WO1985004962A1 - Color liquid crystal display element - Google Patents

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WO1985004962A1
WO1985004962A1 PCT/JP1985/000220 JP8500220W WO8504962A1 WO 1985004962 A1 WO1985004962 A1 WO 1985004962A1 JP 8500220 W JP8500220 W JP 8500220W WO 8504962 A1 WO8504962 A1 WO 8504962A1
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light
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crystal display
transparent
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Inventor
Shigeo Aoki
Katsumi Miyake
Yasuhiro Ugai
Original Assignee
Hosiden Electronics Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
    • G—PHYSICS
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    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Definitions

  • the present invention is used for displaying an image, for example, in which a plurality of display electrodes are formed in a liquid crystal cell, and the plurality of display electrodes are selectively color-displayed by a thin film transistor. About.
  • transparent substrates 11 and 12 such as glass are provided in close proximity to each other, and a spacer 13 is interposed in the peripheral portion thereof.
  • a liquid crystal 14 is sealed between the substrates 11 and 12.
  • a plurality of display electrodes 15 are formed on the inner surface of one of the transparent substrates 11, and a thin-film transistor 16 is formed as a switching element in contact with each of the display electrodes 15, and the drain of the thin-film transistor 16 is It is connected to the display electrode 15.
  • a transparent common electrode 17 is formed almost entirely on the inner surface of the other transparent substrate 12 so as to face the plurality of display electrodes 15.
  • the display electrodes 15 are, for example, pixel electrodes. As shown in FIG. 2, square display electrodes 15 are arranged in rows and columns on the transparent substrate 11 and are arranged in close proximity to each row arrangement of the display electrodes 15. A gate bus 18 is formed along each of these, and a source bus 19 is formed along and adjacent to each column array of the display electrodes 15. Each is formed. At the intersection of each of these gate buses 18 and source bus 19, a thin-film transistor 16 is provided. The gate of each thin-film transistor 16 is connected to the gate bus 18 at the intersection of both buses, and each source is Each drain is connected to the source bus 19, and each drain is connected to the display electrode 15.
  • One of these gates, the gate 18 and the source bus 19 is selected, a voltage is applied between them, and only the thin-film transistor 16 to which the voltage is applied becomes conductive, and the conductive thin-film transistor 16 is turned on.
  • the electric charge is stored in the display electrode 15 connected to the drain of the transistor, and a voltage is applied only to the portion of the liquid crystal 14 between the display electrode 15 and the common electrode 17, whereby the display is performed.
  • the display is selectively performed when only the electrode 15 is light-transparent or light-opaque.
  • the display can be erased by discharging the charges stored in the display electrode 15.
  • the thin-film transistor 1S was configured as shown in FIGS. 3 and 4, for example. That is, the display electrode 15 and the source bus 19 are formed by a transparent conductive film such as ⁇ 0 on the transparent substrate 11, and the amorphous silicon is stretched between parallel and adjacent portions of the display electrode 15 and the source bus 19. A semiconductor layer 21 such as described above is formed, and a gate film 22 such as silicon nitride is formed on the semiconductor layer 21. A gate electrode 23 is formed on the gate insulating film 22 so as to partially overlap the display electrode 15 and the source bus 19 via the semiconductor layer 21. One end of the gate electrode 23 is connected to the gate bus 18.
  • the display electrode 15 and the source buzz 19 respectively facing the gate electrode 23 constitute a drain electrode 15a and a source electrode 19a, respectively, and these electrodes 15a, 19a, the semiconductor layer 21,
  • the gate insulating film 22 and the gate electrode 23 form the thin film transistor 16.
  • the gate electrode 23 and the gate bus 18 are simultaneously formed of, for example, aluminum.
  • One of the red filter 1 R and the blue filter 1 G and the blue filter 1 B is formed on the transparent substrate 12 side facing each display electrode 15. In this case, these color filters are formed so as to be almost uniformly mixed and distributed as shown in FIG.
  • a light source 24 is arranged behind the transparent substrate 11 as shown in FIG. 4-light from this light source 24 or other extraneous light passes through the liquid crystal display element according to the control state of the liquid crystal cell, and the transparent substrate The display state of the liquid crystal display element can be seen from the 12th side.
