JPS6143728A - カラ−液晶パネル - Google Patents

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）−ターを代表とする各種情報機器の発達
に伴い、その情報の出力端とし【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がら、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。従って、力ｊ−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を実現するため忙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、複屈折フィルム−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（川、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型のカラー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Ｒ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忙対して、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、８２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［ｂｌは液晶層２４側九カラーフイルター２６が形成
されたものである（内在型と呼ぶ）。この再考の主要な
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５
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
が強く望まれている。

以上の観点から、以下には内在型のカラーＬＣＤの問題
点の整理を行なうものとする。第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（ａ）はガラス板２１の上の透明電極３１の上にカラ
ーフィルター２３が形成されている（上フィルター構造
と呼ぶ）のく対し、第３図（ｂｌではガラス板２１の上
のカラーフィルター２６の上に透明電極３１が形成され
ている（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、重大な差異は、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因に示す。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とが直列に結合された形となり、端子４３．４４
間に印加された電圧ｖＡの一部である■１．シか液晶駆
動に寄与しないことになる。これを定量的九表記すれば
Ｖｈｃ　＝　Ｖ−・Ｃｃｙ／　（ＣＬｃ　＋Ｃｃｒ　）
　−−−（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、従来の液晶パネルに比
べて見掛は上の液晶運動の電圧を上げなければならず、
その程度は通常２０％以上となり、甚しい場合には１０
０％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。更に、たとえ
ＩＣ耐圧の面で条件を溝だしえたとしても、第（１）式
のｃｂｃ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１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、カラーフィルター
１による前記電圧降下の問題な軽減する目的で、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５゜
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。下フィルター構造は第５図で
示す様に、ガラス基板２１上にＫ、０％８３色のカラー
フィルター２６が形成されており、その上にカラーフィ
ルターと液晶層との間を隔てるための透明保護膜５１が
形成されている。

そして、更にその上には透明電極３１が形成された構造
になっている。

第６図（ａｌ、ｆｂｌは、この様な下フィルター構造の
基板を用いて形成した液晶パネルの平面及び断面図であ
る。下フィルター用の透明基板６１上にカラーフィルタ
ー２６と透明保護膜５１とが形成されており、透明電極
３１は第６図（ａｌで示した様な細い電極となって単純
マトリクスの一方の電極を形成している。液晶パネルと
して構成する場合は、エポキシ樹脂等のシール材料６５
で透明基板６２を接着し、該シール材料で限定された前
記透明基板６１と６２の間に液晶を注入する。尚、透明
基板６２の上には単純マトリクスの他方の透明電極６４
が形成されており、６６は液晶層である。

所で、かかる下フィルター構造のカラー液晶パネルを形
成すると、カラーフィルター２３が表示部分にのみ形成
されているために第６図（ｂｌＫ示した様な急激な段差
６７ができてしまう。この段差の大きさはおおむねカラ
ーフィルター２６の厚味で決まり、１〜５μ程度となる
。一方、透明電極６６は、一般Ｉ／ｃＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎ
ｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ　）で形成されるがその
厚味は１００ＯＡ以下と非常に薄い。そのため、Ｉ　Ｔ
Ｏ＆Ｃよる透明電極６３は前記の段差６７ＩＣ於いて断
線する危険性が極めて大きく、下フィルター構造の信頼
性を大きく低下させている。

〔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Ｋ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７図は本発明を説明する図である。本発明によれば、
下フィルター構造用の透明基板６１上に形成するカラー
フィルター２３を液晶パネルの表示部分以外、特に液晶
パネルのシール材料６５で限定され液晶Ｎ６６となる領
域の外にまで形成することで、第６図を用いて説明した
従来の下フイ゛ルター構造に於ける前記段差を除去する
ものである。この場合、非表示部分に形成される該カラ
ーフィルターは微細なパターンである必要がなく、製造
上の新たな制約は全く発生しないと言ってよく、従来、
下フィルター構造で発生しがちであった、前記断線の問
題を極めて容易に除去できるものである。

以下く簡単に各構成要素の説明を行なう。

カラーフィルター２６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に形成
される。カラーフィルターの形成方法（あるいは覆類）
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【直接にオフセット法などで印刷するものなどが
あり、その何れＫてもよい。次に保護膜５１は透明性と
ともに絶縁性も要求されるものであり、ポリイミド樹脂
、アクリル樹脂、シリコン樹脂等の高分子膜や、酸化シ
リコン、窒化シリコン、酸化アルミ等の無機膜などが使
用できる。ただし、該保護膜は、その機能として、カラ
ーフィルター２６から液晶層６６への不純物（特にイオ
ン性不純物）の侵入を阻止することの他に、カラーフィ
ルター２３の凹凸構造を平坦化するとい５目的をも持つ
ことから、高分子物質を塗布して、そのチキソトロピッ
クな性質を利用する方がより好ましい。続（゛・て透明
電極６１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２３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℃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、スパッタリング、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６１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の上等九更に金
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。該金属電極の
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
によるパターニングでよい。最後に、通常の液晶配向処
理を施してから、やはり同様の配向処理を行なった対向
側の透明基板６２と、エポキシ系等のシール材料６５で
貼り合わせ、液晶を注入して完成する。

以上、本発明によれば、下フィルター構造によるカラー
液晶パネルを形成するに当り、電極配線の断線を容易に
防止する新規な構造が、プロセス負荷を増すことなく形
成でき、非常に有利である。

〔発明の実施例〕

ガラス基板上で、最終的に表示部分となる所にはモザイ
ク状にＲ，Ｇ、Ｂの、そして外部駆動回路との接続のた
めに引き出される透明電極が形成される部分には全面Ｂ
のカラーフィルターをゼラチン染色法により形成した。

これを、低温で硬化できるポリイミド樹脂で被覆後、基
板温度を上げることなく蒸着によりＩＴＯ膜を約３００
にの厚さで形成し、フォトリソグラフィー技術により２
００μ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。

〔１発明の効果〕 以上の実施例かられかる様に、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図は従来の
下フィルター構造を示し、第５図は断面図、＄６図（ａ
ｌは平面図、第６図（ｂｌは断面図、第７図は本発明に
よる下フィルター構造を示し、第７図（ａｌは平面図、
第７図（ｂｌは断面図である。 １１．２３・・・・・・カラーフィルター、１２・・・
・・・液晶パネル、 ２δ１．６１．６２・・・・・・透明基板、３１．６３
．６４・・・・・・透明電極、５１・・・・・・透明保
ａ膜、 ６５・・・・・・シール材料、６６・・・・・・液晶層
。 特許出願人　シチズン時計株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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基板がシール材料
   により他の透明基板と貼り合わされ、該シール材料によ
   って限定された領域に液晶を注入して形成される液晶パ
   ネルに於いて、前記カラーフィルターが前記限定された
   領域外の前記透明基板上にも形成されていることを特徴
   とするカラー液晶パネル。