JP2002006302A - 液晶素子及びカラ−フィルタ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対の基板間に液晶を挟持しており、基板の
少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信号配
線、走査配線が形成されており、画素電極及び共通電極
の間に電圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶
素子において、表示品位の良好な液晶素子を得る。 【解決手段】 画素電極が形成されていない基板側に、
表面が凹凸構造を有しているブラックマトリクスを形成
する。このことにより、ゲ−ト電位部に偏在したイオン
がゲ−ト以外の電位が露出している部分（ブラックマト
リクス部）で電子を与え、非イオン化されるためにイオ
ンの偏在が起こらず、黒点状ムラの発生を抑えることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置や光シ
ャッタ−などに利用される液晶素子及び液晶表示装置や
プラズマディスプレイなどの文字、画像表示用装置に使
用されるカラ−フィルタ−に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子は薄型化、軽量化、低電圧駆動
が可能などの長所により腕時計、電子卓上計算機、パ−
ソナルコンピュ−タ−、パ−ソナルワ−ドプロセッサ−
などに利用されている。

【０００３】従来主として用いられているＴＮ（Twiste
d Nematic）型液晶素子は上下基板に電極を形成し、基
板に垂直な縦方向電界により液晶をスイッチングさせる
方式である。

【０００４】これに対して、液晶素子の視野角を広げる
方式として、同一基板上に画素電極及び共通電極を形成
し、横方向の電界を印加することにより液晶分子を動作
させる横電界方式が提案されている。この方式はＩＰＳ
（In-Plane-Swiching）方式あるいは櫛形電極方式とも
呼ばれている（液晶ディスプレイ技術：産業図書p42参
照）。また、ＩＰＳ方式の改良版として、電極間隔を狭
くして斜め電界を利用して駆動するＦＦＳモ−ド（Frin
ge Field Swiching Mode）や対向基板側に電極を形成し
て斜め電界を利用するＨＳモ−ド（Hybrid Swiching Mo
de）などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＩＰＳパネルの構成を
図２８，２９に示す。

【０００６】図２８は従来のＩＰＳの液晶素子の構成を
示す上面図である。図２９（ａ）は図２８のＡ−Ａ'で
の断面図である。図２９（ｂ）は図２８のＢ−Ｂ'での
断面図である。図２９（ｃ）は図２８のＣ−Ｃ'での断
面図である。

【０００７】従来のＴＮ型液晶素子は電極が上下基板に
あるが、ＩＰＳパネルは電極が同一平面上に存在してい
る。

【０００８】また、ドレイン１４と接続された電極８、
９を画素電極と呼び、ドレイン１４と接続されていない
電極５、６を共通電極と呼んでいる。

【０００９】ＩＰＳパネルにおいて図５２に示すように
電極間に導電性の異物５０が存在する場合には電極間シ
ョ−トとなる。

【００１０】図３０に示すようにゲ−ト電極４と共通電
極６間に異物５０があり、ゲ−ト電極と共通電極間がシ
ョ−トしている場合にはその接合部分（異物のある部
分）にレ−ザ−を照射して異物を除去する方法が用いら
れている。

【００１１】しかし異物を除去した場合はその箇所の電
極も切断されており、ゲ−ト電極上部の絶縁膜が破壊さ
れ、ゲ−ト電極が露出してしまう。

【００１２】ゲ−ト電極が露出した状態で高温動作をし
た場合にその部分に黒点状の表示ムラが発生してしまう
ことがわかった。

【００１３】この原因としてはゲ−ト電位はほとんどの
期間が負電位になっているので、液晶中へ電子注入が起
こり、液晶層中にイオンが多数生成する、あるいは液晶
層中のイオンがゲ−トが露出した部分に集まり、イオン
の偏在が起こるためであると考えられる。この発生メカ
ニズムを示す模式図を図３１に示す。図３１では液晶中
へ注入される電子をｅ^-とし、液晶中の物質Ａがイオン
化されてＡ^-となる様子を模式的に示している。

【００１４】また基板と平行あるいは斜めの電界を印加
して広視野角を実現する液晶モ−ドでは従来シアノ系の
液晶を用いていた。シアノ系の液晶は高速化に有利であ
るが、液晶が分解しやすいために液晶内のイオン量が増
加しやすく黒点状のムラが発生しやすくなる。

【００１５】黒点状のムラに関しては特開平１０−２０
６８５７号公報でも言及されている。特開平１０−２０
６８５７号公報によれば黒点状のムラは画素電極、ソ−
ス信号配線の保護層のクラック部分で電気化学反応が起
こり、イオン性物質が生成することによって液晶層の電
圧保持率が低下して発生するとしている。そしてその解
決法として保護膜の膜厚をこの保護膜に接する電極の膜
厚より０．４μｍ以上厚くする方法を考案されている。
しかしこの方法ではショ−ト対策のためにレ−ザ−を照
射して電極を切断すると保護膜がいくら厚くても保護膜
は破壊されてしまうので黒点状のムラは発生してしま
う。

