JPS62215924A - カラ−液晶素子 - 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］ 未９３明は１表示要素の単位となる複数個の電極を備え
た第１の基板と対向電極を設けた第２の基板との間で生
じる電気光学的変化によって表示を行う液晶素子に関し
、特に、カラーフィルタを備えたカラー液晶素子に関す
る。

［従来の技術］ 従来、この種の装置は、電気光学的変調材料として、液
晶、　ＥＣ（エレクトロクロミー）、ＥＬ（エレクトロ
ルミネセンス）等の材料を使用していて、薄膜構成によ
って基板上に駆動用半導体アレイが設けられた第１の基
板と、対向電極を形成した第２の基板を用い、これらの
基板間に電気光学的変調材料の層を挟持してなる構成が
用いられている。

以下、その代表的に一例を、薄膜半導体構造を有する液
晶表示パネルについて説明する。

第３図は、薄膜トランジスタ（以後、ＴＰＴと略称する
）を用いたパネル基板の斜視図である。この方式は、複
数の帯状電極を相互に直交させて配首し、２〜１０本／
■程度の密度で各交点にスイッチング素子（この場合Ｔ
ＰＴ　）を形成することにより、各画素を直接にスイッ
チ駆動するもので１通常アクティブマトリクス方式と呼
ばれるものである。このアクティブマトリクス方式に用
いられるＴＰＴとしては、いくつかの構造があるが、こ
こでは第３図に示す様に、ゲート電極が基板トに形成さ
れたスタガー構造を例にとり説明する。

第３図において、ＴＰＴは基板Ｓ上に形成されたゲート
線（行電極）　ｌａａ、　ｊａｂ・・・を有し、該ゲー
ト線Ｅに設けられたゲー電極１ａ、　ｌｂ、　Ｉｃ、　
ｌｄ・・・、該ゲート電極上に積層された絶縁５、前記
ゲート電極Ｅに絶縁層を介して形成されたＴＦＴ層２ａ
、　２ｂ。

２ｃ、　２ｄ・・・、前記ＴＦＴの一端に接して設けた
ソース（列電極）　３ａ、　３ｂ・・・、及びＴＦＴの
他端に接して設けたドレイン電極（表示単位を構成する
電極）等から構成され、行電極と列電極は透明又は金属
のＦｒＪ　１１９導′１Ｉｌｉ、居によって形成されて
いる。

第４図は第３図に矢印ＯＢ力方向ら眺めた平面図で、マ
トリクス駆動回路の−・部を示したものである。また、
第５図は７ＪＩＪ４図のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を
もつ基板を用いた表示パネルの断面図を表わしたもので
ある。

第５図において、７及びＳはガラス、プラスチックフィ
ルム等の基板、４ｃ、　４ｄは前述のドレイン電極、８
は対向電極である。

４ｃ、　４ｄ、　８笠には５ｎ０２．　Ｉｎ２Ｏ２，Ｉ
ＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）ｔＰの透明
導電製、あるいはＡｕ、　Ａｆ、　Ｐｄ等の金属薄＋Ｉ
１２が用いられる。

ｌｃ、　ｌｄ及び３ａ、　３ｂはそれぞれ、ゲート電極
及びソース電極で、　ＡＲ，Ａｕ、　Ａｓ、　Ｐｄ等の
金属薄膜が用いられる。

５ａ、　５ｂ・・・及び９は絶縁層で、２ｃ、　２ｄは
アモルファスシリコン、ポリシリコン、　ＣｄＳ、　Ｃ
ｄＳｅ　ｋＪの薄膜半導体、１０はシール部材、　１１
は液晶層である。

この様な液晶表示パネルでは、動的散乱モード（ＤＳＭ
）　、ライスチー２ド・ネマチック（ＴＮ）等の表示モ
ードのいずれを利用するかに応じて、あるいは装とを透
過型又は反射型のいずれかに応じて偏光板、入／４板、
反射板等の光学検知手段を上下基板の外側に適宜設ける
必要がある。特に表示パネルの表示モードとして、ツィ
ステッド・ネマチックモードを用いた場合には、光学検
知手段として偏光子１２と検光１３が用いられる。

上記パネルによる、カラー液晶表示装置の基本構成を第
４図に示す、図に示すように、ドレイン電極４ａ、　４
ｂ、　４ｃ、　４ｄ・・・は、表示画像を形成する表示
単位となっており、前記ドレイン電極４ａ、　４ｂ。

