JPH02293821A - 電極基板、液晶表示装置及びそれらの製造方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は液晶表示装置に係り、特にカラー表示が可能な
カラーフィルタを備えた液晶表示装置に関する。

（従来の技術） 近年、液晶表示装置は薄型、低重量、低消費電力等の利
点を生かして、種々の分野で利用されるようになってき
た。このような中で、液晶表示装置には大型化、カラー
表示化の要望が高まってきた。

そして、このような要望に応える大型カラー表示を可能
にした液晶表示装置が開発されるようになってきた。

そこで、例えばＯＡ　（Ｏｒｆｌｃｅ　Ａｕｔｏｍａｔ
ｉｏｎ　）用として、各画素に非線形素子が用いられて
成るカラー液晶表示装置を例にとって説明する。

この液晶表示装置は、夫々電極が形成されて成る一対の
光透過性基板に液晶組成物が挾持されて成っている。

この第１の電極基板には、各画素のコントラストを強調
させるための所定の開口を有して形成されたマトリック
ス状の遮光部と、この遮光部の開口に設置される複数色
の色部とが形成されている。

そして、これら色部上には良好な表面性の確保とカラー
フィルタの耐熱性向上を目的としてオーバーコート層が
設置され、この上に透明導電膜がパターニングされて成
る対向電極、配向膜が順次設置されている。

第２の電極基板には、複数本の信号電極が設置されてお
り、この信号電極には液晶表示装置の各画素に対応した
非線形素子として例えばＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕ
ｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ　）素子が、更にＭＩＭ素子を
介して画素を駆動する画素電極が設置されている。そし
て、これら電極上には、第１の電極基板と同様に配向膜
が設置されている。

（発明が解決しようとする課題） 例えば、上記した液晶表示装置を製造するにあたり、配
向膜を焼成する必要上、あるいは透明導電膜を設置する
必要上から、オーバーコート層には高い耐熱性あるいは
良好な表面性が要求される。

このようなオーバーコート層としては、特開昭５７−１
５０８０８号公報あるいは特開昭５８−１６０９０２号
公報に記裁されているアクリル系樹脂を使用する方法、
あるいは特開昭６０−２１８３０７号公報あるいは特開
昭６１−６６２４号公報に記載されているエボキシ系樹
脂を使用する方法等がある。

しかし、このような有機樹脂上に透明導電膜を設置した
場合、オーバーコート層にシワが入ったり、あるいは透
明導電膜がパターニングされて成る対向電極がクラック
し断線を引き起こしていた。

この対向電極の断線による液晶表示装置の表示不良、あ
るいはオーバーコート層に発生するシワによる光透過率
の低下といったことが問題となってきた。

本発明は、上記課題に鑑み成されたもので、表示不良等
なく良好な表示画像が得られる液晶表示装置を製造歩留
り良く製造可能にする液晶表示装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の液晶表示装置は、光透過性基板と、この光透過
性基板上に設置される複数の色部がら成るカラーフィル
タと、このカラーフィルタ上に形成される溝部を有する
オーバーコート層と、このオーバーコート層上に設置さ
れる透明電極と、この透明電極上に形成される配向膜と
を備えた第１の電極基板と、基板上に第２の電極及び配
向膜が形成されて成る第２の電極基板と、第１の電極基
板と第２の電極基板とによって挾持される液晶組成物と
、第１の電極基板と第２の電極基板に接続される駆動手
段とを具備したことを特徴としたものである。

（作　用） ・本発明者等は、液晶表示装置のオーバーコート層に発
生するシワあるいは透明導電膜に発生するクラックの原
因について検討した結果、次の理由によるものであるこ
とを見出だした。

即ち、透明導電膜に使用されている例えばＩ６Ｔ，　０
．　　（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｌｎ　Ｏｘｉｄｅ）膜の線膨
脹係数は４０〜５　０　Ｘ　１　０−７／’Ｃ程度であ
るに対し、オーバーコート層に使用される有機材料の線
膨脹係数は３００〜７００Ｘ　１　０　’／’Ｃ程度あ
る。