  • a polarizing plate is used on one or both of the outer surfaces of the liquid crystal display element, and when no voltage is applied between the common electrode ⁇ and the display electrode 15, light does not pass through the liquid crystal display element.
  • -A black-type a so-called negative type, and a normal white type, a so-called positive type, in which light passes through the liquid crystal display element when no voltage is applied between the common electrode 17 and the display electrode 15.
  • the first and second transparent substrates are arranged in close proximity to each other, liquid crystal is easily sealed in these transparent substrates, and a plurality of transparent display electrodes are provided on the inner surface of the first transparent substrate.
  • a thin-film transistor connected to the electrodes is formed, a transparent common electrode is formed on almost the entire inner surface of the second transparent substrate, and the second transparent electrodes are paired with the display electrodes above.
  • the gap between the color filters is closed by a metal light-shielding layer that blocks light. And the common electrode are overlapped and connected to each other.
  • a light-shielding layer is formed between the color filters, and light does not pass between the color filters, and a display with high contrast and high color purity can be obtained.
  • the light-shielding layer is formed of metal, the formation thereof is simple, and since the light-shielding layer is overlapped with the common electrode, the voltage drop of the resistance by the common electrode can be reduced accordingly. Even if a part of the part is cut, a voltage is applied uniformly to each part, and good image quality without contrast unevenness can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a general configuration of a liquid crystal display element
  • Fig. 2 shows the electrical equivalent circuit of the matrix type liquid crystal display device.
  • FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of display electrodes and thin film transistors of a conventional color liquid crystal display element
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line A A of FIG. 3,
  • FIG. 5 is a sectional view showing a part of an example of a color liquid crystal display device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing an interlocking arrangement between a color filter and a light shielding layer of the color liquid crystal display device of FIG. 5
  • FIG. 7 is a sectional view showing a part of another example of the color liquid crystal display device of the present invention.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION-FIGS. 5 and 6 show an example of a liquid crystal display device according to the present invention.
  • parts corresponding to those in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the gap between the color filters IS, 1G, and IB is closed by a metal light shielding layer 37 that blocks light.
  • the light-shielding layer 37 is, for example, a metal layer of aluminum, chromium, or the like, and has a thickness of about 2000 to 3000 persons, and can be formed by vapor deposition, sputtering, or the like. 37 and the common electrode 17 are superimposed on each other .. In this example, the light-shielding layer 37 is formed on the transparent substrate 12, and then the color filters IB, 1G, and IB are formed. This is the case where the common electrode 17 is formed. ⁇ As shown in FIG. 7, the color filters 1R, 1G,
  • the light shielding layer 37 may be formed, and then the common electrode 17 may be formed.
  • the display electrode 15, the gate electrode 23, and the gate bus are formed on the transparent substrate 11, and the gate insulating film 22 is formed on the gate electrode 23.
  • a semiconductor layer 21 may be formed on the gate film 22 and a drain electrode 15a, a source electrode 19a, and a source bus 19 may be formed thereon.
  • color display at least two types of color filters may be used.
  • display electrode 15 For example, not only pixel electrodes but also various shapes may be used.
  • the light shielding layer 37 since the gap between the color filters is closed by the light shielding layer 37, unnecessary light does not pass through between the color filters. , Contrast and color purity are improved.
  • the light-shielding layer 37 is made of metal, and its formation is remarkably simple as compared with the case of forming a black filter.
  • the common electrode ⁇ is formed after the color filter is formed, the common electrode ⁇ ⁇ ⁇ may be cut due to a step in the peripheral portion of the filter. Each part is electrically connected to each other without being partially disconnected.
  • the structure in which the light-shielding layer 37 overlaps the color filter on the side opposite to the transparent substrate 12 can further prevent the common electrode 17 from being cut.
  • the present invention is applicable not only to transmissive liquid crystal display devices but also to reflective liquid crystal display devices.

