JPH11153794A

JPH11153794A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11153794A
Application number: JP9319764A
Authority: JP
Inventors: Saburo Watanabe; 三郎渡辺
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】低消費電力で、かつちらつきのないバックライ
トを備えて視角特性を損なわずに高品質の画像表示を得
る。【解決手段】少なくとも一方の基板に画素選択用の電極
を形成した２枚の透明基板の間に液晶層を挟持してなる
液晶パネルと、液晶パネルの裏面に設置したバックライ
トＢＬとから構成し、バックライトＢＬを、透明板から
なる導光板ＧＬＢの少なくとも一縁に沿って設置した線
状光源ＬＰと、導光板ＧＬＢの液晶パネルとは反対面側
に設置された反射板ＲＦＳと、反射板ＲＦＳの導光板Ｇ
ＬＢ側に形成された蛍光層ＰＨＳとから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に液晶パネルの裏面に設置して当該液晶パネルを
照明するバックライトを備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一対の基板内面に互い
に交差する多数対の電極を形成し、その交差位置で画素
を形成する単純マトリクス型と画素毎にスイッチング素
子を有するアクティブ・マトリクス型とに大別される。
特に、アクティブ・マトリクス型の液晶表示装置は、そ
の液晶駆動モードから所謂「縦電界方式」と「横電界方
式」とに分類される。

【０００３】縦電界方式の液晶表示装置は、液晶組成物
の層（以下、単に液晶層とも言う）を介して対向配置し
た透明基板の当該液晶層側の単位画素に相当するそれぞ
れの領域に、透明電極からなる画素電極と共通電極とが
対向して設けられており、この画素電極と共通電極との
間に透明電極に対して垂直に発生させる電界によって前
液晶層を透過する光を変調して画像等を可視表示するも
のである。

【０００４】一方、横電界方式の液晶表示装置は、液晶
層を介して互いに対向して配置される透明基板のうち、
その一方または両方の液晶層側の単位画素に相当する領
域面に、画素電極と対向電極とが配置され、この画素電
極と対向電極との間に透明電極と略平行に発生させる電
界成分によって前記液晶層を透過する光を変調して画像
等を可視表示するものである。

【０００５】この横電界方式の液晶表示装置は、縦電界
方式の液晶表示装置と異なり、その表示面に対して大き
な角度の視野から観察しても鮮明な画像等を認識でき、
所謂角度視野に優れたものとして知られている。

【０００６】なお、このような横電界方式の液晶表示装
置については、例えば特開平６−１６０８７８号公報に
詳述されている。

【０００７】上記した単純マトリクス型、あるいは縦電
界方式または横電界方式のアクティブマトリクス型の液
晶表示装置は、液晶パネルと画像等を表示するための照
明光源であるバックライトユニットとが、一般には上側
シールドケースと下側シールドケースとからなる筺体に
収納された構造を持つ。また、液晶パネルの両面側には
一定の偏光のみを透過させるための偏光板が貼り付けら
れている。

【０００８】図２０はこの種の液晶表示装置の構造例を
説明する模式断面図であって、ＳＵＢ１は第１の基板、
ＳＵＢ２は第２の基板、ＬＣは液晶層、ＦＩＬ／ＢＭは
カラーフィルタ／ブラックマトリクス、ＩＴＯは透明導
電膜、ＳＬは液晶層を封止して第１の基板と第２の基板
を接着するシール、ＰＯＬ１は第１の偏光板、ＰＯＬ２
は第２の偏光板、ＭＤは筺体、ＧＣはゴムクッション、
ＳＰＣはスペーサ、ＢＬは照明光源であるバックライト
を示す。

【０００９】第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２
は共に透明な基板（一般に、ガラス基板）からなる。第
１の基板ＳＵＢ１または第１の基板ＳＵＢ１と第２の基
板ＳＵＢ２の内面には、複数の画素形成電極が形成され
ているが図示を省略してある。

【００１０】また、第２に基板ＳＵＢ２の内面に形成さ
れたカラーフィルタ／ブラックマトリクスＦＩＬ／ＢＭ
は、複数色（一般には３色：赤，緑，青）のカラーフィ
ルタとこれらのカラーフィルタを区画してコントラスト
を向上させるための吸光層であるブラックマトリクスで
ある。

【００１１】第１の基板ＳＵＢ１の外面（第２の基板Ｓ
ＵＢ２と反対側の面）には第１の偏光板ＰＯＬ１が接着
され、第２の基板ＳＵＢ２の外面（第１の基板ＳＵＢ１
と反対側の面）に形成された透明導電膜ＩＴＯの上層に
は第２の偏光板ＰＯＬ２が接着されている。

【００１２】そして、第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板
ＳＵＢ２の貼り合わせ間隙（液晶ギャップ）には液晶組
成物が封入されて液晶層ＬＣを形成し、周辺をシールＳ
Ｌで接着して液晶パネルとして一体化されている。この
液晶パネルの下部周辺にゴムクッションＧＣを介挿し、
上部周辺に粘着テープ等のスペーサＳＰＣを介挿して金
属性材料で形成した筺体ＭＤでバックライトＢＬと共に
固定されて液晶表示装置を構成している。なお、筺体Ｍ
Ｄは第１の基板ＳＵＢ１側（下側）と第２の基板ＳＵＢ
２側（上側）とに分離されたものを使用し、両者を機械
的に連結しているものもある。

【００１３】そして、スペーサＳＰＣの一部または全部
を導電性としておくことで透明導電膜ＩＴＯを接地に接
続し、静電気の帯電を防止している。

【００１４】図２１は図２０に示した液晶表示装置に実
装されるバックライトの従来構造を説明する模式断面図
であって、ＳＰＳは光拡散板、ＧＬＢは導光板、ＬＳは
反射シート、ＬＰは線状光源、ＲＦＳは反射板を示す。

【００１５】この構成例では、線状光源ＬＰは冷陰極管
であり、図示しないインバータ電源で駆動され、導光板
ＧＬＢの対向する二辺に設置されており、その発光光を
導光板ＧＬＢの内部に入射する。入射された光は導光板
ＧＬＢを反対側に進行しながら光拡散板ＳＰＳ方向に出
射し、面光源として液晶パネルを照明する。

【００１６】また、導光板ＧＬＢを進行する光の一部は
反射板ＲＦＳ方向にも出射するが、この出射光は反射板
ＲＦＳで反射されて再び導光板ＧＬＢを通して光拡散板
ＳＰＳ方向に出射し、光源の発光光を有効利用して輝度
向上を図っている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のバック
ライトでは、さらに輝度を向上させるためには線状光源
ＬＰの点灯電力を増大する必要があり、また線状光源Ｌ
Ｐがインバータ電源で駆動されるため、照明光に所謂ち
らつきが存在する。従来は、光拡散板ＳＰＳの上面にプ
リズムシートを設置し、その指向性を利用する等の手段
で輝度の向上と照明光のちらつきを低減している。

【００１８】しかし、このような従来の手段では視角特
性が劣化したり、消費電力が増大するという問題があっ
た。

【００１９】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
消して低消費電力で、かつちらつきのないバックライト
を備えて視角特性を損なわずに高品質の画像表示を得る
ことのできる液晶表示装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、バックライトを構成する反射板に蛍光塗
料を塗布して蛍光層を形成したものであり、下記（１）
〜（３）の構成とした点に特徴を有する。

【００２１】（１）少なくとも一方の基板に画素選択用
の電極を形成した２枚の透明基板の間に液晶層を挟持し
てなる液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に設置した
バックライトとから構成し、前記バックライトを、透明
板からなる導光板の少なくとも一縁に沿って設置した線
状光源と、前記導光板の前記液晶パネルとは反対面側に
設置された反射板と、前記反射板の前記導光板側に形成
された蛍光層とから構成した。

