JPH06230365A - 透明着色剤及びカラーフィルタ基板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の液晶表示装置においては、液晶駆動用
の電圧がカラーフィルタの着色層によって損失を受ける
ため、消費電力が増大するという問題があった。本発明
は、カラーフィルタに要求される光学特性を損なうこと
なく、着色層の抵抗値の低減を高い生産効率で実現する
ことを目的とする。 【構成】 有機樹脂、有機溶媒及び顔料とからなる透明
着色剤において、前記透明着色剤中にアルコキシドが分
散されていることを特徴とする透明着色剤を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置などの電
子部品に用いられるカラーフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に液晶による表示装置は、軽量，薄
形化が可能で、しかも低電圧駆動，低消費電力という発
光型ディスプレイには見られない特徴を有することか
ら、ラップトップタイプやブックタイプのパソコンやワ
−プロのディスプレイを始め、各種ＯＡ機器のディスプ
レイとして広く用いられている。特に近年は、フルカラ
−表示が可能な液晶表示装置の開発、実用化が盛んであ
る。

【０００３】この液晶表示装置の基本構成は、液晶駆動
用の電極が形成された２枚の透明基板間に、液晶を挾持
してなる。以下に、各画素に薄層トランジスタ（以下、
ＴＦＴと略称する）からなるスイッチング素子を付加し
てなる液晶表示装置を例に挙げて、従来の技術を説明す
る。

【０００４】図４は、従来の液晶表示装置の概略構造を
示す図であり、図５は図４の液晶表示装置の略断面図で
ある。即ち、図５に示すように、透明基板２上にはＴＦ
Ｔ３及びこれに接続される表示画素電極４がマトリクス
状に形成され、その上に配向膜５が全面に形成されて、
電極基板１が構成されている。

【０００５】一方、透明基板１２上にはＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）からなる対向電極１３、Ｃｒなどの光学的
に黒の金属からなる遮光層１４、着色層１５、配向膜１
６が順次積層されて、カラーフィルタ基板１１が構成さ
れている。そして、電極基板１とカラーフィルタ基板１
１は、互いの電極形成面が対向するようにしてその周辺
部をシール材１７により封着され、その間隙部には液晶
層１８が挾持されている。また、図４に示すように電極
基板１上のシール材により封着された領域（有効画素領
域）外には、給電端子２０が形成され、これに対向する
位置（図中Ｃ）まで延在された対向電極１３と、図示し
ない銀ペーストを介して電気的に接続されている。

【０００６】図６は、カラーフィルタ基板１１の断面図
を示す。即ち、遮光層１４により区画形成された画素部
には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各着色層１５
ａ，１５ｂ，１５ｃが、着色顔料を含有するインクを印
刷する方法（以下、印刷法と略称する）などの形成方法
を用いて形成されている。即ち、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの
着色顔料、有機溶媒、バインダー樹脂を混練したもの
を、遮光層１４の開口部のそれぞれの所用位置に配置さ
れるように、所定のパターンに印刷形成されたものであ
る。

【０００７】ここで、液晶表示装置の動作原理を説明す
ると、表示画素電極４には、ＴＦＴ３を介して個別の表
示信号が入力される。一方対向電極１３には、給電端子
２０から入力された液晶駆動信号が印加される。そし
て、この表示画素電極４と対向電極１３に挾持された液
晶層１８には、これらの電極の電位差に応じた電圧が印
加される。すると、その電圧に応じて液晶組成物の配列
状態が変化し、光透過率が制御されることによって、表
示が行なわれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の液晶
表示装置においては、次のような問題があった。即ちカ
ラーフィルタの着色層は、一般に高い電気的抵抗値を示
す。このため、給電端子２０から入力された液晶駆動信
号は、着色層で大きな損失を受ける。すると、液晶に所
望の電圧を与えるためには、より大きな電圧の液晶駆動
信号を入力する必要があり、消費電力が増大してしま
い、また耐圧の大きな駆動回路を用いなければならず、
コストが上昇してしまうという問題があった。

【０００９】本発明は、カラーフィルタに要求される光
学特性を損なうことなくこのような問題を解決可能な透
明着色剤及びカラーフィルタ基板を提供し、良好な表示
特性を有する液晶表示装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、以下の手段を用いる。

【００１１】即ち本発明の透明着色剤は、有機樹脂、有
機溶媒及び顔料を主とした混合物からなる透明着色剤に
おいて、前記透明着色剤に導電材料としてアルコキシド
が分散されていることを特徴とする。

