JPH0568710B2 - - Google Patents

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フルカラー
表示装置およびその製造方法に関する。

従来例の構成とその問題点 一般に、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つて、任意の情報を表
示することが出来るものである。通常このような
表示装置の駆動は走査電極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構成について図面を用
いて説明する。第１図および第２図は従来のカラ
ー表示用マトリクス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１図は信号電
極６または走査電極２上に例えば赤、緑、青など
の複数色のフイルター層７をそれぞれ列または格
子状に設けた構造であつて、赤、緑、青のそれぞ
れの信号電極６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つてカラー表示を行なう
ものである。この構成において、電極上に設けら
れるカラーフイルター層は一般にホトリソ法ある
いは印刷法によつて形成され、通常前者はゼラチ
ン等の有機系絶縁物を染色する手法が用いられ、
後者の場合は有機系樹脂中に顔料を分散させる手
法がとられる。これらの手法で形成されたフイル
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（以下これを急峻度と云う）あるいは閾
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、この急峻度の悪化は表示のコントラ
ストを低下させ、また閾値電圧の増大は駆動電圧
を高くするという欠点があつた。

そこで、このようなフイルター層に起因する欠
点を除去する方法としては第２図に示すような構
成が考えられる。この構造は一方の基板１上にま
ずカラーフイルター層７を形成したのち、このフ
イルター層７上に錫を含む酸化インジウムを低温
でスパツタリングして透明の走査電極３あるいは
信号電極６を設ける構成である。

しかしながら、この構造および製造方法におい
てフイルター層上に形成される透明電極はその電
気的特性および機械的強度の点で欠点があり、こ
れに起因する問題として表示装置の表示特性、信
頼性に関する致命的な欠点がある。これらの点に
関して詳しく説明する。

すなわち、一般にカラーフイルター層の耐熱性
は染色型あるいは顔料型のいずれの場合も低く、
約210℃以上では退色を生じ色純度が極端に悪く
なる。このため、このフイルター層の上に設けら
れる透明電極は200℃以下の低温で形成しなけれ
ばならない。一般に透明導電膜を200℃以下で形
成する方法としては低温スパツタ法が採用される
が、通常低温スパツタ法で形成される透明導電膜
はその電気抵抗値が高く、さらに有機系樹脂被膜
上に形成された膜は摩擦などに対する機械的強度
および接着強度が極めて弱いのが一般的である。

従つて複数本に細分割された帯状の電極群で構
成されるマトリクス型表示装置においてまず第１
の欠点は透明電極の１本当りの長さ方向の電気抵
抗が極めて高くなり、このためこの電極の一端か
ら電圧を供給した場合、長さ方向に電気抵抗によ
る電圧降下が生じ、これに起因する表示ムラが生
じる。さらに第２の欠点は通常液晶表示装置は、
その製造過程において液晶分子を一定方向に配列
させるいわゆる配向処理が施されるが、この処理
方法として、一般に透明電極上に配向膜を設け、
その後その表面を綿布などを用いて一定方向にラ
ビングする手段がとられる。この場合低温スパツ
タ法で形成された透明電極は、その機械的強度お
よび接着強度が弱いため、ラビングによる摩擦に
よつて断線が生じたり、あるいは表示装置のその
後の製造過程において発生する熱履歴、あるいは
完成後において繰返し行なわれる電圧印加などに
よつてしばしば断線あるいは導通不良が生じるな
ど表示装置の信頼性に問題があつた。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、コ
ントラストの優れた均質なフルカラー表示が得ら
れ、しかも断線などの生じない信頼性の高いマト
リクス型液晶表示装置ならびにこのようなマトリ
クス型液晶表示装置を容易に製造出来る製造方法
を提供することを目的とする。

発明の構成 上記目的を達するため、本願第１の発明にかか
るマトリクス型液晶表示装置は、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
対向面に格子あるいは列状あるいは所定の形状を
有する複数色のフイルター層を設け、走査電極に
対応する位置において絵素以外の部分に所定の形
状を有する金属層を設け、そののち前記フイルタ
ー層と金属層を覆う複数の透明な走査電極を設
け、他方の基板の一方の基板との対向面に、透明
な複数の信号電極を設け、前記一対の基板間に液
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、走査電極に対応する位
置において絵素以外の部分に所定の形状を有する
金属層を形成する工程と、その後この金属層以外
の部分で絵素に対応する位置に複数色のフイルタ
ー層を形成する工程と、その後前記金属層とフイ
ルター層を覆うように透明な複数本の走査電極を
形成する工程と、透明な第２の基板上に透明な複
数本の信号電極を形成する工程と、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
程とを有する構成である。また本願第３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の基板上に格子あるいは列状あるいは所
定の形状を有する複数色のフイルター層を形成す
る工程と、その後走査電極に対応する位置におい
て絵素以外の部分の前記フイルター層上に所定の
形状を有する金属層を形成する工程とその後前記
フイルター層と金属層を覆うように透明な複数本
の走査電極を形成する工程と、透明な第２の基板
上に、透明な複数本の信号電極を形成する工程と
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構成である。

