JPH11218747A - 液晶表示素子用基板およびカラー液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気中で自然に表面に酸化膜を形成する金属
以外の金属からなる金属遮光膜を備え、該金属遮光膜
が、経時変化などによる表面改質などのない、安定した
ものとする液晶表示素子用基板、およびこれを備えたカ
ラー液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１、およびガラス基板１上に
形成された金属遮光膜３の表面を覆うように、ＳｉＯ₂
からなるＳｉＯ_x 膜１６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の画像表示用
モニターなどに用いられる液晶表示装置を構成する液晶
表示素子用基板、および、カラー液晶表示素子に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば、ＯＡ（Office Automatio
n ）・ＦＡ（Factory Automation）機器用モニタ、情報
携帯端末の表示パネルなどとして、液晶表示装置が広く
用いられている。このように、液晶表示装置が広く用い
られていることの理由として、厚さが薄くできること、
消費電力が小さいこと、重量が軽いことなどが挙げられ
る。

【０００３】一般的に、カラー表示を行う液晶表示装置
（以下、カラー液晶表示装置と称す）は、各画素に対応
して、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の三原色を持つ染料や
顔料を含有した樹脂膜からなるカラーフィルタを備えて
いる。また、各画素同士の境界には、隣接画素間からの
光漏れの防止、各画素に対応する色同士の混色の防止な
どの目的で、遮光膜（ブラックマトリクス）が設けられ
ている。この遮光膜としては、クロムからなる金属遮光
膜が一般的に用いられている。

【０００４】図９は、従来のカラー液晶表示素子の概略
構成を示す断面図である。一対の液晶表示素子用基板Ｐ
１・Ｐ２が間隙をおいて対向して配置され、この間隙
に、シール材９によって液晶層１０が封入されている。

【０００５】液晶表示素子用基板Ｐ１は、以下に示すよ
うな構成となっている。ガラス基板１における液晶表示
素子用基板Ｐ２に対向する面に、クロムからなる金属遮
光膜３が各画素の境界領域およびカラー液晶表示素子の
周辺領域に形成され、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ
…、４Ｂ…が各画素の発光領域に形成されている。金属
遮光膜３およびカラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ
…の上層には、オーバーコート層５が形成され、さらに
上層に、ストライプ状に透明電極６ａが形成されてい
る。透明電極６ａのさらに上層には、配向膜７ａが形成
されている。

【０００６】また、液晶表示素子用基板Ｐ２は、以下に
示すような構成となっている。ガラス基板２における液
晶表示素子用基板Ｐ１に対向する面に、透明電極６ａに
直交するように、透明電極６ｂがストライプ状に形成さ
れている。透明電極６ｂの上層には、絶縁膜８、配向膜
７ｂがこの順で形成されている。

【０００７】液晶表示素子用基板Ｐ１・Ｐ２同士の間隙
は、シール材９に含まれているガラスビーズ１１、およ
び液晶層１０に含まれているプラスチックビーズ１２に
よって、一定に保持されている。

【０００８】次に、上記金属遮光膜３の形成方法を、図
１０（ａ）ないし（ｅ）を参照しながら以下に説明す
る。まず、図１０（ａ）に示すように、ガラス基板１の
片面全域に、金属遮光膜３をスパッタ法によって約１０
００Å程度の厚さで真空蒸着させる。次に、図１０
（ｂ）に示すように、上記金属遮光膜３上にレジスト膜
１３を塗布する。次に、図１０（ｃ）に示すように、レ
ジスト膜１３の上方にフォトマスク１４を配置し、紫外
線を照射することによって、レジスト膜１３の所望の領
域を感光させる。次に、図１０（ｄ）に示すように、感
光させた領域以外のレジスト膜１３を除去することによ
って、レジスト膜１３を現像する。最後に、図１０
（ｅ）に示すように、エッチングによって、レジスト膜
１３が形成されていない領域の金属遮光膜３を除去し、
マトリクス状の金属遮光膜３を形成する。

【０００９】なお、上記の方法では、ガラス基板１の片
面全域に金属遮光膜３を形成する方法として、スパッタ
法を用いたが、無電解メッキ法を用いてもよい。

【００１０】また、金属遮光膜３を形成する他の方法と
して、図１１（ａ）および（ｂ）に示すような、メッキ
法を用いることもできる。メッキ法は、まず、図１１
（ａ）に示すように、ガラス基板１上に透明電極６ａを
パターニングし、図１１（ｂ）に示すように、透明電極
６ａ上に金属遮光膜３をメッキする方法である。

