JPS6173183A - 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って、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ィルター層７をそれぞれ列ま
たは格子状に設けた構造であって、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
供給することによっ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ィルタ
ー層は一般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った。

そこでこのようなフィ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上にまずカラーフィルター層
７を形成したのち、このフィルター層７上に錫を含む酸
化インジウムを低温でスパッ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ィル
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、一般にカラーフィ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
のフィ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ッタ法
が採用されるが、通常低温スパッ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。

従っ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。この場合低温スパッ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
グによる摩擦によって断線が生じたり、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っ
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った。

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、本願筒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ィルター
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
フィルター層と金属層を櫃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。また本願筒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ィル
ター層を形成する工程と、その後前記金属層とフィルタ
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
本願筒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ィ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
外の部分の前記フィ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ィルター層と金属層
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
ス基板であシ、この上に、まず基板全面に亘って金属被
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　−Ｎ　ｉ
　−Ａ　ｕ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ィ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１ｏの切削部に複数色のフィルター層７を
形成する。

このフィルター層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色のフィ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。これらのフィ
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ィルター
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と複数色のフィルター層７の上に
、錫を含む酸化インジウム（以下ＩＴＯと云う）を２０
０℃以下の低温スパッタ法で形成し、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側の全面に亘って液晶配向膜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２ｏｏ℃
以下にする必要がないため、通常のスパッタ法、あるい
は真空蒸着法などが適用出来る。

その後、この基板６の信号電極ｅ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、かつフィルター層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７−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ィック液晶に光学
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
悪化させるフィ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、さらにフィ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
ている構造となっているため、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
ユーティ−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
ー表示が可能となった。

実施例２ 次に、本願筒３の発明の一実施例について説明する。

第７図は１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ィルター層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色のフィルター層をこの配列で、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。ここでフィルター層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
のフィルター層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、これらのフィルター層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Ｓ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、フィ
ルター層７形成工程の後に行なうことによって、フィル
ター層７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、走査電極をフィルター層上に形成し、こ
の走査電極は、フィルター層中に埋設または、フィルタ
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、フィ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ゃ断出来る。

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図は第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、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・・・・・・
フィルター層、９・・・・・・液晶材料、１０・・・・
・・金属層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (3)

【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、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ィルター層を設け、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ィルター層と金属
   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. （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ィルター層を形成する工程
   と、その後前記金属層とフィ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. （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ィ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
   外の部分の前記フィルター層上に、所定の形状を有する
   金属層を形成する工程と、その後、前記フィルター層と
   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。