JPS6370828A - マトリクス型液晶表示装置およびその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、液晶を用いたマトリクス型液晶表示装置およ
びその製造方法に関する。

従来の技術 近年、液晶表示装置は、画像表示などのような、より多
くの情報表示を必要とするものが要求され、このためセ
グメント型から、ドントマトリクス型構成のものに移行
し、さらにカラー化の方向へ進みつつある。

−ＩＩに、マトリクス表示は、一対の電極をそれぞれ帯
状に分割し、一方を走査電極、他方を信号電極として互
いに直交するように組合せ、この一対の電極間に液晶を
充填した構造のものが知られている。これは分割された
それぞれの電極群の各交差点が絵素を形成し、これらの
電極群に選択的に電圧を印加することによって、任意の
情報を表示することが出来るものである０通常このよう
な表示装置の駆動は、走査１を掻を一定の周期で線順次
走査し、これと同期させて信号電極には情報に応じた信
号電圧波形を印加するいわゆる時分割駆動方式が用いら
れる。

このようなマトリクス型液晶表示装置において、カラー
表示をさせる場合の従来の構成（例えば著者：佐胚　進
、液晶とその応用、昭和５９年１０月、出版：産業図書
（１１）について図面を用いて説明する。第４図は上記
従来のカラー表示用マトリクス型液晶表示装置の構造を
模式的に示した要部断面図である。すなわち第４図は、
信号電極４上に例えば赤、緑、青などの複数色のフィル
ター層２をそれぞれ列状に設けた構造であって、赤、緑
。

青のそれぞれの信号電極４には、それぞれ対応するカラ
ー信号電圧を供給することによってカラー表示を行なう
ものである。

また、このような構成のマトリクス型液晶表示装置の製
造方法としては、透明な第１の基板１の上にＩＴＯ（錫
を含む酸化インジウム）などの透明な導電性被膜を形成
し、その上にホトレジスト層を形成したのち、これをホ
トマスクを用いて露光し、その後現像処理した後、前記
導電被膜をエツチングする。その後、レジスト層を除去
して透明な帯状の信号電極群４を設ける。次に、この信
号電極群４上に複数色のカラーフィルター層２を設ける
。このフィルター層２の形成手法としては、−ｉにホト
リソ法あるいは印刷法によって形成され、通常前者はゼ
ラチン層をホトマスクを用いてホトリソ法で前記信号電
極４に合せてその形状に設け、これを染料を用いて染色
する手法がとられ、この場合、各色間様の手法で順次染
色されるため、例えば赤、緑、青の３色フィルターの場
合は、上記工程を３回繰返し行なうことによって達成さ
れる。また、後者の場合は、有機系樹脂中に顔料を分散
させたインクを直刷りあるいはオフセント印刷する手法
がとられる。その後、このようにして信号電極４および
カラーフィルター層２が設けられた基板１上には配向膜
５が形成される。他方第２の基板６上には同様の手法で
透明な走査電極群８とその上に配向膜９が設けられる。

その後、基板ｌおよび６をそれぞれの電極群４，８が直
交するように対向させ、一定の間隙の保って貼り合され
、前記間隙に液晶材料１０を充填してマトリクス型液晶
表示装置が完成される。

発明が解決しようとする問題点 従来の構成のマトリクス型液晶表示装置では、カラーフ
ィルターＮ２は、電極４上に設けられ、通常、ホトリソ
法あるいは印刷法によって形成される。このような従来
の液晶表示装置およびその製造法においては２つの大き
な問題点があった。

すなわち１つ目の問題点は構成上の問題として、これら
の手法で形成されたフィルター層の色純度は、その膜厚
が薄いものは悪く、厚いもの程良いのが一般的である。

ところが液晶表示装置の光学特性は、電極上にそのよう
な絶縁層が形成された場合、印加電圧に対する透過光量
の立上り特性（以下急峻性という）、あるいは闇値電圧
特性が著しくそこなわれる。このため、特に表示容量の
大きいマトリクス型表示装置を時分割駆動する際、この
急峻性の悪化は表示のコントラストを低下させ、また闇
値電圧の増大は駆動電圧を高くするという欠点があった
。２つ目の問題点は製造方法に関する問題であり、基板
１．６上に形成する透明電極４，８および染色法で形成
されるカラーフィルター層２の形成手法としては、ホト
マスクを必要とするホトリソ法で形成される。この場合
、ホトマスクの製作に高価な費用を要するばかりでなく
、煩雑な多くの工程を必要とする。さらに、微細に細分
割された電極４上に位置ずれなくカラーフィルター層２
を均一に形成するためには極めて高度な位置合せ技術が
要求される。このためこのような従来の製造方法では高
度の技術と、多くの工程を要するためマトリクス型液晶
表示装置の製造に際して、コスト高となるという欠点が
あった。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するため、本願第１の発明
にかかるマトリクス型液晶表示装置は、第１の透明な基
板上に帯状の複数色のフィルター層および各色のフィル
ター層のそれぞれの間隙に帯状の遮光層を設け、その後
、フィルター層上に、このフィルターと同一幅の透明な
複数の帯状電極群を設け、第２の透明な基板上に帯状の
透明な複数の電極群を設け、この電極群のそれぞれの間
隙に帯状の遮光層を設けて、その後第１の基板と第２の
基板とをそれぞれの帯状電極群が互いに直交するように
対向させて絵素をマトリクス状に構成し、両基板間に液
晶材料を充填した構成である。

