JPH09113886A

JPH09113886A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09113886A
Application number: JP26712995A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sato; 敏男佐藤; Akira Ishii; 彰石井; Junichi Owada; 淳一大和田; Shigeru Matsuyama; 茂松山
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】シール部における光漏れと、シール部における
基板の剥がれを防止し、表示品質と信頼性の優れた表示
領域の広い液晶表示装置を提供する。【解決手段】ブラックマトリクスＢＭが黒色の有機系樹
脂から成り、かつ、シール材ＳＬに遮光性を持たせ、遮
光性のシール材ＳＬとブラックマトリクスＢＭとの遮光
性、色調の光学特性を同等とし、両者の可視光域におけ
る吸光度（ＯＤ値）が１．５〜３．５、Ｃ光源で換算し
た色調はｘ、ｙが共に０．２〜０．５の範囲であり、遮
光性のシール材ＳＬは、三核体以上のフェノール樹脂を
硬化剤とした熱硬化型エポキシ樹脂に、黒色の着色剤を
加えて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、それぞれ表示用透
明電極を設けた面が互いに対向するように、２枚の絶縁
基板を所定の間隙を隔てて重ね合せ、両基板間の縁周囲
に枠状に設けたシール材により両基板を接着すると共
に、シール材の内側の両基板間に液晶を封止した液晶表
示素子を有する液晶表示装置に係り、特に、いずれか一
方の基板にブラックマトリクスを設けた液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブ・マトリクス方式の液晶表示
装置は、マトリクス状に配列された複数の画素電極のそ
れぞれに対応して非線形素子（スイッチング素子）を設
けたものである。各画素における液晶は理論的には常時
駆動（デューティ比 1.0）されているので、時分割駆動
方式を採用している、いわゆる単純マトリクス方式と比
べてアクティブ方式はコントラストが良く、特にカラー
液晶表示装置では欠かせない技術となりつつある。スイ
ッチング素子として代表的なものとしては薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）がある。

【０００３】なお、薄膜トランジスタを使用したアクテ
ィブ・マトリクス方式の液晶表示装置は、例えば特開昭
６３−３０９９２１号公報や、「冗長構成を採用した1
2.5型アクティブ・マトリクス方式カラー液晶ディスプ
レイ」、日経エレクトロニクス、頁193〜210、1986年12
月15日、日経マグロウヒル社発行、で知られている。

【０００４】液晶表示装置は、例えば、表示用透明画素
電極と配向膜等をそれぞれ積層した面が対向するように
所定の間隙を隔てて２枚の透明ガラスから成る絶縁基板
を重ね合せ、該両基板間の縁部に枠状に設けたシール材
により、両基板を貼り合せると共に、シール材の一部に
設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶
を封入、封止し、さらに両基板の外側に偏光板を設けて
成る液晶表示素子（すなわち、液晶表示部、液晶表示パ
ネル、ＬＣＤ：リキッドクリスタルディスプレイ）
と、液晶表示素子の下に配置され、液晶表示素子に光を
供給するバックライトと、液晶表示素子の外周部の外側
に配置した液晶表示素子の駆動用回路基板と、これらの
各部材を保持するモールド成形品である枠状体と、これ
らの各部材を収納し、液晶表示窓があけられた金属製フ
レーム（シールドケース）等を含んで構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図８（Ａ）、（Ｂ）は
それぞれ従来の薄膜トランジスタを使用したアクティブ
・マトリクス方式カラー液晶表示素子の要部（すなわ
ち、１対の基板を接着しているシール部近傍の端部の）
概略断面図である。なお、以下で説明する図面で、同一
機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説
明は省略する。

【０００６】ＳＵＢ１は下部透明ガラス基板、ＳＵＢ２
は上部透明ガラス基板、ＢＭはブラックマトリクス、Ｆ
ＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）はそれぞれ赤色、緑色、青
色のカラーフィルタ、ＰＳＶ１は保護膜、ＩＴＯ１、Ｉ
ＴＯ２は透明画素電極、ＯＲＩ１、ＯＲＩ２は配向膜、
ＳＬはシール材、ＳＰは両基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間
隙（ギャップ）を規定するスペーサ、ＬＣは液晶層、Ｔ
ＦＴは薄膜トランジスタ、ＰＯＬ１、ＰＯＬ２は偏光板
である。

【０００７】図８（Ａ）に示す従来の液晶表示素子で
は、シール材ＳＬを設けた部分にも、クロム（Ｃｒ）等
の金属膜から成るブラックマトリクスＢＭが配置されて
いる。

【０００８】なお、ブラックマトリクスＢＭは、上下の
透明画素電極ＩＴＯ１、ＩＴＯ２で構成される各画素の
周囲に格子状に形成され、この格子により１画素の有効
表示領域が仕切られており、これにより、各画素の輪郭
がはっきりとし、コントラストが向上する。

