JPH10325951A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バックライトからの光が、シール材の外側のカ
ラーフィルタ基板の端部のガラス面で乱反射して、表示
窓の周辺で見えるのを防止する。 【解決手段】シール材ＳＬの外側のカラーフィルタ基板
ＳＵＢ２の端部に、ブラックマトリクスＢＭを配置す
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、それぞれ薄膜を設
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わせ、両基板間の周縁部に枠状に
設けたシール材により両基板を接着すると共に、該シー
ル材の内側の両基板間に液晶を封止してなる液晶表示素
子を有し、一方の基板にブラックマトリクス（遮光膜）
を設けた液晶表示装置（すなわち、液晶表示モジュー
ル）に係り、特に、表示領域外側における周辺額縁部の
光漏れを低減する技術に関する。

【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、例えば特開平
５−２５７１４２号公報で知られている。また、画素電
極の周囲を樹脂からなる遮光膜で覆う構成は、特開平４
−３４２２２９号および特開平５−７２５４０号公報で
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枚のガラス等からなる透明絶縁基
板を重ね合わせ、該両基板間の周縁部に枠状に設けたシ
ール材により、両基板を貼り合わせると共に、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
を設けてなる液晶表示素子（すなわち、液晶表示パネ
ル、液晶表示部、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
金属製シールドケース（フレーム）等から構成されてい
る。

【０００５】従来の液晶表示素子では、カラーフィルタ
を設ける方の基板（以下、カラーフィルタ基板と称す）
の対向基板（薄膜トランジスタを設ける方の基板。以
下、ＴＦＴ基板と称す）側の面に、ブラックマトリクス
を形成している。ブラックマトリクスは、上下の両基板
に設けた透明画素電極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、各画素の輪郭をはっきり
させ、コントラストを向上することができる。

【０００６】従来は、ブラックマトリクスの材料として
は、クロム（Ｃｒ）等の金属膜が用いられていた。な
お、広い面積にわたって形成されるブラックマトリクス
を設けた基板側が表示画面側（観察側）となる場合は、
該ブラックマトリクスがＣｒのように反射性の金属材料
から形成されていると、表示画面側の外部の光（以下、
外光と称す）がブラックマトリクスで外側（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った。
この問題を解消するため、ブラックマトリクスを、黒色
等に着色した低反射の有機系樹脂で形成することが提案
されている。この場合、有機系樹脂と基板との接着強度
が低いので、液晶表示素子の製造工程における基板の切
断工程等により、シール材を設けた部分（以下、シール
部と称す）にストレスがかかり、シール部におけるブラ
ックマトリクスと基板との界面で剥離が発生しやすい。
したがって、この黒色有機系樹脂膜とシール材との重な
り幅は最小限にすることが望ましい。

【０００７】なお、シール部にブラックマトリクスを配
置しないと、シール部で光漏れが生じ、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、シール材と
して黒色の顔料を添加した樹脂を使用し、シール材に遮
光性を持たせることが提案されている（本出願人による
特願平７−２６７１２９号参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さらに、従来の液晶表
示装置においては、バックライトからの光が、シール材
の外側のカラーフィルタ基板の端部のガラス面で乱反射
して、表示領域の周辺額縁部、すなわち、表示窓の周辺
で見えたり、あるいは、シールドケースと液晶表示素子
とのすき間が広い場合、斜めから見ると光漏れが見え、
表示品質が低下する問題がある。

【０００９】本発明の目的は、この問題を解決し、表示
窓の周辺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、表示品質と信頼性に優れた液晶表示装置を
提供することにある。

【００１０】

【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、絶縁基板上に複数の画素電極をマトリク
ス状に配置して表示領域を形成した第１基板と、絶縁基
板からなり、上記第１基板に液晶層を介して重ね合わさ
れた第２基板と、上記第１および第２基板の周縁部に設
けられ、上記表示領域の外側で上記液晶層の存在する領
域を取り囲み、上記第１および第２基板の間に設けら
れ、それらを固定するシール材と、上記第１および第２
基板の周囲を覆い、上記表示領域を露出させる開口部を
有し、遮光性の枠体からなるシールドケースと、上記第
１または第２基板の対向基板と反対側の面に光を照射す
る照明光手段とを具備してなり、上記第２基板の上記第
１基板側の面に上記画素電極の周囲を覆う遮光膜からな
るブラックマトリクスを設け、上記ブラックマトリクス
は上記シール材の内側と一部重なり、上記表示領域と上
記シール材の間の領域を覆い、かつ、上記ブラックマト
リクスは上記シール材の外側と一部重なり、上記シール
材と上記第２基板の端部の間の領域を覆うことを特徴と
する。