【００１１】次に、上記のように金属遮光膜３が形成さ
れたガラス基板１上に、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ
…、４Ｂ…を形成する方法を、図１２（ａ）ないし
（ｅ）を参照しながら以下に説明する。まず、図１２
（ａ）に示すように、ガラス基板１における金属遮光膜
３が形成されている方の面に、例えば赤色に対応した顔
料を分散させた感光性樹脂材料からなるカラーフィルタ
層４Ｒを、スピンコート法あるいはフィルムラミネート
法などによって形成する。次に、図１２（ｂ）に示すよ
うに、カラーフィルタ層４Ｒの上方にフォトマスク１５
を配置し、紫外線を照射することによって、赤色に対応
した画素の領域のカラーフィルタ層４Ｒを感光させる。
次に、図１２（ｃ）に示すように、感光させた領域以外
のカラーフィルタ層４Ｒを除去し、焼成することによっ
て定着させる。同様にして、緑色および青色に対応した
顔料を分散させた感光性樹脂材料からなるカラーフィル
タ層４Ｇ、４Ｂを、図１２（ｄ）に示すように、各色に
対応した画素の領域に形成する。最後に、図１２（ｅ）
に示すように、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ
…の表面の平滑性を向上させ、かつ、透明電極６ａとの
密着力を確保するために、オーバーコート層５をスピン
コート法あるいは印刷法などにより形成する。

【００１２】なお、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、
４Ｂ…を形成する方法として、顔料を分散させたインク
を、３色同時に、あるいは１色ずつ、オフセット印刷な
どによってガラス基板１上に印刷する印刷法、受容体を
形成した後、所定の位置の受容体を染色材料によって染
色する染色法、顔料を分散させた樹脂材料を所定の位置
に吹き付けるインクジェット法などを用いてもよい。

【００１３】上記のクロムからなる金属遮光膜３は、空
気中で表面に酸化クロムを形成するので、ブラックマト
リクスとして形成された後も、その表面が酸化膜で保護
されることになる。よって、カラーフィルタ層４Ｒ…、
４Ｇ…、４Ｂ…の形成時や、高温度が加わる、オーバー
コート層５の形成、透明電極６ａの形成、配向膜７ａの
形成時などにも、クロムがイオンとして溶出するなどの
問題が生じにくくなっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
液晶表示装置の高品位化と同時に、低価格化への要求が
高まっており、特にＳＴＮ(Super Twisted Nematic) 型
カラー液晶表示素子において、カラーフィルタ基板の金
属遮光膜３の低価格化が望まれている。ところが、現在
主流の、クロムからなる金属遮光膜３は価格が高く、ま
た、環境保全の観点からもクロムの使用を自粛する必要
性がある。そこで、最近では、Ｎｉ−Ｃｕ合金遮光膜、
Ｎｉ−Ｔａ合金遮光膜、Ｔａ金属遮光膜、Ｎｉメッキ遮
光膜などの、低価格で、かつ環境への影響のない材料に
よる金属遮光膜３が開発されるようになってきている。

【００１５】しかし、クロムからなる金属遮光膜３に
は、上記のように、保護膜としての酸化膜が形成された
が、例えばＮｉ−Ｃｕ合金遮光膜などには、そのような
酸化膜は形成されない。したがって、カラーフィルタ層
４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の形成時や、オーバーコート層
５の形成、透明電極６ａの形成、配向膜７ａの形成時な
どに、表面イオンの溶出などが生じてしまう。これによ
り、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の形状の
ばらつき、オーバーコート層５のレベリング能力の低
下、液晶中へ溶け込んだ場合の液晶特性の劣化、などの
問題が生じる。また、金属遮光膜３をフォトリソグラフ
ィによってパターニングする際に、エッチング溶液成分
およびエッチングにより溶け出した遮光膜金属成分など
が基板の表面に付着し、これにより、カラーフィルタ層
４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の形成工程での現像レートバラ
ツキや現像状態バラツキ（残渣）などが生じることもあ
る。さらに、液晶表示素子の完成後も、周囲の湿度によ
る金属遮光膜３の腐食などが生じ、信頼性が低下すると
いう問題もある。

【００１６】また、金属によって遮光膜を形成する場合
の共通の課題として、金属遮光膜３と、オーバーコート
層５を介して金属遮光膜３の上層に形成されている透明
電極６ａとが短絡する欠陥が発生することがある。これ
は、前記シール材９中の、間隙保持材としてのガラスビ
ーズ１１が、ガラス基板１・２同士を貼り合わせる時の
圧力により金属遮光膜３までめり込み、これに伴って、
透明電極６ａが金属遮光膜３に接触することによるもの
である。このような欠陥が生じることによって歩留りが
低下し、コストアップにつながっている。

