JPH02228630A

JPH02228630A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH02228630A
Application number: JP1048501A
Authority: JP
Inventors: Tsuneichi Yoshino; 吉野　常一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-02
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1990-09-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は液晶表示装置に係り、特に高精細なカラー表示
可能な液晶表示装置に関する。

（従来の技術）近年、液晶表示装置は低重量、低消費電力等の利点から
種々の分野で利用されるようになってきた。

このような中、液晶表示装置にはカラー化の要求、大表
示化の要求が高まっており、カラー化の要求に応えるべ
く種々のカラーフィルタが開発されている。

このような液晶表示装置に用いられるカラーフィルタと
しては、例えば液晶表示装置の各画素に対応して透明基
盤上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色部が規則正
しく配列され、更にこれら各画素の周囲を光遮蔽するた
め黒色塗料、または金属蒸着膜等で黒枠（ブラックマト
リックス）を形成して迷光を遮断し、各画素のコントラ
ストを強調させて成っている。

このようなカラーフィルタの色部は、染色法、顔料分散
法、電着法、印刷法等の方法によって形成されるが、表
面には一般に１．０〜数ミクロンの凹凸が形成されてし
まう。

そこでカラーフィルタ上にカラーフィルタ表面の凹凸を
平滑化し、透明導電膜を第１の電極として安定な状態で
形成する目的からオーバーコート層を形成すること考え
られる。

このオーバーコート層の材料としては、一般にアクリル
系の樹脂が使用されているが、このアクリル系の樹脂は
耐熱性が２００℃以下と小さいため、配向膜の焼成温度
をカラーフィルタを使用しない液晶表示装置に比べて小
さくしなければならない。

このような低温工程を余儀なく行うために、本来の液晶
表示装置の性能を損ない、製造歩留まりの障害ともなっ
ていた。更に耐熱性が低いことは、液晶表示装置を長期
間使用することに対してカラーフィルタの劣化を招き、
高精細な表示を不可能としていた。

そこで、このような課題を解決するものとして、特開昭
６０−２４７６０３号公報に記載のカラーフィルタが開
示され知られている。

これは使用するオーバーコート層の材料とじてグリシジ
ルメタアクリレートとグリシジルメタアクリレートのケ
イ皮酸エステルの共重合体あるいはグリシジルメタアク
リレートとエチルアクリレートの共重合体等のアクリル
系樹脂を選定することにより、充分な耐熱性を持たせた
ものであった。

（発明が解１うとする課題）ところが、このようなアクリル系樹脂は表面強度が弱（
、アクリル系樹脂によって形成されるオーバーコート層
上に透明導電膜をスパッタリングいった欠点があった。

本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、耐熱性ある
いは耐久性に優れ長期間にわたって高精細な画像を維持
することが可能であり、また製造が容易な液晶表示装置
を提供することを目的とす本発明の液晶表示装置は、複
数の色部から成るカラーフィルタと、このカラーフィル
タ上に形成されるエポキシ樹脂から成るオーバーコート
層とを備えた第１の電極を有する第１の基板と、第１の
電極に対向した第２の電極を備えた第２の基板と、第１
の基板と第２の基板間に挟持される液晶組成物と、第１
の電極及び第２の電極に接続され、第１の電極及び第２
の電極間に電圧を印加する駆動手段とを具備したことを
特徴としたものである。

（作　用）耐熱性あるいは耐久性の向上に当り、色部自体の耐熱性
について検討してみると、染色法は色部の染料の耐熱性
が小さいため本発明には適していないが、顔料分散法、
電着法あるいは印刷法等の方法によって形成された色部
は顔料を選択すれば２００℃以上の十分に大きな耐熱性
が得られる。特に印刷法は製造の容易さの面からも、本
発明には適している。

