JPS6175321A

JPS6175321A - カラ−液晶表示素子

Info

Publication number: JPS6175321A
Application number: JP59196584A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sawatsubashi; 沢津橋　毅; Toshiharu Aoki; 俊治青木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1986-04-17

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】〔発明の技術分野〕この発明は表示用電極の上にカラーフィルタを形成した
カラー液晶表示素子に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ＴＮ型（ツィステッド・ネマティック型）液晶表示素子
は、液晶層をはさんで対向する一対の透明基板面にそれ
ぞれ透明な表示用電極を形成するとともに、この両基板
の電極形成面にそれぞれ液晶分子を両基板間においてほ
ぼ９０度ツイスト配向させるための配向膜を形成し、さ
らに両基板の外面にそれぞれ偏光板を設けた構成となっ
ている。

第３図はこのＴＮ型液晶表示素子のうち、テレビジョン
画像等を白黒で表示するドツトマトリックス型の液晶表
示素子の構成を示したもので、図中１．２は上下一対の
透明基板であり、一方の基板例えば上部基板１の内面（
下面）には多数の走査電極３，３．・・・が平行に形成
され、下部基板２の内面（上面）には、前記走査電極３
，３．・・・とほぼ直交させて多数の信号電極４，４．
・・・が平行に形成されており、ざらにこの一対の基板
１，２の電極形成面には配向Ｍｌ（図示せず）が形成さ
れている。なお、ＬＣは前記一対の基板１，２間の液晶
層を示している。

前記配向膜は、液晶分子を両基板１．２間においてほぼ
９０度ツイスト配向させるためのものであり、一方の基
板１面の配向膜と他方の基板２面の配向膜はそれぞれ互
いにほぼ直交する方向にラビングすることによって配向
処理されている。

この配向膜のラビング方向は、基本的には互いにほぼ直
交する方向であればどの方向でもよいが、一般には、液
晶表示素子の視角位Ｗ（表示のコントラストが最もよく
見える方向）を液晶表示素子の真正面にもってくるため
に、上部基板１面の配向膜は矢印Ａ１で示すように左手
前から右後方に向かって斜め方向にラビングし、下部基
板２面の配向膜は矢印Ａ２で示すように左後方から右手
前に向かって斜め方向にラビングすることにより、両基
板１．２面での液晶分子の向きをこのラビング方向に配
列させている。

また、５．６は前記両基板１．２の外面に設けられた一
対の偏光板であり、無表示状態では画面全体が暗いネガ
表示タイプの液晶表示素子の場合は、この偏光板５，６
は、第１図に示すように、その偏光軸方向５ａ、５ａを
いずれか一方の基板の配向膜のラビング方向に合せて偏
光軸方向５ａ。

６ａを互いに平行にした状態で配置され、ポジ表示タイ
プの液晶表示素子の場合は、この偏光板５゜６は、その
偏光軸方向５ａ　、５ａを各基板１．２面の配向膜ラビ
ング方向に合せて偏光軸方向５ａ。

６ａを互いに直交させた状態で配置されている。

一方、カラー画像等を表示するＴＮ型カラー液晶表示素
子としては、一般に、表示用電極の上にカラーフィルタ
を形成したものが採用されている。

第４図は、電極上にカラーフィルタを形成したドツトマ
トリックス型のＴＮ型カラー液晶表示素子を示したもの
で、図中１．２は上下一対の透明基板、３は一方の基板
例えば上部基板１の内面（下面）に形成された多数（図
では１つだけ見えている）の走査電極、４．４．・・・
は下部基板２の内面（上面）に前記走査電極３とほぼ直
交させて形成された多数の信号電極であり、この信号電
極４．４．・・・は、単位面積当りの表示画素数を多く
して解像度を上げるために、その巾Ｗを約１００μと小
さくするとともに、約１０〜１５μの微細な間隔Ｓ１で
形成されている。

また、信号電極４．４．・・・の上には、赤色フィルタ
ＲＦと、緑色フィルタＧＦと、青色フィルタＢＦとが交
互に形成されている。これら各カラーフィルタＲＦ、Ｇ
Ｆ、ＢＦは、基板２面の電極４゜４・・・上に被染色層
を形成し、この被染色層を染料で染色して形成されたも
のである。この各カラーフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦは、
その色の濃度を十分高くするために層厚りが約１．５μ
のかなり厚いものとされており、またこの各カラーフィ
ルタＲＦ、ＧＦ、８Ｆは、電極４．４．・・・上を完全
に覆うように、電極４，４．・・・と間中か、それより
若干広巾に形成されている。