【００２２】この構成により、導光板から反射板側に出
射した光は反射板に形成した蛍光層で反射されると共
に、当該蛍光層を励起して励起光を生成させ、生成した
光を導光板を通して液晶パネル側に出射させる。したが
って、前記従来技術で説明したちらつきが解消されると
共に、駆動電力を増加させることなく輝度の向上を図る
ことができる。

【００２３】（２）少なくとも一方の基板に画素選択用
の電極を形成した２枚の透明基板の間に液晶層を挟持し
てなる液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に設置した
バックライトとから構成した液晶表示装置において、前
記バックライトを、透明板からなる導光板の少なくとも
一縁に沿って設置した線状光源と、前記導光板の前記液
晶パネルとは反対面側に設置された反射板と、前記導光
板の前記反射板側に形成された蛍光層とから構成したこ
とを特徴とする。

【００２４】この構成により、導光板から反射板側に出
射した光は導光板の裏面に形成した蛍光層で反射される
と共に、当該蛍光層を励起して励起光を生成させ、生成
した光を導光板を通して液晶パネル側に出射させる。ま
た、励起により反射板側に出射した光は反射板で反射さ
れ、さらに蛍光層を励起して光を生成する。したがっ
て、前記従来技術で説明したちらつきが解消されると共
に、駆動電力を増加させることなくさらに輝度の向上を
図ることができる。

【００２５】（３）（１）（２）における前記蛍光層
が、少なくとも前記線状光源の発光周期の低輝度期間を
補償する残光特性を有することを特徴とする。

【００２６】この構成により、インバータ電源の駆動に
起因する照明光のちらつきが補償され、均一かつ光輝度
の面状照明光を得ることができる。

【００２７】なお、上記（２）の構成においては、反射
板を省略することも可能である。

【００２８】本発明のさらに他の目的および他の特徴は
以下の説明から明らかになるであろう。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例を参照して詳細に説明する。なお、以下の説
明における図面では、同一の機能を有するものには同一
の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【００３０】〈第１実施例〉図１は本発明による液晶表
示装置の第１実施例の構成を説明する断面図であって、
前記図２１と同様に、ＳＰＳは光拡散板、ＧＬＢは導光
板、ＬＳは反射シート、ＬＰは線状光源、ＲＦＳは反射
板を示す。そして、ＰＨＳは蛍光層である。この構成で
は、導光板ＧＬＢの裏面に設置する反射板ＲＦＳの上面
（液晶パネル側）に蛍光体を塗布して蛍光層ＰＨＳを形
成してある。この蛍光層ＰＨＳは導光板ＧＬＢから反射
板ＲＦＳ側に出射する光で励起されて光を生成する。生
成した光は導光板ＧＬＢを通して液晶パネル方向に出射
して当該液晶パネルを照明する光となる。

【００３１】なお、蛍光層を構成する蛍光体を、少なく
とも前記線状光源の発光周期の低輝度期間を補償する残
光特性を有するものを使用することで線状光源のちらつ
きを効果的に解消できる。

【００３２】蛍光層の材料としては、シオフラビン（Th
ioflavine)，ベーシックイエローＨＧ，ローダミン−Ｂ
（Rhodamine-B), フルオレシン(Fluorescein) あるいは
イオシン（Eosine) などを含む蓄光性夜光塗料を使用す
ることができる。

【００３３】また、上記夜光塗料を複数種類混合して白
色にした蛍光塗料を用いれば、表示画面が色づく問題も
解消できる。

【００３４】この実施例の構成により、線状光源ＬＰの
ちらつきが解消されると共に、駆動電力を増加させるこ
となく輝度の向上を図ることができる。

【００３５】〈第２実施例〉図２は本発明による液晶表
示装置の第２実施例の構成を説明する断面図であって、
第１実施例と同一は同一機能部分に相当する。

【００３６】この実施例では、蛍光層ＰＨＳの形成部分
を除いて前記第１実施例と同様であるので重複した部分
の説明は省略する。

【００３７】すなわち、この実施例では、蛍光層ＰＨＳ
は導光対ＧＬＢの下面（反射板側）に形成してある。こ
の蛍光層ＰＨＳは導光板ＧＬＢから反射板ＲＦＳ側に出
射しようとする光で励起されて光を生成する。生成した
光は導光板ＧＬＢ内部を通して液晶パネル方向に出射し
て当該液晶パネルを照明する光となる。

【００３８】なお、蛍光層を構成する蛍光体を、少なく
とも前記線状光源の発光周期の低輝度期間を補償する残
光特性を有するものを使用することで線状光源のちらつ
きを効果的に解消できる。

【００３９】蛍光層の材料としては、シオフラビン（Th
ioflavine)，ベーシックイエローＨＧ，ローダミン−Ｂ
（Rhodamine-B), フルオレシン(Fluorescein) あるいは
イオシン（Eosine) などを含む蓄光性夜光塗料を使用す
ることができる。

【００４０】また、上記夜光塗料を複数種類混合して白
色にした蛍光塗料を用いれば、表示画面が色づく問題も
解消できる。

【００４１】この実施例の構成によっても同様に、線状
光源ＬＰのちらつきが解消されると共に、駆動電力を増
加させることなく輝度の向上を図ることができる。

【００４２】なお、蛍光層ＰＨＳを厚く塗布することで
反射板ＲＦＳを省略することも可能である。

【００４３】〈第３実施例〉図３は本発明による液晶表
示装置の第３実施例の構成を説明する断面図であって、
前記図２１と同様に、ＳＰＳは光拡散板、ＧＬＢは導光
板、ＬＳは反射シート、ＬＰは線状光源、ＲＦＳは反射
板を示す。そして、ＰＨＳは蛍光層である。

【００４４】この構成では、導光板ＧＬＢは所謂楔状の
断面を有し、その厚手の一辺に沿って一本の線状光源Ｌ
Ｐを設置したものである。

【００４５】そして、導光板ＧＬＢの裏面に設置する反
射板ＲＦＳの上面（液晶パネル側）に蛍光体を塗布して
蛍光層ＰＨＳを形成してある。この蛍光層ＰＨＳは導光
板ＧＬＢから反射板ＲＦＳ側に出射する光で励起されて
光を生成する。生成した光は導光板ＧＬＢを通して液晶
パネル方向に出射して当該液晶パネルを照明する光とな
る。

【００４６】なお、蛍光層を構成する蛍光体を、少なく
とも前記線状光源の発光周期の低輝度期間を補償する残
光特性を有するものを使用することで線状光源のちらつ
きを効果的に解消できる。

【００４７】蛍光層の材料としては、シオフラビン（Th
ioflavine)，ベーシックイエローＨＧ，ローダミン−Ｂ
（Rhodamine-B), フルオレシン(Fluorescein) あるいは
イオシン（Eosine) などを含む蓄光性夜光塗料を使用す
ることができる。

【００４８】また、上記夜光塗料を複数種類混合して白
色にした蛍光塗料を用いれば、表示画面が色づく問題も
解消できる。

【００４９】この実施例の構成により、線状光源ＬＰの
ちらつきが解消されると共に、駆動電力を増加させるこ
となく輝度の向上を図ることができる。

【００５０】〈第４実施例〉図４は本発明による液晶表
示装置の第４実施例の構成を説明する断面図であって、
第２実施例と同一は同一機能部分に相当する。

【００５１】この実施例では、蛍光層ＰＨＳの形成部分
を除いて前記第３実施例と同様であるので重複した部分
の説明は省略する。

【００５２】すなわち、この実施例では、蛍光層ＰＨＳ
は楔系断面の導光板ＧＬＢの下面（反射板側）に形成し
てある。この蛍光層ＰＨＳは導光板ＧＬＢから反射板Ｒ
ＦＳ側に出射しようとする光で励起されて光を生成す
る。生成した光は導光板ＧＬＢ内部を通して液晶パネル
方向に出射して当該液晶パネルを照明する光となる。

