(57)【要約】【課題】液晶表示パネルの温度上昇を十分に抑制して液晶表示パネルの誤動作を起こさない信頼性の高い、遮光性膜の線幅が２μｍ以下を要求される次世代の液晶表示装置に対応可能な液晶表示パネル用対向基板を提供することにある。【解決手段】対向配置された画素電極と対向電極との間に印加される電圧により駆動される液晶層を有する液晶表示パネルに用いられる対向基板であって、対向基板１００は、透光性基板１０上の前記画素電極を有する駆動基板と対向する側に遮光性膜２０がマトリックス状に形成されている。該遮光性膜２０は透光性基板１０上に順次形成された誘電体多層膜からなる反射増加膜２２と反射膜２１との積層膜からなる高反射膜２３を有する。【選択図】　　図２
2004078204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素電極を有してなる駆動基板に、液晶層を介して対向配置される液晶表示パネル用対向基板であって、
前記対向基板は、透光性基板上の前記駆動基板と対向する側にマトリックス状に設けられた遮光性膜が形成されており、
前記遮光性膜は、前記透光性基板上に順次形成された、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と、相対的に屈折率の低い材料からなる低屈折率誘電体薄膜との２層構造の積層膜、又は前記高屈折率誘電体薄膜と前記低屈折率誘電体薄膜とを交互に複数層積層した積層膜からなる反射増加膜と、前記対向基板に入射する入射光を反射させる反射膜とからなる高反射膜を有することを特徴とする液晶表示パネル用対向基板。
【請求項２】
前記高屈折率誘電体薄膜が酸化チタン（ＴｉＯ２）又は酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）であり、前記低屈折率誘電体薄膜が酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル用対向基板。
【請求項３】
前記反射膜がアルミニウム、銀又はこれらの元素を主成分とする合金であることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示パネル用対向基板。
【請求項４】
前記遮光性膜は、前記反射膜上に駆動基板側からの戻り光による反射を抑制する低反射膜を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の液晶表示パネル用対向基板。
【請求項５】
前記透光性基板の遮光性膜が形成された側とは反対側に、複数のマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板が設けられており、前記マイクロレンズ基板における各マイクロレンズは、前記マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口された位置に対向して設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の液晶表示パネル用対向基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、液晶プロジェクタ等にライトバルブとして用いられる液晶表示パネル（以下、液晶表示パネルと記載する。）に関し、更に詳しくは、液晶表示パネルの対向電極に形成されているマトリックス状に設けられた遮光性膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　液晶プロジェクタ等にライトバルブとして用いられる液晶表示パネルにおいては、一般に、電気光学物質である液晶層を挟んで駆動基板（ＴＦＴアレイ基板）に対向配置される対向基板の側から強力な投射光が入射される。
　そして、この強力な投射光が駆動基板上にあるＴＦＴのａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）膜やｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜から構成されたスイッチング素子としてのチャネル形成用の領域に入射すると、この領域において光電変換効果により光電流が発生してしまいＴＦＴのトランジスタ特性を劣化させる。そこで、この現象を抑止するため、各ＴＦＴに夫々対向する位置の対向基板上に、複数のブラックマトリックスと呼ばれるマトリックス状に設けられた遮光性膜を形成することが一般的である。
【０００３】
　このような、マトリックス状に設けられた遮光性膜として、従来の液晶表示装置においては、Ｃｒ（クロム）などの金属材料や、カーボンをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどの材料が用いられ、上述のａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜に対する遮光効果に加えて、コントラストの向上、およびカラーフィルターにおける色材の混色防止などの機能をも発揮している。しかし、ライトバルブとして用いられる液晶表示パネルに、このようなＣｒや樹脂ブラックをマトリックス状に設けられた遮光性膜として使用した場合は、それ自体の光の反射率が低いため、強力な投射光を吸収し液晶表示パネル自体が高温となるため好ましくなかった。
　このような不具合を解消するため、液晶表示パネルの対向基板にマトリックス状に設けられた遮光性膜には、Ａｌ、Ａｇ等の高反射率を有する金属の薄膜を含む高反射率の膜が一般に使用されるようになってきた。
【０００４】
　さらに、特開平９−２１１４３９号公報（下記特許文献１）では、マトリックス状に設けられた遮光性膜として、ガラス基板上にＡｌなどの金属からなる高反射率の膜を設け、その上に黒色樹脂やＣｒ酸化物からなる低反射率の膜を設けることが開示されている。
当該公報には、ガラス基板上にマトリックス状に設けられた遮光性膜が形成されていない側より入射してくる投射光は、高反射率の膜で反射することにより液晶表示パネル温度の上昇を防止する一方、液晶セル内にて発生した迷光は低反射率の膜で吸収することで、液晶表示パネルの誤作動を防止することが開示されている。
