JP2004078204A - Counter substrate for liquid crystal display panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶プロジェクタ等にライトバルブとして用いられる液晶表示パネル(以下、液晶表示パネルと記載する。)に関し、更に詳しくは、液晶表示パネルの対向電極に形成されているマトリックス状に設けられた遮光性膜に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display panel (hereinafter, referred to as a liquid crystal display panel) used as a light valve in a liquid crystal projector or the like, and more specifically, provided in a matrix formed on a counter electrode of the liquid crystal display panel. It relates to a light-shielding film.
液晶プロジェクタ等にライトバルブとして用いられる液晶表示パネルにおいては、一般に、電気光学物質である液晶層を挟んで駆動基板(TFTアレイ基板)に対向配置される対向基板の側から強力な投射光が入射される。
そして、この強力な投射光が駆動基板上にあるTFTのa−Si(アモルファスシリコン)膜やp−Si(ポリシリコン)膜から構成されたスイッチング素子としてのチャネル形成用の領域に入射すると、この領域において光電変換効果により光電流が発生してしまいTFTのトランジスタ特性を劣化させる。そこで、この現象を抑止するため、各TFTに夫々対向する位置の対向基板上に、複数のブラックマトリックスと呼ばれるマトリックス状に設けられた遮光性膜を形成することが一般的である。
2. Description of the Related Art In a liquid crystal display panel used as a light valve in a liquid crystal projector or the like, generally, strong projection light enters from a side of an opposing substrate disposed opposite to a driving substrate (TFT array substrate) with a liquid crystal layer being an electro-optical material interposed therebetween. Is done.
When this strong projection light enters a region for forming a channel as a switching element composed of an a-Si (amorphous silicon) film or a p-Si (polysilicon) film of a TFT on a driving substrate, In the region, a photoelectric current is generated due to a photoelectric conversion effect, thereby deteriorating the transistor characteristics of the TFT. Therefore, in order to suppress this phenomenon, it is common to form a plurality of light-shielding films provided in a matrix form called a black matrix on a counter substrate at a position facing each TFT.
このような、マトリックス状に設けられた遮光性膜として、従来の液晶表示装置においては、Cr(クロム)などの金属材料や、カーボンをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどの材料が用いられ、上述のa−Si膜やp−Si膜に対する遮光効果に加えて、コントラストの向上、およびカラーフィルターにおける色材の混色防止などの機能をも発揮している。しかし、ライトバルブとして用いられる液晶表示パネルに、このようなCrや樹脂ブラックをマトリックス状に設けられた遮光性膜として使用した場合は、それ自体の光の反射率が低いため、強力な投射光を吸収し液晶表示パネル自体が高温となるため好ましくなかった。
このような不具合を解消するため、液晶表示パネルの対向基板にマトリックス状に設けられた遮光性膜には、Al、Ag等の高反射率を有する金属の薄膜を含む高反射率の膜が一般に使用されるようになってきた。
As such a light-shielding film provided in a matrix, in a conventional liquid crystal display device, a metal material such as Cr (chromium) or a material such as resin black in which carbon is dispersed in a photoresist is used. In addition to the light-shielding effect on the a-Si film and the p-Si film described above, it also has functions such as improvement of contrast and prevention of color mixture of color materials in a color filter. However, when such a Cr or resin black is used as a light-shielding film provided in a matrix form in a liquid crystal display panel used as a light valve, since the light reflectance of itself is low, a strong projection light is required. And the temperature of the liquid crystal display panel itself becomes high, which is not preferable.
In order to solve such a problem, a high-reflectance film including a thin film of a metal having a high reflectivity such as Al or Ag is generally used as a light-shielding film provided in a matrix on a counter substrate of a liquid crystal display panel. It has come to be used.
さらに、特開平9−211439号公報(下記特許文献1)では、マトリックス状に設けられた遮光性膜として、ガラス基板上にAlなどの金属からなる高反射率の膜を設け、その上に黒色樹脂やCr酸化物からなる低反射率の膜を設けることが開示されている。
当該公報には、ガラス基板上にマトリックス状に設けられた遮光性膜が形成されていない側より入射してくる投射光は、高反射率の膜で反射することにより液晶表示パネル温度の上昇を防止する一方、液晶セル内にて発生した迷光は低反射率の膜で吸収することで、液晶表示パネルの誤作動を防止することが開示されている。
According to the publication, projection light incident from a side where a light-shielding film provided in a matrix on a glass substrate is not formed is reflected by a film having a high reflectivity, thereby increasing the temperature of a liquid crystal display panel. On the other hand, it is disclosed that stray light generated in a liquid crystal cell is absorbed by a film having a low reflectance to prevent malfunction of a liquid crystal display panel.
しかしながら、近年の液晶表示装置の高精細化、高輝度化の要求に伴い、対向基板に入射される投射光もより強度の高いものが用いられるようになってきた。そのため、液晶パネルの温度上昇によるスイッチング素子などの誤動作、劣化の問題がより深刻になっており、従来のAlなどの反射膜からなる高反射膜を用いても、十分に液晶パネルの温度上昇を抑えることができなくなってきた。また、液晶表示装置の高詳細化による画素の微細化に伴いマトリックス状に形成された遮光性膜の線幅も3.5μmから2μm以下のパターンが要求されている。そもそもAlなどの金属はガラス基板との付着力が弱く、遮光性膜の線幅の狭小化にともない、Al膜の膜剥れの発生が懸念されている。
本発明は、上述した種々の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、第一に、投射光が対向基板に入射される側の遮光性膜の反射率を90%以上とすることで、液晶表示パネルの温度上昇を十分に抑制して液晶表示パネルの誤動作を起こさない信頼性の高い液晶表示パネル用対向基板を提供することにあり、第二に、マトリックス状に形成された遮光性膜の線幅が2μm以下を要求される次世代の液晶表示装置に対応可能な遮光性膜の膜剥れが発生しない液晶表示パネル用対向基板を提供することにあり、第三に、液晶表示パネルの入射光の利用効率が高く、明るい画像が得られる液晶表示パネル用対向基板を提供することにある。
However, with the recent demand for higher definition and higher luminance of liquid crystal display devices, projection light incident on the opposite substrate has been used with higher intensity. For this reason, malfunctions and deterioration of switching elements and the like due to the temperature rise of the liquid crystal panel are becoming more serious, and even if a conventional high reflection film made of a reflection film such as Al is used, the temperature rise of the liquid crystal panel can be sufficiently increased. It can no longer be suppressed. Further, with the miniaturization of pixels due to the increase in detail of the liquid crystal display device, a pattern in which the line width of the light-shielding film formed in a matrix is 3.5 μm to 2 μm or less is required. In the first place, metal such as Al has weak adhesion to a glass substrate, and there is a concern that peeling of the Al film may occur as the line width of the light-shielding film becomes narrower.
The present invention has been made in order to solve the above-described various problems, and an object of the present invention is to firstly increase the reflectance of a light-shielding film on the side where projected light is incident on a counter substrate. By making the ratio 90% or more, it is possible to sufficiently suppress the temperature rise of the liquid crystal display panel and provide a highly reliable counter substrate for the liquid crystal display panel which does not cause a malfunction of the liquid crystal display panel. An object of the present invention is to provide an opposing substrate for a liquid crystal display panel which does not suffer from film peeling of a light-shielding film, which is compatible with a next-generation liquid crystal display device requiring a line width of a light-shielding film formed in a shape of 2 μm or less. Thirdly, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display panel counter substrate which has a high use efficiency of incident light of the liquid crystal display panel and can obtain a bright image.
