JPH08248408A

JPH08248408A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH08248408A
Application number: JP7045896A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nakamura; 一彦中村
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【構成】カラーフィルタ層21ａ，21ｂ，21ｃが形成さ
れた走査電極側基板２と、走査電極側基板２に対向する
駆動電極側基板３とを組み合わせた液晶表示装置１にお
いて、走査電極側基板２上の一部で、異なる色のカラー
フィルタ層が複数積層されているとともに、駆動電極側
基板３上の、前記積層部分22，23に対向した位置に黒色
の遮光層33，34が形成されていることを特徴とする液晶
表示装置。【効果】液晶の異常配向の発生がなく、明るく、コン
トラストの良好な液晶表示装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置に
関し、特に配向膜の良好なラビングが可能で、明るくコ
ントラストの高い液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的にカラー液晶表示装置では、カラ
ーフィルタ層が形成された走査電極側基板と、それに対
向する駆動電極側基板とを組み合わせて、両者により液
晶を挟みこんでいる。このような液晶表示装置の従来構
造を図２及び図３に示す。なお、説明の簡略化のために
液晶、配向膜層等は省略する。図２の液晶表示装置は、
走査電極側基板２と、駆動電極側基板３とを有し、走査
電極側基板２には、一層からなるカラーフィルタ層21
と、そのカラーフィルタ層21間を埋める黒色の遮光層27
と、カラーフィルタ層21及び黒色の遮光層27を覆う走査
電極24とが形成されている。一方、駆動電極側基板に
は、駆動電極31及びドレイン配線32が形成されている。

【０００３】この液晶表示装置では、視野角が変わって
も光が洩れないように、また黒色の遮光層27と駆動電極
31の位置を合わせるにあたって、駆動電極側基板３上の
マスク合わせの精度誤差に走査電極側基板２との組み立
て精度の誤差も加わるため、カラーフィルタ層21と黒色
の遮光層27との重なり部を大きく（10μｍ程度）取る必
要があり、これによって開口率が低いものとなる。

【０００４】これを改善するために、図３の液晶表示装
置が提案された。図３の液晶表示装置の走査電極側基板
２には、一層からなるカラーフィルタ層21と、そのカラ
ーフィルタ層21を覆う走査電極24とが形成されており、
一方、駆動電極側基板３には、駆動電極31及びドレイン
配線32の他に、上記カラーフィルタ層21の間隙部に対応
する位置に黒色の遮光層33，34が形成されている。この
ように駆動電極側基板３側に黒色の遮光層33，34を形成
することにより、駆動電極31と黒色の遮光層33，34の合
わせ精度は、駆動電極側基板３上のマスク合わせ精度だ
けで決まることとなるため、カラーフィルタ層21と黒色
の遮光層33，34との重なり部を１〜２μｍ程度に小さく
することができ、開口率が向上する（フラットパネル・
ディスプレイ '92 p.152 参照）。

【０００５】しかしながら、上記液晶表示装置におい
て、黒色の遮光層として従来のＣｒ膜を使用した場合、
遮光性は高いが導電性を有するため、さらに絶縁層が必
要となる。これに対して導電性を有しない顔料を混合し
て使用した場合には、絶縁層は不要であるが、遮光性が
低いという問題がある。遮光性の高い遮光層を有するカ
ラーフィルタは、特開平3-55503 号公報に開示されてい
る。このカラーフィルタを図４に示す。走査電極側基板
２上では、遮光すべき領域に色度の高い赤、緑及び青の
各カラーフィルタ層21ａ，21ｂ，21ｃが積層されてお
り、各々のカラーフィルタ層は通常の透過率（平均透過
率50％以下）を有するため、遮光層としての平均透過率
は１％以下となり、コントラストは十分である。

