JPH0477717A

JPH0477717A - カラー液晶表示素子

Info

Publication number: JPH0477717A
Application number: JP2190459A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yoshinaga; 真二吉永; Akira Base; 章馬瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1992-03-11

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）この発明は、カラー表示か可能なカラー液晶表示素子に
関する。

（従来の技術）液晶表示素子は軽量、低消費電力等の特徴を生かして、
種々の分野で利用されるようになってきた。近年では、
特に液晶表示素子のカラー化が望まれており、中でもカ
ラーフィルタに関する研究・開発が各所で進められてい
る。

カラー液晶表示素子に用いられるカラーフィルタは、例
えばガラス基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ
）の色部が各画素毎に規則正しく配列され、この各色部
の周囲が光遮蔽性物質で被覆されて各画素のコントラス
トか強調されるように構成されている。

そして、カラーフィルタの色部は、染色法、印刷法およ
び電着法等の手段によって形成されるか、一般には１μ
ｍ以上の深さの凹凸形状を有している。従って、透明導
電膜の設置に際して十分な平滑性を確保しておくため、
オーバーコート層等を色部上に設けることにより平滑化
を行っていた。

ところで、ＯＡ　（Ｏｆｆｉｃｅ　Ｏｕｔｏｍａｔｉｏ
ｎ）用あるいは大型液晶ＴＶ用として使用される大型液
晶表示素子では、カラーフィルタのオーバーコート層の
上に数千オングストロームの膜厚で１．Ｔ、Ｏ。

（ｔｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｃｌｅ）膜を形成する
必要がある。

このため、カラーフィルタの色部上に設置されるオーバ
ーコート層としては、１．Ｔ、　　Ｏ，ｌ！１の着膜に
十分耐え得るだけの耐衝撃性、シール剤焼成工程等の高
温プロセスに耐えることができる十分な耐熱性等の種々
の厳しい条件が要求される。

従来のカラーフィルタのオーバーコート層として、例え
ば特開昭５７−１５０８０８号公報あるいは特開昭５８
−１．６０９０２号公報に記載されているようにアクリ
ル系樹脂が、また例えば特開昭６（１−２１ｆｔ３０７
号公報あるいは特開昭８１．−６６２４号公報に記載さ
れているようにエポキシ系樹脂か使用されていた。

そして、中でもアクリル系樹脂は表面硬度が高いことか
ら、１．　Ｔ、　Ｏ膜との接着性が良好であり、カラー
フィルタのオーバーコート層とじてよく使用されている
。

（発明が解決しようとする課８）しかし、カラーフィルタのオーバーコート層として上述
したアクリル系樹脂を使用すると、次のような問題もあ
った。アクリル系樹脂は上述したように表面硬度が高く
、その点においてはカラーフィルタのオーバーコート層
として適している。

しかし、アクリル系樹脂は熱膨張が比較的大きいため、
配向膜焼成工程等の高温処理時に両者の間で高い熱応力
か生じてしまう。そして、１．Ｔ。

０、膜に比べてアクリル系樹脂は強い膜であることから
、この熱応力により１．Ｔ、Ｏ，膜にしわが発生したり
、ひいては断線したりといったことが起こってしまう。

また、カラーフィルタのオーバーコート層としてエポキ
シ系樹脂を使用すると、エポキシ系樹月旨はアクリル系
樹脂に比べて表面硬度の点において劣っており、１．Ｔ
、０．膜の着膜時にオーバーコート層と１．　Ｔ、　０
．膜との間で良好な接着性が得られないといった欠点が
あった。

このように、従来のカラー液晶表示素子では、特にカラ
ーフィルタの耐熱性が十分でなかったため、配向膜焼成
工程等を十分な高温で行うことができず、低温処理を余
儀なくされていた。

このため、カラー液晶表示素子は生産性に劣ることは勿
論のこと、他の液晶表示素子に比べて十分な焼成工程を
経ていないため、高い耐久性を確保することができなか
った。

本発明は上述した課題に鑑み成されたもので、耐熱性を
高めることにより製造歩留まり良く製造可能であり、且
つ長期間にわたり良好な表示特性を維持することが可能
なカラー液晶表示素子を提供することを目的としたもの
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素子は、基板上に電極が形成さ
れて成る第１の電極基板と、基板上にカラーフルタと電
極が設置されて成る第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を
具備したものであって、カラーフィルタは、規則的に配
設された複数の色部と、この色部上に設置されるエポキ
シ系樹脂から成る第１のオーバーコート層と、第１のオ
ーバーコート層上に設置されるアクリル系樹脂から成る
第２のオーバーコート層とを備え、第１のオーバーコー
ト層の膜厚が第１のオーバーコート層と第２のオーバー
コート層との膜厚の和の３０％以上、７０％以下である
ことを特徴としたカラー液晶表示素子。

