JPH08101405A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光硬化性樹脂に均一に紫外線を照射して光硬
化性樹脂の重合反応の均一化を図りその光硬化性樹脂の
未重合残存部分が残存することを解消して、表示品位に
関して初期品位及び耐久性が高く信頼性の良いもので、
かつ信号線と画素電極との間の光の通り抜けの問題の無
い、液晶表示装置を提供する。 【構成】 遮光層３０１が信号線２０９に沿って例えば
平行に形成されて、ＴＦＴ２０６および信号線２０９と
画素電極２０８との間隙部分のみを遮光しているため、
従来は顕著に発生していたこの部分での光抜けが解消で
き、しかもこの部分は液晶層２１０の形成時には光硬化
性化合物の未重合部分が生じることなく十分に均一な光
硬化を行なうことができるに足る紫外線照射を行なうこ
とができる。

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に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は多種類があるが、ツイス
テッドネマティック型液晶等に代表される液晶層の捩じ
れを制御してその液晶層を透過する光の旋光性を制御
し、表示を行なう液晶表示装置が一般に多用されてい
る。

【０００３】その動作原理は、液晶層における光の複屈
折性または旋光性と偏光板の線偏光性とを用いて、液晶
表示パネルの観察面側への光の出射を制御して表示を行
なうという動作原理を用いて表示を行なうものである。

【０００４】しかし、このような液晶層における光の複
屈折性または旋光性と偏光板の線偏光性とを用いる方式
の液晶表示装置の欠点として、偏光板を用いているため
に、この偏光板で動作原理的に光源からの光の約 1／ 2
が損失するため、その分の光は表示に寄与できず、光源
光の利用効率が低くなる。その結果、画面の輝度が低く
なるという問題や、高輝度の表示を行なうために強力な
光源を用いることで消費電力の増大や発熱などの問題が
生じる。

【０００５】これに対して、出射光線の方向（あるいは
散乱／透過）を制御する方式の液晶表示装置は、偏光板
が不要であることから、光源からの光の利用効率を上げ
ることができる。そのような方式の液晶表示装置のなか
でも、高分子分散型液晶表示装置は、高分子樹脂と液晶
とを、そのそれぞれが別の相として混在させたものであ
る。

【０００６】つまり、混合によりいずれかが他方に溶解
されるのではなく、いずれか一方の中に他方が分散的に
保持されたもので、例えば高分子樹脂相における連続網
目状または多数のカプセル状の空隙中に液晶相としてＴ
Ｎ液晶のような液晶組成物が分散保持されているという
形態のものである。このような高分子分散型液晶表示装
置は、上記のような光源からの光の利用効率を上げるこ
とができる液晶表示装置の中で有望なものとして考えら
れている。

【０００７】このような高分子分散型液晶層が間隙を有
して対向配置された 2枚の透明電極間に充填されて用い
られている。

【０００８】このような高分子分散型液晶表示装置にお
いては、 2枚の透明電極間に電圧を印加しない状態で
は、高分子分散型液晶は透過する光を散乱させるので、
画面は乳白色に観察される。これに対して、液晶駆動電
圧を 2枚の透明電極どうしの間に印加すると、その電圧
に応じて高分子分散型液晶層が透明化して光が散乱しな
くなり、画面は高い輝度に観察される。このように、高
分子分散型液晶は光の散乱／非散乱を制御する素子であ
る。これと散乱光のみを取り出す光学系、または非散乱
光のみを取り出す光学系とを組み合わせることにより、
液晶層での光の散乱性の制御を光強度（画面での輝度）
の制御に変換することができるので、この動作原理を用
いることにより偏光板が不要となり、光源光の利用効率
も高くなり高輝度の表示を実現することができる。

【０００９】その構造は、対向基板とアレイ基板とを通
常の方法でシール材とスペーサを用いて所定間隔を保持
しつつ貼り合わせ、光硬化性化合物と液晶材料との混合
物を注入後、封止剤で封止されて、液晶表示パネルが形
成されている。そして液晶表示パネルに紫外線を照射し
て、光硬化性化合物のモノマーまたはオリゴマーの重合
により高分子相と液晶相の相分離を行なって、高分子分
散型の液晶層が形成される。

【００１０】相分離を起こした液晶層を構成している液
晶分子は、高分子相の網目構造を成す高分子樹脂マトリ
ックス中にカプセル状に分散されるか、またはセル厚方
向に液晶分子の配列の連続性を分断されて保持され、そ
の液晶相と高分子相との界面に沿って配向している。

【００１１】液晶層の液晶分子配向方向は一般に電圧無
印加時にはランダムであるため、液晶層に入射する光が
この液晶層で散乱される。また電圧を印加すると液晶層
における液晶分子が電界に沿って配列するのでこの液晶
層を光が通過して、明表示が表示される。このような動
作で表示が行なわれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の液晶
表示装置では、前記の如くモノマーまたはオリゴマーを
重合させて硬化させるために、モノマーまたはオリゴマ
ーと液晶組成物との混合物に所定量の紫外線を照射する
必要がある。

【００１３】しかしながら、このとき以下のような問題
がある。即ち、高分子分散型液晶層の内部にモノマーま
たはオリゴマーからなる光硬化性樹脂の未重合残存物が
残っている場合には、それが表示領域で発生したわけで
はなくとも、相分離の際に表示領域の特性に対して悪影
響を与えて開口部周辺の表示品位を劣化させる。さらに
は、液晶表示装置の使用時間が経過するにしたがって未
重合残存物が表示領域に拡散して行き、表示品位を劣化
させる。

