JPS6037590A

JPS6037590A - 液晶カラ−表示装置

Info

Publication number: JPS6037590A
Application number: JP58145542A
Authority: JP
Inventors: 菅田　正夫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-08-09
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1985-02-26

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】本発明は液晶表示装置に係るもので、特に、対向する基
板間に液晶層を挾持し、行および列電極を有する半導体
駆動素子を前記基板の一方に設けて表示パネルとし他方
の基板を対向電極とした液晶表示装置に関するものであ
る。

従来の液晶表示装置の一例を第１図に示す。第１図中、
１および２は対向する基板、３はこれらの基板の間に挾
持された液晶ｒＷｊ、４はシール部材を示す・基板１は
ガラス、プラスチックフィルム等によって形成され、そ
の上に行および列電極を有する半導体駆動素子が設けら
れて、表示ノ９ネルを構成する。基板２もガラス、プラ
スチックフィルム等によって形成され、その上に、対向
電極５および絶縁１１４６が設けられる。この対向電極
には８ｎ０２．　Ｉｎ２Ｏ５＊　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
　Ｔｌｎ　０ｘｉｄｅ　）等の透明導電膜、あるいはＡ
ｕ＋　ｋｔ＊　Ｐｄ　等の金属薄膜が用いられる。

上記の基板１によって構成される表示パネルの一例を第
２図および第３図に示す。第２図は表示／９１／？ネルの平面図、第３図はその斜視図である。図示の
表示パネルは基板１上に２〜１０本／調程度の密度で、
駆動用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：　ＴｈｌｎＦｉｌｍ
　Ｔｒａｎｓｌｓｔｏｒ　）をマトリックス配置したも
のである。ＴＰＴとしてはいくつかの構造があるが、こ
こではダート電極が基板側に形成されたスタが一構造を
例にとり述べる。

上記のＴＰＴは、基板１上に形成された導電性の透明材
料または金属の薄膜導電層より成る？−）電極線７およ
びこのダート電極線７の側部に形成されたｒ−ト電極部
（行電極）７ｍと、該ｒ−）電極上に積層された絶縁層
８と、前記ｆｆ−）電極上に該絶縁層を介して形成され
た薄膜半導体層９と、該半導体１−の一端に接して設け
たソース電極（列電極）１０と、該半導体層の他端に接
して配置されたドレイン電極１１によって構成される。

上記のＴＰＴにおいて、ダート電極７．７ａ及びソース
電極１０には、例えば、ＡｔＩ　Ａｕ＋　Ａｇｏ　Ｐｄ
＋等の金属薄膜が用いられる。

また、半導体層９には、例えば、アモルファスシリコン
、ポリシリコン、　ＣｄＳ、　ＣｄＳｅ等の薄膜半導体
が用いられる。

ＴＰＴの他の構造、即ち、？−）電極が基板とは反対側
に形成されたスタガー構造及びコプレーナ構造の３種類
についても同様の構成要素があり、層構成順序が異なる
のみである。

上記のように、ＴＰＴをマトリックス配置した基板１と
、対向電極５設けた基板２と、その間に挾持された液晶
層より成る液晶表示装置の駆動方法は次の通りである。

この液晶表示装置は、第２図にみられるようなマトリッ
クス駆動回路を有し、ドレイン電極１１が表示電極を構
成している。このマトリックス駆動回路において、例え
ば、ｒ−ト電極線７には画像信号を、ソース電極１０に
は駆動用電圧を走査して印加する。デート電極線７に信
号が入力されている間に限ってこれらの電極マトリック
スの交点のうち選択されたソース電極１０及びＰレイン
電極１１間が導通し、ドレイン電極と対向電極５との間
に電圧が印加される。この印加電圧により液晶分子の配
列状態が変化して表示が行なわれる。

