JPH02216123A - カラー液晶パネルの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカラーフィルター上電極形成のカラー液晶パネ
ル構造に関するものである。

〔従来の技術〕

近年の情報機器の発達に伴いその情報出力端としての表
示装置は、これまで主流であったＣＲＴ（陰極線管）か
ら、低消費電力性や薄型コンパクト性を生かしたＬＣＤ
（液晶表示装置）へと置き換えられつつある。それと同
時にＬＣＤのカラー化の要求も高まり、応用例としては
ＬＣ−ＴＶなどが商品化されている。

カラー液晶パネルの実現手段は種々有るが、特に高密−
フルカラー表示においては、その色再現性と構造的信頼
性及び生産性等の面から、液晶をシャッターとして用い
これに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色フィルタ
ーを組み合わせたものが主流となっている。

外側にカラーフィルターが形成されているもの（外在型
）がある。これに対して、カラーフィルターが液晶パネ
ルの内側に形成されたもの（内在型）には、透明基板上
の透明電極の上にカラーフィルターが形成されているも
の（上フィルター構造）と、透明基板上のカラーフィル
ターの上に透明電極が形成されているもの（下フィルタ
ー構造）とがある。これら３構造のうち外在型は液晶シ
ャッターとカラーフィルターの間に距離があることによ
り、斜め方向から見たときの不必要な色の混色が発生し
高密度高精細化のパネルとしては不向きである。また内
在型でも上フィルター構造は、対向する透明電極間に、
多くの場合およそ有機絶縁物であるカラーフィルターが
存在するため、電極印加電圧に対する液晶層有効電圧の
低下（電圧降下）及び画像コントラストの低下を避ける
ことができない。したがって前記カラー液晶パネルの構
造としては下フィルター構造が最も理想的であると言え
る。これらの考え方及びその実際的製造方法については
、特願昭６３−４４６２８号、特願昭６３−４４６３３
号に於て紹介されている。

第２図は従来の内在型下フィルター構造カラー液晶パネ
ルの一例を示す断面図である。透明基板１）の上にカラ
ーフィルタ２１が形成され、それを覆うようにして有機
透明薄膜３１が形成されている。透明電極４１は該有機
透明薄膜の上に形成されることにより下フィルター構造
を取っている。

もう一方の透明基板１２上には透明電極４２が形成され
、双方の透明基板にしかるべき液晶配向処理を施した後
、シール材６１．６２により液晶層５１の保持領域が限
定されパネル構造を成す。

７１はセル内より引き出された電極に実装された素子で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

液晶パネルを製造する上で、液晶層の厚さ（ギャップ）
をコントロールすることは非常に大切なことである。一
般のＴ　Ｎ　（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃｋ）セ
ルのギャップは、要求されるΔｎｄ（液晶分子の屈折率
とギャップの積）に対し液晶シャッターの応答性、パネ
ルの視角及びコントラストの関係上最適と思われる条件
で設定されるものである。

したがって良好な表示性能を引き出すためには、少なく
ともミクロンオーダーでの制御が必要である。ギャップ
条件として更に厳しい５ＴＮ（５ｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔ
ｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃｋ）セルについては、０．２μｍ
以内での制御が必要であるとも言われている。これらギ
ャップ出しに対しては一般的に、液晶セル内及びシール
材の中にガラスファイバーやプラスチックピーズ等のス
ペーサーを封入、混入させる方法が取られている。

第４図は従来の下フィルター構造カラー液晶パネルの部
分拡大断面の略図である。図に於て、設定すべきギャッ
プＬを得るためのスペーサーの大きさＳ２は、カラーフ
ィルター、有機透明薄膜、透明電極のそれぞれの厚さＦ
、Ｍ、　　　Ｅ（ｘ２）の総和をＬに加えた大きさでな
（てはならない。

よってスペーサーの大きさは計算上 Ｓｔ　＝Ｌ＋Ｆ＋Ｍ１　＋２Ｅ となる。（厳密には液晶分子配向のための配向膜の厚さ
も関わってくるが、実際的な膜厚が一般に０．１μｍ以
下であるためここでは無視して考える）。

すなわち必要な液晶層ギャップを得るためにはＬを固定
値としたとしても、仮に内在される材料の膜厚が振れる
場合にはそれに合わせてシール内スペーサーの大きさを
調整しなくてはならず、これを怠ると、後に配向ムラ、
コントラストムラなどの見栄え上の不良を発生させる事
になる。従って内在される材料の膜厚を毎度毎度いかに
一定させるか、また仮に一定しなくともいかにパネル性
能への影響を少な（することができるかが重要となって
（る。全ての材料の厚さを制御するのは困難であるから
、一つのファクター、特に有機透明薄膜に対し厚さの制
御対策が取れれば効果は十分に期待できる。