しかし、印刷法等によって製造されたカラーフィルタの
表面性は平滑ではないため、オーバーコート層が必要と
なってしまう。

このためオーバーコート層の選定も重要となってくる。

そこで本発明者は種々の実験の結果から、このオーバー
コート層にはエポキシ樹脂が適していることを見い出し
た。エポキシ樹脂はアクリル樹脂等に比べて十分に高い
表面強度を有しており、このため電極形成時のスパッタ
リング等の工程で表面がシワ状になったり、あるいはク
ラックしたりといった問題はない。

このようにオーバーコート層にエポキシ樹脂を使用する
ことによって、スパッタリング等の工程を容易に行なう
ことができる。

しかし、配向膜等の焼成温度を考慮する“と、２００℃
以上の十分大きな耐熱性をカラーフィルタが有している
ことが好ましい。

そこで、特に酸素の遮断能力に着眼し実験した結果、エ
ポキシ樹脂群中で酸素の透過率が１×１０　’ｃｃ／　
ｒｒｒ　・２４ｈｒ　・ａｔｍ以下であるエポキシ樹脂
が液晶表示装置の耐久性、耐熱性の点で好ましい。この
酸素の遮断能力の測定方法には種々のものがあるが、本
明細書中では１イの面積当りの酸素の透過量を測定した
もので、他の樹脂として例えば塩ビ／塩化ビニリデンで
は０．４ｃｃ／ｎ？・２４ｈｒ’ａｔｌｌｓボブロンで
は０．５ｃｃ／ｎｆ　・２４ｈｒ−ａｔｍ程度であった
。

更に酸素透過率が５　ｘ　１０−３ｃｃ／ゴ・２４ｈｒ
・ａｔｍ以下のエポキシ樹脂をオーバーコート層として
使用することが、低温工程の必要なく製造工程を容易な
ものにすると共にカラーフィルタの劣化を防ぐ点からも
好ましい。このようにすることにより、２５０℃以上の
高い耐熱性をも実現することができる。

（実　施　例）以下、本発明の第１の実施例を図面を参照して説明する
。

第１図は、本実施例の液晶表示装置の、特に液晶セル部
分の概略断面図を示すものであり、次のような構成とな
っている。

ガラスからなる光透過性基板（１１）上に、規則的に光
不透過性の樹脂によって形成されたブラックマトリック
ス（１５）が設置されており、このブラックマトリック
ス（１５）間に所望の分光特性が得られるように調整さ
れた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色部（１６ａ）　
、　（１１３ｂ’）　、　（ｌｅｅ）が規則的に複数設
置されてカラーフィルタ（１６）が形成されている。そ
してこのカラーフィルタ（１６）上には、カラーフィル
タ（１６）とオーバーコート層（１９）の双方に対して
良好な濡れ性を示す樹脂として、例えばアクリル樹脂が
接着層（１７）として０．１ミクロンの膜厚で設置され
、また接着層（１７）上にエポキシ樹脂から成るオーバ
ーコート層（１９）が２．０ミクロンの膜厚で設置され
ている。そして更に、オーバーコート層（１９）上に第
１の電極（２１）、配向膜（２５）が順次設置されてい
る。またこの第１の電極（２１）が設置されていない光
透過性基板（１１）上に偏向板（２７）が設置され、第
１の基板（２９）が形成されている。

また同様のガラスからなる光透過性基板（３１）上に第
２の電極（４１）が設置され、この第２の電極（４１）
上に配向膜（４５）が設置されている。また第２の電極
（４１）が設置されていない光透過性基板（３１）上に
は偏向板（２７）が設置され、第２の基板（４９）が形
成されている。

このような第１の基板（２９）及び第２の基板（４９）
に液晶組成物（５１）が挟持され、シール剤（図示せず
）で封止されて液晶セル（１）が構成されている。

そして前述の第１の電極（２１）及び第２の電極（４１
）に接続され、第１の電極（２１）及び第２の電極（４
１）間に所定の駆動電圧を印加するドライバ回路とシフ
トレジスタ回路とを備えた駆動手段（図示せず）が設置
されて液晶表示装置が形成されている。