同、液晶表示装置では、動的散乱モード（ＤＳＭ）、ツ
ィステッド・ネマティック（ＴＮ）等の表示モードのい
ずれを用いるかにより、液晶分子の配列状態が決まる。

また、装置を透過型・反射型のいずれにするかにより偏
光板、λ／４板、反射板等の光学検知手段を適宜設ける
必要がある。

液晶による表示装置は、次の特徴をもっている。

１、受光型（）９ツシブ）ディスプレーで、低電力消費
である。

２、低電圧で動作出来る。

３、パネル型の構成にし易い。

４６　大型表示も可能である。

これらの特徴は、発光型（アクティブ）ディスプレーに
は見られぬものである。

この様な液晶表示装置の中でも、特開昭５０−１７５９
９に示される様な、多数の画素をマトリックス駆動する
方式は特に注目されている。

上記と類似した構成の表示をカラー化したもの（５）としてマ）　ＩＪワックス列された格子状電極の各交点
（セグメント）に対応して無機材料の薄膜フィルタを設
けた表示装置が知られている。この方式のカラー表示装
置は次のような欠点を有している。

（１）上記の様なフィルターは、例えばＭｇＦ２層及び
ＴｉＯ□　層の様に低屈折率層と高屈折率層とをドレイ
ン電極上に交互に積層（通常４層以上とされる）して干
渉フィルタとしたものである。

然るに、各セグメントに対応する位置に精確に多層膜を
形成するには中　精確な位置合せ（１１）　多くの工程６１ｐ　高度の技術を必要とするので実用的ではない。

（２）上記の様な干渉フィルタは、観察方向あるいは外
光の入射方向によって分光特性がかなシ変化し特に、天
然色表示の場合には色調再現性が低下する恐れがある。

本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、本発明
の主な目的は半導体駆動素子が表示基板上（６）に一体化して設けられた液晶表示装置に適したカラー表
示装置を提供する事にある。

本発明の他の目的は半導体駆動素子を設けた表示基板と
カラーフィルタを組合せ容易に実用的なカラーフィルタ
を有する液晶カラー表示装置を提供する事にある。

上述の目的を達成する本発明のカラー表示装置は、対向
する基板間に液晶層を挾持し、行及び列電極を有する半
導体駆動素子を前記基板の一方に設けて表示ノ９ネルと
し、他方の基板を対向電極とした液晶表示セルに於いて
、対向電極基板にカラーフィルタを設け、このカラーフ
ィルタ面内に、上記の表示パネルにおける行及び列電極
と重なり合う様に非透光性部分を設けた事を特徴とする
。

本発明による液晶カラー表示装置の一実施例を第４図に
示す。図示の実施例は、透過型としたものを示し、図中
、第１図−第３図に示す部分と同一の部分は同じ符号に
よって指示し、その詳細な説明は省略する。

本発明の液晶カラー表示装置においては対向電極基板２
上、例えば、その内壁側の対向電極５上に、カラーフィ
ルタ１３が設けられる。このカラーフィルタ１３は、そ
れぞれ異なる色のカラーフィルタ１３ｇ　、１３ｂ　、
１３ｏを含む。このカラーフィルタ１３には保護層１４
が積層される。

このカラーフィルタ１３は、対向電極基板２の内壁側で
はなく、外壁側、すなわち、対向電極５と反対の側に設
けてもよい。また基板１および２を挾持する形で２枚の
偏光板１５．１６が設けられる。この場合、液晶層が例
えばねじれネマチックモードであれば、偏光板１５と１
６をクロスニコル又はパラレルニコル状態で、配置する
ことができる。上記のカラーフィルタ１３ａ、１３ｂ。

１３ｅは、それぞれ、ドレイン電極１１に対応する位置
に設けられセグメントを形成する。

さらに、本発明の液晶カラー表示装置においては、上記
のカラーフィルタ１３０面内に、表示ノ９ネルにおける
行および列電極、すなわち、ダート電極７，７ａおよび
ソース電極１ｏと重なり合うように、非透光性部材１７
が設けられる。

岡、１８は非透光性のｆ−）電極すなわち行電極７上に
絶縁層８を介して設けた複数のスペーサ部材で、これら
のスペーサ部材の厚みによって液晶層の層厚が決定され
る。

第５図は本発明による液晶カラー表示装置の他の実施例
を示す。この実施例は、第４図に示す実施例におけるス
ペーサ部材１Ｂを、対向電極基板２における非透光性部
材１７上に設けた点で、第４図に示すものと異なるだけ
で、その他の点では同じである。この場合にも、スペー
サ部材１８の厚みによって液晶層の層厚が決定される。