この線膨脹係数の大きな違いにより、オーバ〜コート層
にシワの発生したり、透明電極にクラックの発生が起っ
ていた。

例えば液晶表示装置の配向膜の焼成を例にとると、高温
で焼成すると熱膨張率の違いにより透明導電膜に比べて
熱膨脹が大きいオーバーコート層から透明導電膜は大き
な引張り応力（コンブレッシジン）を受ける。

この時、透明導電膜が引張り応力よりも十分に強いもの
であると、オーバーコート層は熱膨脹に．よる体積の増
加を抑えることができずシワとなって表われる。このシ
ワは常温でオーバーコート層が収縮した場合に更に目立
つようになり、透明度を低下させ光透過率を下げてしま
う。

逆に透明導電膜がオーバーコート層の膨脹に伴う引張り
応力に耐えることができないと、透明導電膜のクラック
へと繋がっていくものである。

そこで本発明者等は、液晶表示装置の製造途中で透明電
極に応力の集中がないように、線膨脹係数か４０〜５　
０　Ｘ　１　０−７／’Ｃに近い有機材料、あるいは線
膨脹係数が３００〜了００Ｘ　１　（１−７／’Ｃに近
い対向電極として使用できる材料を検討したが、十分な
ものは得られなかった。

このようなことから、液晶表示装置の構成に着眼し種々
検討した結果、上述したような構成とすることによって
上記課題を解決できることを見い出した。

１．　Ｔ．　０．薄膜等の透明導電膜は、圧縮応力（コ
ンブレッション）には強いが、引張り応力（テンション
）に対して弱くクラックが発生し易い性質を有している
。

このため液晶表示装置の配向膜焼成あるいはシール剤の
焼成時に、前述したオーバーコート層と透明導電膜の膨
脹率の違いにより透明導電膜がオーバーコート層の熱膨
張につれて引張られることがないように、透明導電膜に
作用する引張り応力を逃す構成とすれば良い。

そこで本発明者等は種々検討した結果、オーバーコート
層に溝部を設けることによってオーバーコート層の熱に
よる体積の膨脹を溝部にて吸収し、透明導電膜とオーバ
ーコート層との接合部分で透明導電膜がオーバーコート
層の膨脹に引張られクラックが発生することを解消する
と同時に、オーバーコート層の収縮も溝部で吸収するこ
とにより、オーバーコート層に発生するシワをも解消し
た。

このオーバーコート層に形成する溝部の深さは、透明電
極に作用するオーバーコート層の引張り応力を十分に逃
すために透明電極の膜厚の２０％以上とすることが良好
な透明電極を得る上で好ましい。

（実　施　例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本実施例の液晶表示装置の液晶セル部分の概略
断面図を示すもので、この液晶セル（３）は第１の電極
基板（１ｌ）と第２の電極基板（３ｌ）に液晶組成物（
５ｌ）挾持されて成っている。

例えばガラス等の光透過性基板（１３）上にマトリック
ス状に遮光部（１７）が形成されている。この各遮光部
（ｌ７）間には、赤；緑：青の複数の色部（１８ａ）．
（１８ｂ），（１８ｃ）が設置され、カラーフィルタ（
ｌ８）が構成されている。

これら遮光部（ｌ７）と、複数の色部（１８ａ）　，　
（１８ｂ）　．（１８ｃ）によって構成されるカラーフ
ィルタ（ｌ８）との上には、耐熱性あるいは表面性を考
慮してオーバーコート層（ｌ９）が設置され、このオー
バーコート層（１９）上に対向電極（２６）が順次設置
されている。

更に、この対向電極（２６）上には配向膜（２７）が設
置されて第１の電極基板（１１）は構成されている。

次に、第２の電極基板（３１）について説明すると、例
えばガラス製の光透過基板（３３）上に、例えば第２図
に示す複数本の信号電極（３５）と、この信号電極（３
５）にＭ　Ｉ　Ｍ　（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ
　Ｍｅｔａｌ　）素子（３Ｂ）が接続設置され、このＭ
ＩＭ素子（３Ｇ）を介して信号電極（３５）は画素電極
（３７）に接続されている。

そして、この各ＭＩＭ素子（３６）及び各画素電極（３
７）上には、第１図に示すように配向膜（４７）が設置
されて第２の電極基板（３１）は構成されている。

このような第１の電極基板（１１）と第２の電極基板（
３ｌ）の配向膜（２７）　，　（４７）設置面にて液晶
組成物（５１）が挾持されて成る液晶セル（３）は構成
されている。

