JP2845559B2

JP2845559B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2845559B2
Application number: JP2088358A
Authority: JP
Inventors: 章馬瀬; 真二吉永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: JPH03288130A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、カラー液晶表示装置に関し、特にカラー液
晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板に関する。

（従来の技術）近年、液晶表示装置は低重量、低消費電力等の利点か
ら種々の分野で利用されるようになってきた。このよう
な中、液晶表示装置に対して大表示画面あるいはカラー
表示の要求が高まってきた。このような要求に応えるべ
く、種々のカラー液晶表示装置が研究され開発されてき
た。

例えば、このような液晶表示装置に用いられるカラー
フィルタは、透明基板上に赤（Ｒ），緑（Ｇ），青
（Ｂ）の各画素に対応したそれぞれの色部を規則正しく
配列し、さらにこれら各画素の周囲を光遮蔽するため黒
色塗料、または金属蒸着膜等でブラックマトリックスを
形成して迷光を遮断し、各画素のコントラストを強調さ
せている。

また、カラーフィルタの各色部は染色法，顔料分散
法，電着法，印刷法等の方法によって形成されている
が、一般にカラーフィルタ表面には製造工程による１乃
至数ミクロンの凹凸が残る。これらカラーフィルタ上の
凹凸を平滑化して、液晶表示装置の一方の電極となる透
明導電膜を安定な状態で形成するために、例えばアクリ
ル系の樹脂でオーバーコート層を形成することが知られ
ている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、近年ではオーバーコート層上に透明電極を
設置して成るカラー液晶表示装置の製造において、次の
ようなことが問題となっている。即ち、カラー液晶表示
装置の場合、配向膜あるいはシール剤の焼成工程を従来
の液晶表示装置同様に高温で行うと、I.T.O.（Indium T
in Oxide）等で形成される透明導電膜がオーバーコート
層から剥離、あるいは透明導電膜がクラックするといっ
たことが発生してしまう。

このようなことは、単純マトリックス型のカラー液晶
表示装置、あるいはMIM（Metal Indium Metal）型カラ
ー液晶表示装置といった微細なストライプ形状に透明導
電膜を形成して成るカラー液晶表示装置で頻繁に発生す
る。

このような課題を解決する方法としては、配向膜ある
いはシール剤の焼成工程を低温で行うと良いことがわか
ったが、低温工程で行うことは生産性を損うことは勿論
のこと、本来の液晶表示装置の性能が損なわれるといっ
た種々の問題がある。

そこで本発明は上述した課題に鑑みなされたもので、
その目的とするところは十分に高い温度で配向膜あるい
はシール剤を焼成しても、オーバーコート層と透明導電
膜とが剥離することなく、また表示特性に優れたカラー
液晶表示装置を提供することである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のカラー液晶表示装置は、光透過性基板と、こ
の光透過性基板上に形成される複数の色部と、この複数
の色部上に形成されるオーバーコート層と、このオーバ
ーコート層上に設置されるインジウムと錫の酸化物を主
成分とし、550nmの波長光に対して900cm^-1以上、3200cm
^-1以下の光吸収係数を有する透明電極層とを備えた第１
の電極基板と、基板上に電極層を備えた第２の電極基板
と、第１の電極基板と第２の電極基板との間に所定の電
圧を印加する駆動手段と、第１の電極基板の第１の透明
電極側と、第２の電極基板の第２の電極側によって保持
される液晶組成物とを備えたことを特徴としたものであ
る。

（作用）本発明者等は、オーバーコート層と透明導電膜との接
着性の改善について研究を進めたところ、オーバーコー
ト層と透明導電膜との熱膨脹係数の違い、あるいは表面
電荷密度減少に起因するファンデルワールス力の低下に
より、配向膜あるいはシール剤の焼成工程時にオーバー
コート層と透明導電膜とが剥離することを見い出した。

