JPH0576016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、液晶表示装置、特にカラーフイルタ
を提供するために多色すなわちフルカラー感光ガ
ラスパネルが処理される液晶カラー表示装置に関
する。

Ｂ 従来の技術 薄膜トランジスタ液晶表示技術は、カラー表示
端末用の陰極線管技術に取つて代わるものとして
開発が続けられている。所定の表示スクリーン領
域を有する液晶表示装置は、同じスクリーン領域
を有する陰極線管装置より体積が小さい。このこ
とは、商業上重要なことである。何故なら、液晶
表示装置の底部は小さいので、ユーザの机または
端末台上での占める面積が小さいからである。ま
た、液晶表示装置に必要な電力は、これと同等の
陰極線管装置のそれよりも小さい。さらに、液晶
表示装置の動作電圧は、陰極線管装置のそれより
かなり小さい。

種々の型のカラー液晶表示装置が存在するが、
このような液晶表示装置は、一般に、液晶材が充
填された密封空洞を規定する２つの離隔したガラ
スパネルを含む。透明共通電極は、一方のガラス
パネル上に形成される。個々の電極は、１つの画
素領域に対応する面領域を有する。本発明による
液晶表示装置では、個々の電極の各々は薄膜トラ
ンジスタによつてアドレス指定されることができ
る。各画素は、小さすぎるので肉眼では見ること
ができない。液晶表示装置がカラー能力を有すべ
き場合には、赤領域、緑領域および青色領域を有
するカラーフイルタを具備しなければならない。
各色領域は、画素寸法電極の１つと整列される。
赤領域、緑領域および青色領域から成る各組は、
三つ組（triad）または繰返しストリツプのよう
な他の整合パターンにグループ化される。

表示されるべき画像に応じて、１つまたはそれ
以上の画素電極が表示動作中付勢される。液晶材
の性質及び付勢のレベルによつて、付勢された画
素電極と透明共通電極間の液晶材の透過率は、そ
の画素電極に関連したカラーフイルタ領域を通し
て全部の光が伝達されるようにするか、光を伝達
しないようにするか又は一部の光が伝達されるよ
うにするように変更される。ユーザが認識した画
像は、隣接カラーフイルタを通る光の透過によつ
て形成される色の混合である。

液晶表示装置は、該装置の観察者とは反対側に
光源を配置することにより背光される。このよう
にするかわりに、液晶表示装置は、後面に反射層
を設け、該装置の観察者と同じ側に光源を配置す
ることもできる。

このような液晶表示装置のためのカラーフイル
タは、多くの異なつた方法を使用して形成されて
きた。１つの方法は、ガラスパネル上に感光粘着
薄膜を蒸着させる。この薄膜は次のステツプでパ
ターンを形成される。各ステツプ中、特定色の染
料が薄膜の所定領域に塗られる。他の方法によれ
ば、有機顔料が真空蒸着によつて付着させられ
る。このフイルタのパターン、は従来の写真リフ
トオフ技術を使用して形成される。さらに他の方
法によれば、内部カラー偏光フイルタを形成する
のに、染料が添加されパターンが形成され伸長さ
れた薄膜材が使用される。

第６図は、典型的な従来の薄膜トランジスタ液
晶表示装置を示す部分断面図である。この液晶表
示装置は、透明な前面ガラスパネル１０と、透明
な後面ガラスパネル１２と、偏光フイルタ１４お
よび１６と、透明な共通電極１８と、複数の個々
にアドレス可能な画素電極２０Ａ，２０Ｂ，２０
Ｃ等とを含み、各画素電極は、関連した薄膜トラ
ンジスタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ等を介して個々
にアドレス指定されるかまたは付勢される。画素
電極および薄膜トランジスタは、公知の製造技術
を使用して後面ガラスパネル１２上に直接蒸着さ
れる。画素電極および薄膜トランジスタは、絶縁
層２４によつて被覆される。絶縁層２４は、第１
の整列薄膜２６によつて被覆される。従来の液晶
表示装置は、透明な共通電極１８と第２の整列薄
膜３０間に挿入されたカラーフイルタ層２８を含
む。整列薄膜２６および３０は、液晶材が充填さ
れる空洞３２を規定する。