天然色のカラー表示を行なう場合、例えば加色法であれ
ば、青（Ｂ）・緑（Ｇ）・赤（９）の三色、減色法であ
れば、シアン（Ｃ）・マゼンタ輔・イエロー（イ）の各
色のフィルタのセグメントを用い、これら三色のセグメ
ントから１画素が形成される。

第６　図ハ、この様なフィルタのセグメントより成るカ
ラーフィルタの構造の一例を示す拡大平面図、第７図は
その拡大断面図、である。これらの図中、２は基板、３
は液晶層、５は対向電極、７（９）はダート電極、９は半導体層、１０はソース電極、１４
は保護層、１７は非透光性部材を示す。

第６図には、各セグメントの形状がほぼ正方形のもの示
しであるが各セグメントはほぼ正方形のものに限らず、
長方形、円形、多角形等いずれの形状であっても良い。

カラーフィルタ用の色素としては、種々の色素を用いる
事が出来るが、製造上の観点から昇華性顔料（色素）が
適している。その代表的なものとして、カチロンピンク、ブリルレ、ド４ＧＨ、ブリルレ、ドＢ
ＬＨ等（以上赤色系）ダイアモンドグリーンＧＨ，マラカイトグリーン等（以
上緑色系）ヘ−シフシアニン６ＧＨ、カチロンブルーＧＬＨ等（以
上青色系）が挙げられる。

これらの化合物は、セグメントノ９ターンに応じたマス
クあるいは選択的な加熱等を用いる事により所定の位置
に蒸着される。

ｔｌｏ）上記の様なカラーフィルタでは、例えば（１）一つの色
について、適当なマスクを用いれば、対向電極基板面の
全面に亘り一回の操作でフィルタ層が作製出来る（２）顔料（色素）化合物自体の分光特性を利用してカ
ラー表示するので、薄膜フィルタの様に観察方向、ある
いは外光の入射方向に対する角度依存性もほとんどない等の利点がある。

また、上記のカラーフィルタと液晶層の間に保護層を設
けると種々の点で良好な結果が得られる。

この保護層の材料としては、絶縁性及び他の材料との密
着性が良好なものが好ましい。このような保護層の材料
としては、例えば、ボＩＪ　ノ４’ラキシリレン、アク
リル樹脂、ポリエチレン、エポキシ樹脂、ポリアミドま
たはポリイミド樹脂等、各種の有機高分子材料、および
酸化シリコン、酸化チタン等の金属酸化物で代表される
絶縁性無機化合物等が挙げられる。

この保護層はカラーフィルタと液晶層の直接的な接融を
防止し、カラーフィルタの耐久性を向上させると同時に
、カラーフィルタの機械的強度を向上させる等の役割を
果たす。しかも、該保護層は表示モードに応じ液晶分子
を予め配向させておく為の配向処理剤として用いる事が
出来る。例えば、上述の様な材料を蒸着・塗布等により
カラーフィルタ上に積層した後、該表面をラビングする
方法あるいは、蒸着可能な材料については斜め蒸着する
方法等を用いる。

第４図および第５図に示すいずれの実施例においても、
カラーフィルタ１３の各セグメントと表示電極すなわち
ドレイン電極１１とを精確に位置合せしなければならな
い。そのために、カラーフィルタ１３と行および列電極
を有する半導体駆動素子を設けた表示基板に貼合せ用の
マーカを設けるのが好ましい。このような貼合せ用のマ
ーカはカラーフィルタにつ込ては非透光性部材のｉ４タ
ーンと同時に作製する事が出来る。また、表示電極を含
む基板については各構成要素の・母ターンのうちのいず
れかと同時に形成すれば良い。このような貼合せ用マー
カの位置の一例を第８図に１９で示す。また、前記のカ
ラーフィルタ１３の面内に金属薄膜によシ上記の非透光
性部分１７を形成し、該非透光性部分の一部を、行及び
列電極を有する半導体駆動素子を設けた表示基板１との
貼合せ用マーカとすることもできる。

