JPH08171096A

JPH08171096A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08171096A
Application number: JP33498294A
Authority: JP
Inventors: Tsunemitsu Torigoe; 恒光鳥越
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】電極パターンの電気抵抗値低減に有効であ
り、しかも観察者側から入射された外部光の反射による
まぶしさ防止に効果のある高表示品位の液晶表示素子を
提供する。【構成】対向一対の基板間１、１に液晶２を支持する
とともに、各基板の対向面に透明電極４をパターン化し
て形成し、相手基板の透明電極４に対向する区画に液晶
を介在させて画素を形成した液晶表示素子であって、少
なくとも一方の基板１面で透明電極４の側面に密接させ
て補助電極１０が設けられ、この補助電極１０は透明電
極４よりも導電抵抗が小さい金属による第一層１１と、
外部光反射率が小さい材質による第二層１２との少なく
とも２層からなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の電極パターンでセグメン
ト表示およびマトリクス表示のうち、図１３は、セグメ
ント表示によるＳＴＮ方式液晶表示素子の従来例を示し
ている。すなわち、透明ガラスなどによる対向一対の基
板１、１が配置され、各基板１の対向面にはＩＴＯ膜な
どによる透明電極４がパターン形成されていて、両基板
１、１の対向間隙をシール材で囲って液晶２を封入して
なっている。例えば、図の上側基板１に形成された透明
電極４をセグメント電極とした場合、図の下側基板１に
形成された透明電極４はコモン（共通）電極となる。ま
た、基板１、１間での短絡防止のために、相手基板との
対向面全域にＳｉＯ₂などによる絶縁膜層３を形成して
から、この絶縁膜層３上に上記透明電極４が形成され、
透明電極４の上から中間保護膜層５を塗布している。さ
らに、中間保護膜層５上には、液晶分子の配向方向を規
制するための配向膜層６が被覆形成されている。こうし
たセグメント表示でセグメント数の増加により電極パタ
ーンをさらに微細化すると、セグメント電極とコモン電
極の双方の配線の電気抵抗値が高まり、電圧降下によっ
て画面の明るさや色にちらつきが生じ、フリッカーと言
われる現象が発生して表示品位を低下させる。一方、単
純マトリクス表示による液晶表示素子の場合、Ｘ軸の走
査電極およびＹ軸の表示電極はそれぞれ上記コモン電極
とセグメント電極に置き換えられる。この場合も電極パ
ターンの高精細化が進むに伴い配線の電気抵抗値が増加
し、Ｘ軸の走査電極ラインの一方側から印加された電圧
がライン他方側で降下してしきい値電圧にバラツキが生
じたり、電圧選択点以外の地点に電圧が加わるいわゆる
クロストーク現象の発生が顕著で、上記フリッカー現象
とともにコントラストを低下させ、表示品位を劣化させ
るといった問題がある。特に、単純マトリクス表示によ
る液晶表示素子にカラーフィルタを配置してカラーＳＴ
Ｎなどとする場合は、１ドット電極をＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の３つの着色素子ごとに分割するた
め、１画素電極の幅がさらに微細化し、上記のように表
示品位を劣化させる現象の発生がますます顕著となる。
このような不具合の防止に向けて、配線の電気抵抗値低
減を目標にした液晶表示素子が提案されている。すなわ
ち、この液晶表示素子は、コモン電極側となる個々の透
明電極の側部に、電気抵抗値の小さい金属薄膜片を電気
的に密接させて設けて、透明電極における電気抵抗値の
上昇を抑えるようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】こうした金属薄膜片の
形成は、透明電極の電極抵抗値を下げるうえで効果的で
ある。ところが、金属薄膜片という材質上、観察者側か
ら入射される外部光がその金属薄膜片によって反射され
て画面にちらつきを生じる場合があって、改良されるべ
き新たな問題を残すことになった。したがって、この発
明では、電極パターン配線の電気抵抗値が低減され、し
かも外部光の反射によるまぶしさが抑えられた高表示品
位の液晶表示素子を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による液晶表示素子は、対向一対の基板間
に液晶を支持するとともに、各基板の対向面に透明電極
を所定のパターンに形成し、夫々の透明電極が対向する
区画に液晶を介在させて画素を形成したものであって、
少なくとも一方の基板面で透明電極の側面に電気的に導
通可能に密接させて補助電極が設けられ、この補助電極
は透明電極よりも導電抵抗が小さい金属からなる第一層
と、外部光反射率が小さい材質からなる第二層と、の少
なくとも２層からなって構成されている。この発明で
は、前記補助電極を設けた透明電極をコモン電極または
走査電極することができる。また、この発明では、前記
補助電極が観察者側となる前記一方の基板の透明電極側
面に付設されると共に、前記第二層を前記第一層より観
察者側に近くなるように配置することができる。また、
この発明では、前記第一層がＣｒであり、前記第二層が
ＣｒＯ₂を用いることができる。また、この発明では、
補助電極の幅を、好ましくは透明電極の形成幅の１／１
０から１／５とすることができる。