【００１７】本発明の目的は、空気中で自然に表面に酸
化膜を形成する金属以外の金属からなる金属遮光膜を備
え、該金属遮光膜が、経時変化などによる表面改質など
のない、安定したものとする液晶表示素子用基板および
該液晶表示素子用基板を備えたカラー液晶表示素子を提
供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の液晶表示素子用基板は、透明基板
上に金属遮光膜が形成された液晶表示素子用基板におい
て、上記金属遮光膜は、空気中で自然に表面に酸化膜を
形成する金属以外の金属からなり、少なくとも金属遮光
膜の上面に、絶縁性透明膜が形成されていることを特徴
としている。

【００１９】上記金属遮光膜として、従来一般的に使用
されているクロムなどの、空気中で自然に表面に酸化膜
を形成する金属を使用した場合、コストが高くなるとい
う問題や、環境保全の立場からの問題があった。しかし
ながら、上記の構成によれば、金属遮光膜は、空気中で
自然に表面に酸化膜を形成する金属以外の金属からなっ
ているので、上記のような問題を解消することができ
る。また、少なくとも金属遮光膜の上面に、絶縁性透明
膜が形成されているので、表面に保護膜としての酸化膜
を形成しない金属を金属遮光膜として使用しても、経時
変化等による表面改質などが生じない、安定した金属遮
光膜を備えた液晶表示素子用基板を提供することができ
る。

【００２０】請求項２記載の液晶表示素子用基板は、請
求項１記載の構成において、上記絶縁性透明膜は、その
厚みが１００〜１０００Åの範囲内となるように形成さ
れていることを特徴としている。

【００２１】上記の構成によれば、１００〜５００Åの
厚みの絶縁性透明膜ならば、スパッタ法を用いることに
よって、安価に絶縁性透明膜を形成することができ、か
つ、厚みの制御を精密に行うことができる。また、５０
０〜１０００Åの厚みの絶縁性透明膜ならば、ｄｉｐ法
を用いることによって、安価に絶縁性透明膜を形成する
ことができ、かつ、厚みの制御を精密に行うことができ
る。

【００２２】請求項３記載の液晶表示素子用基板は、請
求項１記載の構成において、上記絶縁性透明膜における
上記金属遮光膜側の面とは反対側の面上に、カラーフィ
ルタ層が形成されていることを特徴としている。

【００２３】上記の構成によれば、カラーフィルタ層と
金属遮光膜との間に絶縁性透明膜が配置されているの
で、カラーフィルタ層形成時に、金属遮光膜の金属成分
が溶出することによる、カラーフィルタ層の現像ムラ、
残渣などが生じにくくなる。よって、カラーフィルタ層
の形状が均一で、かつ安定した液晶表示素子用基板を提
供することができる。

【００２４】請求項４記載のカラー液晶表示素子は、シ
ール材を介して貼り合わされた一対の液晶表示素子用基
板と、上記液晶表示素子用基板上に形成された透明電極
と、上記液晶表示素子用基板とシール材とで囲まれた間
隙に充填された液晶層とを備え、上記液晶表示素子用基
板の少なくとも一方は、請求項３に記載の液晶表示素子
用基板であることを特徴としている。

【００２５】上記の構成によれば、例えばＮｉ−Ｃｕ合
金からなる金属遮光膜のように、その表面が、水分や弱
酸などに侵されやすい金属遮光膜の表面が、上記絶縁性
透明膜によって覆われているので、高温高湿状態での保
存性や、通電状態での耐腐食性が向上する。よって、信
頼性が優れたカラー液晶表示素子を提供することができ
る。

【００２６】また、上記シール材が間隙保持材としての
ガラスビーズなどを含んでいる場合、液晶表示素子用基
板同士を貼り合わせる際に、上記ガラスビーズが透明電
極にめり込むことによって、透明電極と金属遮光膜とが
導通不良を起こすことがある。しかしながら、上記の構
成によれば、金属遮光膜の表面が、上記絶縁性透明膜に
よって覆われているので、上記のような導通不良を起こ
す確率を大幅に低減することができる。

【００２７】また、例えば配向膜の形成工程などの高温
度処理を行う際にも、金属遮光膜からの金属イオンなど
の溶出がなくなり、液晶層に不純物が混入することがな
くなるので、液晶特性が安定し、表示品位の優れたカラ
ー液晶表示素子を提供することができる。

【００２８】請求項５記載のカラー液晶表示素子は、請
求項４記載の構成において、上記絶縁性透明膜は、その
厚みが３５０〜８００Åの範囲内で形成されていること
を特徴としている。