【０００９】なお、（Ａ）のように、反射性の金属材料
から成るブラックマトリクスＢＭは、広い面積を占め、
該ブラックマトリクスＢＭを設けた基板ＳＵＢ２側が表
示画面側（観察側）となる場合は、表示画面側の外部の
光がブラックマトリクスＢＭで外側（観察側）に反射
し、画面が見にくくなり（鏡のようになり）、コントラ
ストが低下し、表示品質が低下する問題がある。この問
題を解消するため、図８（Ｂ）に示すように、ブラック
マトリクスＢＭを、低反射である有機系樹脂で形成する
ことが提案されている。この場合、有機系樹脂の基板と
の密着性が低いことから、シール材ＳＬを設けた部分に
は、ブラックマトリクスＢＭは配置していない。

【００１０】しかし、（Ｂ）に示す構造では、シール材
ＳＬを設けた部分に、ブラックマトリクスＢＭを配置し
ていないため、シール材ＳＬの部分で光漏れが生じ、表
示品質が低下する問題がある。また、この問題を解消す
るため、液晶表示素子の外周部のシール材ＳＬ部を金属
製フレームで被覆しようとすると、表示領域に対する当
該液晶表示装置、すなわち、モジュールの最終外形寸法
が大きくなるという問題がある。

【００１１】本発明の目的は、シール部における光漏れ
と、シール部における基板の剥がれを防止し、表示品質
と信頼性の優れた表示領域の広い液晶表示装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、ブラックマトリクスとして、低反射の着
色有機系樹脂材料を用い、かつ、１対の絶縁基板を接着
するシール材として、遮光性材料を用いることを特徴と
する。

【００１３】すなわち、２枚の絶縁基板をそれぞれ表示
用透明電極を設けた面が互いに対向するように所定の間
隙を隔てて重ね合せ、前記両基板間の縁周囲に枠状に設
けたシール材により前記両基板を接着すると共に、前記
シール材の内側の前記両基板間に液晶を封止し、かつ、
いずれか一方の前記基板にブラックマトリクスを設けた
液晶表示素子を有する液晶表示装置において、前記ブラ
ックマトリクスが着色された有機系樹脂から成り、か
つ、前記シール材に遮光性を持たせたことを特徴とす
る。

【００１４】また、前記ブラックマトリクスを設けた前
記基板と、前記シール材との間に、前記ブラックマトリ
クスが全く存在しない、または一部を除いてほとんど存
在しないことを特徴とする。

【００１５】また、前記基板面と垂直な方向から見た場
合、前記液晶側の前記シール材と、前記ブラックマトリ
クスとが一部重なり合っていることを特徴とする。

【００１６】また、遮光性の前記シール材が、三核体以
上のフェノール樹脂を硬化剤とした熱硬化型エポキシ樹
脂に、黒色の着色剤を加えて成ることを特徴とする。

【００１７】また、遮光性の前記シール材と前記ブラッ
クマトリクスとの光学特性をほぼ同等としたことを特徴
とする。

【００１８】また、遮光性の前記シール材と前記ブラッ
クマトリクスとの可視光域における吸光度（ＯＤ値）が
１．５〜３．５の範囲であることを特徴とする。

【００１９】さらに、遮光性の前記シール材と前記ブラ
ックマトリクスとのＣ光源で換算した色調はｘ、ｙが共
に０．２〜０．５の範囲であることを特徴とする。

【００２０】なお、遮光性シール材を有する液晶表示素
子については、例えば特開平２−２９６２２３号、特開
平５−８８１８９号公報に開示されているが、ブラック
マトリクスについての記載は一切なく、本発明の構成を
有しない。

【００２１】本発明では、ブラックマトリクスが低反射
の着色された有機系樹脂から成り、かつ、シール材に遮
光性を持たせたことにより、シール部に光漏れが生じる
のを防止でき、表示品質が向上する。なお、シール材と
ブラックマトリクスとに同程度の光学特性を持たせるの
が望ましく、これにより、バックライトから照射される
光が同程度に遮光される。また、液晶表示素子の外周部
を被覆する金属製フレームによるシール部のマスキング
が不要となるので、表示領域の広い、小型、大画面の液
晶表示素子を得ることができる。また、シール部にブラ
ックマトリクスを全く、あるいは一部しか配置しないこ
とにより、ブラックマトリクスの密着力不足による剥が
れが防止できるので、信頼性が向上できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例について詳細に説明する。

【００２３】《アクティブ・マトリクス液晶表示装置》
以下、アクティブ・マトリクス方式のカラー液晶表示装
置にこの発明を適用した実施例を説明する。

【００２４】《ブラックマトリクスＢＭとシール材Ｓ
Ｌ》図１は本発明の薄膜トランジスタを使用したアクテ
ィブ・マトリクス方式カラー液晶表示素子の要部（すな
わち、１対の基板を接着しているシール部近傍の端部
の）概略断面図である。

【００２５】ＳＵＢ１は下部透明ガラス基板、ＳＵＢ２
は上部透明ガラス基板、ＢＭはブラックマトリクス、Ｆ
ＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）はそれぞれ赤色、緑色、青
色のカラーフィルタ、ＰＳＶ１は保護膜、ＩＴＯ１、Ｉ
ＴＯ２は透明画素電極、ＯＲＩ１、ＯＲＩ２は配向膜、
ＳＬはシール材、ＳＰは両基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間
隙（ギャップ）を規定するスペーサ、ＬＣは液晶層、Ｔ
ＦＴは薄膜トランジスタ、ＰＯＬ１、ＰＯＬ２は偏光板
である。