そこで、更にオーバーコート層と熱膨脹係数が近く、
オーバーコート層との間で作用するファンデルワールス
力が大きな透明導電膜について研究を進めたところ、イ
ンジウムと錫の酸化物を主成分とし、550nmの波長光に
対して900cm^-1以上、3200cm^-1以下の光吸収係数を有す
る材料を用いて透明導電膜を構成することにより、オー
バーコート層からの透明導電膜の剥離あるいはクラック
が防止できることを見出した。

透明導電膜の550nmの波長光に対する光吸収係数が900
cm^-1よりも小さいと、透明導電膜の膨脹係数は樹脂オー
バーコート層に比べて非常に小さいため、焼成工程時に
透明導電膜と樹脂オーバーコート層との剥離が頻繁にな
る。また、透明導電膜の550nmの波長光に対する光吸収
係数が3200cm^-1よりも大きくなると、透明導電膜の光透
過率が50％以下となってしまい、表示のための充分な透
過光を得ることができなくなってしまう。

また、本発明のカラー液晶表示装置のカラーフィルタ
を構成する色部としては、高い耐熱性を有するものであ
れば種々のものが使用可能である。そして、この色部を
形成する方法としては、顔料分散法、電着法あるいは印
刷法等があり、これらの方法により形成される色部は顔
料選択の自由度が大きいため、200℃以上に十分に大き
な耐熱性を得ることが可能であり本発明に最適である。
特に印刷法は製造費用の視点からも最適であり、オフセ
ット印刷機を用いて赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカ
ラーフィルタを容易に形成することができる。また印刷
版としては、パターン形状も十分なものが得られる水無
し平板を使用することが好ましい。

また、本発明に使用可能なオーバーコート層として
は、色部と同様に十分な耐熱性を有するものである必要
があるが、従来知られているような材料を使用すること
ができる。中でもエポキシ系樹脂が本発明には最適であ
る。即ち、エポキシ系樹脂は高い耐熱性を有していると
共に、酸素遮断能力に優れた樹脂であるため、カラーフ
ィルタが劣化することを十分に防ぐことができる。ま
た、エポキシ系樹脂は上述した透明導電膜材料と特に優
れた密着性を有することが実験により確認された。

（第１の実施例）以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して
説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るカラー液晶表示装
置（１）の概略構成図を示したもので、第２図は第１図
におけるカラー液晶表示装置のＡ〜Ａ′線に沿って切断
した概略断面図を示すもので、次のような構成となって
いる。

このカラー液晶表示装置（１）は光透過型で使用され
るものであり、対向するストライプ状の第１の透明電極
（23）と、第２の透明電極（43）とが直交するように配
置されて成るドットマトリックス型のカラー液晶表示装
置（１）である。

このカラー液晶表示装置（１）は、第１の透明電極
（23）、第２の透明電極（43）を有する液晶セル（３）
と、この第１の透明電極（23）、第２の透明電極（43）
に接続され、これらを駆動するＸ軸ドライバ（101）と
Ｙ軸ドライバ（103）とによって構成されている。

液晶セル（３）は、第２図に示すように、対向する第
１の電極基板（31）と第１の電極基板（51）とによって
液晶組成物（71）が挟持されて成っている。

この第１の電極基板（31）は、ガラス製の光透過性基
板（11）の一主面上に等間隔で形成される遮光部（13）
と、この遮光部（13）間に規則的に配設されて成る緑
（Ｇ），青（Ｂ）の個々の色部（15a），（15b），（15
C）によって構成されるカラーフィルタ（17）を備えて
いる。

また、このカラーフィルタ（17）上には、接着層（1
9）を介して設置されるエポキシ樹脂から成るオーバー
コート層（21）、I.T.O.（Indium Tin Oxide）から成る
ストライプ形状で膜厚が2000オングストロームの均一な
第１の透明電極（23）が順次設置されている。この第１
の透明電極（23）の550nmの波長光に対する光吸収率μ
を測定したところ、光吸収率μは1178cm^-1であった。

