JPH09258262A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線抵抗が低くて駆動上の問題が生じず、か
つ開口率の低下がなく高品位の表示が可能な液晶表示装
置を提供する。 【解決手段】 本発明の液晶表示装置では、第１の基板
において、絶縁基板上にストライプ状に形成された第１
の金属電極の間に、絶縁層と透明電極とが順にかつ絶縁
層の厚さが第１の金属電極の厚さより厚くなるように積
層形成され、かつ第１の金属電極上に第２の金属電極が
形成され、この第２の金属電極により第１の金属電極と
透明電極とが電気的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
わり、特に大画面かつ高精細で品位の高い表示が可能な
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶表示装置、特に単純マト
リクス型の液晶表示装置の基板としては、絶縁基板上に
透明電極のみをストライプ状に形成したものが一般的に
用いられていた。しかし、このような基板を大画面かつ
高精細な液晶表示装置に使用した場合には、電極配線抵
抗が大きくなり、信号の遅延や駆動波形の鈍りなど、駆
動上の問題が発生するという欠点があった。そのため、
比較的比抵抗の小さいＡｌのような金属により電極を構
成することが必要とされている。

【０００３】特開昭56-43695号公報などに記載された、
従来の液晶表示装置の電極構造を、図７に示す。この液
晶表示装置の電極基板においては、図に示すように、ガ
ラス等の絶縁基板１の上に、酸化インジウム、酸化ス
ズ、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等からなる透明電極２
がストライプ状（帯状）に形成され、さらにこれらの透
明電極２に沿ってその上に、それぞれＡｌ等の金属電極
３が形成されている。

【０００４】しかし、このような構造の電極基板を用い
た液晶表示装置においては、各透明電極２の上にそれぞ
れ金属電極３が載設されているため、透明電極２の有効
面積が小さくなり画素の開口率が低下するという問題が
あった。また、ストライプ状に並設された透明電極２の
間から光が漏れ、コントラストの低下が生じるという問
題があった。さらに、非線形素子を各画素に組み込んだ
２端子型液晶表示装置において、対向基板の電極構造に
ついても、同様の問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、電極
を透明電極のみで構成した従来の液晶表示装置において
は、大画面かつ高精細になると、電極配線本数が増大し
て配線抵抗が大きくなるため、信号の遅延や駆動波形の
鈍りなどの駆動上の問題が発生する欠点があった。ま
た、電極配線抵抗を小さくするために、比抵抗の小さい
Ａｌ等の金属の電極を透明電極の上に重ねて形成した液
晶表示装置においては、金属電極により透明電極の有効
面積が減少し、画素の開口率が低下するという問題があ
った。さらに、並設された透明電極の間から光が漏れ、
表示のコントラストが低下するという問題があった。

【０００６】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたもので、電極配線抵抗が低くて駆動上の問題が生
じず、かつ開口率の低下がなく高品位の液晶表示装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、絶縁基板上に複数の電極が形成された第１の基板
と、絶縁基板上に対向電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板と第２の基板との間に挟持された液晶層
とから成る液晶表示装置において、前記第１の基板にお
いて、絶縁基板上にストライプ状に形成された第１の金
属電極の間に、絶縁層と透明電極とを、順にかつ接合面
において前記絶縁層の厚さが前記第１の金属電極の厚さ
より厚くなるように積層形成するとともに、該第１の金
属電極と前記透明電極とを、前記第１の金属電極上に形
成された第２の金属電極により電気的に接続したことを
特徴とする。

【０００８】本発明の液晶表示装置においては、第１の
基板における電極構成が、絶縁基板上にストライプ状に
形成された第１の金属電極列（群）と、これらの間に絶
縁層を介して積層形成された透明電極列とからなり、こ
れらの電極が、接合面において各列の第１の金属電極の
厚さが対応する列の絶縁層の厚さより薄くなるように形
成され、かつ第１の金属電極上に積層された第２の金属
電極により電気的に接続されているので、従来の液晶表
示装置に比べて電極配線抵抗が低いうえに、第２の金属
電極による透明電極の有効面積の減少が少なく、したが
って画素の開口率の低下が少ない。また、第１の金属電
極列の間の絶縁層および透明電極列が、第１の金属電極
列をマスクとする裏面露光によるフォトエッチング（フ
ォトリソグラフィー）を用いて、自己整合的に形成され
るので、合わせマージンが不必要になる。