このような貼合せ用マーカを設けることによって、各セ
グメントと表示電極の貼合せ精度は極めて良好なものと
なる。即ち、貼合せ精度を５μｍ以下また、貼合せノ９
ターンの形状を工夫する事により３μｍ以下とする事も
出来る。

上記の液晶表示装置は原則的に第１−３図に示すものと
同様に動作する。この液晶表示装置の表示ノ譬ネルに用
いる半導体駆動回路の等価回路を第９図に示す。例えば
、ｒ−ト電極線７には画像信号を、ソース電極１０には
駆動用電圧を走査して印加する。ダート電極線７に信号
が入力されている間に限ってこれらの電極マトリックス
の交点のうち選択されたソース電極１０及びドレイン電
極１１間が導通し、ドレイン電極と対向電極５との（１
３）間に電圧が印加される。この印加電圧により液晶分子の
配列状態が変化して表示が行なわれる。その際、カラー
フィルタ１３を通して、選択されたカラー表示がなされ
る・上述の様に、本発明は、半導体駆動素子を表示基板に一
体化して設けた表示装置の対向電極基板をカラーフィル
タとする事によシ次のよう々作用効果を達成できる。

（１）多層膜干渉フィルタの場合とは異なり層構成が単
純化され、実用的なカラー表示装置となる・（２）観察方向、外光入射方向等に依存する事がなくな
り、色調再現性に優れたカラー表示装置が得られる等、
表示特性を大幅に向上させる事が出来る。

（３）対向電極基板を貼合せるだけで容易にカラー液晶
表示装置を得る事が出来る。

また、上述の様にカラーフィルタ面内に設けた金属薄膜
をもって形成される非透光性部分と表示面内の行及び列
電極とを重なり合う様に設けた事（１４）により、次のような作用効果が得られる。

（１）表示セルはカラーフィルタ側から観察すると、基
本３色は非透性の枠に囲まれて見えるので、くっき如と
したカラー画面となる。

（２）また、行及び列電極も金属薄膜とした場合には、
カラーフィルタ側及び表示基板側のいずれの側から覗察
しても基本３色は非透光の枠に囲まれて見えるのでくっ
きシとしたカラー画面と々る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液晶表示装置の一例を示す断面図、第２
図は第１図に示す液晶表示装置における表示パネルの平
面図、第３図はその斜視図、第４図は本発明に係る液晶
カラー表示装置の一実施例を示す分解斜視図、第５図は
本発明の他の実施例を示す分解斜視図、第６図は本発明
装置に使用されるカラーフィルタの構造の一例を示す平
面図、第７図はその拡大断面図、第８図は本発明装置に
使用される貼合せ用マーカの配置を示す図、第９図は本
発明装置に用いられる半導体駆動回路の等価回路である
。１．２・・・基板　３・・・液晶層４・・・シール部材　５・・・対向電極６・・・絶縁層７．７＆・・・ダート電極（行電極）８・・・絶縁（−９・・・薄膜半導体層１０・・・ソー
ス電極（列電極）１１・・・ドレイン電極（表示電極）１３・・・カラーフィルタ　１４・・・保護層１７・・
・非透光性部材　１８・・・スペーサ部材第９図

Claims

【特許請求の範囲】１、対向する基板間に液晶層を挾持し、行および列電極
を有する半導体駆動素子を前記基板の一方に設けて表示
ノ４ネルとし、他方の基板を対向電極とした液晶表示装
置において、対向電極基板上にカラーフィルタを設け、
このカラーフィルタ面内に、上記の表示パネルにおける
行および列電極と重なり合うように、非透光性部分を設
けたことを特徴とする液晶カラー表示装置。２、前記表示面内の行及び列電極を金属薄膜によって形
成した特許請求範囲第（１）項記載の液晶カラー表示装
置。３、　前記カラーフィルタ面内に金属薄膜によシ上記の
非透光性部分を形成し、該非透光性部分の一部を、行及
び列電極を有する半導体駆動素子を設けた表示基板との
貼合せ用マーカとした特許請求範囲第（１）項記載の液
晶カラー表示装置。（１）