JPH095763A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】横電界型における遮光性を向上させる、液晶分
子に作用する電界の乱れを無くしたブラックマスクを備
えたカラー液晶表示装置を提供する。 【構成】カラーフィルタFIL(R),FIL(G),FIL(B)と各カラ
ーフィルタ間に介在させたブラックマスクBMを形成した
一方の基板SUB2と、電極群WO形成した他方の基板と、電
極群に駆動電圧を印加するための駆動手段とを少なくと
も具備し、前記電極群が基板SUB2の界面に対して、主と
して平行な電圧を印加するごとく配置されてなり、かつ
ブラックマスクがポリイミド樹脂を基材として含み、電
気抵抗が１０⁸ Ω・ｃｍ以上の材料で構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置にかか
り、特に、視野角が広く、表示画面にわたって均一な輝
度分布を有する高い表示品質のカラー液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】パソコンやワープロ、その他の情報機器
のための表示デバイスとして、近年、液晶表示素子を用
いた薄型，軽量かつ低消費電力の表示装置が多用される
ようになった。

【０００３】液晶表示素子は、基本的には水平と垂直に
配列された多数の電極で形成されるマトリクスと上記水
平と垂直の電極の間に液晶組成層（以下、単に液晶層ま
たは液晶とも言う）を有し、２つの電極の交差部分で画
素を構成して２次元画像を表示するものである。

【０００４】この種の液晶表示装置には、水平と垂直の
電極に印加するパルスのタイミングで所定の画素を選択
する所謂単純マトリクス方式と、各画像にトランジスタ
等の非線型素子を配置して所定の非線型素子を選択する
所謂アクティブ・マトリクス方式とがある。

【０００５】アクティブ・マトリクス方式の液晶表示装
置は、マトリクス状に配列された複数の画素電極のそれ
ぞれに対応して非線形素子（スイッチング素子）を設け
たものである。各画素における液晶は理論的には常時駆
動（デューティ比 1．０）されているので、時分割駆動
方式が採用される所謂単純マトリクス方式と比べてアク
ティブ方式はコントラストが良く、特にカラー液晶表示
装置では欠かせない技術となりつつある。スイッチング
素子として代表的なものとしては薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）がある。

【０００６】従来の薄膜トランジスタ型液晶表示素子で
は、液晶層を駆動する電極として２枚の基板の界面上に
相対向させて形成した透明電極を用いている。

【０００７】このような電極構造とすることで、液晶に
印加する電界の方向は基板の界面にほぼ垂直な方向とな
る所謂ツイステッドネマチック表示方式に代表される表
示方式を採用している。

【０００８】一方、液晶に印加する電界の方向を基板の
界面にほぼ平行な方向とする表示方式として、液晶層を
駆動する電極を基板面と平行な櫛歯電極対を用いる方式
（所謂、横電界方式あるいは横電界型）が、例えば特公
昭６３−２１９０７号公報、特表平５−５０５２４７号
公報等により提案されている。

【０００９】この種の横電界方式の液晶表示装置では、
基板の界面にほぼ平行な方向に電界を印加するために画
素電極と共通電極を同一基板面内に配置する電極構造と
なっている。

【００１０】このような電極構造では、液晶層の分子
（以下、単に液晶分子とも言う）の長軸は基板面と略ゝ
平行となり、基板の垂直方向に液晶分子が立ち上がるこ
とがないので、視角方向を変えたときの明るさの変化が
小さく、所謂視角依存性が殆ど無く、縦電界方式と比べ
て高い視野角が達成させる。

【００１１】また、カラーフィルタを形成した基板（カ
ラーフィルタ基板）を構成する各色の着色層間に介在さ
せるブラックマスクとしては、金属クロムや低反射金属
クロム、あるいは主として黒色の炭素粉末を着色剤とし
て加えさらに種々の顔料などを加えた感光性樹脂の薄膜
あるいは薄層をパターン形成している。

【００１２】そして、最近では、液晶素子の表面反射を
小さくする目的で低反射金属クロム薄膜、顔料樹脂から
なるブラックマスクの使用が増えている。

【００１３】ここで、本発明が適用される液晶表示装置
の構造例を説明する。

【００１４】図６は従来の横電界型の液晶被装置を構成
する表示素子の電極側基板の構造例の説明図であって、
中央に平面図を、またそのＡ−Ａ’線に沿った断面図を
図の左側に、Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図を図の右側に、
Ｃ−Ｃ’線に沿った断面図を図の下側に示す。