【００１１】また、絶縁基板上に金属層からなる複数の
走査信号線と複数の映像信号線を絶縁層を介して交差さ
せてマトリクス状に配置し、上記複数の走査信号線と複
数の映像信号線の各交差部に対応して画素電極および薄
膜トランジスタで構成される画素を設け、表示領域を形
成した第１基板と、絶縁基板からなり、上記第１基板に
液晶層を介して重ね合わされた第２基板と、上記第１お
よび第２基板の周縁部に設けられ、上記表示領域の外側
で上記液晶層の存在する領域を取り囲み、上記第１およ
び第２基板の間に設けられ、それらを固定するシール材
と、上記第１および第２基板の周囲を覆い、上記表示領
域を露出させる開口部を有し、遮光性の枠体からなるシ
ールドケースとを具備してなり、上記複数の走査信号線
と複数の映像信号線は上記シール材が取り囲む領域の外
側に延在して外部回路に接続され、上記第２基板上に上
記薄膜トランジスタを覆う遮光膜からなるブラックマト
リクスを設け、上記ブラックマトリクスは上記シール材
の内側と一部重なり、上記表示領域と上記シール材の間
の領域を覆い、かつ、上記ブラックマトリクスは上記シ
ール材の外側と一部重なり、上記シール材と上記第２基
板の端部の間の領域を覆うことを特徴とする。

【００１２】また、上記シール材は黒色の顔料を添加し
た樹脂からなることを特徴とする。

【００１３】また、上記ブラックマトリクスは黒色の顔
料を添加した樹脂からなることを特徴とする。

【００１４】さらに、上記シール材の一部に設けられ、
該シール材の内側の上記両基板間に液晶を注入する液晶
封入口部にも、上記ブラックマトリクスを配置したこと
を特徴とする。

【００１５】本発明では、ブラックマトリクスを、シー
ル材の外側の第２基板の端部に配置したことにより、バ
ックライトからの光が該基板端部に設けたブラックマト
リクスで吸収され、表示窓の周辺で光が見える問題を解
決することができ、表示品質の優れた液晶表示装置を提
供することができる。

【００１６】また、基板面と垂直方向から見た場合、シ
ール材のほぼ全周にわたって、基板やシール材に対して
接着強度の低い有機系樹脂からなるブラックマトリクス
をシール部において一部設けず、該ブラックマトリクス
とシール材とが重なる部分と重ならない部分を設けたの
で、該重ならない部分においては、例えば基板／保護膜
／シール材の接着強度の高い組み合わせとなり、シール
部の接着強度を向上することができる。

【００１７】

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

【００１８】《アクティブ・マトリクス液晶表示装置》
以下、縦電界方式・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の形態を説明
する。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。

【００１９】《液晶表示モジュールＭＤＬの全体構成》
図５は、液晶表示モジュールＭＤＬの分解斜視図であ
る。

【００２０】ＳＨＤは金属板からなるシールドケース
（メタルフレームとも称す）、ＷＤは表示窓、ＳＰＣ１
〜４は絶縁スペーサ、ＦＰＣ１、２は多層フレキシブル
回路基板（ＦＰＣ１はゲート側回路基板、ＦＰＣ２はド
レイン側回路基板）、ＨＳはドレイン側回路基板ＦＰＣ
２のグランドとシールドケースＳＨＤとの電気的接続を
取るために設けられる金属箔からなるフレームグラン
ド、ＰＣＢはインターフェイス回路基板、ＡＳＢはアッ
センブルされた駆動回路基板付き液晶表示素子、ＰＮＬ
は重ね合わせた２枚の透明絶縁基板の一方の基板上に駆
動ＩＣを搭載した液晶表示素子（液晶表示パネルとも称
す）、ＧＣ１およびＧＣ２はゴムクッション、ＰＲＳは
プリズムシート（本例では２枚の光学シートで構成され
ている。）、ＳＰＳは拡散シート、ＧＬＢは導光板、Ｒ
ＦＳは反射シート、ＳＬＶは拡散シートＳＰＳおよびプ
リズムシートＰＲＳを固定するスリーブ、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、ＬＳは蛍光管ＬＰの光を導光板ＧＬＢ側
に反射する反射器、ＬＰＣ１、２はランプケーブル、Ｌ
ＣＴはインバータ用の接続コネクタ、ＧＢは蛍光管ＬＰ
を支持するゴムブッシュである。