【０００５】

【作用】一方の基板に設けられた透明電極の側面に補助
電極を密接させることにより、金属の第一層でもって透
明電極の電気抵抗値を下げる。また、補助電極の第二層
には外部光を吸収して反射しにくい材質のものが用いら
れているから、反射による画面のちらつきなどが防止で
きる。一方の基板に設けられた透明電極をコモン電極
（マトリクス表示の場合は走査電極）としたとき、この
一方の基板を観察者側とすると、補助電極の第二層を下
層に配置することにより、観察者側からの外部光は第二
層で吸収されて画面の光反射を抑える。補助電極の第一
層の金属にＣｒを用いた場合、第二層にはこのＣｒより
も反射率の低い酸化物ＣｒＯ₂を用いて外部光の反射を
抑える。また、透明電極への補助電極の接触形態は、電
圧−電流特性が直線比例関係をもつという純抵抗性接触
の原理の「オーム接触：ohmic contact」とすることが
できる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明による液晶表示素子の実施例
についてセグメント表示のものを図面を用いて説明す
る。図１３の従来例で説明されたセグメント表示による
液晶表示素子に共通する部材には同一符号を付す。この
発明の液晶表示素子の要旨は、図１に示すように、相手
との対向面に透明電極４が形成された上下２枚の基板
１、１にあって、少なくとも一方側の基板１で、これに
形成した透明電極４の側部に密接させて補助電極１０を
設け、この補助電極１０を、透明電極４よりも導電抵抗
が小さい金属による第一層１１と、外部光反射率が小さ
い材質による第二層１２よって構成したものである。

【０００７】上下に対向配置された透明なガラス等によ
る基板１、１間には、いずれも図示せぬスペーサやシー
ル材が介装されて、スペーサで所要の基板間隙を確保
し、間隙に注入された液晶２をシール材で囲って封入し
ている。従来例の図１３で示されたように、各基板１の
相手との対向面には短絡防止用のＳｉＯ₂などによる絶
縁膜層３が形成され、この絶縁膜層３上にＩＴＯ膜など
による透明電極４がパターン形成され、透明電極４の上
からさらに中間保護膜層５を塗布している。また、中間
保護膜層５上に液晶分子の配向方向を規制するための配
向膜層４を被覆している。したがって、上下基板１、１
の一方側と他方側のそれぞれ透明電極４、４が対向する
区間に液晶２を挾み支持することで１画素が形成され
る。

【０００８】また、この発明でいう一方の基板１とし
て、例えば図の下側の基板１上に形成された透明電極４
をコモン電極とし、他方の上側基板１上に形成された透
明電極４をセグメント電極とすると、少なくとも下側の
コモン電極側の透明電極４の側部に密接して補助電極１
０が設けられている。これを図２の拡大断面図で示すよ
うに、補助電極１０は、下側基板１上に例えばＣｒ（ク
ロム）などによる金属の第一層１１を上層に配置し、こ
の第一層１１の下にＣｒよりも光の反射率を低く抑える
ことができるクロム酸化物ＣｒＯ₂の第二層１２を配置
して、上下２層構造としたものである。

【０００９】実施例の液晶表示素子の製造第１段階とし
て、まず補助電極１０が例えば図３〜図６に示す工程で
形成される。すなわち、図３において、コモン電極を形
成する側の下側基板１上に短絡防止用のＳｉＯ₂などに
よる絶縁膜層２３が形成され、この絶縁膜層２３上に蒸
着法もしくはスパッタリング法により補助電極１０を形
成するための補助電極膜２０が予備形成される。補助電
極膜２０は下層側のＣｒＯ₂による第二層膜２２とこの
上のＣｒによる第一層膜２１を連続形成して得られる。
第二層膜２２のＣｒＯ₂の膜厚は例えば500〜600Å、上
側の第一層膜２１としてＣｒの膜厚は1000〜1100Å程度
にそれぞれ形成されている。次に、図４に示すように、
遠心力を利用したスピンコート方式、もしくはロールコ
ート方式にて分解反応（ポジ）型のホトレジスト薄膜２
４を塗布乾燥して形成する。その後、図５に示すよう
に、ポジ型の実用版フォトマスク２５を用いて例えば投
影露光法の反射鏡により等倍で一括露光するか、もしく
はレンズを使用して等倍あるいは縮小投影露光する。次
いで、図６に示すように、弱アルカリ溶液で現像を行な
い、硝酸セリウムと過塩素酸の混合液でエッチングし
て、上側第一層１１と下側第２層１２からなる補助電極
１０がパターン形成される。補助電極１０の線幅ｂ（図
２参照）は、次の第２段階で形成されるコモン電極側透
明電極４のパターン幅Ｂと対比してその１０分の１から
５分の１で、約５〜１０μｍ程度に形成することができ
る。