【００１２】本発明のカラーフィルタ基板は、透明基板
の一主面上にパターン形成された遮光層と、この遮光層
に接するように遮光層により有効画素領域に区画形成さ
れた画素部に上記透明着色剤をパターン形成し焼成して
設けられた着色層を具備することを特徴とする。

【００１３】本発明の液晶表示装置は、透明基板上の一
主面上にパターン形成された遮光層およびこの遮光層に
接するように遮光層により有効画素領域に区画形成され
た画素部にパターン形成された着色層を具備するカラー
フィルタ基板と、有効画素領域に対向して形成された液
晶駆動電極を具備する電極基板との間に液晶層を挾持し
てなる液晶表示装置において、着色層は上記透明着色剤
をパターン形成し焼成することによって設けられること
を特徴とする。

【００１４】また本発明の液晶表示装置は、透明基板上
の一主面上にパターン形成された遮光層およびこの遮光
層に接するように遮光層により有効画素領域に区画形成
された画素部にパターン形成された着色層を具備するカ
ラーフィルタ基板と、有効画素領域に対向して形成され
た液晶駆動電極を具備する電極基板との間に液晶層を挾
持してなる液晶表示装置において、着色層は上記透明着
色剤をパターン形成し焼成することによって設けられる
とともに、電極基板の有効画素領域外には給電端子が形
成されており、かつ遮光層はこの給電端子に導電ペース
トを介して接続されていることを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明は、着色層に導電性を付与することによ
って、上述の課題を解決するべくなされたものである。
発明者らは、着色層に導電性を付与するべく検討した結
果、以下の結論を得た。

【００１６】即ち、顔料を用いたカラーフィルタにおい
ては、顔料の粒度分布や分散状態などの要因がカラーフ
ィルタの光学特性を大きく作用する。このため、用いる
顔料の種類などに応じて、極めて慎重に製造条件が設定
されている。

【００１７】ところで、着色層に導電性を付与するにあ
たっては、ＳｎＯ₂ などの導電性微粉末を着色剤中に混
練させる方法が考えられるが、着色層の光学特性は導電
性微粒子の粒度分布や分散状態などにも影響を受け、例
えば導電性微粒子の凝集が起こると、その部分で分光特
性が変化し、色ムラ等の不良が生じてしまう。従って、
導電性微粒子の粒度分布や分散状態等をも考慮した製造
条件を設定する必要がある。

【００１８】しかしながら、顔料の粒度分布や分散状態
と同時に、導電性微粉末の粒度分布や分散状態を最適に
調整することは非常に困難であり、生産効率を著しく損
なうおそれがある。

【００１９】これに対して、本発明の請求項１記載の透
明着色剤に用いられる導電材料は、少なくとも有機溶媒
中に混入された状態では、常温で液状を呈している。そ
のため、溶媒に対する分散が極めて容易となり、また顔
料との混練工程中で凝集を起こす恐れもない。したがっ
て、ＳｎＯ₂ などの導電材料を用いる場合に比べて、生
産効率を大幅に向上させることができる。

【００２０】そして、このようにして導電材料を含ませ
た透明着色剤を、透明基板上にパターン形成し、加熱工
程を通過させて得られた本発明の請求項２記載のカラー
フィルタ基板においては、着色層中に金属酸化物が形成
されて導電性が付与され、着色層の電気的な抵抗値を著
しく低減させることができる。

【００２１】本発明の導電材料のアルコキシドには、例
えば、インジウム化合物であるＩｎ（ＯＲ）_n と錫化合
物であるＳｎ（ＯＲ）_n の混合物からなる導電材料を用
いることができる。この場合、インジウム化合物が酸化
物換算で９０重量％以上含まれていることが好ましい。
尚、上記組成式のうちＲはアルキル基を示す。

【００２２】また、インジウム及び錫の化合物は、それ
ぞれの化合物のいずれか一方を選んで用いても良い。こ
のような導電材料を用いることによって、着色層の抵抗
値を著しく低減させることができる。また本発明に適用
される有機溶媒としては、例えばエチルセルソルブアセ
テートやセルソルブカルビトール等の揮発性の溶剤を用
いることができる。

【００２３】また、上述のカラーフィルタ基板を用いた
請求項３記載の液晶表示装置においては、着色層の抵抗
値が著しく低減されているため、着色層による液晶駆動
電圧の損失が大幅に低減される。