有機透明薄膜の部分形成法は一般的に、■印刷法による
もの、 ■スピンナー全面塗布形成後、光学的手法でバタ、−ン
ニングするもの（材料自体に感光性を持たせるか、レジ
ストを用いて現像、エツチングする）、 があるが、■の場合は材料の消費量が多く工程も多くな
るので経済性、生産性に乏しく実際的でない。また光学
的手法による形成は、有機透明薄膜のエツジがシャープ
に切れるため、そのガラスとの境界部の段差部分で透明
電極の断線が発生し易い。■の場合で、もし仮に有機透
明薄膜が部分形成されずに基板全面に形成されていると
すると、液晶保持領域外に引き出された電極は下地がガ
ラスに比べ柔らかい有機物質のため、機械的衝撃やハン
ドリングの際の引っかき傷に極めて弱（断線しやすい。

さらには、外部素子及び外部基板接続配線との接点の電
気的導通の信頼性に著しく欠ける。しかし膜厚変動の面
から見ると■の方が、単純に材料粘度と回転数によって
決まる■より制御が難しく、ここに対策が望まれる。

本発明の目的は、パネル製造上の都合、不都合を考慮し
たうえで、従来のものに比べ性能、品質、コストを含め
た生産性を低下させずして、有機透明薄膜の膜厚ばらつ
きからくるパネル見栄えへの影響を極力抑えるようなカ
ラー液晶パネルの構造を提供する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の要旨は、−方の透明
基板上の一部分に形成されたカラーフィルターを被覆す
る有機透明薄膜が、液晶保持領域を限定するシール材と
該透明基板の間に配設され、かつ液晶保持領域外に引き
出された透明電極と外部素子または外部基板接続配線と
の接点下に配設されないように部分形成された構造を取
ること。

また有機透明薄膜上に配設された透明電極がシール外に
突出した部位に対し、対向する基板の外形がその部分よ
り太き（突出してカバーするような構造を取ることを特
徴とする。

〔実施例〕

第１図は本発明による下フィルター構造カラー液晶パネ
ルの一実施例を示した断面図である。

本実施例ではまず透明基板１）の上圧カラーフィルター
２１が形成され、それを被覆して有機透明薄膜６１が形
成されているが、有機透明薄膜６１はシール材６１．６
２の下に配設され、かつまたシール材６２より液晶保持
領域外に少し突出するように部分形成されており、外部
素子７１の下には配設されていない。さらに有機透明薄
膜３１の上に透明電極４１がパターン；ング形成されて
いる。もう一方の透明基板１２上には透明電極４２がパ
ターンニング形成され、シール材６１．６２により双方
の基板は接着されて液晶層５１が限定されることにより
パネル構造を成す。ここで透明基板１２の外形は、透明
電極４１の下に配設された有機透明薄膜６１が液晶保持
領域外に突出した部分より多（突出している。すなわち
、シール材６２の上部で透明基板１２が図の左方へ突出
している。

透明基板１）．１２としてはガラスが通常用いられてい
るが、必要に応じて表面は酸化シリコンで被覆する場合
もある。

カラーフィルター２１の材質及び製造法に特に限定はな
く、顔料を分散させた基材を印刷したもの（印刷法）や
前記基材を光学的手法でパターンニングしたもの（先染
め法）、ゼラチン等の樹脂薄膜をパターンニング後染色
したもの（後染色法）、顔料蒸着法のものなどいずれの
場合も適合する。

有機透明薄膜６１の材料としては、ポリイミド系１．ア
クリル系、ウレタン系、エポキシ系、アルキド系等が考
えられるが１．その種類について特に限定はない。ただ
し有機透明薄膜３１はカラーフィルター２１の表面形状
の凸凹をならし、カラーフィルター２１中の不純物が液
晶層中に溶出するのを防ぐ事、また後述する透明電極４
１成膜時の耐熱性、接触する多材料との密着性及び膜強
度を満足していなければならない。さらに有機透明薄膜
６１は下地のカラーフィルター２１にダメージを与えな
いように硬化形成することが要求される。

透明電極４１としては酸化インジウム（ＩＴＯ）が最も
一般的であるが、下地材料の耐熱温度、膜の硬度、抵抗
値等を考慮すると、およそ１８０’Ｃから２５０℃の間
でスパッタリング法による成膜が好ましい。透明電極４
２も同様であるが、この場合下地がガラスであるので成
膜温度に特に制限はない。

第３図は本発明による下フィルター構造カラー液晶パネ
ルの部分拡大断面の略図である。有機透明薄膜３１は、
形成する状況（日時、気温、湿度等）により基板間ある
いはロフト間での膜厚差はあるとしても、同一基板内の
同一面内に対するばらつきは前者に比べはるかに少ない
。従って第３図に於てはＭ　１　””＝　Ｍ　２　　と
みなすことができ、この時液晶層ギャップＬを得るだめ
のスペーサーの大きさは ８１　＝Ｆ＋Ｍ＋　＋２Ｅ　　Ｍｔ　、（Ｍｘ＝Ｍｚ　
）＝Ｆ＋２Ｅ となり、仮に有機透明薄膜３１の膜厚が振れても実際的
にはスペーサーの大きさには関与しなくなる。これによ
り有機透明薄膜６１形成に対しての膜厚ばらつきマージ
ンが確保できる。