Description

明 細 書
発明の名称
力ラ一液晶表示素子
技術分野
この発明は例えば画像を表示するために用いられ、 液晶 セル内に複数の表示電極が形成され、 その複数の表示電極 を薄膜 ト ラ ンジスタにより選択的にカラー表示するように じたカラー液晶表示素子に関する。
背景技術
従来のこの種の液晶表示素子は、 例えば第 1図に示すよ うにガラスのような透明基板 11及び 12が近接対向して設け られ、 その周緣部にはスぺーサ 13が介在され、 これら透明 基板 11 , 12間に液晶 14が封入されている。 一方の透明基板 11の内面に表示電極 15が複数形成され、 これら各表示電極 15に接してそれぞれスイ ッチング素子として薄膜 ト ラ ンジ スタ 16が形成され、 その薄膜 ト ラ ンジスタ 16の ド レイ ンは 表示電極 15に接続されている。 これら複数の表示電極 15と 対向して他方の透明基板 12の内面に透明な共通電極 17がほ ぼ全面に形成されている。
表示電極 15は例えば画素電極であって、 第 2図に示すよ うに、 透明基板 11上に正方形の表示電極 15が行及び列に近 接配列されており、 表示電極 15の各行配列と近接し、 かつ これに沿ってそれぞれゲー トバス 18が形成され、 また表示 電極 15の各列配列と近接してそれに沿つてソースバス 19が それぞれ形成されている。 これら各ゲー トバス 18及びソ一 スバス 19の交差点において薄膜 ト ラ ンジスタ 16が設けられ、 各薄膜 ト ラ ンジスタ 16のゲー トは両バスの交差点位置にお いてゲー トバス 18に接続され、 各ソースはソースバス 19に それぞれ接続され、 更に各ドレイ ンは表示電極 15に接続さ れている。
これらゲー トノ、 'ス 18とソースバス 19との各一つを選択し てそれら間に電圧を印加し、 その電圧が印加された薄膜 ト ラ ンジスタ 16のみが導通し、 その導通した薄膜 ト ラ ンジス タ の ドレィ ンに接続された表示電極 15に電荷を蓄積して- 液晶 14中のその表示電極 15と共通電極 17との間の部分にの み電圧を印加し、 これによつてその表示電極 15の部分のみ が光透 、 或は光不透明となることによって選択的に表示 が行われる。 この表示電極 15に蓄積した電荷を放電させる ことによってその表示を消去させることができる。
薄膜トラ ンジスタ 1 Sは従来においては例えば第 3図及び 第 4図に示すように構成されていた。 即ち透明基板 11上に 表示電極 15とソースバス 19とが Π0 のような透明導電膜に よつて形成され、 表示電極 15及びソースバス 19の互に平行 近接した部分間にまたがってアモルフ ァスシリ コ ンのよう な半導体層 21が形成され、 更にその半導体層 21上に窒化シ リ コ ンなどのゲー ト铯緣膜 22が彤成される。 このゲー ト絶 緣膜 22上に、 半導体層 21を介して表示電極 15及びソ一スバ ス 19とそれぞれ一部重なってゲー ト電極 23が形成される。 ゲー ト電極 23の一端はゲー トバス 18に接続される。 このよ うにしてゲー ト電極 23とそれぞれ対向した表示電極 15 , ソ ースバズ 19はそれぞれドレィ ン電極 15 a , ソ—ス電極 19 a を構成し、 これら電極 15 a , 19 a , 半導体層 21 , ゲー ト絶 緣膜 22 , ゲー ト電極 23によって薄膜 ト ラ ンジスタ 16が構成 される。 ゲー ト電極 23及びゲ一 トバス 18は、 例えばアル ミ ニゥムにより同時に形成される。
各表示電極 15と対向して透明基板 12側に赤色フ ィ ルタ 1 R : 綠色フ ィ ルタ 1 G， 青色フ ィ ルタ 1 Bのう ちの 1 つがそれぞれ 形成される。 この場合これらの色フ ィ ルタは第 3 .図に示す よう にほぼ均一に混在分布するよう に形成されている。
第 4図に示すように透明基板 1 1の背後に光源 24が配され- この光源 24からの光又は他の外来光が液晶表示素子をその 液晶セルの制御状態に応じて透過し、 透明基板 12側よりそ の液晶表示素子の表示状態をみることができる。
図に示してないが液晶表示素子の外面の一方又は両方に 偏光板が用いられ、 共通電極 Πと表示電極 15との間に電圧 が印加されていない時に、 液晶表示素子を光が透過しない ノ ー マリ ブラ ッ ク形式、 いわゆるネガタイ プと、 共通電極 17と表示電極 15との間に電圧を印加しない時、 液晶表示素 子を光が透過するノ ー マリ ホワイ ト形式、 いわゆるポジタ イ ブとがある。