【０００６】しかしながら、上記のようにカラーフィル
タ層を３層重ね合わせると、層の段差Ｄはカラーフィル
タ層２層分となる。この層の段差Ｄが１μｍ以上になる
と、例えば、配向膜のラビング処理において段差の傾斜
部分がラビングされずに、液晶が配向しなかったり、ま
たラビングの際に、段差部の端面から配向膜が破れ易く
なり、画像欠陥が生じたりする。それを回避するため
に、カラーフィルタ層の重ね合わせを２層とすると、上
記のような問題はなくなるが、２層積層部分の平均透過
率は２〜５％となり、十分なコントラストが得られなく
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、配向
膜の良好なラビングが可能で、開口率が高く、なおかつ
遮光層の平均透過率が十分に小さい液晶表示装置を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者等は、走査電極側基板の遮光領域に複
数のカラーフィルタ層を積層するとともに、駆動電極側
基板上の対応する位置に黒色の遮光層を形成すれば、層
の段差を大きくすることなく、配向膜を良好にラビング
でき、またカラーフィルタ側の遮光層と黒色遮光層との
二重遮光により良好な遮光性が得られ、開口率の低下を
招くこともないことを見出し、本発明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明は、カラーフィルタ層が
形成された走査電極側基板と、前記走査電極側基板に対
向し、液晶駆動用の素子が形成された駆動電極側基板と
を組み合わせた液晶表示装置であって、前記走査電極側
基板上の一部で、異なる色のカラーフィルタ層が複数積
層されているとともに、前記駆動電極側基板上の、前記
積層部分に対向した位置に黒色の遮光層が形成されてい
ることを特徴とする液晶表示装置である。また、本発明
は、前記積層されたカラーフィルタ層が２層であって、
その平均透過率が10％以下であり、かつ前記黒色の遮光
層の平均透過率が50％以下であることを特徴とする液晶
表示装置である。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
液晶表示装置の一例を、図１に示す。この液晶表示装置
１は、走査電極側基板２と、それに対向する駆動電極側
基板３と、それらに挟まれた液晶４とを有する。走査電
極側基板２には、所定の色のカラーフィルタ層21ａが形
成されているとともに、その一部において重なるように
他の色のカラーフィルタ層21ｂ及び21ｃが各々形成され
ている。カラーフィルタ層21ａとカラーフィルタ層21ｂ
との積層部22及びカラーフィルタ層21ａとカラーフィル
タ層21ｃとの積層部23は、走査電極側における遮光領域
であり、その平均透過率は、10％以下であるのが好まし
い。カラーフィルタ層21ａ，21ｂ及び21ｃの上（図中で
は下）には、走査電極24が形成され、さらにその上（図
中では下）に配向膜層25が形成されている。

【００１１】一方、駆動電極側基板３上には、駆動電極
31及びドレイン配線32が形成されているとともに、上記
積層部22及び23に対向する位置に黒色の遮光層33及び34
が形成されている。その黒色の遮光層33及び34の平均透
過率は、各々50％以下であるのが好ましい。駆動電極3
1、ドレイン配線32及び黒色の遮光層33，34の上には、
配向膜層35が形成されている。

【００１２】また、走査電極側基板２及び駆動電極側基
板３のそれぞれの外側には、偏光板26及び36が設けられ
ている。本発明の液晶表示装置１では、駆動電極側基板
３側に黒色の遮光層33及び34が形成されているため、駆
動電極31と遮光層33，34の合わせ精度は、駆動電極側基
板３上のマスク合わせ精度だけで決まり、従って走査電
極側基板２側の遮光領域、即ち積層部22及び23の幅を１
〜２μｍ程度に小さくすることができ、開口率を大きく
することが可能である。

