JPS6126646B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は液晶表示装置、特に表示装置の表示部
を構成する基板上に駆動用の半導体アレイが一体
化されて設けられた液晶表示セルの改良に関す
る。 液晶による表示装置は、 (1) 受動型（パツシブ）デイスプレイで消費電力
が非常に小さいこと。 (2) 低電圧で動作できること。 (3) パネル型の素子にできること。 (4) 大型表示も可能なこと。 等発光型（アクテイブ）デイスプレイに見られ
ない特徴と有しているので近年数多くの研究・開
発が進められている。 この様な液晶表示装置の中でも、特開昭50−
17599号公報に示されている様な数多くの画素を
マトリクス駆動する表示装置は特に注目を集めて
来ている。 即ち、第１図ａに示す様に表示用パネルを構成
する基板（ガラス等）上に、２〜10本／mm程度の
密度でマトリクス配置された駆動用薄膜トランジ
スタ（TFT：Thin Film Transistor）を設けた
ものである。TFTは、基板Ｓ上に形成されたゲ
ート線１ａ及び１a′（透明又は金属の薄膜導電膜
からなる）、該ゲート線上に設けたゲート電極
１，１′，１″，１、前ゲート電極上に絶縁膜
を介して形成した薄膜状の半導体２，２′，２″，
２、半導体の一端に接して設けたソース線（導
電膜から成る）３，３′、及び半導体の他端に設
けたドレイン電極４，４′，４″，４等から構成
されている。第１図ｂは、第１図ａの矢印Ｂ方向
から眺めた平面図であり、マトリクス駆動回路の
一部を示している。 又、第２図は、第１図ｂを線分AA′に沿つて切
断した拡大断面図を示している。第２図に於い
て、７及びＳはガラス等の基板、４及び４は前
述のドレイン電極、８は対向電極である。４，４
，８等には、In₂O₃、SnO₂等の透明導電膜或い
は場合によつてAu、Al、Pd等の金属薄膜が使用
される。１″，１及び２″，２はそれぞれゲー
ト電極及びソース線であつて、Al、Au、Ag、
Pt、Pd、Cu等の金属が使用される。５，５′は絶
縁膜を１ａ，１a′等のゲート線上のみに形成し
た例を特別に示してあり、又９は必要に応じて設
けられる絶縁膜であり、２″，２はCdS、CdSe
等の半導体、１０はスペーサー、１１は液晶層で
ある。尚、表示装置では、動的散乱モード
（DSM）・ねじれ配列ネマテイツク（TN）等表示
モードのいずれを利用するか或いは装置を透過型
又は反射型にするかに応じて、種々の液晶分子配
向状態及び偏向板・λ／４板・反射板等の光学検
知手段が適宜設定される。 駆動方法を概説すれば、例えばゲート線１ａ，
１a′に画像信号を、ソース線３，３′には駆動用
電圧を走査して印加すると（ゲート線に信号が入
力されている間に限つて）、これらの電極の交点
のうちの選択された箇所でソース３，３′−ドレ
イン４，４間が導通して、ドレイン電極と対向
電極８との間で電場が生じ、液晶層１１の液晶分
子の配列状態が変化することにより、表示が行な
われる。 又、上記と類似した構成の表示装置をカラー化
したものとして、マトリクス配列された格子状電
極の各支点（セグメント）に対応して無機材料の
薄膜フイルターを設けた表示装置が知られてい
る。 このフイルターは、例えばMgF₂層及びTiO₂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層以上の構成とされる）
して、干渉フイルターとしたものである。しかし
ながら、各セグメントに対応する位置に正確に多
層膜を形成することは、正確な位置合わせ、多く
の工程、高度な技術を必要とするので、実用的で
はない。又、この種の干渉フイルターは、観察方
向或いは外光の入射方向によつて分光特性がかな
り変化し、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、半動体駆動回路が基板
上に一体化されて設けられた液晶表示装置に適し
たカラー表示セルを与えることにある。 又、別な目的は、カラーフイルター作製の為に
正確な位置合わせ、多くの工程、等を必要とせ
ず、実用的なカラーフイルターを有するカラー表
示セルを与えることにある。 更に本発明の別な目的は、観察方向或いは外光
