JPH09211439A - 対向基板、その製造方法、液晶表示素子及び投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶表示素子の温度上昇を抑え、かつ戻り光に
よる遮光レベルの劣化を防止し、その結果優れた画質と
高い信頼性を実現する。 【解決手段】透明基板（１）上にある遮光層が、透明基
板（１）側が高反射率の層（２）からなり、透明電極
（４）側が低反射率の層（３）からなる対向基板を用い
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対向基板、その製
造方法、その対向基板を用いた液晶表示素子及びその液
晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の対向基板においては、透明基板上
に画素電極間からの光漏れ及び周辺見切り部の光漏れ防
止のために、Ｃｒ等の金属単層膜で、また、カラーフィ
ルターが形成されるものではＲ・Ｇ・Ｂの着色層を積層
させて遮光層を形成した後に透明電極を形成させた構造
のものであった。

【０００３】また、従来の液晶表示素子は、前記従来の
対向基板と液晶の電気光学効果を制御するための手段を
具備した基板とを周辺のシール部材で保持せしめ、その
間隙に液晶を封入した構造のものであった。

【０００４】さらに、従来の投射型液晶表示装置は、前
記従来の液晶表示素子を用いて光源からの光をスイッチ
ングし拡大投影系により拡大投影画像を得るものであっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
おいては、対向基板の透明基板面の反射率と電極面の反
射率を著しく変えることができないため、投射型液晶表
示装置に用いた場合に液晶表示素子の温度上昇防止のた
めに高反射率の金属膜を遮光膜に用いると、光学系から
の戻り光で遮光膜が光って十分な遮光が得られず、戻り
光での遮光膜の光りを防止するために低反射率の金属膜
或いは樹脂膜を遮光膜とすると液晶表示素子が温度上昇
して画質や信頼性の面で問題が生じるといった課題を有
する。

【０００６】そこで本発明は、このような課題を解決す
るもので、その目的とするところは、対向基板の透明基
板面の反射率を高くし、電極面の反射率を低くして、液
晶表示素子の温度上昇を抑え、かつ戻り光による遮光レ
ベルの劣化を防止し、その結果優れた画質と高い信頼性
を得るところにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した従来
技術における問題点を解決するためになされたものであ
り、請求項１記載のように光が入射する透明基板側を高
反射率の膜として液晶表示素子の温度上昇を防止し、戻
り光での遮光膜の光りを防ぐために透明電極側の遮光膜
を低反射率の膜としている。

【０００８】また、請求項２記載或いは請求項４の発明
のごとく、透明電極側の低反射率の遮光膜を黒色樹脂膜
或いはカラーフィルターのＲ・Ｇ・Ｂ層を重ねた着色層
とすると戻り光が吸収されるため、さらに効果が高ま
る。

【０００９】さらに、請求項３記載の発明のごとく、表
示領域以外の見切り部分のみ高反射率の層と低反射率の
層からなる遮光層にすると表示部分の段差が抑えられる
ため液晶の配向不良の影響が少なくなり、また、表示領
域部に関しては、液晶の電気光学効果を制御するための
配線等があるために遮光レベルが劣化することもない。
請求項４又は５記載の発明では、高反射率と低反射率
の遮光層を同じ成分系からなる材料で形成したのち、１
回のエッチングで両層ともにパターンニングするため、
比較的安価に目的を達することができる。

【００１０】また、請求項４の発明のごとく、カラーフ
ィルタータイプの対向基板においては、表示領域以外の
見切り部の透明電極側の遮光層にカラーフィルターのＲ
・Ｇ・Ｂ層を重ねた着色層を低反射遮光層とすることに
より、特別な処理が不要なため、安価に目的を達するこ
とができる。

【００１１】また、上記した本発明の対向基板と液晶の
電気光学効果を制御するための手段を具備した基板とを
周辺のシール部材で保持せしめ、その間隙に液晶を封入
してなる液晶表示素子及びその液晶表示素子を用いて光
源からの光をスイッチングし拡大投影系により拡大投影
画像を得る投射型液晶表示装置は、優れた画質と高い信
頼性が得られる。

【００１２】さらに、請求項８の発明のごとく、液晶の
電気光学効果を制御するための手段を具備した基板がポ
リシリコンＴＦＴを形成した基板である場合には、入射
光量を増やすことができ、ポリシリコンＴＦＴの小型・
高精細ができる特徴を生かして１枚の基板から多数の液
晶表示素子を作成することができ、大幅なコストダウン
と明るい画像が同時に得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。

