JPH06194684A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮光手段が形成される透光性基板の表面を梨
子地状とし、良好な表示を得ることができ、かつ遮光手
段の密着性が向上した液晶表示装置を提供する。 【構成】 基板１１の領域２７は梨子地化処理されて、
遮光層１４が形成される。遮光層１４の表面１４ａを含
む基板１１の表面１１ａには、カラーフィルタ１５およ
び対向電極１６がこの順に形成される。また、基板１２
の表面１２ａには、ＴＦＴ素子２８と画素電極２４とが
形成される。前記基板１１の表面１１ａと基板１２の表
面１２ａとは、液晶層１３を介して配置され、前記基板
１１の領域２７は、基板１２のＴＦＴ素子２８に対応し
た領域とされる。したがって、遮光層１４の密着性を向
上することができ、さらに入射光を散乱させて良好な表
示を得ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
特にブラックマトリクスと称される遮光手段を有するア
クティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、電極を有する一対の透
光性基板間に液晶分子を配向させて介在したものであ
り、前記液晶分子の配向状態を電気的に制御して光を透
過／遮断し、画像表示を行う。このような液晶表示装置
は、電子式卓上計算機（電卓）やデジタル時計などの表
示手段として幅広く実用化されるとともに、今日ではラ
ップトップコンピュータ、テレビ受像機およびワードプ
ロセッサなどの表示手段として急速に普及されている。
液晶表示装置の急速な普及に伴い、表示の大容量化およ
びカラー化が要求され、たとえば単純マトリクス駆動に
比べて高精細であり、高画質な表示が可能であるアクテ
ィブマトリクス駆動が要求される。

【０００３】カラー表示化に際しては、たとえば液晶表
示素子の画像に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の
画素が１対１で対応して配置されるカラーフィルタが設
けられる。前記Ｒ，Ｇ，Ｂの画素の間には、必要に応じ
てブラックマトリクスと称される遮光手段が形成され
る。この遮光手段は、画素電極以外の領域、たとえばＴ
ＦＴ（Thin Film Transistor）方式のＴＦＴ素子、走査
線、および信号線に対応した領域に形成され、非選択電
圧印加時の光を遮断して液晶表示素子のコントラストを
向上するものである。このような遮光手段には、大別し
て染色材料と金属膜との２つが用いられるが、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ので、金
属膜が用いられる傾向がある。

【０００４】図５は、従来の液晶表示装置８の遮光層４
を示す断面図である。遮光手段である遮光層４は、金属
酸化物膜２−金属膜３−金属酸化物膜２の３層構造を有
している。液晶表示装置８は、透光性基板１と、図示し
ない対向基板との間に液晶層７を介在したものである。
対向基板上には、たとえば画素電極と、前述したような
ＴＦＴ素子、走査線、および信号線とが形成されてい
る。透光性基板１の液晶層７側表面１ａ上であって、前
記対向基板に形成されたＴＦＴ素子、走査線および信号
線に対応した領域には、金属酸化物膜２、金属膜３、お
よび金属酸化物膜２がこの順に積層されて３層構造を有
する遮光層４が形成される。この遮光層４の一部表面を
含む基板１の表面１ａ上には、カラーフィルタ（Ｒ）５
ａ、カラーフィルタ（Ｇ）５ｂ、および図示しないカラ
ーフィルタ（Ｂ）を含むカラーフィルタ５が形成され、
さらにカラーフィルタ５の表面と遮光層４の表面とに
は、前記対向基板に形成された画素電極に対応した対向
電極６が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した遮光層４
として金属膜を１層だけ設けると、表示面、たとえば基
板１の液晶層７とは反対側表面１ｂから入射した光のう
ち、遮光層４に入射した光は、該遮光層４で反射する。
このため、コントラストの低下が生じ、視認性が悪くな
るという問題が生じる。また、たとえば図示しない対向
基板側に設けられるバックライトから入射した光のう
ち、遮光層４に入射した光は、該遮光層４で反射して、
そのいくらかが対向基板上に形成されたＴＦＴ素子に入
射する。

【０００６】ＴＦＴ素子の、たとえばａ−Ｓｉで実現さ
れる半導体層は、光導電性を有するために非選択電圧印
加時（非導通時）において光が入射すると、完全な非導
通状態でなくなり、電位が変化する。すなわち、ＴＦＴ
素子を通過するリーク電流が大きくなる。このため、ク
ロストークが生じてコントラストの低下を引起こした
り、輝度むらが生じるなどの不都合が生じる。