【００２６】本実施例では、図１に示すように、ブラッ
クマトリクスＢＭが黒色の有機系樹脂から成り、かつ、
シール材ＳＬに遮光性を持たせたことを特徴とする。な
お、遮光性のシール材ＳＬとブラックマトリクスＢＭと
の光学特性、つまり、遮光性、色調等は同等としてあ
る。すなわち、遮光性シール材ＳＬとブラックマトリク
スＢＭの可視光域における吸光度（ＯＤ値）は１．５〜
３．５の範囲であり、Ｃ光源で換算した色調はｘ、ｙが
共に０．２〜０．５の範囲であった。また、遮光性のシ
ール材ＳＬは、三核体以上のフェノール樹脂を硬化剤と
した熱硬化型エポキシ樹脂に、黒色の着色剤を加えてい
る。また、基板面と垂直な方向から見た場合、シール材
ＳＬとブラックマトリクスＢＭとが液晶層ＬＣ側で一部
重なり合っている。

【００２７】本実施例では、ブラックマトリクスＢＭを
低反射の着色された有機系樹脂で形成し、かつ、シール
材ＳＬを遮光性材料で形成したので、シール部に光漏れ
が生じるのを防止でき、表示品質が向上する。また、シ
ール材ＳＬとブラックマトリクスＢＭとに同程度の光学
特性を持たせたので、バックライト（図６の符号ＢＬ参
照）から照射される光がシール部とブラックマトリクス
ＢＭ部とで同程度に遮光される。また、液晶表示素子の
外周部を被覆する金属製フレーム（図６の符号ＳＨＤ参
照）によるシール部のマスキングが不要となるので、表
示領域の広い、小型、大画面のカラー液晶表示素子を得
ることができる。また、シール部にブラックマトリクス
ＢＭを一部しか配置しないので、ブラックマトリクスの
密着力不足による剥がれが防止できるため、信頼性が向
上できる。

【００２８】すなわち、本実施例では、透明ガラス基板
ＳＵＢ２上に、カーボンブラック、黒色の有機顔料等を
添加した例えばアクリル、エポキシ、ポリイミド樹脂等
の有機系樹脂から成るブラックマトリクスＢＭを所定の
パターンに形成し、その上に、カラーフィルタＦＩＬ
（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）をそれぞれ所定のパターンに形
成した。なお、カラーフィルタＦＩＬとしては、各々の
色調に合せた有機顔料を添加した光硬化型ネガレジスト
を用い、フォトリソグラフィ技術により、順次形成し
た。その後、着色樹脂からの不純物の溶出防止、および
表面平坦性を確保するために、アクリル、エポキシ樹脂
等をスピンコート、ロールコート、転写印刷法等により
塗布を行い、熱処理を施し、硬化させ、ブラックマトリ
クスＢＭとカラーフィルタＦＩＬの上に保護膜ＰＳＶ１
を形成した。つぎに、この上に、酸化インジウムを主成
分とする透明導電膜をスパッタリング法により成膜し
て、透明画素電極ＩＴＯ２を形成し、カラーフィルタ側
基板を作製した。つぎに、この基板の透明画素電極ＩＴ
Ｏ２上に、配向膜ＯＲＩ２を転写印刷法により転写形成
した後、１８０〜２２０℃で熱処理を行った。また、対
向基板である薄膜トランジスタＴＦＴを形成した基板に
も配向膜ＯＲＩ１を形成した後、同様の熱処理を行っ
た。ついで、両基板に配向処理を施した後、いずれか一
方の基板に、三核体以上のフェノール樹脂を硬化剤とし
た熱硬化型エポキシ樹脂を主成分とし、遮光材として、
カーボンブラック、有色例えば黒色の有機顔料、あるい
は無機顔料を内添した遮光性シール材ＳＬをスクリーン
印刷法、ディスペンサ塗布法等により形成した。なお、
シール材ＳＬは、透明画素電極の端子部と接触するので
（図３参照）、絶縁性が要求され、ここでは硬化後にお
ける電気抵抗が１０⁸Ω・ｃｍ以上となるようにし、か
つ、光学特性が所定の値となるよう、調整したものを用
いた。その後、溶媒乾燥を行い、上下基板のギャップを
制御する多数個のスペーサＳＰを一方の基板の全面に分
散した後、対向基板と組み合せ、０．５〜１．０ｋｇ／
ｃｍ²の加重を加え、１５０〜１８０℃、１〜４時間の
熱硬化処理を行った。なお、硬化が完了した基板のシー
ル材ＳＬの可視光域における吸光度（ＯＤ値）は１．５
〜３．５の範囲であり、Ｃ光源で換算した色調はｘ、ｙ
が共に０．２〜０．５の範囲であり、ブラックマトリク
スＢＭと同等であった。その後、所定の寸法に基板を切
断し、基板間の隙間に液晶ＬＣを注入し、両基板の外側
に偏光板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２を貼り付け、液晶表示素子
を完成させた。この液晶表示素子を点灯させた結果、表
示領域外の部分では、バックライトから照射される光
が、シール材ＳＬの部分でブラックマトリクスＢＭと同
等に遮光されており、表示品質の良好なカラー液晶表示
素子を得ることができた。