【００２１】ＢＬは蛍光管ＬＰ、反射器ＬＳ、導光板Ｇ
ＬＢ、反射シートＲＦＳ、拡散シートＳＰＳプリズムシ
ートＰＲＳで構成されるバックライトで、液晶表示パネ
ルＰＮＬの裏面に均一な光を供給し、液晶表示パネルＰ
ＮＬの表面から見る観測者が、液晶の光透過率の変化を
画像表示として認識するために設けられている。

【００２２】図５に示すように下側ケースＭＣＡ、バッ
クライトＢＬ、駆動回路基板付き液晶表示素子ＡＳＢ、
シールドケースＳＨＤ等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。

【００２３】《マトリクス部の概要》図７は、液晶表示
素子の画素部の平面図である。

【００２４】図８は、画素部を中央にして（Ｂ）、両側
（Ａ）、（Ｃ）にそれぞれ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。図８（Ｂ）は図７の
８−８で切った断面に相当する。

【００２５】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。

【００２６】図８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。

【００２７】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。

【００２８】《マトリクス周辺の概要》図４は上下のガ
ラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を含む液晶表示素子（液晶
表示パネル）ＰＮＬのマトリクス（ＡＲ）周辺部を誇張
した平面を、図３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８
は前述のように画素部における断面を中央にして、左側
に図３の８ａ−８ａ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。

【００２９】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３、図４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３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
の配列ピッチおよび各パッケージ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
わせるためである。

【００３０】なお、図３に示すように、ガラスを切断し
基板ＳＵＢ１を分離する前は、薄膜トランジスタの静電
破壊防止のため、端子群Ｔｇ、Ｔｄ内の端子はそれぞれ
ショート線ＳＨｇ、ＳＨｄにより短絡されており、ショ
ート線ＳＨｇ、ＳＨｄ同士も接続部ＰＲＴで電気的に結
合している。

【００３１】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
ール材は例えばエポキシ樹脂からなる。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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】《薄膜トランジスタＴＦＴ》つぎに、図８
に戻り、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１側の構成を詳しく説明す
る。

【００３５】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。

【００３６】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）からなる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。

【００３７】《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。

【００３８】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。

【００３９】《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。

【００４０】《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（本例では、
２０００Å程度）形成される。ゲート絶縁膜ＧＩは図３
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ＧＬと
映像信号線ＤＬの電気的絶縁にも寄与している。

【００４１】《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（本例では、２００
０Å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。

【００４２】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。

【００４３】《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。

【００４４】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（本例では、１４００Å程度の膜厚）形成
される。

【００４５】《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。

【００４６】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
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、２０００Å
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ｄ３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、Ｔ
ａ、Ｗ）膜、高融点金属シリサイド（ＭｏＳｉ₂、Ｔｉ
Ｓｉ₂、ＴａＳｉ₂、ＷＳｉ₂）膜を用いてもよい。

【００４７】第３導電膜ｄ３はＡｌのスパッタリングで
３０００〜５０００Åの厚さに（本例では、４０００Å
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。

【００４８】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。

【００４９】《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。

【００５０】《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は例えばプラズマ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、１μｍ
程度の膜厚で形成する。

【００５１】保護膜ＰＳＶ１は図３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３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。

【００５２】《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。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なり、０．５〜２．５μｍ（本
例では１．６μｍ程度）の厚さに形成される。

【００５３】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。

【００５４】透明画素電極ＩＴＯ１のラビング方向の根
本側のエッジ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。