このような液晶表示装置の製造方法を第２図を参照して
説明する。

まず第２図（ａ）に示すように、ガラスからなる光透過
性基板（１１）上に、感光性黒色基材（１２）を塗布す
る。この時の塗布厚は、１．５〜２．０ミクロン程度あ
れば十分な光学濃度が得られる。次＃にフォトマスク上
から紫外線を照射し、架橋反応により同図に示すように
感光性黒色基材（１２）の潜像（１３）を形成する。

次に、現像を行い第２図（ｂ）に示すように所定の規則
性がある開口部（１４）を有する黒色樹脂膜を形成し、
この後ベーキングにより黒色樹脂膜を固化させてブラッ
クマトリックス（１５）を完成させる。

そしてオフセット印刷機を用いて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）の色部（１６ａ）　、　（ＩＧｂ）　、　（１
０ｃ）を前述の印刷法にて順次形成する。印刷版は水無
し平板がありかい易く、パターン形状も十分なものが得
られる。フォトリソグラフィで形成されているブラック
マトリックス（１５）の規則性がある開口部（１４）の
位置精度は保証されているため、赤（Ｒ）、！！　（Ｇ
）　、青（Ｂ）の各色部（１８ａ）　、　（１６ｂ）　
、　（１８ｃ）は所定の開口部（１４）を塗り潰すだけ
の印刷精度があればよい。

１色の印刷が完了する毎にベーキングにより上記着色部
のインキを固化する。この工程を３回の繰り返すことに
より第２図（ｃ）に示すようなカラーフィルタ（ｔｅ）
を形成した。

この様にして得られたカラーフィルタ（１６）表面は２
．０〜４．０ミクロンの規則的な凹凸を宵しているため
、カラーフィルタ（１６）表面を平滑にするオ−バーコ
ード層（１９）を設置する。しかし、カラーフィルタ（
１６）とオーバーコート層（１９）の接着性を考慮して
、カラーフィルタ（１Ｂ）ともオーバーコート層（１９
）とも強固な接合が得られる、例えばアクリル樹脂を第
２図中（ｄ）に示すようにカラーフィルタ（１６）上に
０．２ミクロンと極く薄い膜厚で塗布し接着層（１７）
を形成イ綻この接着層（１７）の膜厚は、０．１〜０．
２ミクロンと薄い膜厚が好ましい。

この接着層（１７）上に、第２図中（ｅ）に示すように
耐熱性の優れたエポキシ樹脂を２．０ミクロンの膜厚で
スピンコードにより塗布してオーバーコート層（１９）
を形成した。この時のオーバーコート層（１９）の膜厚
は、カラーフィルタ（１Ｇ）の凹凸を平坦にし、カラー
フィルタ（１６）の耐熱性及び耐久性を向上させること
から比較的厚めのほうが好ましいが、動作しない液晶部
分に光が照射されることを防ぐために２．０〜３．０ミ
クロン程度の膜厚が好ましい。またここで使用したエポ
キシ樹脂としては酸素透過率が５　ｘ　１０−３ｃｃ／
ｒｒ？　・２４ｈｒ−ａｔｓ　。

ものを選定して使用した。

上記の工程が完了した基板のオーバーコート層（１９）
上に液晶表示装置の液晶組成物（５１）を駆動させる透
明電極を形成するために、第２図中（【）に示すように
マグネトロンスパッタ装置内に設置してＩ、　　Ｔ、　
　Ｏ，（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）を２００
オングストロームの厚さに蒸着し、所定形状にパタニン
グして第１の電極（２１）とした。

更に第２図中（ｇ）に示すように第１の電極（２１）上
に高分子ポリイミドを塗布し、２５０℃で焼成し、一方
方向にラビングして配向膜（２５）を形成した。また第
１の電極（２１）が設置されていない光透過性基板（１
１）上には、偏向板（２７）を設置し第１の基板（２９
）とした。