【００１５】同図において、１は透明ガラス基板（以
下、単に基板とも言う）、２は共通電極、３は共通配
線、４は走査電極、５は走査配線、６は絶縁膜、７は半
導体層、８は薄膜トランジスタ部、９は信号電極、１０
は信号配線、１１は画素電極、１２は保護膜である。

【００１６】走査電極４、走査配線５、共通電極２およ
び共通配線３は同層かつ同材料で形成されている。これ
らの各層と絶縁膜６を介して半導体層７を、また上記各
電極と配線と同層かつ同材料で信号電極９、信号配線１
０および画素電極１１を形成されている。

【００１７】また、画素電極１１の一部が共通配線３と
基板面に垂直な方向で絶縁膜６を介してオーバーラップ
するように配置し、電気的容量を持たせて画素電極１１
と共通電極２の間に与えられた信号電圧を保持する信号
保持能力を向上させている。このような構造とした液晶
表示装置においては、従来の液晶表示装置では画素電極
と対向するガラス基板（カラーフィルタ基板）に形成さ
れている共通電極２を画素電極１１と同じガラス基板
（電極基板）１の面に形成する際に、列方向（図の上下
方向）に連続する２画素で共通配線を共有する。

【００１８】図７は図６に示した横電界型の液晶素子の
電圧印加時の動作を説明する１画素分の模式図であっ
て、（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図である。

【００１９】同図において、１，１’は透明ガラス基
板、２は共通電極、６は絶縁膜、１０は信号配線、１１
は画素電極、１３，１３’は偏光板、１６は電界方向、
１７はブラックマスク（ＢＭ）、１８はカラーフィル
タ、１９は平坦化膜、２０，２０’は配向膜、２１は液
晶（棒状液晶分子）である。

【００２０】この液晶素子は、２枚の透明ガラス基板
１，１’の一方の基板１’（カラーフィルタ基板）に偏
光板１３’、遮光用のブラックマスク（ＢＭ）１７、カ
ラーフィルタ１８、保護膜１９、および配向膜２０’を
形成してなる。

【００２１】また、液晶２１を介した他方の基板１（電
極基板）には偏光板１３、配向膜２０、信号電極１０、
画素電極１１、共通電極２、各配線および薄膜トランジ
スタを形成してなる。なお、同図には各配線および薄膜
トランジスタは図示を省略した。

【００２２】電圧無印加状態では、液晶２１は配向膜２
０，２０’により予め電界方向１６と基板１，１’の界
面とほぼ平行な配向方向に配向されており、この状態で
は液晶２１の分子配向方向は偏光板１３，１３’の偏光
軸と交差した関係であるため、画素は非表示の状態にあ
る。

【００２３】次に、ガラス基板１に形成した共通電極２
と画素電極１１間に電圧を印加すると、基板１，１’の
界面とほぼ平行方向に電界（電界方向１６）が形成さ
れ、液晶２１の分子は基板１，１’の界面と平行な面内
で偏向されて回転し、偏光板１３，１３’の偏光軸と一
致する状態になる。これにより、画素は表示の状態にな
る。この画素を多数配列して表示パネルが構成される。

【００２４】次に、このような液晶表示装置に用いられ
るカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。

【００２５】図８は一般的なホトリソグラフィプロセス
を使用する顔料分散法を用いたカラーフィルタの製造方
法を説明する工程図である。

【００２６】同図において、ブラックマスクＢＭ形成工
程としては、金属クロム（Ｃｒ）等を成膜後ホトエッ
チング法によってパターン形成するもの、感光性の樹
脂の中に黒色化にするための着色剤を添加し塗布後ホト
リソグラフィプロセスを用いて形成するものなどがあ
る。

【００２７】Ｃｒ膜使用のブラックマスクＢＭの形成
は、 −１透明基板にＣｒ膜を成膜し、→−２Ｃｒ膜の上
にホトレジストを塗布し、→−３ブラックマスクパタ
ーンの開孔を有する露光マスクを介して露光し、→−
４現像して、→−５エッチング処理し、→−６ホト
レジストを剥離する工程を経て形成される。

