JPS6143727A - カラ−液晶パネル - Google Patents

カラ−液晶パネル

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Publication number
JPS6143727A
JPS6143727A JP59166118A JP16611884A JPS6143727A JP S6143727 A JPS6143727 A JP S6143727A JP 59166118 A JP59166118 A JP 59166118A JP 16611884 A JP16611884 A JP 16611884A JP S6143727 A JPS6143727 A JP S6143727A
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JP
Japan
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liquid crystal
color filter
transparent
color
crystal panel
Prior art date
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Pending
Application number
JP59166118A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisato Hiraishi
平石 久人
Takakazu Yano
敬和 矢野
Yuichi Kato
雄一 加藤
Takehiro Nakamura
仲村 威裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Priority to JP59166118A priority Critical patent/JPS6143727A/ja
Publication of JPS6143727A publication Critical patent/JPS6143727A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514Colour filters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多色あるいは天然色のカラー表示用液晶パネ
ルに関するものである。
〔発明の背景〕
近年、コンビエータ−を代表とする各種情報機器の発達
九伴い、その情報の出力端としての表示装置の役割は益
々大きくなってきている。この表示装置としては従来か
らCRT (陰極線管)が最も広く使用されているが、
近年、その薄型性や低消費電力性等の故にLCD(液晶
表示装置)の占める比率が急拡大し、ている。一方、表
示装置が人間の視覚に訴えるという性格を持つことから
、一般にカラー表示であることが好ましいのは言うまで
もない。従りて、カラーLCDの必要性は極めて大きな
ものとなってきている。
〔従来技術と問題点〕
カラーLCDを実現するためにこれまでに種々の考案が
なされてきた。それは、例えばECB(電気制御複屈折
)方式、ゲストホスト方式、複l折フィルム−TN(ツ
ィステッドネマチック)方式、旋光分散−コレステリッ
ク方式等であるが、天然色表示性と構造的信頼性の面か
ら現在の所、液晶を光シヤツターとして用いて、これと
赤(段、緑0、青(Blの三原色フィルターとを組み合
わせたカラーLCDが最も有力と言える。
第1図はカラーフィルター凰のカラーLCDの構成概念
図で、白色の入射光13はカラーフィルター11を透過
してスペクトル成分の選択がなされた後、光シヤツター
である液晶パネル12に於いて透過光量の調整が行なわ
れ、人間の眼15には出射光14(ここではKとGが透
過しており黄〜黄緑色となる)が観測される。尚、入射
光11に対して、カラーフィルター11と液晶パネル1
2の相対位置関係は逆転しても構わない。
第2図は液晶パネルに於けるカラーフィルターの形成場
所を示す図で、第2図(alは相対するガラス板21.
22によって構成された液晶パネルの外側にカラーフィ
ルター26が形成されたもので(外在型と呼ぶ)、第2
図(b)は液晶層24側にカラーフィルター23が形成
されたものである(内在型と呼ぶ)。この両者の主要な
相違点としては、カラーフィルターの液晶層への化学的
な妨害による信頼性の低下を考慮する必要が無いという
点で外在型が優れており、カラーフィルターと液晶シャ
ッターとの距離が小さくて表示装置を斜め方向から見た
時にも不必要な混色を起こさないという点で内在型が優
れている。そして、現在の液晶パネルの目指す方向が高
密度高精細化であることを考えると、上記の混色の問題
は極めて重大と言わざるを得す、カラーフィルターを液
晶層側に形成する内在型でカラーLCDを作成すること
が強く望まれ【いる。
以上の観点から、以下には内在型のカラーLCDの問題
点の!!埋を行なうものとする。W、3図は内在型での
透明電極とカラーフィルターとの位置関係を示す図で、
第3図(alはガラス板21の上の透明電極61の上に
カラーフィルター26カを形成されている(上フィルタ
ー構造と呼ぶ)のに対し、第3図fb)ではガラス板2
1の上のカラーフィルター26の上に透明電極61が形