【００５５】ブラックマトリクスＢＭは図４で斜線を付
して示したように、表示領域ＡＲの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
たマトリクス部のパターンと連続して形成されている。
また、該領域のブラックマトリクスＢＭは、シール材Ｓ
Ｌの内側、すなわち、液晶側の一部と重なっている。さ
らに、後で詳述するように、ブラックマトリクスＢＭ
は、シール材ＳＬの外側の一部と重なり、透明ガラス基
板ＳＵＢ２の端部領域にも形成されている。なお、周辺
部のシール部では、シール材ＳＬは遮光性であり、これ
らのブラックマトリクスＢＭとともに、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。

【００５６】《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。

【００５７】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。

【００５８】《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は例えば
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。

【００５９】《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Ｖｄmax
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３、図４を参照されたい。

【００６０】《ブラックマトリクスＢＭとシール材Ｓ
Ｌ》図１（ａ）は、本発明の一実施の形態の液晶表示素
子ＰＮＬのカラーフィルタ基板ＳＵＢ２の液晶封入口Ｉ
ＮＪ近傍の要部概略平面図、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ切断線に対応する部分の液晶表示素子ＰＮＬの概略断
面図である。

【００６１】ＳＵＢ２は上部透明ガラス基板（カラーフ
ィルタ基板）、ＢＭは黒色等に着色された有機系樹脂か
らなるブラックマトリクス（遮光膜）、ＦＩＬ（Ｒ）、
（Ｇ）、（Ｂ）はそれぞれ赤色、緑色、青色のカラーフ
ィルタ、ＳＬは遮光性を持たせたシール材、ＩＮＪは液
晶封入口、ＣＰは液晶封入口ＩＮＪの封止材、（ｂ）に
おいて、ＳＵＢ１は下部透明ガラス基板（ＴＦＴ基
板）、ＬＣは液晶層である。なお、図１では、カラーフ
ィルタＦＩＬの保護膜、薄膜トランジスタ、両基板の間
隙（ギャップ）を規定するスペーサ、両基板に設ける透
明画素電極、配向膜、偏光板等は図示省略してあるが、
液晶表示素子ＰＮＬの断面構造の詳細は、図８に示され
る。また、ブラックマトリクスＢＭは、図１（ａ）にお
いて右上がりの斜線（図３では右下がり）を付してあ
り、シール材ＳＬは、右下がりの斜線を付してある。

【００６２】図６はシールドケースＳＨＤ側から見た平
面図および側面図である。

【００６３】図２は液晶表示モジュールＭＤＬの端部、
すなわち、液晶表示素子ＰＮＬを構成する１対の上下透
明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を接着し、かつ、該両
基板間に液晶を封止しているシール部近傍の端部の概略
断面図である。図２は図６に示す平面図の２−２で切っ
た断面に相当する。

【００６４】ＰＳＶ２は保護膜、ＧＴＭ、ＤＴＭは配線
（外部接続用端子）、ＰＯＬ１、ＰＯＬ２は偏光板、Ａ
Ｒは表示領域（マトリクス部）、ＳＨＤは金属製シール
ドケース、ＷＤはシールドケースＳＨＤの開口で構成さ
れる表示窓、ＢＬＬはバックライト光である。

【００６５】本実施の形態では、ブラックマトリクスＢ
Ｍ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
樹脂膜からなる。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、黒色の着色剤を
加えた熱硬化型エポキシ樹脂膜からなる。なお、ブラッ
クマトリクスＢＭとシール材ＳＬ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、ブラ
ックマトリクスＢＭと遮光性シール材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の範囲であった。

【００６６】本実施の形態では、ブラックマトリクスＢ
Ｍがシール材ＳＬの内側と一部重なり、表示領域ＡＲと
シール材ＳＬの間の領域を覆い、かつ、シール材ＳＬの
外側と一部重なり、該シール材ＳＬと上部透明ガラス基
板ＳＵＢ２の端部の間の領域を覆っている。このよう
に、ブラックマトリクスＢＭをシール材ＳＬの外側のカ
ラーフィルタ基板ＳＵＢ２の端部に配置したことによ
り、バックライトＢＬからの光が該基板ＳＵＢ２端部に
設けたブラックマトリクスＢＭで吸収され、表示窓ＷＤ
の周辺で光が見える問題を解決することができ、表示品
質の優れた液晶表示装置を提供することができる。

