JPH0784247A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 開口率が高く、視角特性の良好な液晶表示装
置を得る。 【構成】 対向基板側が狭く、液晶層側が広い台形状の
縦断面を有するブラックマトリックスを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポケットテレビやノー
トブックパソコン等の表示装置として用いられる液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は薄型・軽量・低消費電力
という特徴があり、ポケットテレビやノートブックパソ
コンのディスプレイとして応用されている。近年、さら
に、低消費電力化や高精細化、カラー表示化など性能向
上のための技術開発が進められている。特に、高精細化
に関してはハイビジョンへの応用や、コンピュータのデ
ィスプレイのＶＧＡ，ＳＶＧＡ，ＸＧＡといった高精細
ディスプレイへの応用が求められている。

【０００３】ディスプレイの画質が向上するにしたがっ
て、当然の如くカラー化の要望が強くなってきている。
このような液晶表示装置では、カラー化の手段として各
画素にカラーフィルターを用いている。

【０００４】このような液晶表示装置の一例の構造を表
す概略図を図１６に示す。液晶表示装置１０は、第１の
透明基板１７上に着色層４、オーバコート層６、及び透
明電極層２が順々に設けられてなる対向基板１１と、そ
の表面上に透明電極２、金属配線５、及び第２の透明基
板１８上に図示しない能動素子等が所定の位置に設けら
れたアレイ基板１２との間に液晶が挟持された構造を有
する。基板１１及び１２には、表面をラビングされた配
向膜（図示せず）例えばオプトマーＡＬ１０５１（日本
合成ゴム 製）が設けられている。

【０００５】このような液晶表示装置の高画質化のポイ
ントの一つとして、画面の高輝度化が上げられる。この
輝度を上げるにはいくつかの方法がある。第１の方法と
しては、バックライトの輝度を上げる方法がある。しか
しながら、この場合、消費電力が大きくなり、低消費電
力という液晶表示装置の利点が損なわれる。

【０００６】第２の方法としては、開口率を上げる方法
がある。線順次駆動を行っている液晶表示装置では、各
画素電極に映像信号やアドレス信号を送る必要があるた
めの配線があり、表示に使えない非画素領域が大きい。

【０００７】このような液晶表示装置の開口率を下げる
原因として次の３つのことがあげられる。まず第１の原
因は、２枚の基板の張り合わせ位置精度のずれである。
２枚の基板を張り合わせるには、例えば熱硬化型エポキ
シ接着剤を片方の透明基板に塗布し、他方の基板を重ね
合わせて加熱、圧着することにより行なっている。この
精度をあげるには、組立の機械精度を上げる事や、圧着
時に基板がずれないように予め接着剤で固定する方法で
対応している。しかしながら、位置合わせの精度はせい
ぜい±２μｍ程度である。

【０００８】第２の原因として、ＴＦＴ−ＬＣＤにおい
て発生するディスクリネーションラインを隠す為に対向
基板側の遮光層すなわちブラックマトリックスとアレイ
基板の透明電極とのオーバーラップを設けなければなら
ないことがあげられる。本来ならばディスクリネーショ
ン自体を発生させない事が最善策であるが、ディスクリ
ネーションが発生する原因が電極間の電界であるので、
原理的に不可能である。このようなディスクリネーショ
ンを隠すためには、現在はプレチルト角を大きくする方
法が一般的である。

【０００９】第３の原因として、画面を斜め視野から見
た場合に非画素部分が見えてしまうのを防止するため、
ブラックマトリックスとアレイ基板の透明電極とのオー
バーラップを設けなければならないことがあげられる。
図１６に示すように、画面を斜め方向からみた場合、位
置Ａからの視野では、画素電極のちょうど端の方までし
か見えないが、位置Ｂからの視野では、ブラックマトリ
ックスの端から非表示部が見えて、光漏れが生じる。こ
れはセルギャップの厚さに起因する現象である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、液晶表示装置の開口率を上げ、
視角特性を改良することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、（ａ）第１の基板、該第１の基板上に、パターン状
に形成された複数の着色層、及び該着色層上に形成され
た第１の透明電極層を含む対向基板と、（ｂ）第２の基
板、該第２の基板上に、前記パターンに対応して形成さ
れた複数の第２の透明電極層、及び該第２の透明電極層
間に相当する前記第２の基板上の位置に設けられた金属
配線を有するアレイ基板と、（ｃ）該対向基板とアレイ
基板の間に挟持された液晶層とを具備する液晶表示装置
において、前記第１の基板上の着色層間の間隙と、第２
の基板上の第２の透明電極間の間隙のうちいずれか一方
に、側面にテーパを有する遮光層が設けられたことを特
徴とする。