【００２８】また、顔料分散方式によるブラックマスク
の形成は、 −１透明基板に黒色レジストを塗布し、→−２ブラ
ックマスクパターンの開孔を有する露光マスクを介して
露光し、→−３現像して、→−４硬化する工程を経
て形成される。

【００２９】上記またはでブラックマスクＢＭを形
成した基板を用い、この上に着色画素を形成する着色画
素形成工程は、 −１顔料粒子を内部に添加した感光性材料塗布後、赤
（Ｒ）色着色材料を塗布し、→−２赤着色部分に対応
する露光マスクを介して露光し、→−３現像して、→
−４ポストベークを施して赤画素の着色を行う。

【００３０】同様にして、−５緑（Ｇ）色着色材料を
塗布し、上記と同様に−６露光，−７現像，−８
ポストベークを施して緑画素の着色を行い、−９青
（Ｒ）色着色材料を塗布し、上記と同様に−１０露
光，−１１現像，−１２ポストベークを施して緑画
素の着色を行うことによって所要の三色着色パターン形
成する。

【００３１】図９は図８で説明した製造方法にて形成さ
れた一般的な従来のカラーフィルタ基板の構造を説明す
る要部断面図である。

【００３２】図中、ＩＴＯ２はカラーフィルタの表面に
形成された透明電極（共通電極）、ＰＳＶ２は着色層
（着色されたカラー画素）の上に形成された透明な保護
膜、ＦＩＬ（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ）は着色
された各色のカラー画素を、ＳＵＢ２はガラス基板（図
６のカラーフィルタ基板１’に相当）、ＢＭは金属クロ
ムからなるブラックマスクである。

【００３３】なお、酸化シリコン膜ＳＩＯは、液晶表示
装置の用途や透明基板ＳＵＢ２の材質によっては形成さ
れないこともある。

【００３４】同図に示したように、カラーフィルタ基板
の構造は通常、各画素あるいは各色ごとにモザイク状や
縦ストライプ状にパターン領域が分離された着色層ＦＩ
Ｌ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）の上に保護膜層
ＰＳＶ２が形成され、更にその上に透明電極ＩＴＯ２が
形成された構造となっている。

【００３５】このようなカラーフィルタ基板構造とする
ことで、透明電極ＩＴＯ２形成時の蒸着やスパッタリン
グによる２００°Ｃ近い温度やその後のモジュール工程
での熱処理に対する耐熱性を実用上問題ないレベルまで
確保でき、色再現性の良好なるカラーフィルタが形成さ
れる。

【００３６】また、特にアクティブ・マトリックス型の
液晶表示素子に用いられるカラーフィルタにおいて着色
層を顔料分散の樹脂材料を用いて製作した場合において
は、ＰＳＶ２を用いずＮＩ直接透明電極ＩＴＯ２を形成
する場合もある。

【００３７】なお、図９ではブラックマスクとして金属
膜（クロム膜）を用いた前提で説明したため、画素部
（各カラーフィルタ）の膜厚よりブラックマスクの膜厚
の法が極端に薄くなっているが、黒色の着色剤を混合し
た樹脂を用いて形成されたブラックマスクは、ほぼ画素
部と同等の膜厚を持っている。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】ブラックマスクとして
金属クロムを用いたり、また図６に示したブラックマス
ク１７の遮光性を向上させるために炭素粉末等の導電性
材料の混合量を増加させると導電率ρＢＭが大きくなっ
て絶縁性が低くなり、共通電極２とブラックマスク１７
の間に電界が形成され、共通電極２と画素電極１１間に
平行に形成される電界を乱し、ブラックマスク１７の下
部近傍では基板の上下方向（縦方向）の電界成分が増加
し横方向の電界１６の成分が減少して液晶２１の回転量
が少なくなったり、ブラックマスク１７の近傍にドメイ
ン３０が発生し、コントラストが低下するという問題が
あった。

【００３９】このように、前記金属クロムや炭素粉末等
を混合した材料て形成したブラックマスクは導電性を有
しており、横電界型液晶素子にとっては大きく表示品質
を損なう結果となる。