【特許文献１】特開平９−２１１４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　しかしながら、近年の液晶表示装置の高精細化、高輝度化の要求に伴い、対向基板に入射される投射光もより強度の高いものが用いられるようになってきた。そのため、液晶パネルの温度上昇によるスイッチング素子などの誤動作、劣化の問題がより深刻になっており、従来のＡｌなどの反射膜からなる高反射膜を用いても、十分に液晶パネルの温度上昇を抑えることができなくなってきた。また、液晶表示装置の高詳細化による画素の微細化に伴いマトリックス状に形成された遮光性膜の線幅も３．５μｍから２μｍ以下のパターンが要求されている。そもそもＡｌなどの金属はガラス基板との付着力が弱く、遮光性膜の線幅の狭小化にともない、Ａｌ膜の膜剥れの発生が懸念されている。
　本発明は、上述した種々の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、第一に、投射光が対向基板に入射される側の遮光性膜の反射率を９０％以上とすることで、液晶表示パネルの温度上昇を十分に抑制して液晶表示パネルの誤動作を起こさない信頼性の高い液晶表示パネル用対向基板を提供することにあり、第二に、マトリックス状に形成された遮光性膜の線幅が２μｍ以下を要求される次世代の液晶表示装置に対応可能な遮光性膜の膜剥れが発生しない液晶表示パネル用対向基板を提供することにあり、第三に、液晶表示パネルの入射光の利用効率が高く、明るい画像が得られる液晶表示パネル用対向基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明者らは、対向基板に設けられる遮光性膜を光の多重反射を利用して反射率を増加させる反射増加膜と反射膜の積層構造からなる高反射膜を有するものとし、液晶表示パネルの外側から投射光が対向基板に入射される側の上記遮光性膜における反射率を９０％以上に高くすることで、上記課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明の液晶表示パネル用対向基板は、複数の画素電極を有してなる駆動基板に、液晶層を介して対向配置される液晶表示パネル用対向基板であって、前記対向基板は、透光性基板上の前記駆動基板と対向する側にマトリックス状に設けられた遮光性膜が形成されており、前記遮光性膜は、前記透光性基板上に順次形成された、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と、相対的に屈折率の低い材料からなる低屈折率誘電体薄膜との２層構造の積層膜、又は前記高屈折率誘電体薄膜と前記低屈折率誘電体薄膜とを交互に複数層積層した積層膜からなる反射増加膜と、前記対向基板に入射する入射光を反射させる反射膜とからなる高反射膜を有する構成である。
【０００７】
　このように対向基板に設けられる遮光性膜を光の多重反射を利用して反射率を増加させる反射増加膜と反射膜の積層構造からなる高反射膜を有する構成とすることにより、液晶表示パネルの外側から投射光が対向基板に入射される側の上記遮光性膜における反射率を、金属膜単層の場合（約８０％）に比べてより高くする（９０％以上）ことができる。その結果、遮光性膜での光の吸収を更に低減し、強度の高い光源を用いても液晶表示パネルの温度上昇を十分に抑制できるので、誤動作を起こさない信頼性の高い液晶表示パネル用対向基板が得られる。また、透光性基板表面に形成する反射増加膜を、以下の積層膜（誘電体多層膜）とすることにより、遮光性膜の透光性基板（例えばガラス基板）との付着力を向上することが可能になる。
　前記反射増加膜は、屈折率の異なる誘電体薄膜が２層以上積層されたものであり、たとえば、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と、相対的に屈折率の低い材料からなる低屈折率誘電体薄膜との２層構造の積層膜、又は前記高屈折率誘電体薄膜と前記低屈折率誘電体薄膜とを交互に複数層積層した積層膜からなる構成である。上記積層膜は、光の多重反射による干渉効果を利用して、入射された投射光を反射する。
【０００８】
　このような誘電体多層膜を構成する高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜の材料としては種々の組み合わせが可能であるが、例えば前記高屈折率誘電体薄膜を酸化チタン又は酸化ニオブとし、前記低屈折率誘電体薄膜を酸化ケイ素とする組み合わせが好ましい。酸化チタンと酸化ケイ素の積層膜は、微細パターンの形成が可能で、透光性基板との密着性も優れ、遮光性膜の膜剥れを防止できる。また、酸化ニオブと酸化ケイ素の積層膜は、上述の特性（微細パターンの形成が可能、透光性基板との密着性が良好、遮光性膜の膜剥れの防止）に加え、スパッタリングターゲット要因による膜欠陥が少ないので、パターン欠陥が少なくパターン断面特性も良好となる。
　また、前記反射膜は、液晶表示パネルに入射する入射光を遮光性膜が形成された領域において反射する機能を有し、反射率の高い金属や合金で形成される。この反射膜としては、例えば、アルミニウム、銀又はこれらの元素を主成分とする合金が可視光の波長域での反射率が高いことから好ましい。
　また、前記遮光性膜は、前記反射膜上に、駆動基板側からの戻り光による反射を抑制する低反射膜を有していてもよい。この低反射膜は、液晶層内で発生した迷光を吸収して反射を抑えることにより、液晶表示パネルの誤動作を防止する。低反射膜には、可視光域での反射率の低い材料が選択される。
【０００９】
　また、前記透光性基板の遮光性膜が形成された側とは反対側に、複数のマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板を設けることができる。このマイクロレンズ基板は、例えば基板に形成された凹部に高屈折率媒質を充填して構成され、液晶表示パネルの外側から対向基板へ入射される投射光を前記マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口された位置に集光するように設けられる。すなわち、液晶表示パネルの外側から対向基板へ入射した入射光は、各マイクロレンズを通過する際に光束が絞られて、マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口部分を通過し、さらに駆動基板上に形成されたスイッチング素子を照射することなく駆動基板を通過する。これにより、遮光性膜にあたる入射光による熱的負担が削減され、誤動作を起こさない液晶表示パネルの信頼性がより高まり、さらに光の利用効率が高まり明るい画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。