前術のように、カラーフイルタ層２８は、いく
つかの公知技術を使用して製造されることができ
る。カラーフイルタ２８を製造するのに使用され
る特別の方法は、透明な共通電極１８と個々の画
素電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ等間のフイルタ２
８の位置ほど重要ではない。カラーフイルタ層は
２つの電極層間に挿入されているので、光学的濃
度を増加させるために層２８の厚さを増加させる
と、電極間間隔が必ず増加する。電極間間隔が増
加すると動作電圧は大きくする必要がある。ま
た、カラーフイルタ層２８は、整列薄膜３０によ
つてのみ液晶層３つから離隔されているので、カ
ラーフイルタ材は液晶材に接触する。その結果、
色の品質が劣化してしまう。

Ｃ 発明が解決しようとする問題点 上記各方法には欠点がある。大部分の方法は、
比較的コストがかかり且つ必要な精度を得るのが
困難な湿式化学技術および写真パターニング技術
を使用する。また、各方法は、透明な共通電極と
個々にアドレス可能な画素電極間に配置されたカ
ラーフイルタ薄膜を生成する。上述の方法で製造
されたカラーフイルタの光学的濃度（色の強度）
を増加するために、カラーフイルタ薄膜の厚さが
増加される。しかしながら、フイルタ薄膜の厚さ
を増大させるとまた、透明な共通電極と個々にア
ドレス可能な画素電極間の間隔は増加する。その
結果、液晶表示装置の動作電圧は液晶層による大
きな電圧降下を相殺するために、液晶表示装置の
動作電圧は増加されなければならない。さらに、
前述の装置では、カラーフイルタは、少くとも前
面ガラスパネルの厚さだけ観察面から離隔され
る。ガラスパネルが比較的厚ければ、視差も問題
となる。

さらに他の方法は、感光乳剤層を使用する。こ
の感光乳剤が特定色の光で浴びせられると、この
感光乳剤層の所定領域を順次露光するために液晶
シヤツタ装置が使用される。３つの異なつた画素
電極群をこれらに関連した薄膜トランジスタによ
つて順次付勢することによつて３つの異なつた色
の領域が形成される。感光乳剤層に生成された潜
像は現像され、マルチカラーフイルタを形成する
ために薄膜がガラス基板に積層される。

本発明の目的は、湿式化学技術または写真パタ
ーニングを使用する必要なく製造されるカラー表
示可能な薄膜トランジスタ液晶表示装置を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、共通電極と個々にアドレ
ス可能電極間にカラーフイルタ層を挿入する必要
がなく、従つて所望の色の採度を得るために高い
動作電圧を必要としない液晶表示装置を提供する
ことにある。

Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明による液晶表示装置は、前面ガラスパネ
ルと、後面ガラスパネルと、透明な画素電極と、
この画素電極に関連した薄膜トランジスタアレイ
と、透明な電極層と、前記画素電極と前記電極層
間に挿入された液晶材とを具備し、 前記前面ガラスパネル及び前記後面ガラスパネ
ルのうちの一方に多色ガラスを使用し、前記多色
ガラスは、前記透明な画素電極と整列され、少な
くとも３色の繰返しパターンの第１のカラーフイ
ルタ領域、第２のカラーフイルタ領域及び第３の
カラーフイルタ領域を有し、前記第１のカラーフ
イルタ領域は、前記第２及び第３のカラーフイル
タ領域をマスクし、前記紫外線放射で露光するこ
とによつて感光され、前記第２のカラーフイルタ
領域は、前記第１及び第３のカラーフイルタ領域
をマスクし、前記紫外線放射で露光することによ
つて感光され、前記第３のカラーフイルタ領域
は、前記第１及び第２のカラーフイルタ領域をマ
スクし前記紫外線放射で露光することによつて感
光され、この最後の感光後、前記多色ガラスを熱
処理することにより前記多色ガラスのカラーフイ
ルタ領域が形成されるものである。

Ｅ 実施例 第１図は、本発明によつて構成された薄膜トラ
ンジスタ液晶表示装置を示す部分断面図である。
この表示装置の多くの構成要素は、第６図に示さ
れた従来の表示装置の対応する構成要素と同じ機
能を有する。例えば、第１図に示された液晶表示
装置は、偏光フイルタ３４および３６、前面ガラ
スパネル３８、透明な共通電極４０、および個々
にアドレス可能な画素電極４２Ａ，４２Ｂ，４２
Ｃをそれぞれ含み、個々の電極の各々は、関連し
た薄膜トランジスタ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ等に
よつて個々に付勢される。第１図の液晶表示装置
は、さらに、画素電極および薄膜トランジスタ上
に蒸着される絶縁層４６、整列薄膜４８および５
０、ならびに液晶材５２を含む。これらの構成要
素は、すべて、第６図に示された液晶表示装置の
対応した構成要素と同一の機能を有する。