【００５３】なお、蛍光層を構成する蛍光体を、少なく
とも前記線状光源の発光周期の低輝度期間を補償する残
光特性を有するものを使用することで線状光源のちらつ
きを効果的に解消できる。

【００５４】蛍光層の材料としては、シオフラビン（Th
ioflavine)，ベーシックイエローＨＧ，ローダミン−Ｂ
（Rhodamine-B), フルオレシン(Fluorescein) あるいは
イオシン（Eosine) などを含む蓄光性夜光塗料を使用す
ることができる。

【００５５】また、上記夜光塗料を複数種類混合して白
色にした蛍光塗料を用いれば、表示画面が色づく問題も
解消できる。

【００５６】この実施例の構成によっても同様に、線状
光源ＬＰのちらつきが解消されると共に、駆動電力を増
加させることなく輝度の向上を図ることができる。

【００５７】また、蛍光層ＰＨＳを厚く塗布することで
反射板ＲＦＳを省略することも可能である。

【００５８】図５は本発明の液晶表示装置を実装した電
子機器の一例としてのラップトップ型パソコンの説明図
である。

【００５９】このパソコンはホスト（中央処理装置）等
を内蔵したキーボード部と、液晶パネルＰＮＬに駆動基
板ＰＣＢ１，ＰＣＢ２，ＴＣＯＮを搭載したコントロー
ル基板ＰＣＢ３、およびインバータ電源ＩＶ等を組み込
んだ液晶表示モジュールＭＤＬを実装した表示部とをヒ
ンジで接続したものである。

【００６０】このパソコンは、その表示部を構成する液
晶パネルＰＮＬの裏面には前記実施例で説明したバック
ライトが組み込んであり、従来のものに比較して高輝度
かつちらつきの無い、かつ低消費電力化されたものとな
っている。

【００６１】次に、本発明による液晶表示装置の上記し
た以外の構成の詳細につき、横電界方式のカラー液晶表
示装置を例として説明する。

【００６２】なお、以下の図面において、同一機能を有
するものには同一符号を付し、その繰り返しの説明は省
略する。

【００６３】〈マトリクス部（画素部）の平面構成〉図
６は本発明のアクティブ・マトリクス方式カラー液晶表
示装置の一画素とブラックマトリクスＢＭの遮光領域お
よびその周辺を示す平面図である。

【００６４】図６に示すように、各画素は走査信号配線
（ゲート信号線又は水平信号線）ＧＬと、対向電圧信号
線（対向電極配線）ＣＬと、隣接する２本の映像信号配
線（ドレイン信号線又は垂直信号線）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。

【００６５】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ、蓄積容
量Ｃｓｔｇ、画素電極ＰＸ及び対向電極ＣＴを含む。走
査信号線ＧＬ、対向電圧信号線ＣＬは、同図では左右方
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。画素電極ＰＸは薄膜トランジスタＴＦＴと接
続され、対向電極ＣＴは対向電圧信号線ＣＬと一体にな
っている。

【００６６】画素電極ＰＸと対向電極ＣＴは互いに対向
し、各画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間の電界により
液晶ＬＣの配向状態を制御し、透過光を変調して表示を
制御する。画素電極ＰＸと対向電極ＣＴは櫛歯状に構成
され、それぞれ同図の上下方向に長細い電極となってい
る。

【００６７】１画素内の対向電極ＣＴの本数Ｏ（櫛歯の
本数）は、画素電極ＰＸの本数Ｐ（櫛歯の本数）とＯ＝
Ｐ＋１の関係を必ず持つように構成する（本実施例で
は、Ｏ＝２、Ｐ＝１）。これは、対向電極ＣＴと画素電
極ＰＸを交互に配置し、かつ、対向電極ＣＴを映像信号
線ＤＬに必ず隣接させるためである。

【００６８】これにより、対向電極ＣＴと画素電極ＰＸ
の間の電界が、映像信号線ＤＬから発生する電界から影
響を受けないように、対向電極ＣＴで映像信号線ＤＬか
らの電気力線をシールドすることができる。

【００６９】対向電極ＣＴは、対向電圧信号線ＣＬによ
り常に外部から電位を供給されているため、電位は安定
している。そのため、映像信号線ＤＬに隣接しても、電
位の変動が殆どない。又、これにより、画素電極ＰＸの
映像信号線ＤＬからの幾何学的な位置が遠くなるので、
画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬの間の寄生容量が大幅に
減少し、画素電極電位Ｖｓの映像信号電圧による変動も
制御できる。

【００７０】これらにより、上下方向に発生するクロス
トーク（縦スミアと呼ばれる画質不良）を抑制すること
ができる。

【００７１】画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの電極幅Ｗ
ｐ，Ｗｃはそれぞれ６μｍとし、後述の液晶層の最大設
定厚みを超える４．５μｍよりも十分大きく設定する。
製造上の加工ばらつきを考慮すると２０％以上のマージ
ンを持った方が好ましいので、望ましくは５．４μｍよ
りも十分大きくしたほうが良い。

【００７２】これにより、液晶層に印加される基板面に
平行な電界成分が基板面に垂直な方向の電界成分よりも
大きくなり、液晶を駆動する電圧の上昇を抑制すること
ができる。又、各電極の電極幅Ｗｐ，Ｗｃの最大値は、
画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間の間隔Ｌよりも小さい
事が好ましい。

【００７３】これは、電極の間隔が小さすぎると電気力
線の湾曲が激しくなり、基板面に平行な電界成分よりも
基板面に垂直な電界成分の方が大きい領域が増大するた
め、基板面に平行な電界成分を効率良く液晶層に印加で
きないからである。従って、画素電極ＰＸと対向電極Ｃ
Ｔの間の間隔Ｌはマージンを２０％とると７．２μｍよ
り大きいことが必要である。本実施例では、対角約１
４．５ｃｍ（５．７インチ）で６４０×４８０ドットの
解像度で構成したので、画素ピッチは約６０μｍであ
り、画素を２分割することにより、間隔Ｌ＞７．２μｍ
を実現した。

【００７４】又、映像信号線ＤＬの電極幅は断線を防止
するために、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴに比較して若
干広い８μｍとし、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴとの
間隔は短絡を防止するために約１μｍの間隔を開けると
共に、ゲート絶縁膜の上側に映像信号線DLを下側に対向
電極ＣＴを形成して、異層になるように配置している。

【００７５】一方、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間の
電極間隔は、用いる液晶材料によって変える。これは、
液晶材料によって最大透過率を達成する電界強度が異な
るため、電極間隔を液晶材料に応じて設定し、用いる映
像信号駆動回路（信号側ドライバ）の耐圧で設定される
信号電圧の最大振幅の範囲で、最大透過率が得られるよ
うにするためである。後述の液晶材料を用いると電極間
隔は、約１５μｍとなる。

【００７６】本構成例では、平面的に、ブラックマトリ
クスＢＭがゲート配線ＧＬ上、対向電圧信号線ＣＬ、薄
膜トランジスタＴＦＴ上、ドレイン配線ＤＬ上、ドレイ
ン配線ＤＬと対向電極ＣＴ間に形成している。

【００７７】《マトリクス部（画素部）の断面構造》図
７は図６のＦーＦ切断線における薄膜トランジスタＴＦ
Ｔの断面図、図８は図６のＧーＧ切断線における蓄積容
量Ｃｓｔｇの断面図、図９は横電界方式の液晶表示基板
の画像表示領域における１画素の電極近傍の断面図と基
板周辺部の断面図である。

【００７８】図９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、蓄積容量Ｃｓｔｇ（図示せず）及び電極群Ｃ
Ｔ、ＰＸ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Ｂ
Ｍのパターンが形成されている。尚、公知ではないが、
同一出願人による、特願平７ー１９８３４９号に提案さ
れたように、遮光用ブラックマトリクスＢＭのパターン
を下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側に形成することも可能
である。

