JPH0120428B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜技術分野＞ 本発明はマトリツクス型電極を有するカラー液
晶表示装置に関し特にそのカラー表示用電極構造
に関するものである。 ＜従来技術＞ 液晶パネル構造が比較的簡単でかつフルカラー
表示が可能であり、またパネルに用いているガラ
ス基板厚に起因する表示の色ずれがほとんどない
表示品位の良好なカラー液晶表示装置として、液
晶パネルの内部に多色カラーフイルタ層を形成し
た液晶表示装置が既に発表されている。このう
ち、代表的なカラー液晶表示装置のパネル構造を
第１図に示す。相対向する２枚のガラス基板１の
対向面上にマトリツクス電極を構成する信号側透
明電極２と走査側透明電極２′が形成され、その
上に配向層３がコートされている。信号側透明電
極２上には重畳して赤緑青のカラーフイルタ層
４，４′，４″が層設され、また配向層３間にはツ
イステツドネマテイツク液晶５が介設されて電界
印加に応答したカラー表示が実行される。ガラス
基板１の外方には液晶分子の配向変換を顕視化す
る偏光板６が偏光方向を直交させて配設されてい
る。７は偏光方向、８は電極２，２′に接続され
る電源、９は背面側に設置された白熱灯、螢光
灯、EL発光灯の光源、１０は観測者を示す。 第１図に示すパネル構造では透明電極２上にカ
ラーフイルタ層４，４′，４″が形成されている
が、この構造では第２図に示す如くカラーフイル
タ層４，４′，４″での電圧降下により閾電圧V_th
が高くなるという問題及び第３図に示すようにカ
ラーフイルタ層４，４′，４″自体の膜厚のばらつ
きにより閾電圧V_thが変動するという２つの問題
がある。図中のl₁はカラーフイルタ層がない場
合、l₂はカラーフイルタ層がある場合の印加電圧
対光透過率特性曲線である。 液晶を用いたXYマトリツクス表示では大容量
の情報を表示するためには必然的に電極数が増加
する。この場合、信号側電極のみならず走査側電
極も増加する。そのため、一定フレーム周波数内
で１本の走査側電極に割り当てられる動作期間が
少なくなり、表示コントラストは低下する。これ
まで大容量の情報を表示可能なXYマトリツクス
液晶パネルを駆動する方法として次の２つの駆動
方法が考えられる。 (1) 一方の基板面上でXY方向に交差させた各電
極の交点にスイツチング素子を付加したアクテ
イブ・マトリツクス法。 (2) 電圧オン・オフ時に液晶に印加される実効電
圧の比（動作マージン）を最大にするようにバ
イアス電圧を最適化する電圧平均化法。 (1)の方法では実質的にスタテイツク駆動がで
き、オン時に充分な電圧が印加できるため、良好
な表示コントラストが得られる反面、XY電極の
交点にスイツチング素子として薄膜トランジスタ
を形成することから従来の液晶パネルに比較して
工程が非常に繁雑になり、また均一な特性を有す
るスイツチング素子を形成し難いという問題があ
る。一方、(2)の方法では走査する電極数Ｎが増加
するとオン・オフ時に液晶に印加される実効電圧
の比

【式】が１に接近して動 作マージンが小さくなり、充分な表示コントラス
トが得られないという問題がある。さらにこの動
作マージンが小さくなることに加えてカラーフイ
ルタ層を透明電極の上に設けた場合第２図及び第
３図に示すように閾電圧V_thが変動し、結果とし
て明瞭な表示コントラストが得られない。カラー
フイルタ層の膜厚を薄くし同時に膜厚のばらつき
を減少することにより第２図及び第３図に示すよ
うな閾電圧V_thの変動を改善すれば、良好な表示
コントラストを得ることが可能である。しかしな
がら、カラーフイルタ層をあまり薄くすると所定
の着色濃度が得られず、色純度が悪いカラー表示
しかできなくなる。またカラーフイルタ材料を下
地層に均一に塗布することも困難である。そこ
で、カラーフイルタ層を液晶パネル内に内設した
液晶表示装置でカラー液晶表示を可能にするため
には、カラーフイルタ層を透明電極の下部に設け
る構造が有効であると考えられる。第４図はカラ
ーフイルタ層を透明電極の下部に設けた場合の電
極構造を示す構成図である。第４図の如き構造に