実施例の説明 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。

実施例 １ 第３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４図，５図，６図は要部平面図で
ある。１は透明なガラス基板であり、この上に、
まず基板全面に亘つて金属被膜を形成する。この
金属被膜としては、Cr、Au、Ni、Al、Paなど
の単体またはこれら数種の積層被膜が適用できる
が、導電性、接着強度および透明導電被膜との電
気的接続の点からCr−Ni−Auの３層構成が好ま
しい。この金属被膜の形成方法としては通常の真
空蒸着手段により形成した。その後、この金属被
膜をホトエツチング手法によりエツチングしてフ
イルター層が埋設される部分が除かれた形状の金
属層１０を得る。次に第４図の様にこの金属層１
０の切削部に複数色のフイルター層７を形成す
る。

このフイルター層７の形成方法としては、ホト
リソ手法によりゼラチンの層を形成したのち、こ
れを所望の染料で着色すれば良い。本実施例では
列方向に赤、青、緑の３色のフイルターをこの配
列で、またｎ＋１行目（偶数行）については、ｎ
行（奇数行）に対して半ピツチずらして緑、赤、
青の配列でそれぞれ模細工状に形成した。これら
のフイルター層の形成順序としては、赤、緑、青
の順にそれぞれ所定の位置に形成した。ここで形
成されるフイルター層７の被膜厚は１〜3μｍが
好ましい。1μｍ以下の場合は色純度が悪くなり、
また3μｍ以上では被膜の光の透過率が低下する
ので好ましくない。以上のようにして形成された
金属層１０と複数色のフイルター層７の上に、錫
を含む酸化インジウム（以下ITOと云う）を200
℃以下の低温スパツタ法で形成し、その後この
ITOの被膜をホトエツチング手法により、第５図
のようにエツチングして帯状の透明な走査電極３
とした。その後基板１の走査電極３側の全面に亘
つて液晶配向膜４を形成したのち、その表面をポ
リエステルの繊維を用いて一定方向にラビングし
て配向処理を施した。一方、透明なガラス基板５
の基板１と対向する表面には、ITO被膜を形成
し、これをホトエツチングして第６図のような透
明な信号電極６を設けた。この場合ITOの被膜の
形成方法としては、形成過程において基板加熱温
度を200℃以下にする必要がないため、通常のス
パツタ法、あるいは真空蒸着法などが適用出来
る。その後、この基板５の信号電極６側の表面に
基板１と同様の方法で配向膜８を形成し、これを
ラビングして配向処理を施した。

その後、基板１と５をそれぞれ走査電極４およ
び信号電極６が直交し、かつフイルター層７が走
査電極４と信号電極６で形成される絵素部に位置
するように対向させ、走査電極４と信号電極６と
を一定の間隙を保たせて、基板１および５の周辺
をシールしたのち、両基板１，５の間隙に、正の
誘電異方性をもつネマテイツク液晶に光学活性剤
を添加した混合液晶を充填して液晶セルを完成さ
た。

このようにして製作した液晶セルをネガ型表示
となるよう２枚の直線偏光板で挾みマトリクス型
液晶表示装置を完成させた。

本実施例のマトリクス型液晶表示装置は、液晶
の特性を悪化させるフイルタ層が走査電極と信号
電極との間には設けられておらず、さらにフイル
ター層上の走査電極は絵素以外の部分で列方向に
一体化した金属層と接続されている構造となつて
いるため、走査電極の電気抵抗が小さく、さらに
断線や導通不良などが生じない。また、さらには
電極構成として、信号電極を一表示ライン中で２
個に分割した２重マトリクス構造にしているため
駆動デユーテイーを実質２倍にすることが出来
る。このため表示コントラストの優れた、信頼性
の高いカラー表示が可能となつた。