【００４０】特に、炭素粉末等を添加した樹脂系材料で
形成したブラックマスクでは、遮光率を高くするために
上記炭素粉末の添加量を増加させると、ますます電気抵
抗が低下して導電性をもち、上記したような表示品質の
劣化を招く結果となる。

【００４１】すなわち、抵抗の低いブラックマスクを横
電界方式の液晶素子に用いた場合には、本来の電極（画
素電極）に対してブラックマスクが対抗電極として働く
可能性が生じる。ブラックマスクが対抗電極として働い
た場合、液晶分子の動きは電極基板に対し平行では無く
なり、横電界方式（横電界型）の液晶素子の特徴であ広
視野角特性が損なわれる結果となる。

【００４２】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、特に横電界型における遮光性を向上させると共
に、液晶分子に作用する電界の乱れを無くしたブラック
マスクを備えたカラー液晶表示装置を提供することにあ
る。

【００４３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、カラー液晶表示装置を構成する液晶素子
のカラーフィルタ基板に形成するブラックマスクを、光
学濃度が高く、かつ高絶縁性の材料を用いて形成する。

【００４４】実際には、ポリイミド系の感光性樹脂を用
い、更に光および熱により硬化する過程で光学濃度が上
昇する特徴を活かし、略々黒色で絶縁性の高いブラック
マスクを得るようにした。

【００４５】すなわち、請求項１に記載の第１の発明
は、少なくとも一方が透明な一対の基板、前記一対の基
板の一方に形成されたカラー表示のための色の異なる少
なくとも２種類以上のカラーフィルタと各カラーフィル
タ間に介在させたブラックマスクと、前記一対の基板の
うち他方の基板上に形成された電極群と、前記一対の基
板間に誘電異方性を有する液晶組成物質およびこの液晶
組成物質の分子配列を所定の方向に配向させるための配
向制御層と、前記一対の基板の少なくとも一方に積層さ
れた偏光手段、および前記電極群に駆動電圧を印加する
ための駆動手段とを具備するカラー液晶表示装置におい
て、前記電極群が前記配向制御層および前記液晶組成物
層の界面に対して、主として平行な電圧を印加するごと
く配置された電極配列構造を有し、前記ブラックマスク
がポリイミド樹脂を基材として含み、電気抵抗が１０⁸
Ω・ｃｍ以上の材料で構成したことを特徴とする。

【００４６】また、請求項２に記載の第２の発明は、前
記ブラックマスクをポリイミド基を持つ樹脂材料で形成
し、前記樹脂材料の組成が光により硬化する成分と熱に
より硬化する成分とを有し、前記樹脂材料に前記熱によ
る硬化を施すことによって黒色に着色して前記ブラック
マスクを形成してなることを特徴とする。

【００４７】さらに、請求項３に記載の第３の発明は、
前記ブラックマスクが黒色の着色剤を少なくとも一種類
以上含むと共に、さらに前記黒色の着色剤と異なる他の
着色剤を混合した樹脂材料で構成してなることを特徴と
する。

【００４８】

【作用】上記第１の発明の構成において、ブラックマス
クは、少なくとも一方が透明な一対の基板、前記一対の
基板の一方に形成されたカラー表示のための色の異なる
少なくとも２種類以上のカラーフィルタの間に介在し
て、隣接するカラーフィルタを工学的に分離し、コント
ラストを向上させる。

【００４９】前記一対の基板のうち他方の基板上に形成
された電極群は液晶分子の回転を与える電界を形成す
る。

【００５０】配向制御層（配向膜）は、前記一対の基板
間に挟持させた誘電異方性を有する液晶組成物質（液
晶）の分子配列を所定の方向に配向させる。

【００５１】偏光手段としての偏光板は、前記一対の基
板の少なくとも一方に積層され、液晶分子の配列状態に
応じて光を遮断し、あるいは通過させる。

【００５２】駆動手段は、前記電極群に駆動電圧を印加
して液晶分子の配列方向を回転させて光を通過させる動
作の制御を行う。

【００５３】前記電極群は、前記配向制御層および前記
液晶組成物層の界面に対して、主として平行な電圧を印
加するごとく配置され、前記した液晶分子の軸方向を上
記界面と平行な面内で回転させる。

【００５４】そして、前記ブラックマスクがポリイミド
樹脂を基材として含み、電気抵抗が１０⁸ Ω・ｃｍ以上
の材料で構成したことで絶縁性の低下を防止し、液晶分
子を回転させるための電界を上記界面と平行に形成させ
る。