そして第３図に示すように、液晶セル（３）の対向電極
（２６）は制御手段（８ｌ）に接続された対向電極駆動
手段（６１）に、更に複数本の信号電極（３５）も制御
手段（８ｌ）に接続された信号電極駆動手段（７ｌ）に
接続され本実施例の液晶表示装置（１）は構成されてい
る。

このような液晶表示装置（１）の製造方法について、第
４図を参照して説明する。

第４図（ａ）に示すように、例えばガラスから成る光透
過性基板（ｌ３）上に感光性黒色基材（１４）を塗布し
、マスクを設置し紫外線を照射して潜像（ｌ５）を形成
する。

次に、第４図（ｂ）に示すように、現像してべ−キング
し、光透過性基板（ｌ３）上に所定間隔で開口（ｌＧ）
を有したマトリックス状の遮光部（１７）を形成する。

この開口（１８）に第４図（Ｃ）に示すように赤：緑：
青の色部（１８ａ）　．　（Ｉｇｂ）　．　（１８ｃ）
を、例えば印刷法にて印刷し、１色の印刷が終了する毎
にベーキングしインクを固化する工程を３回繰返すこと
によって形成する。

そして第４図（ｄ）に示すよに、複数の色部（１８ａ）
　．　（１８ｂ）　，（１８ｃ）によッテ構成サレルカ
ラーフィルタ（ｌ８）上に、例えばメチルセロソルブア
セテート等の高沸点溶剤を含むエポキシ樹脂をスピンコ
ートにより２ミクロンの膜厚で塗布する。この時の膜厚
は、液晶表示装置の迷光を減少させるためにもカラーフ
ィルタ（１８）の平滑性が得られる１〜３ミクロン程度
とすることが好ましい。このようにして塗布されたエポ
キシ樹脂を、１８０℃で１００分間ベーキングしてオー
バーコート層（ｌ９）を完成させる。

更に、このオーバーコート層（１９）上に、基板保持温
度を１５０℃に保持してスパッタリングによって１．　
Ｔ．　Ｏ．　　（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘ１ｄｅ）
薄膜から成る２０００オングストロームの膜厚の透明導
電膜（２５）を形成する。このときの透明導電膜（２５
）の膜厚は、透明導電膜（２５）の抵抗値が４０オーム
以下であることが良好な表示画像を得るため好ましく、
１０００〜４０００オングストロームの膜厚とすると良
い。またここでは透明導電膜（２５）のシワあるいはク
ラックを防ぐためにスパッタリング時の基板保持温度を
１５０℃としてオーバーコート層（１９）をあらかじめ
膨脹せておいたが、この基板保持温度は６０〜２５０℃
であれば最適な状態にオーバーコート層（ｌ９）を膨脹
させておくことができる。

このようにしてオーバーコート層（ｌ９）を膨脹させて
おくと、スパッタリング終了後室温状態でオーバーコー
ト層（ｌ９）が収縮して透明導電膜（２５）が圧縮応力
を受けていても、前述したように透明導電膜（２５）は
圧縮応力に対しては強いためクラック等が発生すること
はない。

また、この後工程における配向膜の焼成でオーバーコー
ト層（ｌ９）が熱膨脹しても、透明導電膜（２５）に作
用する引張り応力を小さくすることができる。

次に、この透明導電膜（２５）上にストライブ状のボジ
レジスト（東京応化製ＯＦＰＲ−１１１００）を設置し
、エッチング槽にてエッチングし、第４図（ｅ）に示す
ような所定形状にパターニングされた透明電極（２６）
を得る。このエッチング工程において、レジストより露
出した透明導電膜（２５）のエッチングが完了しても、
更にオーバーコート層（１９）もエッチングし、例えば
０．５ミクロンの深さを有した溝部（２ｌ）を形成する
。

このようにして成る対向電極（２Ｂ）及びオーバーコー
ト層（１９）の溝部（２ｌ）上に、第４図（ｆ）に示す
ように配向膜（２７）を設置し焼成して第１の電極基板
（ｌ１）を得る。

