JPH02144525A

JPH02144525A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH02144525A
Application number: JP63298224A
Authority: JP
Inventors: Junji Kondo; 淳司近藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1990-06-04
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714069B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は透過型でアクティブマトリクス型の液晶表示
装置に関する。

（従来の技術）近年、液晶を用いた表示素子は、テレビ表示やグラフィ
ックデイスプレィ等を指向した大容聞で高密度のアクテ
ィブマトリクス型表示素子の開発及び実用化が盛んであ
る。このような表示素子では、クロストークのない高コ
ントラストの表示が行えるように、各画素の駆動と制御
を行う手段として半導体スイッチが用いられる。その半
導体スイッチとしては、透過型表示が可能であり大面積
化も容易である等の理由から、透明絶縁基板上に形成さ
れたＴＰＴ等が、通常用いられている。

第４図はＴＰＴを備えた表示画素電極アレイを用いた液
晶表示装置の一画素を表す断面図である。

同図において、第１基板１上には、ゲート電極２、ゲー
ト絶縁膜３、アモルファスシリコン（ａ−ｓ　＋　＞か
うなる半導体層４、ドレイン電極５及びソース電極６か
ら構成される薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、　ＴＦＴ）　７と、このＴＦＴ
７のソース電極６に接続された画素電極８とが形成され
、更に、ＴＦＴ７と画素電極８を覆うように保護層９が
形成されている。また、第２基板１０上には、所定の位
置に遮光層１１が形成され、更に、この遮光層１１を覆
゛うように全面に対向電極１２が形成されている。そし
て、第１及び第２基板１．１０の間隙には、液晶層１３
が挟持されて、液晶表示素子１４が構成されている。ま
た、第２基板１０の後方にはバックライト１５を設置し
、表示は第１基板１側から観察するものとする。ここで
、遮光層１１は、画素間の境界にある無電極部分を覆う
役目と、バックライ１−１５からの光或いは周囲の外光
によってＴＦＴ７の特性、特にオフ特性が変わることを
防ぐ役目を有し”Ｃいる。

第５図は第４図と同じ＜ＴＦＴを備えた表示画素Ｎ極ア
レイを用いた液晶表示装置の一画素を表す断面図であり
、第４図と対応する部分には同一の符号を付しである。

第５図においては、第１基板１の後方にバックライト１
５を設置している点が第４図の場合と異なっている。

これらの液晶表示装置では、ゲート電極２に書き込みパ
ルスを与えることで、ドレイン電極５とソース電極６の
間が導通状態になってトレイン電極５の信号が画素電極
８に伝わり、画素電極８と対向電極１２に挟持された液
晶層１３の容量に信号が蓄積される。これにより、画素
が動作状態となり、画素に信号が書き込まれる。書き込
みパルスが立ち下がってから、次の書き込みパルスが与
えられるまでの間は、液晶層１３は保持状態となり、液
晶層１３の容量によって液晶表示素子の動作が保持され
る。この際、ドレイン電極５とソース電極６の間は理想
的には非導通状態であるが、ＴＦＴ７の半導体層４を構
成するａ−３ｉが光導電性を有するため、外光がＴＦＴ
７の部分に入ると、ドレイン電極５とソース電極６の間
は完全な非導通状態とはならず、画素電極８の電位は徐
々にトレイン電極５の電位に近づいていく。従って、保
持状態にあるときも絶えず信号電位の影響を受け、いわ
ゆるクロストークと呼ばれる現象が表示コントラスト低
下の一因となったり、或いは、画面内で輝度むらを生じ
たりする。

そこで、外光がＴＦＴ７の部分に入るのを防ぐために、
−収約には第４図や第５図に示すような遮光層１１を設
けている。この遮光層１１の材料としては、大ぎく分け
で染色材料と金属膜の２つが考えられるが、染色材料は
微細加工性に欠けるという欠点を有しているため、金属
膜が用いられることが多い。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、遮光層１１の材料として金属膜を用いた
場合、第４図に示した配置では、表示観察面からの外光
が遮光層１１によって反射され、その反射光がＴＦＴ７
の半導体層４に影響を５える。

また、第５図に示した配置では、バックライト１５から
の光が遮光層１１によって反射され、この反射光がＴＦ
Ｔ７の半導体層４に影響を与えたり、或いは、周囲から
の外光が表示面で反射して表示上で影響を受けることが
ある。この場合、保持動作中にＴＦＴ７を通過するリー
ク電流が大きくなり、画面の上下で輝度むらが生じたり
、クロストークを生じたり或いは画面のちらつきの一因
になっていた。