【００１４】また、未重合残存物が残らないまでも重合
反応が画素領域内で一様に起こらなかった場合つまり高
分子分散相に硬化のばらつきが生じた場合にも、前記の
網目状構造の高分子樹脂マトリックスの形状が不均一な
ものとなる。そのような高分子樹脂マトリックスの不均
一な部分が数画素以上に亙って生じると、その部分が表
示むらとなるという問題がある。あるいはそのような不
均一な部分が一画素の一部領域に生じると、その画素の
コントラストが低下してその画素に輝度の点欠陥が生じ
るという問題がある。これらはいずれも表示画面で顕著
に目立つ表示欠陥であり、表示品位を著しく劣化させる
原因となる。そこで、このような高分子樹脂マトリック
スの不均一を解消することが必要となる。

【００１５】しかしながら、アクティブマトリックス型
液晶表示装置においては一般に、図図１１等に示すよう
に、対向基板１３００上には遮光層１３０１やカラーフ
ィルタ１４０９が形成されている。また図１０〜１４等
に示すようにアレイ基板１４００上には薄膜トランジス
タ（以下、ＴＦＴと略称）１４０１、走査線１４０２、
信号線１４０３、補助容量電極１４０４、補助容量配線
１４０５などのＡｌやＣｒのような遮光性の高い材料か
らなる種々のパターンが形成されている。このため、モ
ノマーまたはオリゴマーからなる光硬化性樹脂に対して
未重合残存物が残存しないように所定量の紫外線を均一
に照射して液晶層１４０６を形成することが、極めて困
難である。

【００１６】図１０、１１に示すように、ＴＦＴ１４０
１に対向する対向基板１３００上の部分には、液晶表示
パネルが投射型液晶表示装置として用いられる場合など
特にＴＦＴ１４０１の光リーク電流の発生を防ぐことが
必要なため、いわゆるブラックマトリックスと呼ばれる
遮光層１３０１が形成されている（図１０では開口部の
輪郭が図示されている）。この遮光層１３０１によって
光学的に被覆されて影となる部分ができるため、光硬化
性樹脂に紫外線を照射してその重合を行なわせる際に、
ＴＦＴ１４０１と遮光層１３０１との間の部分などに特
に未重合残存物が残存する。

【００１７】このような問題を解決する方法として、前
記のように高分子分散型液晶の表示モードとして動作原
理的に電圧が印加されていない状態では暗表示をするノ
ーマリーブラック表示モードであるために、ＴＦＴ１４
０１の上のみに遮光層１３０１を有する対向基板を用い
た、ＳＩＤ´94（Society for Information Display94
´）749 ページに記載されているような技術がある。こ
れを図１２に示す。

【００１８】また、ＴＦＴ上の遮光層は対向基板ではな
くアレイ基板上に形成する方法も類推される。このよう
にすることで、前記未重合残存物の発生は低減でき表示
品位のよいものが達成できるものと考えられていた。

【００１９】しかしながら、本発明者らによる実験と考
察の結果、以下のような問題が新たに発見された。それ
は、図１０、１１における対向基板１３００の遮光層１
３０１を、ＴＦＴ１４０１の上のみを遮光するものに変
えた場合（これを図１３、１４に示す）、信号線１４０
３と画素電極１４０７との間隙の部分の領域は、暗表示
の映像信号を画素スイッチング素子であるＴＦＴ１４０
１及び画素電極１４０７に印加した場合には光を通さず
十分な散乱性能を有しているが、明表示の映像信号を印
加した場合には光を透過するようになるという問題が生
じることを見いだした。

【００２０】これは、一見、コントラストを低下するわ
けではないために問題ないように思われる。しかし、画
面に黒地に白地のウィンドーを表示した場合に、上方向
にクロストークが発生するため表示品位を下げることに
なる。

【００２１】即ち、図１４の右側に示すように、白ウィ
ンドーの上の黒表示部の画素１００１ａの付近において
は、画素１００１ａは本来黒表示をしていても、白表示
を行なうための映像信号が信号線１４０３に印加されて
いる時には黒表示画素であっても画素電極１４０７と信
号線１４０３との間隙では図１４の左側の画素１００１
ｂに示すように光が透過するために生じる。

【００２２】この光抜け発生の原因を推定してみると、
ツイストネマティック（ＴＮ）型液晶（図示省略）の場
合のチルトリバースの逆の原因と考えられる。

【００２３】即ち、ＴＮ型液晶では信号線や走査線と画
素電極との間の横方向電界によってリバースドメインが
発生し光抜けが生じることが問題となっている。そのた
めに、図１０では横方向電界を低減しリバースドメイン
発生の抑制とクロストークを抑えるためのカップリング
容量低減を目的として補助容量電極１４０４が画素電極
１４０７と信号線１４０３との間の隙間下部に配置され
ている。

【００２４】これに対して、高分子分散型液晶は一般的
にリバースドメインの発生がないノーマリーブラック表
示モードのために、マトリックス状の遮光層が不要であ
る等で高開口率が達成できるものと考えられていた。

【００２５】しかしながら、信号線電位と画素電位が近
くなり横方向電界が小さくなると、信号線１４０３と対
向電極１４０８との間の電界が信号線１４０３近傍の液
晶相に作用するために、その液晶分子が電界に沿って配
向して光抜けが生じ、その信号線１４０３と対向電極１
４０８との間の電界強度は明表示の方が暗表示よりも大
きいために、前記の高分子分散型液晶の場合の光抜けが
発生するものと考えられる。即ち、駆動電圧範囲が 0〜
± 8Ｖの場合は、明表示時には信号線１４０３と対向電
極１４０８との間には 8Ｖの電位差が生じる。

