JPH09318935A

JPH09318935A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09318935A
Application number: JP12985996A
Authority: JP
Inventors: Katsuko Nakajima; 佳都子中島; Mutsumi Nakajima; 睦中島; Nobuyoshi Nagashima; 伸悦長島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】従来では、遮光層が金属１層、または、金属
と金属酸化物の２層のみで形成されているため、基板側
で反射率を十分高くし、かつ対向電極９側での反射率を
十分低くすることはできない。このため、遮光層によっ
て入射光の一部が吸収され、光吸収による温度上昇、す
なわち、液晶、薄膜トランジスタの温度上昇が起こる。
この温度上昇によって、液晶の信頼性低下および薄膜ト
ランジスタの特性の劣化が生じる。【解決手段】基板１４上に、薄膜トランジスタ１８に
対応した位置に、３つの膜からなる遮光層２０を形成す
る。金属膜２０ａは反射率の高い金属、例えばアルミニ
ウムである。金属膜２０ｂは２０ａと比較して反射率の
低い金属、例えばモリブデンである。多層膜２０ｃは、
屈折率の高い膜、例えば酸化チタンと、屈折率の低い
膜、例えば二酸化ケイ素を交互に２層積層した多層膜で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば薄膜トラ
ンジスタなどを付加したアクティブマトリクス方式液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、典型的な従来の液晶表示装置の
断面図である。アクティブマトリクス基板となる一方の
基板１上に、マトリクス状に形成された信号線４および
走査線５、半導体スイッチング素子、例えば薄膜トラン
ジスタ６、絵素電極７が設けられ、この絵素電極７には
薄膜トランジスタ６を介して信号線４から電圧が印加さ
れる。

【０００３】対向基板となる他方の基板２上に、薄膜ト
ランジスタ６に対応した位置に遮光層８が設けられてい
る。この基板２の遮光層８および遮光層８以外の表面に
は、平面状の対向電極９が形成されている。

【０００４】アクティブマトリクス基板である基板１と
対向基板である基板２を貼合せ、その基板間に液晶３を
充填させて、液晶表示装置を作製する。

【０００５】遮光層８は１層の金属膜から構成される場
合と、図３のように遮光層８ａおよび遮光層８ｂの２層
で構成される場合がある。ここでは、遮光層８が２層の
場合について説明する。

【０００６】遮光層８が２層で構成される場合、遮光層
８ａは金属膜、たとえばクロムからなる膜が用いられて
いる。遮光層８ｂは金属酸化膜、たとえば酸化クロムか
らなる膜が用いられている。遮光層８ｂは反射防止膜と
して機能し、その膜厚は、干渉によって遮光層８の反射
率が低くなるように選ばれている。

【０００７】図３に示すように、大きな強度の光が、液
晶表示装置の基板２側から、１０で示されるように入射
したとき、その入射光１０は遮光層８ａによって遮ら
れ、入射光１０が薄膜トランジスタ６に直接照射される
のを防いでいる。

【０００８】また、入射光１０の一部は遮光層８ａに吸
収される。この光吸収によって、遮光層８の温度が上昇
し、その結果、液晶３、薄膜トランジスタ６に温度上昇
が発生する。これによって、温度上昇による液晶３の信
頼性低下および、薄膜トランジスタ６の特性の劣化が生
じる。

【０００９】また、液晶表示装置に照射された光の一部
は、１１で示されるように液晶表示装置の内部に入り込
み、一方の基板１で一部が反射され、遮光層８ｂに照射
される。この光がさらに遮光層８ｂで再反射され、薄膜
トランジスタ６に照射されると、光照射による薄膜トラ
ンジスタ６の特性劣化が生じる。

【００１０】また、１２で示されるように、液晶表示装
置の内部に入り込み、一方の基板１で一部が反射され、
遮光層８ｂで再反射された光が、絵素電極７の間を通っ
て基板１側に出射されると、表示のコントラスト低下が
発生する。

【００１１】遮光層８ａでの光吸収による温度上昇を防
ぐ手段として、基板２に接する側の遮光層８ａの反射率
を大きくしている。これによって、入射光１０の一部は
遮光層８ａで反射されるため、光吸収による温度上昇を
低減することができる。