　図１は本発明の第１の実施形態に係る対向基板の構成を示す縦断面図、図２は図１におけるＡ部の拡大図である。また、図３は本発明に係る対向基板を用いた液晶表示パネルを示す縦断面図である。
　まず、図１において、本実施の形態の対向基板１００は、透光性基板１０上にマトリックス状に形成された遮光性膜２０を有している。更に、この遮光性膜２０を含む透光性基板１０の一面上を覆うように対向電極２５が形成されている。
　そして、図３に示す液晶表示パネルにおいて、本実施の形態の対向基板１００は、基板６上に画素電極７と該画素電極７を駆動するためのＴＦＴなどのスイッチング素子８とが形成された駆動基板３と所定の間隔を介して対向して配置されている。対向基板１００と駆動基板３間の間隔内に液晶層５を充填することにより、図３に示す形態の液晶表示パネル１が得られる。なお、図３に示すように、液晶層５を挟んだ対向基板１００、駆動基板３の外側にそれぞれ、液晶表示パネル１表面に異物が付着した際にそれが投影されないようデフォーカスするための防塵ガラス４ａ、４ｂを設けることができる。この防塵ガラス４ａ，４ｂは、石英ガラス、結晶化ガラスなどのガラス板１１ａ，１１ｂ上に反射防止膜１２ａ，１２ｂを有する構成である。反射防止膜としては、Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＭｇＦ２の蒸着膜が一般に使用される。
【００１１】
　上記遮光性膜２０は、液晶表示パネル１の外部より対向基板１００に入射される投射光が、対向基板１００と液晶層５を介して対向して設けられている駆動基板３上に形成されたスイッチング素子８に入射して誤動作を起こすのを防止するために、駆動基板３のスイッチング素子８に対向する位置にマトリックス状に設けられる。
　上記本実施の形態の遮光性膜２０の構成をさらに詳しく説明すると、図２の拡大図に示すように、透光性基板１０上に、順に、高反射膜２３と低反射膜２４を有している。そして、上記高反射膜２３は、透光性基板１０上に順次、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２と、反射膜２１が形成された構造となっている。又、上記低反射膜２４は、駆動基板側からの戻り光による反射を抑制するため上記反射膜２１よりも低い反射率を有する材料からなっている。
【００１２】
　次に、以上のように構成された本実施形態の対向基板の各部について、詳細に説明する。
　まず、上記高反射膜２３について説明する。
　本実施の形態の高反射膜２３は、上述したように誘電体多層膜からなる反射増加膜２２と反射膜２１の積層構造となっている。
　まず、反射増加膜２２について説明する。
　本実施の形態の反射増加膜２２は、屈折率の異なる誘電体薄膜が２層以上積層されたものである。この反射増加膜２２は、光の多重反射による干渉効果により、入射された光を反射する作用を有する。
　このような反射増加膜２２としては、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と相対的に屈折率の低い低屈折率誘電体薄膜の２層構造の積層膜、又は上記高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜を交互に積層した多層積層膜を用いることができる。
【００１３】
　高屈折率誘電体薄膜としては、たとえば、ＴｉＯ２（ｎ＝２．３〜２．５５）、ＺｒＯ２（ｎ＝２．０５）、ＣｅＯ２（ｎ＝２．２）、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２．１）、Ｎｄ２Ｏ３（ｎ＝２．１５）、ＨｆＯ２（ｎ＝１．９５）、ＺｎＯ（ｎ＝２．１）、Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２．３５）、ＺｎＳ（ｎ＝２．３５）などが挙げられる。尚、上述の括弧の値は波長５５０ｎｍ付近の屈折率を示す。
　低屈折率誘電体薄膜としては、たとえば、ＳｉＯ２（ｎ＝１．４５〜１．４６）、Ｓｉ２Ｏ３（ｎ＝１．５５）、ＭｇＦ２（ｎ＝１．３８〜１．４）などが挙げられる。尚、上述の括弧の値は波長５５０ｎｍ付近の屈折率を示す。
　これらの材料はいずれの組み合わせも可能であるが、パターン化が容易で精細（微細）なパターンが形成できる点、透光性基板（例えばガラス基板）１０との密着性の点から、透光性基板１０上に順次形成された酸化チタンと酸化ケイ素の積層膜、特にＴｉＯ２とＳｉＯ２の積層膜が好ましい。又、一般にＳｉＯ２は圧縮応力を有し、ＴｉＯ２は引っ張り応力を有するため、２層の応力が相殺しあい、応力の影響を低減できるため、マトリックス状のパターンを形成した際の形状精度や膜応力による膜剥れ防止に優れているという利点も有する。
　また、欠陥低減という点から、透光性基板１０上に順次形成された酸化ニオブと酸化ケイ素の積層膜（特にＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２の積層膜）が好ましい。不純物等の欠陥の少ないスパッタリングターゲットが得られるので、成膜要因による膜中欠陥が低減できるからである。
　反射増加膜２２を形成する誘電体薄膜の層数には特に制限は無いが、成膜及びパターニングの容易さから、高屈折率材料と低屈折率材料の２層構造とするのが好ましい。
【００１４】
　また、反射増加膜２２を構成する各層は、エッチングによりパターニングする場合、同じエッチング条件で連続的にパターニングができれば更に好ましい。また、反射増加膜２２のパターニングは、エッチングにより形成する以外に、リフトオフ法で行うこともできる。