【００２６】前記の光抜けは、信号線１４０３近傍で発
生し、走査線１４０２近傍では発生しないか、ほとんど
目立たない。これは、走査線１４０２にはその走査線１
４０２につながれた画素スイッチング列が選択される時
間以外はグラウンド電位であるために、その電位の時間
的平均はほとんどグラウンド電位に近いものとなる。よ
って、走査線１４０２と画素電極１４０７との間の電位
差と、走査線１４０２と対向電極１４０８との電位差が
小さいことに加え、高分子分散型液晶ではセル厚が14μ
ｍ程度と大きいために、走査線１４０２と画素電極１４
０７との間の通常の距離 4〜 5μｍの方が、走査線１４
０２と対向電極１４０８との間の距離よりも短いことか
ら、走査線１４０２の近傍には走査線１４０２と画素電
極１４０７との間に生じる横方向電界に沿って液晶分子
が配向するため、入射光は図１４の右側のように散乱さ
れて黒表示を維持することができるためと考えられる。

【００２７】また、液晶表示装置においては一般に、画
像表示のカラー化が進められており、それにはカラーフ
ィルタが用いられる。しかし、このカラーフィルタは一
般に紫外線を高い吸収率で吸収する。換言すると、その
紫外線に対する透過率は一般に10％未満である。しか
も、カラーフィルタのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の
各色セルでは、その色ごとにそれぞれ紫外線の吸収率や
吸収特性（吸収曲線）が大きく異なっている。従って、
光硬化性樹脂に紫外線を照射した際の、重合反応の均一
化が極めて困難であるという問題がある。しかも、その
ような吸収による損失の大きなカラーフィルタを透過さ
せて、光硬化性樹脂を硬化させるに十分な紫外線を光硬
化性樹脂に対して照射するためには、極めて強い紫外線
を照射しなければならない。しかし、そのような強い紫
外線の発生装置は大型で繁雑なものとなり、またそのよ
うな強い紫外線を作製中の液晶表示パネルに照射する
と、そのカラーフィルタや液晶相の劣化がひき起こされ
るという問題がある。

【００２８】本発明は、上記のような問題を解決するた
めに成されたもので、その目的は、光硬化性樹脂に均一
に紫外線を照射して光硬化性樹脂の重合反応の均一化を
図りその光硬化性樹脂の未重合残存部分が残存すること
を解消して、表示品位に関して初期品位及び耐久性が高
く信頼性の良いもので、かつ信号線と画素電極との間の
光の通り抜けの問題の無い、液晶表示装置を提供するこ
とにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶表示装置は、第１に、基板上に 2次元
状に配置されたスイッチング素子と画素電極と、前記ス
イッチング素子を制御する走査線と、前記スイッチング
素子に映像信号を印加する信号線とが形成されたアレイ
基板と、前記アレイ基板に間隙を有して対向配置される
対向電極を有する対向基板と、前記間隙に挟持される光
散乱性液晶層とを有する液晶表示装置において、前記対
向基板に形成された遮光層が信号線に沿って前記画素電
極と前記信号線との間隙部分を遮光する形状に形成され
ていることを特徴としている。

【００３０】また、第２に、基板上に 2次元状に配置さ
れたスイッチング素子と画素電極と、前記スイッチング
素子を制御する走査線と、前記スイッチング素子に映像
信号を印加する信号線とが形成されたアレイ基板と、前
記アレイ基板に間隙を有して対向配置される対向電極を
有する対向基板と、前記間隙に挟持される光散乱性液晶
層とを有する液晶表示装置において、前記アレイ基板上
に前記画素電極と前記信号線との間隙および前記スイッ
チング素子を遮光する部材を配置することを特徴として
いる。

【００３１】また、第３に、基板上に 2次元状に配置さ
れたスイッチング素子と画素電極と、前記スイッチング
素子を制御する走査線と、前記スイッチング素子に映像
信号を印加する信号線とが形成されたアレイ基板と、前
記アレイ基板に間隙を有して対向配置される対向電極を
有する対向基板と、前記間隙に挟持される光散乱性液晶
層とを有する液晶表示装置において、前記画素電極と前
記信号線との間隙および前記スイッチング素子を、前記
対向基板に形成された遮光部材とアレイ基板上に形成さ
れた遮光部材との両方で補い合って遮光することを特徴
としている。

【００３２】また、第４に、上記の第２又は第３の液晶
表示装置において、前記アレイ基板上に形成された前記
画素電極と前記信号線との間隙を遮光する部材が、補助
容量線もしくは走査線で形成されていることを特徴とし
ている。

【００３３】また、第５に、上記の第２又は第３の液晶
表示装置において、前記アレイ基板上に形成された前記
画素電極と前記信号線との間隙を遮光する部材が、絶縁
層を介して前記画素電極もしくは前記信号線の上又は下
に形成されていることを特徴としている。

【００３４】また、第６に、基板上に 2次元状に配置さ
れたスイッチング素子と画素電極と、前記スイッチング
素子を制御する走査線と、前記スイッチング素子に映像
信号を印加する信号線とが形成されたアレイ基板と、前
記アレイ基板に間隙を有して対向配置される対向電極を
備えるとともに各画素に対応する位置に色セルがそれぞ
れ配列されたカラーフィルタを備えた対向基板と、前記
間隙に挟持される光散乱性液晶層とを有する液晶表示装
置において、前記画素電極と前記信号線との間隙、もし
くは前記画素電極と前記走査線との間隙のうち、少なく
とも一方を遮光する遮光膜を、前記アレイ基板上に具備
しており、前記対向基板上における前記遮光膜に対向す
る位置には、該位置を被覆する遮光膜が省略されている
ことを特徴としている。