【００１６】また、液晶の比抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上
で、光学的な電圧保持率低下の原因となる絶縁膜を除去
し、電界を発生させる電極構造の一部を配向膜に直接接
して形成する方法が考案（特開平１０−１８６３９１号
公報）されている。

【００１７】しかし液晶の比抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上
の液晶では応答速度を速くすることが困難である。また
ただ単に電極構造の一部を配向膜に直接接するだけでは
不十分であった。筆者らが検討を行った結果その理由と
して、電極構造の一部を配向膜に直接接するだけでは液
晶中のイオン性物質を回収するための電極の面積が小さ
いためにやはり黒点状のムラが発生してしまうことがわ
かった。

【００１８】また特開平１０−１８６３９１号公報は他
方の基板に導電層を形成する方法も記述しているが、こ
れは静電気対策のためであり、また導電層の上にはオ−
バ−コ−トが形成されているので、本発明とは異なる。

【００１９】また特開平１０−１８６３９１号公報は液
晶の比抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上では表示の焼き付き現
象（ある一定パタ−ンを長時間表示した後、他のパタ−
ンに切り替えても前のパタ−ンが残る現象）が顕著に現
れてしまう。

【００２０】また横電界方式の液晶素子において開口率
を高くするために、導電性のブラックマトリクスをコモ
ン電極と略同電位にしたり、ブラックマトリクスの上に
コモン電極と略同電位の導電膜を形成する方法（特開平
１０−２０６８６７号公報）あるいは（特開平９−２６
９５０４号公報）が考案されている。

【００２１】これらの方法は本発明のようにイオンを回
収することが目的ではない。また先に述べたように黒点
状のムラの原因となる液晶中のイオン性物質はただ単に
電極を形成するだけでは液晶中のイオン性物質を回収す
るための電極の面積が小さいために黒点状のムラが発生
してしまう。

【００２２】本発明は前記従来課題を考慮してなされた
ものであって、ゲ−ト電位が露出した場合でも黒点状の
表示ムラがなく良好な表示品位の液晶素子を得ることが
できる。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに請求項１の発明は、一対の基板間に液晶を挟持して
おり、前記基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共
通電極、信号配線、走査配線が形成されており、前記画
素電極及び前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子
の配列を変化させる液晶素子において、前記画素電極が
形成されていない基板側にブラックマトリクスが形成さ
れており、前記ブラックマトリクスの表面が凹凸構造を
有していることを特徴としている。

【００２４】前記構成にすることにより、ゲ−ト電位部
に偏在したイオンがゲ−ト以外の電位が露出している部
分（ブラックマトリクス部）で電子を与え、非イオン化
されるためにイオンの偏在が起こらず、黒点状ムラの発
生を抑えることができる。特にブラックマトリクスの表
面に凹凸が形成されているので、イオンを回収する表面
積が大きく、十分な効果を得ることができる。

【００２５】前記の目的を達成するために請求項２の発
明は、一対の基板間に液晶を挟持しており、前記基板の
少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信号配
線、走査配線が形成されており、前記画素電極及び前記
共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を変化さ
せる液晶素子において、前記画素電極が形成されている
基板側にブラックマトリクスが形成されており、前記ブ
ラックマトリクスの表面が凹凸構造を有していることを
特徴としている。

【００２６】前記構成にすることにより、ゲ−ト電位部
に偏在したイオンがゲ−ト以外の電位が露出している部
分（ブラックマトリクス部）で電子を与え、非イオン化
されるためにイオンの偏在が起こらず、黒点状ムラの発
生を抑えることができる。特にブラックマトリクスの表
面に凹凸が形成されているので、イオンを回収する表面
積が大きく、十分な効果を得ることができる。

【００２７】またブラックマトリクスが画素電極が形成
されている基板側（アレイ側）に形成されているので、
貼り合わせのマ−ジンが不用になり、開口率を大きくと
ることができる。

【００２８】また請求項３の発明は、一対の基板間に液
晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方の基板に
画素電極、共通電極、信号配線、走査配線が形成されて
おり、前記画素電極及び前記共通電極の間に電圧を印加
して液晶分子の配列を変化させる液晶素子において、前
記画素電極が形成されていない基板側に第３の電極が形
成されており、前記第３の電極の表面が凹凸構造を有し
ていることを特徴としている。

【００２９】前記構成にすることにより、ゲ−ト電位部
に偏在したイオンがゲ−ト以外の電位が露出している部
分で電子を電極に与え、非イオン化されるためにイオン
の偏在が起こらず、黒点状ムラの発生を抑えることがで
きる。特に第３の電極の表面に凹凸が形成されているの
で、イオンを回収する表面積が大きく、十分な効果を得
ることができる。