【００１２】また、遮光層８ｂでの再反射を防ぐ手段と
して、対向電極９に接する側の遮光層８ｂの反射率を低
くしている。これによって、入射光１１、１２は遮光層
８ｂで吸収されるため、薄膜トランジスタ６に照射され
たり、絵素電極７の間を通って基板１側に出射される光
を低減することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、遮光層
８が金属１層、または、金属と金属酸化物の２層のみで
形成されているため、遮光層８の基板２側での反射率を
十分高くし、かつ対向電極９側での反射率を十分低くす
ることはできない。

【００１４】このため、遮光層８によって入射光１０の
一部が吸収され、光吸収による温度上昇、すなわち、液
晶３、薄膜トランジスタ６の温度上昇が起こる。この温
度上昇によって、液晶３の信頼性低下および薄膜トラン
ジスタ６の特性の劣化が生じる。

【００１５】また、入射光１１の一部は遮光層８によっ
て反射され、薄膜トランジスタ６に照射される。この光
照射によって、薄膜トランジスタ６の特性の劣化が生じ
る。さらに、遮光層８によって反射された入射光１２の
一部は、絵素電極７の間を通って基板１側に出射される
ため、表示のコントラスト低下が生じる。

【００１６】本発明の目的は、このような課題を解決
し、液晶表示装置の表面に強い光を照射した場合にも、
表示品位の低下のない、また信頼性の高い液晶表示装置
を提供することである。

【００１７】

【問題点を解決するための手段】本発明は、一方の基板
上に半導体スイッチング素子およびこれを介して電位が
与えられる絵素電極が形成され、他方の基板上に対向電
極および半導体スイッチング素子に対応した部分に遮光
層が形成され、前記両基板間に液晶が充填された液晶表
示装置において、前記遮光層が、前記基板面から順に、
第１の金属膜、第２の金属膜、反射防止膜からなる３層
で構成され、前記第１の金属膜と第２の金属膜とは、反
射率が異なることを特徴とする。

【００１８】また、本発明の遮光層の反射防止膜は、屈
折率が異なる膜を交互に積層した多層膜であることを特
徴とする。

【００１９】また、本発明の遮光層の反射防止膜は、半
導体膜であることを特徴とする。

【００２０】以下、本発明の作用について説明する。

【００２１】本発明によれば、遮光層は対向基板側の表
面での反射率を十分高くすることができ、かつ、遮光層
の液晶側の表面での反射率を十分低くすることができ
る。

【００２２】従って、入射光の大部分は遮光層の表面で
反射されるため、遮光層の光吸収による温度上昇、すな
わち液晶、薄膜トランジスタの温度上昇は問題のないレ
ベルまで抑えることができる。これによって、温度上昇
によるスイッチング素子の特性劣化および、液晶の信頼
性低下を防ぐことができる。

【００２３】また、入射光の大部分は遮光層の表面で反
射され、一部は液晶表示装置内に入射し、アクティブマ
トリクス基板側で反射された光は、遮光層の反射防止膜
によって吸収されるため、遮光層に入射した光が、スイ
ッチング素子に照射されたり、絵素間を通って一方の基
板側に出射されることはない。これによって、光照射に
よるスイッチング素子の特性劣化および、表示のコント
ラスト低下を防ぐことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２５】（実施形態１）本発明の実施形態１の液晶
表示装置の断面図を図１に、平面図を図２に示す。この
液晶表示装置は、一対のガラスなどからなる透光性の基
板１３、１４の間に液晶１５が充填されている。アクテ
ィブマトリクス基板となる一方の基板１３上に、マトリ
クス状に配置された信号線１６および走査線１７、半導
体スイッチング素子、例えば薄膜トランジスタ１８、絵
素電極１９が設けられ、この絵素電極１９には薄膜トラ
ンジスタ１８を介して信号線１６から電圧が印加され
る。

【００２６】対向基板となる他方の基板１４上に、薄膜
トランジスタ１８に対応した位置に、遮光層２０を形成
する。

【００２７】工程等の関係から実際には、図２に示す
ように、遮光層２０は薄膜トランジスタ１８に対応した
位置以外にも、信号線１６および走査線１７を含めた絵
素電極１９以外の部分にも形成する。

【００２８】この基板１４の遮光層２０および遮光層２
０以外の表面には、平面状の対向電極２１を形成する。

【００２９】遮光層２０は、金属膜からなる２０ａ、２
０ｂ、反射防止膜となる多層膜からなる２０ｃの３つの
部分で構成される。

【００３０】金属膜２０ａは反射率の高い金属、例えば
アルミニウム（可視光に対する反射率８０％以上）を、
１００ｎｍ程度の膜厚で形成する。金属膜２０ａは、遮
光層２０の基板１４側の反射率を高くする役割を持つ。