【００３５】また、第７に、基板上に 2次元状に配置さ
れたスイッチング素子と画素電極と、前記スイッチング
素子を制御する走査線と、前記スイッチング素子に映像
信号を印加する信号線と、各画素に対応する位置に色セ
ルがそれぞれ配列されて形成されたカラーフィルタとを
備えたアレイ基板と、前記アレイ基板に間隙を有して対
向配置される対向電極を備えた対向基板と、前記間隙に
挟持される光散乱性液晶層とを有する液晶表示装置にお
いて、前記アレイ基板上に形成され、前記画素電極と前
記信号線との間隙、もしくは前記画素電極と前記走査線
との間隙のうち、少なくとも一方を遮光する遮光膜を具
備しており、前記対向基板上における前記遮光膜に対向
する位置には、該位置を被覆する遮光膜が省略されてい
ることを特徴としている。

【００３６】また、第８に、基板上に 2次元状に配置さ
れたスイッチング素子と画素電極と、前記スイッチング
素子を制御する走査線と、前記スイッチング素子に映像
信号を印加する信号線とを備えたアレイ基板と、前記ア
レイ基板に間隙を有して対向配置される対向電極を備え
た対向基板と、前記間隙に挟持される光散乱性液晶層
と、各画素に対応する位置に色セルがそれぞれ配列され
て形成されたカラーフィルタとを有する液晶表示装置に
おいて、前記対向基板上に形成され、前記画素電極と前
記信号線との間隙、もしくは前記画素電極と前記走査線
との間隙のうち、少なくとも一方を遮光する遮光膜を具
備しており、前記アレイ基板上における前記遮光膜に対
向する位置には、該位置を被覆する遮光膜が省略されて
いることを特徴としている。

【００３７】また、上記の第６又は第７の液晶表示装置
において、前記アレイ基板上に補助容量電極が形成され
ており、該補助容量電極と同一の材料で同一の層に前記
遮光膜が形成されていることを特徴としている。

【００３８】また、上記の第６又は第７の液晶表示装置
において、前記アレイ基板上にゲート電極が形成されて
おり、該ゲート電極と同一の材料で同一の層に前記遮光
膜が形成されていることを特徴としている。

【００３９】また、上記の第６又は第７の液晶表示装置
において、前記アレイ基板上に形成された前記遮光膜
が、層間絶縁膜を介して前記画素電極又は前記信号線の
上層又は下層に形成されていることを特徴としている。

【００４０】

【作用】本発明によれば、対向基板に形成された遮光層
が信号線に沿って例えば平行に形成されて、ＴＦＴおよ
び信号線と画素電極との間隙部分のみを遮光している。
従って、従来はこの部分で顕著に発生していた上記のよ
うな光抜けを、本発明によれば解消することができる。
しかも、液晶表示パネルの裏表両側から紫外線照射を行
なうことで、光硬化性化合物の未重合部分が生じること
なく十分に均一な光硬化を実現することができる。何故
なら、本発明によれば基本的に、液晶表示パネルの一方
の基板側に遮光性のパターンが配設されている場合に
は、その部分に対面する他方の基板側の位置には遮光性
のパターンが配設されていないからである。その結果、
未重合残存物の無い信頼性が高く耐久性の高い高分子分
散型の液晶表示装置を実現でき、しかもそのとき、得ら
れた液晶表示装置は光り漏れの問題が解消された高品質
な表示特性を備えたものとなる。

【００４１】あるいは、アレイ基板上のＴＦＴの上及び
信号線と画素電極との間隙を遮光する遮光部材を層間絶
縁層を介して形成するか、もしくはＴＦＴの上のみに遮
光層を形成し、信号線と画素電極との間の間隙を遮光す
る部材、例えば補助容量線部材等で前記ＴＦＴ上の遮光
層とは別にアレイ基板上に形成することにより、前記の
ような光抜けは無くなり、そして光硬化性化合物の未重
合部分が生じることなく十分に均一な光硬化を行なうた
めの紫外線照射を行なうことができる。その結果、未重
合残存物の無い、信頼性が高く耐久性の高い高分子分散
型の液晶表示装置を実現できる。

【００４２】あるいは、ＴＦＴの上の対向基板部の遮光
層とアレイ基板上に形成された信号線と画素電極間の間
隙を遮光する遮光層、もしくはアレイ基板のＴＦＴ上に
形成された遮光層と対向基板上に形成された遮光層であ
って信号線と画素電極間の間隙を遮光する遮光層との組
み合わせの、いずれかによって、ＴＦＴおよび信号線と
画素電極との間隙部分を遮光しているため、前記のよう
な光抜けはなく、そして光硬化性化合物の未重合部分が
生じることなく十分に均一な光硬化を行なうための紫外
線照射を行なうことができる。その結果、未重合残存物
の無い、信頼性が高く耐久性の高い高分子分散型の液晶
表示装置を実現できる。

【００４３】また、カラーフィルタを用いてカラー表示
を実現する液晶表示装置の場合には、従来の技術ではカ
ラーフィルタでの紫外線吸収が大きいので、光硬化性化
合物の十分に均一な光硬化を行なうことが困難だった。
その一方で、上記のような各画素どうしの間、特に信号
線を挟んだ隣り合う画素どうしの間の光抜けを防ぐこと
も必要だった。