【００１３】また、本発明の液晶表示装置１では、遮光
は、走査電極側基板２側の積層部22及び23と、駆動電極
側基板３側の黒色の遮光層33及び34との二重遮光により
行われるため、良好な遮光性が得られ、そのため従来の
ように遮光性は高いが導電性を有するＣｒ膜を使用する
必要がなく、絶縁層が不要である。さらに、本発明の液
晶表示装置１では、重ね合わせられるカラーフィルタ層
は２層（カラーフィルタ層21ａと21ｂ又は21ｃ）である
ため、層の段差はカラーフィルタ層１層分に過ぎず、１
μｍ以下に抑えることができる。従って、配向膜のラビ
ング処理においても良好なラビングが可能で、段差の傾
斜部分がラビングされないとか、段差の端面から配向膜
が破れる等の不具合が発生することもなく、画像欠陥等
のない液晶表示装置が得られる。

【００１４】次に、本発明の液晶表示装置における各部
の説明をする。 (1) 基板走査電極側基板２及び駆動電極側基板３は、通常はガラ
ス、プラスチック又はそのフィルムからなり、透過率の
高いものであればいかなるものからなってもよい。

【００１５】(2) カラーフィルタ層カラーフィルタ層21ａ，21ｂ，21ｃは、それぞれ赤、
緑、青のいずれかの色を有し、その色はそれぞれの層で
異なる。カラーフィルタ層を形成するには、例えば顔料
分散法によって行えばよく、その場合、まず着色樹脂組
成物を調製する。着色樹脂組成物は、例えば各色に応じ
た顔料１〜50重量％、ポリビニルアルコール１〜20重量
％、感光性アクリル樹脂１〜50重量％及び水40〜95重量
％から調製することができる。感光性アクリル樹脂は、
ＨＥＭＡ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、Ａ
Ａ（アクリル酸）、ＡＡｍ（アクリルアミド）等の重合
により作製することができる。

【００１６】赤色の着色樹脂組成物を調製する場合の顔
料としては、例えばキナクリドンレッドとジスアゾイエ
ローとを５：５〜９：１で混合したもの、クロモフタル
レッドとジスアゾイエローとを５：５〜９：１で混合し
たもの等を用いることができ、緑色の着色樹脂組成物を
調製する場合の顔料としては、例えば塩素化フタロシア
ニングリーンとジスアゾイエローとを５：５〜９：１で
混合したもの等を用いることができ、青色の着色樹脂組
成物を調製する場合の顔料としては、例えばフタロシア
ニンブルーとジオキサジンバイオレットとを５：５〜
９：１で混合したもの、フタロシアニンブルーとファス
トバイオレットとを５：５〜９：１で混合したもの等を
用いることかできる。着色樹脂組成物が得られたら、着
色樹脂組成物100 重量部に対してジアゾ樹脂を0.1 〜10
重量部程度加え、感光性着色樹脂組成物とする。これを
スピンコート等の方法により基板上に塗布した後、露光
及び現像し、カラーフィルタ層とする。

【００１７】赤色のカラーフィルタ層の厚さは、２μｍ
以下であるのが好ましく、その平均透過率は10〜50％で
あるのが好ましい。緑色のカラーフィルタ層の厚さは、
２μｍ以下であるのが好ましく、その平均透過率は５〜
40％であるのが好ましい。青色のカラーフィルタ層の厚
さは、２μｍ以下であるのが好ましく、その平均透過率
は５〜40％であるのが好ましい。なお、本明細書におけ
る平均透過率は、可視波長域400 〜700 nmにおける平均
透過率をいうものとする。このカラーフィルタ層21ａ、
21ｂ及び21ｃと、走査電極24との間には、不純物の溶出
防止や平垣化の目的でアクリル樹脂等からなるオーバー
コート層を設けてもよい。

【００１８】(3) 黒色の遮光層黒色の遮光層33，34も、上記カラーフィルタ層とほぼ同
様にして形成すればよい。黒色の着色樹脂組成物は、例
えば顔料１〜50重量％、ポリビニルアルコール１〜20重
量％、感光性アクリル樹脂１〜50重量％及び水40〜95重
量％から調製することができる。