【００２９】《マトリクス部の概要》図２は本発明が適
用可能なアクティブ・マトリクス方式カラー液晶表示装
置の一画素とその周辺を示す平面図、図３はマトリクス
の画素部を中央にして（図２の３−３切断線における断
面図）、両側に液晶表示素子角付近と映像信号端子部付
近を示す断面図である。

【００３０】図２に示すように、各画素は隣接する２本
の走査信号線（ゲート信号線または水平信号線）ＧＬ
と、隣接する２本の映像信号線（ドレイン信号線または
垂直信号線）ＤＬとの交差領域内（４本の信号線で囲ま
れた領域内）に配置されている。各画素は薄膜トランジ
スタＴＦＴ、透明画素電極ＩＴＯ１および保持容量素子
Ｃaddを含む。走査信号線ＧＬは図では左右方向に延在
し、上下方向に複数本配置されている。映像信号線ＤＬ
は上下方向に延在し、左右方向に複数本配置されてい
る。

【００３１】図３に示すように、液晶層ＬＣを基準にし
て下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側には薄膜トランジスタ
ＴＦＴおよび透明画素電極ＩＴＯ１が形成され、上部透
明ガラス基板ＳＵＢ２側にはカラーフィルタＦＩＬ、遮
光用ブラックマトリクスパターンＢＭが形成されてい
る。透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の両面にはディ
ップ処理等によって形成された酸化シリコン膜ＳＩＯが
設けられている。

【００３２】上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の内側（液晶
ＬＣ側）の表面には、ブラックマトリクスＢＭ、カラー
フィルタＦＩＬ、保護膜ＰＳＶ２、共通透明画素電極Ｉ
ＴＯ２（ＣＯＭ）および上部配向膜ＯＲＩ２が順次積層
して設けられている。

【００３３】《マトリクス周辺の概要》図４は上下のガ
ラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を含む表示パネルＰＮＬの
マトリクス（ＡＲ）周辺部を誇張した要部平面を、図５
は図４のパネル左上角部に対応するシール部ＳＬ付近の
拡大平面を示す図である。また、図３は図２の３−３切
断線における断面を中央にして、左側に図５の５ａ−５
ａ切断線における断面を、右側に映像信号駆動回路が接
続されるべき外部接続端子ＤＴＭ付近の断面を示す図で
ある。

【００３４】このパネルの製造では、小さいサイズであ
ればスループット向上のため、１枚のガラス基板で複数
個分のデバイスを同時に加工してから分割し、大きいサ
イズであれば製造設備の共用のためどの品種でも標準化
された大きさのガラス基板を加工してから各品種に合っ
たサイズに小さくし、いずれの場合も一通りの工程を経
てからガラスを切断する。図４、図５は後者の例を示す
もので、図４は上下基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の切断後
を、図５は切断前を表しており、ＬＮは両基板の切断前
の縁を、ＣＴ１とＣＴ２はそれぞれ基板ＳＵＢ１、ＳＵ
Ｂ２の切断すべき位置を示す。いずれの場合も、完成状
態では外部接続端子群Ｔｇ、Ｔｄ（添字略）が存在する
（図で上下辺と左辺の）部分はそれらを露出するように
上側基板ＳＵＢ２の大きさが下側基板ＳＵＢ１よりも内
側に制限されている。端子群Ｔｇ、Ｔｄはそれぞれ後述
する走査回路接続用端子ＧＴＭ、映像信号回路接続用端
子ＤＴＭとそれらの引出配線部を集積回路チップＣＨＩ
が搭載されたテープキャリアパッケージＴＣＰの単位に
複数本まとめて名付けたものである。各群のマトリクス
部から外部接続端子部に至るまでの引出配線は、両端に
近づくにつれ傾斜している。これは、パッケージＴＣＰ
の配列ピッチ及び各パッケージＴＣＰにおける接続端子
ピッチに表示パネルＰＮＬの端子ＤＴＭ、ＧＴＭを合せ
るためである。

【００３５】透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間に
はその縁に沿って、液晶封入口ＩＮＪを除き、液晶ＬＣ
を封止するようにシールパターンＳＬが形成される。シ
ール材は遮光性の例えば着色された三核体以上のフェノ
ール樹脂を硬化剤とした熱硬化型エポキシ樹脂から成
る。上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側の共通透明画素電極
ＩＴＯ２は、少なくとも一箇所において、本実施例では
パネルの４角で銀ペースト材ＡＧＰによって下部透明ガ
ラス基板ＳＵＢ１側に形成されたその引出配線ＩＮＴに
接続されている。この引出配線ＩＮＴは後述するゲート
端子ＧＴＭ、ドレイン端子ＤＴＭと同一製造工程で形成
される。

【００３６】配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２、透明画素電極
ＩＴＯ１、共通透明画素電極ＩＴＯ２、それぞれの層
は、シールパターンＳＬの内側に形成される。偏光板Ｐ
ＯＬ１、ＰＯＬ２はそれぞれ下部透明ガラス基板ＳＵＢ
１、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の外側の表面に形成さ
れている。液晶ＬＣは液晶分子の向きを設定する下部配
向膜ＯＲＩ１と上部配向膜ＯＲＩ２との間でシールパタ
ーンＳＬで仕切られた領域に封入されている。下部配向
膜ＯＲＩ１は下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側の保護膜Ｐ
ＳＶ１の上部に形成される。