【００７９】又、透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の
それぞれの内側（液晶ＬＣ側）の表面には、液晶の初期
配向を制御する配向膜ＯＲＩ１１、ＯＲＩ１２が設けら
れており、透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２のそれぞ
れの外側の表面には、偏光軸が直交して配置（クロスニ
コル配置）された偏光板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２が設けられ
ている。

【００８０】次に、下側透明ガラス基板ＳＵＢ１側（Ｔ
ＦＴ基板）の構成を詳しく説明する。

【００８１】ＴＦＴ基板《薄膜トランジスタ》薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲー
ト電極ＧＴ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。

【００８２】薄膜トランジスタＴＦＴは、図９に示すよ
うに、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ＳＤ
２を有する。

【００８３】尚、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。

【００８４】《ゲート電極ＧＴ》ゲート電極ＧＴは走査
信号線ＧＬと連続して形成されており、走査信号線GLの
一部の領域がゲート電極ＧＴとなるように構成されてい
る。このゲート電極ＧＴは薄膜トランジスタＴＦＴの能
動領域を超える部分であり、ｉ型半導体層ＡＳを完全に
覆うよう（下方から見て）それより大きめに形成されて
いる。

【００８５】これにより、ゲート電極ＧＴはそれ自身の
役割の他に、ｉ型半導体層ＡＳに外光やバックライト光
が当たらないように工夫されている。本例では、ゲート
電極ＧＴは単層の導電膜ｇ１で形成されている。この導
電膜ｇ１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。

【００８６】《走査信号線ＧＬ》走査信号線ＧＬは導電
膜ｇ１で構成されている。この走査信号線ＧＬの導電膜
ｇ１はゲート電極ＧＴの導電膜ｇ１と同一製造工程で形
成され、かつ、一体に構成されている。この走査信号線
ＧＬにより、外部回路からゲート電圧Ｖｇをゲート電極
ＧＴに供給する。

【００８７】又、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。尚、映像信号線ＤＬと交差
する部分は映像信号線ＤＬとの短絡の確率を小さくする
ため細くし、又、短絡してもレーザトリミングで切り離
すことができるように二股にしている。

【００８８】《対向電極ＣＴ》対向電極ＣＴはゲート電
極ＧＴ及び走査信号線ＧＬと同層の導電膜ｇ１で構成さ
れている。又、対向電極ＣＴ上にもＡｌの陽極酸化膜Ａ
ＯＦが設けられている。対向電極ＣＴは、陽極酸化膜Ａ
ＯＦで完全に覆われていることから、映像信号線と限り
なく近づけても、それらが短絡してしまうことがなくな
る。

【００８９】又、それらを交差させて構成させることも
できる。対向電極ＣＴには対向電圧Ｖｃｏｍが印加され
るように構成されている。本実施例では、対向電圧Ｖｃ
ｏｍ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
間直流電位から、薄膜トランジスタ素子ＴＦＴをオフ状
態にするときに発生するフィードスルー電圧ΔＶｓ分だ
け低い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。

【００９０】《対向電圧信号線ＣＬ》対向電圧信号線Ｃ
Ｌは導電膜ｇ１で構成されている。この対向電圧信号線
ＣＬの導電膜ｇ１はゲート電極ＧＴ、走査信号線ＧＬ及
び対向電極ＣＴの導電膜ｇ１と同一製造工程で形成さ
れ、かつ、対向電極ＣＴと一体に構成されている。

【００９１】この対向電圧信号線ＣＬにより、外部回路
から対向電圧Ｖｃｏｍを対向電極ＣＴに供給する。又、
対向電圧信号線ＣＬ上にもＡｌの陽極酸化膜ＡＯＦが設
けられている。尚、映像信号線ＤＬと交差する部分は、
走査信号線ＧＬと同様に映像信号線ＤＬとの短絡の確率
を小さくするため細くし、又、短絡しても、レーザトリ
ミングで切り離すことができるように二股にすることも
できる。

【００９２】《絶縁膜ＧＩ》絶縁膜ＧＩは、薄膜トラン
ジスタＴＦＴ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及び走査信号線ＧＬの
上層に形成されている。

【００９３】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、１２０〜２７０
ｎｍの厚さに（本実施例では、２４０ｎｍ）形成され
る。

【００９４】このゲート絶縁膜ＧＩは、マトリクス部Ａ
Ｒ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。また、
絶縁膜ＧＩは走査信号線ＧＬ及び対向電圧信号線ＣＬと
映像信号線ＤＬの電気的絶縁にも寄与している。

【００９５】《ｉ型半導体層ＡＳ》ｉ型半導体層ＡＳ
は、非晶質シリコンで、２０〜２２０ｎｍの厚さ（本実
施例では、２００ｎｍ程度の膜厚）で形成される。層ｄ
０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、上側に導電膜ｄ１（ｄ２）が存
在するところのみに残されている。

【００９６】ｉ型半導体層ＡＳは走査信号線ＧＬ及び対
向信号線ＣＬと映像信号線ＤＬとの交差部の両者間にも
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及び対向信号線ＣＬと映像信
号線ＤＬとの短絡を低減する。

【００９７】《ソース電極ＳＤＩ、ドレイン電極ＳＤ
２》ソース電極ＳＤＩ、ドレイン電極ＳＤ２のそれぞれ
は、Ｎ（＋）型半導体層ｄ０に接触する導電膜ｄ１とそ
の上に形成された導電膜ｄ２とから構成されている。

【００９８】導電膜ｄ１はスパッタで形成したクロム
（Ｃｒ）膜を用い、５０〜１００ｎｍの厚さに（本実施
例では、６０ｎｍ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、２００ｎｍ
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、導電膜ｄ
２のＡｌがＮ（＋）型半導体層ｄ０に拡散することを防
止する、所謂バリア層の目的で使用される。

【００９９】導電膜ｄ１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、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂、ＷＳｉ₂）膜
を用いても良い。

【０１００】導電膜ｄ２はＡｌのスパッタリングで３０
０〜５００ｎｍの厚さに（本実施例では、４００ｎｍ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Ｓ
Ｄ１、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（ステップカバレー
ジを良くする）働きがある。

【０１０１】導電膜ｄ１、導電膜ｄ２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、或い
は導電膜ｄ１、導電膜ｄ２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
上に残っているＮ（＋）型半導体層ｄ０は導電膜ｄ１、
導電膜ｄ２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Ａ
Ｓ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。

【０１０２】《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。又、映像信号
線ＤＬはドレイン電極ＳＤ２と一体に形成されている。

【０１０３】《画素電極ＰＸ》画素電極ＰＸはソース電
極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２と同層の第２導電膜ｄ
２、第３導電膜ｄ３で構成されている。又、画素電極Ｐ
Ｘはソース電極ＳＤ１と一体に形成されている。

【０１０４】《蓄積容量Ｃｓｔｇ》画素電極ＰＸは、薄
膜トランジスタＴＦＴと接続される端部と反対側の端部
において、対向電圧信号線ＣＬと重なるように形成され
ている。この重ね合せは、図１０からも明らかなよう
に、画素電極ＰＸを一方の電極ＰＬ２とし、対向電圧信
号線ＣＬを他方の電極ＰＬ１とする蓄積容量（静電容量
素子）Ｃｓｔｇを構成する。この蓄積容量Ｃｓｔｇの誘
電体膜は、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート絶縁膜とし
て使用される絶縁膜ＧＩ及び陽極酸化膜ＡＯＦで構成さ
れている。

【０１０５】図８に示したように、平面的には蓄積容量
Ｃｓｔｇは対向電圧信号線ＣＬの導電膜ｇ１の部分に形
成されている。

【０１０６】この場合、この蓄積容量Ｃｓｔｇは、その
絶縁膜ＧＩに対して下側に位置づけられる電極の材料が
Ａｌで形成され、かつ、その表面が陽極化成されたもの
であることから、ＡＬの所謂ヒロック等が原因する点欠
陥（上側に位置づけられる電極との短絡）による弊害を
発生し難くくする蓄積容量を得ることができる。