【００６７】また、シール材ＳＬのほぼ全周にわたっ
て、ガラス基板やシール材に対して接着強度の低い有機
系樹脂からなるブラックマトリクスＢＭを一部設けず、
該ブラックマトリクスＢＭとシール材ＳＬとが重なる部
分と重ならない部分を設けたので、該重ならない部分に
おいては、例えばガラス基板ＳＵＢ２／保護膜ＰＳＶ２
／シール材ＳＬの接着強度の高い組み合せとなり、シー
ル部の接着強度を向上することができる。

【００６８】また、シール材ＳＬの全周において、シー
ル材ＳＬとブラックマトリクスＢＭとのオーバーラップ
の有無があると、液晶表示素子の両基板ＳＵＢ１、ＳＵ
Ｂ２のギャップむらが発生し、表示むらが生じる。これ
らのことから、ブラックマトリクスＢＭとシール材ＳＬ
とは液晶封入口（図４のＩＮＪ）以外のほぼ全周におい
てオーバーラップ部を形成している。

【００６９】さらに、液晶表示素子の外周部を被覆する
シールドケースＳＨＤ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
示素子が得られる。

【００７０】本実施の形態では、透明ガラス基板ＳＵＢ
２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
系樹脂からな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。
すなわち、表示領域ＡＲのブラックマトリクスＢＭは、
図１に示すごとく、格子状に１画素ずつに仕切られてお
り、各画素毎にカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、
（Ｂ）が形成されている。また、表示領域ＡＲの周辺部
は、当該液晶表示素子ＰＮＬをモジュールＭＤＬに組み
込んだとき、バックライトＢＬからの光漏れを防止する
ため、適度な幅で額縁状に、かつ、液晶封入口ＩＮＪ部
を遮光するパターンに形成されている。また、シール材
ＳＬの外側の基板ＳＵＢ２領域にも、ブラックマトリク
スＢＭのパターンが形成されているのは既述の通りであ
る。さらに、図１（ａ）に示されるように、ブラックマ
トリクスＢＭのパターンは、液晶封入口ＩＮＪの部分に
も前記額縁状パターンと一体に形成され、液晶封入口Ｉ
ＮＪ部における光漏れも防止している。

【００７１】なお、カラーフィルタＦＩＬとしては、各
々の色調に合わ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ＰＳ
Ｖ１を形成した。

【００７２】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を形成した。

【００７３】つぎに、この基板の透明画素電極ＩＴＯ２
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。

【００７４】また、対向基板である薄膜トランジスタＴ
ＦＴ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。

【００７５】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８参照）、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。

【００７６】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、対向基板と組み合わせ、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。

【００７７】つぎに、貼り合わせた両基板を所定の寸法
に切断し、基板間の隙間に液晶封入口ＩＮＪから液晶Ｌ
Ｃを注入し、該液晶封入口ＩＮＪを光硬化型樹脂等から
なる封止材ＣＰで封止する。

【００７８】その後、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。

【００７９】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、さらに、液晶封入口ＩＮＪ部において
もブラックマトリクスＢＭで遮光されており、液晶表示
素子の周辺額縁部からの光漏れを最小限にすることがで
き、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。

【００８０】なお、図２において、例えば、シール材Ｓ
Ｌの幅は１．０ｍｍ、ブラックマトリクスＢＭとシール
材ＳＬとの両側のオーバーラップ幅は０．３ｍｍ、した
がってブラックマトリクスＢＭとシール材ＳＬとのオー
バーラップしない幅は０．４ｍｍ、基板ＳＵＢ２の端部
とシール材ＳＬの端部との間隔は０．３ｍｍ、したがっ
て基板ＳＵＢ２の端部に設けたブラックマトリクスＢＭ
の幅は０．６ｍｍである。

【００８１】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定される
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、本発明は、
縦電界方式や横電界方式のアクティブマトリクス方式の
液晶表示装置にも、ＣＯＧ（チップオンガラス）方式の
液晶表示装置にも、あるいは単純マトリクス方式の液晶
表示装置にも適用可能なことは言うまでもない。