【００３７】この液晶表示装置は、下部透明ガラス基板
ＳＵＢ１側、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側で別個に種
々の層を積み重ね、シールパターンＳＬを基板ＳＵＢ２
側に形成し、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１と上部透明ガ
ラス基板ＳＵＢ２とを重ね合せ、シール材ＳＬの開口部
ＩＮＪから液晶ＬＣを注入し、注入口ＩＮＪをエポキシ
樹脂などで封止し、上下基板を切断することによって組
み立てられる。

【００３８】《薄膜トランジスタＴＦＴ》つぎに、図
２、図３に戻り、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１側の構成を詳しく
説明する。

【００３９】薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート電極Ｇ
Ｔに正のバイアスを印加すると、ソース−ドレイン間の
チャネル抵抗が小さくなり、バイアスを零にすると、チ
ャネル抵抗は大きくなるように動作する。

【００４０】各画素には複数（２つ）の薄膜トランジス
タＴＦＴ１、ＴＦＴ２が冗長して設けられる。薄膜トラ
ンジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそれぞれは、実質的に同
一サイズ（チャネル長、チャネル幅が同じ）で構成さ
れ、ゲート電極ＧＴ、ゲート絶縁膜ＧＩ、ｉ型（真性、
intrinsic、導電型決定不純物がドープされていない）
非晶質シリコン（Ｓｉ）から成るｉ型半導体層ＡＳ、一
対のソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２を有す。な
お、ソース、ドレインは本来その間のバイアス極性によ
って決まるもので、この液晶表示装置の回路ではその極
性は動作中反転するので、ソース、ドレインは動作中入
れ替わると理解されたい。しかし、以下の説明では、便
宜上一方をソース、他方をドレインと固定して表現す
る。

【００４１】《ゲート電極ＧＴ》ゲート電極ＧＴは走査
信号線ＧＬから垂直方向に突出する形状で構成されてい
る（Ｔ字形状に分岐されている）。ゲート電極ＧＴは薄
膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそれぞれの能動領
域を越えるよう突出している。薄膜トランジスタＴＦＴ
１、ＴＦＴ２のそれぞれのゲート電極ＧＴは、一体に
（共通のゲート電極として）構成されており、走査信号
線ＧＬに連続して形成されている。本例では、ゲート電
極ＧＴは、単層の第２導電膜ｇ２で形成されている。第
２導電膜ｇ２としては例えばスパッタで形成されたアル
ミニウム（Ａｌ）膜が用いられ、その上にはＡｌの陽極
酸化膜ＡＯＦが設けられている。

【００４２】このゲート電極ＧＴはｉ型半導体層ＡＳを
完全に覆うよう（下方からみて）それより大き目に形成
され、ｉ型半導体層ＡＳに外光やバックライト光が当た
らないよう工夫されている。

【００４３】《走査信号線ＧＬ》走査信号線ＧＬは第２
導電膜ｇ２で構成されている。この走査信号線ＧＬの第
２導電膜ｇ２はゲート電極ＧＴの第２導電膜ｇ２と同一
製造工程で形成され、かつ一体に構成されている。ま
た、走査信号線ＧＬ上にもＡｌの陽極酸化膜ＡＯＦが設
けられている。

【００４４】《絶縁膜ＧＩ》絶縁膜ＧＩは、薄膜トラン
ジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２において、ゲート電極ＧＴと
共に半導体層ＡＳに電界を与えるためのゲート絶縁膜と
して使用される。絶縁膜ＧＩはゲート電極ＧＴおよび走
査信号線ＧＬの上層に形成されている。絶縁膜ＧＩとし
ては例えばプラズマＣＶＤで形成された窒化シリコン膜
が選ばれ、１２００〜２７００Åの厚さに（本実施例で
は、２０００Å程度）形成される。ゲート絶縁膜ＧＩは
図５に示すように、マトリクス部ＡＲの全体を囲むよう
に形成され、周辺部は外部接続端子ＤＴＭ、ＧＴＭを露
出するよう除去されている。絶縁膜ＧＩは走査信号線Ｇ
Ｌと映像信号線ＤＬの電気的絶縁にも寄与している。

【００４５】《ｉ型半導体層ＡＳ》ｉ型半導体層ＡＳ
は、本例では薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそ
れぞれに独立した島となるよう形成され、非晶質シリコ
ンで、２００〜２２００Åの厚さに（本実施例では、２
０００Å程度の膜厚）で形成される。層ｄ０はオーミッ
クコンタクト用のリン（Ｐ）をドープしたＮ⁺型非晶質
シリコン半導体層であり、下側にｉ型半導体層ＡＳが存
在し、上側に導電層ｄ２（ｄ３）が存在するところのみ
に残されている。

【００４６】ｉ型半導体層ＡＳは走査信号線ＧＬと映像
信号線ＤＬとの交差部（クロスオーバ部）の両者間にも
設けられている。この交差部のｉ型半導体層ＡＳは交差
部における走査信号線ＧＬと映像信号線ＤＬとの短絡を
低減する。