【０００９】また、第１の金属電極および第２の金属電
極が、光を遮断してブラックマトリクスとして機能する
ので、コントラストの高い表示が得られる。

【００１０】さらに、第１の金属電極列の間の下層とし
て形成される絶縁層を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の各色に順に着色することにより、これらの着色層にカ
ラーフィルタとしての機能を持たせることができる。

【００１１】なお、着色した絶縁層（着色層）の形成
は、例えば以下に示す方法により行なうことができる。
すなわち、天然たんぱく質やポリアクリルアミド、ポリ
ビニルアルコール等の可染性の感光性物質を、絶縁基板
上に塗布して有機基材層を形成し露光、現像のフォトフ
ァブリケーションプロセスを経て透明パターンを形成し
た後、それを所定の染料溶液に浸漬して染色する染色法
や、顔料粉体をポリイミド等の基質に分散させた溶液を
絶縁基板上に塗布して色素層を形成し、次いで露光、現
像プロセスを経て着色パターンを形成する顔料分散法な
どを用いて、各色の着色層を所定の配列パターンで形成
することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００１３】図１は、本発明の液晶表示装置における第
１の基板の一実施例を示す斜視断面図である。

【００１４】図において、符号４はガラス等の絶縁基板
を示し、この絶縁基板４上に、Ａｌのような比抵抗の小
さい金属から成るｎ、（ｎ＋１）、（ｎ＋２）列目の第
１の金属電極５が、ストライプ状に形成されている。ま
た、これら第１の金属電極５列の間の絶縁基板４上に、
絶縁層６およびＩＴＯ等からなる透明電極７が、順に積
層されて形成されている。ここで、第１の金属電極５と
絶縁層６との接合面で各層の厚さを比べると、ｎ列目の
第１の金属電極５の厚さが、隣接するｎ列目および（ｎ
＋１）列目の絶縁層６の厚さより薄くなっており、ｎ列
目の第１の金属電極５とｎ列目および（ｎ＋１）列目の
透明電極７とが、電気的に接触しないようになってい
る。そして、ｎ列目の第１の金属電極５上には、Ｍｏの
ような透明電極７と電気的に接続しやすい金属からなる
第２の金属電極８が、部分的にｎ列目の透明電極７上に
跨がるように、所定のパターンで形成されており、この
ｎ列目の第２の金属電極８により、ｎ列目の第１の金属
電極５とｎ列目の透明電極７とが電気的に接続されてい
る。すなわち、対向する第２の基板（対向基板）の透明
電極が重なる画素部（図中、Ａで示す。）では、図２に
示すように、ｎ列目の第２の金属電極８が、透明電極７
上に積層されず、対向基板の透明電極が重ならない非画
素部（図中、Ｂで示す。）においてのみ、図３に示すよ
うに、ｎ列目の第２の金属電極８がｎ列目の透明電極７
上に積層されている。また、（ｎ＋１）列目および（ｎ
＋２）列目の第１の金属電極５上にも、同様にＭｏから
なる第２の金属電極８が、それぞれ所定のパターンで形
成されており、これらの第２の金属電極８を介して、
（ｎ＋１）列目および（ｎ＋２）列目の第１の金属電極
５と（ｎ＋１）列目および（ｎ＋２）列目の透明電極７
とが、それぞれ電気的に接続されている。

【００１５】このような構造の電極基板を有する液晶表
示装置においては、従来の液晶表示装置に比べて電極配
線抵抗が低いうえに、画素の開口率の低下が少なく高品
位の表示が可能である。