　透光性基板１０側から入射する入射光に対し高反射膜２３において所望の反射増加効果を得るためには、反射増加膜２２における各誘電体薄膜の材料、層数及び膜厚を、各層の屈折率を考慮して、通常の光学薄膜の設計手法により決定すればよい。
　反射増加膜２２は、スパッタリング法や、蒸着法などの通常の成膜方法で形成することができる。
【００１５】
　次に、前記反射膜２１について説明する。反射膜２１は液晶表示パネル１に入射する入射光を、遮光性膜２０が形成された領域において反射する機能を有する。従って、反射膜２１は反射率の高い金属や合金で形成される。この点から、反射膜２１には、例えば、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌ等の金属および、Ｐｄ等の添加金属を少量含んだＡｌ合金、Ａｇ合金が好ましく用いられる。さらにこれらの金属や合金に、Ｔｉ,Ｃｕ,Ｓｉなどの元素が添加されていてもよい。これらの元素の添加は、遮光性膜におけるピンホールの発生の防止に効果的である。又、これらの元素の添加量は、良好なパターンを得る上で０．１〜５ａｔ％が好ましい。反射膜２１へのこれらの元素の添加は、例えば、反射膜２１を形成するためのスパッタリングターゲット中にこれらの元素を添加しておくことにより行える。
これらのなかでも、反射膜２１としては、ＡｌやＡｇ等の金属、又はこれらを主成分とする合金が可視光における反射率が高い点でとくに好ましい。
　特に、反射膜２１に主成分としてＡｌを含む材料を用いると、可視光の波長域である３８０〜７００ｎｍ迄の波長域で光の反射率が高く、反射率の波長依存性が少なく均一な反射率を有し、さらに後述する低反射膜２４との密着性がよく、また、微細なパターンを有するマトリックス状に形成された遮光性膜が形成できること、等から好ましい構成である。
【００１６】
　更には、反射膜２１としてＡｌを主成分とし、これにＴｉを添加した材料を用いると、ピンホールを防止でき、又低反射膜２４との密着性がよい為好ましい。
　反射膜２１は、スパッタリング法や蒸着などの通常の成膜方法で形成することができる。又、高反射膜２３において十分な反射率を得るために、反射膜２１は、３００Å以上の厚さに形成するのが好ましい。
　液晶表示パネルの外部から対向基板１００に入射される投射光に対する遮光性膜２０が形成された領域での好ましい反射率は、通常用いられる波長３８０〜７００ｎｍ程度の可視光に対し、９０％以上、更に好ましくは９２%以上、最も好ましくは９５％以上である。本実施の形態では、高反射膜２３として、反射増加膜２２と反射膜２１との積層膜を用いたため、遮光性膜２０が形成された領域において、対向基板１００に入射する入射光が９０％以上と高反射率で反射され、液晶表示パネルの温度上昇を低減することができる。
【００１７】
　次に、低反射膜２４について説明する。　
　遮光性膜２０における高反射膜２３上に設けられた低反射膜２４は、駆動基板側からの戻り光が原因による液晶層内で発生した迷光を吸収して反射を抑え、液晶表示パネルの誤動作を防止する機能を有する。従って、低反射膜２４には、使用される可視光に対して上記反射膜２１より反射率の低い材料を選択する。低反射膜２４には、可視光領域における反射率が３０％以下、好ましくは２０％以下、更に好ましくは１０％以下の材料を選択するのが望ましい。
　低反射膜２４として、具体的には、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属酸化窒化物、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｄ等の高融点金属シリサイド、たとえばＷＳｉ（タングステンシリサイド）、あるいは黒色の有機色素、等が好ましく用いられる。
低反射膜２４は、スパッタリングや蒸着などにより均一な薄膜を形成するのが好適である。特に、低反射膜２４として金属、金属酸化物、金属窒化物や金属酸化窒化物の薄膜を用いると、膜厚が薄くても遮光性が高く、かつ反射率を低くできる。さらに、これらの材質は液晶表示パネルの駆動を妨害するアルカリ金属を含んでいないので、液晶表示パネル用の遮光性膜として最適である。
【００１８】
　特に、上述の金属としてＣｒやＮｉ、金属酸化物として酸化クロムや酸化ニッケル、金属窒化物として窒化クロムや窒化ニッケル、金属酸化窒化物として酸化窒化クロムや酸化窒化ニッケルを用いると、高反射膜２３との密着性がよく、また、微細なパターンを有するマトリックス状に設けられた遮光性膜が形成でき好ましい。
　又、低反射膜２４が、高反射膜２３の反射膜２１に用いる金属の酸化物、窒化物や酸化窒化物である場合、低反射膜２４と反射膜２１との界面において、低反射膜２４の金属酸化物、金属窒化物や金属酸化窒化物と、反射膜２１の組成が連続的に変化するように形成してもよい。このようにすると、高反射膜２３と低反射膜２４との密着性がさらに向上する。
　低反射膜２４の膜厚は、液晶層中の迷光を吸収する効果を発揮するためには、８０Å以上とするのが好ましい。又、高反射膜２３と低反射膜２４の合計膜厚が２０００Å以下であれば、遮光性膜２０上に形成される対向電極２５の断線を防止できるとともに、遮光性膜２０にかかる熱応力が極端に大きくなることもなく、好ましい構成である。
　ここで、高反射膜２３と低反射膜２４で構成される遮光性膜２０の光学濃度は３以上、好ましくは４以上である。
【００１９】
　次に、透光性基板１０について説明する。
　本実施の形態の透光性基板１０は、強力な投射光の熱作用に耐えられる透明材料である事が必要である。このような透光性基板１０としては、透明な石英ガラス基板、無アルカリガラス基板、ガラスセラミックス等が好ましく用いられる。
　次に、対向電極２５について説明する。
　対向電極２５は、対向基板１００に対向して設けられる駆動基板３上の画素電極７と共に、液晶層５を駆動するために設けられる。したがって、少なくとも画素電極７と対応する対向基板１００上の位置に形成されればよいが、通常、マトリックス状に遮光性膜２０が形成された透光性基板１０全体を覆うように設けられる。このような対向電極２５としては、ＩＴＯ（インジウムティンオキサイド）膜等が好適に用いられ、スパッタリング法等により形成できる。
【００２０】