【００４７】《透明画素電極ＩＴＯ１》透明画素電極Ｉ
ＴＯ１は液晶表示部の画素電極の一方を構成する。

【００４８】透明画素電極ＩＴＯ１は薄膜トランジスタ
ＴＦＴ１のソース電極ＳＤ１および薄膜トランジスタＴ
ＦＴ２のソース電極ＳＤ１の両方に接続されている。こ
のため、薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のうちの
１つに欠陥が発生しても、その欠陥が副作用をもたらす
場合はレーザ光等によって適切な箇所を切断し、そうで
ない場合は他方の薄膜トランジスタが正常に動作してい
るので放置すれば良い。透明画素電極ＩＴＯ１は第１導
電膜ｄ１によって構成されており、この第１導電膜ｄ１
はスパッタリングで形成された透明導電膜（Indium-Tin
-Oxide ＩＴＯ：ネサ膜）からなり、１０００〜２００
０Åの厚さに（本実施例では、１４００Å程度の膜厚）
形成される。

【００４９】《ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ
２》ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２のそれぞれ
は、Ｎ⁺型半導体層ｄ０に接触する第２導電膜ｄ２とそ
の上に形成された第３導電膜ｄ３とから構成されてい
る。

【００５０】第２導電膜ｄ２はスパッタで形成したクロ
ム（Ｃｒ）膜を用い、５００〜１０００Åの厚さに（本
実施例では、６００Å程度）で形成される。Ｃｒ膜は膜
厚を厚く形成するとストレスが大きくなるので、２００
０Å程度の膜厚を越えない範囲で形成する。Ｃｒ膜はＮ
⁺型半導体層ｄ０との接着性を良好にし、第３導電膜ｄ
３のＡｌがＮ⁺型半導体層ｄ０に拡散することを防止す
る（いわゆるバリア層の）目的で使用される。第２導電
膜ｄ２として、Ｃｒ膜の他に高融点金属（Ｍｏ、Ｔｉ、
Ｔａ、Ｗ）膜、高融点金属シリサイド（ＭｏＳｉ₂、Ｔ
ｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂、ＷＳｉ₂）膜を用いてもよい。

【００５１】第３導電膜ｄ３はＡｌのスパッタリングで
３０００〜５０００Åの厚さに（本実施例では、４００
０Å程度）形成される。Ａｌ膜はＣｒ膜に比べてストレ
スが小さく、厚い膜厚に形成することが可能で、ソース
電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２および映像信号線ＤＬ
の抵抗値を低減したり、ゲート電極ＧＴやｉ型半導体層
ＡＳに起因する段差乗り越えを確実にする（ステップカ
バーレッジを良くする）働きがある。

【００５２】第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を同じマ
スクパターンでパターニングした後、同じマスクを用い
て、あるいは第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３をマスク
として、Ｎ⁺型半導体層ｄ０が除去される。つまり、ｉ
型半導体層ＡＳ上に残っていたＮ⁺型半導体層ｄ０は第
２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３以外の部分がセルフアラ
インで除去される。このとき、Ｎ⁺型半導体層ｄ０はそ
の厚さ分は全て除去されるようエッチングされるので、
ｉ型半導体層ＡＳも若干その表面部分がエッチングされ
るが、その程度はエッチング時間で制御すればよい。

【００５３】《映像信号線ＤＬ》映像信号線ＤＬはソー
ス電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２と同層の第２導電膜
ｄ２、第３導電膜ｄ３で構成されている。

【００５４】《保護膜ＰＳＶ１》薄膜トランジスタＴＦ
Ｔおよび透明画素電極ＩＴＯ１上には保護膜ＰＳＶ１が
設けられている。保護膜ＰＳＶ１は主に薄膜トランジス
タＴＦＴを湿気等から保護するために形成されており、
透明性が高くしかも耐湿性の良いものを使用する。保護
膜ＰＳＶ１はたとえばプラズマＣＶＤ装置で形成した酸
化シリコン膜や窒化シリコン膜で形成されており、１μ
ｍ程度の膜厚で形成する。

【００５５】保護膜ＰＳＶ１は図５に示すように、マト
リクス部ＡＲの全体を囲むように形成され、周辺部は外
部接続端子ＤＴＭ、ＧＴＭを露出するよう除去され、ま
た上基板側ＳＵＢ２の共通電極ＣＯＭを下側基板ＳＵＢ
１の外部接続端子接続用引出配線ＩＮＴに銀ペーストＡ
ＧＰで接続する部分も除去されている。保護膜ＰＳＶ１
とゲート絶縁膜ＧＩの厚さ関係に関しては、前者は保護
効果を考え厚くされ、後者はトランジスタの相互コンダ
クタンスｇｍを薄くされる。したがって、図５に示すよ
うに、保護効果の高い保護膜ＰＳＶ１は周辺部もできる
だけ広い範囲に亘って保護するようゲート絶縁膜ＧＩよ
りも大きく形成されている。