【０００７】以上のようなことから、近年、遮光手段の
低反射率化が望まれており、たとえば前述したような図
５に示される３層構造から成る遮光層４を用いる例が特
開平２−１４４５２５に開示されている。この場合、遮
光層４に起因して生じる反射は、最上層および最下層に
形成される金属酸化物膜２によって抑制される。また、
特開昭６４−２９８０２には、遮光手段を金属酸化物膜
と金属膜との２層構造とした例が開示されている。

【０００８】しかしながら、上述したような金属酸化物
膜と金属膜との積層体を遮光手段として用いた場合、次
のような問題が生じる。すなわち、遮光手段上に形成さ
れるカラーフィルタおよび電極の製造時にうける熱履歴
が異なるので、ガラスなどで実現される透光性基板と遮
光手段との間や金属酸化物膜と金属膜との間で剥離が生
じる。また、遮光手段をエッチングによってパターン化
する際のエッチング速度が異なるので、オーバハングが
生じ、剥離しやすくなるという問題が生じる。

【０００９】本発明の目的は、遮光手段が形成される基
板の表面を梨子地状として入射光を散乱させ、良好な表
示を得ることができ、かつ遮光手段の密着性が向上した
液晶表示装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方表面に、
薄膜素子と画素電極とを規則的に形成した第１透光性基
板と、一方表面に、対向電極と前記画素電極に対応した
開口部を有する遮光手段とを形成した第２透光性基板
と、前記第１透光性基板の一方表面と、前記第２透光性
基板の一方表面との間に挟持される液晶層と、前記第１
あるいは第２透光性基板に対して光を照射する照明手段
とを備えた液晶表示装置において、前記第２透光性基板
の一方表面であって、前記遮光手段が形成された領域が
梨子地状であることを特徴とする液晶表示装置である。

【００１１】また本発明は、一方表面に、薄膜素子と画
素電極とを規則的に形成した第１透光性基板と、一方表
面に、対向電極と前記画素電極に対応した開口部を有す
る遮光手段とを形成した第２透光性基板と、前記第１透
光性基板の一方表面と、前記第２透光性基板の一方表面
との間に挟持される液晶層と、前記第１あるいは第２透
光性基板に対して光を照射する照明手段とを備えた液晶
表示装置において、前記第２透光性基板の一方表面が梨
子地状であることを特徴とする液晶表示装置である。

【００１２】さらにまた本発明は、一方表面に、薄膜素
子と画素電極とを規則的に形成した第１透光性基板と、
一方表面に、対向電極と前記画素電極に対応した開口部
を有する遮光手段とを形成した第２透光性基板と、前記
第１透光性基板の一方表面と、前記第２透光性基板の一
方表面との間に挟持される液晶層と、前記第１あるいは
第２透光性基板に対して光を照射する照明手段とを備え
た液晶表示装置において、前記第２透光性基板の一方表
面とは反対側の他方表面が梨子地状であることを特徴と
する液晶表示装置である。

【００１３】

【作用】本発明に従えば、第１透光性基板の一方表面に
は、薄膜素子と画素電極とが規則的に形成される。ま
た、第２透光性基板の一方表面の遮光手段が形成される
領域が梨子地化処理され、対向電極と遮光手段とが形成
される。このような第１透光性基板と第２透光性基板と
の間には液晶層が介在され、さらにたとえば第１透光性
基板側には照明手段が配置される。したがって、遮光手
段と第２透光性基板との接触面積が増大して密着性が向
上し、熱履歴によって生じる剥離を低減することができ
る。また、第２透光性基板側からの入射光が梨子地化処
理面で散乱するのでコントラストの低下を防ぐことがで
きるとともに、照明手段からの入射光も梨子地化処理面
で散乱するので薄膜素子に与える悪影響を低減して良好
な表示を得ることができる。

【００１４】また、前記遮光手段が形成される第２透光
性基板の一方表面は、その全面が梨子地化処理される。
したがって、遮光手段と第２透光性基板との接触面積が
増大して密着性が向上し、また入射光が梨子地化処理面
で散乱するので良好な表示が得られるとともに、梨子地
化処理を容易に行うことが可能となる。