【００３０】また請求項４の発明は、一対の基板間に液
晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方の基板に
画素電極、共通電極、信号配線、走査配線が形成されて
おり、前記画素電極及び前記共通電極の間に電圧を印加
して液晶分子の配列を変化させる液晶素子において、前
記画素電極が形成されている基板側に第３の電極が形成
されており、前記第３の電極の表面が凹凸構造を有して
いることを特徴としている。

【００３１】前記構成にすることにより、ゲ−ト電位部
に偏在したイオンがゲ−ト以外の電位が露出している部
分で電子を電極に与え、非イオン化されるためにイオン
の偏在が起こらず、黒点状ムラの発生を抑えることがで
きる。特に第３の電極の表面に凹凸が形成されているの
で、イオンを回収する表面積が大きく、十分な効果を得
ることができる。

【００３２】また請求項５の発明は、一対の基板間に液
晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方の基板に
画素電極、共通電極、信号配線、走査配線が形成されて
おり、前記画素電極が形成されていない対向基板側に対
向電極が形成されており、前記画素電極及び前記共通電
極及び対向電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を
変化させる液晶素子において、前記対向電極の表面が凹
凸構造を有していることを特徴としている。

【００３３】前記構成にすることにより、斜め電界方式
の液晶モ−ドにおいてもゲ−ト電位部に偏在したイオン
がゲ−ト以外の電位が露出している部分で電子を電極に
与え、非イオン化されるためにイオンの偏在が起こら
ず、黒点状ムラの発生を抑えることができる。特に対向
電極の表面に凹凸が形成されているので、イオンを回収
する表面積が大きく、十分な効果を得ることができる。

【００３４】また請求項６の発明は、一対の基板間に液
晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方の基板に
画素電極、共通電極、信号配線、走査配線が形成されて
おり、前記画素電極が形成されていない対向基板側に対
向電極が形成されており、前記画素電極及び前記共通電
極及び対向電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を
変化させる液晶素子において、前記画素電極が形成され
ていない対向基板側にブラックマトリクスが形成されて
おり、前記ブラックマトリクスの表面が凹凸構造を有し
ていることを特徴としている。

【００３５】前記構成にすることにより、斜め電界方式
の液晶モ−ドにおいてもゲ−ト電位部に偏在したイオン
がゲ−ト以外の電位が露出している部分（ブラックマト
リクス部）で電子を与え、非イオン化されるためにイオ
ンの偏在が起こらず、黒点状ムラの発生を抑えることが
できる。特にブラックマトリクスの表面に凹凸が形成さ
れているので、イオンを回収する表面積が大きく、十分
な効果を得ることができる。

【００３６】また請求項７の発明は、一対の基板間に液
晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方の基板に
画素電極、共通電極、信号配線、走査配線が形成されて
おり、前記画素電極が形成されていない対向基板側に対
向電極が形成されており、前記画素電極及び前記共通電
極及び対向電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を
変化させる液晶素子において、前記画素電極が形成され
ている基板側にブラックマトリクスが形成されており、
前記ブラックマトリクスの表面が凹凸構造を有している
ことを特徴としている。

【００３７】前記構成にすることにより、斜め電界方式
の液晶モ−ドにおいてもゲ−ト電位部に偏在したイオン
がゲ−ト以外の電位が露出している部分（ブラックマト
リクス部）で電子を与え、非イオン化されるためにイオ
ンの偏在が起こらず、黒点状ムラの発生を抑えることが
できる。特にブラックマトリクスの表面に凹凸が形成さ
れているので、イオンを回収する表面積が大きく、十分
な効果を得ることができる。またブラックマトリクスが
画素電極が形成されている基板側（アレイ側）に形成さ
れているので、貼り合わせのマ−ジンが不用になり、開
口率を大きくとることができる。

【００３８】また請求項８の発明は、前記ブラックマト
リクスが導電性であることを特徴としている。

【００３９】このように規制することによりゲ−ト電位
部に偏在したイオンがゲ−ト以外の電位が露出している
部分で電子を電極に与え、非イオン化されるためにイオ
ンの偏在が起こらず、黒点状ムラの発生を抑えることが
できる。

【００４０】また請求項９の発明は、前記液晶素子に封
入される液晶の比抵抗が１０¹³Ω・ｃｍよりも小さいこ
とを特徴としている。

【００４１】このように規制することにより表示の焼き
付き現象（ある一定パタ−ンを長時間表示した後、他の
パタ−ンに切り替えても前のパタ−ンが残る現象）を抑
えることができる。