【００５６】《ブラックマトリクスＢＭ》上部透明ガラ
ス基板ＳＵＢ２側には、外部光またはバックライト光が
ｉ型半導体層ＡＳに入射しないよう遮光膜としてブラッ
クマトリクスＢＭが設けられている。図２に示すブラッ
クマトリクスＢＭの閉じた多角形の輪郭線は、その内側
がブラックマトリクスＢＭが形成されない開口を示して
いる。ブラックマトリクスＢＭはカーボンブラック、黒
色の有機顔料等を添加した例えばアクリル、エポキシ、
ポリイミド樹脂等の有機系樹脂から成り、０．５〜２．
５μｍ（本実施例では１．６μｍ程度）の厚さに形成さ
れる。

【００５７】したがって、薄膜トランジスタＴＦＴ１、
ＴＦＴ２のｉ型半導体層ＡＳは上下にあるブラックマト
リクスＢＭおよび大き目のゲート電極ＧＴによってサン
ドイッチにされ、外部の自然光やバックライト光が当た
らなくなる。ブラックマトリクスＢＭは各画素の周囲に
格子状に形成され、この格子で１画素の有効表示領域が
仕切られている。したがって、各画素の輪郭がブラック
マトリクスＢＭによってはっきりとし、コントラストが
向上する。つまり、ブラックマトリクスＢＭはｉ型半導
体層ＡＳに対する遮光とブラックマトリクスとの２つの
機能をもつ。

【００５８】透明画素電極ＩＴＯ１のラビング方向の根
本側のエッジ部分（図２右下部分）もブラックマトリク
スＢＭによって遮光されているので、上記部分にドメイ
ンが発生したとしても、ドメインが見えないので、表示
特性が劣化することはない。

【００５９】ブラックマトリクスＢＭは図４に示すよう
に周辺部にも額縁状に形成され、そのパターンはドット
状に複数の開口を設けた図２に示すマトリクス部のパタ
ーンと連続して形成されている。周辺部のシール部で
は、シール材ＳＬは遮光性なので、パソコン等の実装機
に起因する反射光等の漏れ光がマトリクス部に入り込む
のを防いでいる。

【００６０】《カラーフィルタＦＩＬ》カラーフィルタ
ＦＩＬは画素に対向する位置に赤、緑、青の繰り返しで
ストライプ状に形成される。カラーフィルタＦＩＬは透
明画素電極ＩＴＯ１の全てを覆うように大き目に形成さ
れ、ブラックマトリクスＢＭはカラーフィルタＦＩＬお
よび透明画素電極ＩＴＯ１のエッジ部分と重なるよう透
明画素電極ＩＴＯ１の周縁部より内側に形成されてい
る。

【００６１】カラーフィルタＦＩＬはつぎのように形成
することができる。まず、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２
の表面にアクリル系樹脂等の染色基材を形成し、フォト
リソグラフィ技術で赤色フィルタ形成領域以外の染色基
材を除去する。この後、染色基材を赤色染料で染め、固
着処理を施し、赤色フィルタＲを形成する。つぎに、同
様な工程を施すことによって、緑色フィルタＧ、青色フ
ィルタＢを順次形成する。

【００６２】《保護膜ＰＳＶ２》保護膜ＰＳＶ２はカラ
ーフィルタＦＩＬの着色材が液晶ＬＣに漏れることを防
止するために設けられている。保護膜ＰＳＶ２はたとえ
ばアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂材料で形成
されている。

【００６３】《共通透明画素電極ＩＴＯ２》共通透明画
素電極ＩＴＯ２は、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側に画
素ごとに設けられた透明画素電極ＩＴＯ１に対向し、液
晶ＬＣの光学的な状態は各画素電極ＩＴＯ１と共通透明
画素電極ＩＴＯ２との間の電位差（電界）に応答して変
化する。この共通透明画素電極ＩＴＯ２にはコモン電圧
Ｖcomが印加されるように構成されている。本実施例で
は、コモン電圧Ｖcomは映像信号線ＤＬに印加される最
小レベルの駆動電圧Ｖｄminと最大レベルの駆動電圧Ｖ
ｄmaxとの中間直流電位に設定されるが、映像信号駆動
回路で使用される集積回路の電源電圧を約半分に低減し
たい場合は、交流電圧を印加すれば良い。なお、共通透
明画素電極ＩＴＯ２の平面形状は図４、図５を参照され
たい。

【００６４】《液晶表示モジュールの全体構成》図６
は、液晶表示モジュールＭＤＬの分解斜視図である。

【００６５】ＳＨＤは金属板から成るシールドケース
（メタルフレームとも称す）、ＷＤは表示窓、ＩＮＳ１
〜３は絶縁シート、ＰＣＢ１〜３は回路基板（ＰＣＢ１
はドレイン側回路基板、ＰＣＢ２はゲート側回路基板、
ＰＣＢ３はインターフェイス回路基板）、ＪＮは回路基
板ＰＣＢ１〜３どうしを電気的に接続するジョイナ、Ｔ
ＣＰ１、ＴＣＰ２はテープキャリアパッケージ、ＰＮＬ
は液晶表示パネル、ＧＣはゴムクッション、ＩＬＳは遮
光スペーサ、ＰＲＳはプリズムシート、ＳＰＳは拡散シ
ート、ＧＬＢは導光板、ＲＦＳは反射シート、ＭＣＡは
一体成型により形成された下側ケース（モールドケー
ス）、ＬＰは蛍光管、ＬＰＣはランプケーブル、ＧＢは
蛍光管ＬＰを支持するゴムブッシュであり、図に示すよ
うな上下の配置関係で各部材が積み重ねられて液晶表示
モジュールＭＤＬが組み立てられる。