　次に、本実施形態の対向基板の製造方法について説明する。第１の対向基板の製造方法は、エッチングによりパターンを形成する方法である。
まず、本実施の形態の対向基板１００は、透光性基板１０上に、順次、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２、反射膜２１、低反射膜２４を形成する。これらの膜の形成方法は前述した通りである。
　次に、これらの反射増加膜２２、反射膜２１及び低反射膜２４に所定のマトリックス状のパターンを形成する。
　パターンの形成は、まず、低反射膜２４上に、感光性樹脂（レジスト）を塗布し、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて、レジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとして、順次、低反射膜２４、反射膜２１、反射増加膜２２をエッチングして、これらの層にマトリックス状のパターンが形成された遮光性膜２０を形成する。
　この際、エッチングには、ウエットエッチング及びドライエッチングのいずれを用いてもよい。例えば、低反射膜２４としてＣｒを主成分とした材料を用いた場合には、ＣＣｌ４や塩素等によるドライエッチング、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含む溶液によるウエットエッチングを用いることができる。また反射膜２１としてアルミニウムを主成分とする材料を用いた場合には、ＣＦ４と酸素の混合ガスや、ＣＣｌ４や塩素等によるドライエッチングや、燐酸と硝酸の混合液によるウエットエッチングを用いることができる。また反射増加膜２２としてＳｉＯ２やＴｉＯ２の積層膜を用いた場合には、ＣＦ４などのフッ素系ガスによりパターニングできる。
　第２の対向基板の製造方法は、リフトオフによりパターンを形成する方法である。透光性基板１０上に、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２、反射膜２１、低反射膜２４とはエッチング特性が異なる感光性樹脂（レジスト）を塗布し、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて、マトリックス状のレジストパターンを形成する。次に、このレジストパターン付き透光性基板１０上に、順次、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２、反射膜２１、低反射膜２４を形成する。これらの膜の形成方法は前述した通りである。次いで、レジスト剥離液でレジストパターンを剥離して、マトリックス状のパターンが形成された遮光性膜２０を形成する。
【００２１】
　更に、このようにしてマトリックス状のパターンが形成された遮光性膜２０と、透光性基板１０を覆うようにＩＴＯ膜等からなる対向電極２５をスパッタリング法などにより形成する。
　以上のようにして、本実施の形態の対向基板１００を得ることが出来る。
　また、前述の図3に示すように、本実施の形態の対向基板１００を、画素電極７と該画素電極７を駆動するためのＴＦＴなどのスイッチング素子８とが形成された駆動基板３と所定の間隔を介して対向して配置し、対向基板１００と駆動基板３間の間隔内に液晶層５を充填することにより、液晶パネル１が得られる。
【００２２】
　以上説明したように、本実施の形態の対向基板１００は、遮光性膜２０の高反射膜２３を誘電体多層膜からなる反射増加膜２２と反射膜２１との積層構造としたので、従来の反射膜のみの高反射膜の反射率（約８０％）と比較して遮光性膜における反射率を９０％以上と高めることができる。その結果、液晶表示パネルの温度上昇を抑え、熱による誤動作を有効に防止することができる。また、本実施の形態の対向基板１００は、遮光性膜２０の透光性基板１０（ガラス基板）との密着性が良く、反射増加膜２２として膜応力が小さい酸化物膜（例えば具体的にはＴｉＯ２／ＳｉＯ２）を反射膜２１（例えば具体的にはＡｌ）との間に介在することにより、遮光性膜の線幅を狭小化しても膜剥れを防止することができる。さらに、低反射膜２４により、駆動基板側からの戻り光などによる液晶層内の迷光を吸収して反射を抑えることができる。
【００２３】
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
　図４は本発明の第２の実施形態に係る対向基板２００の構成を示す縦断面図、図５は図４におけるＢ部の拡大図である。上述した第１の実施の形態においては、遮光性膜２０として、高反射膜２３上に低反射膜２４が形成されたものを説明したが、本実施形態に示すように、透光性基板１０上に遮光性膜２０として、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２及び反射膜２１からなる高反射膜２３のみを有するものでもよい。
このような構成を有する対向基板２００は、低反射膜を形成しないこと以外は、前述の第１の実施の形態と同様の方法で製造する事が出来る。
【００２４】
　次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
　図６は本発明の第３の実施形態に係る対向基板の構成を示す縦断面図である。
本実施の形態の対向基板３００は、前述の第１又は第２の実施形態における対向基板の遮光性膜が形成される側と反対側の面に、複数のマイクロレンズ３５が形成されている点で、前述の実施形態の対向基板と構成が異なっている。なお、透光性基板１０及び遮光性膜２０については、前述の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。遮光性膜２０は、前述の第１の実施形態のように高反射膜２３と低反射膜２４で構成されていても、前述の第２の実施形態のように高反射膜２３のみで構成されていてもよい。
　図６に示すマイクロレンズ基板付き対向基板３００は、前述の第１又は第２の実施形態における対向基板の構成要素に加え、別の透光性基板３１、高屈折率媒質３３を有している。透光性基板３１の透光性基板１０と接する面には底壁面が曲面をなす多数の凹部３２がマトリックス状に設けられた遮光性膜の開口と対向する位置に設けられ、この凹部３２に高屈折率媒質３３が充填されて複数のマイクロレンズ３５を有するマイクロレンズ基板を構成している。