すれば液晶に印加される電圧がカラーフイルタ層
４，４′，４″で降下することなく、またカラーフ
イルタ層の厚さの影響を受けることもなく、直接
透明電極２より液晶へ印加されることとなる。 次にカラーフイルタ層の上に透明電極を形成す
る方法について述べる。カラーフイルタ層の上に
透明電極を形成する場合、透明電極の透過率及び
面抵抗の点から基板温度を高くするとカラーフイ
ルタの変色が起こるため通常の電子ビーム蒸着法
を利用することはできず、低温スパツタリング法
またはイオンプレーテイング法等により透明電極
を形成する必要がある。以下第５図Ａ及び第５図
Ｂを参照しながら説明する。まず、ガラス基板上
に赤、緑、青のカラーフイルタを所定の位置に形
成し、その上に低温スパツタリング法等で透明電
極を形成する。そしてホトレジストをカラーフイ
ルタパターンに沿つてパターン化したのち、透明
電極をエツチングする。このホトエツチング法で
はエツチング液がカラーフイルタ層の下部までま
わり込み、、カラーフイルタ層及び透明電極を剥
離してしまうという問題がある。その他、上記、
ホトエツチング法以外に、リフトオフ法で上部透
明電極を形成する方法がある。この方法では、カ
ラーフイルタ層の上にホトレジストを用いパター
ン化したのち低温スパツタリング法等で全面に透
明電極を形成し、下部のホトレジストを除去す
る。同時に不要部分の透明電極も剥離除去して透
明電極のパターン化を行なう。リフトオフ法で
は、前述したホトエツチング法のようにカラーフ
イルタ層の剥離は見られないが、透明電極をリフ
トオフ法でパターン化する場合、透明導電膜の膜
厚をあまり厚くするとリフトオフし難いという問
題がある。また面抵抗を下げるために基板温度を
上げた場合も同様の問題がある。よつて、リフト
オフ法の場合には透明電極の抵抗値が比較的高く
なり、液晶に充分な電圧が印加されず、そのため
良好な表示コントラストが得られない。 ＜発明の目的＞ 本発明は、フルカラー表示可能な液晶表示装置
に於いて、透明電極をカラーフイルタ層の上層に
設けることにより閾電圧V_thの変動を解消すると
同時に下層に設けられている抵抗値の低い透明電
極と、上層の透明電極とをコンタクトさせること
によつて表示コントラストを改善した新規有用な
カラー液晶表示装置を提供することを目的とする
ものである。 ＜実施例＞ 本発明の１実施例の説明に供するカラー液晶表
示装置の電極構造を第６図に示す。カラーフイル
タ層４，４′，４″の下側即ちガラス基板１の上面
に比較的抵抗の低い透明電極２を設け、この上に
カラーフイルタ層４，４′，４″を形成したのち、
さらにこの上にリフトオフ法により透明電極２″
を形成することによりカラー液晶表示装置の電極
構造が構成されている。以下、製造工程に従つて
詳説する。 実施例 １ 第７図Ａに示す如くガラス基板１上に電子ビー
ム蒸着により比較的抵抗値の低い透明電膜を蒸着
する。この際、ガラス基板１を350℃に加熱する
ことにより透明率として80％以上でしかも面抵抗
として20Ω／cm²以下の透明導電膜が得られた。こ
の透明導電膜をFeCl₃−HCl系のエツチング液で
所定のパターンにエツチングし、透明電極２とす
る。この透明電極２上に感光性を付与した水溶性
高分子膜１１を塗布して第７図Ｂの如くとする。
水溶性高分子膜１１としては、カゼインＧ−90
（東京応化製）に感光材料として重クロム酸アン
モニウムを10wt％の割合で添加したものを使用
し、スピンナによりガラス基板１上に塗布する。
この際、スピンナ回転数は3000RPMに設定し、
水溶性高分子膜１１の膜厚は約0.5μｍとする。次
に露光、現象により所定のパターンにパターン化
し、赤、緑、青の各染料を用いてこの水溶性高分
子膜１１を選択的に染色する。具体的な染色法と
しては赤に染色する部分以外をホトレジストAZ
−1350J.（シツプレイ社製）、で被覆した後その開
口部を染色する。赤の染色条件を下記に示す。 カヤノールミーリングレツド GRA（日本化薬製） 酢酸 純水 10ｇ 10ml 100ml 上記染料にガラス基板を浸漬する。このときの
液温及び浸漬時間は60℃−５分とする。次に上記