（作　用）上述したように、本発明のカラー液晶表示素子は、カラ
ーフィルタの色部上に形成されるオーバーコート層を特
有の多層構造とすることにより、従来の課題を全て解決
したものである。

カラーフィルタの色部上にエポキシ系樹脂から成る第１
のオーバーコート層を設けることにより、酸素遮断能力
を高め、長期間の使用に対しても色部か劣化することを
防止することかできる。

また、本発明者は種々検討した結果、特に第１のオーバ
ーコート層と第２のオーバーコート層の膜厚の総和に対
して、第１のオーバーコート層の膜厚を特に３０％以上
、７０％以下とすることにより、電極とアクリル系樹脂
との接着性を格段に高めることが可能となることを見出
たした。

これは、高温処理時におけるアクリル系樹脂と電極との
間に生じる熱応力を、第１のオーバーコート層として設
置されるエポキシ系樹脂によりアクリル系樹脂の熱膨張
あるいは収縮を緩和することにより抑え、第２のオーバ
ーコート層と電極との間に生じる熱応力に起因した電極
のクラックあるいはオーバーコート層からの剥離を解消
するものである。

このように、本発明はカラーフィルタのオーバーコート
層を単に多層構造とするものではなく、特に上述した特
定の樹脂を使用し、特定の膜厚にして初めて耐熱性を高
め、従来の課題を解決するものである。

即ち、上述した構成とすることにより、十分に高い焼成
温度で配向膜あるいはシール剤を焼成しても電極のオー
バーコート層からの剥離、あるいは電極に発生するしわ
を防止し、高い製造歩留まりを確保することができる。

このため、従来に比べて焼成温度を高めることが可能と
なることから、生産性を高め、良質な配向膜等の製造が
可能となる。

第１のオーバーコート層と第２のオーバーコート層の膜
厚の総和に対して、第１のオーバーコート層の膜厚か３
０％よりも小さいと、高温処理時におけるアクリル系樹
脂と電極との間に生しる熱応力を十分に抑えることかで
きず、電極に発生するしわあるいはクラックを十分に解
消することかできない。

また、第１のオーバーコート層と第２のオーバーコート
層の膜厚の総和に対して、第１のオーバーコート層の膜
厚か７０％よりも大きいと、第２のオーバーコート層に
十分な表面硬度を持たせることが困難となり、電極と第
２のオーバーコート層との間で十分な接着性を確保する
ことか困難となるためである。

本発明者等は更に検討を進めたところ、エポキシ系樹脂
としては引っ張り強度が４Ｈｋｇ／ｃｊ以上の樹脂が特
に本発明には好ましいことを実験により確認した。引っ
張り強度が４００ｋｇ／ｃ＃以上のエポキシ系樹脂を用
いることにより、第２のオーバーコート層と電極との間
に発生する熱応力をより緩和することができ、電極の劣
化を防止することができる。

また、アクリル系樹脂としては、鉛筆硬度が５Ｈ以上の
樹脂が特に本発明には好ましいことを実験により確認し
た。鉛筆硬度が５Ｈ以上のアクリル系樹脂を用いること
により１．電極着膜時におけるオーバーコート層の信頼
性を一層高めることができると共に、電極との良好な接
着性を確保することができる。

（実　施　例）以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第１図は本実施例の光透過型のカラー液晶
表示素子の概略構成図を示すもので、第２図は第１図に
おけるＡ−Ａ’線に沿って切断した概略断面図を示すも
のである。

二のカラー液晶表示素子（１）は、各画素（図示せず）
毎にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（１７）
が設置されて成るアクチブマトリックス型のカラー液晶
表示素子（１）である。

第１の電極基板（１１）は、透光性ガラス基板（１３）
上に複数本の信号電極（１３）と走査電極（１５）とが
マトリックス状に配置され、各交点に薄膜トランジスタ
（１７）が設置されて成っている。この薄膜トランジス
タ（１７）のゲート電極（１７ａ＞は走査電極（１５）
に、ソース電極（１７ｂ）は信号電極（１３）に接続さ
れており、更にドレイン電極（１，７ｃ）は画素電極（
１９）に接続されている。

そして、これら画素電極（１９）等の上に所定方向にラ
ビング処理されて成る配向膜（２９）が設置されている
。

第２の電極基板り５１）は、透光性ガラス基板（５３）
上にカラーフィルタ（６５）、共通電極（６７）、配向
膜（６９）が順次積層されて構成されている。

そして、このような第１の電極基板（１１）と第２の電
極基板（５１）とによって液晶組成物（７１）が挾持さ
れ、更に第１の電極基板（１１）と第２の電極基板（５
１）の外面側に夫々偏光板（８１ａ）　、　（８１ｂ）
か設置されて液晶表示素子（１）は構成されている。