【００１４】〔実施例１〕図１は、請求項１及び請求項
２記載の発明にかかわる対向基板の断面構造図である。

【００１５】透明基板１上に、まず、高反射率の遮光層
２としてＡｌをスパッタ法にて成膜し、所定のパターン
にフォトエッチを行いパターニングする。次に、低反射
率の遮光層３として酸化Ｃｒをスパッタ法にて成膜し、
所定のパターンにフォトエッチを行いパターニングす
る。

【００１６】ここで、請求項２記載の発明の場合には、
低反射率の遮光層３として、黒色の顔料を分散した着色
レジストをスピンコート法にて成膜して、同様にパター
ニングする。

【００１７】最後に透明電極４としてＩＴＯをスパッタ
法にて成膜し、所定の形状に切断して本発明の対向基板
を作成した。

【００１８】本実施例では、パターニングは高反射率の
遮光層２と低反射率の遮光層３を共通のガラスマスクを
使用し別々にフォトエッチを行ったが、フォト工程を減
らすために高反射率の遮光層２と低反射率の遮光層３を
成膜した後に、金属膜の場合はレジストを塗布し、着色
レジストの場合は直接ガラスマスクを介して露光した後
に現像して、まず低反射率の遮光層３をエッチングし、
次に高反射率の遮光層２を低反射率の遮光層３をマスク
としてエッチングを行っても良い。

【００１９】また、本実施例では、低反射率の遮光層３
を透明電極４の下側に形成したが、低反射率の遮光層３
を透明電極４の上側に形成しても良い。

【００２０】本実施例の対向基板の反射率を測定したと
ころ、透明基板１側の反射率は、９５％以上が得られ、
透明電極４側の反射率は、いづれも５％以下が得られ
た。

【００２１】〔実施例２〕図２は、請求項３記載の発明
にかかわる対向基板の断面構造図である。

【００２２】透明基板１上に、まず、高反射率の遮光層
２としてＡｌをスパッタ法にて成膜し、所定のパターン
にフォトエッチを行いパターニングして表示領域部５と
周辺の見切り部６を形成する。次に、低反射率の遮光層
３として、黒色の顔料を分散した黒色の樹脂をスピンコ
ート法にて成膜して、見切り部６だけに膜が残るように
パターニングする。

【００２３】最後に透明電極４としてＩＴＯをスパッタ
法にて成膜し、所定の形状に切断して本発明の対向基板
を作成した。

【００２４】本実施例の対向基板の反射率を測定したと
ころ、透明基板１側の反射率は、９５％以上が得られ、
透明電極４側の見切り部６の反射率は、感光性の樹脂を
用いなかったため顔料を増やすことができ、その結果３
％以下が得られた。

【００２５】〔実施例３〕図３は、請求項４記載の発明
にかかわる対向基板の断面構造図である。

【００２６】透明基板１上に、まず、高反射率の遮光層
２としてＡｌをスパッタ法にて成膜し、所定のパターン
にフォトエッチを行いパターニングする。

【００２７】次に、Ｒ・Ｇ・Ｂのカラーフィルター層７
をそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの顔料を分散した着色レジストを
順次スピンコート法にて成膜し、順次所定のパターンに
フォトエッチを行いパターニングして、カラーフィルタ
ーとしての機能をする表示領域部５と低反射率の遮光層
として機能する見切り部６を形成する。

【００２８】最後にカラーフィルター層７の保護膜８を
スピンコート法にて成膜した後、透明電極４としてＩＴ
Ｏをスパッタ法にて成膜し、所定の形状に切断して本発
明の対向基板を作成した。

【００２９】本実施例の対向基板の反射率を測定したと
ころ、透明基板１側の反射率は、９５％以上が得られ、
透明電極４側の見切り部６の反射率は、５％以下が得ら
れた。

【００３０】〔実施例４〕図４（ａ）〜（ｄ）は、請求
項５及び請求項６記載の発明にかかわる対向基板の主要
工程の断面構造図である。

【００３１】透明基板１上に、まず、スパッタ法にて、
高反射率の遮光層２として酸素分圧が低い状態でＣｒを
成膜し（図４（ａ））、次に、低反射率の遮光層３とし
て同じターゲット材を用いて酸素分圧を高くすることに
より酸化Ｃｒを連続成膜する（図４（ｂ））。

【００３２】次に、高反射率の遮光層２と低反射率の遮
光層３を同時に１回のフォトエッチで所定のパターンに
パターニングする（図４（ｃ））。

【００３３】最後に透明電極４としてＩＴＯをスパッタ
法にて成膜し（図４（ｄ））、所定の形状に切断して本
発明の対向基板を作成した。

【００３４】本実施例の対向基板の反射率を測定したと
ころ、透明基板１側の反射率は、５０％以上が得られ、
透明電極４側の反射率は、Ｃｒで５％以下が得られた。

【００３５】〔実施例５〕図５は、請求項７及び請求項
８記載の発明にかかわる液晶表示素子の断面構造図であ
る。

【００３６】まず、透明基板１０上にスイッチング素子
としてポリシリコンＴＦＴ、画素電極、データー線及び
走査線をマトリックス状に形成する。

【００３７】次に、実施例１で作成した、（白黒用の）
対向基板９とポリシリコンＴＦＴが形成された透明基板
１０を配向処理したのちに、シール剤１１を介して位置
合わせを行いながら貼り合わせ、加圧して所定のセル厚
が得られたところでシール剤を硬化させ、その間隙に液
晶を封入し、所定の形状に切断する。