【００１９】黒色の着色樹脂組成物の顔料としては、
赤、青、緑、黄等の顔料を組み合わせて用いるか、又は
これらにカーボンブラック等の黒色顔料を、導電性を生
じない程度に加えて用いればよい。例えば、フタロシア
ニンブルーとキナクリドンレッドとジスアゾイエローと
を４：５：２程度の比率で混合して用いることができ
る。黒色のカラーフィルタ層の厚さは、２μｍ以下であ
るのが好ましく、その平均透過率は、上記カラーフィル
タ層の積層部（遮光領域）と組み合わせた場合に１％以
下となればよく、具体的には50％以下であるのが好まし
い。

【００２０】(4) 走査電極走査電極24は、液晶表示装置がＴＦＴ、ＭＩＭ、ＳＴＮ
方式のいずれでもあってもＩＴＯ表示電極からなる。こ
のＩＴＯ表示電極は、酸化スズ、酸化インジウム等から
なり、スパッタリング法等により形成することができ
る。走査電極24の厚さは、１μｍ以下であるのが好まし
く、特に0.5 μｍ以下であるのが好ましい。

【００２１】(5) 駆動電極駆動電極31は、液晶表示装置がＳＴＮ方式の場合には、
ＩＴＯ表示電極からなり、ＴＦＴ方式の場合にはＴＦＴ
からなり、ＭＩＭ方式の場合にはＭＩＭからなる。 (6) ドレイン配線ドレイン配線32は、導電性を有すればいかなるものから
なってもよい。例えば、白金、クロム、アルミ、銅等が
挙げられる。ドレイン配線は、スパッタリング法等によ
り形成することができる。

【００２２】(7) 配向膜層配向膜層25，35は、ポリイミド膜等からなり、前駆体を
塗布後、ベークすることにより形成することができる。
液晶を配向させるために、この配向膜層にラビング処理
を施すが、ラビング処理は常法によって行えばよい。例
えば、ゴムローラ、布、刷毛のようなもので配向膜を擦
り、表面に微細な溝を形成する。

【００２３】(8) 液晶本液晶表示装置においては、配向膜層25と配向膜層35と
の間に液晶が存在する。液晶は、通常使用されるもので
あればいかなるものからなってもよい。 (9) 偏光板偏光板26及び36は、ヨウ素をドープしたポリビニルアル
コールフィルム等からなり、それぞれの基板の外側に粘
着剤等によって設置すればよい。

【００２４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、これらの実施例は本発明の範囲を何等限定す
るものではない。（実施例１）最初に、以下の組成で各色の着色樹脂組成
物を作製した。単位は重量％である。

【００２５】

【００２６】上記感光性アクリル樹脂は、ＨＥＭＡ（10
％水溶液）を重合させるとともに、光架橋剤であるｐ−
ジアゾジフェニルアミンを10重量％（ＨＥＭＡに対し
て）添加することにより調製した。着色樹脂組成物の分
散は、サンドミル（メディア：ガラスビーズ）によって
２時間行った。得られた各着色樹脂組成物100 重量部に
対して、それぞれジアゾ樹脂２重量部を添加し、感光性
着色樹脂組成物とした。次に、図１に示すような構造と
なるように、スピンコート法によって各感光性着色樹脂
組成物をガラス基板（厚さ：1.2 mm）上に塗布した。こ
のとき、遮光領域である積層部22及び23の幅は20μｍで
あった。

【００２７】形成された層厚は、赤色が0.9 μｍ、青色
が0.8 μｍ、緑色が0.7 μｍであり、従って各層の積層
によって生じる段差は、0.7 〜0.9 μｍであった。ま
た、各層の平均透過率（可視波長域400 〜700 nm）は、
赤色が38％、青色が16％、緑色が23％であり、赤色の層
と緑色の層との積層部では2.5 ％、緑色の層と青色の層
との積層部では1.0 ％、青色の層と赤色の層との積層部
では3.1 ％であった。