この液晶表示素子（１）のカラーフィルタ（６５）の構
成について詳述する。

カラーフィルタ〈６５）は、透光性ガラス基板（５３）
」二に所定の開口（５７）を有して設置されるブラック
マトリックス（５６）の開口（５７）内に、赤（Ｒ）　
　・緑（Ｇ）−青（Ｂ）の色部（５７ａ）　、　（５７
ｂ）　、　（５７ｃ）ををしている。そして、これら複
数の色部（５７ａ）。

（５７ｂ）　、　（５７ｃ）およびブラックマトリック
ス（５６）上に、アクリル系樹脂より成る接着層（５９
）、エポキシ系樹脂より成る第１のオーバーコート層（
６１）、アクリル系樹脂より成る第２のオーバーコート
層り６３）が順次設置されて構成されている。

そして、第１のオーバーコート層（６１）は、第１のオ
ーバーコート層（６１）と第２のオーバーコート層（６
３）との膜厚の総和の７０％となるように設置されてい
る。

ここでは、引っ張り強度４００　ｋｇ／ｃＪのエポキシ
系樹脂群から選択されるものを使用したか、エポキシ系
樹脂群より選択され、引っ張り強度が４００ｋｇ　／　
ｃｄ以上であれば種々のものか利用可能である。

また、第１のオーバーコート層（６１）とし２ては、鉛
筆硬度か５Ｈのものをを使用したか、アクリル系樹脂群
より選択され、鉛筆硬度か５Ｈ以上であれば本発明に使
用可能である。

更に、本実施例では第１のオーバーコート層（６１）の
膜厚を全体の膜厚の７０％としたか、本発明はこれに限
定されるものではなく、３０％以上７０％以下とするこ
とにより、十分な効果を得ることができる。

液晶表示素子（１）を上述したような構成とすることに
より、配向膜（６９）あるいはシール剤（図示せず）の
焼成工程を高温で行っても、第２のオーバーコート層（
６３）から共通電極（６９）か剥離することかなかった
。

また、第２のオーバーコート層（６３）上への共通電極
＜６９）の設置に際しても第２のオーバーコート層（６
３）は十分な硬度を有しているため、第２のオーバーコ
ート層（６３）かクラックすること等はなかった。

そして、上述したカラーフィルタ（６５）の耐熱性を測
定したところ、２８０℃といった非常に高い耐熱性が得
られた。尚、この耐熱性の測定については、カラーフィ
ルタ（６５）を大気中で３０分間加熱したときの各色部
（５７ａ）　、（５７ｂ）　、　（５７ｃ）と加熱前の
各色部（５７ａ）　、　（５７ｂ）　、　（５７ｃ）と
の色差ΔＥａｂ　　か３以下となる温度を判断基準とし
た。

次に、上述した液晶表示素子（１〉の特にカラフィルタ
（６５）の製造プロセスについて第３図を参照して説明
する。

まず、第３図（ａ）に示すように、光透過性ガラス基板
（５３）上に、感光性染色基材（５４）を２．０ミクロ
ンの膜厚て塗布し、露光して潜像（５５）を形成した後
、同図（ｂ）に示すようにフォトリソグラフィ法により
ブラックマトリックス（５６）を形成する。このブラン
クマトリックス（５６）の膜厚は、１．５　ミクロンか
ら２．０ミクロン程度で十分な遮光性を確保することか
できる。

次いで、第３図（ｃ）に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ
）及び青（Ｂ）の各色部（５７ａ）　、　（５７ｂ）　
。

（５７ｃ）を上記ブラックマトリックス（５６）によっ
て形成された開口（５７）内部に水無し平板を用いた印
刷法により各色毎に印刷しベーキングして形成する。

そして、第３図（ｄ）に示すように、接着層（５９）と
してアクリル系樹脂を塗布し、１００°Ｃでベーキング
した後、第３図（ｅ）に示すように、弓っ張り強度４０
０）ｃｇ／ｃｍのエポキシ系樹脂に硬化剤を添加したも
のを塗布し、１５０℃でベーキングを行い、２．１　ミ
クロンの膜厚の第１のオーバーコート層（６１）を形成
した。

接着層（５９〉の膜厚としては、各色部（５７ａ）　。

（５７ｂ）　、　（５７ｃ）と第１のオーバーコート層
（６１）との間で十分な接着性が得られれば良＜、０．
２〜０．３ミクロン程度であれば十分な光透過率および
接着強度を得ることができる。