【００２５】
　即ち、透光性基板１０と、凹部３２が設けられた透光性基板３１との間には高屈折率媒質３３が挟まれており、この凹部３２と高屈折率媒質３３とは凸レンズの機能を有するマイクロレンズ３５を構成している。このマイクロレンズ３５はその焦点が、マトリックス状に設けられた遮光性膜２０の開口の中心に位置するように、位置、個数、および凹部３２の底壁面の曲面が調整されているものである。
　透光性基板３１としては、透光性基板１０と同様のガラス基板を用いることができる。高屈折率媒質３３としては、透光性基板３１に対して、屈折率の高い樹脂などを使用できる。このような樹脂として、例えば、チオカルバミン酸−ｓ−アルキルエステル系樹脂、硫黄含有ウレタン系樹脂、硫黄含有ビニル系樹脂、硫黄含有ポリアミド、硫黄含有エポキシ樹脂などが挙げられる。
　このマイクロレンズ基板付き対向基板３００は、次のようにして製造することが出来る。
　まず、透光性基板３１の一面に、リソグラフィやエッチング等の手法により、所望の位置・個数・形状の凹部３２を形成する。次に、この透光性基板３１に形成された凹部３２に高屈折率媒質３３を充填して透光性基板１０と接合する。以下は例えば前述の第１の実施形態の場合と同様に、透光性基板１０のマイクロレンズ３５が形成されていない側の面上に、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２と反射膜２１とからなる高反射膜２３を形成し、更にその上に低反射膜２４を形成してこれらにマトリックス状のパターニングを行い、遮光性膜２０とする。更に、その上に前述の実施形態と同様に対向電極２５を形成する。このようにして、本実施の形態の対向基板３００が得られる。
【００２６】
　このマイクロレンズ基板付き対向基板３００を用いれば、液晶表示パネル用対向基板に入射する入射光は、まず透光性基板３１を通過し、次にマイクロレンズ３５を通過する際に光束が絞られる。その結果、大部分の入射光はマトリックス状に設けられた遮光性膜２０の開口された部分を通過し、さらに駆動基板３上に形成されたスイッチング素子８を照射することなく駆動基板を通過する。
　この結果、遮光性膜２０および駆動基板上に形成されたスイッチング素子にかかる入射光および迷光による熱的負担が削減されるので、誤作動が起きない信頼性の高い液晶表示パネル用対向基板が得られる。又、光の利用効率を高めることができるので明るい良好な画像を得ることができる。
　なお、本実施の形態のマイクロレンズとしては、上述した凹部を有する基板に高屈折率媒質を充填したマイクロレンズのみではなく、マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口位置に入射光を集光できる物であれば他の構造の物も適宜使用することができる。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、前述の各図中の符号を適宜使用する。
【実施例１】
【００２７】
　本実施例の液晶表示パネル用対向基板は、透光性基板１０上に、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２及び金属膜からなる反射膜２１の積層膜である高反射膜２３よりなる遮光性膜が形成されている（図５参照）。
　まず、透光性基板１０として厚み１．１ｍｍの石英ガラス基板を５枚用意した。次に、各透光性基板１０上に形成される反射増加膜２２として、透光性基板側から順に、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜の各１層の２層からなる膜をスパッタリング法にて形成した。次に、上記ＳｉＯ２膜上に、反射膜２１として、可視光領域における反射率の高いＡｌ合金（Ｔｉ添加）膜を形成した。この反射膜２１の形成は、スパッタリング法にて行った。各層の厚みは、遮光性膜における反射率を考慮して、ＴｉＯ２膜は５４ｎｍ、ＳｉＯ２膜は８５ｎｍ、Ａｌ合金膜は３０ｎｍの厚さとした。このようにして、透光性基板１０上に反射増加膜２２と反射膜２１の積層膜である高反射膜２３を形成した。
　次に、この高反射膜２３に線幅が３．５μｍ、２．５μｍ、２．０μｍ、１．５μｍ、１．０μｍと夫々異なるマトリックス状のパターンを形成した５枚の対向基板を作製した。このマトリックス状のパターン形成は以下のようにして行った。
【００２８】
　高反射膜２３のパターニングは、まず反射膜２１であるＡｌ合金膜上に感光性樹脂（レジスト）を５０００Åの厚みで塗布し、フォトマスクを用いてレジストパターンを形成した。
　次に、このレジストパターンをマスクとして、塩素系のガスを用いて、Ａｌ合金膜をエッチングした。続いて、ＣＦ４ガスを用いて、反射増加膜２２であるＳｉＯ２膜及びＴｉＯ２膜を連続的にエッチングした。更に、レジスト剥離液を用いて、レジスト膜を溶解除去した。
　このようにして、マトリックス状に形成された高反射膜２３からなる遮光性膜を得た。
次に、マトリックス状に遮光性膜を形成した上記各透光性基板１０を１５０℃に加熱し、遮光性膜パターン上を覆うように、透光性基板１０の一面の全体に、対向電極としてのＩＴＯ膜をスパッタリング法で成膜した。
以上のようにして、本実施例の５枚の液晶表示パネル用対向基板２００を得た。
【００２９】
　各本実施例の液晶表示パネル用対向基板に対し、透光性基板１０側より、可視光領域の５５０ｎｍの光を入射したところ反射率は９２％であり、非常に高い反射率が得られた。
また、上述の線幅が異なる５枚の対向基板について、以下に記載するセロハン粘着テープ剥離試験による膜付着力評価を実施した。
まず、５枚の対向基板サンプルへ、１２０℃（３０分）と−５５℃（３０分）の高温低温の環境試験を１０００サイクル行った。この後、対向基板に形成されたマトリックス状のパターンに対し、セロハン粘着テープによる剥離試験を行った。その結果、線幅が異なる５枚の対向基板全てにおいて、ガラス基板とマトリックス状のパターンとの剥離は全く起きなかった。従って、本実施例の対向基板は、画素の微細化の要求にも十分対応できることが確認された。