【００２９】上記の構成によれば、上記の導通不良を起
こす確率が十分に低くなり、かつ、必要以上の材料を使
うことがなくなる。

【００３０】請求項６記載のカラー液晶表示素子は、請
求項４記載の構成において、上記カラーフィルタ層を覆
うように、平滑化膜が形成されていることを特徴として
いる。

【００３１】上記の構成によれば、金属遮光膜が絶縁性
透明膜によって覆われているので、平滑化膜のレベリン
グに影響するような、金属遮光膜の金属イオンの溶出な
どがなくなる。よって、平滑度の高い平滑化膜を形成す
ることができるので、液晶の立ち上がりが均一になり、
表示品位の高いカラー液晶表示素子を提供することがで
きる。

【００３２】請求項７記載のカラー液晶表示素子は、請
求項４、５または６に記載の構成において、上記液晶層
の液晶は、液晶分子のねじれ角を１８０〜３６０度に設
定されているＳＴＮ(Super Twisted Nematic) 型液晶で
あること特徴としている。

【００３３】上記の構成によれば、カラーフィルタ層の
形状や仕上がりが安定しており、また、平滑度の高い平
滑化膜が形成されているので、高コントラスト、高輝
度、高速応答、高表示品位、高信頼性を満足するＳＴＮ
型カラー液晶表示素子を提供することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図８に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００３５】図１は、本実施形態に係るカラー液晶表示
素子の概略構成を示す断面図である。ガラス基板１にお
ける液晶表示素子用基板Ｐ２に対向する面に、金属遮光
膜３が各画素の境界領域およびカラー液晶表示素子の周
辺領域に形成されており、この金属遮光膜３およびガラ
ス基板１の上面を覆うように、ＳｉＯ_x 膜（絶縁性透明
膜）１６が形成されている。ＳｉＯ_x 膜１６の上層に
は、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…が各画素
の発光領域に形成され、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ
…、４Ｂ…およびＳｉＯ_x 膜１６の上層には、オーバー
コート層（平滑化膜）５が形成されている。その他の構
成は、従来の技術において図９を参照しながら説明した
カラー液晶表示素子の構成と同様であるので、その説明
を省略する。

【００３６】上記のＳｉＯ_x 膜１６は、金属遮光膜３が
形成されたガラス基板１上に、スパッタ法あるいはｄｉ
ｐ法などによって均一な厚みとなるように形成される。
金属遮光膜３の厚みが、１００〜５００Åの範囲内であ
ればスパッタ法を用い、５００〜１０００Åの範囲内で
あればｄｉｐ法を用いれば、安価で、かつ、精密に金属
遮光膜３を形成することができる。なお、ガラス基板１
上に金属遮光膜３を形成する方法は、従来の技術におい
て図１０（ａ）ないし（ｅ）を参照しながら説明した方
法などを用いる。なお、ＳｉＯ_x 膜１６として、ＳｉＯ
Ｎ_x 膜を用いてもかまわない。

【００３７】次に、上記のように金属遮光膜３およびＳ
ｉＯ_x 膜１６が形成されたガラス基板１上に、カラーフ
ィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…を形成する方法を、図
２（ａ）ないし（ｆ）を参照しながら以下に説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板１上に金属
遮光膜３を形成し、その後、ガラス基板１および金属遮
光膜３を覆うようにＳｉＯ_x 膜１６を形成する。そし
て、図２（ｂ）に示すように、ガラス基板１に形成され
たＳｉＯ_x 膜１６の上面に、例えば赤色に対応した顔料
を分散させた感光性樹脂材料からなるカラーフィルタ層
４Ｒを、スピンコート法あるいはフィルムラミネート法
などによって形成する。次に、図２（ｃ）に示すよう
に、カラーフィルタ層４Ｒの上方にフォトマスク１５を
配置し、紫外線を照射することによって、赤色に対応し
た画素の領域のカラーフィルタ層４Ｒを感光させる。次
に、図２（ｄ）に示すように、感光させた領域以外のカ
ラーフィルタ層４Ｒを除去し、焼成することによって定
着させる。同様にして、緑色および青色に対応した顔料
を分散させた感光性樹脂材料からなるカラーフィルタ層
４Ｇ、４Ｂを、図２（ｅ）に示すように、各色に対応し
た画素の領域に形成する。最後に、図２（ｆ）に示すよ
うに、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の表面
の平滑性を向上させ、かつ、透明電極６ａとの密着力を
確保するために、オーバーコート層５をスピンコート法
あるいは印刷法などにより形成する。以上のように、本
実施形態に係るカラー液晶表示素子は、カラーフィルタ
層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…が、金属遮光膜３と直接接す
ることなく、ＳｉＯ_x 膜１６を介して形成されているこ
とを特徴としている。