【００１６】なお、以上の実施例においては、第１の金
属電極５を比抵抗の小さいＡｌにより構成し、第２の金
属電極８を透明電極７と電気的に接続しやすいＭｏによ
り構成したが、第１および第２の金属電極ともに、比抵
抗の小さい（低抵抗）の金属であれば金属の種類を問わ
ない。すなわち、第１の金属電極５をＡｇで構成しても
良く、またＷとＭｏとの２層構造としても、同様の効果
を得ることができる。さらに、第２の金属電極８をＭｏ
とＡｌまたはＡｇとの２層構造としても、同様の効果を
得ることができる。

【００１７】次に、本発明の液晶表示装置を製造した具
体的実施例について説明する。

【００１８】実施例１ まず、図４（ａ）に示すように、ガラス基板４上に膜厚
160nmのＡｌ膜を成膜し、所定の形状のマスクを用いて
フォトリソグラフィーを行なうことにより、ストライプ
状の第１の金属電極５を形成した。次にその上に、図４
（ｂ）に示すように、厚さ 180nmの絶縁膜９と膜厚 300
nmのＩＴＯからなる透明導電膜１０とをそれぞれ成膜し
た後、第１の金属電極５をマスクとし裏面露光によるフ
ォトリソグラフィーを行なうことにより、図４（ｃ）に
示すように、第１の金属電極５の間に、ストライプ状の
絶縁層６と透明電極７とを積層形成した。なおここで、
ｎ列目の第１の金属電極５の厚さ（ 160nm）が、隣接す
るｎ列目および（ｎ＋１）列目の絶縁層６の厚さ（ 180
nm）より薄くなっているので、ｎ列目の第１の金属電極
５と（ｎ＋１）列目の透明電極７とが電気的に接触しな
い。

【００１９】次いでこれらの上に、図４（ｄ）に示すよ
うに、膜厚 230nmのＭｏ膜１１を成膜した後、所定の形
状のマスクを用いてフォトリソグラフィーを行なうこと
により、図４（ｅ）に示すように、所定の形状の第２の
金属電極８を形成し、この第２の金属電極８により、ｎ
列目の第１の金属電極５とｎ列目の透明電極７とをそれ
ぞれ電気的に接続した。すなわち、画素部では、ｎ列目
の第２の金属電極８がｎ列目の透明電極７上に積層され
ず、勿論（ｎ＋１）列目の透明電極７上にも積層されな
いようにし、非画素部においてのみ、ｎ列目の第２の金
属電極８がｎ列目の透明電極７上に積層され、この積層
部を介してｎ列目の第１の金属電極５とｎ列目の透明電
極７とが電気的に接続されるようにした。（ｎ＋１）列
目および（ｎ＋２）列目の第２の金属電極８について
も、同様である。なお、透明電極７上への第２の金属電
極８の積層が、非画素部においてのみであっても、第１
の金属電極５と対応する透明電極７とを確実に電気接続
することができる。

【００２０】ところで、液晶表示装置の電極基板におい
て、開口率を一定にした場合の電極の膜厚と配線抵抗と
の関係を、図５に示す。

【００２１】従来の液晶表示装置では、ガラス基板上に
膜厚 300nm、幅90μm のＩＴＯ透明電極が20μm の間隔
をおいて形成されており、この場合のシート抵抗値は 8
Ω／口である。シート抵抗値を 1Ω／口以下にするため
には、透明電極のみの電極構成では、2400nm以上の膜厚
が必要であることが、図５のグラフからわかるが、この
ような厚膜の形成はプロセス的にほとんど不可能であ
る。なお、シート抵抗値の 8Ω／口および 1Ω／口は、
1cmあたりの配線抵抗値として、それぞれ 889Ωおよび
111Ωに相当する。