また、５．６は前記一対の基板１．２の外面に設けられ
た偏光板、７．８は前記一対の基板１゜２の電極形成面
に形成された配向膜、ＬＣは液晶層であり、前記配向Ｉ
Ｉ！１７．８は、その膜面をラビングすることによって
配向処理されている。

ところで、従来は、このようなカラー液晶表示素子の場
合も、前記配向膜７，８の膜面を第３図に示した方向に
ラビングして配向処理しているが、このように配向１１
７．８を斜め方向にラビングしている従来のカラー液晶
表示素子は、その表示品質が悪いという問題をもってい
た。

これは、電極４，４．・・・上に形成されるカラーフィ
ルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの厚さＤがかなり厚い、ために、
このフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの上から配向材を塗布し
て形成される配向Ｉ！！８がフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦ
間の部分で深く凹入してこの凹入部分が十分にラビング
されないからである。

すなわち、前記配向膜７，８のうち、カラーフィルタを
形成していない上部基板１面に形成された配向膜７は、
その膜面がほとんど平坦になっている（この配向膜７も
電極３の間の部分が凹入するが、電極の厚さは非常に薄
いために、配向膜の凹入深さはほとんど問題とならない
深さである）から、この上部基板１側に配向膜７はその
全面を均一にラビングすることができる。

しかし、電極４，４．・・・上にカラーフィルタＲＦ、
ＧＦ、ＢＦを形成した下部基板２面に形成された配向ｌ
Ｉ８は、各フィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦ間の部分でフィル
タの層厚Ｄ（約１．５μ）と同程度に深く凹入している
し、また各フィルタＲＦ。

ＧＦ、ＢＦ間の間隔Ｓ２も約１０〜１５μと非常に狭く
なっているために、この配向膜面を斜め方向つまりフィ
ルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの長手方向に対して交差する方向
にラビングしたのでは、配向１１！８の凹入部内にはラ
ビング材（綿布等）がほとんど当らないから、この凹入
部の内面が十分にラビングされない状態で残ることにな
る。

そして、このように配向ＩＩ！８の凹入部が十分にラビ
ングされていないと、この凹入部の縁部ａ付近で液晶分
子がラビング方向にではなくこの縁部ａに沿って凹入部
の長手方向（フィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの長手方向）に
配列しようとし、また凹入部内の液晶分子も前記縁部ａ
付近の液晶分子の配列方向に引張られて凹入部の長手方
向に配列するために、この凹入部と対応する部分で液晶
の配向不良を生じることになる。

そして、このように液晶層ＬＣが部分的な配向不良を生
じた状態になっていると、偏光板５，６の偏光軸方向を
平行にしているネガ表示タイプのカラー液晶表示素子で
は、配向不良を生じている部分つまり各フィルタＲＦ、
ＧＦ、ＢＦの間の部分と対応する部分にフィルタ長手方
向に沿う光の漏れが生じるし、また、偏光板５．６の偏
光軸方向を直交させているポジ表示タイプのカラー液晶
表示素子では、配向不良を生じている部分つまり各フィ
ルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの間の部分と対応する部分にフィ
ルタ長手方向に沿う暗い点状の影が生じることになり、
そのために、従来の表示用電極上にカラーフィルタを形
成したカラー液晶表示素子は、その表示品質が悪いとい
う問題をもっていた。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような実情にがんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、表示用電極上にカ
ラーフィルタを形成したものでありながら、カラーフィ
ルタを形成した基板面でもその全域において液晶分子を
全て同方向に配列させて液晶の配向不良をなくすことが
できるようにした、フィルタ間の部分と対応する部分に
光の漏れが生じたり、あるいは影を生じたりすることの
ない、表示品質の轟いカラー液晶表示素子を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明は、多数の表示用電極を平行に形成
しこの電極の上にカラーフィルタを形成した基板面に形
成された配向膜を、前記カラーフィルタの長手方向に沿
う方向にラビングしたものである。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、図中１．２は液晶層ＬＣをはさんで対
向する上下一対の透明基板であり、一方の基板例えば上
部基板１の内面（下面）には多数の透明走査電極３．３
．・・・が基板１の巾方向に並べて平行に形成され、下
部基板２の内面（上面）には、前記走査電ｔｉ３，３．
・・・と直交させて、多数本の透明信号電極４，４．・
・・が平行に並べて形成されている。