本発明者らは、対向基板に設けられる遮光性膜を光の多重反射を利用して反射率を増加させる反射増加膜と反射膜の積層構造からなる高反射膜を有するものとし、液晶表示パネルの外側から投射光が対向基板に入射される側の上記遮光性膜における反射率を90%以上に高くすることで、上記課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明の液晶表示パネル用対向基板は、複数の画素電極を有してなる駆動基板に、液晶層を介して対向配置される液晶表示パネル用対向基板であって、前記対向基板は、透光性基板上の前記駆動基板と対向する側にマトリックス状に設けられた遮光性膜が形成されており、前記遮光性膜は、前記透光性基板上に順次形成された、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と、相対的に屈折率の低い材料からなる低屈折率誘電体薄膜との2層構造の積層膜、又は前記高屈折率誘電体薄膜と前記低屈折率誘電体薄膜とを交互に複数層積層した積層膜からなる反射増加膜と、前記対向基板に入射する入射光を反射させる反射膜とからなる高反射膜を有する構成である。
The present inventors have proposed that a light-shielding film provided on a counter substrate has a high-reflection film composed of a laminated structure of a reflection-enhancing film and a reflection film that increase reflectivity by using multiple reflection of light, and a liquid crystal display panel. It has been found that the above problem can be solved by increasing the reflectance of the light-shielding film on the side where the projection light is incident on the counter substrate from outside to 90% or more.
That is, the counter substrate for a liquid crystal display panel of the present invention is a counter substrate for a liquid crystal display panel disposed to face a drive substrate having a plurality of pixel electrodes via a liquid crystal layer, wherein the counter substrate is: A light-shielding film provided in a matrix on a side of the light-transmitting substrate facing the drive substrate is formed, and the light-shielding film is formed on the light-transmitting substrate sequentially, A high-refractive-index dielectric thin film made of a material having a high refractive index, and a laminated film having a two-layer structure of a low-refractive-index dielectric thin film made of a material having a relatively low refractive index, or the high-refractive-index dielectric thin film and the The structure has a reflection increasing film formed of a laminated film in which a plurality of low-refractive-index dielectric thin films are alternately stacked, and a high-reflection film formed of a reflection film reflecting incident light incident on the counter substrate.
このように対向基板に設けられる遮光性膜を光の多重反射を利用して反射率を増加させる反射増加膜と反射膜の積層構造からなる高反射膜を有する構成とすることにより、液晶表示パネルの外側から投射光が対向基板に入射される側の上記遮光性膜における反射率を、金属膜単層の場合(約80%)に比べてより高くする(90%以上)ことができる。その結果、遮光性膜での光の吸収を更に低減し、強度の高い光源を用いても液晶表示パネルの温度上昇を十分に抑制できるので、誤動作を起こさない信頼性の高い液晶表示パネル用対向基板が得られる。また、透光性基板表面に形成する反射増加膜を、以下の積層膜(誘電体多層膜)とすることにより、遮光性膜の透光性基板(例えばガラス基板)との付着力を向上することが可能になる。
前記反射増加膜は、屈折率の異なる誘電体薄膜が2層以上積層されたものであり、たとえば、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と、相対的に屈折率の低い材料からなる低屈折率誘電体薄膜との2層構造の積層膜、又は前記高屈折率誘電体薄膜と前記低屈折率誘電体薄膜とを交互に複数層積層した積層膜からなる構成である。上記積層膜は、光の多重反射による干渉効果を利用して、入射された投射光を反射する。
As described above, the light-shielding film provided on the opposing substrate has a configuration in which the reflection-enhancing film that increases the reflectance by using multiple reflection of light and the high-reflection film having a stacked structure of the reflection film are used. The reflectance of the light-shielding film on the side where the projection light is incident on the counter substrate from outside can be made higher (90% or more) than in the case of a single metal film layer (about 80%). As a result, the absorption of light in the light-shielding film is further reduced, and the temperature rise of the liquid crystal display panel can be sufficiently suppressed even when a high-intensity light source is used. A substrate is obtained. Further, by forming the reflection increasing film formed on the surface of the light-transmitting substrate as the following laminated film (dielectric multilayer film), the adhesion of the light-shielding film to the light-transmitting substrate (for example, a glass substrate) is improved. It becomes possible.
The reflection enhancing film is formed by laminating two or more dielectric thin films having different refractive indexes. For example, a high refractive index dielectric thin film made of a material having a relatively high refractive index and a dielectric thin film having a relatively high refractive index are used. It has a two-layer structure of a low-refractive-index dielectric thin film made of a low material, or a laminated film in which a plurality of the high-refractive-index dielectric thin films and the low-refractive-index dielectric thin films are alternately stacked. . The laminated film reflects incident projection light by utilizing an interference effect due to multiple reflection of light.
このような誘電体多層膜を構成する高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜の材料としては種々の組み合わせが可能であるが、例えば前記高屈折率誘電体薄膜を酸化チタン又は酸化ニオブとし、前記低屈折率誘電体薄膜を酸化ケイ素とする組み合わせが好ましい。酸化チタンと酸化ケイ素の積層膜は、微細パターンの形成が可能で、透光性基板との密着性も優れ、遮光性膜の膜剥れを防止できる。また、酸化ニオブと酸化ケイ素の積層膜は、上述の特性(微細パターンの形成が可能、透光性基板との密着性が良好、遮光性膜の膜剥れの防止)に加え、スパッタリングターゲット要因による膜欠陥が少ないので、パターン欠陥が少なくパターン断面特性も良好となる。
また、前記反射膜は、液晶表示パネルに入射する入射光を遮光性膜が形成された領域において反射する機能を有し、反射率の高い金属や合金で形成される。この反射膜としては、例えば、アルミニウム、銀又はこれらの元素を主成分とする合金が可視光の波長域での反射率が高いことから好ましい。
また、前記遮光性膜は、前記反射膜上に、駆動基板側からの戻り光による反射を抑制する低反射膜を有していてもよい。この低反射膜は、液晶層内で発生した迷光を吸収して反射を抑えることにより、液晶表示パネルの誤動作を防止する。低反射膜には、可視光域での反射率の低い材料が選択される。
Various combinations are possible as materials for the high-refractive-index dielectric thin film and the low-refractive-index dielectric thin film constituting such a dielectric multilayer film. For example, the high-refractive-index dielectric thin film may be made of titanium oxide or niobium oxide. Preferably, the low refractive index dielectric thin film is a combination of silicon oxide. The laminated film of titanium oxide and silicon oxide can form a fine pattern, has excellent adhesion to a light-transmitting substrate, and can prevent peeling of a light-shielding film. In addition, the laminated film of niobium oxide and silicon oxide has the above-mentioned characteristics (a fine pattern can be formed, good adhesion to a light-transmitting substrate, prevention of film peeling of a light-shielding film), and a sputtering target factor. Therefore, there are few pattern defects and the pattern cross-sectional characteristics are good.
The reflection film has a function of reflecting incident light incident on the liquid crystal display panel in a region where the light-shielding film is formed, and is formed of a metal or alloy having a high reflectance. As the reflective film, for example, aluminum, silver, or an alloy containing these elements as a main component is preferable because of its high reflectance in a visible light wavelength region.
In addition, the light-shielding film may include a low-reflection film on the reflection film, which suppresses reflection by return light from the driving substrate side. The low reflection film absorbs stray light generated in the liquid crystal layer and suppresses reflection, thereby preventing malfunction of the liquid crystal display panel. A material having a low reflectance in the visible light region is selected for the low reflection film.