【００３８】なお、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、
４Ｂ…を形成する方法として、顔料を分散させたインク
を、３色同時に、あるいは１色ずつ、オフセット印刷な
どによってガラス基板１上に印刷する印刷法、受容体を
形成した後、所定の位置の受容体を染色材料によって染
色する染色法、顔料を分散させた樹脂材料を所定の位置
に吹き付けるインクジェット法などを用いてもよい。

【００３９】以上のような構成の、カラー液晶表示素子
における液晶表示素子用基板Ｐ１の種々の実施例、およ
び比較例を以下に示す。

【００４０】実施例１としての液晶表示素子用基板Ｐ１
ａは、以下に示すような方法によって形成されたもので
ある。金属遮光膜３としてＮｉ−Ｃｕ合金を使用し、塩
化第２鉄を含む６基底の塩酸エッチング液を使用してパ
ターニングした。また、ＳｉＯ_x 膜１６として、スパッ
タ法によってＳｉＯ₂ 膜を３００Åの厚さで形成した。

【００４１】実施例２としての液晶表示素子用基板Ｐ１
ｂは、上記の液晶表示素子用基板Ｐ１ａにおいて、Ｓｉ
Ｏ_x 膜１６として、ｄｉｐ法によってＳｉＯ₂ 膜を８０
０Åの厚さで形成したものである。

【００４２】実施例３としての液晶表示素子用基板Ｐ１
ｃは、上記の液晶表示素子用基板Ｐ１ａにおいて、金属
遮光膜３としてＣｒを使用し、ＳｉＯ_x 膜１６を形成し
ていないものである。

【００４３】比較例１としての液晶表示素子用基板Ｐ１
ｄは、上記の液晶表示素子用基板Ｐ１ａにおいて、Ｓｉ
Ｏ_x 膜１６を形成していないものである。

【００４４】以上のような実施例１〜３および比較例１
に対して、以下に示すような評価試験を行った。

【００４５】図３は、実施例１において、ＳｉＯ_x 膜１
６の上面に、フィルムラミネート法によってカラーフィ
ルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…を形成した時のカラーフ
ィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の表面粗さの計測結果
を示すグラフである。また、図４は、このカラーフィル
タ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の上面にオーバーコート層
５を形成した時のオーバーコート層５の表面粗さの計測
結果を示すグラフである。なお、実施例２・３において
も、実施例１とほぼ同様の結果が得られた。

【００４６】また、図５は、比較例１において、ガラス
基板１および金属遮光膜３の上面に、上記と同様にカラ
ーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…を形成した時のカ
ラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の表面粗さの計
測結果を示すグラフである。また、図６は、このカラー
フィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の上面にオーバーコ
ート層５を形成した時のオーバーコート層５の表面粗さ
の計測結果を示すグラフである。

【００４７】なお、各グラフの横軸は、カラーフィルタ
層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…あるいはオーバーコート層５
における相対位置を示しており、縦軸は表面粗さの大き
さを示している。

【００４８】以上のように、実施例１〜３においては、
カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…およびオーバ
ーコート層５の表面形状としては、ほぼ同様の結果が得
られ、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の現像
ムラや、オーバーコート層５のレベリングの不均一性な
どは発生していなかった。

【００４９】一方、比較例１では、カラーフィルタ層４
Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の形状は特に問題なかったが、オ
ーバーコート層５のレベリングがやや不均一になってい
た。これは、カラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…
の形成工程において、塩化銅などによる残渣が多発して
いたことによるものであった。要因を分析すると、金属
遮光膜３のパターニング工程におけるエッチング処理に
よって溶出したＣｕイオンと、エッチング液の成分であ
る塩酸のＣｌイオンが再結合し、パターニングされた金
属遮光膜３の表面に、塩化銅の薄膜が形成されているこ
とがわかった。これにより、オーバーコート層５の形成
時に、残渣としての塩化銅がカラーフィルタ層４Ｒ…、
４Ｇ…、４Ｂ…の表面に染み出してきて、オーバーコー
ト液と干渉してレベリングに影響を与えていた。

【００５０】次に、実施例１〜３および比較例１の液晶
表示素子用基板Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄを用いて作成したカラー
液晶表示素子における光学特性の測定結果を、以下の表
１に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】表１に示すように、実施例１〜３によるカ
ラー液晶表示素子は、設計値であるコントラスト比３
５：１を達成しており、表示品位も安定していた。一
方、比較例１によるカラー液晶表示素子は、コントラス
ト比３０：１となっており、実施例１〜３によるカラー
液晶表示素子よりも光学特性が劣っていた。これは、図
６に示すように、オーバーコート層５において、各画素
に対応するカラーフィルタ層４Ｒ…、４Ｇ…、４Ｂ…の
エッジ部分で窪みが発生しており、この窪みによるセル
ギャップの不均一性によって、液晶の立ち上がりが不均
一になってしまうことによるものであった。