【００２４】また、請求項４記載の液晶表示装置におい
ては、Ｃｒなどの低抵抗金属からなる遮光層及びこれに
接触するように設けられた着色層が従来の対向電極の働
きをする。そして、遮光層が導電ペーストを介して電極
基板の給電端子に接続されているため、給電端子から実
質的に対向電極として機能する領域への経路において、
電気的な抵抗値が大幅に低減される。尚、本発明に適用
される透明着色剤，透明基板の光透過率は、目的の電子
部品に応じて適宜選定できる。

【００２５】

【実施例】この発明は、液晶表示装置などの電子部品に
用いられるカラーフィルタに要求される光学特性を損な
うことなく導電性を付与し、これを用いて電子部品の特
性を向上させるべくなされたものであり、そのために好
適な透明着色剤、及びこれを用いたカラーフィルタ基
板、液晶表示装置を提供するものである。 （実施例１）

【００２６】以下に、本発明の透明着色剤及びこれを用
いたカラーフィルタ基板の一実施例を説明する。尚、説
明に用いる図面の従来例と同一箇所には、同一の符号を
付した。

【００２７】本実施例の透明着色剤は、エチルセルソル
ブアセテートおよびシクロヘキサノンの混合物である有
機溶媒と、有機樹脂例えばアクリル系樹脂、有機顔料及
び導電材料を混入させることによって得られる。

【００２８】本実施例においては、導電材料として、Ｉ
ｎ（ＯＣＨ₃ ）₃ 及びＳｎ（ＯＣＨ₃ ）₃ の混合物であ
り、Ｉｎ（ＯＣＨ₃ ）₃ が酸化物換算で９０重量％含ま
れている導電材料を用いる。そして、この導電材料を、
透明着色剤中に５０％の割合で混入させ、混練すること
によって、透明着色剤が得られる。次に、上記透明着色
剤を用いたカラーフィルタの製造方法を、図面を参照し
つつ説明する。

【００２９】図１は、本実施例のカラ−フィルタ基板の
断面図を示す。厚さ１．１ｍｍのホウケイ酸ガラス板に
表面洗浄処理を施して得られた透明基板１２の一主面上
に、厚さ０．１５ｍｍのＣｒ膜をスッパタリング法など
により成膜した後、フォトリソグラフィ法により不要部
分をエッチング除去して、遮光層（ブラックマトリク
ス）１４を所定パタ−ンに形成する。次に、遮光層１４
により区画形成された画素部に、上述の透明着色剤を印
刷塗布して着色層１５ａ，１５ｂ，１５ｃを形成し、次
いで加熱処理を施すことによって、着色層を基板上に固
着させる。このとき、着色層中には、金属酸化物が形成
される。

【００３０】次いで全面にポリイミド膜を印刷形成した
後、その表面をラビングして配向処理を施すことによっ
て配向膜１６を形成して、本実施例のカラーフィルタ基
板が得られる。

【００３１】このようにして得られたカラーフィルタ基
板においては、透明着色剤をパターン形成する際に、導
電材料が液状を呈しているために、凝集を起こすことが
なく、溶媒中に均一に分散されているために、ＳｎＯ₂
などの導電性微粉末を用いた場合に比べて、生産効率を
大幅に向上させることができる。また、着色層中に導電
材料が極めて均一性よく分散されているために、均一な
光学特性を得ることができる。

【００３２】尚導電材料の濃度や、インジウム化合物と
錫化合物の割合は上述の値に限定されるものではなく、
例えば着色層に要求される抵抗値に基づいて適宜調整す
ることができるが、実際には導電材料が透明着色剤中に
１０〜５０重量％含まれていることが好ましい。また、
導電材料としては、インジウム化合物が９０重量％以上
含まれた導電材料を用いることが望ましい。

【００３３】また上述の構成において、カラーフィルタ
基板に対向電極を形成しても良いが、導電材料の濃度を
適当に調整することによって着色層の抵抗値を制御し、
液晶駆動電極として用いることができる。特に着色層
を、Ｃｒなどの低抵抗金属から成る遮光層に接するよう
にパターン形成することによって、従来の対向電極と同
等の働きをさせることができる。このようにすれば、あ
らたに対向電極を形成する工程が不要となり、生産効率
を大幅に向上させることができる。 （実施例２）次に、本発明の液晶表示装置の一実施例を
説明する。本実施例は、上記実施例のカラーフィルタ基
板を、液晶表示装置に適用したものである。

【００３４】図２は、本実施例の液晶表示装置の断面図
を示す。即ち透明基板３上には、ＴＦＴ及びこれに接続
される表示画素電極４がマトリクス状に形成され、その
上に配向膜５が全面に形成されて、電極基板１が構成さ
れている。