ホトレジストを剥離した後、新たにホトレジスト
をパターン化しその開口部を緑に染色する。緑の
染色の場合はアニオン系のシアン染料で染色した
のち、カチオン系のイエロー染料で染色すること
により緑の分光特性が得られる。緑に染色する場
合の１色目及び２色目の染色条件を下記に示す。 カヤクリルピユアブルー FGA（日本化薬製） 酢酸 純水 10ｇ 10ml 1000ml から成る液にガラス基板ごと60℃−５分間浸漬
し、１色目の染色を行なう。引き続いて カヤクリル イエロー 3RL（日本化薬製） 純水 ５ｇ 1000ml から成る溶液に60℃−３分間浸漬し、２色目の染
色を行なつて緑の分光特性を得る。次に、上記ホ
トレジストを剥離した後、新たにホトレジストを
塗布し再度パターン化してその開口部を青に染色
する。青の染色条件を下記に示す。 カヤクリルミーリング ターキユイシユブルー(日本化薬製) 酢酸 純水 10ｇ 10ml 1000ml から成る溶液に60℃−５分間浸漬する。各染料で
水溶性高分子膜１１を染色することによりカラー
フイルタ層を形成した後、第８図に示す如く１層
目の透明電極２上でカラーフイルタ層４，４′，
４″が設けられていない部分１４とカラーフイル
タ層４，４′，４″以外をホトレジスト１３で被覆
して第７図Ｃの如くとし、その上に２層目の透明
導電膜を蒸着する。リフトオフ用ホトレジスト１
３としては、AZ−1350J（シツプレイ社製）を用
い、スピンナにより塗布して約1μｍ程度の膜厚
に設定する。２層目の透明導電膜はイオンプレー
テイング法により形成する。カラーフイルタ材質
として、カゼインなどのタンパク質及び有機染料
を用いていることから、フイルタ自体の耐熱性は
劣つており、従つてイオンプレーテイング時の基
板加熱温度は100〜150℃程度に設定する。この条
件ではカラーフイルタの変色や退色は起こらな
い。本実施例では基板温度150℃でイオンプレー
テイングを行なつた。その他のイオンプレーテイ
ング法による透明導電膜形成条件は下記の如くで
ある。 高周波（RF）の 実効出力 真空度 膜厚 プレーテイング速度 200W １×10^-5Torr まで減圧しそのあと O₂リークして５× 10^-4Torrに設定、 1000Å 10Å／sec 以上により、第７図Ｄに示す如く、透過率約70
％、面抵抗700〜1000Ω／cm²程度の透明導電膜が
得られた。その後、アセトン中にガラス基板を浸
漬し、超音波槽内に約５分間放置したところ透明
導電膜下のホトレジストがアセトンに溶解し、第
７図Ｅに示す如く透明導電膜のパターン化が行な
われる。その結果、カラーフイルタ層４，４′，
４″上に２層目の透明電極２″が得られる。第６図
は走査方向即ち第８図のＸ方向の電極基板断面図
であり、第９図はこれに直交するＹ方向の電極基
板断面図である。１層目の透明電極２上のカラー
フイルタ層４，４′，４″が設けられていない部分
で１層目と２層目の透明電極２，２″間を電気的
にコンタクトさせ、導通状態を得ている。 次に、上記カラーフイルタ層４，４′，４″が形
成されたガラス基板１上にSiO₂を電子ビーム蒸
着法により蒸着し、さらにその上をシラン系配向
剤によつて処理したのち、琢磨布によりラビング
処理する。また、対向配置される他方のガラス基
板も同様にパターン化された透明電極上にSiO₂
を蒸着し、シラン系配向剤処理及びラビング処理
する。これら両ガラス基板の周縁をエポキシ樹脂
で貼り合せたのちエポキシ樹脂を加熱硬化させ、
基板間隙にネマテイツク液晶を注入封止すること
によりツイテツドネマテツク電界効果型のカラー
液晶表示パネルが作製される。 実施例 ２ 実施例１では、第１層目の透明電極２の幅と、
カラーフイルタ層４，４′，４″の幅を同一にして
いるが、カラーフイルタをパターン化するときの
位置ずれを許容するために本実施例では第１０図
に示す如くカラーフイルタ層の幅を若干大きくし
ている。第２層目の透明電極幅は第１層目の透明
電極幅と同一にしているが、これもカラーフイル
タ層と同様に大きくしてもよい。第１１図はＹ方
向の断面図であり、１層目透明電極２上のカラー
フイルタ層４，４′，４″が設けられていない部分