【００２２】また、配線抵抗を 111Ω／cm（シート抵抗
値 1Ω／口）にするためには、膜厚300nm、幅90μm の
透明電極と幅20μm のＡｌ電極との合成配線では、Ａｌ
電極の膜厚が 160nm程度で良いことがわかる。Ａｌ電極
の代わりに比抵抗が10μΩ・cm以下の金属電極を用いる
と、膜厚は 390nm程度で良く、この膜厚は製造プロセス
的に可能である。さらに、金属電極を、第１の金属電極
と第２の金属電極とに分けた場合には、これらの電極を
構成する金属の比抵抗が10μΩ・cm以下であれば良いこ
とがわかる。

【００２３】この実施例では、第１の金属電極５と第２
の金属電極８のいずれの電極も、比抵抗が10μΩ・cm以
下の金属により構成されているので、大型化しても電極
配線抵抗が低いうえに、画素の開口率の低下が少なかっ
た。また、絶縁層６および透明電極７が、第１の金属電
極５をマスクとし裏面露光によるフォトリソグラフィー
により形成されるので、合わせマージンが不必要にな
り、従来の液晶表示装置に比べて開口率が向上した。さ
らに、第１の金属電極５および第２の金属電極８が光を
遮断しブラックマトリクスとして機能するので、コント
ラストの高い表示が得られた。このように、低抵抗で開
口率の低下しない高品位の液晶表示装置を得ることがで
きた。

【００２４】実施例２ ガラス等の絶縁基板上に膜厚 160nmのＡｌ膜を成膜し、
フォトリソグラフィーによりストライプ状の第１の金属
電極を形成した。次に、３列おきにｎ列目の第１の金属
電極の左側に、膜厚 180nmの赤（Ｒ）に着色された絶縁
層と膜厚 300nmのｎ列目のＩＴＯ透明電極とを、実施例
１と同様に第１の金属電極をマスクとする裏面露光によ
るフォトリソグラフィーにより、それぞれ積層形成し
た。同様に、（ｎ＋１）列目の第１の金属電極の左側
に、膜厚 180nmの緑（Ｇ）に着色された絶縁層と膜厚 3
00nmの（ｎ＋１）列目の透明電極とをそれぞれ積層形成
し、さらに（ｎ＋２）列目の第１の金属電極の左側に、
膜厚 180nmの青（Ｂ）に着色された絶縁層と膜厚 300nm
の（ｎ＋２）列目の透明電極とをそれぞれ積層形成し
た。ここで、ｎ列目の第１の金属電極の厚さ（ 160nm）
が、（ｎ＋１）列目の緑（Ｇ）に着色された絶縁層の厚
さ（ 180nm）より薄く形成され、ｎ列目の第１の金属電
極と（ｎ＋１）列目の透明電極とが電気的に接触しない
ようになっている。（ｎ＋１）列目の第１の金属電極と
（ｎ＋２）列目の青（Ｂ）に着色された絶縁層について
も、前者の厚さが後者の厚さより薄く形成され、（ｎ＋
１）列目の第１の金属電極と（ｎ＋２）列目の透明電極
とが電気的に接触しないようになっている。 次いで、
これらの上に膜厚 230nmのＭｏ膜を成膜した後、所定の
形状のマスクを用いてフォトリソグラフィーを行なうこ
とにより、第１の金属電極の上に所定の形状の第２の金
属電極を形成し、ｎ列目、（ｎ＋１）列目、（ｎ＋２）
列目の第２の金属電極により、対応するｎ列目、（ｎ＋
１）列目、（ｎ＋２）列目の第１の金属電極と同じ列の
透明電極とをそれぞれ電気的に接続した。

【００２５】すなわち、画素部では、ｎ列目、（ｎ＋
１）列目、（ｎ＋２）列目の第２の金属電極が、それぞ
れ同じ列および隣接する列の透明電極上に積層されない
ようにし、非画素部においてのみ、ｎ列目、（ｎ＋１）
列目、（ｎ＋２）列目の第２の金属電極が、同じｎ列
目、（ｎ＋１）列目、（ｎ＋２）列目の透明電極上に積
層され、これらの積層部を介して、ｎ列目、（ｎ＋１）
列目、（ｎ＋２）列目の第１の金属電極と対応するｎ列
目、（ｎ＋１）列目、（ｎ＋２）列目の透明電極とがそ
れぞれ電気的に接続されるようにした。