【００３８】次に、ＦＰＣ１２を異方性導電膜を介して
透明基板１０に接続し、無反射処理された偏光板１３を
透明基板１０に貼り付ける。

【００３９】最後にガラス入りの樹脂ケース１４に対向
基板９側から見切り部分から光りが漏れないように位置
合わせを行い、固定金具１５で固定して液晶表示素子を
得た。

【００４０】反射率を測定した所、従来のＣｒを用いた
対向基板の１／５、Ａｌを用いた対向基板の１／１０の
反射率が得られた。

【００４１】〔実施例６〕実施例５で作成した（白黒用
の）液晶表示素子１６をＲ・Ｇ・Ｂの光のスイッチング
に用いた投写型液晶表示装置を作成した。

【００４２】図６は、請求項９記載の発明にかかわる投
写型液晶表示装置の光学系図である。 メタルハライド
ランプ１７からの光をダイクロイックミラー１８を用い
て、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色光に分離し、液晶表示素子１６で
光スイッチングさせ、再び合成プリズム１９により３色
光を合成し、投射レンズ２０により拡大投影する。

【００４３】合成プリズム１９及び投射レンズ２０は、
無反射処理をしたものを用いた。

【００４４】液晶表示素子１６で光スイッチングされた
光は、合成プリズム１９及び投射レンズ２０で反射し
て、戻り光２１として再び液晶表示素子１６の透明基板
側から入射し、対向基板の遮光層で再反射し、再び再反
射光２２として合成プリズム１９、投射レンズ２０を透
過して表示画像を劣化させるが、本実施例の投写型表示
装置は、従来の対向基板を用いたものと比較して２倍以
上の光量を液晶表示素子１６に入射しても、液晶表示素
子の温度上昇が抑えられ、かつ画質の劣化がない明るい
投影画像２３が得られた。

【００４５】〔実施例７〕図７は、請求項７及び請求項
８記載の発明にかかわる液晶表示素子の断面構造図であ
る。

【００４６】まず、透明基板１０上にスイッチング素子
としてポリシリコンＴＦＴ、画素電極、データー線及び
走査線をマトリックス状に形成する。

【００４７】次に、実施例３で作成した、（カラー用
の）対向基板２３とポリシリコンＴＦＴが形成された透
明基板１０を配向処理したのちに、シール剤１１を介し
て位置合わせを行いながら貼り合わせ、加圧して所定の
セル厚が得られたところでシール剤を硬化させ、その間
隙に液晶を封入し、所定の形状に切断する。

【００４８】次に、ＦＰＣ１２を異方性導電膜を介して
透明基板１０に接続し、無反射処理された偏光板１３を
透明基板１０に貼り付ける。

【００４９】最後にガラス入りの樹脂ケース１４に対向
基板９側から見切り部分から光りが漏れないように位置
合わせを行い、固定金具１５で固定して液晶表示素子を
得た。

【００５０】反射率を測定した所、実施例５と同様に従
来のＣｒを用いた対向基板の１／５、Ａｌを用いた対向
基板の１／１０の反射率が得られた。

【００５１】〔実施例８〕実施例７で作成した（カラー
用の）液晶表示素子２５をＲ・Ｇ・Ｂの光のスイッチン
グに用いた投写型液晶表示装置を作成した。

【００５２】図８は、請求項９記載の発明にかかわる投
写型液晶表示装置の光学系図である。 ハロゲンランプ
２６からの光を液晶表示素子２５で光スイッチングさ
せ、無反射処理をした投射レンズ２０により拡大投影す
る。

【００５３】液晶表示素子２５で光スイッチングされた
光は、投射レンズ２０で反射して、戻り光２１として再
び液晶表示素子２５の透明基板側から入射し、対向基板
の遮光層で再反射し、再び再反射光２２として、投射レ
ンズ２０を透過して表示画像を劣化させるが、本実施例
の投写型表示装置は、従来の対向基板を用いたものと比
較して２倍以上の光量を液晶表示素子２５に入射して
も、液晶表示素子の温度上昇が抑えられ、かつ画質の劣
化がない明るい投影画像２３が得られた。