【００５５】また、上記第２の発明の構成において、光
により硬化する成分と熱により硬化する成分とを有する
ポリイミド基を持つ樹脂材料で前記ブラックマスクを形
成することで、熱による硬化処理で黒色に着色して高い
遮光性をもつブラックマスクが形成される。

【００５６】さらに、上記第３の発明の構成において、
樹脂材料に黒色の着色剤を少なくとも一種類以上含むと
共に、さらに前記黒色の着色剤と異なる他の着色剤を混
合したことで高い遮光性をもつブラックマスクが形成さ
れる。

【００５７】なお、上記ポリイミド系感光性樹脂は、そ
の分子骨格の中に可視光を吸収する官能基を有してお
り、従来の導電性粒子であるカーボンやグラファイト等
を含んでいないため抵抗値を下げること無く透過率を低
く設定することができる。

【００５８】また、少なくともブラックマスクの抵抗値
を液晶材料の抵抗値よりも高く設定することにより電界
の乱れに起因する表示品質の低下が低減される。

【００５９】

【実施例】以下、本発明によるカラー液晶表示装置の実
施例につき、図面を参照して詳細に説明する。

【００６０】なお、以下の各図においては、同一機能を
有するものについては同一符号を付してある。

【００６１】図１は本発明によるカラー液晶表示装置に
１実施例に使用されるカラーフィルタ基板の要部断面図
であって、前記図９と同一符号は同一部分に対応する。

【００６２】同図において、本発明のカラーフィルタで
は、ガラス基板ＳＵＢ２上にポリイミド系樹脂からなる
ブラックマスクＢＭを有し、このブラックマスクＢＭで
区画された各色のカラーフィルタ（画素）ＦＩＬ
（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）が形成されてい
る。

【００６３】図２は図１に示したブラックマスクの形成
工程の概略説明図であって、ＰＢＭはポリイミド系の感
光性樹脂膜、ＭＳＫはブラックマスク露光用のフォトマ
スク、ｈｖは紫外線、ＢＭ’はブラックマスクパターン
である。

【００６４】上記のポリイミド系感光性樹脂は、例えば
日東電工社製感光性ポリイミド樹脂Ｄｄｐ−１１２０
（ｓ）（商品名）を用いる。

【００６５】同図において、（ａ）カラーフィルタ基板
となるガラス基板ＳＵＢ２を用意し、（ｂ）ガラス基板
ＳＵＢ２上にスピンコート法によりポリイミド系感光性
樹脂膜ＰＢＭを均一に塗布する。

【００６６】このポリイミド系感光性樹脂膜ＰＢＭを約
７０°Ｃ／１５分程度でプリベークして乾燥させる。

【００６７】次に、（ｃ）ブラックマスクの配列パター
ンに対応した開口を有するフォトマスクＭＳＫを介して
紫外線ｈｖを照射する。このときの露光エネルギーは約
５００ｍＪ／ｃｍである。この露光により紫外線照射部
分に架橋反応が起って硬化する。

【００６８】露光後、オーブンで１８０°Ｃ／１０分、
もしくはホットプレートで１８０°Ｃ／２分の加熱処理
を施す。この加熱処理によってポリイミド系感光性樹脂
膜ＰＢＭの濃度が増し、遮光性が増大する。

【００６９】（ｄ）加熱処理した後、現像液で現像処理
することにより紫外線が照射されなかった部分が除去さ
れ、ポリイミド系樹脂からなるブラックマスクパターン
ＢＭ’が形成される。

【００７０】（ｅ）最後に、３５０°Ｃ〜４００°Ｃで
約１時間のキュアー処理を施してブラックマスクＢＭを
形成する。

【００７１】なお上記の工程におけるプロセス条件はあ
くまでも一例であり、塗膜の膜厚条件によっても、必要
な黒色度によっても条件は異なる。

【００７２】上記したポリイミド樹脂塗膜の黒色化は、
露光後加熱処理における熱硬化条件によって起る。その
原理については、”表 利彦、林 俊一、藤井 弘文、
「９２年Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐｒｉｎｔ，Ｊａｐａ
ｎ」ｖｏｌ．４１，Ｐ２８３６〜２８３８”に記述され
ている。