第２図は前記基板１．２面に形成される走査電極３，３
．・・・および信号電極４，４．・・・の具体的な形成
例を示したもので、例えばテレビジョン画像を表示する
ドツトマトリックス型液晶表示素子の場合は、走査電極
３．３．・・・の数は１０８本とされ、信号電極４．４
．・・・の数は４５０本とされている。

前記走査電極３，３．・・・は、その巾が約３４５μの
帯状のもので、各走査電極３，３．・・・はその中心間
の距離が約３６０μのピッチで形成されており、また各
走査電極３，３．・・・の一端は、上部基板１の一端縁
部を上下の基板１．２を接着する枠状シール材９より外
側に張出させて形成した端子配列部１ａに配列形成され
ている駆動回路接続端子３ａ　、　３ａ　、・・・とリ
ード３ｂ　、　３ｂ　、・・・を介して接続されている
。

また、前記信号電極４．４・・・は、その巾が約１００
μの帯状のもので、各信号電極４，４．・・・はその中
心間の距離が約１１０〜１１５μのピッチ（電極間の間
隔は１０〜１５μ）で配列形成されており、この各信号
電極４，４．・・・の上にはそれぞれカラーフィルタが
形成されている。

第１図および第２図において、ＲＦ、ＧＦ、Ｂ　　’Ｆ
・・・は前記各信号電極４，４．・・・の上にそれぞれ
形成された赤、緑、青の三色のカラーフィルタであり、
この各カラーフィルりＲＦ、ＧＦ、ＢＦ・・・は、赤色
フィルタＲＦＳＩｉ色フィルタＧＦ１青色フィルタＢＦ
の順で交互に並べて形成されている。

一方、第２図において、４ａ　、　４ａ　、・・・は前
記各信号電極４，４．・・・の駆動回路接続端子であり
、各信号電極４，４．・・・は、それぞれこれら各端子
４ａ　、　４ａ　、・・・とリード４ｂ　、　４ｂ　、
・・・によって接続されている。

前記各端子のうち、上面に赤色フィルタＲＦを形成した
信号電極４，４．・・・の端子４ａ　、　４ａ　。

・・・は、下部基板２の両側縁部を前記シール材３より
外側に張出させて形成した端子配列部２ａ、２ｂのうち
の一方の端子配列部２ａの外側に一列に並べて配列形成
されており、上面に緑色フィルタＧＦを形成した信号電
極４，４．・・・の端子４ａ。

４ａ、・・・は、前記一方の端子配列部２ａの内側に一
列に並べて配列形成されている。また、上面に青色フィ
ルタ８Ｆを形成した信号電極４，４．・・・の端子４ａ
　、　４ａ　、・・・は、他方の端子配列部２ｂに一列
に並べて配列形成されている。

また、前記一方の端子配列部２ａに配列されている外側
列の端子４ａ　、　４ａ　、・・・と内側列の端子４ａ
　、　４ａ　、・・・とは、互いに１／２ピツチずらし
て配列されており、外側列の端子４ａ　、　４ａ　、・
・・に接続される緑色フィルタＧＦ、ＧＦ、・・・を形
成した信号電極４，４．・・・のリード４ｂ　、　４ｂ
　、・・・は、内側列の端子４ａ　、４ａ間の中間を通
して配線されている。

また、前記上部基板１および下部基板２の内面（Ｎ極形
成面）には、液晶分子を両基板１，２間においてほぼ９
０度ツイスト配向させるための配向膜が形成されており
（図示しないが第４図に示した配向膜７，８と同様に形
成されている）、また上部基板１および下部基板２の外
面には偏光板５．６が設けられている。

前記配向膜は、ポリイミド等の水平配向材を基板１，２
面に塗布して形成されたもので、この両基板面の配向膜
は、その表面を互いにほぼ直交する方向にラビングして
配向処理されており、両基板１．２間に充填された液晶
は、この両配向膜により液晶分子が両基板間でほぼ９０
度ツイスト配列するように配向されている。

第１図および第２図において、矢印ＡＩ　、　Ａ２は前
記両配向膜のラビング方向を示しており、電極４．４．
・・・上にカラーフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦを形成した
下部基板２面の配向膜は、矢印Ａ２で示すように前記カ
ラーフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの長手方向に沿う方向に
ラビングされ、上部基板１面の配向膜は、矢印Ａ）で示
すように、前記下部基板２面の配向膜のラビング方向と
ほぼ直交する方向つまり走査ｉｉ＆３．３．・・・の長
手方向にラビングされている。