【００１５】さらに、前記遮光手段が形成される第２透
光性基板の一方表面とは反対側の他方表面が梨子地化処
理される。したがって、第２透光性基板側からの入射光
が梨子地化処理面で散乱するのでコントラストの低下を
防ぐことができる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例であるアクティブ
マトリクス型の液晶表示装置１０の構成を示す断面図で
ある。液晶表示装置１０は、透光性基板１１，１２、液
晶層１３および照明手段２６を含んで構成される。透光
性基板１１，１２は、たとえばガラスで実現され、液晶
層１３はたとえばネマティック液晶で実現される。照明
手段２６は、たとえば冷陰極放電管で実現される。透光
性基板１１には、後述する遮光層１４、カラーフィルタ
１５および対向電極１６が形成され、透光性基板１２に
は、後述するＴＦＴ素子２８および画素電極２４が形成
される。このような基板１１，１２の表面には配向膜が
塗布され、液晶分子を配向させる配向処理、たとえばラ
ビング処理が施され、互いの処理面が対向するように配
置されるるともに、該基板１１，１２間に液晶層１３が
介在される。また、前記照明手段２６は、透光性基板１
２の液晶層１３とは反対側表面１２ｂ側に配置される。

【００１７】透光性基板１１の液晶層１３側表面１１ａ
上であって、後述する透光性基板１２に形成される画素
電極２４以外に対応した領域、すなわちゲート電極１
７、ソース電極２２、およびドレイン電極２３を含んで
構成されるＴＦＴ素子２８に対応した領域２７には、た
とえばサンドブラスト法によって梨子地化処理が施され
る。すなわち、基板１１の表面１１ａ上の前記領域２７
以外にレジストがパターン形成された後、領域２７に石
英砂が高圧空気とともに吹付けられる。石英砂が吹付け
られた領域２７の表面には、梨子地状の凹凸が形成され
る。その後、レジストを除去することによって、基板１
１の領域２７のみが梨子地化される。

【００１８】梨子地化処理が施された基板１１の表面１
１ａには、クロム（Ｃｒ）などの金属がスパッタリング
法によって形成された後、フォトエッチング処理によっ
てパターン化され、前記梨子地化処理が施された領域２
７上に遮光層１４が形成される。続いて、遮光層１４の
一部表面を含む基板１１の表面１１ａに、カラーフィル
タ（Ｒ）１５ａ、カラーフィルタ（Ｇ）１５ｂおよび図
示しないカラーフィルタ（Ｂ）を含むカラーフィルタ１
５が形成される。該カラーフィルタ１５は、たとえば分
散法、染色法、印刷法、電着法によって形成され、表示
素子の複数の画素に対して、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の画素が１対１で対応して形成される。さらに、
カラーフィルタ１５上と遮光層１４の表面上とに、たと
えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で実現される対向電極
１６が、後述する基板１２に形成される画素電極２４に
対応して、スパッタリング法およびフォトエッチング処
理によってパターン形成される。

【００１９】透光性基板１２の液晶層１３側表面１２ａ
上には、タンタル（Ｔａ）で実現されるゲート電極１７
がスパッタリング法およびフォトエッチング処理によっ
てパターン形成される。さらに該ゲート電極１７の表面
は、陽極酸化法によって五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）と
される。続いて、ゲート電極１７を含む基板１２の表面
１２ａにＳｉ₃Ｎ₄から成るゲート絶縁膜１８と、ａ−Ｓ
ｉから成る半導体層１９と、Ｓｉ₃Ｎ₄から成るエッチン
グストッパ膜２０とが、この順にスパッタリング法によ
って連続形成された後、エッチングストッパ膜２０がフ
ォトエッチング処理によってパターン形成される。

【００２０】次に、ｎ⁺−ａ−Ｓｉから成るソース側コ
ンタクト層２１ａおよびドレイン側コンタクト層２１ｂ
がスパッタリング法によって形成され、先に形成された
半導体層１９と、同時にリソグラフィによってパターン
形成される。さらに、チタン（Ｔｉ）で実現されるソー
ス電極２２およびドレイン電極２３がスパッタリング法
およびフォトエッチング処理によってパターン形成され
た後、ＩＴＯで実現される画素電極２４がスパッタリン
グ法およびフォトエッチング処理によってパターン形成
される。続いて、Ｓｉ₃Ｎ₄で実現される保護膜２５がス
パッタリング法およびフォトエッチング処理によってパ
ターン形成される。