の入射方向に依存しないで良好な色調再現性を有
するカラー表示セルを与えることにある。 この様な目的を達成する本発明のカラー表示セ
ルは、対向する基板間に液晶層を挾持し、半導体
駆動回路が前記基板のうちの少なくとも一方に設
けられた液晶表示セルに於いて、前記基板の内壁
側に染料カラーフイルターが設けられていること
を特徴としている。 この様に半導体回路が表示基板に一体化されて
設けられた表示セルに染料フイルターを用いるこ
とにより、多層膜干渉フイルターの場合とは異な
り層構成が単純化され、実用的なカラー表示セル
になるばかりでなく、観察方向、外光入射方向等
に依存しない色調再現性に優れたカラー表示セル
が得られる。 第３図は、本発明カラー表示セルを、透過型の
TNモードで使用する例の断面図である図に於い
て、第１図及び第２図と同一の番号は同一のもの
を示す。染料フイルター６，６′は、表示セルの
対向基板の内壁側、例えば半動体駆動回路が設け
られた基板Ｓのドレイン電極４″，４上に、保
護層１２と積層され設けられている。但し、本発
明に於いて、基板の「内壁側」とは上記の例に限
られるものではなく、対向基板の内側で液晶層１
１に近い壁面の側を指している。 又基板７及びＳを挾持する形で、２枚の直線偏
光板１３及び１４が設けられている。 染料カラーフイルター６，６′は、各ドレイン
電極に対応して設けられ、セグメントを形成して
いる。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（Ｒ）の３色
が、減色法であれば、シアン(C)・マゼンタ
（Ｍ）・イエロー（Ｙ）の各色のフイルターのセグ
メントを用い、これらの３色のセグメントから１
画素が形成される。 第４図は、この様なフイルターを各セグメント
に設けた場合の拡大平面図である。第１図ａ及び
ｂに示した様なゲート線１ａ，１a′〜１ａ〓ソー
ス線３，３′，３″，３，３〓が示されている。
但し、各セグメントの形状はこの図に示す様にほ
ぼ正方形のものに限らず、円形、多角形等いずれ
の形であつても良い。 カラーフイルター用の染料としては種々の染料
であつて良いが製造上の点で昇華性染料が好適に
使用される。代表的なものを例示すれば例えば、
カロチンピンク、ブリルレツド4GH、ブリルレツ
ドBLH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）；
ベーシイツクシアニン6GH、カチロンブロー
GLH等（以上青色系）が挙げられる。これらの
化合物は、セグメントパターンに応じたマスク或
いは選択的な加熱等を用いることによつて、所定
の位置に蒸着される。 上記の様な染料フイルターでは、例えば１つの
色について、適当なマスクが用いられるならば表
示面の全面にわたつて１回の操作でフイルター層
が形成できること、染料化合物の自体の分光特性
を利用してカラー表示するので、薄膜干渉フイル
ターの様に観察方向或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こと等の利点があ
る。 又、上記の染料フイルターと液晶層との間に保
護層１２が設けられていると、種々の点で良好な
結果が得られる。該保護層１２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
ましく、例えばポリパラキシリレン、アクリル樹
脂、ポリエチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド又
はポリイミド樹脂等各種の有機高分子、SiO₂、
TiO₂等の金属酸化合物で代表される絶縁性無機
化合物等が挙げられる。 該保護層は染料フイルター・半導体・ソース或
いはドレイン電極等と液晶層との直接的な接触を
防止し、素子としての耐久性を増すこと、染料フ
イルターの機械的強度を向上させること等の効果
を有する。 或いは又、保護層が液晶層と接して、セグメン
ト表面に設けられている場合には、表示モードに
応じて液晶分子を予め配向させておく為の配向処
理剤として利用することができる。例えば上述の
様な材料を蒸着・塗布等によりセグメント表面に
積層した後該表面をラビングする方法或いは殊に
蒸着可能な材料を用い斜め蒸着を行なう方法等が