この発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたも
のである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、一主面上に薄膜素子及びこれに接続される
画素電極からなる一画素をマトリクス状に配置した第１
基板と、一主面上に対向電極及び画素電極に対応した所
定の開口部を有する遮光層が形成された第２基板と、第
１及び第２基板を互いの一主面側が対向するように組み
合わせて得られる間隙に挟持した液晶とを有する液晶表
示素子と、この液晶表示素子を照射する照明手段とを備
えた液晶表示装置についてのものであり、遮光層が金属
酸化膜／′金属膜／金属酸化膜の三層構造を含み且つ最
上層及び最下層が反射防止膜としての上記金属酸化膜か
らなる。

なお、反射防止膜どしては、金属酸化膜以外の他の材料
も考えられるが、他の材料を用いた場合は液晶表示素子
の一１造工程をある程度まで増加させることになり、実
用的ではない。

（作　用）遮光層の構成を上述のように規定することににす、第１
及び第２基板のいずれを表示観察面とした場合にも、遮
光層に起因して発生する外部からの光の反射光を抑えら
れ、表示品位及びスイッチング素子の正常な動作特性を
維持することができる。

例えば、第３図は第４図或いは第５図における第２基板
１０に相当する部分の拡大断面図であり、遮光層の構成
が第３図（ａ）では金属膜２０、第３図（ｂ）では金属
膜２０と金属酸化膜２１を順次積層した形、第３図（Ｃ
）では金属酸化膜２１と金属膜２０を順次積層した形と
している。そして、第４図或いは第５図における第１基
板１側を表示観察面とした場合には、第３図（ａ）、（
Ｃ）では表示側からの外光が遮光層で反１４シて薄膜素
子に達する光を抑えられない。また、第４図或いは第５
図における第２基板１０側を表示観察面とした場合には
、第３図（ａ、）、（Ｃ）ではバックライトがらの光が
遮光層で反射して薄膜素子に達する光を抑えられず、且
つ第３図（ａ）、（ｂ）では表示側からの外光が遮光層
で反射して表示面での反射光になるのを防ぐことができ
ない。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、第４
図や第５図と対応する部分には同一の符号を付しである
。同図において、例えばガラスからなる第１基板１の一
主面上には、例えばＣｒ膜をスパッタ法で被膜した後、
所定の形状にフォトエツチングすることによりグー１〜
電極２が形成され、更に、これを覆うように例えばＳ！
ＯＸからなるゲート・絶縁膜３がプラズマＣＶＤ法によ
り形成されＣいる。そして、ゲート絶縁膜３上のゲート
電極２に対向する部分ＧＪは、例λばｉ型の水素化アモ
ルファスシリコン（ａ−３ｉ：Ｈ）からなる半導体層４
がプラズマＣＶＤ法を利用しで形成されている。そして
、半導体層４のソース領域側に隣接するゲート絶縁膜３
上には、例えばＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド
）膜をスパッタ法で被膜した後、所定の形状にフォトエ
ツチングすることにより画素電極８が設（プられている
。また、ソース領域にはソース電極６の一端が接続され
、ソース電極６の他端は画素電極８上に延在して接続さ
れている。更に、ドレイン領域にはトレイン電極５の一
端が接続されている。ここで、トレーイン電極５とソー
ス電極６とは、例えばＭＯ膜とＡ１膜とをスパッタ法で
順次被膜した後、所定の形状にフォトエツチングすると
いう同じ工程で形成している。こうして第１基板１上に
、所定の薄膜素子７即ちＴＰＴと、これに接続される画
素電極８が得られる。ここで、薄膜素子７とこれに接続
される画素電極８により一画素が構成されており、図示
はしていないが、この一画素は第１基ｆｆ１１．ｔでマ
トリクス状に配置されている。そして、第１基板１の一
主面上には、更に全面に例えば３ｉＱ×からなる保護膜
９が形成されている。

一方、例えばガラスからなる第２基板１０の一主面上に
は、例えばＩＴＯからなる対向電極１２、及び画素電極
８に対応した所定の開口部を有するブラックマトリクス
としての遮光層１１が順次形成されている。ここで、遮
光層１１は例えば酸化クロムからなる金属酸化膜１１ａ
／例えばクロムからなる金属膜１１ｂ／’例えば酸化ク
ロムからなる金属酸化膜１１Ｃの三層構造を含んでおり
、遮光層１１内において、金属酸化膜１１ａは第２基板
１０と対向する最下層、金属酸化膜１１ｃは対向Ｎ極１
２と対向する最上層に存在している。そして、金属膜１
１ｂの膜厚が約１０００オングストロームであるのに対
し、金属酸化膜１１ａ　、　ｌｌｃの膜厚は数十オンダ
スト日−へで、金属膜１１ｂの膜厚に比べ無視できるほ
ど薄い。