【００２１】このようにして形成されたゲート電極１
７、ソース電極２２およびドレイン電極２３を含むＴＦ
Ｔ素子２８と、画素電極２４とによって１画素が構成さ
れ、その複数が透光性基板１２の表面１２ａ上に規則的
に配置される。

【００２２】図２は、前述した遮光層１４を拡大して示
す断面図である。梨子地化処理が施された基板１１の表
面１１ａの領域２７上に形成される遮光層１４は、厚み
が約０．１μｍと非常に薄いので、遮光層１４の表面１
４ａには、図２に示されるような基板１１の梨子地化処
理に基づく凹凸が生じる。

【００２３】液晶表示装置１０の表示面、すなわち基板
１１の表面１１ｂ側から入射した光２９のうち遮光層１
４に入射した光２９は、基板１１の梨子地化処理面で乱
反射する。したがって、従来において生じた遮光層表面
での反射が抑制され、コントラストの低下を防止するこ
とが可能となる。一方、照明手段２６から照射された光
３０のうち、遮光層１４に入射した光３０は、遮光層１
４の表面１４ａに形成された凹凸によって乱反射する。
したがって、基板１２に形成されたＴＦＴ素子２８に入
射する光を低減して、ＴＦＴ素子２８の半導体層１９に
与える悪影響を低減することが可能となる。

【００２４】以上のように本実施例によれば、遮光層１
４が形成される基板１１の領域２７が梨子地化処理され
る。したがって、基板１１と遮光層１４との接触面積が
増大し、両者の密着性が向上する。このため、カラーフ
ィルタ１５や、対向電極１６を形成する際の熱履歴によ
る剥離が低減される。また、表示面から入射した光２９
は、梨子地化処理面で乱反射するため、高コントラスト
とすることが可能となる。さらに、遮光層１４の表面１
４ａには、基板１１の梨子地化処理に基づいて凹凸が形
成されるので、照明手段２６から入射した光３０を乱反
射してＴＦＴ素子２８の半導体層１９に与える悪影響を
低減することが可能となり、クロストーク、輝度むらな
どを低減することが可能となる。このため、図５に示さ
れる３層構造を有する遮光層４を用いる必要がなくな
り、エッチング処理によるオーバハングが生じることの
ない遮光層１４を用いて、遮光層１４の剥離をさらに低
減させることが可能となる。

【００２５】図３は、本発明の第２の実施例である液晶
表示装置３１の構成を示す断面図である。第２の実施例
による液晶表示装置３１は、前述した第１の実施例によ
る液晶表示装置１０の基板１１の表面１１ａ全面を梨子
地化処理したものであり、これ以外は第１の実施例と同
様にして液晶表示装置３１を作成した。

【００２６】基板１１の梨子地化処理が施された表面１
１ａであって、図示しない基板１２に形成されたＴＦＴ
素子２８に対応した領域２７には、クロム（Ｃｒ）で実
現される遮光層１４がスパッタリング法およびフォトエ
ッチング処理によってパターン形成される。遮光層１４
の表面を含む基板１１の表面１１ａには、カラーフィル
タ１５が形成され、さらにその上には対向電極１６が形
成される。このような基板１１は、図示しない基板１２
と液晶層１３を介して配置される。

【００２７】以上のように本実施例によれば、遮光層１
４が形成される基板１１の表面１１ａ全面が梨子地化処
理される。したがって、第１の実施例と同様の効果が得
られるとともに、梨子地化処理を容易に実施することが
可能となる。

【００２８】図４は、本発明の第３の実施例である液晶
表示装置３２の構成を示す断面図である。第３の実施例
による液晶表示装置３２は、前述した第１の実施例によ
る液晶表示装置１０の基板１１の表面１１ａとは反対側
の表面１１ｂ全面を梨子地化処理したものであり、これ
以外は第１の実施例と同様にして液晶表示装置３２を作
成した。

【００２９】基板１１の表面１１ａであって、図示しな
い基板１２に形成されたＴＦＴ素子２８に対応した領域
２７には、クロム（Ｃｒ）で実現される遮光層１４がス
パッタリング法およびフォトエッチング処理によってパ
ターン形成される。遮光層１４の表面を含む基板１１の
表面１１ａには、カラーフィルタ１５が形成され、さら
にその上には対向電極１６が形成される。このような基
板１１は、図示しない基板１２と液晶層１３を介して配
置される。