【００４２】また請求項１０の発明は、画像表示装置に
使用されるカラ−フィルタ−において、ブラックマトリ
クスの表面が凹凸構造を有していることを特徴としてい
る。

【００４３】前記構成にすることにより、イオンの偏在
が起こらず、黒点状ムラの発生を抑えることができる。

【００４４】また請求項１１の発明は、前記凹凸構造の
凹部と凸部の差が０．１μｍ以上であることを特徴とし
ている。

【００４５】このように規制することによりイオンを回
収する表面積を大きくとることができるので十分な効果
を得ることができる。

【００４６】また請求項１２の発明は、前記凹凸構造の
凹部と凸部の差が０．３μｍ以上であることを特徴とし
ている。

【００４７】このように規制することによりイオンを回
収する表面積をさらに大きくとることができるのでより
大きな効果を得ることができる。

【００４８】また請求項１３の発明は、前記ブラックマ
トリクスあるいは第３の電極が配向膜を介してあるいは
直接液晶と接していることを特徴としている。このよう
に規制することにより確実にイオンを回収することがで
きる。

【００４９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明に
よる液晶素子の対向基板側の構成を示す上面図である。

【００５０】図２（ａ）は図１のＡ−Ａ'での断面図で
ある。図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ'での断面図である。

【００５１】以下図１及び図２に示す液晶素子の実施例
を説明する。

【００５２】アレイ基板側は図２８、図２９に示す従来
例と同じ方法で作製する。

【００５３】ガラス基板１上に金属配線として映像信号
線（ソ−ス）７と走査信号線（ゲ−ト）４をマトリクス
状に形成し、その交点に能動素子（スイッチング素子）
として半導体層（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を
形成する。

【００５４】ガラス基板１上にＡｌなどの金属を用いて
ゲ−ト電極４と共通電極５、６を選択的に形成する。

【００５５】次にプラズマＣＶＤ法を用いて第１のゲ−
ト絶縁膜２０となるＳｉＮｘを３０００Åの厚さで形成
し、トランジスタのチャネル部となる半導体層（アモル
ファスシリコン層）４０を５００Åの厚さで形成し、エ
ッチングストッパ２１となるＳｉＮｘを１５００Åの厚
さで順次形成する。この時に図２９（ｃ）に示すように
トランジスタのチャネル部の形成方法としてゲ−ト電極
の上の絶縁膜ＳｉＮｘをゲ−ト電極４よりも小さく形成
してエッチングストッパ２１とし、その上にプラズマＣ
ＶＤ法を用いてリンを含むｎ⁺のアモルファスシリコン
層４１を５００Åの厚さで形成し、オ−ミック接合を得
る（ｎ⁺：高濃度のド−ピングであり、ｎ型不純物添加
の割合が多い）。

【００５６】次に電極などを形成する周辺部分にコンタ
クトホ−ルを形成し、配線部分とのコンタクトがとれる
ようにする。

【００５７】次にＡｌ／Ｔｉなどの金属を用いて信号配
線（ソ−ス線）７、ドレイン線１４、画素電極８、９を
４０００Åの厚さで形成する。

【００５８】その後配線を保護するために第２の絶縁膜
（パッシベ−ション膜）２２としてＳｉＮxをプラズマ
ＣＶＤ法を用いて３５００Åの厚さで形成する。

【００５９】次にカラ−フィルタ−１６のついた対向の
ガラス基板２側の導電性ブラックマトリクス部分の一部
が配向膜と接する構造にしておく。さらにブラックマト
リクス１３は図２に示すように凹凸部を形成しておき、
表面積を大きくし、対向基板側でも発生したイオンを非
イオン化できるようにしておく。

【００６０】導電性のブラックマトリクス１３の形成方
法としては導電性の金属を樹脂中に混合して形成した。
凹凸構造はこのブラックマトリクスを部分的にパタ−ニ
ング・積層を２回行うことにより作製した。

【００６１】凹凸部の構成としては凹部と凸部の差が
０．１μｍになるように形成したものと凹部と凸部の差
が０．３μｍになるように形成したものの２種類を作製
した。凹凸部の構成を示す模式図を図５に示す。

【００６２】このような構成にすることにより凹凸部の
実質的な表面積は凹凸を形成しない場合と比較してそれ
ぞれ約２倍、約６倍になった。

【００６３】次にカラ−フィルタ−１６のついた対向の
ガラス基板２とアレイが形成された基板１上に配向膜３
０（ＡＬ５４１７：ＪＳＲ製）を印刷・硬化し、ラビン
グ処理を施す。

【００６４】次にガラス基板２の縁部にシ−ル樹脂（ス
トラクトボンド：三井東圧製）を印刷する。シ−ル樹脂
中にはスペ−サ−として４．０μｍのガラスファイバ−
（日本電気硝子製）を混入している。