【００２６】こうして得られた電極基板の構造を、図６
に示す。

【００２７】図６において、符号１２は絶縁基板、１３
は第１の金属電極、１４は赤（Ｒ）に着色されたｎ列目
の絶縁層、１５は透明電極、１６は緑（Ｇ）に着色され
た（ｎ＋１）列目の絶縁層、１７は青（Ｂ）に着色され
た（ｎ＋２）列目の絶縁層、１８は第２の金属電極をそ
れぞれ示している。

【００２８】この実施例では、第１の金属電極１３と第
２の金属電極１８のいずれの電極も、比抵抗が10μΩ・
cm以下の金属により構成されているので、大型化しても
電極配線抵抗が低いうえに、画素の開口率の低下が少な
かった。また、これらの金属電極が光を遮断し、ブラッ
クマトリクスの機能も兼ね備えているので、コントラス
トの高い表示が得られた。さらに、絶縁層が赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ着色され、カラーフィル
ターの機能を有しているので、カラー表示が可能であ
り、低抵抗で開口率の低下しない高品位のカラー表示液
晶表示装置を得ることができた。

【００２９】さらに、非線形素子を各画素に組み込んだ
２端子型液晶表示装置の対向基板を、実施例と同様にし
て製造することができ、低抵抗でかつ開口率の低下しな
い高品位の液晶表示装置を得ることができた。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示装
置においては、電極配線抵抗が低く、信号の遅延や駆動
波形の鈍り等の駆動上の問題が生じない。また、開口率
の低下がなく、コントラストの高い高品位の表示を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置における第１の基板の一
実施例を示す斜視断面図。

【図２】図１の電極基板における画素部を示し、線Ｘ−
Ｘに沿った断面図。

【図３】図１の電極基板における非画素部を示し、線Ｙ
−Ｙに沿った断面図。

【図４】本発明の液晶表示装置における第１の基板の製
造工程を概略的に示す断面図。

【図５】電極基板において、電極配線抵抗と電極の膜厚
との関係を示す図。

【図６】本発明の液晶表示装置における第１の基板の別
の実施例を示す斜視断面図。

【図７】従来の液晶表示装置において電極基板の構造を
示す断面図。

【符号の説明】

４、１２………絶縁基板 ５、１３………第１の金属電極 ６………絶縁層 ７、１５………透明電極 ８、１８………第２の金属電極 １４………赤（Ｒ）に着色された絶縁層 １６………緑（Ｇ）に着色された絶縁層 １７………青（Ｂ）に着色された絶縁層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に複数の電極が形成された第
   １の基板と、絶縁基板上に対向電極が形成された第２の
   基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に挟持され
   た液晶層とから成る液晶表示装置において、 前記第１の基板において、絶縁基板上にストライプ状に
   形成された第１の金属電極の間に、絶縁層と透明電極と
   を、順にかつ接合面において前記絶縁層の厚さが前記第
   １の金属電極の厚さより厚くなるように積層形成すると
   ともに、該第１の金属電極と前記透明電極とを、前記第
   １の金属電極上に形成された第２の金属電極により電気
   的に接続したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記第１の金属電極を、ＡｌまたはＡｇ
   により構成し、前記第２の金属電極をＭｏにより構成す
   ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記第２の金属電極を、非画素部におい
   て前記透明電極上に積層することを特徴とする請求項１
   または２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記第２の金属電極を、前記透明電極の
   前記第２の基板の透明電極が重ならない部分に積層する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記絶縁層が、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
   （Ｂ）の各色に着色され、かつこれらの色に着色された
   絶縁層が順に配列されることを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれか１項記載の液晶表示装置。