成されて(・る(下フィルター構造と呼ぶ)。この上フ
ィルター構造と下フィルター構造との、重大な差異を1
、液晶駆動上で現われる。これを説明するために、上フ
ィルター構造の等価回路を第4図に示す。すなわち、相
対する透明電極に対応する端子46.44の間にカラー
フィルターによる容量成分Ccr41と液晶層による容
量成分C,,42とh′−直夕IJに結合された形とな
り、端子43.44間に印加された電圧■1の一部であ
る■、、cシカ・液晶駆動に寄与しないことになる。こ
れを定量的に表記すれ+1y、、 = v 、  ・C
cr / (CLc + Cct )・・・・・・・・
・+11となる。そして、この様な電圧降下の影響によ
り上フィルター構造では、従来の液晶ノくネルに比べて
見掛は上の液晶駆動の電圧を上げなけれ+fならず、そ
の程度は通常20%以上となり、甚しい場合には100
%以上にもなる。一方、液晶駆動用のIC(集積回路)
の動作耐圧はラッチ・アップ等の特性により定まるが、
その余裕度はせいぜい20〜30%であり、上フィルタ
ー構造にはほとんど適用できなくなる。更K、たとえI
C耐圧の面で条件を満たしえたとし【も、第(11式の
CL Cが実は液晶への印加電圧に依存して多少変化す
るために液晶そのものの光学特性が見掛は上悪化する効
果もあって、上フィルター構造では従来の液晶パネルよ
りも表示性能が低下する。更にまた、カラーフィルタ一
層による前記電圧降下の間犀を軽減する目的で、カラー
フィルターの厚さを薄くする対策も考えられるが、この
場合はカラーフィルターそのもののフィルターとしての
光学特性が低下し通常、彩度の低下を招来してしまう。
この様に、上フィルター構造を実現しようとすると、植
種の重大な問題が発生しやすく、その根源は何れもカラ
ーフィルターによる電圧降下と言える。そこで、この電
圧降下の影響を受けない構造という見地から考えると、
第3図(blの下フィルター構造が好ましいものである
ことが明らかである。
下フィルター構造は上記の通り液晶駆動上からは最適の
カラーLCD構造である。しかし乍ら、カラーフィルタ
ーが通常は有機化合物を主成分としていることから、強
度的な脆さがあり、この上に透明電極を形成した場合、
わずかなシフツクによっても該透明電極が破壊されるお
それがある。
特に、透明電極とし【常用されるITO(Indium
−Tin−(Jwide )は通常1000A以下の薄
膜として形成されており、配線の断線等の危険性は極め
て大きいと言わざるを得ない。
〔発明の目的〕
本発明は、かかる下フィルター構造の構造的脆弱性に鑑
み、配線の断線等が発生しにく(信頼性の高い下フィル
ター構造を提供することを目的とするものである。特に
本発明は上フィルター構造で述べた電圧降下等の問題を
除ける点に於いて、対向するX、Y電極のみによって構
成される単純マトリクス駆動のLCDで最も効果がみら
れるが、ダイオード等の2端子の能動素子を組み込んだ
アクティブマトリクス駆動のLCDでも顕著な効果を示
すものである。
〔発明の構成〕
第5図に本発明による下フィルター構造の断面図を示す
。構造としては、まずガラス基板21の上にカラーフィ
ルター23が形成されており、該フィルター全体を被覆
する様に透明な保護膜51が形成されており、更にその
上にパターニングされた透明電極61が形成されたもの
である。ここでカラーフィルターは通常R,G、Bの3
色で構成されるもので、ストライプ状あるいはモザイク
状等く形成される。カラーフィルターの形成方法(ある
いは種類)としては、ゼラチン薄膜を形成後これを染色
するものや、染色済みの樹脂を塗布するもの、あるいは
印刷インキを用いて直接にオフセット法などで印刷する
もの等があるが、特に最後の印刷法によるカラーフィル
ターが安価で量産性もあり好ましい。
所で、本発明のポイントは次の保護膜51にあワ、これ
を硬賀の材料とすることで前記した下フィルター構造の
脆弱性を大幅に軽減せんとするものである。該保護膜は
透明性とともに絶縁性も要求されるものであり有機高分
子膜、無機質膜等がその候補として挙げられる。ここで
膜の硬度の高さの観点からは、前者としてはアクリル樹
脂膜、シリコン樹脂膜、後者としてはシリコン酸化M、
シリコン窒化膜、酸化アルミ膜などがあるが、特に有機
高分子系であるアクリル樹脂膜あるいはシリコン樹脂膜
が好ましい。
その理由は、保護膜51の機能として要求されるのが、
■カラーフィルター23からの不純物(特にイオン性不
純物)の液晶層への侵入を阻止する、■カラーフィルタ
ーの表面の凹凸を平坦化する、■カラーフィルターの脆
弱性を補強する、03点あり、これらは何れも該保護膜
の厚さを厚くすればする程良いのに対し、前記した種類
の保護膜のうち、厚膜を形成しやすいのは有機高分子系
の膜であり、無機質膜では困難なこと忙ある。
それは、前記有機高分子系の膜がスピンナーやロールコ
ータ−等を用いた塗布型で容易に形成できるのに対し、
前記無機質系の膜が下地のカラーフィルター23の耐熱
性が低いC〜200’Cまで)こともありCVD(Ch
emicaj  VaporDepos i r iu
n )法等によらなければならないため生長速度が遅く
なることと、内部応力の発生が前記無機質膜の方が大き
くなりゃすく、厚くすると剥離しやすくなること等によ
る。
また膜厚としては数μ以上とすることが好ましいが、ア
クリル樹脂は透明性が高いので光学的な問題は全く発生