また、前記透光性基板の遮光性膜が形成された側とは反対側に、複数のマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板を設けることができる。このマイクロレンズ基板は、例えば基板に形成された凹部に高屈折率媒質を充填して構成され、液晶表示パネルの外側から対向基板へ入射される投射光を前記マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口された位置に集光するように設けられる。すなわち、液晶表示パネルの外側から対向基板へ入射した入射光は、各マイクロレンズを通過する際に光束が絞られて、マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口部分を通過し、さらに駆動基板上に形成されたスイッチング素子を照射することなく駆動基板を通過する。これにより、遮光性膜にあたる入射光による熱的負担が削減され、誤動作を起こさない液晶表示パネルの信頼性がより高まり、さらに光の利用効率が高まり明るい画像が得られる。 Further, a microlens substrate on which a plurality of microlenses are formed can be provided on the side of the light-transmitting substrate opposite to the side on which the light-shielding film is formed. The microlens substrate is formed, for example, by filling a concave portion formed in the substrate with a high-refractive-index medium, and is provided with a light-shielding film provided with the projection light incident on the opposing substrate from outside the liquid crystal display panel in the matrix shape. Is provided so as to condense light at the position where the opening is formed. That is, the incident light incident on the opposing substrate from the outside of the liquid crystal display panel is narrowed when passing through each microlens, passes through the openings of the light-shielding film provided in a matrix, and further drives the driving substrate. The light passes through the driving substrate without irradiating the switching element formed thereon. As a result, the thermal load due to the incident light that impinges on the light-shielding film is reduced, the reliability of the liquid crystal display panel that does not cause a malfunction is further increased, the light use efficiency is further increased, and a bright image is obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る対向基板の構成を示す縦断面図、図2は図1におけるA部の拡大図である。また、図3は本発明に係る対向基板を用いた液晶表示パネルを示す縦断面図である。
まず、図1において、本実施の形態の対向基板100は、透光性基板10上にマトリックス状に形成された遮光性膜20を有している。更に、この遮光性膜20を含む透光性基板10の一面上を覆うように対向電極25が形成されている。
そして、図3に示す液晶表示パネルにおいて、本実施の形態の対向基板100は、基板6上に画素電極7と該画素電極7を駆動するためのTFTなどのスイッチング素子8とが形成された駆動基板3と所定の間隔を介して対向して配置されている。対向基板100と駆動基板3間の間隔内に液晶層5を充填することにより、図3に示す形態の液晶表示パネル1が得られる。なお、図3に示すように、液晶層5を挟んだ対向基板100、駆動基板3の外側にそれぞれ、液晶表示パネル1表面に異物が付着した際にそれが投影されないようデフォーカスするための防塵ガラス4a、4bを設けることができる。この防塵ガラス4a,4bは、石英ガラス、結晶化ガラスなどのガラス板11a,11b上に反射防止膜12a,12bを有する構成である。反射防止膜としては、Al2O3/ZrO2/MgF2の蒸着膜が一般に使用される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a counter substrate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a liquid crystal display panel using the counter substrate according to the present invention.
First, in FIG. 1, a
In the liquid crystal display panel shown in FIG. 3, the
上記遮光性膜20は、液晶表示パネル1の外部より対向基板100に入射される投射光が、対向基板100と液晶層5を介して対向して設けられている駆動基板3上に形成されたスイッチング素子8に入射して誤動作を起こすのを防止するために、駆動基板3のスイッチング素子8に対向する位置にマトリックス状に設けられる。
上記本実施の形態の遮光性膜20の構成をさらに詳しく説明すると、図2の拡大図に示すように、透光性基板10上に、順に、高反射膜23と低反射膜24を有している。そして、上記高反射膜23は、透光性基板10上に順次、誘電体多層膜からなる反射増加膜22と、反射膜21が形成された構造となっている。又、上記低反射膜24は、駆動基板側からの戻り光による反射を抑制するため上記反射膜21よりも低い反射率を有する材料からなっている。
The light-shielding
The configuration of the light-shielding
次に、以上のように構成された本実施形態の対向基板の各部について、詳細に説明する。
まず、上記高反射膜23について説明する。
本実施の形態の高反射膜23は、上述したように誘電体多層膜からなる反射増加膜22と反射膜21の積層構造となっている。
まず、反射増加膜22について説明する。
本実施の形態の反射増加膜22は、屈折率の異なる誘電体薄膜が2層以上積層されたものである。この反射増加膜22は、光の多重反射による干渉効果により、入射された光を反射する作用を有する。
このような反射増加膜22としては、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と相対的に屈折率の低い低屈折率誘電体薄膜の2層構造の積層膜、又は上記高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜を交互に積層した多層積層膜を用いることができる。
Next, each part of the counter substrate of the present embodiment configured as described above will be described in detail.
First, the
The high-
First, the
The
As such a
高屈折率誘電体薄膜としては、たとえば、TiO2(n=2.3〜2.55)、ZrO2(n=2.05)、CeO2(n=2.2)、Ta2O5(n=2.1)、Nd2O3(n=2.15)、HfO2(n=1.95)、ZnO(n=2.1)、Nb2O5(n=2.35)、ZnS(n=2.35)などが挙げられる。尚、上述の括弧の値は波長550nm付近の屈折率を示す。
低屈折率誘電体薄膜としては、たとえば、SiO2(n=1.45〜1.46)、Si2O3(n=1.55)、MgF2(n=1.38〜1.4)などが挙げられる。尚、上述の括弧の値は波長550nm付近の屈折率を示す。
これらの材料はいずれの組み合わせも可能であるが、パターン化が容易で精細(微細)なパターンが形成できる点、透光性基板(例えばガラス基板)10との密着性の点から、透光性基板10上に順次形成された酸化チタンと酸化ケイ素の積層膜、特にTiO2とSiO2の積層膜が好ましい。又、一般にSiO2は圧縮応力を有し、TiO2は引っ張り応力を有するため、2層の応力が相殺しあい、応力の影響を低減できるため、マトリックス状のパターンを形成した際の形状精度や膜応力による膜剥れ防止に優れているという利点も有する。
また、欠陥低減という点から、透光性基板10上に順次形成された酸化ニオブと酸化ケイ素の積層膜(特にNb2O5とSiO2の積層膜)が好ましい。不純物等の欠陥の少ないスパッタリングターゲットが得られるので、成膜要因による膜中欠陥が低減できるからである。
反射増加膜22を形成する誘電体薄膜の層数には特に制限は無いが、成膜及びパターニングの容易さから、高屈折率材料と低屈折率材料の2層構造とするのが好ましい。
As the high-refractive-index dielectric thin film, for example, TiO 2 (n = 2.3 to 2.55), ZrO 2 (n = 2.05), CeO 2 (n = 2.2), Ta 2 O 5 ( n = 2.1), Nd 2 O 3 (n = 2.15), HfO 2 (n = 1.95), ZnO (n = 2.1), Nb 2 O 5 (n = 2.35), ZnS (n = 2.35) and the like. The values in parentheses above indicate the refractive index around the wavelength of 550 nm.
The low refractive index dielectric thin film, for example, SiO 2 (n = 1.45~1.46) , Si 2 O 3 (n = 1.55), MgF 2 (n = 1.38~1.4) And the like. The values in parentheses above indicate the refractive index around the wavelength of 550 nm.
