JPH06324326A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH06324326A
JPH06324326A JP11258693A JP11258693A JPH06324326A JP H06324326 A JPH06324326 A JP H06324326A JP 11258693 A JP11258693 A JP 11258693A JP 11258693 A JP11258693 A JP 11258693A JP H06324326 A JPH06324326 A JP H06324326A
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JP
Japan
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light
liquid crystal
crystal display
display device
black matrix
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JP11258693A
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English (en)
Inventor
Shinichi Kawamura
真一 河村
Nobuki Ibaraki
伸樹 茨木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512Light shielding layers, e.g. black matrix

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、液晶表示装置用カラーフィルタ基
板の光透過性基板側の、遮光部を形成する金属材質のブ
ラックマトリクス表面からの光の反射を低減することを
目的とする。 【構成】この発明は、液晶表示装置用カラーフィルタ基
板の光透過性基板側の、遮光部を形成する金属材質のブ
ラックマトリクス表面上に、可視光の全波長域に対して
有効な光吸収手段、即ち、反射防止膜を形成することに
より、カラーフィルタ基板側からの入射可視光が金属材
質からなるブラックマトリクスの表面で反射することを
有効に防止することができる。従って、液晶表示装置の
画面に周囲の環境風景が映り込み、液晶表示装置の画面
を非常に見ずらくするなどの問題は全く生ずることがな
く、高コントラストの液晶表示装置とすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示装置に係わ
り、特にカラー液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示装置は薄型、軽量、低消
費電力などの利点を生かして種々の分野で利用されてい
る。このような液晶表示装置は、複数のガラスからなる
光透過性基板上に一方向に延伸し所定のピッチで配列さ
れた電極をそれぞれ有し、前記電極の延伸する方向を互
いに直交するように対向配置し、前記電極で区画される
部分を画素とする、いわゆるマトリクス型液晶表示装置
が主として用いられている。
【0003】また、各画素の対応部分にカラーフィルタ
を配することによってカラー表示を可能とする液晶表示
装置も実用化されている。さらに、大画面化、即ち画素
数の増加による高精細化と高応答速度の要求に対して
は、各画素ごとにスイッチング素子を配置したアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置も実用化されている。
【0004】図4に、このような各画素の駆動、制御用
スイッチング素子として薄膜トランジスタを用いたカラ
ー液晶表示装置の概略断面構成を示す。図4において、
一方の第1の光透過性基板8の上には一方向に延伸し所
定のピッチで配列された信号電極11が配置され、この信
号電極11には液晶表示装置の各画素に対応した薄膜トラ
ンジスタ12と、このトランジスタ12を介して画素を駆動
するための画素電極13が接続されている。そして、これ
らのトランジスタ12および画素電極13を覆う保護膜14
と、この保護膜14上の配向膜15が配置されている。な
お、このようなスイッチング素子が配される側の基板を
一般にアレイ基板と称している。
【0005】次に、他方の第2の光透過性基板9には、
各画素のコントラストを強調させ、さらにスイッチング
トランジスタに対応する部分の液晶組成物に正常な電圧
が印加されない部分となる、画素と画素の間に対応する
部分にマトリクス状の遮光部17が配置されている。この
ように画素と画素の間の区画にマトリクス状の遮光部を
設けることをブラックマトリクスと称している。
【0006】このマトリクス状の遮光部17の開口部に相
当する、即ち、画素電極13に対応する部分には所定のカ
ラーフィルタからなる色部18が配置されている。そし
て、これらの遮光部17および色部18の表面には良好な表
面性の確保と色部18の耐熱性向上のための保護膜19が被
覆されている。さらに、この上に対向共通電極20、およ