従来の液晶表示素子において表示電極以外の部分を透過 する光 25， 26 (第 4図） がコ ン ト ラス ト， 色純度を低下し、 画宣を劣化させる欠 があった。 特にノ ー マリ ホワイ ト形 式のものにおいて'は色フィルタの間の部分に、 100 %白レ ベルの場合に表示電極 15を透過する光と同一強度の光が透 過し、 画質に大きな影響を与えていた。
このため従来においては色フ ィ ルタの間を黒色フ ィ ルタ で埋めたものが提案されている。 しかし黒色フィ ルタは赤 色フィルタと緑色フィルタと青色フィルタとを重ね合せて 作るため、 その形成、 特に スク合せが面倒であり、 しか も光を十分遮断するには可成り厚くする必要があり、 この 黒色フ ィ ルタの形成に多く の手数と時簡を掛けていた。
また表示面積が広い場合には、 共通電極 Πにおける電圧 降下や、 共通電 17の一部切断などにより、 表示にコ ン ト ラス トむらが生じる欠点があった。 '
この発明の目的はコ ン ト ラス ト、 色純度が高く、 かつコ ン ト ラス トむらがなく良好な画質が得られ、 しかも簡単に 作ることができるカラ一液晶表示素子を提供するこ とにあ る e
発明の開示
この発明ば第 1 , 第 2透明基板が近接対向して配され、 これら透明基板簡に液晶が封入され、 上記第 1透明基板の 内面に複数の透明な表示電極が設けられると共に、 これら 各表示電極と接続された薄膜ト ラ ンジスタが形成され、 上 記第 2透明基板の内面にほぼ全面にわたり透明な共通電極 が形成され、 かっこの第 2透明電極に上記各表示電極と対 向して色フ ィ ルタが形成されたカラー液晶表示素子を前提 と し、 この発明によれば上記色フ ィ ルタの隙間は光を遮断 する金属の遮光層で塞がれ、 しかもこの遮光層と上記共通 電極とは重ね合されて互に接続されている。
このよ う に色フ ィ ルタの間は遮光層が形成されて、 この 間を光が通過するこ とがな く 、 コ ン ト ラス ト及び色純度が 高い表示が得られる。 しかも遮光層は金属で形成されるた め、 その形成が簡単であり、 かつ共通電極と重ね合されて いるため、 それだけ共通電極による抵抗の電圧降下を小と するこ とができ、 また共通電極の一部が切断されていても 各部に一様に電圧が印加され、 コ ン ト ラス トむらのない良 好な画質が得られる。
図面の簡単な説明 ，
第 1図は液晶表示素子の一般的構成の一部の概略を示す 断面図、
第 2図はマ ト リ クス形液晶表示素子の電気的等価回路を 示す図、 '
第 3図は従来のカ ラ一液晶表示素子の表示電極及び薄膜 ト ラ ンジスタの配置を示す平面図、
第 4図は第 3図の A A線断面図、
第 5図はこの発明によるカ ラ—液晶表示素子の一例にお ける一部を示す断面図、
第 6図は第 5図のカ ラー液晶表示素子の色フ ィ ルタ と遮 光層との閬係配置を示す平面図、 第 7図はこの発明のカラー液晶表示素子の他の例の一部 を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態 - 第 5図及び第 6図にこの発明による力ラ一液晶表示素子 の一例を示す。 これらの図において第 3図及び第 4図と対 応する部分には同一符号を付け重複説明は省略ナる。
この実施例においては色フ ィルタ IS , 1G , IBの隙間は光 を遮断ずる金属の遮光層 37で塞がれる。 遮光層 37としては 例えばアルミ ニウム、 クロムなどの金属層で、 その厚さは 2000〜3000人程度のも ©"·とされ、 蒸着やスパッタ リ ングな どにより形成することができる。 この遮光層 37と共通電極 17とは互に重ね合される。. この例では透明基板 12に遮光層 37を形成し、 その後、 色フ ィ ルタ IB, 1G, IBを形成し、 更 にその後、 全面にわたり共通電極 17を形成した場合である < 第 7図に示すように透明基板 12上に色フ ィ ルタ 1R , 1 G ,
IBを形成した後、 遮光層 37を形成し、 更にその後共通電極 17を形成してもよい。 また第 7図に示すように薄膜トラ ン ジスタ 16としてば、 表示電極 15 , ゲー ト電極 23及びゲー ト バスを透明基板 11に形成し、 そのゲー ト電極 23上にゲー ト 絶緣膜 22を形成し、 そのゲー ト铯緣膜 22上に半導体層 21を 形成し、 その上に ドレイ ン電極 15 a , ソース電極 19 a , ソ ースバス 19を形成したものを用いてもよい。