【００５４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の対向
基板は、透明基板側に高反射率の遮光層を備え、透明電
極側に低反射率の遮光層を備えたことにより、入射光側
の反射率が高くでき、かつ出射光側の反射率を低くする
ことができた。

【００５５】したがって、本発明の対向基板を用いた本
発明の液晶表示素子も、入射光側の反射率が高くでき、
かつ出射光側の反射率を低くすることができた。

【００５６】その結果、本発明の液晶表示素子を用いた
投射型液晶表示装置は、入射光による液晶表示素子の温
度上昇を抑えて信頼性と画質を高め、かつ戻り光による
画質の劣化を防止することができた。

【００５７】また、上述した温度上昇及び戻り光による
画質の劣化が大幅に改善できたため、入射光量を上げる
ことができ、非常に明るい画像を得ることができた。

【００５８】さらに、白黒の液晶表示素子の場合には、
本発明の如く、高反射率の遮光層と低反射率の遮光層を
同じ成分系からなる材料にした場合には、非常に安価に
目的を達することができた。

【００５９】また、カラーの液晶表示素子の場合には、
本発明の如く、低反射率の遮光層をＲ・Ｇ・Ｂのカラー
フィルター層を重ねて合わせて作ることにより、新たな
コストがまったく発生しないで、目的を達することがで
きた。

【００６０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の対向基板の断面構造図。

【図２】本発明の実施例２の対向基板の断面構造図。

【図３】本発明の実施例３の対向基板の断面構造図。

【図４】本発明の実施例４の対向基板の主要工程の断面
構造図。

【図５】本発明の実施例５の液晶表示素子の断面構造
図。

【図６】本発明の実施例６の投写型液晶表示装置の光学
系図。

【図７】本発明の実施例７の液晶表示素子の断面構造
図。

【図８】本発明の実施例８の投写型液晶表示装置の光学
系図。

【符号の説明】

１．透明基板 ２．高反射率の遮光層 ３．低反射率の遮光層 ４．透明電極 ５．表示領域部 ６．見切り部 ７．カラーフィルター層 ８．保護膜 ９．（白黒用の）対向基板 １０．透明基板 １１．シール剤 １２．ＦＰＣ １３．偏光板 １４．樹脂ケース １５．固定金具 １６．（白黒用の）液晶表示素子 １７．メタルハライドランプ １８．ダイクロイックミラー １９．合成プリズム ２０．投射レンズ ２１．戻り光 ２２．再反射光 ２３．投影画像 ２４．（カラー用の）対向基板 ２５．（カラー用の）液晶表示素子 ２６．ハロゲンランプ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に少なくとも遮光層及び透明電
   極を有する対向基板において、 前記遮光層の前記透明基板側が高反射率の層からなり、 前記透明電極側が低反射率の層からなることを特徴とす
   る対向基板。
2. 【請求項２】請求項１記載の対向基板において、 前記遮光層のうち前記透明電極側の低反射率の遮光層
   が、黒色樹脂であることを特徴とする対向基板。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の対向基板にお
   いて、 前記遮光層は、表示領域部は高反射率の膜で形成され、
   表示領域部以外の見切り部分は、高反射率の層と低反射
   率の層と、又は低反射率の層のみ、からなることを特徴
   とする対向基板。
4. 【請求項４】請求項３記載の対向基板において、 前記表示領域部以外の見切り部分の低反射率の遮光層
   は、Ｒ・Ｇ・Ｂのカラーフイルター層を重ね合わせたも
   のからなることを特徴とする対向基板。
5. 【請求項５】請求項１記載の対向基板の製造方法であっ
   て、高反射率の層と低反射率の層とを同じ成分系からな
   る金属材料で酸化状態を変えて形成することによって前
   記遮光層を形成した後、１回のエッチングで両層ともに
   パターンニングすることを特徴とする対向基板の製造方
   法。
6. 【請求項６】請求項５記載の対向基板の製造方法におい
   て、 前記高反射率の遮光層と低反射率の遮光層との金属材料
   の主成分がＣｒであることを特徴とする対向基板の製造
   方法。
7. 【請求項７】請求項１乃至４のいずれかに記載の対向基
   板と、液晶の電気光学効果を制御するための手段を具備
   した基板と、を周辺のシール部材で保持せしめ、その間
   隙に液晶を封入してなることを特徴とする液晶表示素
   子。
8. 【請求項８】請求項７記載の液晶表示素子において、 前記液晶の電気光学効果を制御するための手段を具備し
   た基板が、ポリシリコンＴＦＴを形成した基板であるこ
   とを特徴とする液晶表示素子。
9. 【請求項９】請求項７又は請求項８記載の液晶表示素子
   を用いて光源からの光をスイッチングし拡大投影系によ
   り拡大投影画像を得る投射型液晶表示装置。