【００４４】そこで、本発明においては、上記の液晶表
示装置に加えてカラーフィルタを用いる場合には、その
カラーフィルタが形成された基板側とは反対側（対向
側）の基板の方向から液晶層に向けて照射する紫外線に
より、その位置の光硬化性化合物を硬化させ、しかも上
記の遮光膜で被覆された位置の光硬化性化合物の硬化
は、その遮光膜が形成された基板とは反対側（対向側）
の基板の方向から液晶層に向けて照射する紫外線によっ
て行なうことができるように、遮光膜を配設している。
これにより、光硬化性化合物の未重合部分が生じること
なく、均一な光硬化を行なうことができる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明に係る高分子分散型液晶表示装
置の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、
以下の説明及び図面においては、その簡潔化を図るため
に、本発明に係る主要部を中心として説明し、その他の
例えば画素電極と補助容量電極との間の誘電体層や層間
絶縁膜等の従来と同様の部位については詳細な説明は省
略している。

【００４６】（実施例１）図１は、本発明に係る第１の
実施例の液晶表示装置における、特に画素部の構造の概
要を示す平面図である。また図２はその断面図である。
この高分子分散型液晶表示装置は、以下に述べるような
構造に形成されている。

【００４７】アレイ基板２００側には、ガラス基板２０
１上に、Ｍｏ−Ｔａをスパッタリングにより約 300ｎｍ
成膜し、これをケミカルドライエッチングによりパター
ニングして、ゲート電極と一体形成された走査線２０２
及び補助容量電極２０３が形成されている。その上に、
酸化シリコン膜を約 350ｎｍと窒化シリコン膜を約50ｎ
ｍとアモルファスシリコン膜をＣＶＤ法によって約 300
ｎｍ堆積し不純物としてＰ（燐）をドーピングして低抵
抗化したアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を約50ｎ
ｍ成膜し、この低抵抗ａ−Ｓｉ膜をケミカルドライエッ
チング法でパターニングして、ソース電極２０４及びド
レイン電極２０５が形成されている。そして低抵抗化さ
れていない半導体としてのａ−Ｓｉ膜をケミカルドライ
エッチング法でパターニングして、ＴＦＴ２０６の半導
体層２０７が形成されている。そしてスパッタリング法
によりＩＴＯ薄膜を約 100ｎｍ成膜しこれを塩酸と硝酸
の混合液によりエッチングして画素電極２０８が形成さ
れている。そしてケミカルドライエッチングによりゲー
ト電極と補助容量電極２０３とのコンタクトホールを穿
設した後、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜を
約 350ｎｍ成膜しこれをウェットエッチング法によりパ
ターニングして、信号線２０９などの配線類が形成され
ている。

【００４８】一方、対向基板３００１には、ガラス基板
３００上にクロム膜と酸化クロムの多層膜からなる遮光
層３０１と、アクリル樹脂からなる平坦化保護膜３０２
と、ＩＴＯ薄膜からなる透明電極３０３とが形成されて
いる。そして対向基板３００１にシール材（図示省略）
が印刷され直径が15μｍのスペーサ（図示省略）がその
主面一面に散布されて、アレイ基板２００と所定間隙を
保ちつつ対向するように貼り合わされて液晶表示パネル
の空セルが形成されている。そしてその空セル状態のア
レイ基板２００と対向基板３００１との間に液晶層２１
０の材料である光硬化性樹脂相と液晶相との混合液を注
入し、紫外線を照射してモノマーまたはオリゴマーを重
合することより、高分子相と液晶相との相分離を行なっ
て、高分子分散型の液晶層２１０が形成されている。

【００４９】ここで、対向基板３００１上の遮光層３０
１は、ＴＦＴ２０６を遮光するとともに信号線２０９と
画素電極２０８との間隙を遮光するように信号線２０９
に平行に配置されている。この液晶表示装置に上下両方
から紫外線を均一に照射することによって、液晶層２１
０の形成材料である高分子樹脂に紫外線を均一に照射す
ることができ、均一な材質の液晶層２１０を形成するこ
とができる。ここで、対向基板３００１上に形成された
遮光層３０１は信号線２０９に沿って平行に形成されて
いるため、遮光面積が小さいので、液晶層２１０の形成
時に紫外線の均一な照射が可能となるが、その下の部分
に光をさらに入射しやすくするためには、遮光層３０１
の幅方向から光を斜めに入射させるようにすることが望
ましい。

【００５０】（実施例２）図３は本発明に係る第２の実
施例の液晶表示装置の画素部の構造の概要を示す平面
図、図４はその断面図である。

【００５１】本実施例が上記の実施例と異なる点は、遮
光層４０１が対向基板３００１上に形成されており、一
方アレイ基板２００上には補助容量電極２０３が遮光層
として兼用されるように形成されていることである。こ
のような構造を採ることによっても、対向基板３００１
側の遮光領域が極めて小さくできるので、均一な紫外線
照射ができ、信頼性が高く耐久性の高い高分子分散型の
液晶表示装置を実現できる。

【００５２】上記実施例では、独立補助容量線を備えた
画素部の構造の場合について示した。本発明はそのよう
な独立した補助容量線ではない場合、即ち走査線が画素
電極に層間絶縁層を介してオーバーラップして補助容量
を形成する画素部の構造の場合においても適用可能であ
る。つまり、走査線の一部パターンを、信号線と画素電
極との間隙を遮光するように延長させて配置すること
で、上記と同様に機能する構造を得ることができる。