Any of these materials can be used in combination. However, in view of the fact that patterning is easy, a fine (fine) pattern can be formed, and the adhesion with the light-transmitting substrate (for example, a glass substrate) 10, the light-transmitting material can be used. A laminated film of titanium oxide and silicon oxide, particularly a laminated film of TiO 2 and SiO 2 , sequentially formed on the
From the viewpoint of reducing defects, a laminated film of niobium oxide and silicon oxide (particularly, a laminated film of Nb 2 O 5 and SiO 2 ) sequentially formed on the
The number of dielectric thin films forming the
また、反射増加膜22を構成する各層は、エッチングによりパターニングする場合、同じエッチング条件で連続的にパターニングができれば更に好ましい。また、反射増加膜22のパターニングは、エッチングにより形成する以外に、リフトオフ法で行うこともできる。
透光性基板10側から入射する入射光に対し高反射膜23において所望の反射増加効果を得るためには、反射増加膜22における各誘電体薄膜の材料、層数及び膜厚を、各層の屈折率を考慮して、通常の光学薄膜の設計手法により決定すればよい。
反射増加膜22は、スパッタリング法や、蒸着法などの通常の成膜方法で形成することができる。
Further, when each layer constituting the
In order to obtain a desired reflection increasing effect in the
The
次に、前記反射膜21について説明する。反射膜21は液晶表示パネル1に入射する入射光を、遮光性膜20が形成された領域において反射する機能を有する。従って、反射膜21は反射率の高い金属や合金で形成される。この点から、反射膜21には、例えば、Ni、Ag、Pt、Al等の金属および、Pd等の添加金属を少量含んだAl合金、Ag合金が好ましく用いられる。さらにこれらの金属や合金に、Ti,Cu,Siなどの元素が添加されていてもよい。これらの元素の添加は、遮光性膜におけるピンホールの発生の防止に効果的である。又、これらの元素の添加量は、良好なパターンを得る上で0.1〜5at%が好ましい。反射膜21へのこれらの元素の添加は、例えば、反射膜21を形成するためのスパッタリングターゲット中にこれらの元素を添加しておくことにより行える。
これらのなかでも、反射膜21としては、AlやAg等の金属、又はこれらを主成分とする合金が可視光における反射率が高い点でとくに好ましい。
特に、反射膜21に主成分としてAlを含む材料を用いると、可視光の波長域である380〜700nm迄の波長域で光の反射率が高く、反射率の波長依存性が少なく均一な反射率を有し、さらに後述する低反射膜24との密着性がよく、また、微細なパターンを有するマトリックス状に形成された遮光性膜が形成できること、等から好ましい構成である。
Next, the
Among these, metals such as Al and Ag, or alloys containing these as a main component are particularly preferable as the
In particular, when a material containing Al as a main component is used for the
更には、反射膜21としてAlを主成分とし、これにTiを添加した材料を用いると、ピンホールを防止でき、又低反射膜24との密着性がよい為好ましい。
反射膜21は、スパッタリング法や蒸着などの通常の成膜方法で形成することができる。又、高反射膜23において十分な反射率を得るために、反射膜21は、300Å以上の厚さに形成するのが好ましい。
液晶表示パネルの外部から対向基板100に入射される投射光に対する遮光性膜20が形成された領域での好ましい反射率は、通常用いられる波長380〜700nm程度の可視光に対し、90%以上、更に好ましくは92%以上、最も好ましくは95%以上である。本実施の形態では、高反射膜23として、反射増加膜22と反射膜21との積層膜を用いたため、遮光性膜20が形成された領域において、対向基板100に入射する入射光が90%以上と高反射率で反射され、液晶表示パネルの温度上昇を低減することができる。
Further, it is preferable to use a material containing Al as a main component and Ti added to the
The
A preferable reflectance in a region where the light-shielding
次に、低反射膜24について説明する。
遮光性膜20における高反射膜23上に設けられた低反射膜24は、駆動基板側からの戻り光が原因による液晶層内で発生した迷光を吸収して反射を抑え、液晶表示パネルの誤動作を防止する機能を有する。従って、低反射膜24には、使用される可視光に対して上記反射膜21より反射率の低い材料を選択する。低反射膜24には、可視光領域における反射率が30%以下、好ましくは20%以下、更に好ましくは10%以下の材料を選択するのが望ましい。
低反射膜24として、具体的には、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属酸化窒化物、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPd等の高融点金属シリサイド、たとえばWSi(タングステンシリサイド)、あるいは黒色の有機色素、等が好ましく用いられる。
低反射膜24は、スパッタリングや蒸着などにより均一な薄膜を形成するのが好適である。特に、低反射膜24として金属、金属酸化物、金属窒化物や金属酸化窒化物の薄膜を用いると、膜厚が薄くても遮光性が高く、かつ反射率を低くできる。さらに、これらの材質は液晶表示パネルの駆動を妨害するアルカリ金属を含んでいないので、液晶表示パネル用の遮光性膜として最適である。
Next, the
The low-
As the
It is preferable that the
特に、上述の金属としてCrやNi、金属酸化物として酸化クロムや酸化ニッケル、金属窒化物として窒化クロムや窒化ニッケル、金属酸化窒化物として酸化窒化クロムや酸化窒化ニッケルを用いると、高反射膜23との密着性がよく、また、微細なパターンを有するマトリックス状に設けられた遮光性膜が形成でき好ましい。
又、低反射膜24が、高反射膜23の反射膜21に用いる金属の酸化物、窒化物や酸化窒化物である場合、低反射膜24と反射膜21との界面において、低反射膜24の金属酸化物、金属窒化物や金属酸化窒化物と、反射膜21の組成が連続的に変化するように形成してもよい。このようにすると、高反射膜23と低反射膜24との密着性がさらに向上する。
低反射膜24の膜厚は、液晶層中の迷光を吸収する効果を発揮するためには、80Å以上とするのが好ましい。又、高反射膜23と低反射膜24の合計膜厚が2000Å以下であれば、遮光性膜20上に形成される対向電極25の断線を防止できるとともに、遮光性膜20にかかる熱応力が極端に大きくなることもなく、好ましい構成である。
ここで、高反射膜23と低反射膜24で構成される遮光性膜20の光学濃度は3以上、好ましくは4以上である。
In particular, when Cr or Ni is used as the above-described metal, chromium oxide or nickel oxide is used as the metal oxide, chromium nitride or nickel nitride is used as the metal nitride, and chromium oxynitride or nickel oxynitride is used as the metal oxynitride, the
When the low-
The thickness of the
Here, the optical density of the light-shielding
次に、透光性基板10について説明する。
本実施の形態の透光性基板10は、強力な投射光の熱作用に耐えられる透明材料である事が必要である。このような透光性基板10としては、透明な石英ガラス基板、無アルカリガラス基板、ガラスセラミックス等が好ましく用いられる。
次に、対向電極25について説明する。
対向電極25は、対向基板100に対向して設けられる駆動基板3上の画素電極7と共に、液晶層5を駆動するために設けられる。したがって、少なくとも画素電極7と対応する対向基板100上の位置に形成されればよいが、通常、マトリックス状に遮光性膜20が形成された透光性基板10全体を覆うように設けられる。このような対向電極25としては、ITO(インジウムティンオキサイド)膜等が好適に用いられ、スパッタリング法等により形成できる。
Next, the
The
Next, the
The
次に、本実施形態の対向基板の製造方法について説明する。第1の対向基板の製造方法は、エッチングによりパターンを形成する方法である。
まず、本実施の形態の対向基板100は、透光性基板10上に、順次、誘電体多層膜からなる反射増加膜22、反射膜21、低反射膜24を形成する。これらの膜の形成方法は前述した通りである。
次に、これらの反射増加膜22、反射膜21及び低反射膜24に所定のマトリックス状のパターンを形成する。
パターンの形成は、まず、低反射膜24上に、感光性樹脂(レジスト)を塗布し、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて、レジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとして、順次、低反射膜24、反射膜21、反射増加膜22をエッチングして、これらの層にマトリックス状のパターンが形成された遮光性膜20を形成する。
この際、エッチングには、ウエットエッチング及びドライエッチングのいずれを用いてもよい。例えば、低反射膜24としてCrを主成分とした材料を用いた場合には、CCl4や塩素等によるドライエッチング、硝酸第2セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含む溶液によるウエットエッチングを用いることができる。また反射膜21としてアルミニウムを主成分とする材料を用いた場合には、CF4と酸素の混合ガスや、CCl4や塩素等によるドライエッチングや、燐酸と硝酸の混合液によるウエットエッチングを用いることができる。また反射増加膜22としてSiO2やTiO2の積層膜を用いた場合には、CF4などのフッ素系ガスによりパターニングできる。
第2の対向基板の製造方法は、リフトオフによりパターンを形成する方法である。透光性基板10上に、誘電体多層膜からなる反射増加膜22、反射膜21、低反射膜24とはエッチング特性が異なる感光性樹脂(レジスト)を塗布し、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて、マトリックス状のレジストパターンを形成する。次に、このレジストパターン付き透光性基板10上に、順次、誘電体多層膜からなる反射増加膜22、反射膜21、低反射膜24を形成する。これらの膜の形成方法は前述した通りである。次いで、レジスト剥離液でレジストパターンを剥離して、マトリックス状のパターンが形成された遮光性膜20を形成する。
Next, a method for manufacturing the counter substrate of the present embodiment will be described. The first method for manufacturing a counter substrate is a method for forming a pattern by etching.