【００６６】モジュールＭＤＬは、下側ケースＭＣＡ、
シールドケースＳＨＤの２種の収納・保持部材を有す
る。絶縁シートＩＮＳ１〜３、回路基板ＰＣＢ１〜３、
液晶表示パネルＰＮＬを収納、固定した金属製シールド
ケースＳＨＤと、蛍光管ＬＰ、導光板ＧＬＢ、プリズム
シートＰＲＳ等から成るバックライトＢＬを収納した下
側ケースＭＣＡとを合体させることにより、モジュール
ＭＤＬが組み立てられる。

【００６７】図７は液晶表示モジュールＭＤＬを実装し
たノートブック型のパソコン、あるいはワープロの斜視
図である。

【００６８】以上本発明を実施例に基づいて具体的に説
明したが、本発明は、実施例はあくまで１つの例であ
り、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論
である。例えば、前記実施例では、アクティブ・マトリ
クス方式の液晶表示装置に適用した例を示したが、本発
明は単純マトリクス方式の液晶表示装置にも適用可能で
あることはいうまでもない。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ブラックマトリクスが低反射の着色有機系樹脂から成
り、かつ、シール材に遮光性を持たせたので、シール部
に光漏れが生じるのを防止でき、表示品質が向上する。
また、液晶表示素子の外周部を被覆する金属製フレーム
によるシール部のマスキングが不要となるので、表示領
域の広い、小型、大画面の液晶表示素子を得ることがで
きる。また、シール部にブラックマトリクスを全く、あ
るいは一部しか配置しないことにより、ブラックマトリ
クスの密着力不足による剥がれが防止できるので、信頼
性が向上できる。このように、本発明によれば、表示品
質、信頼性に優れ、大画面の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】

【図１】本発明の薄膜トランジスタを使用したアクティ
ブ・マトリクス方式カラー液晶表示素子のシール部近傍
の端部の概略断面図である。

【図２】本発明が適用可能なアクティブ・マトリックス
方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部の一画素とその
周辺を示す要部平面図である。

【図３】マトリクスの画素部を中央に、両側にパネル角
付近と映像信号端子部付近を示す断面図である。

【図４】表示パネルのマトリクス周辺部の構成を説明す
るための周辺部をやや誇張し更に具体的に説明するため
のパネル平面図である。

【図５】上下基板の電気的接続部を含む表示パネルの角
部の拡大平面図である。

【図６】液晶表示モジュールの分解斜視図である。

【図７】液晶表示モジュールＭＤＬを実装したノートブ
ック型のパソコン、あるいはワープロの斜視図である。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来のアクティブ・
マトリクス方式カラー液晶表示素子のシール部近傍の端
部の概略断面図である。

【符号の説明】

ＳＵＢ１…下部透明ガラス基板、ＳＵＢ２…上部透明ガ
ラス基板、ＢＭ…ブラックマトリクス、ＦＩＬ（Ｒ）、
（Ｇ）、（Ｂ）…カラーフィルタ、ＰＳＶ１…保護膜、
ＩＴＯ１、ＩＴＯ２…透明画素電極、ＯＲＩ１、ＯＲＩ
２…配向膜、ＳＬ…シール材、ＳＰ…スペーサ、ＬＣ…
液晶層、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、ＰＯＬ１、ＰＯＬ
２…偏光板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大和田淳一千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者松山茂千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の絶縁基板をそれぞれ表示用透明電極
を設けた面が互いに対向するように所定の間隙を隔てて
重ね合せ、前記両基板間の縁周囲に枠状に設けたシール
材により前記両基板を接着すると共に、前記シール材の
内側の前記両基板間に液晶を封止し、かつ、いずれか一
方の前記基板にブラックマトリクスを設けた液晶表示素
子を有する液晶表示装置において、前記ブラックマトリ
クスが着色された有機系樹脂から成り、かつ、前記シー
ル材に遮光性を持たせたことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】前記ブラックマトリクスを設けた側の前記
基板と、前記シール材との間に、前記ブラックマトリク
スが全く存在しないか、または一部を除いてほとんど存
在しないことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
置。
【請求項３】前記基板面と垂直な方向から見た場合、前
記液晶側の前記シール材と、前記ブラックマトリクスと
が一部重なり合っていることを特徴とする請求項１記載
の液晶表示装置。
【請求項４】遮光性の前記シール材が、三核体以上のフ
ェノール樹脂を硬化剤とした熱硬化型エポキシ樹脂に、
黒色の着色剤を加えて成ることを特徴とする請求項１記
載の液晶表示装置。
【請求項５】遮光性の前記シール材と前記ブラックマト
リクスとの光学特性をほぼ同等としたことを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】遮光性の前記シール材と前記ブラックマト
リクスとの可視光域における吸光度が１．５〜３．５の
範囲であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
置。
【請求項７】遮光性の前記シール材と前記ブラックマト
リクスとのＣ光源で換算した色調はｘ、ｙが共に０．２
〜０．５の範囲であることを特徴とする請求項１記載の
液晶表示装置。