また、複数回のフォトリソグラフィ工程を繰返すことに
よって第２の電極基板（３ｌ）を形成した後に、第１の
電極基板（１１）と第２の電極基板（３ｌ）とを正しく
位置合せし、液晶組成物（５１）を注入し、周辺をシー
ル剤で密封し、このシール剤を焼成して液晶セル（３）
を構成する。

前述した配向膜（２７）　．　（４７）の焼成あるいは
シール剤の焼成等では、従来オーバーコート層（ｌ９）
にシワの発生あるいは対向電極（２６）にクラックの発
生が見られていたが、本実施例のように対向電極《２Ｂ
》に覆われていないオーバーコート層（ｌ９）部分に溝
部（２ｌ）を形成することにより、オーバーコート層（
ｌ９）の熱による体積の膨脹あるいは収縮を溝部（２ｌ
）で吸収し、オーバーコート層（１９）に発生していた
シワを防ぎ、更に対向電極（２６）のクラックを解消す
ることができた。

更に、液晶セル（３）の対向電極（２６）、信号電極（
３５）を夫々制御手段（８ｌ）に接続された対向電極駆
動手段（６ｌ）、信号電極駆動手段（７１）と接続し液
晶表示装置（１）とした。

以上詳述してきたように、本実施例の液晶表示装置（１
）では、オーバーコート層（１９》に溝部（２Ｉ）を設
けることによって容易にオーバーコート層（ｌ９）に発
生していたシワを防ぎ、更に対向電極（２Ｂ）のクラッ
クを解消し製造歩留りを格段に向上させることができた
。また、この溝部（２１）の形成は透明導電膜（２５）
をバターニングする際に同時にできる他、オーバーコー
ト層（ｌ９）に溝部（２１）を形成ずることによって従
来よりも高温で配向膜（２７）等の焼成上程を行なうこ
とができるため、従来以上に高い生産性で液晶表示装１
ｇｏ）を製造することができる。

更に、液晶表示装置（１）を本発明の構成とすることに
より、良好な対向電極（２Ｃ）が形成できるため、高品
質な表示画質が得られる液晶表示装置（１）とすること
がでる。

ここでは、光透過型ＭＩＭ液晶表示装置を例にとり詳述
だが、本発明はこれに限定されることなく単純マトリッ
クス型液晶表示袋置に適用したものであっても良い。

［発明の効果］ 以ト詳述してきたように液晶表示装置を本発明の構成と
することにより、焼成工稈等でオーバーコート層にシワ
が発生することなく、更に対向電極がクラックすること
がないため、従来よりも焼成温度を高めることが可能と
なり、従来よりも高い生産性で生産歩留り良く液晶表示
装置を生産することが可能となった。またこのようにク
ラック等のない良好な透明電極が得られるため、液晶表
示装置の表示品位も高いものとすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る液晶表示装置の液晶セ
ル部分の概略断面図、第２図は本実施例の液晶表示装置
の電極基板の概略正面図、第３図は本実施例の液晶表示
装置の概略構成図、第４図は本実施例の液晶表示装置の
製造プロセスを示す図である。 （１）・・・液晶表示装置　　　　（３）・・・液晶セ
ル（１１）・・・第１の電極基阪 （１９）・・一オーバーコート層　　（２１）・・・ｌ
１が部（２６）・・・対向電極　　　　（３ｌ）・・・
第２の電極ノλ板（旧）・・・対向電極駆動手段 （７ｌ）・・・信号電極駆動手段 （８ｌ）・・・制御手段 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　　竹　７し　喜久男 ど ３　歳晶ツレ 図 ３　　２　　図 ７１弘号矯１私ビ引役 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光透過性基板と、この光透過性基板上に設置される複数
   の色部から成るカラーフィルタと、このカラーフィルタ
   上に形成される溝部を有す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透明電極と、この透明
   電極上に形成される配向膜とを備えた第１の電極基板と
   、 基板上に第２の電極及び配向膜が形成されて成る第２の
   電極基板と、 前記第１の電極基板と前記第２の電極基板とによって挾
   持される液晶組成物と、 前記第１の電極基板と前記第２の電極基板に接続される
   駆動手段とを具備したことを特徴とした液晶表示装置。