【０１０７】《保護膜ＰＳＶ１》薄膜トランジスタＴＦ
Ｔ上には保護膜ＰＳＶ１が設けられている。保護膜ＰＳ
Ｖ１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。この保護膜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、５００ｎｍ程度の膜厚で形成す
る。

【０１０８】保護膜ＰＳＶ１は、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ＤＴ
Ｍ、ＧＴＭを露出するよう除去されている。この保護膜
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を考慮して薄くされる。

【０１０９】カラーフィルタ基板次に、図９に戻り、上側透明ガラス基板ＳＵＢ２側（カ
ラーフィルタ基板）の構成を詳しく説明する。

【０１１０】《遮光膜ＢＭ》上部透明ガラス基板ＳＵＢ
２側には、不要な間隙部（画素電極ＰＸと対向電極ＣＴ
の間以外の隙間）からの透過光が表示面側に出射して、
コントラスト比等を低下させないように遮光膜ＢＭ（所
謂、ブラックマトリクス）を形成している。遮光膜ＢＭ
は、外部光又はバックライト光がｉ型半導体層ＡＳに入
射しないようにする役割も果たしている。即ち、薄膜ト
ランジスタＴＦＴのｉ型半導体層ＡＳは上下にある遮光
膜ＢＭ及び大きめのゲート電極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。

【０１１１】横電界方式の液晶表示装置では、可能な限
り高抵抗なブラックマトリクスが適していることから、
一般に樹脂組成物を用いる。この抵抗規格については、
公知ではないが、同一出願人による特願平７−１９１９
９４号に記載がある。即ち、液晶組成物ＬＣの比抵抗値
が１０のＮ乗を10^Nと記述すると10^NΩ・ｃｍ以上、か
つ、ブラックマトリクスＢＭの比抵抗値が１０のＭ乗を
10^Mと記述すると10^MΩ・ｃｍ以上とし、かつ、Ｎ≧
９、Ｍ≧６を満足する関係とする。或いは、Ｎ≧１３、
Ｍ≧７を満足する関係とすることが望ましい。

【０１１２】又、液晶表示装置の表面反射を低減する目
的からも、ブラックマトリクスの形成材料に樹脂組成物
を用いることが望ましい。

【０１１３】さらに、Ｃｒ等の金属膜をブラックマトリ
クスに用いる場合と比較して、金属膜のエッチング工程
が不要なため、カラーフィルタ基板の製造工程を簡略化
できる。金属膜を使用する場合の製造工程は、１）金属
膜成膜、２）レジスト塗布、３）露光、４）現像、５）
金属膜エッチング、６）レジスト剥離、である。

【０１１４】一方、樹脂を使用する場合の製造工程は、
１）樹脂塗布、２）露光、３）現像、であり、著しく工
程を短縮できる。

【０１１５】しかし、樹脂組成物は金属膜と比較して遮
光性が低い。樹脂の膜厚を厚くすると遮光性は向上する
が、ブラックマトリクスの膜厚ばらつきは増加する。こ
れは、例えば±１０％の膜厚ばらつきがある場合、ブラ
ックマトリクスの膜厚が１．０μｍ時は±０．１μｍ、
２μｍ時は±０．２μｍになるためである。

【０１１６】又、ブラックマトリクスの膜厚を厚くする
と、カラーフィルタ基板の膜厚ばらつきが増加し、液晶
表示基板のギャップ精度を向上することが困難になる。
以上の理由により、樹脂の膜厚は、２μｍ以下にするこ
とが望ましい。

【０１１７】膜厚１μｍでＯＤ値を約４．０以上にする
ためには、例えばカーボンの含有量を増加して黒色化す
る場合、ブラックマトリクスＢＭの比抵抗値は約１０⁶
Ω・ｃｍ以下となり、現状では使用できない。尚、ＯＤ
値は、吸光係数に膜厚を掛けた値と定義できる。

【０１１８】このため、本実施例では、この遮光膜ＢＭ
の材料として、黒色の無機顔料をレジスト材に混入した
樹脂組成物を用い、１．３±０．１μｍ程度の厚さで形
成している。無機顔料の例としては、パラジウムや無電
解メッキしたＮｉなどがある。更に、ブラックマトリク
スＢＭの比抵抗値は約１０⁹Ω・ｃｍとし、ＯＤ値約
２．０とした。

【０１１９】この樹脂組成物ブラックマトリクスＢＭを
使用した場合の光透過量の計算結果を下記に示す。

【０１２０】ＯＤ値＝ｌｏｇ（１００／Ｙ）Ｙ＝∫Ａ（λ）・Ｂ（λ）・Ｃ（λ）ｄλ／∫Ａ（λ）
・Ｃ（λ）ｄλ ここで、Ａは視感度、Ｂは透過率、Ｃは光源スペクト
ル、λは入射光の波長を示す。

【０１２１】ＯＤ値２．０の膜で遮光した場合は、上記
数１から、Ｙ＝１％を得て、入射光強度４０００ｃｄ／
ｍ²を仮定すると、約４０ｃｄ／ｍ²の光が透過してく
ることになる。この光強度は、十分に人間が視認できる
明るさである。

【０１２２】遮光膜ＢＭは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８
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。

【０１２３】《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は遮
光膜ＢＭのエッジ部分と重なるように形成されている。

【０１２４】本発明では、この重なる部分の平面レイア
ウトを規定するものである。詳細は後述する。

【０１２５】カラーフィルタＦＩＬは例えば次のように
形成することができる。まず、上部透明ガラス基板ＳＵ
Ｂ２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、固着処理を施して赤色フィルタＲを形成する。次
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。

【０１２６】《オーバーコート膜ＯＣ》オーバーコート
膜ＯＣはカラーフィルタＦＩＬの染料の液晶ＬＣへの漏
洩を防止、及びカラーフィルタＦＩＬ、遮光膜ＢＭによ
る段差の平坦化のために設けられている。オーバーコー
ト膜ＯＣ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る。

【０１２７】液晶層及び偏光板次に、液晶層、配向膜、偏光板等について説明する。

【０１２８】《液晶層》液晶材料ＬＣとしては、誘電率
異方性△εが正でその値が１３．２、屈折率異方性△ｎ
が０．０８１（５８９ｎｍ、２０°Ｃ）のネマチック液
晶と、誘電率異方性△εが負でその値が−７．３、屈折
率異方性△ｎが０．０５３（５８９ｎｍ、２０°Ｃ）の
ネマチック液晶を用いた。

【０１２９】液晶層の厚み（ギャップ）は、誘電率異方
性△εが正の場合２．８μｍ超４．５μｍ未満とした。
これは、リターデションΔｎ・ｄは０．２５μｍ超０．
３２μｍ未満の時、可視光の範囲内で波長依存性が殆ど
ない誘電率特性が得られ、誘電率異方性△εが正を有す
る液晶の大部分が複屈折率異方性△ｎが０．０７超０．
０９未満であるためである。

【０１３０】一方、誘電率異方性△εが負の場合は、液
晶層の厚み（ギャップ）は、４．２μｍ超８．０μｍ未
満とした。これは誘電率異方性△εが正の液晶と同様
に、リターデションΔｎ・ｄを０．２５μｍ超０．３２
μｍ未満に抑えるためで、誘電率異方性△εが負を有す
る液晶の大部分が複屈折異方性△ｎが０．０４超０．０
６未満であるためである。

【０１３１】又、後述の配向膜と偏光板の組み合わせに
より、液晶分子がラビング方向から電界方向に４５°回
転したとき最大透過率を得ることができる。尚、液晶層
の厚み（ギャップ）はポリマビーズで制御している。