First, in the
Next, a predetermined matrix pattern is formed on the
The pattern is formed by first applying a photosensitive resin (resist) on the
At this time, any of wet etching and dry etching may be used for the etching. For example, when a material mainly composed of Cr is used for the
The second method for manufacturing a counter substrate is a method for forming a pattern by lift-off. A photosensitive resin (resist) having etching characteristics different from those of the
更に、このようにしてマトリックス状のパターンが形成された遮光性膜20と、透光性基板10を覆うようにITO膜等からなる対向電極25をスパッタリング法などにより形成する。
以上のようにして、本実施の形態の対向基板100を得ることが出来る。
また、前述の図3に示すように、本実施の形態の対向基板100を、画素電極7と該画素電極7を駆動するためのTFTなどのスイッチング素子8とが形成された駆動基板3と所定の間隔を介して対向して配置し、対向基板100と駆動基板3間の間隔内に液晶層5を充填することにより、液晶パネル1が得られる。
Further, the light-shielding
As described above, the
Further, as shown in FIG. 3 described above, the opposing
以上説明したように、本実施の形態の対向基板100は、遮光性膜20の高反射膜23を誘電体多層膜からなる反射増加膜22と反射膜21との積層構造としたので、従来の反射膜のみの高反射膜の反射率(約80%)と比較して遮光性膜における反射率を90%以上と高めることができる。その結果、液晶表示パネルの温度上昇を抑え、熱による誤動作を有効に防止することができる。また、本実施の形態の対向基板100は、遮光性膜20の透光性基板10(ガラス基板)との密着性が良く、反射増加膜22として膜応力が小さい酸化物膜(例えば具体的にはTiO2/SiO2)を反射膜21(例えば具体的にはAl)との間に介在することにより、遮光性膜の線幅を狭小化しても膜剥れを防止することができる。さらに、低反射膜24により、駆動基板側からの戻り光などによる液晶層内の迷光を吸収して反射を抑えることができる。
As described above, in the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4は本発明の第2の実施形態に係る対向基板200の構成を示す縦断面図、図5は図4におけるB部の拡大図である。上述した第1の実施の形態においては、遮光性膜20として、高反射膜23上に低反射膜24が形成されたものを説明したが、本実施形態に示すように、透光性基板10上に遮光性膜20として、誘電体多層膜からなる反射増加膜22及び反射膜21からなる高反射膜23のみを有するものでもよい。
このような構成を有する対向基板200は、低反射膜を形成しないこと以外は、前述の第1の実施の形態と同様の方法で製造する事が出来る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a
The
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
図6は本発明の第3の実施形態に係る対向基板の構成を示す縦断面図である。
本実施の形態の対向基板300は、前述の第1又は第2の実施形態における対向基板の遮光性膜が形成される側と反対側の面に、複数のマイクロレンズ35が形成されている点で、前述の実施形態の対向基板と構成が異なっている。なお、透光性基板10及び遮光性膜20については、前述の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。遮光性膜20は、前述の第1の実施形態のように高反射膜23と低反射膜24で構成されていても、前述の第2の実施形態のように高反射膜23のみで構成されていてもよい。
図6に示すマイクロレンズ基板付き対向基板300は、前述の第1又は第2の実施形態における対向基板の構成要素に加え、別の透光性基板31、高屈折率媒質33を有している。透光性基板31の透光性基板10と接する面には底壁面が曲面をなす多数の凹部32がマトリックス状に設けられた遮光性膜の開口と対向する位置に設けられ、この凹部32に高屈折率媒質33が充填されて複数のマイクロレンズ35を有するマイクロレンズ基板を構成している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the counter substrate according to the third embodiment of the present invention.
The
The opposing
即ち、透光性基板10と、凹部32が設けられた透光性基板31との間には高屈折率媒質33が挟まれており、この凹部32と高屈折率媒質33とは凸レンズの機能を有するマイクロレンズ35を構成している。このマイクロレンズ35はその焦点が、マトリックス状に設けられた遮光性膜20の開口の中心に位置するように、位置、個数、および凹部32の底壁面の曲面が調整されているものである。
透光性基板31としては、透光性基板10と同様のガラス基板を用いることができる。高屈折率媒質33としては、透光性基板31に対して、屈折率の高い樹脂などを使用できる。このような樹脂として、例えば、チオカルバミン酸−s−アルキルエステル系樹脂、硫黄含有ウレタン系樹脂、硫黄含有ビニル系樹脂、硫黄含有ポリアミド、硫黄含有エポキシ樹脂などが挙げられる。
このマイクロレンズ基板付き対向基板300は、次のようにして製造することが出来る。
まず、透光性基板31の一面に、リソグラフィやエッチング等の手法により、所望の位置・個数・形状の凹部32を形成する。次に、この透光性基板31に形成された凹部32に高屈折率媒質33を充填して透光性基板10と接合する。以下は例えば前述の第1の実施形態の場合と同様に、透光性基板10のマイクロレンズ35が形成されていない側の面上に、誘電体多層膜からなる反射増加膜22と反射膜21とからなる高反射膜23を形成し、更にその上に低反射膜24を形成してこれらにマトリックス状のパターニングを行い、遮光性膜20とする。更に、その上に前述の実施形態と同様に対向電極25を形成する。このようにして、本実施の形態の対向基板300が得られる。
That is, the high-refractive-
As the light-transmitting
The opposing
First, the
このマイクロレンズ基板付き対向基板300を用いれば、液晶表示パネル用対向基板に入射する入射光は、まず透光性基板31を通過し、次にマイクロレンズ35を通過する際に光束が絞られる。その結果、大部分の入射光はマトリックス状に設けられた遮光性膜20の開口された部分を通過し、さらに駆動基板3上に形成されたスイッチング素子8を照射することなく駆動基板を通過する。
この結果、遮光性膜20および駆動基板上に形成されたスイッチング素子にかかる入射光および迷光による熱的負担が削減されるので、誤作動が起きない信頼性の高い液晶表示パネル用対向基板が得られる。又、光の利用効率を高めることができるので明るい良好な画像を得ることができる。
なお、本実施の形態のマイクロレンズとしては、上述した凹部を有する基板に高屈折率媒質を充填したマイクロレンズのみではなく、マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口位置に入射光を集光できる物であれば他の構造の物も適宜使用することができる。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、前述の各図中の符号を適宜使用する。
When the opposing
As a result, the thermal load due to incident light and stray light applied to the light-shielding
Note that, as the microlens of the present embodiment, not only the microlens in which the high refractive index medium is filled in the substrate having the concave portion described above, but also the incident light is focused on the opening position of the light shielding film provided in a matrix. As long as it is possible, other structures can be used as appropriate.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Note that, for convenience of description, reference numerals in the above-described drawings are appropriately used.