またガラスから成る光透過性基板（３１）をマグネトロ
ンスパッタ装置内に設置してスパッタリングるすことに
よって第２の電極（４１）を形成し、この第２の電極（
４１）上に高分子ポリイミドを塗布して２５０℃で焼成
し、一方方向にラビングして配向膜（２５）とした。ま
た第２の電極（４１）が設置されていない光透過性基板
（３１）上に偏向板（４７）を設置し第２の基板（４９
）とした。

このようにして製造される第１の基板（２９）と第２の
基板（４９）の第１の電極（２１）と第２の電極（４１
）が対向するように位置合せし、この第１の基板（２９
）と第２の基板（４９）間に液晶組成物（５１）を注入
し、シール剤で封止して液晶セル（１）とした。

そして第１の電極（２１）と第２の電極（４１）間で所
定の電位差が生じるように各電極を駆動する駆動手段が
第１の電極（２１）と第２の電極（４１）に夫々接続さ
れ、液晶表示装置となる。

以上、詳述してきたように、液晶表示装置のオーバーコ
ート層（１９）にエポキシ樹脂を使用したことにより、
カラーフィルタの耐熱性が向上し、配向膜（２５）の焼
成温度を２５０℃と高くしてもカラーフィルタが劣化す
ることはなかった。このため従来のように配向膜（２５
）　、　（４５）あるいはシール剤の焼成温度を考慮し
て低温で焼成する必要がなく、十分に高い温度で配向膜
等の焼成が行なえるため生産性が向上するばかりでなく
歩留りも格段に向上する。ここで、カラーフィルタ（１
６）の劣化の判断は、大気中で３０分間加熱処理する前
後の各色の色差ΔＥａｂ　　≦３を判断基準とした。

また前記のように選定されたエポキシ樹脂は表面硬度が
高いため、オーバーコート層（１９）上に第１の電極（
２１）をスパッタリングによって設置しても、良好に電
極を形成することができる。また酸素遮断能力の高いエ
ポキシ樹脂をカラーフィルタ（１６）のオーバーコート
層（１９）として使用しているため、長期間の使用にわ
たってもカラーフィルタ（Ｉ６）が劣化することがない
。このようなことからこの液晶表示装置は長期にわたり
高精細な画像を再現することができた。

ここでは光透過型液晶表示装置について詳述したが、こ
れは本発明の一実雁例であって本発明はこれに限ること
なく反射型あるいはバックライト方式の液晶表示装置で
あっても良い。

〔発明の効果］以上、詳述してきたように本発明の液晶表示装置は、耐
熱性に優れ製造を容易なものとすると共に、長時間の使
用に対して高品質な画像が得られる液晶表示装置とする
ことを可能にした。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る液晶表示装置の概略
断面図、第２図は第１図における液晶表示装置の第１の
基板の概略製造プロセス図である。（１）・・・液晶セル（ｌＢ）・・・カラーフィルタ（１９）・・・オーバーコート層（２Ｉ）・・・第１の電極（２５）・・・配向膜（２９）・・・第１の基板（３１）・・・液晶組成物（４１）・・・第２の電極（４５）・・・配向膜（４９）・・・第２の基板（５１）・・・液晶組成物代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　竹　花　喜久男第図

Claims

【特許請求の範囲】複数の色部から成るカラーフィルタと、このカラーフィ
ルタ上に形成されるエポキシ樹脂から成るオーバーコー
ト層とを備えた第１の電極を有する第１の基板と、この第１の基板の前記第１の電極に対向する第２の電極
を備えた第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板間に挟持される液晶組
成物と、前記第１の電極及び前記第２の電極に接続され、前記第
１の電極及び前記第２の電極間に電圧を印加する駆動手
段とを具備したことを特徴とした液晶表示装置。