また、前記偏光板５，６は、その偏光軸方向５ａ、６ａ
をいずれか一方の基板例えば上部基板１面の配向膜９の
ラビング方向つまりこの上部基板１面における液晶分子
の配向方向に合せて、両偏光板５．６の偏光軸方向５ａ
　、６ａを互いに平行にした状態で配置されており、こ
れによって、無表示状態では画面全体が暗いネガ表示タ
イプのカラー液晶表示素子が構成されている。なお、ポ
ジ表示タイプのカラー液晶表示素子とする場合は、上部
偏光板５の偏光軸方向５ａを上部基板１面の配向膜のラ
ビング方向に合せ、下部偏光板６の偏光軸方向６ａを下
部基板２面の配向膜のラビング方向に合せて、両偏光板
５，６をその偏光軸方向５ａ、５ａを互いにほぼ直交さ
せた状態で設ければよい。

しかして、このカラー液晶表示素子では、上記のように
、カラーフィルりＲＦ、ＧＦ、ＢＦを形成した下部基板
２面の配向膜をカラーフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの長手
方向に沿う方向にラビングしているから、配向膜が各フ
ィルタＲＦ、ＧＦ。

ＢＦ間の部分でフィルタの層厚（約１．５μ）と同程度
に深く凹入しており、かつ各フィルタＲＦ。

ＧＦ、ＢＦ間の間隔も約１０〜１５μと非常に狭くなっ
ていても、この配向膜の膜面を、その凹入部も含めて均
一にラビングすることができる。

つまり、従来は配向膜を斜め方向つまりフィルタＲＦ、
ＧＦ、ＳＦの長手方向に対して交差する方向にラビング
していたために、配向膜の凹入部内にはラビング材（綿
布等）がほとんど当らずにこの凹入部の内面が十分にラ
ビングされない状態で残っていたが、上記のように配向
膜をカラーフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの長手方向に沿う
方向すなわち凹入部の長手方向にラビングすれば、配向
膜の凹入部内にもラビング材が入ってこの凹入部内も確
実にラビングされることになる。

そして、このカラー液晶表示素子では、上記のように、
カラーフィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦを形成した下部基板２
面の配向膜も、その凹入部も含めて均一にラビングされ
ているし、また、凹入部の縁部による液晶分子の配向作
用で液晶分子がこの縁部に沿って配列しても、この配列
方向は配向膜のラビング方向と一致しているために前記
凹入部と対応する部分で液晶の配向不良を生じることは
ない。

従って、このカラー液晶表示素子では、従来のように、
ネガ表示タイプのカラー液晶表示素子における各フィル
タＲＦ、ＧＦ、ＢＦの間の部分と対応する部分での光の
漏れや、ポジ表示タイプのカラー液晶表示素子における
各フィルタＲＦ、ＧＦ、ＢＦの間の部分と対応する部分
での影の発生は全くなく、そのために、従来のカラー液
晶表示素子に比べてその表示品質を大巾に向上させるこ
とができる。

なお、配向膜のラビング方向および嘔光板５゜６の偏光
軸方向５ａ、５ａを上記の方向とすると、液晶表示素子
の視角位置が真正面ではなく第２図に示す２位置にくる
が、この程度の視角位置のずれではコントラストの低下
はわずかであるから、この視角位置のずれは実用上Ｉ！
ｉ題とならない範囲である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、カラーフィルタを形成した基板面で
もその全域において液晶分子を全て同方向に配列させて
液晶の配向不良をなくすことができ、従って、フィルタ
間の部分と対応する部分に光の漏れが生じたり、あるい
は影を生じたりすることのない、表示品質の高いカラー
液晶表示素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示すカラー
液晶表示素子の分解斜視図および平面図、第３図は白黒
表示タイプの液晶表示素子の分解斜視図、第４図は電極
上にカラーフィルタを形成したカラー液晶表示素子の断
面図である。１．２・・・基板、３．４・・・電極、ＲＦ、ＧＦ、Ｂ
Ｆ・・・カラーフィルタ、５．６・・・偏光板、７，８
・・・配向膜、ＡＩ、Ａ２・・・ラビング方向。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

基板面に多数の表示用電極を平行に形成し、この電極の
上にカラーフィルタを形成するとともに、このカラーフ
ィルタの上に形成した配向膜にラビングによる配向処理
を施したカラー液晶表示素子において、前記配向膜を、
前記カラーフィルタの長手方向に沿う方向にラビングし
たことを特徴とするカラー液晶表示素子。