また、遮光層１１の形成工程は、まず、膜厚ｒ＆−ｔオ
ングストロームのクロム層を形成した後に陽極酸化法等
の方法で酸化処理を施し、更にこの」二に、膜厚約１ｏ
ｏｏオングストロームのクロム層を形成して、この表面
から深さ数十オングストロームのクロム層を酸化させ、
次に、所定の形状にバターニングずればよい。そして、
第１及び第２基板１゜１０とは互いの一主面側が対向す
るように組み合わせられ、これにより得られる間隙には
液晶層１３が挟持されている。こうして、所望のアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示素子１４が得られる。また
、第１基板１の後方には、例えば冷陰極放電管からなる
照明手段１５が設置されており、第１基板１の他主面側
から照明を行う形になっている。

この実施例でｔよ、遮光層１１における反射防止膜とし
ての金属酸化膜１１Ｃの働きにより、第１基板１を通過
する光が遮光層１１で反射されて薄膜素子７に入射され
る割合（よ、第３図（ａ）の場合の２０％程度まで低減
される。従って、保持動作期間中の画素電極８の電位変
動も、非常に小さくすることができる。また、表示観察
面となる第２基板１０側から入射した外光に対しては、
反則防止膜としての金属酸化膜１１ａの存在により反射
率は小さくなり、コントラストの低下による表示の児ず
らざは感じられない。

第２図は遮光層１１の構成をこの実施例と同様にＥ層構
造とした場合と第３図（Ｃ）と同様に三層構造とした場
合における信号電圧（Ｖ）と透過率（％）の関係を示す
図である。第２図かられかるように、遮光層１１の構成
を金属酸化１１１１ａ　／金属膜１１ｂ／金属酸化膜１
１Ｃの三層構造とすることにより、第３図（Ｃ）の二層
構造の場合と比べ、例えば透過率が５０％となる信＠電
圧を１００〜３００　ｍＶ低くすることができる。これ
は、金属酸化膜１１ｅが加わることにより、液晶表示素
子１４の内部で遮光層１１に反射される光が減少したた
めと考えられる。

なお、この実施例では、照明手段１５を第１基板１側に
設けたが、これは第２基板１０側に設置しても同様の効
果を有することは言うまでもない。

［発明の効果］この発明は、ブラックマトリックスとしての遮光層を金
属酸化膜／金属膜／金属酸化膜の三層構造を含む形にし
且つ最上層及び最下層を上記金属酸化膜にすることによ
り、バックライトをどちらの基板側に設置した場合にも
、バックライトからの光或いは表示を観察する際の外光
による影響を受けることなく、良好な画質を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は液
晶表示素子の信号電圧と透過率の関係を示す図、第３図
は遮光層の部分の拡大断面図、第４図と第５図は従来の
液晶表示装置の一例を示す断面図である。１・・・第１基板、　　７・・・薄膜素子８・・・画素
電極、１０・・・第２基板１１・・・遮光層、　　　　
ｌｌａ、　ｌｉｃ・・・金属酸化膜１１ｂ・・・金属膜
、１２・・・対向電極１３・・・液晶層、１４・・・液
晶表示素子１５・・・照明手段代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　竹　花　喜久男第１図イ畜４５゛１む□［ｖ］第因口−一−一一一ニコー１５ ↓↓↓↓↓↓↓

Claims

【特許請求の範囲】

一主面上に薄膜素子及びこれに接続される画素電極から
なる一画素をマトリクス状に配置した第１基板と、一主
面上に対向電極及び前記画素電極に対応した所定の開口
部を有する遮光層が形成された第２基板と、前記第１及
び第２基板を互いの前記一主面側が対向するように組み
合わせて得られる間隙に挟持した液晶とを有する液晶表
示素子と、この液晶表示素子を照射する照明手段とを備
えた液晶表示装置において、前記遮光層は金属酸化膜／
金属膜／金属酸化膜の三層構造を含み且つ最上層及び最
下層が前記金属酸化膜からなることを特徴とする液晶表
示装置。