また本願第２の発明にかかるマトリクス型液晶表示装置
の製造方法は、透明な第１の基板上に、複数色の帯状フ
ィルター層を設ける工程と、この帯状フィルターのそれ
ぞれの間隙に帯状の遮光層を設ける工程と、その後これ
らのフィルター層および遮光層の上に透明な導電膜を設
ける工程と、その後この導電膜上に、紫外線の照射で架
橋し、硬化するポリイミド系のネガ型レジスト層を形成
する工程と、その後基板の裏面より紫外線を照射したの
ちホトレジスト層を現像する工程と、その後透明導電膜
をエツチングする工程と、第２の透明な基板上には、複
数の帯状の遮光層を設ける工程と、その後、その上に全
面に互って透明な導電膜を形成する工程と、その後その
上に前記ネガ型レジストを全面に形成する工程と、その
後基板裏面より紫外線を照射した後ホトレジスト層を現
像する工程と、その後透明導電膜をエツチングする工程
と、その後第１の基板と第２の基板とをそれぞれの電極
群が直交するように対向させて所定の間隙を保たせて貼
り合せる工程と、その後その間隙に液晶材料を充填する
工程とを有する構成である。

作用 本発明は、上記の構成のように液晶の特性を悪化させる
フィルター層が電極上に設けられていないため、液晶の
印加電圧に対する透過光量の急峻性が改善され、かつフ
ィルター層での電圧ロスがなくなるため、駆動電圧の低
減が可能となる。これらの結果、コントラストが高く、
低駆動電圧で動作する表示装置が得られる。

また、本発明の製造方法は、カラーフィルター層および
遮光層をホトマスクとして用いる製造方法であるため、
高価なホトマスクを必要とせず、筒便な手法で、しかも
カラーフィルターと透明電極との位置ずれが皆無となる
。

このため、高性能の液晶表示装置を高精度で容易に安価
に製造出来る。

実施例 −以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例におけるマトリクス型液晶表
示装置の構造の要部を模式的に示した断面図であり、第
２図、第３図は製造過程を示す要部断面図である。

第２図（ａｌにおいて、１は透明なガラス基板であり、
この上に帯状の複数色のカラーフィルター層２を設ける
。ここでフィルターＮ２は、有機系樹脂中に顔料を分散
したインクを用い印刷法で形成する。ここで用いるそれ
ぞれの顔料は紫外線に対してその吸収が比較的少ないも
のであってこの帯状フィルター層２は、赤、緑、青の３
色を一単位とする繰返し配列のストライプであり、各色
の線幅はそれぞれ０．５鶴で、そのピッチは０．６ｍで
あり、７２０本形成されている。次に、各色のフィルタ
ー層２の間隙には、上記と同様の手法で絶縁性の遮光層
３を帯状に形成する。ここで用いる遮光層は紫外線をも
吸収するものである。この遮光ＩＪ３０線幅は０．１１
１１であり、そのピッチは０．６■貢である０本数は７
１９本あり、さらに前記カラーフィルターＮ２の１木目
と７２０本目０両外側には線１１１０１１の遮光層を設
けた。その後これらのカラーフィルター層２と遮光層３
上の全面に亙って、透明な導電１１１４ａを形成する。

この被膜としては、錫を含む酸化インジウム（以下ＩＴ
Ｏと呼ぶ）をスパッタ手法により形成した。

その後、このＩＴＯ膜４ａ上にポリイミド系のネガ型ホ
トレジスト層５ａを全面に形成する。このレジストとし
ては３００〜４００ｎｍの波長域に吸収をもつネガ型ホ
トレジストで、紫外線の照射により架橋し、硬化するも
のである。その後基板ｌの裏面より紫外線１１を照射す
る。その後第２図（ｂｌに示すように、このレジスト被
膜５ａを現像する。その結果遮光層３に位置する部分の
レジスト層は除去され、カラーフィルター層２上に位置
する部分のレジスト層のみ残ることになる。その後、こ
のレジスト層２を１７０℃で１時間加熱し、硬化を促進
させる。このようにして形成されたレジスト層５は後に
液晶配向膜５として用いられる。

その後、第２図（Ｃ１に示すように遮光層３上の露出さ
れたＩＴＯ膜４ａをエツチングして、カラーフィルター
層２上に帯状のＩＴＯの透明電極群４が設けられる。

次に、第３図Ｔａｌにおいて第２の透明基板６上には、
前記と同様の手法で帯状の遮光層７を形成する。この遮
光層７の線幅は０．Ｉｎ、そのピッチは１．６■−で、
本数は２０１本である。ここで１木目と２０１本目０遮
光層の線幅は１０ｍとした。