【００６５】その後、基板間隔を保持するために表示領
域内にスペ−サ−として直径３．５μｍの樹脂球（エポ
スタ−ＧＰ−ＨＣ：日本触媒（株）製）を散布する。

【００６６】その後基板１及び対向基板２を貼り合わ
せ、１５０℃で２時間加熱することでシ−ル樹脂を硬化
させる。

【００６７】以上のようにして作製した空パネルに誘電
率異方性が正の液晶３を真空注入法（空パネルを減圧し
た槽内に設置し、パネル内を真空にした後、注入口を液
晶に接触させ、槽内を常圧に戻すことにより、液晶をパ
ネル内に注入する方法）にて注入する。表１に用いた液
晶とその比抵抗を示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】その後、液晶素子の注入口に封口樹脂とし
て光硬化性樹脂（ロックタイト３５２Ａ：日本ロックタ
イト製）を注入口全体に塗布し、光を１０ｍＷ／ｃｍ²
で５分間照射して封口樹脂を硬化した。

【００７０】これら基板１、２の上下（ガラス基板の外
側）に偏光板（ＮＰＦ−ＨＥＧ１４２５ＤＵ：日東電工
製）を貼付した。

【００７１】比較例として、対向基板側のブラックマト
リクスに凹凸を形成しないパネルを作製した。

【００７２】これらのパネルのゲ−ト部分にレ−ザ−を
照射して、ゲ−トの電位を露出させ、７０℃の高温槽の
中に入れ、１２時間駆動させた後、中間調を表示させて
評価した。

【００７３】対向基板側のブラックマトリクスの電位は
アレイ基板側の共通電極と同電位になるように設定し
た。

【００７４】その結果、本実施例ではブラックマトリク
スに凹凸が形成されているためにイオンを回収する面積
が大きく、黒点状のムラを小さく抑えることができた。

【００７５】凹凸部の差を０．１μｍになるように形成
したものは黒点状のムラの直径が０．１ｍｍ以下とな
り、凹凸部の差が０．３μｍになるように形成したもの
は黒点状のムラが全く発生しなかったのに対して、比較
例で用いたパネルは３ｍｍの黒点状のムラが発生した。

【００７６】また表１からわかるように液晶の比抵抗を
１０¹³Ω・ｃｍより小さくすることにより表示の焼き付
きのない良好な表示を得ることができた。

【００７７】（実施の形態２）図３は本発明による液晶
素子のアレイ基板側の構成を示す上面図である。

【００７８】図４（ａ）は図３のＡ−Ａ'での断面図で
ある。図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ'での断面図である。
図３、４は対向基板側の断面図も表示している。

【００７９】実施の形態１ではブラックマトリクス１３
を対向基板側に作製したが、本実施例では凹凸状のブラ
ックマトリクス１３をアレイ基板側に作製する。その他
は実施の形態１と同様の方法で作製する。

【００８０】その他は実施の形態１と同様である。

【００８１】図３、４のような構成にすることにより、
本実施例ではブラックマトリクスに凹凸が形成されてい
るためにイオンを回収する面積が大きく、黒点状のムラ
が発生せず良好な表示が得られた。

【００８２】実施の形態１、２ではブラックマトリクス
として画素を囲むような構成にしたが、図６に示すよう
に走査配線（ゲ−トライン）に対応する部分にだけ形成
しても良く、また図７に示すように信号配線（ソ−スラ
イン）に対応する部分にだけ形成しても良い。

【００８３】また図８〜図１１に示すように島状に形成
しても良い。

【００８４】（実施の形態３）図１２は本発明による液
晶素子の構成を示す上面図である。

【００８５】図１３（ａ）は図１２のＡ−Ａ'での断面
図である。図１３（ｂ）は図１２のＢ−Ｂ'での断面図
である。

【００８６】実施の形態１では導電性のブラックマトリ
クスに凹凸を形成したが、本実施例では対向基板のブラ
ックマトリクス部の上にオ−バ−コ−トを形成し、その
上に凹凸状の電極６０を形成する。凹凸状の電極の電位
は共通電極と同電位になるようにした。その他は実施の
形態１と同様である。

【００８７】図１２、図１３のような構成にすることに
より、電極に凹凸が形成されているためにイオンを回収
する面積が大きく、黒点状のムラが発生せず良好な表示
が得られた。

【００８８】（実施の形態４）実施の形態３では対向基
板側に凹凸状の第３の電極を形成したが、本実施例では
アレイ基板側に凹凸状の第３の電極を形成する。その他
は実施の形態３と同様である。

【００８９】本実施例によると電極に凹凸が形成されて
いるためにイオンを回収する面積が大きく、黒点状のム
ラが発生せず良好な表示が得られた。

【００９０】すなわちゲ−ト電位部に偏在したイオンが
第３の電極部分に拡散、非イオン化されるために黒点状
ムラのない良好な表示品位の液晶素子を得ることができ
た。

【００９１】（実施の形態５）図１４は従来のＩＰＳの
構成を示す断面図である。

【００９２】図１５は従来のＩＰＳの改良版である対向
基板側に電極を形成した構成を示す断面図であり、ＨＳ
モ−ド（Hybrid Swiching Mode）とも呼ばれる。