【００１２】本発明の液晶表示装置においては、その遮
光層は、側面にテーパを有する。遮光層の幅方向の縦断
面は、実質的に四角形であり、第１の基板側の一辺が短
く、第２の基板側の一辺が長く、台形またはひし形に近
い四角形が好ましい。

【００１３】特に好ましくは、遮光層は、実質的に台形
状の縦断面を有する。遮光層側面のテーパ角は、基板の
法線方向に対し、２°ないし６０°であることが好まし
い。

【００１４】遮光層の材料としては、色素を含んだ有機
材料例えば黒色レジストを用いることができる。対向基
板において、第１の基板及びこの基板上に形成される各
層のうちのいずれかの表面上に、遮光層の遮光効果を補
強する金属層を設けることができる。この金属層は、遮
光層を越えない幅を有することが好ましい。また、金属
層としては、金属単体のみでなく、金属酸化物、金属窒
化物等の金属化合物を用いることができる。

【００１５】

【作用】図２にテーパの有無による開口部の様子の違い
を表す図を示す。図２（ａ）は、テーパを設けない場
合、図２（ｂ）はテーパを設けた場合の開口部の様子を
示す。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、遮光層にテ
ーパを設けると、テーパを設けない場合と比べて画素開
口部の周辺の外側領域も明るく見えるので、あたかも開
口率が高くなったかのように見える。

【００１６】開口部が明るく見える理由は、光の回折が
あることと、着色層において若干の光の散乱が起こるた
めである。図３には、開口部から遮光層にかけての光の
強さを表すグラフ図を示す。このグラフから明らかなよ
うに、テーパを設けない場合よりも、テーパを設けた場
合の方がその光の強さの低下が緩やかである。

【００１７】次に、遮光層にテーパを設けることによ
り、視角特性をよくすることができることを、図４ない
し図７を参照して説明する。図４は従来例を、図５は本
発明にかかる遮光層の視角特性を説明するための図であ
る。図４及び図５を用いて遮光層を有する液晶表示装置
の画素を正面Ａから見た場合と、正面からたθだけ傾い
た角度Ｂから見た場合の開口率について考察する。図４
に示すように、テーパのない遮光層を有する場合、正面
Ａから見た場合、画素は図６（ａ）のように開口部Ｌの
長さでみえる。θだけ傾いた方向Ｂからみると、遮光層
に厚みがあるために、図６（ｂ）に示すようにその遮光
層の側面が見えてしまう。このとき、開口部はＬ´、側
面部はＬ”の長さでみえる。このため、開口率は低下し
てしまう。

【００１８】ところが、図５のように、テーパをつけた
遮光層では、画素を正面Ａから見た場合、開口部Ｌとテ
ーパの部分が見える。θだけ傾いた方向Ｂからみた場
合、図７（ｂ）のように、片側の遮光層の側面が見えな
くなる。このとき、開口部の長さは、従来のＬ´より長
いＬ´＋αである。

【００１９】図８に正面から見たときの開口率を１とし
て視角θとの開口率の関係を表すグラフ図を示す。測定
に使用した遮光層は、厚さ３μｍ、テーパ角４５°であ
る。このグラフから明らかなように、テーパを設けない
場合には、視角を斜めに移動し始めるとすぐに開口率の
低下がみられるが、テーパを設けた場合には、視角がテ
ーパ角と同じ角度までは、開口率の低下が見られないこ
とがわかる。