更に、第３図（ｆ）に示すように、第１のオーバーコー
ト層（６１）上に、鉛筆硬度５Ｈのアクリル系樹脂を塗
布し、１００℃でベーキングを行い、０．９ミクロンの
膜厚の第２のオーバーコート層（６３）を形成した。

このようにして、光透過性ガラス基板（５３）上にカラ
ーフィルタ（６３）を形成した後に、■、Ｔ、　　Ｏ。

粉末を用い、基板温度２５０”Ｃとして電子ビーム蒸着
法により２０００オンゲス）・ロームの膜厚で１．Ｔ。

０、膜を着膜し、共通電極（６７）を形成した。■。

Ｔ、０．粉末を用いた電子ビーム蒸着法により形成され
る共通電極（６７）は、従来のマグネトロンスパッタ法
により形成される共通電極（６７）に比べて抵抗値を非
常に低減することができる。

このようにして成る第２の電極基板（５１）を用い、通
常の後工程により上述したカラー液晶表示装置（１）を
容易に得ることかできる。

以上詳述したように、本実施例の液晶表示素子（１）に
よれば、色部（５７ａ）　、　（５７ｂ）　、　（５７
ｃ）上に設置される第１のオーバーコート層（６１）に
より、後工程の配向膜（６９）の焼成あるいはシール剤
（図示せず）の焼成等の高温処理に対する第２のオーバ
コート層（６３）の熱膨張・熱収縮を緩和させることか
できる。これにより、第２のオーバーコート層（６３）
と共通電極（６７）との間に生じる熱応力に起因した共
通電極（６７）の剥離、あるいはクラック等を解消する
ことかできた。

更に、カラーフィルタ（８３）を上述したような構成と
することにより、カラーフィルタクロ３）上に電子ビー
ム蒸着法により１．　　Ｔ、　　Ｏ，膜を設置すること
か可能となった。これにより、共通電極（６７）を低抵
抗化することができ、大面積にわたり均一な電圧の印加
が可能となった。

本実施例では、オーバーコート層を第１のオバーコート
層（６１）と第２のオーバーコート層（６３）により構
成したが、第２のオーバーコート層（６３）上に更に第
１のオーバーコート層（６１，）、第２のオーバーコー
ト層（６３）を積層し多層構造としたものであっても良
い。

このように多層構造とする場合、光透過率を高める必要
から各オーバーコート層の膜厚を薄くする必要があり、
好ましくは第１のオーバーコート層（６１）と第２のオ
ーバーコート層（６３）の２層により構成ることが膜厚
の制御か容易であると共に製造プロセスが簡略化される
。

［発明の効果コ上述したように、本発明の液晶表示装置は、カラーフィ
ルタのオーバーコート層が特定の樹脂の多層構造となっ
ており、この特有の構成により高耐熱性を実現すること
ができた。

これにより、配向膜の焼成工程等を従来以上の温度で行
うことができ、均−且つ耐久性に優れた液晶表示素子を
実現することができた。更に、当然のことながら、従来
頻繁に発生していたオーバーコート層のクラックあるい
は剥離といったことを解消し、製造歩留まりを高めるこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の液晶表示素子の概略構成
図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ’線に沿って切断し
た液晶表示素子の概略断面図、第３図は第２図における
液晶表示素子の特にカラーフィルタの製造プロセスを示
す図である。（１）・・・液晶表示素子（１１）・・・第１の電極基板（５１）・・・第２の電極基板（５７）・・・色部（６１）・・・第１のオーバーコート層（６３）・・・
第２のオーバーコート層（６５）・・・カラーフィルタ代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　竹　花　喜久男１７７４−８’！ｉｔじλり／−１３化各６．５４旅劃Ｉυ販５７関口、２５３７ｂ５５　、．５９播Ｕ／　　／第図１Ｆ夜市入二素士６１＋ＪＡ＋のτ−バー」−１層５３旙看層／　６３１八２０ドパ―コ−１）論策図

Claims

【特許請求の範囲】

基板上に電極が形成されて成る第１の電極基板と、基板
上にカラーフルタと電極が設置されて成る第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を具備したカラー液晶表示
素子において、前記カラーフィルタは、規則的に配設さ
れた複数の色部と、この色部上に設置されるエポキシ系
樹脂から成る第１のオーバーコート層と、前記第１のオ
ーバーコート層上に設置されるアクリル系樹脂から成る
第２のオーバーコート層とを備え、前記第１のオーバー
コート層の膜厚が前記第１のオーバーコート層と前記第
２のオーバーコート層との膜厚の総和の３０％以上、７
０％以下であることを特徴としたカラー液晶表示素子。