しかしながら、第１図に示された液晶表示装置
は、第６図に示された液晶表示装置の層２８のよ
うな別個の専用カラーフイルタ層を含まない。再
び第１図を参照するに、カラーフイルタは、後面
ガラスパネル５４にフルカラー感光ガラスすなわ
ち多色ガラスを使用することによつて提供され
る。

多色ガラスは、色領域を形成するために紫外線
放射と熱を使用して処理されることができる市販
のガラス材である。この色領域は、処理パラメー
タによつてガラスの表面付近の領域に制限される
か完全にガラスを通して延びる。多色ガラスにつ
いての付加情報及び色領域を形成するために多色
ガラスを処理するのに必要ステツプは、後述す
る。ここでは、多色ガラスを使用すると、共通電
極と個々にアドレス可能な画素電極間の領域に
別々のカラーフイルタ層を設ける必要がなくなる
ことだけを述べておく。必要な動作電圧を減少す
るために電極層間の間隔が、従来装置に対して減
少されることができる。カラーフイルタ層は、実
際画素電極が蒸着される基板の一部である。画素
電極とカラーフイルタ層とが近接しているため、
視差は問題とはならない。

第２図は、後述の方法によつてカラーフイルタ
領域が形成された後の多色ガラスパネル５４の平
面図である。このガラスパネルは、隣接する赤画
素列５６、青画素列５８および緑画素列６０を含
む。

表示されるべき画像の各点の色は、赤画素、青
画素および緑画素から成る三つ組６２を透過する
光量を調節することによつて制御される。例え
ば、像点が純粋な赤ならば、三つ組６２の赤画素
に関連した薄膜トランジスタが付勢され、赤画素
に整列した液晶材が透明にされる。青画素および
緑画素に整列した液晶材は不透明のままである。
他の例として、マゼンタが表示されるべき場合、
赤画素および青画素に関連した薄膜トランジスタ
が付勢され、赤光および青光のみがカラーフイル
タを通過する。

次に、第３図を参照して、露光されていない当
初透明の多色ガラスのシートにカラーフイルタ領
域を形成するプロセスについて説明する。

多色ガラスは、コーニングガラス社によつて開
発され市販されているフルカラー感光ガラスであ
る。このガラスの特性および色の範囲を達成する
方法は、米国特許第4017318号明細書、第4057408
号明細書、および〓ジヤーナルオブ・アプライド
フイジツクス（Journal of Applied Physics）
〓、49（10）、1978年、10月の第5114頁〜第5122頁
に記載された〓フルカラー感光ガラス（Full−
Color Photosensitive Glass）〓という題名の論
文に開示されている。多色ガラスの所定の領域に
生成されるべき色は、ガラスが紫外線で露光され
る時間長によつて決定される。露光ステツプそれ
自体は、実際の色を生成しない。紫外線露光に続
いて、該露光ステツプによつて感光領域に色相を
生成される熱処理が行なわれなければならない。
露光領域の色の強度すなわち飽和度は、第２の熱
処理と同時にまたはこの前のいずれかに行われる
紫外線で第２の露光によつて増加されることがで
きる。

第３図を参照するに、多色ガラスにカラーフイ
ルタ領域を形成することは、３つの連続するマス
キングステツプ及び４つの紫外線露光ステツプと
を含むことができる。このステツプの第１のステ
ツプでは、多色ガラスの赤領域および青領域がマ
スクされる一方、緑の色相が現像されるべき領域
はマスクされないままにされる（ステツプ64）。
ガラスパネルは、マスクされていない領域のガラ
スを感光するために紫外線放射で露光される（ス
テツプ66）。第２のマスキングステツプ（ステツ
プ68）では、赤色および緑色を提供するガラスパ
ネルのこれらの領域をマスクするのに異なつたマ
スクが使用される。ステツプ70で、ガラスパネル
は、他の以前にマスクされた領域を感光するため
に再び紫外線で露光される。最後のマスキングス
テツプ72では、ステツプ74で、前の露光中マスク
されたままの領域のガラスを感光するために現像
するための紫外線で露光されないうちに、ガラス
パネルの青領域および領域がマスクされる。感光
領域に赤、緑および青の色相を生成させるため
に、ガラスパネル全体が適当なオーブンで熱処理
される（ステツプ76）。このガラスは、45分の間
500℃の温度で加熱される。