【００７３】ブラックマスクの構成材料は前述したよう
にポリイミド樹脂であり、導電性を示す材料は含まれて
いないため高抵抗のブラックマスクを形成することがで
きる。

【００７４】その後、画素（ＲＧＢ）を形成し、必要で
あれば平坦化膜、あるいは保護膜層をその上に形成する
ことによってカラーフィルタ基板が得られる。

【００７５】なお、横電界型の液晶素子では、前記した
ように、対抗向電極が電極基板内に形成されているた
め、カラーフィルタ基板側には必要としない。

【００７６】次に、上記したプロセスで形成したブラッ
クマスクをもつカラーフィルタ基板に各色のカラーフィ
ルタを形成するプロセス例を説明する。

【００７７】本実施例のカラーフィルタ基板は、前記図
７で説明した顔料分散方式のＢＭ形成工程でブラック
マスクを形成し、の着色画素形成工程において顔料分
散レジストを塗布して３色のカラーフィルタを形成す
る。

【００７８】すなわち、図３は本発明によるカラー液晶
表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造工程の
説明図である。

【００７９】先ず、前記図２で説明したプロセスにより
ガラス基板上にブラックマスクを形成する。

【００８０】ブラックマスクのパターンは全体の寸法精
度および各カラーフィルタ（画素）形成の基準となる。

【００８１】ブラックマスクの膜厚はその光学特性であ
る遮光性によって決定されるが、本実施例では、約１．
０〜１．５μｍとした。

【００８２】ブラックマスクを形成した基板の上に顔料
分散Ｒ材料をスピンコート等にて塗布し、Ｒフィルター
に対応した開口を有する露光マスクを介して紫外線によ
る露光を施す。これを現像して露光部分を残し、ポスト
ベークで硬化乾燥させ、ＲフィルタＦＩＬ（Ｒ）を形成
する。

【００８３】次に、顔料分散Ｇ材料をスピンコート等に
て塗布し、Ｇフィルターに対応した開口を有する露光マ
スクを介して紫外線による露光を施す。これを現像して
露光部分を残し、ポストベークで硬化乾燥させ、Ｇフィ
ルタＦＩＬ（Ｇ）を形成する。

【００８４】同様に、顔料分散Ｂ材料をスピンコート等
にて塗布し、Ｂフィルターに対応した開口を有する露光
マスクを介して紫外線による露光を施す。これを現像し
て露光部分を残し、ポストベークで硬化乾燥させ、Ｂフ
ィルタＦＩＬ（Ｂ）を形成する。

【００８５】この工程によってブラックマスクＢＭで区
画された３色のカラーフィルタが形成される。

【００８６】本実施例によれば、各画素間に形成された
ブラックマスクの光吸収性が高く、コントラストに優れ
た信頼性の高いカラー液晶表示装置を提供することがで
きる。

【００８７】本実施例において、ブラックマスクの電気
抵抗が１０⁸ Ωｃｍ以上であれば、透過率を制御するた
めに、カラーフィルタ材料に着色剤を加えることが可能
である。

【００８８】なお、樹脂系のブラックマスク材料に添加
する着色剤としては、グラファイト、カーボン、ＲＧＢ
各色の顔料などが考えられる。

【００８９】上記の着色剤のうち、顔料は導電性を有し
ていないため、これを添加することによりポリイミド系
樹脂の分光特性のうち吸光度の低い部分を補うことがで
きる。

【００９０】また、遮光性を増加させるためにグラファ
イト、カーボンの添加量を増やすと導電性が増すことか
ら、その添加量には限度が有る。この添加量の上限は約
２０％程度である。

【００９１】但し、上記の添加量は使用する樹脂の抵抗
値、添加する材料の抵抗値、大きさ（粒径）によっても
変化するものであるため、上記の数値はあくまでも目安
である。

【００９２】特に、グラファイトやカーボンは遮光性が
高く、ＯＤ（オプィカル・デンシティ）値を向上させる
ためには好適な材料である。

【００９３】以上のように、本実施例によれば、着色材
料として顔料を用いてカラーフィルタ基板を製作するこ
とにより、高コントラストのカラー液晶表面が得られ
る。

【００９４】図４は上記本発明の各実施例で製造したカ
ラーフィルタ基板を用いた横電界型の液晶素子の電圧印
加時の動作を説明する１画素分の模式図であって、
（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図である。