採用される。 第５図は、上記の例の変形として、染料フイル
ターを半導体が形成されている基板Ｓに対向する
基板７の内壁側に設ける例を示している。図に於
いて１２′は半導体部分に積層される保護層であ
る。 尚、上記の第３図及び第５図に示す透過型の表
示セル以外に、投影型或いは反射型の表示セルと
することもできる。例えば反射型にする場合に
は、第５図に破線１５で示す様な反射板を付設し
たり或いはドレイン電極４，４′を金属とする等
の方法が採用される。 〔実施例〕 本願添付の第１図ａに示す半導体駆動回路を形
成したガラス基板を作成した。この際、ガラス基
板Ｓ上にアルミニウム膜で形成したゲート電極
１，１′，……とゲート線１ａ，１a′，……を設
け、その上にSiO₂の蒸着膜からなる絶縁膜を
設け、さらに絶縁膜の上にアモルフアスシリコ
ンの半導体２，２′，２″，２，……及び該半導
体に接して形成したアルミニウム膜のソース線
３，３′，……とIn₂O₃の透明導電膜からなるドレ
イン電極４，４′，……を設け、次いでこの上に
1000Åのポリイミド膜を配向膜として設けた。 次いで、対向基板として全面にIn₂O₃の対向電
極を設けた基板を用意し、この上に、先に作成し
た半導体駆動回路基板のドレイン電極と対向する
位置に対応させてダイアモンドグリーンGHから
なる800Åの蒸着膜を染料カラーフイルターとし
て設け、さらにこの染料カラーフイルターを覆う
3000Åのポリイミド樹脂膜を保護膜として設け
た。 次いで、前述した半導体駆動回路基板上のポリ
イミド膜と染料カラーフイルター基板のポリイミ
ド膜をそれぞれの配向方向が直交する様にラビン
グ処理を施した後に、それぞれの基板を重ね合せ
てセル組みし、６μｍのセルギヤツプのセル内に
正の誘電異方性をもつネマチツク液晶を封入して
表示セルを作成した。 〔比較例〕 前述の例で作成した液晶表示セルで用いた保護
膜の使用を省略したほかは、全く同様の方法で比
較用液晶表示セルを作成した。 前述した２種の液晶表示セルを温度80℃で、相
対湿度60％の条件下に96時間放置した後、それぞ
れの液晶の抵抗を測定した。その結果を下記（表
１）に示す。

【表】 次いで、96時間放置後のそれぞれの液晶表示セ
ルにクロスニコルの偏光子を配置した後ソース線
から６ボルトの信号を印加して駆動したところ、
本発明例の液晶表示セルは、初期同様の良好なコ
ントラストをもつ表示品質が得られたのに対し、
比較例では本発明例のものと比較してコントラス
トの低い表示のものが得られた。 本発明のカラー表示セルは、例えば、DSM、
相転移型等の種々の液晶表示モードが採用されて
も良い。 この様にして構成される本発明のカラー表示セ
ルは、低電力消費化・薄型化・コンパクト化され
たカラー表示装置として有効であつて各種パネル
デイスプレイ；例えば表示板、小型テレビ、ビデ
オカメラ用モニター等に応用される。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは半導体駆動回路を有する基板の一部
分を示す斜視図、第１図ｂはその平面図、第２図
は第１図ａ及びｂに示す基板を有する表示装置の
部分断面図、第３図は本発明の表示セルの一部を
示す断面図、第４図は、第３図の表示面を示す平
面図、第５図は本発明の別の実施態様図である。 図において、１ａ，１a′，１a″，１ａ，１ａ
〓……ゲート線、１，１′，１″，１……ゲート
電極、２，２′，２″，２……半導体、３，
３′，３″，３，３〓……ソース線、４，４′，
４″，４……ドレイン電極、５，５′，９，…
…絶縁膜、６，６′……光遮へい部材、７，Ｓ…
…基板、８……導電膜、１０……スペーサー、１
１……液晶層、１２，１２′……保護層、１３，
１４……偏光板、１５……反射板である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対向する基板間に液晶層を挟持し、半導体駆
   動回路が前記基板のうちの少なくとも一方に設け
   られたカラー液晶表示セルに於いて、前記対向す
   る基板のうちの一方の基板の内壁側に染料カラー
   フイルター及び、該染料カラーフイルターと前記
   液晶との直接接触を防止する保護層とを設けたこ
   とを特徴とするカラー液晶表示セル。