４ｃ、　４ｄ・・・に対応する位置にカラーフィルター
１４ａ　。

１４ｂ、　＋４ｃ、　１４ｄ・・・が対向基板７の側に
配置されているので、前記ドレイン電極とカラーフィル
ターで、１つのカラー表示単位を形成することができる
。

この様なパネル構成において、各カラーフィルター１４
ａ　　、　１４ｂ　、　１４ｃ　　、　１４ｄ　・・・
の１つは青色、緑色及び赤色のうちの１つの色彩を有し
ており、隣り合うカラーフィルターの色彩を各々青色、
緑色及び赤色の色彩とすることによってフルカラー表示
が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点］ 上記の如きパネル構成においては、カラー表示素子を斜
めから見たときに視差が発生するので、これを極力減ら
すために、カラーフィルタをパネル内部でかつＴＦＴア
レイにきわめて接近した位置に配こするように専ら構成
されている。但し、カラーフィルタをパネル内部に配置
する場合には。

そのカラーフィルタを構成する材料が液晶の機能に影響
を及ぼさないものでなければならない。

−・般に、気相堆積法によりカラーフィルタを形成する
場合に用いられる色素材料のうち、青色色素層としては
、その色特性、耐熱性、耐光性等の開時性に優れ、かつ
汎用性を有する銅フタロシアニン化合物が代表的に用い
られる。

しかし、一般の銅フタロシアニン化合物には、その製法
上、塩化銅が用いられるので、製品自体にも微量ながら
塩化銅が含有されるのが通常である。このような不純物
を含有する銅フタロシアニン化合物を原料として気相堆
積法によりカラーフィルタを形成した場合、堆積膜中に
も塩化銅が含有されてしまうことになる。ところが、こ
の塩化銅は、各種の実験から、液晶相の体桔抵抗値を著
しく下げる性質をもち、液晶パネルの正常な動作機能の
低下をはじめ、信頼性に犬きく影響を及ぼす欠点を有し
ていた。これでは、たとえカラーフィルタ層と液晶層と
の間にｇ蔽層を存在させたとしても、カラー表示素子の
長期信頼性を保つためには、塩化銅の蚤を規制すること
が重要となる。

本発明は、このような問題点に鑑みて提案されるもので
、青色色素層に銅フタロシアニン化合物を用いる構成で
カラーフィルタ層をパネル内部に配置したとしても、液
晶表示パネルの機能低下を招かず、長期にわたり信頼性
を有するカラー液晶表示素子を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明において、と記の問題点を解決するために講じら
れた手段は、一対の電極基板の間に液晶を挟持し、それ
らの電極基板のいずれか一方の基板の内側にカラーフィ
ルタを配設して成るカラー液晶表示素子において、カラ
ーフィルタを構成する色素層のうち少なくとも青色色素
層が銅フタロシアニン化合物の気相堆積膜より成り、か
つその青色堆積膜中に不純物として含有される塩化銅を
１０ｐｐｍ以下に抑制したことを特徴とするカラー液晶
表示素子とするものである。

［作　用］ 本９ｉ’Ｅｌの青色色素層を形成する銅フタロシアニン
化合物の製造法としては、通常、無水フタル酸、尿素、
塩化銅及び触媒を溶媒等の液相あるいは固相中で反応さ
せる「尿素法、別名フィラー法」、又はフタロジニトリ
ル及び塩化銅を溶媒等の液相あるいは固相中で反応させ
る「フタロジニトリル法」等の合成方法によっている。

そして、これらの方法において、本発明の目的である塩
化銅を除去する手段としては、下記の４方法がある。

（１）塩化銅を錯イオンとして塩酸溶液やアンモニア溶
液中に溶かし出す“酸−アルカリ洗浄法′°。

（２）銅フタロシアニン化合物を濃硫酸に溶解させたの
ち水中に再結晶させるとともに、塩化銅を水溶液中に溶
出させる゛硫酸洗浄法”。

（３）減圧下での昇華温度の差により塩化銅を分別する
“昇華分別法”。

（４）　Ｊ：、記３方法からいずれかを組合わせた分別
法。

等が挙げられ、特に（３）“昇華分別法”が、微量不純
物を効率よく除去できる点や作業性、効果等の点から最
も好ましいとされている。更に詳しくは、（３）の“昇
華分子ｆｌｆ法”で塩化銅を１０ｐｐｍ以ドに抑えるた
めには、真空度１０−４〜１Ｏ−６ｔｏｒｒで窒素ブロ
ー下、４００℃、１時間、重版グレードの銅フタロシア
ニン化合物を加熱し、含有する塩化銅を昇華分別する方
法が好ましい。