そして、第１の透明電極（23）上には、高分子化合物
によって形成された配向膜（25）が設置され、光透過性
基板（11）の反対側面には偏光板（27）が設置されて、
第１の電極基板（31）は構成されている。

第２の電極基板（51）の構成は、ガラス製の光透過性
基板（41）上に、上記した第１の透明電極（23）に直交
するようにストライプ形状の第２の透明電極（43）が設
置されている。そして、この第２の電極（43）上に配向
膜（45）が設置されている。また光透過性基板（51）の
逆面には偏光板（47）が設置されて構成されている。

このような第１の電極基板（31）と第２の電極基板
（51）の配向膜（25），（45）設置側に液晶組成物（3
1）が挟持され、周囲がシール剤（図示せず）により封
止されて液晶セル（３）は構成されている。

次に、このような構成のカラー液晶表示装置（１）
の、特に第１の透明電極（23）の製造方法を第３図を参
照して詳述する。

例えばガラスからなる光透過性基板（11）上に、例え
ば黒色レジストから成る感光性黒色基材を1.5ミクロン
の膜厚で塗布し、この感光性黒色基材上にフォトマスク
を設置し、このフォトマスク上から紫外線を照射するこ
とにより架橋反応させ感光性黒色基材に潜像を形成し
た。そして、現像を行い、規則的に黒色樹脂膜を形成
し、この後ベーキングして第３図（ａ）に示すような遮
光部（13）を完成させた。この、感光性黒色基材の膜厚
は1.5〜2.0ミクロン程度あれば十分な光学濃度が得られ
る。

次に、第３図（ｂ）に示すようにオフセット印刷機を
用いて赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の個々の色部（15
a），（15b），（15C）を印刷法で形成する。ここで印
刷板としては扱い易い水無し平板を用いた。この時の印
刷の精度は、遮光部（13）が位置精度に優れたフォトリ
ソグラフィによって形成されているため、赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）の色部（15a），（15b），（15C）は
各遮光部（13）間を塗り潰すだけの印刷精度があれば充
分である。

そして、各色部（15a），（15b），（15C）の印刷が
完了する毎にベーキングにより上記着色部のインキを固
化させる。このような工程を３回繰り返すことにより、
複数の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の色部（15a），
（15b），（15C）から成るカラーフィルタ（17）を完成
させる。

この様にして得られたカラーフィルタ（17）の表面は
印刷技術の限界から2.0〜4.0ミクロンの規則的な凹凸を
有したものとなっている。

次いで第３図（ｃ）に示すように、カラーフィルタ
（17）と、あるいは後工程で使用するエポキシ樹脂とも
強固な接合がえられる接合用樹脂を接着層（19）として
0.1ミクロンと極く薄く塗布する。この時の塗布厚は迷
光を防ぐ目的からも、0.1〜0.2ミクロン程度の薄膜が好
ましい。

この後、接着層（19）上に2.0ミクロンの塗布厚でエ
ポキシ系樹脂を塗布し、オーバーコート層（21）を形成
する。この時の膜厚はカラーフィルタ（17）の表面性の
確保、あるいは耐熱性等を考慮すると、2.0〜3.0ミクロ
ン程度が好ましい。この膜厚が2.0ミクロン以下である
とオーバーコート層（21）上に多少の凹凸が残り、3.0
ミクロン以上の膜厚であるとカラー液晶表示装置（１）
とした時の迷光の原因となってしまう。

上記の工程が完了したオーバーコート層（21）上に、
I.T.O.（Indium Tin Oxide）薄膜（図示せず）をマグネ
トロンスパッタ装置により、2000オングストロームの膜
厚で550nmの波長光に対して1170cm^-1の光吸収係数とな
るように形成した。このスパッタ時の導入ガスは、Arと
O₂でO₂分圧で0.7％程度とした。そしてインジウムと錫
をターゲットとして形成されたI.T.O.薄膜をHCl系のエ
ッチャント（通常HNO₃を含む）によりストライプ形状に
エッチングし、第３図（ｄ）に示すような第１の透明電
極（23）とした。