本実施例の液晶表示パネル用対向基板は、透光性基板10上に、誘電体多層膜からなる反射増加膜22及び金属膜からなる反射膜21の積層膜である高反射膜23よりなる遮光性膜が形成されている(図5参照)。
まず、透光性基板10として厚み1.1mmの石英ガラス基板を5枚用意した。次に、各透光性基板10上に形成される反射増加膜22として、透光性基板側から順に、TiO2膜、SiO2膜の各1層の2層からなる膜をスパッタリング法にて形成した。次に、上記SiO2膜上に、反射膜21として、可視光領域における反射率の高いAl合金(Ti添加)膜を形成した。この反射膜21の形成は、スパッタリング法にて行った。各層の厚みは、遮光性膜における反射率を考慮して、TiO2膜は54nm、SiO2膜は85nm、Al合金膜は30nmの厚さとした。このようにして、透光性基板10上に反射増加膜22と反射膜21の積層膜である高反射膜23を形成した。
次に、この高反射膜23に線幅が3.5μm、2.5μm、2.0μm、1.5μm、1.0μmと夫々異なるマトリックス状のパターンを形成した5枚の対向基板を作製した。このマトリックス状のパターン形成は以下のようにして行った。
The opposing substrate for a liquid crystal display panel of the present embodiment is a light-shielding structure comprising a light-transmitting
First, five quartz glass substrates having a thickness of 1.1 mm were prepared as the light-transmitting
Next, five opposing substrates were formed on the high-
高反射膜23のパターニングは、まず反射膜21であるAl合金膜上に感光性樹脂(レジスト)を5000Åの厚みで塗布し、フォトマスクを用いてレジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンをマスクとして、塩素系のガスを用いて、Al合金膜をエッチングした。続いて、CF4ガスを用いて、反射増加膜22であるSiO2膜及びTiO2膜を連続的にエッチングした。更に、レジスト剥離液を用いて、レジスト膜を溶解除去した。
このようにして、マトリックス状に形成された高反射膜23からなる遮光性膜を得た。
次に、マトリックス状に遮光性膜を形成した上記各透光性基板10を150℃に加熱し、遮光性膜パターン上を覆うように、透光性基板10の一面の全体に、対向電極としてのITO膜をスパッタリング法で成膜した。
以上のようにして、本実施例の5枚の液晶表示パネル用対向基板200を得た。
In patterning the
Next, using this resist pattern as a mask, the Al alloy film was etched using a chlorine-based gas. Subsequently, the SiO 2 film and the TiO 2 film serving as the
Thus, a light-shielding film composed of the
Next, each of the light-transmitting
As described above, five
各本実施例の液晶表示パネル用対向基板に対し、透光性基板10側より、可視光領域の550nmの光を入射したところ反射率は92%であり、非常に高い反射率が得られた。
また、上述の線幅が異なる5枚の対向基板について、以下に記載するセロハン粘着テープ剥離試験による膜付着力評価を実施した。
まず、5枚の対向基板サンプルへ、120℃(30分)と−55℃(30分)の高温低温の環境試験を1000サイクル行った。この後、対向基板に形成されたマトリックス状のパターンに対し、セロハン粘着テープによる剥離試験を行った。その結果、線幅が異なる5枚の対向基板全てにおいて、ガラス基板とマトリックス状のパターンとの剥離は全く起きなかった。従って、本実施例の対向基板は、画素の微細化の要求にも十分対応できることが確認された。
なお、セロハン粘着テープによる剥離試験とは、JISZ 1522に規定された粘着テープで幅12〜19mmの帯状のテープを、対向基板に形成されたマトリックス状のパターンに貼り付ける。次に、この粘着テープをマトリックス状のパターンの膜面と垂直になるように強く引っ張り、粘着テープを瞬間に引き剥がす。そして、このときのマトリックス状のパターンの剥離状態を評価する試験である。
When light of 550 nm in the visible light region was incident on the opposing substrate for the liquid crystal display panel from the
Further, with respect to the five opposing substrates having the different line widths described above, the evaluation of the film adhesion was performed by the cellophane adhesive tape peeling test described below.
First, 1000 cycles of high-temperature and low-temperature environmental tests of 120 ° C. (30 minutes) and −55 ° C. (30 minutes) were performed on five counter substrate samples. Thereafter, a peeling test using a cellophane adhesive tape was performed on the matrix-like pattern formed on the counter substrate. As a result, in all of the five opposing substrates having different line widths, separation between the glass substrate and the matrix-like pattern did not occur at all. Therefore, it was confirmed that the opposing substrate of this example can sufficiently cope with the demand for finer pixels.
In the peeling test using a cellophane adhesive tape, a band-shaped tape having a width of 12 to 19 mm with an adhesive tape specified in JISZ 1522 is attached to a matrix-like pattern formed on an opposite substrate. Next, the adhesive tape is strongly pulled so as to be perpendicular to the film surface of the matrix pattern, and the adhesive tape is instantly peeled off. And it is a test for evaluating the peeling state of the matrix pattern at this time.
本実施例の対向基板は、透光性基板10上に形成される遮光性膜20において、誘電体多層膜からなる反射増加膜22と金属膜からなる反射膜21の積層膜よりなる高反射膜23上に、上記金属膜よりも反射率の低い低反射膜24が形成されている点で、前記実施例1と異なる。
まず、実施例1と同様に、5枚の石英ガラスからなる透光性基板10上に、TiO2膜、SiO2膜の積層膜からなる反射増加膜22と、Al合金からなる反射膜21を形成した。
次に、低反射膜24として、上記Al合金との密着力に優れた窒化クロム薄膜を選択し、Al合金膜上に800Åの厚さに成膜した。成膜方法は、Crターゲットを用い、酸素ガスを含有するアルゴンガスを流しながらスパッタリング法で行った。
このようにして、反射増加膜22と反射膜21の積層膜である高反射膜23及び、低反射膜24を形成した。
The counter substrate of the present embodiment is a high-reflection film made of a laminated film of a reflection-enhancing
First, as in the first embodiment, a
Next, as the
Thus, a
次に、これらの層に線幅が3.5μm、2.5μm、2.0μm、1.5μm、1.0μmと夫々異なるマトリックス状のパターンを形成した5枚の対向基板を作製した。マトリックス状のパターン形成は以下のようにして行った。
パターニングは、まず、低反射膜24である窒化クロム薄膜上に感光性樹脂(レジスト)を5000Åの厚みで塗布し、フォトマスクを用いてレジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて、低反射膜24である窒化クロム膜と反射膜21であるAl合金膜をエッチングした。続いて、実施例1と同様にして、反射増加膜22であるSiO2膜及びTiO2膜をエッチングし、その後、レジスト膜を溶解除去した。
このようにして、反射増加膜22及び反射膜21からなる高反射層23と、低反射層24が積層され、マトリックス状に形成された遮光性膜20を得た。
次に、実施例1と同様の方法で、透光性基板10の遮光性膜20が形成された側の面に、対向電極としてのITO膜を形成した。
Next, five opposing substrates in which matrix patterns having different line widths of 3.5 μm, 2.5 μm, 2.0 μm, 1.5 μm, and 1.0 μm on these layers were formed. The formation of a matrix pattern was performed as follows.