【００９３】このＨＳモ−ドにおいても実施の形態１な
どで説明したように黒点状のムラが発生するのはＩＰＳ
モ−ドと同様である。

【００９４】図１６は本発明による液晶素子の構成を示
す上面図である。 図１７は図１６のＡ−Ａ'での断面
図である。

【００９５】以下図１６、図１７に示す液晶素子の実施
例を説明する。

【００９６】実施の形態３では対向基板側のブラックマ
トリクス部分に凹凸状の第３の電極６０を形成したが、
本実施例ではブラックマトリクス以外の部分に凹凸状の
第３の電極を形成する。その他は実施の形態３と同様で
ある。本実施例によると電極に凹凸が形成されているた
めにイオンを回収する面積が大きく、黒点状のムラが発
生せず良好な表示が得られた。

【００９７】本実施例ではブラックマトリクスの部分に
は電極を形成しなかったが、図１８、図１９に示すよう
にブラックマトリクスの部分に電極を形成しても良い。
また図２０、図２１に示すようにブラックマトリクスの
部分に形成した電極のみを凹凸状にしても良く、また図
２２、図２３に示すようにブラックマトリクスの部分に
形成した電極とそれ以外の部分に形成した電極の両方を
凹凸状に形成しても良い。

【００９８】（実施の形態６）実施の形態５では対向基
板側に凹凸状の第３の電極を形成したが、本実施例では
アレイ基板側に凹凸状の第３の電極を形成する。その他
は実施の形態５と同様である。本実施例によると電極に
凹凸が形成されているためにイオンを回収する面積が大
きく、黒点状のムラが発生せず良好な表示が得られた。

【００９９】（実施の形態７）図２４は本発明による液
晶素子の構成を示す断面図である。実施の形態５では対
向基板側に凹凸状の第３の電極を形成したが、本実施例
では対向基板側のブラックマトリクス１３を凹凸状に形
成する。その他は実施の形態５と同様である。本実施例
によるとブラックマトリクスに凹凸が形成されているた
めにイオンを回収する面積が大きく、黒点状のムラが発
生せず良好な表示が得られた。

【０１００】図２５に示すように対向基板側に形成した
第３の電極６０及びブラックマトリクス１３の両方に凹
凸を形成しても良い。また図２６、図２７に示すように
オ−バ−コ−トの上に電極やブラックマトリクスを形成
しても良い。

【０１０１】（実施の形態８）実施形態７ではブラック
マトリクスを対向基板側に形成したが、本実施例ではア
レイ側にブラックマトリクスを形成する。その他は実施
の形態７と同様である。本実施例によるとブラックマト
リクスに凹凸が形成されているためにイオンを回収する
面積が大きく、黒点状のムラが発生せず良好な表示が得
られた。

【０１０２】なお本実施の形態では液晶としてネマティ
ック液晶を用いたが、ネマティック液晶に限らず、強誘
電性液晶や反強誘電性液晶など液晶の種類によらず有効
である。

【０１０３】また配向方法としてラビングを用いない配
向（例えば光により配向させる方法）を用いるとさらに
均一な配向を得ることができるのでコントラストが良く
なる。

【０１０４】すなわち本発明は液晶材料や配向膜材料、
配向方法などによらずに有効である。

【０１０５】また本発明では能動素子として３端子素子
のＴＦＴを用いたが、２端子素子のＭＩＭ（Metal−Ins
ulator−Metal）、ＺnＯバリスタやＳiＮxダイオ−ド、
ａ-Ｓiダイオ−ドなどでも良い。

【０１０６】また本実施例ではトランジスタの構造とし
てボトムゲ−ト構造のアモルファスシリコン（a-Si）を
用いたが、トップゲ−ト構造や他の構成でも良く、また
ポリシリコン（p-Si）などでも良い。ＴＦＴの構造もチ
ャネル保護型でもチャネルエッチ型でもどのような構造
でも良い。すなわち本発明はＴＦＴの構造や種類にかか
わらず有効である。

【０１０７】また基板周辺に駆動回路が形成されていて
も良い。

【０１０８】また本実施例では両基板をガラス基板で形
成したが、一方あるいは両方の基板をフィルムやプラス
チックなどで形成しても良い。

【０１０９】またアレイ基板側にカラ−フィルタ−を形
成した基板でも良い。

【０１１０】また画素電極、共通電極の電極としてＡｌ
を例にとり説明したが、ＣｒやＣｕなど他の金属、ある
いはＩＴＯ（酸化スズを混入した酸化インジウム膜）な
どの透明電極を用いても良い。