【００９５】同図において、１，１’は透明ガラス基
板、２は共通電極、６は絶縁膜、１０は信号配線、１１
は画素電極、１３，１３’は偏光板、１６は電界方向、
１７は本発明によるブラックマスク（ＢＭ）、１８はカ
ラーフィルタ、１９は平坦化膜、２０，２０’は配向
膜、２１は液晶（棒状液晶分子）である。

【００９６】この液晶素子は、２枚の透明ガラス基板
１，１’の一方の基板１’（カラーフィルタ基板）に偏
光板１３’、遮光用のブラックマスク（ＢＭ）１７、カ
ラーフィルタ１８、保護膜１９、および配向膜２０’を
形成してなる。

【００９７】また、液晶２１を介した他方の基板１（電
極基板）には偏光板１３、配向膜２０、信号電極１０、
画素電極１１、共通電極２、各配線および薄膜トランジ
スタを形成してなる。なお、同図には各配線および薄膜
トランジスタは図示を省略した。

【００９８】電圧無印加状態では、液晶２１は配向膜２
０，２０’により予め電界方向１６と基板１，１’の界
面とほぼ平行な配向方向に配向されており、この状態で
は液晶２１の分子配向方向は偏光板１３，１３’の偏光
軸と交差した関係であるため、画素は非表示の状態にあ
る。

【００９９】次に、信電極１０から信号電圧を印加して
ガラス基板１に形成した共通電極２と画素電極１１間に
電圧を印加すると、基板１，１’の界面とほぼ平行方向
に電界（電界方向１６）が形成され、液晶２１の分子は
基板１，１’の界面と平行な面内で偏向されて回転し、
偏光板１３，１３’の偏光軸と一致する状態になる。こ
れにより、画素は表示の状態になる。この画素を多数配
列して表示パネルが構成される。

【０１００】このとき、ブラックマスク１７は高抵抗で
あるため、共通電極２と画素電極１１との間に形成され
る電界は基板の界面に略ゝ平行になり、前記図７で示し
たような電界の乱れがなく、したがって液晶分子に作用
する電界１６は前記図７に示したものに比べて大きくな
り、コントラストが大幅に向上する。

【０１０１】上記した電界への影響を無くすためには、
ブラックマスク１７の材料としては、少なくとも液晶層
の誘電率εＬＣおよび導電率ρＬＣと、ブラックマスク
１７の誘電率εＢＭおよび導電率ρＢＭとが略ゝ等しい
条件とする必要がある。

【０１０２】すなわち、上記の条件が等しいことは、両
者が電気的に略ゝ同一の物質と見なせるためである。

【０１０３】図５は本発明によるカラー液晶表示装置の
各構成部品を示す分解斜視図であって、ＳＨＤは金属板
から成る枠状のシールドケース（メタルフレーム）、Ｌ
ＣＷはその表示領域である液晶表示窓、ＰＮＬは液晶表
示パネル、ＳＰＢは光拡散板、ＭＦＲは中間フレーム、
ＰＣＢ３はインバータ回路、ＢＬはバックライト、ＢＬ
Ｓはバックライト支持体、ＬＣＡは下側ケースであり、
図に示すような上下の配置関係で各部材が積み重ねられ
て液晶モジュールＭＤＬが組み立てられる。

【０１０４】モジュールＭＤＬは、シールドケースＳＨ
Ｄに設けられた爪ＣＬとフックＦＫによって全体が固定
されるようになっている。

【０１０５】中間フレームＭＦＲは表示窓ＬＣＷに対応
する開口が形成されるように枠状に形成され、その枠部
分には拡散板ＳＰＢ、バックライト支持体ＢＬＳ並びに
各種回路部品の形状や厚みに応じた凹凸や、放熱用の開
口が設けられている。

【０１０６】下側ケースＬＣＡはバックライト光の反射
体も兼ねており、効率のよい反射ができるよう、蛍光管
ＢＬに対応して反射山ＲＭが形成されている。

【０１０７】なお、バックライトは図示した背面照明方
式に限らず、液晶表示パネルＰＮＬの側面部に光源を配
置した側面照明方式を採用したものもある。この場合は
拡散板ＳＰＢの下部に導光体を主体とした面光源構造体
を備える。