【０１３２】又、液晶材料ＬＣは、ネマチック液晶であ
れば、特に限定したものではない。誘電率異方性△ε
は、その値が大きいほうが、駆動電圧が低減でき、屈折
率異方性△ｎは小さいほうが液晶層の厚み（ギャップ）
を厚くでき、液晶の封入時間が短縮され、かつギャップ
ばらつきを少なくすることができる。

【０１３３】《配向膜》配向膜ＯＲＩとしてはポリイミ
ドを用いる。ラビング方向ＲＤＲは上下基板で互いに平
行にし、かつ、印加電界方向ＥＤＲとのなす角度φＬＣ
は７５°とする。図１０にその関係を示す。

【０１３４】尚、ラビング方向ＲＤＲと印加電界方向Ｅ
ＤＲとのなす角度は、液晶材料の誘電率異方性△εが正
であれば、４５°以上９０°未満、誘電率異方性△εが
負であれば、０°を超え４５°以下であれば良い。

【０１３５】《偏光板》偏光板ＰＯＬとしては、日東電
工社製Ｇ１２２０ＤＵ（商品名）を用い、図１０に示し
たように、下側の偏光板ＰＯＬ１の偏光透過軸ＭＡＸ１
をラビング方向ＲＤＲと一致させ、上側の偏光板ＰＯＬ
２の偏光透過軸ＭＡＸ２をそれに直交させる。

【０１３６】これにより、本発明の画素に印加される電
圧（画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間の電圧）を増加さ
せるに伴い、透過率が上昇するノーマリークローズ特性
を得ることができる。

【０１３７】更に、本発明で開示される横電界方式と称
される液晶表示装置では、上側の基板ＳＵＢ２側の表面
の外部から静電気等の高い電位が加わった場合に、表示
の異常が発生する。このため、上側の偏光板ＰＯＬ２の
更に上側或いは表面にシート抵抗が１×１０⁸Ω／□以
下の透明導電膜の層を形成すること、或いは偏光板と前
記透明基板の間にシート抵抗１×１０⁸Ω／□以下のＩ
ＴＯ等の透明導電膜の層を形成すること、或いは偏光板
の粘着層にＩＴＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃等の導電性粒
子を混ぜ、シート抵抗を１×１０⁸Ω／□以下とするこ
とが必要になる。この対策については、公知ではないが
同一出願人による特願平７−２６４４４３号において、
シールド機能向上につき詳しい記載がある。

【０１３８】《マトリクス周辺の構成》図１１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）周辺の要部平面図である。又、図
１２は左側に走査回路が接続された外部接続端子ＧＴＭ
付近の断面図である。

【０１３９】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枚のガラス基板では複数
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。

【０１４０】図１１、図１２は後者の例を示すもので、
図１１、図１２の両図とも上下基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２
の切断後を表わしており、ＬＮは両基板の切断前の縁を
示す。いずれの場合も、完成状態では外部接続端子群Ｔ
ｇ、Ｔｄ及び端子ＣＴＭが存在する（図で上辺と左辺
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。

【０１４１】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ＤＴ
Ｍとそれらの引出し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（図１２、図
１３参照）の単位に複数本まとめて名付けたものであ
る。

【０１４２】各群のマトリクス部から外部接続端子部に
至るまでの引出し配線は、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Ｐ
ＮＬの端子ＤＴＭ、ＧＴＭに合わせるためである。

【０１４３】又、対向電極端子ＣＴＭは、対向電極ＣＴ
に対向電圧を外部から与えるための端子である。マトリ
クス部の対向電極信号線ＣＬは、走査回路用端子ＧＴＭ
の反対側（図では右側）に引出し、各対向電圧信号線を
共通バスラインＣＢで一纏めにして、対向電極端子ＣＴ
Ｍに接続している。

【０１４４】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Ｌ
Ｃ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成る。

【０１４５】配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２の層は、シール
パターンＳＬの内側に形成される。偏光板ＰＯＬ１、Ｐ
ＯＬ２はそれぞれ下部透明ガラス基板ＳＵＢ１、上部透
明ガラス基板ＳＵＢ２の外側の表面に構成されている。

【０１４６】エッチング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ＰＳＶ１の上部に形成される。

【０１４７】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とを重ね合わせ、シールパターン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。

【０１４８】《表示装置全体等価回路》図１４は本発明
による液晶表示装置の周辺回路の概要説明図であって、
同図に示すように、液晶表示基板は画像表示部がマトリ
クス状に配置された複数の画素の集合により構成され、
各画素は前記液晶表示基板の背部に配置されたバックラ
イトからの透過光を独自に変調制御できるように構成さ
れている。

【０１４９】液晶表示基板の構成要素の１つであるアク
ティブ・マトリクス基板ＳＵＢ１上には、有効画素領域
ARにｘ方向（行方向）に延在し、ｙ方向（列方向）に並
設されたゲート信号線ＧＬと対向電圧信号線ＣＬとそれ
ぞれ絶縁されてｙ方向に延在し、ｘ方向に並設されたド
レイン信号線ＤＬが形成されている。

【０１５０】ここで、ゲート信号線ＧＬ、対向電圧信号
線ＣＬ、ドレイン信号線ＤＬのそれぞれによって囲まれ
る矩形状の領域に単位画素が形成される。

【０１５１】液晶表示基板には、その外部回路として垂
直走査回路Ｖ及び映像信号駆動回路Ｈが備えられ、前記
垂直走査回路Ｖによって前記ゲート信号線ＧＬのそれぞ
れに順次走査信号（電圧）が供給され、そのタイミング
に合わせて映像信号駆動回路Ｈからドレイン信号線ＤＬ
に映像信号（電圧）を供給するようになっている。

【０１５２】尚、垂直走査回路Ｖ及び映像信号駆動回路
Ｈは、液晶駆動電源回路３から電源が供給されるととも
に、ＣＰＵ１からの画像情報がコントローラ２によって
それぞれ表示データ及び制御信号に分けられて入力され
るようになっている。

【０１５３】《駆動方法》図１５は本発明の液晶表示装
置の駆動波形図である。対向電圧をＶＣＨとＶＣＬの２
値の交流矩形波にし、それに同期させて走査信号ＶＧ
（ｉ−１）、ＶＧ（ｉ）の非選択電圧を１走査期間毎
に、ＶＣＨとＶＣＬの２値で変化させる。対向電圧の振
幅幅と非選択電圧の振幅値は同一にする。

【０１５４】映像信号電圧は、液晶層に印加したい電圧
から、対向電圧の振幅の１／２を差し引いた電圧であ
る。

【０１５５】対向電圧は直流でも良いが、交流化するこ
とで映像信号電圧の最大振幅を低減でき、映像信号駆動
回路（信号側ドライバ）に耐圧の低いものを用いること
が可能になる。

【０１５６】《蓄積容量Ｃｓｔｇの働き》蓄積容量Ｃｓ
ｔｇは、画素に書き込まれた（薄膜トランジスタＴＦＴ
がオフした後の）映像情報を長く蓄積するために設けら
れる。

【０１５７】本発明で用いている電界を基板面と平行に
印加する方式では、電界を基板面に垂直に印加する方式
と異なり、画素電極と対向電極で構成される容量（所謂
液晶容量）が殆ど無いため、蓄積Ｃｓｔｇは必須の構成
要素である。

【０１５８】又、蓄積容量Ｃｓｔｇは、薄膜トランジス
タＴＦＴがスイッチングするとき、画素電極電位Ｖｓに
対するゲート電位変化△Ｖｇの影響を低減するようにも
働く。この様子を式で表わすと次のようになる。

【０１５９】△Ｖｓ＝［Ｃｇｓ／（Ｃｇｓ＋Ｃｓｔｇ＋
Ｃｐｉｘ）］×ΔＶｇここで、Ｃｇｓは薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極
ＧＴとソース電極ＳＤＩとの間に形成される寄生容量、
Ｃｐｉｘは画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に形成さ
れる容量、△ＶｓはΔＶｇによる画素電極電位の変化
分、所謂フィードスルー電圧を表わす。