【００５３】（実施例３）図５ａは、本発明に係る第３
の実施例の液晶表示装置の画素部の構造の概要を示す断
面図である。

【００５４】本実施例が上記の各実施例と異なる点は、
遮光層５０１が、ＴＦＴ２０６および信号線２０９と画
素電極２０８との間の間隙を遮光するようにアレイ基板
２００上に形成されていることである。このとき遮光層
５０１は、図２で示した層間絶縁膜２００１を介して、
アレイ基板２００上のＴＦＴ２０６の上に形成されてい
る。この遮光層５０１としては、クロム、アルミニウ
ム、モリブデン等の遮光性の高いものを好適に用いるこ
とができる。このような構造を採ることにより、対向基
板３００１には遮光層が不要となるので、均一な紫外線
照射ができ、信頼性が高く耐久性の高い高分子分散型の
液晶表示装置を実現できる。

【００５５】（実施例４）図５ｂは本発明に係る第４の
実施例の液晶表示装置の画素部の構造の概要を示す断面
図である。

【００５６】本実施例が上記各実施例と異なる点は、Ｔ
ＦＴ２０６自体を遮光する遮光層６０１が対向基板３０
０１上に形成されており、一方アレイ基板２００上に
は、ＴＦＴ２０６と画素電極２０８との間および信号線
２０９と画素電極２０８との間の間隙を遮光する遮光層
７０１が形成されていることである。

【００５７】このような構造を採ることによっても、対
向基板３００１側の遮光領域が極めて小さくできるの
で、均一な紫外線照射ができ、信頼性が高く耐久性の高
い高分子分散型の液晶表示装置を実現できる。

【００５８】（実施例５）本実施例の液晶表示装置の構
造の概要を、図６、図７に示す。本実施例の液晶表示装
置においては、対向基板３００１上の遮光層５３０１
は、図６に十字網点を付して示すように、ＴＦＴ２０６
を遮光するとともに、走査線２０２と画素電極２０８と
の隙間を遮光するように、その長手方向が走査線２０２
と平行な方向に沿ったパターンに形成されている。

【００５９】補助容量電極２０３は、図６に網点を付し
て示すように、信号線２０９と画素電極２０８との隙間
を遮光するようにその長手方向が信号線２０９と平行な
方向に沿ったパターンとして形成されている。

【００６０】そして対向基板３００１上のカラーフィル
タ３０２の各色セル（各色構成部材）はストライプ状に
形成され、アレイ基板２００の信号線２０９と画素電極
２０８との隙間に対向する位置、つまりカラーフィルタ
３０２の各色セルどうしの間隙の部分については、その
部分はアレイ基板３００１上の遮光層として用いられて
いる補助容量電極２０３によって覆われていても、それ
とは反対側の対向基板３００１側からの紫外線照射によ
って紫外線照射を完全に行なわれる。つまり、対向基板
３００１上のカラーフィルタ３０２の各色セルどうしの
間には遮光層またはそれに類する遮光物が省略されてお
り、開口状態となっている。

【００６１】即ち、この液晶表示装置に上下両方向から
紫外線を均一に照射することによって、一般に紫外線の
吸収率の高いカラーフィルタを備えた液晶表示装置の場
合であっても、液晶層２１０の形成材料である光硬化性
樹脂に対して紫外線照射が不十分であるような部分を無
くすことができるので、紫外線を均一に照射して均一な
材質の高分子分散型の液晶層２１０を形成することがで
きる。

【００６２】また、対向基板３００１上に形成された遮
光層５３０１は、走査線２０２に平行な方向にその長手
方向が沿うように形成されており、その部分のみを遮光
するようなパターンに形成されているため、遮光面積が
小さく均一な照射ができる。そしてさらに、その下の部
分に光が入射しやすくなるため、遮光層３０１の幅方向
から光を入射させるようにする方がより望ましい。

【００６３】また、走査線２０２と画素電極２０８との
間は、信号線２０９ほどには光抜けが生じることは少な
いため、対向基板３００１上の遮光層５３０１は、ＴＦ
Ｔ２０６の上のみに設けてもよいことは言うまでもな
い。

【００６４】（実施例６）本実施例の液晶表示装置の構
造の概要を図８に示す。上記の第５の実施例と異なる点
は、ＴＦＴ２０６および、信号線２０９と画素電極２０
８との間の隙間を遮光するように、遮光層４０１がアレ
イ基板２００上に、層間絶縁層４０３の下層に形成され
ていること、およびカラーフィルタ４０２の各色セルが
アレイ基板２００上に形成されていることが特徴であ
る。

【００６５】遮光層４０１の形成材料としては、遮光性
が高いものが望ましく、走査線２０２もしくは補助容量
電極２０３と同一部材であることが望ましい。

【００６６】このような構成にすることにより、液晶表
示装置への光入射をアレイ基板２００側から行なうこと
ができるようになるので、対向基板３００１には必ずし
も遮光層が必要ではなくなる。このため、対向基板３０
０１側に遮光層もカラーフィルタも配設しなくともよい
ことから、この対向基板３００１側から紫外線を照射し
て、液晶層２１０への均一な紫外線照射を行なうことが
でき、信頼性が高く耐久性の高い高分子分散型液晶表示
装置を実現できる。さらに、空セル作成時の遮光層と画
素電極とのパターンどうしの位置合わせのずれを見込ま
ずともよくなるため、液晶表示パネルの開口率をさらに
向上させることができる。

