
し、カラーフィルター素子２を保護するためにその上か
ら保護膜３を形成する。

【００３０】図５は、本発明によるカラーフィルター基
板の第５の実施例である。ガラス基板１上にカラーフィ
ルター素子２を形成し、その上に保護膜３を被覆する。保護膜３上に遮光層５を形成し、その上から透明電極４
を被覆したものである。

【００３１】第４及び第５の実施例は、ともに平面上に
形成された遮光層上に直接透明電極４を被覆したもので
あり、透明電極４の抵抗値の大幅な低減が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した様に本発明は、カラーフィ
ルター基板における透明電極と、導電体からなる遮光層
とを電気的に接続することにより、透明電極の抵抗値を
低減させ、その結果前述のカラーフィルター基板を用い
た液晶表示装置の色ムラの発生を低減させる、という効
果を有する。

【００３３】また、遮光層と透明電極との電気的な接続
を遮断することなく、カラーフィルター素子と透明電極
との間に保護膜を設けることにより、透明電極へのカラ
ーフィルター素子の色素の拡散を防止できる。

【００３４】更に、透明電極と導電体からなる遮光層と
の間に導電体を有することにより、遮光層と透明電極と
の接続不良が減少し、色ムラの発生をより有効に低減さ
せる、という効果を有する。

【００３５】更にまた、カラーフィルター素子と遮光層
を基板のそれぞれ反対の面に形成することにより、保護
膜のパターニングをすることなく透明電極を抵抗値を低
減することができる。

【００３６】また、基板上にカラーフィルター素子を形
成した後、一面に保護膜を被覆させた上に遮光層を形成
し、更に透明電極を被覆させることにより、保護膜のパ
ターニングをすることなく、透明電極の抵抗値を低減す
ることができ、容易に色ムラの発生を低減させることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラーフィルター基板の第１の実
施例を示す断面図である。

【図２】本発明によるカラーフィルター基板の第２の実
施例を示す断面図である。

【図３】本発明によるカラーフィルター基板の第３の実
施例を示す断面図である。

【図４】本発明によるカラーフィルター基板の第４の実
施例を示す断面図である。

【図５】本発明によるカラーフィルター基板の第５の実
施例を示す断面図である。

【図６】本発明による液晶表示装置の第１の実施例を示
す断面図である。

【図７】本発明による液晶表示装置を用いてテストパタ
ンの表示を行った結果であり、図７Ａは、本発明による
液晶表示装置の第１の実施例によりテストパタンの表示
を行った結果、図７Ｂは、本発明によるカラーフィルタ
ー基板の第２の実施例を用いて形成した液晶表示装置に
よりテストパタンの表示を行った結果である。

【図８】従来のカラーフィルター基板の平面図である。

【図９】従来のカラーフィルター基板の断面図である。

【図１０】従来のカラーフィルター基板を用いて形成し
た液晶表示装置によりテストパタンの表示を行った結果
である。

【符号の説明】

１，１１　　　　ガラス基板２　　　　カラーフィルター素子３　　　　保護膜４　　　　透明電極５　　　　ブラックマトリクス６　　　　導電体７　　　　液晶８　　　　偏光板９　　　　トランジスタ１０，１１０　　　　配向膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　液晶表示装置に用いられ、透明基板と
、該透明基板上のピクセル対応部分に形成されたカラー
フィルター素子と、前記透明基板のピクセル間に形成さ
れた導電体からなる遮光層と、前記カラーフィルター素
子及び前記遮光層上に形成された透明電極と、前記遮光
層と前記透明電極とを電気的に接続する手段とを有する
ことを特徴とするカラーフィルター基板。
【請求項２】　　前記カラーフィルター素子と前記透明
電極との間に保護膜を有することを特徴とする請求項１
記載のカラーフィルター基板。
【請求項３】　　前記遮光層がクロムからなる請求項１
又は２記載のカラーフィルター基板。
【請求項４】　　前記遮光層と前記透明電極との間に導
電体を有し、前記透明電極が前記導電体を介して前記遮
光層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項
１，請求項２又は請求項３記載のカラーフィルター基板
。
【請求項５】　　液晶表示装置に用いられるカラーフィ
ルター基板であって、基板と前記基板の一主面上に形成
されたカラーフィルター素子と、前記基板の前記一主面
と反対側の他の主面上に形成された遮光層と、前記他の
主面上に前記遮光層を覆って形成された透明電極とを有
することを特徴とするカラーフィルター基板。
【請求項６】　　前記カラーフィルター素子上に形成さ
れた保護膜をさらに有することを特徴とする請求項５記
載のカラーフィルター基板。
【請求項７】　　液晶表示装置に用いられるカラーフィ
ルター基板であって、基板と前記基板上に形成されたカ
ラーフィルター素子と、前記カラーフィルター素子を覆
って形成された保護膜と、前記保護膜上に形成された遮
光層と、前記保護膜及び前記遮光層を覆って形成された
透明電極とを有することを特徴とするカラーフィルター
基板。
【請求項８】　　請求項１，２，３，４，５，６又は７
記載のカラーフィルター基板をそれぞれ有することを特
徴とする液晶表示装置。