【００２８】次に、形成したカラーフィルタ層及び駆動
電極側のガラス基板の上にＩＴＯ表示電極を形成した。
また、駆動電極側のガラス基板の上には、主にアルミニ
ウムからなるドレイン配線を所定のパターンで形成し
た。形成したＩＴＯ表示電極及びドレイン配線の上に、
図１に示すような構造となるように、黒色の遮光層を形
成した。

【００２９】黒色の着色樹脂組成物（黒色樹脂組成物）
の組成は、以下のとおりである。なお、単位は重量％で
ある。フタロシアニンブルー４キナクリドンレンド５ジスアゾイエロー２ポリビニルアルコール５感光性アクリル樹脂５水７９上記感光性アクリル樹脂は、カラーフィルタ層の場合と
同様にして調製した。黒色樹脂組成物の分散は、サンド
ミル（メディア：ガラスビーズ）によって２時間行っ
た。

【００３０】得られた黒色樹脂組成物100 重量部に対し
て、ジアゾ樹脂２重量部を添加し、感光性黒色樹脂組成
物とした。次に、図１に示すような構造となるように、
感光性黒色樹脂組成物をスピンコート法によって駆動電
極側に塗布した。形成された黒色の遮光層の層厚は、0.
5 μｍであり、平均透過率（可視波長域400 〜700 nm）
は、10％であった。

【００３１】次に、走査電極及び駆動電極の両方に配向
膜を形成し、ラビング処理を施した。その結果、配向膜
の形成及びラビングでは、何ら液晶の配向異常は生じな
かった。次に、得られた走査電極側基板と駆動電極基板
とを組み合わせ、その間に液晶を注入し、最後にそれぞ
れの外側に偏光板を配置した。

【００３２】このようにして作製した本液晶表示装置で
は、走査電極側基板側の積層部及び駆動電極基板側の黒
色の遮光層により二重に遮光され、その遮光部分の平均
透過率は0.3 ％以下であった。そのため、本液晶表示装
置ではコントラストが非常に良好であった。また、開口
率が25％と大きいため、非常に明るい画面が得られた。

【００３３】（比較例１）実施例１において、図４に示
すように駆動電極基板側に黒色の遮光層を形成すること
なく、カラーフィルタ層を３層に積層して遮光層とする
以外、同様にして液晶表示装置を作製した。その結果、
カラーフィルタ層３層の積層部分の平均透過率は0.1 ％
程度であったが、1.2 〜1.6 μｍの段差が生じたため、
塗布した配向膜がラビングの際に破れたり、段差部分の
ラビングができなかったりして、液晶の異常配向が観察
された。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、液晶の異常配向の発生
がなく、明るく、コントラストの良好な液晶表示装置が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一例を示す断面図であ
る。

【図２】従来の液晶表示装置の一例を示す断面図であ
る。

【図３】従来の液晶表示装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図４】従来の液晶表示装置の別の例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１…液晶表示装置２…走査電極側基板 21，21ａ，21ｂ，21ｃ…カラーフィルタ層 22，23…積層部 24…走査電極 25，35…配向膜層 26，36…偏光板 27，33，34…黒色の遮光層３…駆動電極側基板 31…駆動電極 32…ドレイン配線４…液晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーフィルタ層が形成された走査電極
側基板と、前記走査電極側基板に対向する駆動電極側基
板とを組み合わせた液晶表示装置において、前記走査電
極側基板上の一部で、異なる色のカラーフィルタ層が複
数積層されているとともに、前記駆動電極側基板上の、
前記積層部分に対向した位置に黒色の遮光層が形成され
ていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記積層されたカラーフィルタ層が２層
であって、その平均透過率が10％以下であり、かつ前記
黒色の遮光層の平均透過率が50％以下であることを特徴
とする、請求項１記載の液晶表示装置。