For patterning, first, a photosensitive resin (resist) was applied to a thickness of 5000 ° on a chromium nitride thin film as the
Next, using the resist pattern as a mask, the chromium nitride film as the
In this way, a high-
Next, in the same manner as in Example 1, an ITO film as a counter electrode was formed on the surface of the light-transmitting
以上のようにして、本実施例の5枚の液晶表示パネル用対向基板100を得た(図1、図2参照)。
本実施例の液晶表示パネル用対向基板に対し、遮光性膜20を形成していない側の透光性基板10面より、可視光領域の波長550nmの光を入射したところ、遮光性膜20が形成された領域における反射率は92%であり、非常に高い反射率が得られた。一方、透光性基板10の遮光性膜20が形成された側の面から波長550nmの光を入射したところ、遮光性膜20が形成された領域における反射率は、約12%であり、十分低い反射率を有していた。
また、実施例1と同様に、上述の線幅が異なる5枚の対向基板についてセロハン粘着テープ剥離試験による膜付着力評価を実施した。その結果、線幅が異なる5枚の対向基板全てにおいて、ガラス基板とマトリックス状のパターンとの剥離は全く起きなかった。従って、本実施例の対向基板は、画素の微細化の要求にも十分対応できることが確認された。
As described above, five
When light having a wavelength of 550 nm in the visible light region was incident on the opposing substrate for the liquid crystal display panel of the present embodiment from the surface of the light-transmitting
Further, similarly to Example 1, the film adhesion evaluation by the cellophane adhesive tape peeling test was performed on the five opposing substrates having different line widths described above. As a result, in all of the five opposing substrates having different line widths, separation between the glass substrate and the matrix-like pattern did not occur at all. Therefore, it was confirmed that the opposing substrate of this example can sufficiently cope with the demand for finer pixels.
本実施例の対向基板は、透光性基板10の遮光性膜20が形成される側と反対側に、遮光性膜20の開口部に対応した位置に多数のマイクロレンズ35が形成されたマイクロレンズ基板31が接合されている点で、実施例2と異なる(図6参照)。
まず、マイクロレンズを形成する透光性基板31として、厚さ1.1mmの石英ガラス基板を用意した。このガラス基板上に、複数の凹部32を形成した。この凹部32は、該凹部に高屈折率樹脂を充填した際に、透光性基板10の外側から投射される光が後工程で透光性基板10上に設けられるマトリックス状の遮光性膜20の開口部の中心に集光されるように、その位置・個数・形状が設計されている。
次に、厚さ1.1mmの石英ガラスからなる透光性基板10を準備し、上記の凹部32が形成された透光性基板31の凹部が形成された側と、この透光性基板10の間に、高屈折率樹脂(チオカルバミン酸−s−アルキルエステル系樹脂)を充填して接合した。このことにより、凹部32内には、高屈折率樹脂が充填され、多数のマイクロレンズ35が形成されたマイクロレンズ基板を得た。
次に、このマイクロレンズ基板の、透光性基板10上に、実施例2と同様の材料及び方法で、マトリックス状に設けられた遮光性膜20と、対向電極であるITO膜を形成し、遮光性膜パターンの線幅がそれぞれ異なる5枚の本実施例の対向基板300を得た。
The opposing substrate of the present embodiment is a micro substrate having a large number of
First, a quartz glass substrate having a thickness of 1.1 mm was prepared as a
Next, a light-transmitting
Next, a light-shielding
本実施例の液晶表示パネル用対向基板に対し、遮光性膜20を形成していない側の透光性基板10面より、可視光領域の波長550nmの光を入射したところ、遮光性膜20が形成された領域における反射率は92%であり、非常に高い反射率が得られた。一方、透光性基板10の遮光性膜20が形成された側の面から波長550nmの光を入射したところ、遮光性膜20が形成された領域における反射率は12%であり、十分低い反射率を有していた。
また、実施例1と同様に、上述の線幅が異なる5枚の対向基板についてセロハン粘着テープ剥離試験による膜付着力評価を実施した。その結果、線幅が異なる5枚の対向基板全てにおいて、ガラス基板とマトリックス状のパターンとの剥離は全く起きなかった。従って、本実施例の対向基板は、画素の微細化の要求にも十分対応できることが確認された。
When light having a wavelength of 550 nm in the visible light region was incident on the opposing substrate for the liquid crystal display panel of the present embodiment from the surface of the light-transmitting
Further, similarly to Example 1, the film adhesion evaluation by the cellophane adhesive tape peeling test was performed on the five opposing substrates having different line widths described above. As a result, in all of the five opposing substrates having different line widths, separation between the glass substrate and the matrix-like pattern did not occur at all. Therefore, it was confirmed that the opposing substrate of this example can sufficiently cope with the demand for finer pixels.
上述の実施例2において、誘電体多層膜からなる反射増加膜22をスパッタリング法によりNb2O5(屈折率n=2.35)膜を55nm、SiO2(屈折率n=1.46)膜を85nmとした以外は実施例2と同様にして液晶表示パネル用対向基板を作製した。上述と同様に遮光性膜20を形成していない側の透光性基板10面より、可視光領域の波長550nmの光を入射したところ、遮光性膜20が形成された領域における反射率は92%であり、非常に高い反射率が得られた。一方、透光性基板10の遮光性膜20が形成された側の面から波長550nmの光を入射したところ、遮光性膜20が形成された領域における反射率は約12%であり、十分低い反射率を有していた。
また、上述の線幅が異なる5枚の対向基板についてセロハン粘着テープ剥離試験による膜付着力評価を実施した。その結果、線幅が異なる5枚の対向基板全てにおいて、ガラス基板とマトリックス状のパターンとの剥離は全く起きなかった。従って、本実施例の対向基板は、画素の微細化の要求にも十分対応できることが確認された。
In the above-described second embodiment, the
In addition, the evaluation of the film adhesive force by the cellophane adhesive tape peeling test was performed on the five opposing substrates having different line widths. As a result, in all of the five opposing substrates having different line widths, separation between the glass substrate and the matrix-like pattern did not occur at all. Therefore, it was confirmed that the opposing substrate of this example can sufficiently cope with the demand for finer pixels.
以下、上記実施例に対する比較例を説明する。
比較例
本比較例は、実施例2の高反射膜における反射増加膜であるTiO2/SiO2積層膜を設けず、透光性基板上に直接Al合金を形成して遮光性膜の高反射膜とした点で実施例2と異なる。それ以外は、実施例2と同様の構成として、実施例2と同様の方法で、遮光性膜パターンの線幅がそれぞれ異なる本比較例の対向基板を5枚作製した。
本比較例の対向基板において、遮光性膜を形成していない側の透光性基板10面より、可視光領域の波長550nmの光を入射したところ、遮光性膜20が形成された領域における反射率は84%であり、実施例2と比較して低い値であった。
また、前記セロハン粘着テープ剥離試験の後、線幅が異なるガラス基板上に形成されたマトリックス状のパターンを確認したところ、パターンの線幅が2.0μm以下のものについて、膜割れや膜剥れが確認された。
以上、実施例1〜4に示すように、遮光性膜における高反射膜として、誘電体多層膜からなる反射増加膜を設けることにより、反射膜単体(比較例)と比べ8%反射率が増加し、遮光性膜の反射率は90%以上と高反射率が得られると共に、マトリックス状パターンの線幅が2μm以下であっても膜割れや膜剥れが起きない対向基板を得ることが出来た。
Hereinafter, a comparative example for the above embodiment will be described.
Comparative Example In this comparative example, an Al alloy was directly formed on a light-transmitting substrate without providing a TiO 2 / SiO 2 laminated film, which was a reflection-enhancing film in the high-reflection film of Example 2, and a high reflection of the light-shielding film was obtained. Example 2 differs from Example 2 in that it was a film. Other than that, five counter substrates of this comparative example having different line widths of the light-shielding film patterns were produced in the same manner as in Example 2 with the same configuration as in Example 2.