【００１０】次に、実施例の液晶表示素子の製造第２段
階として、図７〜図１０に示すように、第１段階で上記
補助電極１０がパターン形成された下側基板１上に、コ
モン電極としての透明電極４がパターン形成される。す
なわち、図７に示すように、補助電極１０が形成された
基板１上にＩＴＯ（酸化インジウム）膜２６を蒸着法も
しくはスパッタリング法で例えば膜厚500〜1500Å程度
に形成する。その後、図８のように、ＩＴＯ膜２６上に
ネガタイプのホトレジスト薄膜２７を塗布乾燥して形成
し、これを図９のようにホトマスク２８を用いてフォト
リソグラフィ技術によるエッチングを行ない、図１０の
ように上記補助電極１０の個々に密接させた透明電極４
をパターン形成する。

【００１１】以上の構成により、実施例の液晶表示素子
では次の作用が得られる。例えば、補助電極１０のパタ
ーン線幅ｂを７μｍ、透明電極４のパターン線幅Ｂを約
１０倍の７０μｍ程度に形成し、コモン電極として透明
電極４のライン長を１００ｍｍとしたとき、電極パター
ンにおける配線電気抵抗の実測値は３.５〜４.０ｋΩで
あった。これは補助電極１０を有しない図１３の従来例
の透明電極４のみの電極パターンの電気抵抗実測値が１
１〜１２ｋΩであったのに対比すると、実施例の配線電
気抵抗値は約１／３に低減され、補助電極１０の有効性
が明らかになった。又、補助電極１０の波長５００から
７００μｍにおける反射率は１．５％以下であった。

【００１２】また、図１１の特性グラフに示すように、
発明者は、透明電極４に補助電極１０を設けた電極パタ
ーンを備える実施例の液晶表示素子と、図１３で示され
た従来例の液晶表示素子に対し、それぞれ熱的ストレス
を加えた熱処理後の電極パターンにおける配線抵抗値の
変化を計測した。それによると、図中点線曲線にて表す
従来例の透明電極４のみとした電極パターンでは、加熱
温度３００℃で１５分間加熱後の配線電気抵抗値（但
し、中間保護膜層５を形成した場合）は、加熱前の初期
段階のそれと比較して約２.２倍であり、また加熱温度
１８０℃で６０分間加熱後の配線電気抵抗値は１.９倍
に高まった。これに対して、透明電極４に補助電極１０
を付設した実施例の電極パターンでは、図中実線曲線で
しめされるように、加熱温度３００℃で１５分間加熱後
の配線電気抵抗値は、加熱前の初期段階のそれと比較し
て約１.２倍程度の上昇に留まり、１８０℃で６０分間
加熱後は１.１８倍に過ぎず、耐熱性の面でも非常に向
上して有効であることが明確である。また、加熱温度３
００℃で１５分間加熱という熱処理条件下で、透明電極
４と補助電極１０との間のオーミックコンタクト効果が
向上することも明らかになった。

【００１３】また、上記実施例の液晶表示素子を用いて
作製した液晶パネルにおいて、コモン電極側の基板１か
ら観察する場合、従来からの問題点となっていたクロス
トークやフリッカーの発生はまったく見られなかった。
また、コモン電極側から観察しても、外部光が反射した
ちらつきもまったく見られず、この発明の主旨である電
極パターン配線の電気抵抗の上昇を抑制する課題、なら
びに外部光を吸収して画面ちらつきを防ぐといった２つ
の課題を満足し、コントラストの良好な高表示品位のも
のを得ることができた。

【００１４】また一方で、実施例の液晶表示素子にカラ
ーフィルタを配置して例えばカラーＳＴＮとした場合
も、上記と同様に優れた表示品位のものとすることがで
きる。図１２は、この発明による実施例の応用例とした
カラーＳＴＮ型表示パネルを示している。即ち、コモン
電極側の透明電極４の側部に補助電極１０を密接させた
上記実施例の液晶表示素子をべースにして、この上にＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの着色素子３０、３
１、３２を交互に配置している。各着色素子を配置した
画素間のブラックマスク３３には例えば紫外光（ＵＶ）
照射による硬化樹脂（黒色顔料含入）が用いられ、この
ようにブラックマトリクス３３を形成したカラーフィル
タ上は透明樹脂によるオーバコート層３４でもって被覆
してある。