【００５３】次に、実施例１〜３および比較例１の液晶
表示素子用基板Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄを用いて作成したカラー
液晶表示素子において、シール強度を測定した結果を以
下に示す。シール強度とは、液晶表示素子用基板Ｐ１ａ
〜Ｐ１ｄと、対向する液晶表示素子用基板Ｐ２とを機械
的に引き剥がすことによって破壊した時の破壊強度を表
している。

【００５４】図７は、実施例１による複数のカラー液晶
表示素子における、シール強度の統計結果を示してい
る。なお、実施例２・３によるカラー液晶表示素子にお
いても、図７に示すような結果とほぼ同様の結果が得ら
れた。また、図８は、比較例１による複数のカラー液晶
表示素子における、シール強度の統計結果を示してい
る。なお、図７・８のグラフにおいて、横軸はシール強
度（ｋｇｆ／ｃｍ²）を示しており、縦軸は測定数を示
している。

【００５５】実施例１〜３によるカラー液晶表示素子に
おいては、シール強度のＴＹＰ値が２．８ｋｇｆ／ｃｍ
²、ＭＩＮ値が１．８ｋｇｆ／ｃｍ²となっており、比較
例１によるカラー液晶表示素子においては、シール強度
のＴＹＰ値が２．２ｋｇｆ／ｃｍ²、ＭＩＮ値が１．２
ｋｇｆ／ｃｍ²となっている。このように、シール強度
において、実施例１〜３によるカラー液晶表示素子は、
比較例１によるカラー液晶表示素子よりも優れているこ
とがわかった。これは、比較例１によるカラー液晶表示
素子において、金属遮光膜３の表面の不純物の存在のた
めに、金属遮光膜３とオーバーコート層５の間の密着力
が低下することによるものである。

【００５６】次に、実施例１〜３および比較例１の液晶
表示素子用基板Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄを用いて作成したカラー
液晶表示素子を、高温高湿（温度６０℃、湿度９５％）
下で保存した場合、および通電状態で高温高湿（温度４
０℃、湿度９５％）下においた場合の信頼性試験の測定
結果を、以下の表２に示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】表２に示すように、実施例１〜３によるカ
ラー液晶表示素子では、どちらの状態においても腐食な
どの問題は発生せず、高い信頼性が得られることがわか
った。一方、比較例１によるカラー液晶表示素子では、
高温高湿下で保存した場合では、３５０時間で腐食が発
生し、通電状態で高温高湿下においた場合では、１２０
時間で腐食による断線が発生した。このように、過酷な
環境における信頼性において、実施例１〜３によるカラ
ー液晶表示素子は、比較例１によるカラー液晶表示素子
よりも優れていることがわかった。

【００５９】次に、実施例１〜３および比較例１の液晶
表示素子用基板Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄを用いて作成したカラー
液晶表示素子において、金属遮光膜３と透明電極６ａと
の導通不良発生率の測定結果を、以下の表３に示す。導
通不良とは、金属遮光膜３と、オーバーコート層５を介
して金属遮光膜３の上層に形成されている透明電極６ａ
とが短絡する欠陥が発生することである。これは、前記
シール材９中の、間隙保持材としてのガラスビーズ１１
が、ガラス基板１・２同士を貼り合わせる時の圧力によ
り金属遮光膜３までめり込み、これに伴って透明電極６
ａが金属遮光膜３に接触することによるものである。な
お、この測定では、実施例４として、実施例３の液晶表
示素子用基板Ｐ１ｃにおいて、ＳｉＯ_x 膜１６として、
スパッタ法によってＳｉＯ₂ 膜を３００Åの厚さで形成
した液晶表示素子用基板Ｐ１ｅを作成し、これを用いて
作成したカラー液晶表示素子に対しても測定を行った。