【００３１】金属膜２０ｂは金属膜２０ａと比較して反
射率の低い金属、例えばモリブデン（可視光に対する反
射率６０％程度）を、５０ｎｍ程度の膜厚で、金属膜２
０ａの上に重ねて形成する。

【００３２】膜の形成方法として、基板１４の上に、ア
ルミニウム、続いてモリブデンをスパッタ法により成膜
後、所定の形状にパターンニングして、アルミニウムか
らなる金属膜２０ａとモリブデンからなる金属膜２０ｂ
が形成される。

【００３３】アルミニウムの場合は、反射率が高いた
め、これに対して十分効果のある反射防止膜を金属膜２
０ａの上に透明膜数膜で形成することは難しいが、金属
膜２０ｂを設けることで、金属膜２０ｂの表面での反射
率を低くすることができ、上に設ける反射防止膜である
多層膜２０ｃの効果を上げることができる。

【００３４】また、金属膜２０ａをアルミニウムで形成
した場合、金属膜２０ｂは、アルミニウムに対する保護
膜としての役割も持ち、液晶表示装置を作成する工程で
発生する、アルミニウムに対する腐食等のダメージを防
ぐことができる。

【００３５】多層膜２０ｃは、屈折率の高い膜、例えば
酸化チタンと、屈折率の低い膜、例えば二酸化ケイ素
を、真空蒸着法等により交互に２層積層した多層膜であ
る。酸化チタンの屈折率は２．２〜２．７であり、その
膜厚は４０ｎｍ程度である。二酸化ケイ素の屈折率は
１．４６であり、その膜厚は１００ｎｍ程度である。

【００３６】実施形態１では、多層膜２０ｃは２層であ
るが、積層する膜の材料、その屈折率の関係から、２層
以上に形成しても良い。

【００３７】つまり、多層膜２０ｃの層数、各層の膜
厚、屈折率を制御し、干渉を利用することで、この多層
膜２０ｃは反射防止膜として機能する。

【００３８】遮光層２０を上記のような構造にすること
で、遮光層２０の基板１４側の表面で、可視光全域で反
射率を十分高くすること、例えばその反射率を８０％以
上とすることができ、かつ、液晶１５側の表面で、可視
光全域で反射率を十分低くすること、例えばその反射率
を５％以下とすることができる。

【００３９】このように構成された液晶表示装置は、基
板１４側から強い光が照射される装置、例えばプロジェ
クション装置で用いられる。

【００４０】強度の大きな光が、液晶表示装置の基板１
４側から図１の２２で示されるように入射したとき、そ
の入射光２２は金属膜２０ａによって遮られ、入射光が
薄膜トランジスタ１８に直接照射されるのを防いでい
る。基板１４側の金属膜２０ａは反射率が８０％以上と
高くなるため、入射光２２の大部分は金属膜２０ａの表
面で反射される。

【００４１】このため、遮光層２０の光吸収による温度
上昇、すなわち液晶１５、薄膜トランジスタ１８の温度
上昇は問題のないレベルまで抑えることができる。これ
によって、温度上昇による薄膜トランジスタ１８の特性
の劣化および、液晶７の信頼性低下を防ぐことができ
る。

【００４２】また、液晶表示装置に照射された光の一部
は、図１の２３で示されるように液晶表示装置の内部に
入り込み、基板１３で反射して遮光層２０に照射され
る。しかし、液晶１５側の金属膜２０ｂは反射率が十分
低く、５％以下であるため、入射光２３は金属膜２０ｂ
で大部分が吸収される。

【００４３】このため、遮光層２０での反射によって薄
膜トランジスタ１８に照射されることはない。これによ
って、光照射によって起こる薄膜トランジスタ１８の特
性劣化を防ぐことができる。

【００４４】さらに、図１の２４で示されるように、液
晶表示装置の内部に入り込み、基板１３で反射して遮光
層２０に照射される光は、多層膜２０ｃで大部分が吸収
されるため、絵素電極１９間を通って基板１３側に出射
されることはない。これによって、表示のコントラスト
低下を防ぐことができる。

【００４５】金属膜２０ａの材料としては、上記のよう
にアルミニウムの他に、銀、白金、パラジウムなどであ
ってもよい。金属膜２０ａの可視光の反射率は約８０％
以上であることが望ましい。