【００６７】さらにつけ加えると、光をアレイ基板２０
０側から入射して表示を行なう液晶表示装置の場合に
は、対向基板３００１に第１の実施例のような遮光層３
０１を配設した場合にはその液晶層と対面する側の表面
での光反射に起因して、ＴＦＴ２０６に光リーク電流が
発生する確率が極めて高くなる。特に高分子分散型液晶
では、前記の反射光が液晶層内で散乱されるために、反
射光の回り込みが増えてＴＦＴ２０６の光リーク電流も
さらに増えてしまう。従って、対向基板３００１側にお
いては、遮光層はむしろ省略する方が望ましい。

【００６８】また、さらに望ましくは、第５、第６の実
施例においては、アレイ基板上においてＴＦＴの上に絶
縁層を介して遮光層を配置して、ＴＦＴの光リーク電流
を防止することが望ましい。

【００６９】（実施例７）本発明に係る第７の実施例の
液晶表示装置を説明する。図９は、第７の実施例の液晶
表示装置における、画素部を中心とした構造の概要を示
す平面図である。これが上記の各実施例と異なるところ
は、信号線２０９と画素電極２０８との間の隙間および
ＴＦＴ２０６を遮光する遮光層４０１が、層間絶縁層４
０４を介してＴＦＴ２０６の上に（つまり液晶層寄りの
層に）形成され、カラーフィルタ４０２の各色セルは上
記の各実施例と同じようにアレイ基板２００上に形成さ
れているということである。このような構造を採用して
も、対向基板３００１の遮光領域を極めて小さなものと
することができるので、液晶層２１０の形成のための紫
外線を均一に照射することが可能である。よって、信頼
性が高く耐久性の高い高分子分散型液晶表示装置を実現
できる。

【００７０】以上の実施例ではアモルファスシリコン薄
膜トランジスタを用いた液晶表示装置で説明したが、ス
イッチング素子として多結晶シリコンを用いたトランジ
スタでもよい。しかし非晶質シリコン薄膜トランジスタ
は逆スタガ型が一般的であるのに対して、多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタはコプラナ型であるので、アレイ基
板上に活性層が形成される構造となるために対向基板側
からの光入射の場合のアレイ基板での出射界面における
反射光による光リークに対しては弱くなることが考えら
れる。これは、偏光板を有さない高分子分散型液晶表示
装置においては、光入射強度が増大するとともに液晶層
で散乱された光に起因したＴＦＴの光リーク電流が増大
するので、これを抑止する必要がある。このため、ＴＦ
Ｔが非晶質シリコン型であるか多結晶シリコン型である
かを問わず、アレイ基板上でそのＴＦＴの上下に遮光層
を形成することが望ましい。また、対向基板上にも遮光
層を形成してもよいことは言うまでもない。また、ＴＦ
Ｔの代りにＭＩＭ素子を用いても良いことは言うまでも
ない。

【００７１】なお、以上の実施例ではａ−ＳｉＴＦＴ
（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）を用いた液
晶表示装置に本発明を適用した実施例について説明した
が、液晶表示装置のスイッチング素子としては、上記の
他にも、例えば多結晶シリコンや単結晶シリコンを用い
たトランジスタ素子でもよく、あるいはＴＦＴなどの 3
端子素子の他にも例えばＭＩＭのような 2端子素子を用
いた液晶表示装置においても、本発明が適用可能である
ことは言うまでもない。

【００７２】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、光硬化性樹脂に均一に紫外線を照射する
ような構造を採ることによって、光硬化性樹脂の重合反
応を均一化しその光硬化性樹脂の未重合残存部分が残存
することを解消して、表示品位に関して初期品位及び耐
久性が高く信頼性の高い、高分子分散型の液晶表示装置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例の液晶表示装置にお
ける、特に画素部の構造の概要を示す平面図である。