　なお、セロハン粘着テープによる剥離試験とは、ＪＩＳＺ １５２２に規定された粘着テープで幅１２〜１９ｍｍの帯状のテープを、対向基板に形成されたマトリックス状のパターンに貼り付ける。次に、この粘着テープをマトリックス状のパターンの膜面と垂直になるように強く引っ張り、粘着テープを瞬間に引き剥がす。そして、このときのマトリックス状のパターンの剥離状態を評価する試験である。
【実施例２】
【００３０】
　本実施例の対向基板は、透光性基板１０上に形成される遮光性膜２０において、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２と金属膜からなる反射膜２１の積層膜よりなる高反射膜２３上に、上記金属膜よりも反射率の低い低反射膜２４が形成されている点で、前記実施例１と異なる。
　まず、実施例１と同様に、５枚の石英ガラスからなる透光性基板１０上に、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜の積層膜からなる反射増加膜２２と、Ａｌ合金からなる反射膜２１を形成した。
　次に、低反射膜２４として、上記Ａｌ合金との密着力に優れた窒化クロム薄膜を選択し、Ａｌ合金膜上に８００Åの厚さに成膜した。成膜方法は、Ｃｒターゲットを用い、酸素ガスを含有するアルゴンガスを流しながらスパッタリング法で行った。
このようにして、反射増加膜２２と反射膜２１の積層膜である高反射膜２３及び、低反射膜２４を形成した。
【００３１】
　次に、これらの層に線幅が３．５μｍ、２．５μｍ、２．０μｍ、１．５μｍ、１．０μｍと夫々異なるマトリックス状のパターンを形成した５枚の対向基板を作製した。マトリックス状のパターン形成は以下のようにして行った。
　パターニングは、まず、低反射膜２４である窒化クロム薄膜上に感光性樹脂（レジスト）を５０００Åの厚みで塗布し、フォトマスクを用いてレジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて、低反射膜２４である窒化クロム膜と反射膜２１であるＡｌ合金膜をエッチングした。続いて、実施例１と同様にして、反射増加膜２２であるＳｉＯ２膜及びＴｉＯ２膜をエッチングし、その後、レジスト膜を溶解除去した。
　このようにして、反射増加膜２２及び反射膜２１からなる高反射層２３と、低反射層２４が積層され、マトリックス状に形成された遮光性膜２０を得た。
次に、実施例１と同様の方法で、透光性基板１０の遮光性膜２０が形成された側の面に、対向電極としてのＩＴＯ膜を形成した。
【００３２】
　以上のようにして、本実施例の５枚の液晶表示パネル用対向基板１００を得た（図１、図２参照）。
　本実施例の液晶表示パネル用対向基板に対し、遮光性膜２０を形成していない側の透光性基板１０面より、可視光領域の波長５５０ｎｍの光を入射したところ、遮光性膜２０が形成された領域における反射率は９２％であり、非常に高い反射率が得られた。一方、透光性基板１０の遮光性膜２０が形成された側の面から波長５５０ｎｍの光を入射したところ、遮光性膜２０が形成された領域における反射率は、約１２％であり、十分低い反射率を有していた。
　また、実施例１と同様に、上述の線幅が異なる５枚の対向基板についてセロハン粘着テープ剥離試験による膜付着力評価を実施した。その結果、線幅が異なる５枚の対向基板全てにおいて、ガラス基板とマトリックス状のパターンとの剥離は全く起きなかった。従って、本実施例の対向基板は、画素の微細化の要求にも十分対応できることが確認された。
【実施例３】
【００３３】
　本実施例の対向基板は、透光性基板１０の遮光性膜２０が形成される側と反対側に、遮光性膜２０の開口部に対応した位置に多数のマイクロレンズ３５が形成されたマイクロレンズ基板３１が接合されている点で、実施例２と異なる（図6参照）。
　まず、マイクロレンズを形成する透光性基板３１として、厚さ１．１ｍｍの石英ガラス基板を用意した。このガラス基板上に、複数の凹部３２を形成した。この凹部３２は、該凹部に高屈折率樹脂を充填した際に、透光性基板１０の外側から投射される光が後工程で透光性基板１０上に設けられるマトリックス状の遮光性膜２０の開口部の中心に集光されるように、その位置・個数・形状が設計されている。
　次に、厚さ１．１ｍｍの石英ガラスからなる透光性基板１０を準備し、上記の凹部３２が形成された透光性基板３１の凹部が形成された側と、この透光性基板１０の間に、高屈折率樹脂（チオカルバミン酸−ｓ−アルキルエステル系樹脂）を充填して接合した。このことにより、凹部３２内には、高屈折率樹脂が充填され、多数のマイクロレンズ３５が形成されたマイクロレンズ基板を得た。
　次に、このマイクロレンズ基板の、透光性基板１０上に、実施例２と同様の材料及び方法で、マトリックス状に設けられた遮光性膜２０と、対向電極であるＩＴＯ膜を形成し、遮光性膜パターンの線幅がそれぞれ異なる５枚の本実施例の対向基板３００を得た。
【００３４】
　本実施例の液晶表示パネル用対向基板に対し、遮光性膜２０を形成していない側の透光性基板１０面より、可視光領域の波長５５０ｎｍの光を入射したところ、遮光性膜２０が形成された領域における反射率は９２％であり、非常に高い反射率が得られた。一方、透光性基板１０の遮光性膜２０が形成された側の面から波長５５０ｎｍの光を入射したところ、遮光性膜２０が形成された領域における反射率は１２％であり、十分低い反射率を有していた。
　また、実施例１と同様に、上述の線幅が異なる５枚の対向基板についてセロハン粘着テープ剥離試験による膜付着力評価を実施した。その結果、線幅が異なる５枚の対向基板全てにおいて、ガラス基板とマトリックス状のパターンとの剥離は全く起きなかった。従って、本実施例の対向基板は、画素の微細化の要求にも十分対応できることが確認された。
【実施例４】
【００３５】
　上述の実施例２において、誘電体多層膜からなる反射増加膜２２をスパッタリング法によりＮｂ２Ｏ５（屈折率ｎ＝２．３５）膜を５５ｎｍ、ＳｉＯ２（屈折率ｎ＝１．４６）膜を８５ｎｍとした以外は実施例２と同様にして液晶表示パネル用対向基板を作製した。上述と同様に遮光性膜２０を形成していない側の透光性基板１０面より、可視光領域の波長５５０ｎｍの光を入射したところ、遮光性膜２０が形成された領域における反射率は９２％であり、非常に高い反射率が得られた。一方、透光性基板１０の遮光性膜２０が形成された側の面から波長５５０ｎｍの光を入射したところ、遮光性膜２０が形成された領域における反射率は約１２％であり、十分低い反射率を有していた。