またカラー表示のために色フィ ルタと しては少く とも二 種類の色フ ィ ルタを用いればよい。 更に表示電極 15として ば画素電極のみならず、 各種形状のものを用いてもよい。 以上述べたようにこの発明のカラー液晶表示素子によれ ば、 色フ ィ ルタの隙間が遮光層 37で塞がれているため、 色 フィ ルタ間から不要な光が透過するこ とがな く 、 コ ン ト ラ ス ト、 色純度が改善される。 しかも遮光層 37は金属であり その形成は黒色フ ィ ルタを形成する場合と比較して著し く 簡単である。
更に遮光層 37と共通電極 17とが重ね合されて互に接触し ているため、 共通電極 Πと遮光層 37との合成抵抗が小さ く なり、 それだけ共通電極 17の各部に一様な電圧を印加する こ とができ、 コ ン ト ラス トむらのないものが得られる。 また、.色フ ィ ルタを形成した後、 共通電極 Πを形成する と、 フ ィ ルタの周緣部の段差により共通電極 Πが切断さ れるおそれがあるが、 遮光層 37の存在により共通電極 17が 部分的に切断されてしまう ことな く 、 各部は互に電気的に 接続されたものになる。 特に第 7図に示したよう に、 遮光 層 37が色フ ィ ルタと透明基板 12と反対側で重なる構造とす ることにより、 共通電極 17の切断を一層防止することがで きる。 このように共通電極 17を色フ ィ ルタの上に形成する と、 それだけ共通電極 17と表示電極 15との間隔を小さ く す ることができ、 その間の液晶 14に対し電圧を有効に印加す る こ とができ る。
この発明は透過形液晶表示素子のみならず、 反射形液晶 表示素子にも適用できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 第 1 , 第 2透明基板が近接対向して配され、 これら透 明基板間に液晶が封入され、 上記第 1透明基板の内面に複 数の透明な表示電極が設けられ、 これら各表示電極にそれ ぞれ接続された薄膜 ト ランジスタが上記第 1透明基板に形 成され、 上記第 2透明基板の内面にほぼ全面にわたって透 明な共通電極が形成されると共に上記各表示電極と対向し て色フィルタがそれぞれ形成された力ラ一液晶表示素子に おいて、
上記色フィルタの隙間は光を遮断する金属の遮光層で塞 がれ、 その遮光層は上記共通電極と重ね合されて互に接繞 されていることを特徴とするカラ一液晶表示素子。
2. 上記共'通電極は上記色フ ィルタ及び遮光層に対し、 上 記第 2透明基板と反対側に形成されていることを特徵とす る請求の範囲第 1項記載の力ラ一液晶表示素子。
3. 上記遮光層は上記第 2透明基板と反対側において上記 色フ ィ ルタの一部と重なっていることを特徴とする請求の 範囲第 2項記載の力ラー液晶表示素子。
4. 上記表示電極は画素電極であってマ ト リ クス状に配列 され、 そのマ ト リ クス配列の各列ごとにその各画素電極に 接続された上記薄膜 ト ラ ンジスタのソース電極は共通のソ ースバスに接繞され、 上記マ ト リ クス配列の各行ごとにそ の各画素電極に接続され-た薄膜トランジスタのゲ一 ト電極 は共通のゲー トバスに接続され、 上記色フィ ルタは複数の 異なる色のものが、 ほぼ一様に分布されているこどを特徴 とする請求の範囲第 1項乃至第 3項の何れかに記載のカラ -液晶表示素子。
PCT/JP1985/000220 1984-04-20 1985-04-19 Color liquid crystal display element WO1985004962A1 (en)

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DE85902135T DE3587570T2 (de) 1984-04-20 1985-04-19 Farbflüssigkristallanzeigeelement.

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JP59/59103U 1984-04-20
JP1984059103U JPS60172131U (ja) 1984-04-20 1984-04-20 カラ−液晶表示器

Publications (1)

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WO1985004962A1 true WO1985004962A1 (en) 1985-11-07

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EP (1) EP0179922B1 (ja)
JP (1) JPS60172131U (ja)
DE (1) DE3587570T2 (ja)
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