【００２０】以上のように、本発明に従って側面にテー
パを有する遮光層を設けることにより、開口率の低下を
最小限にせしめ、視角特性を改善することができる。こ
こで、テーパ角度の範囲について考察する。

【００２１】液晶表示装置を実際に見た場合の視角を図
９に示す。図９に示すように、目の位置に対し正面にあ
る画素については問題ないが、表示パネルの端の画素に
対しては、視角θだけ傾いた角度から見ることになる。
従って、実用的には、この視角θに相当するテーパ角を
設けることが望ましい。

【００２２】この視角θは、パネルの大きさとパネルと
利用者との距離に依存して変化し得る。パネルと利用者
との距離を一定（５０ｃｍ）にした場合のパネルの大き
さと視角θとの関係を表すグラフ図を図１０に示す。対
角３インチの液晶表示装置を机の上に乗せて見ると、パ
ネルと人との距離はおおよそ５０ｃｍである。この場
合、視角θは２．５°程度である。８．９インチの液晶
表示装置では、視角が６．７°である。現在市販されて
いる液晶表示装置ではパネルの最小の大きさは２インチ
程度である。このことからテーパ角は、少なくとも２°
以上であることが好ましい。

【００２３】また、液晶表示装置は、液晶自体の特性と
して、視角依存性を有する。代表的なパネルのコントラ
スト比の視角依存性の例を図１１に示す。図１１におい
て、θは、パネルの法線に対する角度、φはパネルの右
方向をゼロとしたときの方位角を表す。この図から、実
用的なコントラスト比５：１がとれる視角θは、最大で
６０°程度であることが分かる。従ってテーパ角は、６
０°以下であることが好ましい。ただし、ここでいう角
度の定義は、基板の法線から測定した角度である。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照し、本発明を具体的に説明
する。なお、本発明の第２の態様ないし第４の態様を示
す図１２ないし１４については、簡略のため、第１の基
板及びその上に形成される各層のみを示し、液晶層、第
２の基板及びその上に形成される各層については省略し
た。また、配向膜は非常に薄いため省略した。 実施例１ 図１に本発明の本発明の第１の態様にかかる液晶表示装
置を表す概略断面図を示す。この液晶表示装置は、基本
的に、第１の透明基板１７上表面上に所定のパターンで
着色層４及び黒色レジスト３が形成され、かつこれらの
上に平坦化のためのオーバーコート層６、透明電極２、
及び図示しない配向膜が順々に形成された対向基板１１
と、第２の透明基板１８表面上に所定のパターンで形成
された透明電極２、金属配線５、及び図示しない能動素
子等が所定の位置に設けられたアレイ基板１２との間に
液晶層が挟持された構造を有する。この実施例の特徴
は、黒色レジストを用いて形成された遮光層３が側面に
テーパを有し、基板側が短く、液晶層側が長い、実質的
に台形型の縦断面形状を有することにある。

【００２５】この対向基板１１は、次のようにして形成
した。まず基板１７上に染料または顔料で着色されたレ
ジストをスピンナーで塗布し、フォトリソグラフィック
エッチングプロセスを用いて着色層４を島状に形成し
た。着色層４は赤、青、緑等のカラー表示に必要な色を
呈する。この着色層４は、側面にテーパを設け、その縦
断面は、基板側が長く液晶層側が短い台形状にした。こ
の着色層４間は、接触していない。