【００４６】また、金属膜２０ｂの材料としては、上記
のモリブデンの他に、タンタル、チタン、タングステン
などであってもよい。金属膜２０ｂの可視光の反射率は
６０％程度以下であることが望ましい。

【００４７】多層膜２０ｃの材料について、屈折率の高
い膜として、上記の酸化チタンの他に酸化タンタル、酸
化亜鉛などであってもよく、屈折率の範囲は１．７〜
２．７程度であり、また、屈折率の低い膜として、上記
の二酸化ケイ素の他に、フッ化マグネシウムなどであっ
てもよく、屈折率の範囲は１．３〜１．７程度である。

【００４８】（実施形態２）別の実施形態として、実施
形態２の遮光層２０は、金属膜からなる２０ａ、２０
ｂ、反射防止膜となる半導体膜からなる２０ｄの３つの
部分で構成される。

【００４９】実施形態２は実施形態１に対して、３層目
である半導体膜２０ｄの構成が異なるだけであるので、
断面図および平面図は、実施形態１の図１および図２を
使用して説明する。

【００５０】この液晶表示装置は、一対のガラスなどか
らなる透光性の基板１３、１４の間に液晶１５が充填さ
れている。アクティブマトリクス基板となる一方の基板
１３上に、マトリクス状に配置された信号線１６および
走査線１７、半導体スイッチング素子、例えば薄膜トラ
ンジスタ１８、絵素電極１９が設けられ、この絵素電極
１９には薄膜トランジスタ１８を介して信号線１６から
電圧が印加される。

【００５１】対向基板となる他方の基板１４上に、薄膜
トランジスタ１８に対応した位置に、遮光層２０を形成
する。

【００５２】工程等の関係から実際には、図２に示す
ように、遮光層２０は薄膜トランジスタ１８に対応した
位置以外にも、信号線１６および走査線１７を含めた絵
素電極１９以外の部分にも形成する。

【００５３】この基板１４の遮光層２０および遮光層２
０以外の表面には、平面状の対向電極２１を形成する。

【００５４】遮光層２０は、金属膜からなる２０ａ、２
０ｂ、反射防止膜となる半導体膜からなる２０ｄの３つ
の部分で構成される。

【００５５】実施形態１と同様、金属膜２０ａは反射率
の高い金属、例えばアルミニウム（可視光に対する反射
率８０％以上）を、１００ｎｍ程度の膜厚で形成する。
金属膜２０ａは、遮光層２０の基板１４側の反射率を高
くする役割を持つ。

【００５６】金属膜２０ｂは金属膜２０ａと比較して反
射率の低い金属、例えばモリブデン（可視光に対する反
射率６０％程度）を、５０ｎｍ程度の膜厚で、金属膜２
０ａの上に重ねて形成する。

【００５７】膜の形成方法として、基板１４の上に、ア
ルミニウム、続いてモリブデンをスパッタ法により成膜
後、所定の形状にパターンニングして、アルミニウムか
らなる金属膜２０ａとモリブデンからなる金属膜２０ｂ
が形成される。

【００５８】アルミニウムの場合は、反射率が高いた
め、これに対して十分効果のある反射防止膜を金属膜２
０ａの上に透明膜数膜で形成することは難しいが、金属
膜２０ｂを設けることで、金属膜２０ｂの表面での反射
率を低くすることができ、上に設ける反射防止膜である
半導体膜２０ｄの効果を上げることができる。

【００５９】また、金属膜２０ａをアルミニウムで形成
した場合、金属膜２０ｂは、アルミニウムに対する保護
膜としての役割も持ち、液晶表示装置を作成する工程で
発生する、アルミニウムに対する腐食等のダメージを防
ぐことができる。

【００６０】半導体膜２０ｄは半導体、例えばアモルフ
ァスシリコンを使用し、その屈折率は３．５〜４．０で
ある。アモルファスシリコン膜の吸収と、膜厚を制御し
干渉を利用することで、半導体膜２０ｄは反射防止膜と
して機能し、可視光全域で反射率を５％以下に低減する
ことができる。ここで用いるアモルファスシリコン膜
は、ＣＶＤ法などにより形成し、その膜厚は１０〜３０
ｎｍ程度である。

【００６１】遮光層２０を上記のような構造にすること
で、遮光層２０の基板１４側の表面で、可視光全域で反
射率を十分高くすること、例えばその反射率を８０％以
上とすることができ、かつ、液晶１５側の表面で、可視
光全域で反射率を十分低くすること、例えばその反射率
を５％以下とすることができる。