【００６０】

【表３】

【００６１】表３に示すように、導通不良発生率は、実
施例２によるもの、実施例１および実施例４によるも
の、実施例３および比較例１によるもの、の順で高くな
っている。実施例２によるカラー液晶表示素子は、Ｓｉ
Ｏ_x 膜１６の厚さが厚い分、実施例１および実施例４に
よるカラー液晶表示素子よりも導通不良発生率を低く抑
えられている。また、実施例３において、金属遮光膜３
としてのＣｒ表面の酸化膜は比較的薄いものであるた
め、導通不良の発生を抑える効果は少ないことがわかっ
た。以上のように、ＳｉＯ_x 膜１６の厚さが厚い方が導
通不良発生率を少なくすることができるが、ＳｉＯ_x 膜
１６の厚さを厚くし過ぎると、コストとのトレードオフ
関係にもなるので、ＳｉＯ_x 膜１６の厚さは、３５０〜
８００Åの範囲内であることが好ましい。

【００６２】次に、実施例１〜３および比較例１の液晶
表示素子用基板Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄを、５ｃｍ×２ｃｍの大
きさにカットし、３０℃の４基底酢酸溶液に浸し、弱酸
による耐腐食能力を測定した結果を、以下の表４に示
す。

【００６３】

【表４】

【００６４】表４に示すように、実施例１〜３の液晶表
示素子用基板Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃでは、２４時間経過しても
変化は見られなかったが、比較例１の液晶表示素子用基
板Ｐ１ｄでは、１時間で腐食が発生し、２４時間経過後
では、弱酸溶液に浸された部分の金属遮光膜３が全て腐
食でなくなってしまった。このように、金属遮光膜３の
上面にＳｉＯ_x 膜１６を形成することによって、弱酸に
対する耐腐食性が格段に向上することがわかった。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明に係る液
晶表示素子用基板は、透明基板上に金属遮光膜が形成さ
れた液晶表示素子用基板において、上記金属遮光膜は、
空気中で自然に表面に酸化膜を形成する金属以外の金属
からなり、少なくとも金属遮光膜の上面に、絶縁性透明
膜が形成されている構成である。

【００６６】これにより、コストが高くなるという問題
や、環境保全の立場からの問題を解消することができる
という効果を奏する。また、経時変化等による表面改質
などが生じない、安定した金属遮光膜を備えた液晶表示
素子用基板を提供することができるという効果を奏す
る。

【００６７】請求項２の発明に係る液晶表示素子用基板
は、上記絶縁性透明膜は、その厚みが１００〜１０００
Åの範囲内となるように形成されている構成である。

【００６８】これにより、請求項１の構成による効果に
加えて、スパッタ法あるいはｄｉｐ法を用いることによ
って、安価に絶縁性透明膜を形成することができ、か
つ、厚みの制御を精密に行うことができるという効果を
奏する。

【００６９】請求項３の発明に係る液晶表示素子用基板
は、上記絶縁性透明膜における上記金属遮光膜側の面と
は反対側の面上に、カラーフィルタ層が形成されている
構成である。

【００７０】これにより、請求項１の構成による効果に
加えて、カラーフィルタ層形成時に、金属遮光膜の金属
成分が溶出することによる、カラーフィルタ層の現像ム
ラ、残渣などが生じにくくなる。よって、カラーフィル
タ層の形状が均一で、かつ安定した液晶表示素子用基板
を提供することができるという効果を奏する。

【００７１】請求項４の発明に係るカラー液晶表示素子
は、シール材を介して貼り合わされた一対の液晶表示素
子用基板と、上記液晶表示素子用基板上に形成された透
明電極と、上記液晶表示素子用基板とシール材とで囲ま
れた間隙に充填された液晶層とを備え、上記液晶表示素
子用基板の少なくとも一方は、請求項３に記載の液晶表
示素子用基板である構成である。

【００７２】これにより、高温高湿状態での保存性や、
通電状態での耐腐食性が向上する。よって、信頼性が優
れたカラー液晶表示素子を提供することができるという
効果を奏する。

【００７３】また、透明電極と金属遮光膜とが導通不良
を起こす確率を大幅に低減することができるという効果
を奏する。

【００７４】また、金属遮光膜からの金属イオンなどの
溶出がなくなり、液晶層に不純物が混入することがなく
なるので、液晶特性が安定し、表示品位の優れたカラー
液晶表示素子を提供することができるという効果を奏す
る。

【００７５】請求項５の発明に係るカラー液晶表示素子
は、上記絶縁性透明膜は、その厚みが３５０〜８００Å
の範囲内で形成されている構成である。

【００７６】これにより、請求項４の構成による効果に
加えて、上記の導通不良を起こす確率が十分に低くな
り、かつ、必要以上の材料を使うことがなくなるという
効果を奏する。

【００７７】請求項６の発明に係るカラー液晶表示素子
は、上記カラーフィルタ層を覆うように、平滑化膜が形
成されている構成である。

【００７８】これにより、請求項４の構成による効果に
加えて、平滑化膜のレベリングに影響するような、金属
遮光膜の金属イオンの溶出などがなくなる。よって、平
滑度の高い平滑化膜を形成することができるので、液晶
の立ち上がりが均一になり、表示品位の高いカラー液晶
表示素子を提供することができるという効果を奏する。