び配向膜21が配置されている。尚、カラーフィルタが配
される側の基板を一般にカラーフィルタ基板と称してい
る。さらに、これらの対向配置された第1の光透過性基
板8と第2の光透過性基板9の間には液晶組成物10が封
入されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ブラックマ
トリクスを形成する材質としては、薄膜で光の遮断能の
高い材料としてクロムやモリブデンなどの金属材料が用
いられている。しかしながら、このような金属材料は光
の遮断能が高い反面、可視光に対して高い表面反射率を
示す。例えば、クロムでは、可視光が金属表面に垂直に
入射し、金属表面上が自由空間の場合の反射率は60%
以上を示す。そして、図4のように遮光部17の金属表面
がガラスなどの第2の光透過性基板9に接している場合
でも、図3に示すように可視光の全波長域に渡って50
%程度の高い表面反射率を示す。
【0008】従って、液晶表示装置の画面に対面し、即
ち、図4の第2の光透過性基板9の側の矢印方向から見
た場合、可視光に対する金属材質からなるブラックマト
リクスの高い表面反射のため、液晶表示装置の画面に周
囲の環境風景が映り込み、液晶表示装置の画面を非常に
見ずらくする問題が生ずる。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、以上の問題
に鑑みてなされたもので、光透過性基板の一方の表面上
の画素と画素の間に対応する部分に形成される遮光部
と、前記画素に対応する部分に形成されるカラーフィル
タと、前記遮光部とカラーフィルタの上に形成される保
護膜と、この保護膜上に形成される電極とを少なくとも
備えた液晶表示装置において、前記光透過性基板と前記
遮光部との間に光吸収手段を有する液晶表示装置であ
り、さらに、光透過性基板と前記遮光部との間に少なく
とも一層以上のアモルファスシリコン系薄膜を有する液
晶表示装置である。
【0010】
【作用】以上の問題に対して、液晶表示装置の画面をよ
り見やすくするためには、金属材質からなるブラックマ
トリクスの表面反射率を低減させる必要がある。しかし
ながら、ブラックマトリクスを形成する金属材質自体に
高い遮光能力と低い表面反射率を求めることは相反する
ことであり、極めて困難である。
【0011】そこで、液晶表示装置用カラーフィルタ基
板の光透過性基板側の、遮光部を形成する金属材質のブ
ラックマトリクス表面上に、可視光の全波長域に対して
有効な光吸収手段、即ち、反射防止膜を形成することが
有効である。
【0012】反射防止膜としては、例えば表面を疎面状
に形成した薄膜により入射光を乱反射させる手段も有効
である。しかしながら、液晶表示装置の場合、ブラック
マトリクスはコントラストの向上を目的とするものであ
るから、逆に入射光を吸収する手段も有効である。この
ような観点からすれば、多孔質薄膜は可視光の全波長域
に対して有効な光吸収手段として作用する。
【0013】また、光透過性基板と前記遮光部との間に
少なくとも一層以上のアモルファスシリコン系薄膜を積
層し、単層または複数層の膜厚および屈折率を制御する
ことにより、可視光の全波長域に対して有効な反射防止
膜を形成し、ブラックマトリクスの表面反射による周囲
の環境風景の映り込みを防止することができる。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の実施例について詳細に説明
する。尚、本発明が適用される液晶表示装置はカラーフ
ィルタ基板以外の、例えばアレイ基板自体は従来と同様
であるので説明は省略する。図1に、本発明を適用した
液晶表示装置のカラーフィルタ基板の概略断面構成を示
す。
【0015】図1において、光透過性のガラス基板1上
にアモルファスシリコン層2をプラズマCVD法により
約500オングストロームの厚さに堆積する。次いで、
モリブデン層3をスパッタリング法により約2000オ
ングストロームの厚さに堆積する。その後、アモルファ
スシリコン層2とモリブデン層3を所定の開口部を有す
るようにエッチング加工し、遮光部としてのブラックマ
トリクスを形成する。ここで、ブラックマトリクスのモ
リブデン層3は遮光部として、アモルファスシリコン層
2は反射防止膜としてそれぞれ機能する。
【0016】次に、ブラックマトリクスの開口部に対応
する部分に色部4としてのカラーフィルタを形成する。
そして、従来と同様に、保護膜5、対向共通電極6およ
び配向膜7を順次形成してカラーフィルタ基板とする。
【0017】上記の反射防止膜としてのアモルファスシ
リコン層2は、その膜厚および屈折率を制御することに
より可視光に対する表面反射率を実効的に低減すること
ができる。上記のアモルファスシリコン層2としては単
層の場合を示したが、複数の異なる屈折率を有するアモ
ルファスシリコン系薄膜を組み合わせて積層することに
より、広い波長範囲に渡って表面反射率を低減すること
が可能になる。または単層であっても屈折率を連続的に
変化させることにより、広い波長範囲に渡って表面反射
率を低減することが可能となる。
【0018】アモルファスシリコン系薄膜は、CVD法
やプラズマCVD法などにより成膜されるが、成膜装置