【００８２】

【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をシール材の外側のカラーフィルタ
基板の端部に配置したことにより、バックライトからの
光が該基板端部に設けたブラックマトリクスで吸収さ
れ、表示窓の周辺で光が見える問題を解決することがで
き、表示品質の優れた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】（ａ）は本発明の一実施の形態のアクティブ・
マトリクス方式カラー液晶表示素子のカラーフィルタ基
板の液晶封入口近傍の要部概略平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ切断線に対応する部分の液晶表示素子の概略断
面図である。

【図２】本発明の一実施の形態の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３】液晶表示素子の上下透明ガラス基板の電気的接
続部を含む表示パネルの角部の拡大平面図である。

【図４】液晶表示素子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、さらに具体的に説明す
るためのパネル平面図である。

【図５】液晶表示モジュールの分解斜視図である。

【図６】液晶表示装置のシールドケース側から見た平面
図および側面図である。

【図７】液晶表示素子の画素部の平面図である。

【図８】（Ａ）は液晶表示素子のパネル角付近の断面
図、（Ｂ）は液晶表示素子の画素部の断面図、（Ｃ）は
液晶表示素子の映像信号端子部付近の断面図である。

【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、ＰＳＶ２…保護
膜、ＳＬ…シール材、ＬＣ…液晶層、ＡＲ…表示領域
（マトリクス部）、ＳＨＤ…金属製シールドケース、Ｗ
Ｄ…表示窓、ＢＬＬ…バックライト光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１２Ｄ 21/336 (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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上に複数の画素電極をマトリクス
   状に配置して表示領域を形成した第１基板と、 絶縁基板からなり、上記第１基板に液晶層を介して重ね
   合わされた第２基板と、 上記第１および第２基板の周縁部に設けられ、上記表示
   領域の外側で上記液晶層の存在する領域を取り囲み、上
   記第１および第２基板の間に設けられ、それらを固定す
   るシール材と、 上記第１および第２基板の周囲を覆い、上記表示領域を
   露出させる開口部を有し、遮光性の枠体からなるシール
   ドケースと、 上記第１または第２基板の対向基板と反対側の面に光を
   照射する照明光手段とを具備してなり、 上記第２基板の上記第１基板側の面に上記画素電極の周
   囲を覆う遮光膜からなるブラックマトリクスを設け、 上記ブラックマトリクスは上記シール材の内側と一部重
   なり、上記表示領域と上記シール材の間の領域を覆い、 かつ、上記ブラックマトリクスは上記シール材の外側と
   一部重なり、上記シール材と上記第２基板の端部の間の
   領域を覆うことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】絶縁基板上に金属層からなる複数の走査信
   号線と複数の映像信号線を絶縁層を介して交差させてマ
   トリクス状に配置し、上記複数の走査信号線と複数の映
   像信号線の各交差部に対応して画素電極および薄膜トラ
   ンジスタで構成される画素を設け、表示領域を形成した
   第１基板と、 絶縁基板からなり、上記第１基板に液晶層を介して重ね
   合わされた第２基板と、 上記第１および第２基板の周縁部に設けられ、上記表示
   領域の外側で上記液晶層の存在する領域を取り囲み、上
   記第１および第２基板の間に設けられ、それらを固定す
   るシール材と、 上記第１および第２基板の周囲を覆い、上記表示領域を
   露出させる開口部を有し、遮光性の枠体からなるシール
   ドケースとを具備してなり、 上記複数の走査信号線と複数の映像信号線は上記シール
   材が取り囲む領域の外側に延在して外部回路に接続さ
   れ、 上記第２基板上に上記薄膜トランジスタを覆う遮光膜か
   らなるブラックマトリクスを設け、 上記ブラックマトリクスは上記シール材の内側と一部重
   なり、上記表示領域と上記シール材の間の領域を覆い、 かつ、上記ブラックマトリクスは上記シール材の外側と
   一部重なり、上記シール材と上記第２基板の端部の間の
   領域を覆うことを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】上記シール材は黒色の顔料を添加した樹脂
   からなることを特徴とする請求項１１または２記載の液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】上記ブラックマトリクスは黒色の顔料を添
   加した樹脂からなることを特徴とする請求項１または２
   記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】上記シール材の一部に設けられ、該シール
   材の内側の上記両基板間に液晶を注入する液晶封入口部
   にも、上記ブラックマトリクスを配置したことを特徴と
   する請求項１または２記載の液晶表示装置。