【０１６０】この変化分△Ｖｓは液晶ＬＣに加わる直流
成分の原因となるが、保持容量Ｃｓｔｇを大きくする
程、その値を小さくすることができる。

【０１６１】液晶ＬＣに印加される直流成分の低減は、
液晶ＬＣの寿命を向上し、液晶表示画面の切り替え時に
前の画像が残る所謂焼き付きを低減することができる。

【０１６２】前述したように、ゲート電極ＧＴはｉ型半
導体層ＡＳを完全に覆うよう大きくされている分、ソー
ス電極ＳＤＩ、ドレイン電極ＳＤ２とのオーバーラップ
面積が増え、従って寄生容量Ｃｇｓが大きくなり、画素
電極電位Ｖｓはゲート（走査）信号Ｖｇの影響を受けや
すくなるという逆効果が生じる。しかし、蓄積容量Ｃｓ
ｔｇを設けることによりこのデメリットも解消する。

【０１６３】《製造方法》次に、上述した液晶表示装置
の基板SUB1側の製造方法について説明する。

【０１６４】図１６、図１７および図１８は本発明によ
る液晶表示装置の製造工程の説明図であって、同図にお
いて、中央の文字は工程名の略称であり、図中左側は薄
膜トランジスタＴＦＴ部分、右側は図ゲート端子付近の
断面形状でみた加工の流れを示す。また、工程Ｂ、工程
Ｄを除き工程Ａ〜工程Ｉは各写真処理（フォトリソグラ
フィ）に対応して区分けしたもので、各工程のいずれの
断面図も写真処理後の加工が終わりフォトレジストを除
去した段階を示している。

【０１６５】尚、写真処理とは本発明ではフォトレジス
トの塗布からマスクを使用した選択露光を経て、それを
現像するまでの一連作業を示すものとし、繰り返しの説
明は避ける。以下区分けした工程に従って説明する。

【０１６６】工程Ａ（図１６）ＡＮ６３５ガラス（商品名）からなる下部透明ガラス基
板ＳＵＢ１上に膜厚が３００ｎｍのＡｌ−Ｐｄ、Ａｌ−
Ｗ、Ａｌ−Ｔａ、Ａｌ−Ｔｉ−Ｔａ等からなる導電膜ｇ
１をスパッタリングにより設ける。写真処理後、リン酸
と哨酸と氷酢酸との混酸液で導電膜ｇ１を選択的にエッ
チングする。それによって、ゲート電極ＧＴ、走査信号
線ＧＬ、対向電極ＣＴ、対向電圧信号線ＣＬ、電極ＰＬ
１、ゲート端子ＧＴＭ、共通バスラインＣＢの第１導電
層、対向電極端子ＣＴＭの第１導電層、ゲート端子ＧＴ
Ｍを接続する陽極酸化バスラインＳＨｇ（図示せず）及
び陽極酸化バスラインＳＨｇに接続された陽極酸化パッ
ド（図示せず）を形成する。

【０１６７】工程Ｂ（図１６）直接描画による陽極酸化マスクＡＯの形成後、３％酒石
酸をアンモニアによりＰＨ６．２５±０．０５に調整し
た溶液をエチレングリコール液で１：９に希釈した液か
らなる陽極酸化液中に基板ＳＵＢ１を浸漬し、化成電流
密度が０．５ｍＡ／ｃｍ²になるように調整する（定電
流化成）。

【０１６８】次に、所定のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の膜
厚が得られるのに必要な化成電圧１２５Ｖに達するまで
陽極酸化を行う。その後、この状態で数１０分保持する
ことが望ましい（定電圧化成）。これは均一なＡｌ₂Ｏ
₃膜を得る上で大事なことである。それによって、導電
膜ｇ１が陽極酸化され、ゲート電極ＧＴ、走査信号線Ｇ
Ｌ、対向電極ＣＴ、対向電圧信号線ＣＬ及び電極ＰＬ１
上に膜厚が１８０ｎｍの陽極酸化膜ＡＯＦが形成され
る。

【０１６９】工程Ｃ（図１６）膜厚が１４０ｎｍのＩＴＯ膜からなる透明導電膜ｇ２を
スパッタリングにより設ける。写真処理後、エッチング
液として塩酸と硝酸との混酸液で透明導電膜ｇ２を選択
的にエッチングすることにより、ゲート端子ＧＴＭの最
上層、ドレイン端子ＤＴＭ及び対向電極端子ＣＴＭの第
２導電膜を形成する。

【０１７０】工程Ｄ（図１７）プラズマＣＶＤ装置にアンモニアガス、シランガス、窒
素ガスを導入して、膜厚が２２０ｎｍの窒化Ｓｉ膜を設
け、プラズマＣＶＤ装置にシランガス、水素ガスを導入
して、膜厚が２００ｎｍのｉ型非晶質Ｓｉ膜を設けた
後、プラズマＣＶＤ装置にシランガス、水素ガス、ホス
フィンガスを導入して、膜厚が３０ｎｍのＮ（＋）型非
晶質Ｓｉ膜を設ける。

【０１７１】工程Ｅ（図１７）写真処理後、ドライエッチングガスとしてＳＦ₆を使用
してＮ（＋）型非晶質Ｓｉ膜、ｉ型非晶質Ｓｉ膜を選択
的にエッチングすることにより、ｉ型半導体層ＡＳの島
を形成する。

【０１７２】工程Ｆ（図１７）写真処理後、ドライエッチングガスとしてＳＦ₆を使用
して、窒化Ｓｉ膜を選択的にエッチングする。

【０１７３】工程Ｇ（図１８）膜厚が６０ｎｍのＣｒからなる導電膜ｄ１をスパッタリ
ングにより設け、さらに膜厚が４００ｎｍのＡｌ−Ｐ
ｄ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔａ、Ａｌ−Ｔｉ−Ｔａ等から
なる導電膜ｄ２をスパッタリングにより設ける。写真処
理後、導電膜ｄ２を工程Ａと同様の液でエッチングし、
導電膜ｄ１を硝酸第２セリウムアンモニウム溶液でエッ
チングし、映像信号線ＤＬ、ソース電極ＳＤ１、ドレイ
ン電極ＳＤ２、画素電極ＰＸ、電極ＰＬ２、共通バスラ
インＣＢの第２導電層、第３導電層及びドレイン端子Ｄ
ＴＭを短絡するバスラインＳＨｄ（図示せず）を形成す
る。次に、ドライエッチング装置にＳＦ₆を導入して、
Ｎ（＋）型非晶質Ｓｉ膜をエッチングすることにより、
ソースとドレイン間のＮ（＋）型半導体層ｄ０を選択的
に除去する。

【０１７４】工程Ｈ（図１８）プラズマＣＶＤ装置にアンモニアガス、シランガス、窒
素ガスを導入して、膜厚が５００ｎｍの窒化Ｓｉ膜を設
ける。写真処理後、ドレインエッチングガスとしてＳＦ
₆を使用した写真蝕刻技術で窒化Ｓｉ膜を選択的にエッ
チングすることによって、保護膜ＰＳＶ１を形成する。

【０１７５】《表示パネルＰＮＬと駆動回路基板ＰＣＢ
１》図１９は図１４に示した表示パネルＰＮＬと映像信
号駆動回路Ｈと垂直走査回路Ｖを接続した状態を示す上
面図である。

【０１７６】ＣＨ１は表示パネルＰＮＬを駆動させる駆
動ＩＣチップ（下側の５個は垂直走査回路側の駆動ＩＣ
チップ、左側の１０個の映像信号駆動回路側の駆動ＩＣ
チップ）である。ＴＣＰは図１２、図１３に示したよう
に駆動用ＩＣチップＣＨ１がテープ・オートメイティッ
ド・ボンディング（ＴＡＢ）法により実装されたテープ
キャリアパッケージ、ＰＣＢ１は上記ＴＣＰやコンデン
サ等が実装された駆動回路基板で、映像信号駆動回路用
と走査信号駆動回路用の２つに分割されている。