【０１０８】このカラー液晶表示装置を構成する液晶素
子のブラックマスクには前記した各実施例で説明したも
のを採用しているため、高コントラスト、高効率のカラ
ー表示が得られる。

【０１０９】

【発明の効果】従来のブラックマスクは、クロム等の金
属膜、カーボン等の導電性粒子を大量に含んだ系で製作
されており、ブラックマスク自体が対向電極になる可能
性が有った。

【０１１０】特に、横電界型の液晶表示装置では、上記
ブラックマスクの導電性に起因する電界の乱れが表示品
質を大きく損なう結果となる。

【０１１１】これに対し、上記本発明によれば、光及び
熱により架橋反応が進み、更に着色現象を生じるポリイ
ミド系樹脂をブラックマスクの材料として用いることに
より、遮光性を損なうこと無く、高絶縁性のブラックマ
スクを得ることができ、高コントラスト、高効率のカラ
ー表示が得られるカラー液晶表示装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラー液晶表示装置の１実施例に
使用されるカラーフィルタ基板の要部断面図である。

【図２】図１に示したブラックマスクの形成工程の概略
説明図である。

【図３】本発明によるカラー液晶表示装置に用いられる
カラーフィルタ基板の製造工程の説明図である。

【図４】本発明の各実施例で製造したカラーフィルタ基
板を用いた横電界型の液晶素子の電圧印加時の動作を説
明する１画素分の模式図である。

【図５】本発明によるカラー液晶表示装置の各構成部品
を示す分解斜視図である。

【図６】従来の横電界型の液晶被装置を構成する表示素
子の電極側基板の構造例の説明図である。

【図７】図６に示した横電界型の液晶素子の電圧印加時
の動作を説明する１画素分の模式図である。

【図８】一般的なホトリソグラフィプロセスを使用する
顔料分散法を用いたカラーフィルタの製造方法を説明す
る工程図である。

【図９】図８で説明した製造方法にて形成された一般的
な従来のカラーフィルタ基板の構造を説明する要部断面
図である。

【符号の説明】

１ 着色層 ２ 熱転写フィルム ３ 昇華染料 ４ 発熱体 ５ 紫外線源 ＩＴＯ２ カラーフィルタ表面に形成された透明電極 ＰＳＶ２ 着色層の上に形成された透明な保護膜 ＦＩＬ（Ｒ），ＦＩＬ（Ｇ），ＦＩＬ（Ｂ） 各着色さ
れた画素（各色のカラーフィルタ） ＳＵＢ２ ガラス基板 ＢＭ ブラックマスク ＳＩＯ 酸化シリコン膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一方が透明な一対の基板、前記
   一対の基板の一方に形成されたカラー表示のための色の
   異なる少なくとも２種類以上のカラーフィルタと各カラ
   ーフィルタ間に介在させたブラックマスクと、前記一対
   の基板のうち他方の基板上に形成された電極群と、前記
   一対の基板間に誘電異方性を有する液晶組成物質および
   この液晶組成物質の分子配列を所定の方向に配向させる
   ための配向制御層と、前記一対の基板の少なくとも一方
   に積層された偏光手段、および前記電極群に駆動電圧を
   印加するための駆動手段とを具備するカラー液晶表示装
   置において、 前記電極群が前記配向制御層および前記液晶組成物層の
   界面に対して、主として平行な電圧を印加するごとく配
   置された電極配列構造を有し、 前記ブラックマスクがポリイミド樹脂を基材として含
   み、電気抵抗が１０⁸ Ω・ｃｍ以上の材料で構成したこ
   とを特徴とするカラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ブラックマスクを
   ポリイミド基を持つ樹脂材料で形成し、前記樹脂材料の
   組成が光により硬化する成分と熱により硬化する成分と
   を有し、前記樹脂材料に前記熱による硬化を施すことに
   よって黒色に着色して前記ブラックマスクを形成してな
   ることを特徴とするカラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記ブラック
   マスクが黒色の着色剤を少なくとも一種類以上含むと共
   に、さらに前記黒色の着色剤と異なる他の着色剤を混合
   した樹脂材料で構成してなることを特徴とするカラー液
   晶表示装置。