その後、その上に全面にＩＴＯの被膜８ａを前記と同様
の手法で形成する。さらにその後、その上に前記のポリ
イミド系ホトレジスト被膜９ａを形成した後、基板６の
裏面より紫外線１１を照射し、その後ホトレジスト被膜
９ａを現像する。その結果、第３図（ｂ）のように遮光
層７の上に位置する部分のレジスト被膜は除去される。

この結果線幅１．５ｆｉの帯状のレジスト層９が形成さ
れることになる。その後、このレジスト層９を１７０℃
で１時間加熱し、硬化を促進させる。このようにして形
成されたレジスト層９は後に液晶配向膜９として用いら
れる０次に、遮光層７上の露出されたＩＴＯ被膜８ａを
エツチングする。その結果、第３図（Ｃ１のように液晶
配向膜９の下に帯状の透明なＩＴＯの電極群８が形成さ
れる。この電極群８の線幅は１．５鶴であり、その本数
は２００本である０以上のようにしてカラーフィルター
１１ｉ１２、透明電極群４，８、遮光層３，７、および
液晶配向膜５．９が形成された。基板１．６を第１図の
ようにそれぞれの電極群４．８が互いに直交するように
対向させて、所定の間隙を保って貼り合せ、その間隙に
液晶材料ｌＯを充填してマトリクス型液晶表示装置を完
成させた。

発明の詳細 な説明したように、第１の発明のマトリクス型液晶表示
装置によれば、電極群をカラーフィルター層上に形成し
、さらに隣接する各フィルター間および他の基板の電極
間に遮光層を設けた構成にしているので、フィルター層
による液晶特性の悪化が全くなくしたがって色純度の良
い厚い膜のカラーフィルターが使用出来る。さらに各基
板に設けられた帯状の遮光層はマトリクス状に構成され
ることになるため、隣接する絵素と絵素の間から漏れる
不用な透過光を遮断出来る。このため、低駆動電圧で動
作し、コントラストの極めて優れた色バランスの良いカ
ラー表示が得られる。

また、第２の発明のマトリクス型液晶表示装置の製造方
法によれば、カラーフィルター層および遮光層をホトマ
スクとして用いる手法であるため、高価なホトマスクを
必要とせず、しかもカラーフィルターと電極との位置ず
れが皆無となる。このため、高性能のマトリクス型液晶
表示装置を高精度で容易、かつ迅速に、しかも低コスト
で製造し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１の発明の一実施例におけるマトリクス
型液晶表示装置の構造を模式的に示す要部断面図、第２
図ｆａｎ、　（ｂｌ、　Ｔｃ）および第３図（ａｌ、　
ｆｆ１ｌ。 ｔｅｌは本願第２の発明の一実施例におけるマトリクス
型液晶表示装置の製造過程を示す要部断面図、第４図は
従来のマトリクス型液晶表示装置の構造を示す断面図で
ある。 １．６・・・・・・透明基板、２・・・・・・カラーフ
ィルター暦、３．７・・・・・・遮光層、４．８・・・
・・・透明電極群、４ａ、８ａ・・・・・・透明導電被
膜、５．９・旧・・液晶配向膜、５ａ、９ａ・・・・・
・ネガ型ホトレジスト被膜、１０・・・・・・液晶材料
、１１・・・・・・紫外線。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ｔ、ｃ−・
−五３９基猥

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対向する一対の透明な基板を設け、一方の基板
   の他方の基板との対向面に、帯状の複数色のフィルター
   層を設け、前記フィルター層のそれぞれの間隙に帯状の
   遮光層を設け、前記フィルター層上に、このフィルター
   層と同一幅の透明な帯状電極を設け、他方の基板の一方
   の基板との対向面に透明な複数の帯状電極を設け、前記
   帯状電極のそれぞれの間隙に遮光層を設けて他方の基板
   の帯状電極と直交するように対向させて絵素をマトリク
   ス状に構成し、前記一対の基板間に液晶材料を充填した
   ことを特徴とするマトリクス型液晶表示装置。
2. （２）透明な第１の基板上に、複数色の帯状フィルター
   層を設ける工程と、前記帯状フィルター層のそれぞれの
   間隙に遮光層を設ける工程と、その後前記フィルター層
   と遮光層を覆うように全面に透明な導電性被膜を設ける
   工程と、その後、前記導電膜上に、紫外線の照射で架橋
   し、硬化する、ポリイミド系のネガ型ホトレジスト層を
   形成する工程と、その後、第１の基板の裏面より紫外線
   を照射したのち前記ホトレジスト層を現像する工程と、
   その後前記透明導電膜をエッチングする工程と、透明な
   第２の基板上に、帯状の遮光層を設ける工程と、その後
   第２の基板上に全面に亙って透明な導電膜を形成する工
   程と、その後その上に前記ネガ型ホトレジストを全面に
   形成する工程と、その後第２の基板の裏面より前記紫外
   線を照射した後、前記ホトレジスト層を現像する工程と
   、その後前記第２の基板上の透明導電膜をエッチングす
   る工程と、その後前記第１の基板と第２の基板との間隙
   に液晶材料を充填する工程とを有するマトリクス型液晶
   表示装置の製造方法。