また、カラーフィルタを構成する青色色素層以外の色素
層、即ち赤色色素層及び緑色色素層は、アントラキノン
系、インジコ系、フタロシアニン系、ペリレン系、ペリ
ノン系、キナクリドン系。

イソインドリノン系の染顔料が用いられる。

本発明のカラーフィルタにおける色素層のパターン形成
グは除去すべき色素層の下部にレジストマスク（以下ア
ンダーマスクと呼ぶ）を設け。

下部のアンダーマスクを基板から除くことによってその
との色素層をも同時に物理的に除去する、いわゆるリバ
ースエツチング法（又はリフトオフ方法）を用いてなさ
れるのが好ましい。

これは後で溶解可滝な物質を用いてアンダーマスクを形
成後、その上に蒸着色素層を設け、しかる後にアンダー
マスクを溶解することによって所望のパターン形成を行
なうものである。リバースエツチング法によればアンダ
ーマスク自身が除去されることによってパターンが形成
されるので基板とにカラーフィルタを同一平面上に形成
できる。

［実施例１ 以下１本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は、ＴＦＴ上に色素層を形成させる過程の一実施
例を示す概略断面図である。

第１図（ａ）において、先ず基板（ガラス；コーニング
社製７０５９）　Ｓの上に、１００ＯＡのＩＴＯ膜から
なる画素電極１５を、フォトリソ工程によって所望のパ
ターンに形成した。次に同図（ｂ）において、ＡＦを１
００ＯＡ厚に真空蒸着し、フォトリソ工程により所望の
パターンのゲート電極１を形成した０次に同図（Ｃ）に
おいて、感光性ポリイミドから成る絶縁膜５を１００Ｏ
Ａ厚に塗布し、露光・現像処理により、画素電極１５が
、ドレイン電極４とコンタクトする為のスルーホールを
形成した。次に同図（ｄ）において、Ｎ２で希釈された
５ｉＨａを真空中でグロー放電法によって堆積させるこ
とにより、ａ−Ｓｉ層からなる２０００Ａ厚の光導電Ｐ
！１ｔｅ（イントリンシック層＝ｉＢ）を形成した後、
その上に同様な工程によりａ−Ｓｉ層からなるｎ′層１
７を形成し、更にドライエツチング法により前記ｎ・層
１７を所望の形状にエツチングして薄膜トランジスタを
形成した０次に同図（ｆ）において、ＡＰを１００ＯＡ
厚に真空蒸着し、フォトリソ工程により所望のパターン
のソース電極３及びドレイン電極４を形成した。

このようにして薄膜トランジスタの形成された画素電極
（ドレイン電極４）上に同図（ｇ）に示すように色素層
（カラーフィルタ）　１４を形成した。

ここで色素層（カラーフィルタ）　１４の基板上への形
成過程を更に詳しく説明する。

先ず、銅フタロシアニン化合物の精製を以下の様に行な
った。　Ｎｏポートに市販の銅フタロシアニン（例えば
°“ヘリオゲン・ブルーＬ７０８０°’　ＢＡＳＦ製）
を所定’ｆ入れ、真空容器内に設置し、真空度１０’Ｔ
ｏｒｒにおいて、ｌｌ！０ポートを４００℃に加熱し、
Ｎｏポート周辺に微量のＮ２ガスをフローさせながら１
時間保持した。しかる後、室温まで放冷し、真空容器内
から１ｌＩＱポートを取り出し、精製銅フタロシアニン
とした。

