JPS62247332A - カラ−液晶表示セルの製造法 - 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】 本発明はカラー液晶表示セルの製造法、特に半導体アレ
イが一体化されて設けられたカラー液晶表示セルの製造
法に関する。

液晶による表示装置は、 （１）　受動型（パッシブ）ディ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（アクティブ）ディスプレイに見られない特徴
を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５０−１７５９
９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木／　ｍ　ｍ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（Ｔ
ＦＴ：Ｔｈ１ｎ　　ＦｉｌｍＴｒａｎｓ（Ｓｔｏｒ）を
需ル＋かψ、のでア計ＴＰＴ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″′、前記ゲート電極上に絶＋１！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’に沿って切断
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、Ｉｎ、Ｏ
，，５ｎ０２等の透明導電膜或いは場合によってＡｕ。

ＡＩ、Ｐｄ等の金属薄膜が使用される。１＃。

１′′及び２″、″　はそれぞれゲート電極及びソース
線であって、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ。

Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ等の金属が使用される。５゜５′は絶
縁膜■をｌａ、ｌａ’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
ティック（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。

ｌａ’　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
る間に限って）、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交点（セ
グメント）に対応して無機材料の薄膜フィルターを設け
た表示装置が知られている。

このフィルターは、例えばＭｇＦ、層及びＴｉ０２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、干渉フィ
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、この種の干渉フィルターは、
観察方向或いは外光の入射方向によって分光特性がかな
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。

−に姿ｇＢｌ÷　μＶ鶴占Ｌ−儒λ丁た六れトφ、めで
島り、本発明の主な目的は、半導体駆動回路が基板上に
一体化されて設けられたカラー液晶表示セルの製造法を
提供することにある。

又、別な目的はカラーフィ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
ィルタ・−を有するカラー表示セルの製造法を与えるこ
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
セルの製造法を与えることにある。

本発明のかかる目的は、対向する基板間にセルの製造法
において、対向配置する２枚の基板のうちの一方の基板
に有機着色化合物を含有するカラーフィルター及び、該
力長−フイルターと前記液晶との直接接触を防止する有
機高分子層又は無機絶縁層を設け、前記有機高分子層又
は無機絶縁層をラビングする工程と、前記２枚の基板を
対向配置させる時、前記カラーフィルター及び有機高分
子層又は無機絶縁層が内側に配置される様に前記２枚の
基板を対向配置する工程とを有することを特徴とするカ
ラー液晶表示セルの製造法によって達成される。

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ィルターを用いることにより、多層
膜干渉フィ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。染料フィルタ
ー６．６′は、表示セルの対向基板の内壁側、例えば半
導体駆動回路が設けられた基板Ｓのドレイン電極４”、
＃′上に、一保護層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１１に
近い壁面の側を指している。

又基板７及びＳを挟持する形で、２枚の直線偏光板１３
及び１４が設けられている。

染料カラーフィルター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
各色のフィ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、この様なフィ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、ｌａ’〜ｌａ”１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って
も良い。

カラーフィルター用の染料としては種々の染料であフて
良いが製造上の点で昇華性染料が好適に使用される０代
表的なものを例示すれば例えば、カロチンピンク、プリ
ルレッド４ＧＨ，プリルレッドＢＬＨ等（以上赤色系）
：ダイアモンドグリーンＧｌ（、マラカイトグリーン等
（以上緑色系）；ベージイックシアニン６０Ｈ，カロチ
ンブルーＧＬＨ等（以上青色系）などの有機着色化合物
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。

上記の様な染料フィルターでは、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た
って１回の操作でフィルタ一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
、薄膜干渉フィ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、上記の染料フィ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≦、例えばポリバラキシ
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。

５ｉ０２．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。

該保護層は染料フィルター・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、染料フィ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う方
法等が採用される。

特に本発明では、前述した有機高分子層又は無機絶縁層
で形成した保護層をラビングした時には、かかる保護層
が染料カラーフィルターからの剥離を生じることがない
ので、ラビング処理時に生じていた膜はがれが原因とな
っていた液晶層の経時における抵抗の低下を防止するこ
とができる。アクティブマトリクス方式では、かかる液
晶層の経時における抵抗の低下は、液晶層へ印加される
実効電圧の低下を意味するものであるが、本発明の製造
法では、液晶層の経時における抵抗の低下を有効に防止
することができる。

第５図は、上記の例の変形として、染料フィルターを半
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。

以下、本発明を実施例に従って説明する。

〔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、ｌａ’。

・・・を設け、その上に５ｉ０２の蒸着膜からなる絶縁
膜Ｉを設け、さらに絶縁膜■の上にアモルファスシリコ
ンの半導体２１２’　ｌ　２’　ｌ　２”　１・・・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Ｉｎ、Ｏ，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
１０００人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Ｉｎ２Ｏ，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８００人の蒸着膜を
染料カラーフィルターとして設け、さらにこの染料カラ
ーフィルターを覆う３０００人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
と染料カラーフィ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
ギャップのセル内に正の誘電異方性をもつネマチック液
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　　　１ ＋＋７）　　　　ｑ６ｆ’ｉ＋ｆノ抵 本発明例　１．２Ｘ１０”Ω・ｃｍｌ、２×１０■Ω”
ｃｍ比較例　　１．２Ｘ１０”Ω・ｃ　ｍ　　　　６Ｘ
１０　”Ω・ｃｍ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
置として有効であって各種パネルディスプレイ；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、 ｌａ、ｌａ’　　、ｌａ’、ｌａ”′　、１ａ”″・・
・ゲート線、１．　１１　、ｔｌｌｌ”　　＠４・ゲー
ト電極、２．２’　、２″、２″′・・・半動体、３゜
３’　、３”、３”、３”・軸ソース線、４゜４’、４
”、　　”　・・・ドレイン電極、５．５’　。 ９、Ｉ・・・絶縁膜、６．６′・・・先遣へい部材、７
、Ｓ・・・基板、８・・・導電膜、１０・・・スペーサ
ー、１１・・・液晶層、１２．１２’・・・保護層、１
３゜１４・・・偏光板、１５・・・反射板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対向する基板間に液晶層を挟持し たカラー液晶表示セルの製造法において、対向配置する
   ２枚の基板のうちの一方の基板に有機着色化合物を含有
   するカラーフィルター及び、該カラーフィルターと前記
   液晶との直接接触を防止する有機高分子層又は無機絶縁
   層を設け、前記有機高分子層又は無機絶縁層をラビング
   する工程と、前記２枚の基板を対向配置させる時、前記
   カラーフィルター及び有機高分子層又は無機絶縁層が内
   側に配置される様に前記２枚の基板を対向配置する工程
   とを有することを特徴とするカラー液晶表示セルの製造
   法。