【０１１１】対向側のブラックマトリクスとして導電性
の金属を混入した樹脂を用いたが、樹脂に限らず、Ｃｒ
やＴｉや黒鉛などでも良い。

【０１１２】また本発明では凹凸の形成方法として、部
分的にパタ−ニング、積層を２回繰り返す方法を用いた
が、サンドブラスタ−などにより微小なドットを形成し
たり、蒸着などの方法により形成しても良い。またハ−
フト−ン露光を用いれば１回の露光により高さの異なる
膜を形成することができる。

【０１１３】またブラックマトリクスやカラ−フィルタ
−の作製方法は顔料法、印刷法、染色法、電着法、イン
クジェット法、フィルム転写法などどのような方法でも
良い。

【０１１４】また凹凸の形状はドット状でも良く、スト
ライプ状や円状や多角形状などどのようなパタ−ンでも
良い。

【０１１５】また反射型液晶素子として、絶縁膜あるい
は配向膜として着色されたものを用いても良い。

【０１１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一対の基
板間に液晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方
の基板に画素電極、共通電極、信号配線、走査配線が形
成されており、前記画素電極及び前記共通電極の間に電
圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶素子にお
いて、前記画素電極が形成されていない基板側にブラッ
クマトリクスが形成されており、前記ブラックマトリク
スの表面が凹凸構造を有することにより、ゲ−ト電位部
に偏在したイオンがゲ−ト以外の電位が露出している部
分（ブラックマトリクス部）で電子を与え、非イオン化
されるためにイオンの偏在が起こらず、黒点状ムラの発
生を抑えることができる。特にブラックマトリクスの表
面に凹凸が形成されているので、イオンを回収する表面
積が大きく、十分な効果を得ることができので表示ムラ
のない良好な表示品位の液晶素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態１における液晶素子の対向基板側
の構造を模式的に示す上面図