In the counter substrate of this comparative example, when light having a wavelength of 550 nm in the visible light region was incident from the surface of the light-transmitting
Further, after the cellophane adhesive tape peeling test, when a matrix-like pattern formed on a glass substrate having a different line width was confirmed, a film having a line width of 2.0 μm or less was found to have a film crack or peeling. Was confirmed.
As described above, as shown in Examples 1 to 4, by providing a reflection-enhancing film made of a dielectric multilayer film as a highly reflective film in the light-shielding film, the reflectance was increased by 8% as compared with the reflection film alone (comparative example). In addition, a high reflectivity of 90% or more of the light-shielding film can be obtained, and an opposing substrate in which film cracking or film peeling does not occur even when the line width of the matrix pattern is 2 μm or less can be obtained. Was.
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、請求項1の発明に係る液晶表示パネル用対向基板によれば、対向基板の透光性基板上に設けられる遮光性膜を、誘電体多層膜からなる反射増加膜と反射膜の積層構造からなる高反射膜を有する構成とすることにより、投射光が液晶表示パネルの外側から対向基板に入射される側の遮光性膜の反射率を反射膜単層の場合(約80%)に比べて90%以上とより高くすることができるので、遮光性膜での光の吸収を従来より更に低減し、強度の高い光源を用いても液晶表示パネルの温度上昇を十分に抑制でき、誤動作を起こさない信頼性の高い液晶表示パネル用対向基板が得られる。また、誘電体多層膜を設けることにより、遮光性膜の透光性基板(例えばガラス基板)との付着力を向上することが可能になる。
なお、前記反射増加膜は、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と、相対的に屈折率の低い材料からなる低屈折率誘電体薄膜との2層構造の積層膜、又は前記高屈折率誘電体薄膜と前記低屈折率誘電体薄膜とを交互に複数層積層した積層膜からなる構成とすることにより、光の多重反射による干渉効果を利用して入射された投射光を効率的に反射することが可能になる。
(The invention's effect)
As described above in detail, according to the counter substrate for a liquid crystal display panel according to the invention of claim 1, the light-shielding film provided on the light-transmitting substrate of the counter substrate is a reflection-enhancing film made of a dielectric multilayer film. And a reflective film having a laminated structure of a reflective film and a light-shielding film on the side where the projected light is incident on the opposing substrate from the outside of the liquid crystal display panel. 90% or more compared to about 80%), so that light absorption by the light-shielding film can be further reduced, and the temperature rise of the liquid crystal display panel can be sufficiently increased even when a high-intensity light source is used. Thus, a highly reliable counter substrate for a liquid crystal display panel which does not cause a malfunction can be obtained. Further, by providing the dielectric multilayer film, it is possible to improve the adhesion of the light-shielding film to the light-transmitting substrate (for example, a glass substrate).
The reflection increasing film has a two-layer structure of a high refractive index dielectric thin film made of a material having a relatively high refractive index and a low refractive index dielectric thin film made of a material having a relatively low refractive index. Or a configuration in which the high-refractive-index dielectric thin film and the low-refractive-index dielectric thin film are alternately laminated to form a laminated film, so that the projection is performed by utilizing an interference effect due to multiple reflection of light. Light can be efficiently reflected.
また、請求項2の発明によれば、このような反射増加膜を構成する高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜の材料として酸化チタン又は酸化ニオブと酸化ケイ素の組み合わせとすることにより、遮光性膜と透光性基板との密着性もとくに優れ、線幅が2μm以下のパターンでも膜応力による膜剥れを防止できる。酸化ニオブと酸化ケイ素の組合せによると、このような効果に加えて、成膜要因による膜欠陥を低減できる。
また、請求項3の発明によれば、前記反射膜として、アルミニウム、銀又はこれらを主成分とする合金を用いることにより、液晶表示パネルに入射される投射光を遮光性膜が形成された領域において反射し、とくに通常の液晶表示装置に使用される可視光の波長域での反射率が高い。
また、請求項4の発明によれば、前記遮光性膜として、前記反射膜上に駆動基板側からの戻り光による反射を抑制する反射率の低い低反射膜を有することにより、前記請求項1の発明の効果に加えて、液晶層内で発生した迷光を低反射層で吸収して反射を抑え、液晶表示パネルの誤動作を防止する。
According to the second aspect of the present invention, titanium oxide or a combination of niobium oxide and silicon oxide is used as a material of the high refractive index dielectric thin film and the low refractive index dielectric thin film constituting such a reflection increasing film. In addition, the adhesion between the light-shielding film and the light-transmitting substrate is particularly excellent, and peeling of the film due to film stress can be prevented even in a pattern having a line width of 2 μm or less. According to the combination of niobium oxide and silicon oxide, in addition to such effects, film defects due to film formation factors can be reduced.
Further, according to the invention of
Also, according to the invention of claim 4, the low-reflection film having a low reflectance for suppressing reflection by return light from the drive substrate side is provided on the reflection film as the light-shielding film. In addition to the effects of the invention, stray light generated in the liquid crystal layer is absorbed by the low reflection layer to suppress reflection, thereby preventing malfunction of the liquid crystal display panel.
また、請求項5の発明によれば、前記透光性基板の遮光性膜が形成された側とは反対側に複数のマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板を設けることにより、液晶表示パネルの外側から対向基板へ入射した入射光は、各マイクロレンズを通過する際に光束が絞られて、マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口部分を通過し、さらに駆動基板上に形成されたスイッチング素子を照射することなく駆動基板を通過するので、遮光性膜にあたる入射光による熱的負担が削減され、誤動作を起こさない液晶表示パネルの信頼性がより高まり、さらに光の利用効率が高まり明るい画像が得られる。
Further, according to the invention of
1 液晶表示パネル
3 駆動基板
5 液晶層
7 画素電極
8 スイッチング素子
10 透光性基板
20 遮光性膜
21 反射膜
22 反射増加膜
23 高反射膜
24 低反射膜
25 対向電極
31 透光性基板
35 マイクロレンズ
100,200 液晶表示パネル用対向基板
300 マイクロレンズ基板付き対向基板
REFERENCE SIGNS LIST 1 liquid
Claims (5)
前記対向基板は、透光性基板上の前記駆動基板と対向する側にマトリックス状に設けられた遮光性膜が形成されており、
前記遮光性膜は、前記透光性基板上に順次形成された、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と、相対的に屈折率の低い材料からなる低屈折率誘電体薄膜との2層構造の積層膜、又は前記高屈折率誘電体薄膜と前記低屈折率誘電体薄膜とを交互に複数層積層した積層膜からなる反射増加膜と、前記対向基板に入射する入射光を反射させる反射膜とからなる高反射膜を有することを特徴とする液晶表示パネル用対向基板。 A counter substrate for a liquid crystal display panel disposed to face a driving substrate having a plurality of pixel electrodes via a liquid crystal layer,
The opposing substrate is formed with a light-shielding film provided in a matrix on a side of the light-transmitting substrate facing the driving substrate,
The light-shielding film includes a high-refractive-index dielectric thin film formed of a material having a relatively high refractive index and a low-refractive-index dielectric formed of a material having a relatively low refractive index, which are sequentially formed on the translucent substrate. A reflection film comprising a laminated film having a two-layer structure with a body thin film or a laminated film in which a plurality of the high-refractive-index dielectric thin films and the low-refractive-index dielectric thin films are alternately laminated; An opposing substrate for a liquid crystal display panel, comprising a high reflection film comprising a reflection film for reflecting incident light.
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