このようにして成る第１の電極基板（31）を備えたカ
ラー液晶表示装置（１）とすることにより、配向膜（2
5），（45）あるいはシール剤（図示せず）を250℃の高
温焼成しても、ストライプ形状に形成した第１の透明電
極（23）がオーバーコート層（18）からの剥離、あるい
は第１の透明電極（23）のクラックが発生しなかった。

また、本実施例ではオーバーコート層（18）として酸
素遮断能力の高いエポキシ樹脂を使用したため、カラー
フィルタ（17）の耐熱性を測定したところ、280℃とい
った高い耐熱性を有するものであった。このため、配向
膜（25），（45）あるいはシール剤の焼成工程における
カラーフィルタ（17）の劣化といったことは全くなかっ
た。更にオーバーコート層（18）の酸素遮断能力によ
り、長時間にわたりカラーフィルタ（17）の劣化を抑え
て鮮明な画像を維持することが可能となった。

また、高温で配向膜（25），（45）あるいはシール剤
の焼成が可能であることから、従来に比べて製造時間を
短縮させ、生産性を向上させることができると共に、品
質の良い配向膜（25），（45）が形成できるため、表示
特性に優れたカラー液晶表示装置（１）とすることがで
きた。

こでは光透過型のスーパーツイステッド液晶表示装置
を例にとって説明したが、これに限ることなくTFT型液
晶表示装置、あるいはMIM型液晶表示装置等であっても
良い。

尚、本明細書中での耐熱温度は、完成したカラーフィ
ルタ（17）を大気中で30分間加熱処理する前後の各色部
（15a），（15b），（15c）の色差ΔEab^＊≦３を判断基
準として求めた温度を用いた。また、オーバーコート層
（18）と第１の透明電極（23）との接着性については、
耐熱性の試験の後、クロスカット法を用いて行なった。

（第２の実施例）以下、本発明の第２の実施例を第１と同様の箇所につ
いては同一符号を付して説明する。

本実施例の第１の実施例と相違する点は、第１の透明
電極（23）の構成であり、第４図を参照して説明する。

本実施例のカラー液晶表示装置（１）の第１の透明電
極（23）は、第４図（ｂ）に示すように、オーバーコー
ト層（18）上に設置される200オングストロームの膜厚
の光透過率の低い接着性透明電極（23a）と、この接着
性透明電極（23a）上に設置される1800オングストロー
ムの膜厚のI.T.O.薄膜（23b）の２層膜によって構成さ
れている。

このような接着性透明電極（23）は、第３図（ａ）に
示すようにマグネトロンスパッタ装置にて、インジウム
と錫をターゲットとし、ArとO₂との分圧を0.7程度とし
てスパッタリングにより形成することができる。そし
て、同図（ｂ）に示すように、この接着性透明電極（2
3）上に、ArとO₂との分圧を0.7程度としてスパッタリン
グにより従来と同様のI.T.O.薄膜（23b）を形成した。

そして、接着性透明電極（23a）およびI.T.O.薄膜（2
3b）をストライプ形状にパターニングして第１の透明電
極（23）を形成した。この接着性透明電極（23a）の光
吸収率μを測定したところ、光吸収率μは956cm^-1であ
った。

このような構成とすることにより、第１の実施例のカ
ラー液晶表示装置（１）と同様の効果に加えて、光透過
率の低い接着性透明電極（23a）が非常に薄膜で形成さ
れているため、高い透過率とすることができた。

（第３の実施例）以下、本発明の第３の実施例を図面を参照し、第１の
同様の箇所については同一符号を付して説明する。本実
施例の第１の実施例と相違する点は、第１の透明電極
（23）の構成であり、第４図を参照して説明する。