次いで、スピンナー塗布法により、ポジ型レジスト（商
品名、　０ＦＰＲ８００、東京応化１）を５０００〜？
０００Ａの１漠厚で画素電極上に塗布した０次に９０℃
、３０分間のプリベータを行なった後、紫外光にてマス
ク露光を行ない専用現像液に１分間浸漬し、同じく専用
リンス液に１分間浸漬してレジストマスクを形成した０
次にレジストマスクの形！されたフォトセンサーアレイ
全面に露光を行ない溶剤に可溶とした。続いてフォトセ
ンサー７レイとＩｌ！ｏポートに詰めた精製銅フタロシ
アニンを真空容器内に設置し、真空度１Ｏ−５〜１Ｏ−
６ＴｏｒｒにおいてＭｏポートを４５０〜５５０℃に加
熱し、銅フタロシアニンの蒸着を行ない膜厚は４０００
Ａとした。しかる後に０ＦＰＲ専用現像液中にて浸ｆｆ
ｌ攪拌を行ない、レジストマスクを溶解しながら蒸着膜
の不要部分を除去することによってパターン状青色色素
層を形成した。続いてこのパターン状青色色素層の形成
されたフォトセンサーアレイ上に、同様な工程で０ＦＰ
Ｒ８００を塗布し露光・現像した後、次のパターン状緑
色色素に相当するレジストマスクを形成した。全面露光
後空蒸Ｍ機に設置し、今度はｐｂフタロシアニンを４５
０〜５５０℃で蒸着し３０００Ａの膜を得た。しかる後
に現像液で浸漬攪拌し、パターン状緑色色票層を形成し
た。さらに全く同様な工程により、ペリレンテトラカル
ボン酸誘導体系の赤色色票として、イルガジンレッドＢ
Ｐ丁　（商品名チバガイギー製ＣＩ　Ｎｏ７１１２７）
を、４００〜５００℃で約３００ＯＡ蒸看し、現像液処
理によりパターン状赤色色素層を得た。

このようにして色素層を形成した後、第１図（ｈ）で示
すように、基板上の全面に透明絶縁層１Ｂとしてネガレ
ジスト（例、東京応化ｔｌＪＯＤＵＲ）を形成し、更に
その全面Ｆにポリイミド樹脂を。

＋２０ＯＡ厚に塗布し、２５０°Ｃ２１時間の加熱硬化
を行ってポリイミド樹脂層１９を形成し、しかる後に、
該ポリイミド樹脂ＦＥｌ１９の表面をラビング処理して
液晶を配向させる配向機能を付寥させた。

この様にして配向機能を付饗したポリイミド樹脂層から
成る電極基板と、他方の対向電極基板とを対向させ、そ
の間隙に液晶を注入することにより、カラー液晶表示素
子を構成することができる。

また、色素層の他の構成法としては、ＴＰＴを形成した
電極基板上だけでなく、第２図に示すように他方の電極
基板上に形成された透明電極上に色素層を形成して、前
記第６図に示したカラー液晶表示素Ｉに構成することも
できる。

又１本発明は液晶として前述したＴＮ型液晶の他に強誘
電性液晶、特に少なくとも２つの安定状態を示すカイラ
ルスメクチック液晶を用いることができる。

［発明の効果］ 以上、説明したとおり、本発明によれば、予め銅フタロ
シアニン化合物から塩化銅を精製分離しその含有量を低
減させているため、この精製銅フタロシアニン化合物を
用いて気相堆積法により形成されたカラーフィルタの青
色色素層中に含まれる塩化銅の量も低減され、液晶表示
セル内部にカラーフィルタを配設した構成をとっても液
晶の電気光学的性能に影響を及ぼさず、液晶表示パネル
としての機能及び耐久性に優れた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（ａ）〜（ｈ）は本発明による色素層形成過程の
−・実施例を示す概略構成図、第２図は本発明の別な一
実施例を示す構造断面図、第３図及び第４図はＴＦ丁基
板の斜視図及び平面図、第５図はそのＡ−Ａ　’に沿っ
た断面図、第６図はカラー液晶表示装置の基本構造図で
ある。 １、Ｉａ〜１ｄ；ゲート電極、 ｌａａ、　ｔａｂ；ゲート線（行電極）、２ａ〜２ｄ；
ＴＦＴ層。 ３　、３ａ、　３ｂ；ソース線（列電極）、４．４８〜
４ｄ；　ドレイン電極、 ５、５ａ、　５ｂ、　９　；絶縁層、 ７、Ｓ；基板。 ８；対向′心棒、 工０；シール部材、 Ｉｌ、液晶層。 １２、　＋３．偏光子。 １４、１４ａ　〜１４ｄ　　；カラー７４　）ｔｙ夕２
１５；画素電極、 １６；光導電層（ａ−３ｉ（ｉ）　）　。 １７；ｎ一層（ａ−５ｉ（ｎｌ））、 １８−透明絶縁層、 １９；ポリイミド樹脂層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の電極基板の間に液晶を挟持し、それらの電極基板
   のいずれか一方の基板の内側にカラーフィルタを配設し
   て成るカラー液晶素子において、カラーフィルタを構成
   する色素層のうち少なくとも青色色素層が銅フタロシア
   ニン化合物の気相堆積膜より成り、かつその青色堆積膜
   中に不純物として含有される塩化銅を１０ｐｐｍ以下に
   抑制したことを特徴とするカラー液晶素子。