【００２６】次に、着色層４が形成された基板１７上に
黒色レジストをスピンコートにより形成し、フォトエッ
チングプロセスを用いて各着色層間に遮光層３を形成し
た。得られた遮光層３は側面にテーパが設けられ、その
縦断面は、基板側が短く液晶層側が長い台形状にであっ
た。また、着色層４と黒色レジスト層３とは、ほぼ同じ
厚さになるように形成されたが、更に、これを平坦化す
るため、オーバーコート層６を設けた。オーバーコート
層６上にＩＴＯ透明電極２を形成した。 実施例２ 図１２に本発明の第２の態様を表す概略図を示す。ここ
では実施例１に示す遮光層の上に不透明な金属Ｃｒの膜
８を形成した。黒色レジストだけでは光学的に十分に遮
蔽し得る濃度を満足しない場合に適用される。金属膜の
代わりに例えばＣｒＯ_x 及びＦｅＯ_x 等の金属酸化物
膜、ＡｌＮ_x 及びＢＮ_x 等の窒化膜等を用いることがで
きる。金属はＣｒに限定するものではなく、例えばＡ
ｌ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＦｅ等を使用することができる。 実施例３ 図１３に本発明の第３の態様を表す概略図を示す。この
液晶表示装置は、金属膜８が対向基板の透明電極２の上
に形成されている以外は、実施例２と同様の構造を有す
る。この液晶表示装置では、金属膜８が図示しないアレ
イ基板により近い位置に形成されているため、遮光層の
オーバーラップをより小さく設定できる。また、導電率
の良い金属膜と、透明電極層を接触させることによりカ
ラーフィルタ全体の抵抗値を下げることができる。 実施例４ 図１４に本発明の第４の態様を表す概略図を示す。この
液晶表示装置は、金属膜８を基板１７と遮光層３との間
に設ける以外は、実施例２と同様の構造を有する。この
装置では、金属層８を基板上に設けるので、比較的手順
が簡単である。また、金属層８で反射された光を遮光層
３で吸収することができるので、この反射光が他方の透
明基板１８に入射することを防止することができる。 実施例５ 図１５に本発明の第５の態様を表す概略図を示す。この
液晶表示装置は、遮光層３をアレイ基板側に設けること
以外は、実施例１と同様の構造を有する。この遮光層３
は、アレイ基板の透明電極２間の間隙を埋め、かつ金属
配線５を覆うように設けられ、その断面形状は、透明電
極２表面より上方では、基板側が長く液晶層側が短い。

【００２７】このような装置においては、着色層及び遮
光層のエッチング条件を適宜選択することにより、容易
にテーパを形成することが可能であり、プロセスの大き
な変更なしに、開口率及び視角特性の向上等をなし得、
画質を改善し得るという利点がある。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、開
口率が高く、視角依存性の少ない明るい液晶表示装置が
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の態様にかかる液晶表示装置を表
す概略断面図。

【図２】テーパの有無による開口部の様子の違いを表す
図。

【図３】開口部から遮光層にかけての光の強さを表すグ
ラフ図。

【図４】従来の遮光層の視角特性を説明するための図。

【図５】本発明にかかる遮光層の視角特性を説明するた
めの図。

【図６】図４を正面及び斜めから見た図。

【図７】図５を正面及び斜めから見た図。

【図８】正面から見たときの開口率を１として視角θと
の開口率の関係を表すグラフ図。

【図９】液晶表示装置を実際に見た場合の視角を示す
図。

【図１０】距離が一定の場合のパネルの大きさと視角θ
との関係を表すグラフ図。

【図１１】代表的なパネルのコントラスト比の視角依存
性の例を示す図。

【図１２】本発明の第２の態様を説明するための概略
図。

【図１３】本発明の第３の態様を説明するための概略
図。

【図１４】本発明の第４の態様を説明するための概略
図。

【図１５】本発明の第５の態様を表す液晶表示装置を示
す概略図。

【図１６】従来の液晶表示装置を示す概略図。

【符号の説明】

１…液晶層、２…透明電極、３…遮光層、４…着色層、
５…信号線またはアドレス線、６…平坦化層、７…透明
基板、８…金属層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）第１の基板、該第１の基板上に、
   パターン状に形成された複数の着色層、及び該着色層上
   に形成された第１の透明電極層を含む対向基板と、
   （ｂ）第２の基板、該第２の基板上に、前記パターンに
   対応して形成された複数の第２の透明電極層、及び該第
   ２の透明電極層間に相当する前記第２の基板上の位置に
   設けられた金属配線を有するアレイ基板と、（ｃ）該対
   向基板とアレイ基板の間に挟持された液晶層とを具備す
   る液晶表示装置において、前記第１の基板上の着色層間
   の間隙と、第２の基板上の第２の透明電極間の間隙のう
   ちいずれか一方に、側面にテーパを有する遮光層が設け
   られたことを特徴とする液晶表示装置。