【図２】本発明に係る第１の実施例の液晶表示装置にお
ける、特に画素部の構造の概要を示す断面図である。

【図３】本発明に係る第２の実施例の液晶表示装置の画
素部の構造の概要を示す平面図である。

【図４】本発明に係る第２の実施例の液晶表示装置の画
素部の構造の概要を示す断面図である。

【図５】図５（ａ）は本発明に係る第３の実施例の、ま
た図５（ｂ）は本発明に係る第４の実施例の、液晶表示
装置の画素部の構造の概要をそれぞれ示す断面図であ
る。

【図６】本発明に係る第５の実施例の液晶表示装置の画
素部の構造の概要を示す平面図である。

【図７】本発明に係る第５の実施例の液晶表示装置の画
素部の構造の概要を示す断面図である。

【図８】本発明に係る第６の実施例の液晶表示装置の画
素部の構造の概要を示す断面図である。

【図９】本発明に係る第７の実施例の液晶表示装置の画
素部の構造の概要を示す断面図である。

【図１０】従来の液晶表示装置の画素部の構造の概要を
示す平面図である。

【図１１】従来の液晶表示装置の画素部の構造の概要を
示す断面図である。

【図１２】ＳＩＤ´94に記載され紹介された、従来の液
晶表示装置の画素部の構造の概要を示す平面図である。

【図１３】ＴＦＴ上のみを遮光する遮光層が設けられた
液晶表示装置の画素部の構造の概要を示す平面図であ
る。

【図１４】ＴＦＴ上のみを遮光する遮光層が設けられた
液晶表示装置の画素部の構造の概要を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２００……アレイ基板、２０１……ガラス基板、２０２
……走査線、２０３……補助容量電極、２０４……ソー
ス電極、２０５……ドレイン電極、２０６……ＴＦＴ、
２０７……半導体層、２０８……画素電極、２０９……
信号線、２１０……液晶層、３００……ガラス基板、３
０１……遮光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 座間 志都子 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に 2次元状に配置されたスイッチ
   ング素子と画素電極と、前記スイッチング素子を制御す
   る走査線と、前記スイッチング素子に映像信号を印加す
   る信号線とが形成されたアレイ基板と、前記アレイ基板
   に間隙を有して対向配置される対向電極を有する対向基
   板と、前記間隙に挟持される光散乱性液晶層とを有する
   液晶表示装置において、 前記対向基板に形成された遮光層が信号線に沿って前記
   画素電極と前記信号線との間隙部分を遮光する形状に形
   成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 基板上に 2次元状に配置されたスイッチ
   ング素子と画素電極と、前記スイッチング素子を制御す
   る走査線と、前記スイッチング素子に映像信号を印加す
   る信号線とが形成されたアレイ基板と、前記アレイ基板
   に間隙を有して対向配置される対向電極を有する対向基
   板と、前記間隙に挟持される光散乱性液晶層とを有する
   液晶表示装置において、 前記アレイ基板上に前記画素電極と前記信号線との間隙
   および前記スイッチング素子を遮光する部材を配置する
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 基板上に 2次元状に配置されたスイッチ
   ング素子と画素電極と、前記スイッチング素子を制御す
   る走査線と、前記スイッチング素子に映像信号を印加す
   る信号線とが形成されたアレイ基板と、前記アレイ基板
   に間隙を有して対向配置される対向電極を有する対向基
   板と、前記間隙に挟持される光散乱性液晶層とを有する
   液晶表示装置において、 前記画素電極と前記信号線との間隙および前記スイッチ
   ング素子を、前記対向基板に形成された遮光部材とアレ
   イ基板上に形成された遮光部材との両方で補い合って遮
   光することを特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の液晶表示装置にお
   いて、 前記アレイ基板上に形成された前記画素電極と前記信号
   線との間隙を遮光する部材が、補助容量線もしくは走査
   線で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項２又は３記載の液晶表示装置にお
   いて、 前記アレイ基板上に形成された前記画素電極と前記信号
   線との間隙を遮光する部材が、絶縁層を介して前記画素
   電極もしくは前記信号線の上又は下に形成されているこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
6. 【請求項６】 基板上に 2次元状に配置されたスイッチ
   ング素子と画素電極と、前記スイッチング素子を制御す
   る走査線と、前記スイッチング素子に映像信号を印加す
   る信号線とが形成されたアレイ基板と、前記アレイ基板
   に間隙を有して対向配置される対向電極を備えるととも
   に各画素に対応する位置に色セルがそれぞれ配列された
   カラーフィルタを備えた対向基板と、前記間隙に挟持さ
   れる光散乱性液晶層とを有する液晶表示装置において、 前記画素電極と前記信号線との間隙、もしくは前記画素
   電極と前記走査線との間隙のうち、少なくとも一方を遮
   光する遮光膜を、前記アレイ基板上に具備しており、前
   記対向基板上における前記遮光膜に対向する位置には、
   該位置を被覆する遮光膜が省略されていることを特徴と
   する液晶表示装置。
7. 【請求項７】 基板上に 2次元状に配置されたスイッチ
   ング素子と画素電極と、前記スイッチング素子を制御す
   る走査線と、前記スイッチング素子に映像信号を印加す
   る信号線と、各画素に対応する位置に色セルがそれぞれ
   配列されて形成されたカラーフィルタとを備えたアレイ
   基板と、前記アレイ基板に間隙を有して対向配置される
   対向電極を備えた対向基板と、前記間隙に挟持される光
   散乱性液晶層とを有する液晶表示装置において、 前記アレイ基板上に形成され、前記画素電極と前記信号
   線との間隙、もしくは前記画素電極と前記走査線との間
   隙のうち、少なくとも一方を遮光する遮光膜を具備して
   おり、前記対向基板上における前記遮光膜に対向する位
   置には、該位置を被覆する遮光膜が省略されていること
   を特徴とする液晶表示装置。
8. 【請求項８】 基板上に 2次元状に配置されたスイッチ
   ング素子と画素電極と、前記スイッチング素子を制御す
   る走査線と、前記スイッチング素子に映像信号を印加す
   る信号線とを備えたアレイ基板と、前記アレイ基板に間
   隙を有して対向配置される対向電極を備えた対向基板
   と、前記間隙に挟持される光散乱性液晶層と、各画素に
   対応する位置に色セルがそれぞれ配列されて形成された
   カラーフィルタとを有する液晶表示装置において、 前記対向基板上に形成され、前記画素電極と前記信号線
   との間隙、もしくは前記画素電極と前記走査線との間隙
   のうち、少なくとも一方を遮光する遮光膜を具備してお
   り、前記アレイ基板上における前記遮光膜に対向する位
   置には、該位置を被覆する遮光膜が省略されていること
   を特徴とする液晶表示装置。
9. 【請求項９】 請求項６又は７記載の液晶表示装置にお
   いて、 前記アレイ基板上にゲート電極が形成されており、該ゲ
   ート電極と同一の材料で同一の層に前記遮光膜が形成さ
   れていることを特徴とする液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項６又は７記載の液晶表示装置に
    おいて、 前記アレイ基板上に形成された前記遮光膜が、層間絶縁
    膜を介して前記画素電極又は前記信号線の上層又は下層
    に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。