に導入する原料ガス比などを変えることにより、膜の組
成比を連続的に変化させることができる。組成比が変化
することによって膜の屈折率も変化させることができ
る。このような、屈折率を連続的に変化させられる特性
のため、多くの種類の金属ブラックマトリクスの反射防
止膜とすることが可能となる。
【0019】さらに、異なる種類の薄膜を積層させる場
合においても、同一の成膜装置を用いて形成することが
できるのでコスト的にも有利である。液晶表示装置の場
合、アレイ基板のスイッチング素子としての薄膜トラン
ジスタはアモルファスシリコン系薄膜が用いられてお
り、成膜装置をそのまま使用できることもコスト的にも
有利である。また、アモルファスシリコン系薄膜はフッ
素系溶液、またはフッ素系ガスにより、エッチング、加
工が容易にできることも大きな利点である。
【0020】以上のようにして形成したアモルファスシ
リコン層2を付加したブラックマトリクスを有するカラ
ーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の、カラーフィル
タ基板側から見た光の反射率を図2に示す。図2は、カ
ラーフィルタ基板のガラス基板側から波長領域400n
m〜760nmの白色光を入射した時の反射率で、可視
光領域の大部分の領域で10%以下の低い反射率に抑え
られていることが分かる。
【0021】以上の実施例では、反射防止膜としてアモ
ルファスシリコン系薄膜を用いた例について説明した
が、本発明はこれに限ることなく、金属ブラックマトリ
クスからの光の反射を防止する他の光吸収手段を用いる
こともできる。すなわち、金属のガス雰囲気中での蒸着
により多孔質膜を形成し、入射光を反射させることの少
ない光吸収手段とすることも有効である。
【0022】例えば、アルミの酸化ガス雰囲気中での蒸
着により、容易に多孔質膜が得られるが、この場合、黒
色の多孔質膜が得られるので、ブラックマトリクスのコ
ントラスト向上機能をさらに助長するものとして好適で
ある。あるいは、図1のモリブデン層3を形成するに際
し、成膜の当初はガス雰囲気中での蒸着とし、連続的に
真空排気を行って、最終成膜は真空雰囲気中としてもよ
い。
【0023】また、以上の実施例ではアレイ基板として
スイッチング素子を用いた例について説明したが、本発
明はこれに限ることなく、少なくとも一方の基板にブラ
ックマトリクスを用いた液晶表示装置であれば、例え
ば、STN型液晶表示装置であっても有効であることは
言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶表示
装置用カラーフィルタ基板の光透過性基板側の、遮光部
を形成する金属材質のブラックマトリクス表面上に、可
視光の全波長域に対して有効な光吸収手段、即ち、反射
防止膜を形成することにより、カラーフィルタ基板側か
らの入射可視光が金属材質からなるブラックマトリクス
の表面で反射することを有効に防止することができる。
従って、液晶表示装置の画面に周囲の環境風景が映り込
み、液晶表示装置の画面を非常に見ずらくするなどの問
題は全く生ずることがなく、高コントラストの液晶表示
装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した液晶表示装置の実施例のカラ
ーフィルタ基板を示す概略断面構成図。
【図2】図1のカラーフィルタ基板の要部であるブラッ
クマトリクス部分での入射光波長に対する光反射率を示
す特性図。
【図3】図2に対応する従来の入射光波長に対する光反
射率を示す特性図。
【図4】従来のカラー液晶表示装置を示す概略断面構成
図。
【符号の説明】
1…ガラス基板 2…アモルファスシリコン層 3…モリブデン層 4…色部 5…保護膜 6…対向共通電極 7…配向膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光透過性基板の一方の表面上の画素と画素
    の間に対応する部分に形成される遮光部と、前記画素に
    対応する部分に形成されるカラーフィルタと、前記遮光
    部とカラーフィルタの上に形成される保護膜と、この保
    護膜上に形成される電極とを少なくとも備えた液晶表示
    装置において、前記光透過性基板と前記遮光部との間に
    光吸収手段を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】光透過性基板の一方の表面上の画素と画素
    の間に対応する部分に形成される遮光部と、前記画素に
    対応する部分に形成されるカラーフィルタと、前記遮光
    部とカラーフィルタの上に形成される保護膜と、この保
    護膜上に形成される電極とを少なくとも備えた液晶表示
    装置において、前記光透過性基板と前記遮光部との間に
    少なくとも一層以上のアモルファスシリコン系薄膜を有
    することを特徴とする液晶表示装置。
JP11258693A 1993-05-14 1993-05-14 液晶表示装置 Pending JPH06324326A (ja)

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