【００６２】このように構成された液晶表示装置は、基
板１４側から強い光が照射される装置、例えばプロジェ
クション装置で用いられる。

【００６３】強度の大きな光が、液晶表示装置の基板１
４側から図１の２２で示されるように入射したとき、そ
の入射光２２は金属膜２０ａによって遮られ、入射光が
薄膜トランジスタ１８に直接照射されるのを防いでい
る。基板１４側の金属膜２０ａは反射率が８０％以上と
高くなるため、入射光２２の大部分は金属膜２０ａの表
面で反射される。

【００６４】このため、遮光層２０の光吸収による温度
上昇、すなわち液晶１５、薄膜トランジスタ１８の温度
上昇は問題のないレベルまで抑えることができる。これ
によって、温度上昇による薄膜トランジスタ１８の特性
の劣化および、液晶７の信頼性低下を防ぐことができ
る。

【００６５】また、液晶表示装置に照射された光の一部
は、図１の２３で示されるように液晶表示装置の内部に
入り込み、基板１３で反射して遮光層２０に照射され
る。しかし、液晶１５側の金属膜２０ｂは反射率が十分
低く、５％以下であるため、入射光２３は金属膜２０ｂ
で大部分が吸収される。

【００６６】このため、遮光層２０での反射によって薄
膜トランジスタ１８に照射されることはない。これによ
って、光照射によって起こる薄膜トランジスタ１８の特
性劣化を防ぐことができる。

【００６７】さらに、図１の２４で示されるように、液
晶表示装置の内部に入り込み、基板１３で反射して遮光
層２０に照射される光は、半導体膜２０ｄで大部分が吸
収されるため、絵素電極１９間を通って基板１３側に出
射されることはない。これによって、表示のコントラス
ト低下を防ぐことができる。

【００６８】半導体膜２０ｄの材料としては、上記のア
モルファスシリコンの他に、可視域で屈折率の大きい半
導体、たとえば、ゲルマニウムなどであってもよい。ゲ
ルマニウムの屈折率は４．０である。

【００６９】これらは、可視域の屈折率が大きいため、
金属に対する反射防止膜として、１層でも有効に機能す
る。

【００７０】また、実施形態１および２では、反射防止
膜である多層膜２０ｃおよび半導体膜２０ｄを金属膜２
０ｂの上部にのみ設けたが、反射防止膜である多層膜２
０ｃおよび半導体膜２０ｄが可視光に対して透明である
場合には、基板１４の全面に設けてもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、遮光層
は対向基板側の表面での反射率を十分高くすることがで
き、かつ、遮光層の液晶側の表面での反射率を十分低く
することができる。

【００７２】従って、入射光の大部分は遮光層の表面で
反射されるため、遮光層の光吸収による温度上昇、すな
わち液晶、薄膜トランジスタの温度は問題のないレベル
まで抑えることができる。これによって、温度上昇によ
るスイッチング素子の特性劣化および、液晶の信頼性低
下を防ぐことができる。

【００７３】また、入射光の大部分は遮光層の表面で反
射され、一部は液晶表示装置内に入射し、アクティブマ
トリクス基板側で反射された光は、遮光層の反射防止膜
によって吸収されるため、遮光層に入射した光が、スイ
ッチング素子に照射されたり、絵素間を通って一方の基
板側に出射されることはない。これによって、光照射に
よるスイッチング素子の特性劣化および、表示のコント
ラスト低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の断面図である。

【図２】本発明の液晶表示装置の平面図である。

【図３】従来技術の液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１３１４基板１５液晶１６信号線１７走査線１８薄膜トランジスタ１９絵素電極２０遮光層２０ａ２０ｂ金属膜２０ｃ多層膜２０ｄ半導体膜２１対向電極２２２３２４入射光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の基板上に半導体スイッチング素子
およびこれを介して電位が与えられる絵素電極が形成さ
れ、他方の基板上に対向電極および半導体スイッチング
素子に対応した部分に遮光層が形成され、前記両基板間
に液晶が充填された液晶表示装置において、前記遮光層が、前記基板面から順に、第１の金属膜、第
２の金属膜、反射防止膜からなる３層で構成され、前記
第１の金属膜と第２の金属膜とは、反射率が異なること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記遮光層の反射防止膜は、屈折率が異
なる膜を交互に積層した多層膜であることを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記遮光層の反射防止膜は、半導体膜で
あることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。