　また、上述の線幅が異なる５枚の対向基板についてセロハン粘着テープ剥離試験による膜付着力評価を実施した。その結果、線幅が異なる５枚の対向基板全てにおいて、ガラス基板とマトリックス状のパターンとの剥離は全く起きなかった。従って、本実施例の対向基板は、画素の微細化の要求にも十分対応できることが確認された。
【００３６】
　以下、上記実施例に対する比較例を説明する。
比較例
　本比較例は、実施例２の高反射膜における反射増加膜であるＴｉＯ２／ＳｉＯ２積層膜を設けず、透光性基板上に直接Ａｌ合金を形成して遮光性膜の高反射膜とした点で実施例２と異なる。それ以外は、実施例２と同様の構成として、実施例２と同様の方法で、遮光性膜パターンの線幅がそれぞれ異なる本比較例の対向基板を５枚作製した。
　本比較例の対向基板において、遮光性膜を形成していない側の透光性基板１０面より、可視光領域の波長５５０ｎｍの光を入射したところ、遮光性膜２０が形成された領域における反射率は８４％であり、実施例２と比較して低い値であった。
また、前記セロハン粘着テープ剥離試験の後、線幅が異なるガラス基板上に形成されたマトリックス状のパターンを確認したところ、パターンの線幅が２．０μｍ以下のものについて、膜割れや膜剥れが確認された。
　以上、実施例１〜４に示すように、遮光性膜における高反射膜として、誘電体多層膜からなる反射増加膜を設けることにより、反射膜単体（比較例）と比べ８％反射率が増加し、遮光性膜の反射率は９０％以上と高反射率が得られると共に、マトリックス状パターンの線幅が２μｍ以下であっても膜割れや膜剥れが起きない対向基板を得ることが出来た。
【００３７】
（発明の効果）
　以上詳細に説明したように、請求項１の発明に係る液晶表示パネル用対向基板によれば、対向基板の透光性基板上に設けられる遮光性膜を、誘電体多層膜からなる反射増加膜と反射膜の積層構造からなる高反射膜を有する構成とすることにより、投射光が液晶表示パネルの外側から対向基板に入射される側の遮光性膜の反射率を反射膜単層の場合（約８０％）に比べて９０％以上とより高くすることができるので、遮光性膜での光の吸収を従来より更に低減し、強度の高い光源を用いても液晶表示パネルの温度上昇を十分に抑制でき、誤動作を起こさない信頼性の高い液晶表示パネル用対向基板が得られる。また、誘電体多層膜を設けることにより、遮光性膜の透光性基板（例えばガラス基板）との付着力を向上することが可能になる。
　なお、前記反射増加膜は、相対的に屈折率の高い材料からなる高屈折率誘電体薄膜と、相対的に屈折率の低い材料からなる低屈折率誘電体薄膜との２層構造の積層膜、又は前記高屈折率誘電体薄膜と前記低屈折率誘電体薄膜とを交互に複数層積層した積層膜からなる構成とすることにより、光の多重反射による干渉効果を利用して入射された投射光を効率的に反射することが可能になる。
【００３８】
　また、請求項２の発明によれば、このような反射増加膜を構成する高屈折率誘電体薄膜と低屈折率誘電体薄膜の材料として酸化チタン又は酸化ニオブと酸化ケイ素の組み合わせとすることにより、遮光性膜と透光性基板との密着性もとくに優れ、線幅が２μｍ以下のパターンでも膜応力による膜剥れを防止できる。酸化ニオブと酸化ケイ素の組合せによると、このような効果に加えて、成膜要因による膜欠陥を低減できる。
　また、請求項３の発明によれば、前記反射膜として、アルミニウム、銀又はこれらを主成分とする合金を用いることにより、液晶表示パネルに入射される投射光を遮光性膜が形成された領域において反射し、とくに通常の液晶表示装置に使用される可視光の波長域での反射率が高い。
　また、請求項４の発明によれば、前記遮光性膜として、前記反射膜上に駆動基板側からの戻り光による反射を抑制する反射率の低い低反射膜を有することにより、前記請求項１の発明の効果に加えて、液晶層内で発生した迷光を低反射層で吸収して反射を抑え、液晶表示パネルの誤動作を防止する。
【００３９】
　また、請求項５の発明によれば、前記透光性基板の遮光性膜が形成された側とは反対側に複数のマイクロレンズを形成したマイクロレンズ基板を設けることにより、液晶表示パネルの外側から対向基板へ入射した入射光は、各マイクロレンズを通過する際に光束が絞られて、マトリックス状に設けられた遮光性膜の開口部分を通過し、さらに駆動基板上に形成されたスイッチング素子を照射することなく駆動基板を通過するので、遮光性膜にあたる入射光による熱的負担が削減され、誤動作を起こさない液晶表示パネルの信頼性がより高まり、さらに光の利用効率が高まり明るい画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る対向基板の縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大図である。
【図３】本発明の対向基板を用いた液晶パネルの縦断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る対向基板の縦断面図である。
【図５】図４におけるＢ部の拡大図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る対向基板の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１　液晶表示パネル
３　駆動基板
５　液晶層
７　画素電極
８　スイッチング素子
１０　透光性基板
２０　遮光性膜
２１　反射膜
２２　反射増加膜
２３　高反射膜
２４　低反射膜
２５　対向電極
３１　透光性基板
３５　マイクロレンズ
１００，２００　液晶表示パネル用対向基板
３００　マイクロレンズ基板付き対向基板
【図１】
2004078204.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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