【００３０】以上のように本実施例によれば、基板１１
の遮光層１４が形成される表面１１ａとは反対側の表面
１１ｂが梨子地化処理される。したがって、表示面から
入射した光２９が基板１１の梨子地化処理された表面１
１ｂで乱反射し、表示面での反射を低減してコントラス
トを向上することが可能となる。なお本実施例は、遮光
層１４が形成される表面１１ａとは反対側の表面１１ｂ
を梨子地化処理するものであり、遮光層１４と基板１１
との密着性を向上することは不可能である。このため、
両者の密着性に問題のない場合において実施され、上述
したような効果を得ることができる。

【００３１】なお、第１〜第３の実施例では基板１１の
梨子地化処理をサンドブラスト法で行う例について説明
したけれども、梨子地化処理の方法はこれに限るもので
はなく、たとえばコロナ放電処理によって行う例も本発
明の範囲に属するものである。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第２透光
性基板の一方表面のうち遮光手段が形成される領域が梨
子地状とされるので、遮光手段と第２透光性基板との接
触面積が増大して密着性が向上し、熱履歴による剥離を
低減することができる。また、表示面から入射した光
は、梨子地状表面で散乱するのでコントラストの低下を
防ぐことができ、さらに照明手段から入射した光をも散
乱して薄膜素子に与える悪影響を低減し、クロストーク
や輝度むらのない良好な表示を得ることが可能となる。
このため、遮光手段としてエッチングによるオーバハン
グが生じる恐れのない遮光手段を用いることが可能とな
り、遮光手段の剥離をさらに低減することが可能とな
る。

【００３３】また本発明によれば、遮光手段が形成され
る第２透光性基板の一方表面は、その全面が梨子地状と
される。したがって、前記効果とともに、梨子地化処理
を容易に実施することが可能となる。さらに本発明によ
れば、遮光手段が形成される第２透光性基板の一方表面
とは反対側の他方表面が梨子地状とされる。したがっ
て、表示面から入射した光を散乱してコントラストの低
下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である液晶表示装置１０
の構成を示す断面図である。

【図２】液晶表示装置１０の遮光層１４を拡大して示す
断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例である液晶表示装置３１
の構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例である液晶表示装置３２
の構成を示す断面図である。

【図５】従来の液晶表示装置８の遮光層４を示す断面図
である。

【符号の説明】

１０，３１，３２ 液晶表示装置 １１，１２ 透光性基板 １１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ 表面 １３ 液晶層 １４ 遮光層 １５ カラーフィルタ １６ 対向電極 ２４ 画素電極 ２６ 照明手段 ２８ ＴＦＴ素子 ２９，３０ 光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方表面に、薄膜素子と画素電極とを規
   則的に形成した第１透光性基板と、 一方表面に、対向電極と前記画素電極に対応した開口部
   を有する遮光手段とを形成した第２透光性基板と、 前記第１透光性基板の一方表面と、前記第２透光性基板
   の一方表面との間に挟持される液晶層と、 前記第１あるいは第２透光性基板に対して光を照射する
   照明手段とを備えた液晶表示装置において、 前記第２透光性基板の一方表面であって、前記遮光手段
   が形成された領域が梨子地状であることを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 一方表面に、薄膜素子と画素電極とを規
   則的に形成した第１透光性基板と、 一方表面に、対向電極と前記画素電極に対応した開口部
   を有する遮光手段とを形成した第２透光性基板と、 前記第１透光性基板の一方表面と、前記第２透光性基板
   の一方表面との間に挟持される液晶層と、 前記第１あるいは第２透光性基板に対して光を照射する
   照明手段とを備えた液晶表示装置において、 前記第２透光性基板の一方表面が梨子地状であることを
   特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 一方表面に、薄膜素子と画素電極とを規
   則的に形成した第１透光性基板と、 一方表面に、対向電極と前記画素電極に対応した開口部
   を有する遮光手段とを形成した第２透光性基板と、 前記第１透光性基板の一方表面と、前記第２透光性基板
   の一方表面との間に挟持される液晶層と、 前記第１あるいは第２透光性基板に対して光を照射する
   照明手段とを備えた液晶表示装置において、 前記第２透光性基板の一方表面とは反対側の他方表面が
   梨子地状であることを特徴とする液晶表示装置。