しない。更にまたこの様に保護膜51の厚さを厚くする
ことで、カラーフィルター23としては最も平坦性が悪
く、内在型のLCD用としては最も使用が困難であった
、そしてコスト的には最も有利である前記印刷法による
カラーフィルターを使用できる様になるという副次的利
点も生ずる。
第5図の構造として最後に来るのが透明電極31である
が、これは通常ITOにより形成される。ただし、ここ
ではカラーフィルター26あるいは保護膜51が既に形
成されており、耐熱性という意味からは通常200”C
が限度となるため、この温度以下でITOを形成しなけ
ればならないが、低温でのITOの形成方法としては、
蒸着、スパノタリ/グ、イオンブレーティング等の何れ
も用いることができる。尚透明電極31は全面にITO
膜を形成してから、フォトリソグラフィー技術を用い、
エツチングによるパターニングで形成する。また低温で
形成したITOはシート抵抗が高(なることが普通であ
るが、このことは液晶パネル駆動上問題となることがあ
る。その場合は透明電極61の上に更に金属電極を細目
に形成すればよく、表示装置としての開口率は低下する
が駆動上の問題は無くなる。第6図には該金属電極を6
1で示しであるが、その形成方法としては蒸着による金
属膜の形成とエツチングによるバターニングでよい。
以上、本発明によれば、硬質の透明絶縁膜をカラーフィ
ルターの保護膜として用いることで、下フィルター構造
に於ける透明電極の破損などにょる欠陥発生を抑えるこ
とができる。しかも、各種のカラーフィルター、特にコ
スト的に有利な印刷法によるカラーフィルターにも下フ
ィルター構造を適用することができ、しかもプロセス的
にも極めて容易である。
〔発明の実施例〕
ガラス基板上にモザイク状で印刷法によりR1G%Bの
カラーフィルターを形成し、これを鉛筆硬度9H以上の
光硬化型アクリル樹脂(9Hハード;−ト、スリーライ
クコーボレーシ1ン製)でコーティングした。この時の
アクリル樹脂膜の淳さは約6μであった。この後、該ア
クリル樹脂の硬化を行なってから、基板温度を上げるこ
となく蒸着によりITO膜を約300Aの厚さで形成し
、フォトリソグラフィー技術により200μ幅の細長い
電極パターンとした。そして、通常の液晶配向処理を経
てカラー液晶パネルを形成した。この時、対向側の透明
基板はガラス基板上にITO電極を形成しただけのもの
である。
この様にして形成したカラーLCDは、前記した外在型
パネルで見られる斜め方向から見た時の混色も無く、ま
た、前記した上フィルター構造で見られる液晶駆動電圧
の上昇も無く、極めてすぐれた表示性能を示した。また
、本発明による構造としたことで、透明電極の断線も発
生しなかった。
一方、比較のため、鉛筆硬度2H程度の有機高分手膜を
保護膜51として同様のカラーLCDを作成した所、1
0%以上の割合で透明電極31の断線が発生した。
発明の効果〕 以上の実施例かられがる様に、本発明によれば表示性能
の優れたカラーLCDを容易に作成することができ、歩
留り、コスト面の量産性から非常に効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はカラーフィルタ一方式によるカラーLCDの動
作原理の説明図、第2図、第3図はカラーフィルターと
液晶パネルとの位置関係を説明する断面図、第4図は上
フィルター構造の等価回路図、第5図、第6図は本発明
を説明する断面図である。 11.23・旧・・カラーフィルター、12・・・・・
・液晶パネル、21・・・・・・透明mW、31・・・
・・・透明電極、51・・・・・・透明保護膜、61・
・・・・・金属電極。 特許出願人 7チズ/時計株式会社 第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液晶パネルを構成する2枚の基板のうちの一方が
    、透明基板上に形成されたカラーフィルターと、該カラ
    ーフィルターを被覆して形成された硬質の透明絶縁膜と
    、該絶縁膜上に形成された透明電極とより成ることを特
    徴とするカラー液晶パネル。
  2. (2)液晶パネルを構成する2枚の基板のうちの一方が
    、透明基板上に形成されたカラーフィルターと、該カラ
    ーフィルターを被覆して形成された硬質の透明絶縁膜と
    、該絶縁膜上に形成された透明電極と、該透明電極上に
    形成された金属電極とより成ることを特徴とするカラー
    液晶パネル。
  3. (3)透明絶縁膜が鉛筆硬度9H以上の硬質膜であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のカラー液晶
    パネル。
  4. (4)透明絶縁膜がアクリル樹脂であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のカラー液晶パネル。
  5. (5)透明絶縁膜がシリコン樹脂であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のカラー液晶パネル。
JP59166118A 1984-08-08 1984-08-08 カラ−液晶パネル Pending JPS6143727A (ja)

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