本実施例のカラー液晶表示装置の第１の透明電極（2
3）は、第４図（ｃ）に示すように、オーバーコート層
（18）上に、光透過率が連続的に高くなるようにして設
置されたもので、2000オングストロームの膜厚と成って
いる。

このような第１の透明電極（23）は、マグネトロンス
パッタ装置にて、インジウムと錫をターゲットとし、Ar
とO₂との分圧を0.8程度から１％以上に徐々に上げるこ
とによりオーバーコート層（18）上に設置し、ストライ
プ形状にパターニングすることにより容易に製造するこ
とができる。この第１の透明電極（23）の光吸収率μを
測定したところ、光吸収率μは912cm^-1であった。

このような第１の透明電極（23）とすることにより、
第１の実施例の効果に加えて第１の実施例のカラー液晶
表示装置（１）に比べて高い光透過率とすることがで
た。また本実施例のカラー液晶表示装置（１）では、理
由はさだかではないが300℃近い高い耐熱性を有するも
のにできた他、生産性も向上させることができる。

尚、ここでも光透過型のスーパーツイステッド液晶表
示装置を例にとって説明したが、これに限ることなくTF
T型液晶表示装置、あるいはMIM型液晶表示装置等であっ
ても良い。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明のカラー液晶表示装置で
は、特有の構成とすることにより、配向膜の焼成あるい
はシール剤の焼成工程における透明電極のクラックある
いは剥離といったことがなく、製造歩留りに優れ、高品
位なカラー表示が可能なカラー液晶表示装置とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー液晶表示装置の一実施例に係る
液晶表示装置の概略構成図、第２図は第１図におけるＡ
〜Ａ′線に沿って切断した液晶セル部分の概略断面図、
第３図は第１図におけるカラー液晶表示装置の製造方法
を示す製造プロセス図、第４図は他の実施例におけるカ
ラー液晶表示装置の製造方法を示す製造プロセス図であ
る。（１）……カラー液晶表示装置（３）……液晶セル（17）……カラーフィルタ（18）……オーバーコート層（23）……第１の透明電極（31）……第１の電極基板（43）……第２の透明電極（51）……第２の電極基板（71）……液晶組成物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/1333 505 G02F 1/1343

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板上に形成される複数の色
部と、この複数の色部上に形成される樹脂からなるオー
バーコート層と、このオーバーコート層上に設置される
インジウムと錫の酸化物を主成分とし、550nmの波長光
に対して900cm^-1以上、3200cm^-1以下の光吸収係数を有
する透明電極層とを備えた第１の電極基板と、基板上に電極層を備えた第２の電極基板と、前記第１の電極基板と前記第２の電極基板との間に所定
の電圧を印加する駆動手段と、前記第１の電極基板の前記第１の透明電極側と、前記第
２の電極基板の前記第２の電極側によって保持される液
晶組成物とを備えたことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】２枚の基板間に液晶組成物を保持した液晶
表示装置において、前記２枚の基板のうち一方の基板には、樹脂からなるオ
ーバーコート層と、このオーバーコート層上に設置され
るインジウムと錫の酸化物を主成分とし、550nmの波長
光に対して900cm^-1以上、3200cm^-1以下の光吸収係数を
有する透明電極層とが配置されてなることを特徴とした
液晶表示装置。
【請求項３】２枚の基板間に液晶組成物を保持した液晶
表示装置において、前記２枚の基板のうち一方の基板には、複数の色部と、
この複数の色部上に形成される樹脂からなるオーバーコ
ート層と、このオーバーコート層上に設置されるインジ
ウムと錫の酸化物を主成分とし、550nmの波長光に対し
て900cm^-1以上、3200cm^-1以下の光吸収係数を有する透
明電極層とが配置されてなることを特徴とした液晶表示
装置。
【請求項４】前記オーバーコート層はエポキシ系樹脂か
らなることを特徴とした請求項１乃至３記載の液晶表示
装置。