【００３５】そして、実施例１で得られたカラーフィル
タ基板が電極基板１に対向して配置され、その周辺部は
シール材１７によって封着され、その間隙に液晶層１８
が挟持されている。

【００３６】本実施例の液晶表示装置においては、着色
層の抵抗値が大幅に低減されているために、入力された
液晶駆動電圧の着色層による損失を大幅に低減させるこ
とができる。このため、耐圧の小さい駆動回路を用いる
ことができ、また消費電力を大幅に低減させることがで
きる。さらに、遮光層及びこれと接触して設けられた着
色層が従来の対向電極の働きをするため、新たに対向電
極を形成する工程が不要となり、生産効率を大幅に向上
させることができる。 （実施例３）以下に、本発明の液晶表示装置の他の実施
例を説明する。

【００３７】図３は、本実施例の液晶表示装置の構成を
略示した斜視図を示す。即ち、Ｃｒ等の金属からなる遮
光層１４は、電極基板１上のシール材で封着された領域
（有効画素領域）外に設けられた給電端子２０に対向す
る領域まで延在されて、図示しない銀ペースト等の導電
ペーストを介して給電端子と接続されている。

【００３８】本実施例の液晶表示装置においては、実施
例２の効果に加えて、次のような効果が得られる。即
ち、給電端子２０から有効画素領域内への遮光層及び着
色層への経路（図中Ｄ）には、Ｃｒ等の金属からなる遮
光層１４が延在されているため、この部分での抵抗値を
遮光層を延在させない場合に比べて半分程度に低減させ
ることができる。従って、液晶駆動電圧波形のなまりを
低減し、所望の電圧を印加することができるため、一層
良好な表示特性を得ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は液晶表示
装置のような光学表示装置に好適する透明着色剤及びこ
の着色剤を用いたカラーフィルタが得られ、例えばカラ
ーフィルタに要求される光学特性を損なうことなく、か
つ高い生産効率で着色層の電気的な抵抗値を大幅に低減
させることが可能となる。そして、このようなカラーフ
ィルタを用いて、液晶駆動電圧の着色層による損失を大
幅に低減し、低消費電力の液晶表示装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタ基板の一実施例を示す
断面図である。

【図２】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図
である。

【図３】本発明の液晶表示装置の他の実施例を略示的に
示す斜視図である。

【図４】従来の液晶表示装置の構造を略示的に示す斜視
図である。

【図５】従来の液晶表示装置の一部を略して示す断面図
である。

【図６】従来のカラーフィルタ基板の一部を示す断面図
である。

【符号の説明】

１２…透明基板 １４…遮光層 １５…着色層 １８…液晶層 ２０…給電端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機樹脂、有機溶媒及び顔料を主とした混
   合物からなる透明着色剤において、前記透明着色剤中に
   アルコキシドが分散されていることを特徴とする透明着
   色剤。
2. 【請求項２】透明基板の一主面上にパターン形成された
   遮光層と、前記遮光層に接するように前記遮光層により
   有効画素領域に区画形成された画素部に請求項１記載の
   透明着色剤をパターン形成し焼成して得られた着色層を
   具備することを特徴とするカラーフィルタ基板。
3. 【請求項３】透明基板上の一主面上にパターン形成され
   た遮光層および前記遮光層に接するように前記遮光層に
   より有効画素領域に区画形成された画素部にパターン形
   成された着色層を具備するカラーフィルタ基板と、前記
   有効画素領域に対向して形成された液晶駆動電極を具備
   する電極基板との間に液晶層を挾持してなる液晶表示装
   置において、 前記着色層は請求項１記載の透明着色剤をパターン形成
   し焼成することによって設けられることを特徴とする液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】透明基板上の一主面上にパターン形成され
   た遮光層および前記遮光層に接するように前記遮光層に
   より有効画素領域に区画形成された画素部にパターン形
   成された着色層を具備するカラーフィルタ基板と、前記
   有効画素領域に対向して形成された液晶駆動電極を具備
   する電極基板との間に液晶層を挾持してなる液晶表示装
   置において、 前記着色層は請求項１記載の透明着色剤をパターン形成
   し焼成することによって設けられるとともに、 前記電極基板の有効画素領域外には給電端子が形成され
   ており、かつ前記遮光層は前記給電端子に導電ペースト
   を介して接続されていることを特徴とする液晶表示装
   置。