【図２】（ａ）図１のＡ−Ａ線断面図 （ｂ）図１のＢ−Ｂ線断面図

【図３】本実施の形態２における液晶素子のアレイ基板
側の構造を模式的に示す上面図

【図４】（ａ）図３のＡ−Ａ線断面図 （ｂ）図３のＢ−Ｂ線断面図

【図５】本実施の形態１、２における凹凸部の構造を示
す模式図

【図６】本実施の形態１、２における液晶素子のブラッ
クマトリクスの箇所を模式的に示す上面図

【図７】本実施の形態１、２における液晶素子のブラッ
クマトリクスの箇所を模式的に示す上面図

【図８】本実施の形態１、２における液晶素子のブラッ
クマトリクスの箇所を模式的に示す上面図

【図９】本実施の形態１、２における液晶素子のブラッ
クマトリクスの箇所を模式的に示す上面図

【図１０】本実施の形態１、２における液晶素子のブラ
ックマトリクスの箇所を模式的に示す上面図

【図１１】本実施の形態１、２における液晶素子のブラ
ックマトリクスの箇所を模式的に示す上面図

【図１２】本実施の形態３における液晶素子の対向基板
側の構造を模式的に示す上面図

【図１３】（ａ）図１２のＡ−Ａ線断面図 （ｂ）図１２のＢ−Ｂ線断面図

【図１４】従来のＩＰＳの構造を示す断面図

【図１５】従来のＨＳの構造を示す断面図

【図１６】本実施の形態５における液晶素子の対向基板
側の構造を模式的に示す上面図

【図１７】図１６のＡ−Ａ線断面図

【図１８】本実施の形態５における液晶素子の対向基板
側の構造を模式的に示す上面図

【図１９】図１８のＡ−Ａ線断面図

【図２０】本実施の形態５における液晶素子の対向基板
側の構造を模式的に示す上面図

【図２１】図２０のＡ−Ａ線断面図

【図２２】本実施の形態５における液晶素子の対向基板
側の構造を模式的に示す上面図

【図２３】図２２のＡ−Ａ線断面図

【図２４】本実施の形態７における液晶素子の構造を模
式的に示す断面図

【図２５】本実施の形態７における液晶素子の構造を模
式的に示す断面図

【図２６】本実施の形態７における液晶素子の構造を模
式的に示す断面図

【図２７】本実施の形態７における液晶素子の構造を模
式的に示す断面図

【図２８】従来の液晶素子のアレイの構造を模式的に示
す上面図

【図２９】（ａ）図５１のＡ−Ａ線断面図 （ｂ）図５１のＢ−Ｂ線断面図 （ｃ）図５１のＣ−Ｃ線断面図

【図３０】従来の液晶素子の異物の箇所を摸式的に示す
上面図

【図３１】黒点状ムラの発生メカニズムを示す模式図

【符号の説明】

１，２ ガラス基板 ３ 液晶 ４ 走査配線（ゲ−ト線） ５ 共通電極（走査配線に平行） ６ 共通電極（走査配線に垂直） ７ 信号配線（ソ−ス線） ８ 画素電極（走査配線に垂直） ９ 画素電極（走査配線に平行） １１ コンタクトホ−ル １３ ブラックマトリクス １４ ドレイン １６ カラ−フィルタ １７ 絶縁膜（オ−バ−コ−ト） ２０ 第１の絶縁膜（ＳｉＮx）：ゲ−ト絶縁層 ２１ エッチングストッパ層（ＳｉＮx） ２２ 第２の絶縁膜（ＳｉＮx）：パッシベ−ション層 ３０ 配向膜 ４０ 第１のアモルファスシリコン層 ４１ 第２のアモルファスシリコン層 ５０ 異物 ６０ 第３の電極 ６１ 電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 熊川 克彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 滝本 昭雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 BA11 BB01 BB07 BB08 BB44 2H091 FA02Y FA35Y FB02 FB13 GA03 GA06 GA13 HA06 HA12 KA10 LA18 2H092 GA14 HA02 HA04 HA06 JB11 JB22 JB31 JB52 JB54 KB04 KB13 NA01 PA02 PA04 PA08 PA09 QA06 QA13 QA14 5C094 AA03 BA03 BA31 BA43 CA19 EA04 EA05 EA07 ED03 JA05 JA08

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線、走査配線が形成されており、前記画素電極及び
   前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を変
   化させる液晶素子において、前記画素電極が形成されて
   いない基板側にブラックマトリクスが形成されており、
   前記ブラックマトリクスの表面が凹凸構造を有している
   ことを特徴とする液晶素子。
2. 【請求項２】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線、走査配線が形成されており、前記画素電極及び
   前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を変
   化させる液晶素子において、前記画素電極が形成されて
   いる基板側にブラックマトリクスが形成されており、前
   記ブラックマトリクスの表面が凹凸構造を有しているこ
   とを特徴とする液晶素子。
3. 【請求項３】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線、走査配線が形成されており、前記画素電極及び
   前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を変
   化させる液晶素子において、前記画素電極が形成されて
   いない基板側に第３の電極が形成されており、前記第３
   の電極の表面が凹凸構造を有していることを特徴とする
   液晶素子。
4. 【請求項４】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線、走査配線が形成されており、前記画素電極及び
   前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を変
   化させる液晶素子において、前記画素電極が形成されて
   いる基板側に第３の電極が形成されており、前記第３の
   電極の表面が凹凸構造を有していることを特徴とする液
   晶素子。
5. 【請求項５】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線、走査配線が形成されており、前記画素電極が形
   成されていない対向基板側に対向電極が形成されてお
   り、前記画素電極及び前記共通電極及び対向電極の間に
   電圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶素子に
   おいて、前記対向電極の表面が凹凸構造を有しているこ
   とを特徴とする液晶素子。
6. 【請求項６】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線、走査配線が形成されており、前記画素電極が形
   成されていない対向基板側に対向電極が形成されてお
   り、前記画素電極及び前記共通電極及び対向電極の間に
   電圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶素子に
   おいて、前記画素電極が形成されていない対向基板側に
   ブラックマトリクスが形成されており、前記ブラックマ
   トリクスの表面が凹凸構造を有していることを特徴とす
   る液晶素子。
7. 【請求項７】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線、走査配線が形成されており、前記画素電極が形
   成されていない対向基板側に対向電極が形成されてお
   り、前記画素電極及び前記共通電極及び対向電極の間に
   電圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶素子に
   おいて、前記画素電極が形成されている基板側にブラッ
   クマトリクスが形成されており、前記ブラックマトリク
   スの表面が凹凸構造を有していることを特徴とする液晶
   素子。
8. 【請求項８】前記ブラックマトリクスが導電性であるこ
   とを特徴とする請求項１、２、６、７のいずれかに記載
   の液晶素子。
9. 【請求項９】前記液晶素子に封入される液晶の比抵抗が
   １０¹³Ω・ｃｍよりも小さいことを特徴とする請求項１
   〜７のいずれかに記載の液晶素子。
10. 【請求項１０】画像表示装置に使用されるカラ−フィル
    タ−において、ブラックマトリクスの表面が凹凸構造を
    有していることを特徴とするカラ−フィルタ−。
11. 【請求項１１】前記凹凸構造の凹部と凸部の差が０．１
    μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜７、１０の
    いずれかに記載の液晶素子。
12. 【請求項１２】前記凹凸構造の凹部と凸部の差が０．３
    μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜７、１０の
    いずれかに記載の液晶素子。
13. 【請求項１３】前記ブラックマトリクスあるいは第３の
    電極が配向膜を介してあるいは直接液晶と接しているこ
    とを特徴とする請求項１〜７、１０のいずれかに記載の
    液晶素子。