【００１５】なお、実施例の液晶表示素子および応用例
のカラーＳＴＮのいずれにあっても、上記説明ではコモ
ン電極側が観察者側となりその逆側から入射された外部
光を透過させる透過形表示方式を想定した。しかし、反
射形の表示方式とした場合でも、観察者側に補助電極を
設ければ、同様に下層として低反射金属膜を配置すれば
よい。

【００１６】さらには、この発明による補助電極１０
は、上記実施例のセグメント表示による液晶表示素子だ
けでなく、マトリクス表示による液晶表示素子に適用さ
れてもむろん有効である。すなわち、マトリクス表示の
場合、Ｘ軸の走査電極はセグメント表示でいう上記コモ
ン電極に置き換えられ、この場合も走査電極側の透明電
極４に補助電極１０を密接させて設けることにより、電
極パターンの高精細化による配線間の電気抵抗値を下
げ、しきい値電圧のバラツキを防止し、クロストーク現
象の発生を抑えることができる。また、このマトリクス
表示では、走査電極ラインで例えば図１においてＸ軸右
側端部から電圧を印加する場合、ライン上の各透明電極
４ａ，４ｂ，・・・に設けた補助電極１０ａ，１０ｂ・
・・を、電圧印加端から反印加端へ向けてその線幅ｂを
徐々に大きく形成する。これによって、ラインの反印加
端側に向かうにしたがい透明電極４の電圧が次第に降下
するのを、さらに効果的に防止することができる。又、
補助電極の材料としては、クロム（Ｃｒ）以外のＭｏ、
Ｔａ、Ａｌ等も好適に用いることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による液
晶表示素子は、透明電極の側面に補助電極を密接させて
設けることにより、電極パターンの配線電気抵抗値を低
下させて、電圧降下を防止し動作しきい値電圧のバラツ
キを抑え、かつクロストークやフリッカー現象の発生を
防止すると共に、補助電極の少なくとも観察者側部分を
低反射金属膜で形成すれば、外部光が反射して画面がま
ぶしくなるのを防止でき、コントラストが良好で高表示
品位の画面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による液晶表示素子の実施例の断面
図。

【図２】実施例の液晶表示素子における要部拡大断面
図。

【図３】実施例の液晶表示素子で基板上に補助電極を形
成する工程を示す断面図。

【図４】補助電極を形成する工程を示す断面図。

【図５】補助電極を形成する工程を示す断面図。

【図６】補助電極を形成する工程を示す断面図。

【図７】実施例の補助電極に加えて透明電極を形成する
工程を示す断面図。

【図８】透明電極を形成する工程を示す断面図。

【図９】透明電極を形成する工程を示す断面図。

【図１０】透明電極を形成する工程を示す断面図。

【図１１】実施例の液晶表示素子にカラーフィルタを設
置した応用例のカラーＳＴＮを示す断面図。

【図１２】熱処理後の電気抵抗値の変化を実施例と従来
例の各液晶表示素子で比較した特性グラフ。

【図１３】従来例としての液晶表示素子を示す断面図。

【符号の説明】

１基板２液晶３絶縁膜層４透明電極５中間保護膜層６配向膜層１０補助電極１１第一層１２第二層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向一対の基板間に液晶を支持するとと
もに、各基板の対向面に透明電極を所定のパターンに形
成し、夫々の透明電極が対向する区画に液晶を介在させ
て画素を形成した液晶表示素子であって、少なくとも一方の基板面で透明電極の側面に電気的に導
通可能に密接させて補助電極が設けられ、この補助電極
は透明電極よりも導電抵抗が小さい金属からなる第一層
と、外部光反射率が小さい材質からなる第二層と、の少
なくとも２層からなっていることを特徴とする液晶表示
素子。
【請求項２】前記補助電極を設けた透明電極がコモン
電極または走査電極であることを特徴とする請求項１記
載の液晶表示素子。
【請求項３】前記補助電極が観察者側となる前記一方
の基板の透明電極側面に付設されると共に、前記第二層
を前記第一層より観察者側に近くなるように配置したこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記第一層がＣｒであり、前記第二層が
ＣｒＯ₂であることを特徴とする請求項１記載の液晶表
示素子。
【請求項５】前記補助電極の幅を、透明電極の形成幅
の１／１０から１／５としたことを特徴とする請求項１
記載の液晶表示素子。