有機透明薄膜が第１図のシール材６２下部での液晶保持
領域外に突出した部分は対向基板の外形によりカバーさ
れるため、ハンドリングによる引っかき傷等を回避する
ことができる。液晶層のギャップは一般に１０μｍ程度
もしくはそれ以下なので、それより小さいものでなけれ
ばパネル横から入り込んで傷をつけることはない。また
、外部素子及び外部基板接続配線下に配設されていない
ので、実装時の断線や電気的導通の信頼性には何等支障
はない。

シール材の下地が、従来構造では透明基板であるのに対
し本発明では有機透明薄膜となり、その接着強度が心配
されるところであるが、材料の選択によっては逆に従来
よりも接着強度を上げることもでき、問題とはならない
。例えば有機透明薄膜にシリコン編成ポリイミド樹脂を
用い、シール材にシランカップリング材を０．１　ｗ　
ｔ％添加したエポキシ接着剤を用いた場合の試験結果を
次に示す。

試　　験　　結　　果 試験条件 温度二６５℃ 湿度：９２％ 試験パネル ■ガラスーシール接着パネル ｎ＝２５パネル ■有機透明薄膜−シール接着パネル ｎ−２５パネル 試験条件下でのシール材の経時変化 ・　７８巨　　１／２巾はがれ　　食中はがれ■　　　
　２パネル　　　　Ｏ ■　　　　　００ １Ｏ日目　１／２巾はがれ　　食中はがれ■　　　　４
パネル　　　　ｌパネル ■　　　　　００ ２０日８１／２巾はがれ　　食中はがれ■　　　１８パ
ネル　　　１０パネル ■　　　　２パネル　　　　０ 〔発明の効果〕 上記のごと（本発明によれば、下フィルター構造カラー
液晶パネルの構成要素である有機透明薄膜の基板間膜厚
が形成ごとにばらついたとしても、同一基板内の部分膜
厚はほぼ一定であることから、シール材と透明基板との
間に有機透明薄膜を部分形成する本構造により、液晶層
のギャップ及びシール材の厚さを一定にすることができ
た。この結果液晶パネルの品質も安定し、パネル歩留、
量産性を向上することが可能となった。またパネルの取
扱い、信頼性、コスト等に影響を与えず、最終的なパネ
ル見栄えの劣化を防止することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すカラー液晶パネルの断
面図、第２図は従来例のカラー液晶パネルの断面図、第
３図は本発明の効果を分かりゃす（説明するための部分
拡大断面図、第４図は従来例の部分拡大断面図である。 １）．１２・・・・・・透明基板、 ２１・・・・・・カラーフィルター ３１・・・・・・有機透明薄膜、 ４１．４２・・・・・・透明電極、 ５１・・・・・・液晶層、 ６１．６２・・・・・・シール材、 ７１・・・・・・素子。 Ｌ・・・・・・液晶層の厚さ、 Ｅ・・・・・・透明電極の厚さ、 Ｍ、・・・・・・カラーフィルター上の有機透明薄膜の
厚さ、 Ｍ２・・・・・・透明基板上の有機透明薄膜の厚さ。 発１０ η２１．］ 高３１」 手続補正書 く方式） ％式％ １、事件の表示 平成１年　特許願　第３８００６号 ２、発明の名称 カラー液晶パネルの構造 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 １年 ６月１３日 め＋図 ５、補正により増加する発明の数 補正の対象　　　　図　面 ７、補正の内容 図面全図を別紙の通り補正する。 なし 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板と、該透明基板上に形成されたカラーフ
   ィルターと、少なくとも該カラーフィルターを被覆して
   部分形成された有機透明薄膜と、前記透明基板及び有機
   透明薄膜上に成膜、パターニング形成された透明電極と
   よりなる基板と、透明基板と該透明基板上に成膜、パタ
   ーニング形成された透明電極とよりなる基板との間に、
   シール材を用いて液晶を密封保持する液晶パネルの構造
   に於て、前記有機透明薄膜を前記シール材と前記透明基
   板間に配設することを特徴とするカラー液晶パネルの構
   造。
2. （２）有機透明薄膜が、該有機透明薄膜を形成した基板
   上の透明電極と外部素子または外部基板接続配線との接
   点下に配設されないことを特徴とする請求項１記載のカ
   ラー液晶パネルの構造。
3. （３）有機透明薄膜上に配設された透明電極の、シール
   部材によって限定された液晶保持領域外にわずかに突出
   した部位に対して、前記シール材を介して対向する誘明
   基板の外形が、少なくとも前記突出した部位より多く突
   出することを特徴とする請求項１又は２記載のカラー液
   晶パネルの構造。