で１層目と２層目の透明電極２，２″間の電気的
コンタクトをとつている。 実施例 ３ 実施例１で２層目の透明導電膜２″の形成には
イオンプレーテイング法を採用したが、本実施例
では低温スパツタリング法で透明導電膜を形成す
る。第８図に於いて、１層目の透明電極２上でカ
ラーフイルタ層が設けられていない部分と透明電
極２以外の部分をホトレジストで被覆したガラス
基板上に低温スパツタリング法によつて透明導電
膜を形成する。実施例１と同様に基板加熱温度は
150〜200℃に設定し、カラーフイルタ層の変色及
び退色が起こらないように制御する。本実施例で
は基板温度200℃で行なつた。その他の低温スパ
ツタリング法による透明導電膜形成条件は次の如
くである。 高周波（RF）の 実効出力 真空度 膜厚 スパツタリング速度 850W 初期の到達真空度７ ×10^-7Torr その後、Ar＋O₂混 合ガス（混合比10： ４）をリークレ４× 10^-3Torrに設定し 1000Å ２Å／sec 上記条件で透明導電膜と形成し、透過率約70
％、面抵抗800〜1200Ω／cm²程度の透明導電膜を
得る。尚、カラーフイルタ材質及びリフトオフ用
ホトレジストは実施例１と同様である。 ＜発明の効果＞ 以上本発明によれば、マトリツクス型電極を有
するカラー液晶表示装置において、カラーフイル
タ層の下部に比較的抵抗の低い透明電極を設け、
さらにカラーフイルタ層の上部にも下部の透明電
極より抵抗値が高いが第２の透明電極を設けるこ
とにより、カラーフイルタ層自体での電圧降下が
改善されかつカラーフイルタ層の層厚むらに起因
する閾電圧V_thのばらつきも改善することができ
る。また、上記の第２透明電極はリフトオフ法に
よるもので、上記理由により比較的抵抗値が高く
ても使用可能であるとともに、カラーフイルタ層
及び下部透明電極の剥離の問題を起こすことなく
第２透明電極を形成できる。このようなカラー表
示用電極により、液晶層に効率よく電圧が印加さ
れ表示コントラストの優れた均一なフルカラー表
示が行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカラー液晶表示装置の構成図で
ある。第２図はカラーフイルタ層を設けることに
より閾電圧が高くなることを示す透過率−電圧特
性図である。第３図はカラーフイルタ層の層厚に
よつて閾電圧がばらつくことを示す透過率−電圧
特性図である。第４図は従来のカラー液晶表示装
置のカラーフイルタ側基板の詳細構成図である。
第５図Ａ，Ｂはホトエツチング法とリフトオフ法
の工程説明図である。第６図は本発明の１実施例
を示すカラー液晶表示装置のカラーフイルタ側基
板の断面説明図である。第７図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅは、第６図に示すカラーフイルタ側基板の製作
工程図である。第８図は第７図Ｃの斜視図であ
る。第９図は第６図に示すカラーフイルタ側基板
の直交方向の断面説明図である。第１０図及び第
１１図は本発明の他の実施例を示すカラーフイル
タ側の断面説明図である。 １……ガラス基板、２……１層目透明電極、、
２′……走査側透明電極、２″……２層目透明電
極、３……配向層、４，４′，４″……カラーフイ
ルタ層（赤、緑、青）、５……液晶、、６……偏光
板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相対向する２枚の透光性基板の対向面上に交
   差するマトリツクス状透明電極を形成するととも
   に、前記一方の基板上の透明電極に対してカラー
   フイルタ層を層設したカラー液晶表示装置におい
   て、 前記マトリツクス状透明電極の少なくとも各交
   差部に対応するカラーフイルタ層の上下面に、前
   記基板側の第１透明電極と、前記カラーフイルタ
   層上の第１透明電極より抵抗値が高くリフトオフ
   法による第２透明電極とからなる２層透明電極を
   形成し、前記第１透明電極と前記各カラーフイル
   タ層上の第２透明電極とをそれぞれ電気的に導電
   せしめたカラー表示用電極構造を具備したことを
   特徴とするカラー液晶表示装置。