【００７９】請求項７の発明に係るカラー液晶表示素子
は、上記液晶層の液晶は、液晶分子のねじれ角を１８０
〜３６０度に設定されているＳＴＮ(Super Twisted Nem
atic) 型液晶であること特徴としている。

【００８０】これにより、請求項４、５または６の構成
による効果に加えて、カラーフィルタ層の形状や仕上が
りが安定しており、また平滑度の高い平滑化膜が形成さ
れているので、高コントラスト、高輝度、高速応答、高
表示品位、高信頼性を満足するＳＴＮ型カラー液晶表示
素子を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るカラー液晶表示素
子の概略構成を示す断面図である。

【図２】同図（ａ）ないし（ｆ）は、上記カラー液晶表
示素子におけるカラーフィルタ層の形成工程を示す説明
図である。

【図３】実施例１〜３による液晶表示素子用基板にカラ
ーフィルタ層を形成した際の、カラーフィルタ層の表面
粗さを示すグラフである。

【図４】実施例１〜３による液晶表示素子用基板にカラ
ーフィルタ層および平滑化膜を形成した際の、平滑化膜
の表面粗さを示すグラフである。

【図５】比較例１による液晶表示素子用基板にカラーフ
ィルタ層を形成した際の、カラーフィルタ層の表面粗さ
を示すグラフである。

【図６】比較例１による液晶表示素子用基板にカラーフ
ィルタ層および平滑化膜を形成した際の、平滑化膜の表
面粗さを示すグラフである。

【図７】実施例１〜３による液晶表示素子用基板を用い
たカラー液晶表示素子のシール強度を示す度数分布グラ
フである。

【図８】比較例１による液晶表示素子用基板を用いたカ
ラー液晶表示素子のシール強度を示す度数分布グラフで
ある。

【図９】従来のカラー液晶表示素子の概略構成を示す断
面図である。

【図１０】同図（ａ）ないし（ｅ）は、カラー液晶表示
素子における金属遮光膜の形成工程を示す説明図であ
る。

【図１１】同図（ａ）および（ｂ）は、カラー液晶表示
素子における金属遮光膜の他の形成工程を示す説明図で
ある。

【図１２】同図（ａ）ないし（ｅ）は、従来のカラー液
晶表示素子におけるカラーフィルタ層の形成工程を示す
説明図である。

【符号の説明】

１・２ ガラス基板 ３ 金属遮光膜 ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂ カラーフィルタ層 ５ 平滑化膜 ６ａ・６ｂ 透明電極 ９ シール材 １０ 液晶層 １１ ガラスビーズ １６ ＳｉＯ_x 膜 Ｐ１・Ｐ２ 液晶表示素子用基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５００ ５０５ ５０５

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に金属遮光膜が形成された液晶
   表示素子用基板において、上記金属遮光膜は、空気中で
   自然に表面に酸化膜を形成する金属以外の金属からな
   り、少なくとも金属遮光膜の上面に、絶縁性透明膜が形
   成されていることを特徴とする液晶表示素子用基板。
2. 【請求項２】上記絶縁性透明膜は、その厚みが１００〜
   １０００Åの範囲内となるように形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の液晶表示素子用基板。
3. 【請求項３】上記絶縁性透明膜における上記金属遮光膜
   側の面とは反対側の面上に、カラーフィルタ層が形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子
   用基板。
4. 【請求項４】シール材を介して貼り合わされた一対の液
   晶表示素子用基板と、 上記液晶表示素子用基板上に形成された透明電極と、 上記液晶表示素子用基板とシール材とで囲まれた間隙に
   充填された液晶層とを備え、 上記液晶表示素子用基板の少なくとも一方は、請求項３
   に記載の液晶表示素子用基板であることを特徴とするカ
   ラー液晶表示素子。
5. 【請求項５】上記絶縁性透明膜は、その厚みが３５０〜
   ８００Åの範囲内で形成されていることを特徴とする請
   求項４記載のカラー液晶表示素子。
6. 【請求項６】上記カラーフィルタ層を覆うように、平滑
   化膜が形成されていることを特徴とする請求項４記載の
   カラー液晶表示素子。
7. 【請求項７】上記液晶層の液晶は、液晶分子のねじれ角
   を１８０〜３６０度に設定されているＳＴＮ(Super Twi
   sted Nematic) 型液晶であること特徴とする請求項４、
   ５または６に記載のカラー液晶表示素子。