【０１７７】ＦＧＰはフレームグランドパッドであり、
シールドケースＳＨＤに切り込んで設けられたバネ状の
破片が半田付けされる。ＦＣは下側の駆動回路基板ＰＣ
Ｂ１と左側の駆動回路基板ＰＣＢ１を電気的に接続する
フラットケーブルである。

【０１７８】フラットケーブルＦＣとしては図に示すよ
うに、複数のリード線（りん青銅の素材にＳｎ鍍金を施
したもの）をストライプ状のポリエチレン層とポリビニ
ルアルコール層とでサンドイッチして支持したものを使
用する。

【０１７９】《ＴＣＰの接続構造》前記した図１３は、
走査信号駆動回路Ｖや映像信号駆動回路Ｈを構成する集
積回路チップＣＨＩがフレキシブル配線基板に搭載され
たテープキャリアパッケージの断面構造を示す図であ
り、図１２はそれを液晶表示パネルの、本例では走査信
号回路用端子ＧＴＭに接続した状対を示す要部断面図で
ある。

【０１８０】同図において、ＴＴＢは集積回路ＣＨＩの
入力端子・配線部であり、ＴＴＭは集積回路ＣＨＩの出
力端子・配線部であって、例えばＣｕから成り、それぞ
れの内側の先端部（通称インナーリード）には集積回路
ＣＨＩのボンディングパッドＰＡＤが所謂フェースダウ
ンボンディング法により接続される。

【０１８１】端子ＴＴＢ、ＴＴＭの外側の先端部（通称
アウターリード）はそれぞれ半導体集積回路チップＣＨ
Ｉの入力及び出力に対応し、半田付け等によりＣＲＴ／
ＴＦＴ変換回路・電源回路ＳＵＰに、異方性導電膜ＡＣ
Ｆによって液晶表示パネルＰＮＬに接続される。

【０１８２】パッケージＴＣＰは、その先端部がパネル
ＰＮＬ側の接続端子ＧＴＭを露出した保護膜ＰＳＶ１を
覆うようにパネルにＰＮＬに接続されている。従って、
外側接続端子ＧＴＭ（ＤＴＭ）は保護膜ＰＳＶ１かパッ
ケージＴＣＰの少なくとも一方で覆われるので電触に対
して強くなる。

【０１８３】ＢＦ１はポリイミド等からなるベースフィ
ルムであり、ＳＲＳは半田付けの際、半田が余計な所へ
付かないようにマスクするためのソルダレジスト膜であ
る。シールパターンＳＬの外側の上下ガラス基板の隙間
は、洗浄後にエポキシ樹脂ＥＰＸ等により保護され、パ
ッケージＴＣＰと上側基板ＳＵＢ２の間には更にシリコ
ン樹脂ＳＩＬが充填されて保護が多重化されている。

【０１８４】《駆動回路基板ＰＣＢ２》駆動回路基板Ｐ
ＣＢ２は、ＩＣ、コンデンサ、抵抗等の電子部品が搭載
されている。この駆動回路基板ＰＣＢ２には、１つの電
圧源から複数の分圧した安定化された電圧源を得るため
の電源回路や、ホスト（上位演算処理装置）からのＣＲ
Ｔ（陰極線管）用の情報をＴＦＴ液晶表示装置用の情報
に変換する回路を含む回路ＳＵＰが搭載されている。Ｃ
Ｊは外部と接続される図示しないコネクタが接続される
コネクタ接続部である。

【０１８５】駆動回路基板ＰＣＢ１と駆動回路基板ＰＣ
Ｂ２とはフラットケーブルＦＣ等のジョイナーＪＮによ
り電気的に接続されている。

【０１８６】なお、本発明は横電界方式の液晶表示装置
に限るものではなく、縦電界方式、その他のアクティブ
・マトリクス型液晶表示装置、および単純マトリクス型
の液晶表示装置にも同様に適用できる。

【０１８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低消費電力で、かつちらつきのないバックライトを備え
て視角特性を損なわずに高品質の画像表示を得ることの
できる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】本発明による液晶表示装置の第１実施例の構成
を説明する断面図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の第２実施例の構成
を説明する断面図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の第３実施例の構成
を説明する断面図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の第４実施例の構成
を説明する断面図である。

【図５】本発明の液晶表示装置を実装した電子機器の一
例としてのラップトップ型パソコンの説明図である。

【図６】本発明のアクティブ・マトリクス方式カラー液
晶表示装置の一画素とブラックマトリクスＢＭの遮光領
域およびその周辺を示す平面図である。

【図７】図６のＦーＦ切断線における薄膜トランジスタ
ＴＦＴの断面図である。

【図８】図６のＧーＧ切断線における蓄積容量Ｃｓｔｇ
の断面図である。

【図９】横電界方式の液晶表示基板の画像表示領域にお
ける１画素の電極近傍の断面図と基板周辺部の断面図で
ある。

【図１０】配向膜のラビング方向と印加電界方向ＥＤＲ
とのなす角度の説明図である。

【図１１】上下の基板を含む表示パネルのマトリクス周
辺の要部平面図である。

【図１２】左側に走査回路が接続された外部端子付近の
断面図である。

【図１３】ゲートＴＣＰの出力側および入力側の断面構
造の説明図である。

【図１４】本発明による液晶表示装置の周辺回路の概要
説明図である。

【図１５】本発明の液晶表示装置の駆動波形図である。

【図１６】本発明による液晶表示装置の製造工程の説明
図である。

【図１７】本発明による液晶表示装置の製造工程の図１
６に続く説明図である。

【図１８】本発明による液晶表示装置の製造工程の図１
７に続く説明図である。

【図１９】図１４に示した表示パネルＰＮＬと映像信号
駆動回路Ｈと垂直走査回路Ｖを接続した状態を示す上面
図である。

【図２０】液晶表示装置の構造例を説明する模式断面図
である。

【図２１】図２０に示した液晶表示装置に実装されるバ
ックライトの従来構造を説明する模式断面図である。

【符号の説明】

ＳＵＢ１第１の基板ＳＵＢ２第２の基板ＬＣ液晶層ＦＩＬ／ＢＭカラーフィルタ／ブラックマトリクスＩＴＯ透明導電膜ＳＬシールＰＯＬ１第１の偏光板ＰＯＬ２第２の偏光板ＭＤ筺体ＧＣゴムクッションＳＰＣスペーサＢＬ照明光源であるバックライトユニット。ＳＰＳ光拡散板ＧＬＢ導光板ＬＳ反射シートＬＰ線状光源ＲＦＳ反射板ＰＨＳ蛍光層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方の基板に画素選択用の電極
を形成した２枚の透明基板の間に液晶層を挟持してなる
液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に設置したバック
ライトとから構成した液晶表示装置において、前記バックライトを、透明板からなる導光板の少なくと
も一縁に沿って設置した線状光源と、前記導光板の前記
液晶パネルとは反対面側に設置された反射板と、前記反
射板の前記導光板側に形成された蛍光層とから構成した
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】少なくとも一方の基板に画素選択用の電極
を形成した２枚の透明基板の間に液晶層を挟持してなる
液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に設置したバック
ライトとから構成した液晶表示装置において、前記バックライトを、透明板からなる導光板の少なくと
も一縁に沿って設置した線状光源と、前記導光板の前記
液晶パネルとは反対面側に設置された反射板と、前記導
光板の前記反射板側に形成された蛍光層とから構成した
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】前記蛍光層が、少なくとも前記線状光源の
発光周期の低輝度期間を補償する残光特性を有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。