実施例 ２ 次に、本願第３の発明の一実施例について説明
する。

第７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８図，第９図はその製造過程を
示す要部平面図である。

まず、透明なガラス基板１の上にホトリソ手法
により、所望の形状を有する複数色のフイルター
層７を形成する。ここでは、第８図に示すように
列方向に赤、青、緑の３色のフイルター層をこの
配列で、またｎ＋１行目（偶数行）についてｎ行
（奇数行）に対して列方向に半ピツチずらして緑、
赤、青の配列で、それぞれ模細工状に形成した。
ここでフイルター層７の被膜厚は実施例１の場合
と同様の理由から１〜3μｍが好ましい。次に、
このフイルター層７の上に、実施例１と同様の方
法で金属被膜を設け、これをエツチングして、絵
素に対応しない位置に第７図、第８図に示すよう
な金属層１０を形成し、その後、これらのフイル
ター層７と金属層１０を覆うように実施例１と同
様の方法で透明な走査電極３を形成する。その
後、さらにこの上に配向膜を形成し、その表面を
ラビングして配向処理する。その後、実施例１と
同様の方法で、もう一方の基板５上に透明な信号
電極６を形成し、その上に配向膜８を形成し、配
向処理したのち、これらを組合せてマトリクス表
示装置を完成させる。

この実施例によれば、実施例１の場合と同様の
効果を得ることが出来ると共に、金属層１０の形
成工程を、フイルター層７形成工程の後に行なう
ことによつて、フイルター層形成時の寸法精度が
低くても良く、このため、製造分留りが向上し、
これに起因して、製造コストの低減が図れる。

発明の効果 以上説明したように、第１の発明のマトリクス
型液晶表示装置によれば、走査電極をフイルター
層上に形成し、この走査電極は、フイルター層中
に埋設または、フイルター層上に形成された金属
層と電気的に接続された構成にしているので、フ
イルター層による液晶特性の悪化が全くなく、ま
た走査電極の電気抵抗が低く、かつ断線あるいは
導通不良が起らない。さらに、前記金属層は絵素
以外の位置に形成されているので、隣接する絵素
間から漏れる不用な透過光をしや断出来る。

このため、表示ムラがなく、コントラストの良
好な優れたカラー表示が得られ、かつ信頼性の向
上を図り得る。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、第１の発明に
かかるマトリクス型液晶表示装置を容易に効率よ
く製造し得る。また、第３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、第２の発明の
マトリクス型液晶表示装置の製造方法よりもさら
に容易かつ迅速に、しかも低コストで第１の発明
にかかるマトリクス型液晶表示装置を製造し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１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、第２図は従来のマトリクス型液
晶表示装置の他の構造を示す断面図、第３は第１
および第２の発明の一実施例におけるマトリクス
型液晶表示装置の構造を模式的に示す要部断面
図、第４図、第５図および第６図は第１および第
２の発明の一実施例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平面図、第７図は第１
および第３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８図および第９図は、第１および第３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平面図である。 １，５……透明基板、２，３，６……走査電
極、４，８……配向膜、７……フイルター層、９
……液晶材料、１０……金属層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、格子あるいは列
   状あるいは所定の形状を有する複数色のフイルタ
   ー層を設け、走査電極に対応する位置において絵
   素以外の部分に所定の形状を有する金属層を設け
   その後前記フイルター層と金属層を覆う複数の透
   明な走査電極を設け、他方の基板の一方の基板と
   の対向面に、透明な複数の信号電極を設け、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 透明な第１の基板上に、走査電極の対応する
   位置において、絵素以外の部分に所定の形状を有
   する金属層を形成する工程と、その後前記金属層
   以外の部分で絵素に対応する位置に複数色のフイ
   ルター層を形成する工程と、その後前記金属層と
   フイルター層を覆うように透明な複数本の走査電
   極を形成する工程と、透明な第２の基板上に、透
   明な複数本の信号電極を形成する工程と、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。 ３ 透明な第１の基板上に、格子あるいは列状あ
   るいは所定の形状を有する複数色のフイルター層
   を形成する工程と、その後走査電極に対応する位
   置において絵素以外の部分の前記フイルター層上
   に、所定の形状を有する金属層を形成する工程
   と、その後、前記フイルター層と金属層を覆うよ
   うに透明な複数本の走査電極を形成する工程と、
   透明な第２の基板上に透明な複数本の信号電極を
   形成する工程と、前記第１の基板を第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。