第４図は、下記の熱処理をとる完全に現像され
た多色ガラスの光透過曲線が種々の露光時間に対
して示したものである。この図に示されているよ
うに、10秒間初期露光した後のガラスの透過率
は、ほぼ緑の波長である475ナノメートルのオー
ダの波長で最大となる。ガラスの透過率は30秒お
よび105秒の初期露光後、青色および赤色の波長
でピークになる。

初期露光および熱処理ステツプによつて生成さ
れた色を強調すなわち飽和させるために、全ガラ
スパネルが第２の紫外線で露光される（ステツプ
78）。第２の露光ステツプの長さは、所望な飽和
度によつて決定される。第２の露光は室温で実施
され、これに続いて約15分間400〜450℃の範囲の
温度で第２の熱処理が実施される（ステツプ80）。

熱処理ステツプと同時に第２の紫外線露光ステ
ツプを実行することが可能である。このステツプ
が実行されるならば、熱処理ステツプは、350℃
の温度で実行されることができる。第２の露光お
よび熱処理後、色は通常１時間以内で完全な飽和
度に達する。

一旦、前述のステツプを使用して色が生成され
ると、色はガラス内に永久に残り、熱が400〜450
℃を越えなければさらに紫外線露光または熱処理
を行うことによつて劣化されない。これらの温度
を越える温度で、原子拡散が生じ、ガラス内の色
は茶色または黄色に劣化する。

カラーフイルタ領域を形成するために多色ガラ
スを使用する利点は、第１図を参照して説明した
実施例によつて最大にされるが、前面ガラスパネ
ルが多色ガラスである一方、後面ガラスパネル
が、通常の透明ガラスのままであつても一定の利
点が保持される。第５図は、他の実施例を示す。
この液晶表示装置は、偏光フイルタ８２および８
４、透明な共通電極８６、個々の画素電極８８
Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ等、関連する個々の電極を
別々に制御するトランジスタ９０、絶縁層９２、
整列薄膜９４および９６、ならびに液晶材９８を
含んでいる。第１図に示された実施例と第５図に
示された実施例との相違点は、第５図に示された
実施例が、後面ガラスパネル１００に一般的な透
明ガラスを使用し、前面ガラスパネル１０２に多
色カラーフイルタ・ガラスパネルを使用すること
にある。この前面ガラスパネル１０２は、第３図
を参照して説明したステツプを使用して形成され
る。

Ｆ 発明の効果 本発明によれば、画素電極と共通電極間にカラ
ーフイルタ層を挿入する必要がなく、従つて電極
間の間隔を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による薄膜トランジスタ液晶
表示装置の一実施例を示す部分断面図、第２図
は、第１図に示された液晶表示装置のカラーフイ
ルタを示す拡大平面図、第３図は、カラーフイル
タを製造するのに実行されねばならないステツプ
のフローチヤート図、第４図は、多色ガラスの応
答特性対異なる時間に対して紫外線エネルギーを
示す一連の波形図チヤート、第５図は、本発明に
よる薄膜トランジスタ液晶表示装置の他の実施例
を示す部分断面図、第６図は、従来のカラー表示
能力を有する液晶表示装置を示す部分断面図であ
る。 ３８，１０２……前面ガラスパネル、４０，８
６……共通電極、４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，８８
Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ……画素電極、５２，９８…
…液晶材、５４，１００……後面ガラスパネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前面ガラスパネルと、後面ガラスパネルと、
   透明な画素電極と、この画素電極に関連した薄膜
   トランジスタアレイと、透明な電極層と、前記画
   素電極と前記電極層間に挿入された液晶材とを有
   する液晶表示装置において、 前記前面ガラスパネル及び前記後面ガラスパネ
   ルのうちの一法に多色ガラスを使用し、前記多色
   ガラスは、前記透明な画素電極と整列され、少な
   くとも３色の繰返しパターンの第１のカラーフイ
   ルタ領域、第２のカラーフイルタ領域及び第３の
   カラーフイルタ領域を有し、前記第１のカラーフ
   イルタ領域は、前記第２及び第３のカラーフイル
   タ領域をマスクし、前記紫外線放射で露光するこ
   とによつて感光され、前記第２のカラーフイルタ
   領域は、前記第１及び第３のカラーフイルタ領域
   をマスクし、前記紫外線放射で露光することによ
   つて感光され、前記第３のカラーフイルタ領域
   は、前記第１及び第２のカラーフイルタ領域をマ
   スクし、前記紫外線放射で露光することによつて
   感光され、この最後の感光後、前記多色ガラスを
   熱処理することにより前記多色ガラスのカラーフ
   イルタ領域が形成されるものであることを特徴と
   する液晶表示装置。