JPH0384519A - 電極付基板及びカラー液晶表示素子 - 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、電極付基板及びそれを用いたカラー液晶表示
素子に関するものである。

［従来の技術］ 従来、液晶セル内に厚膜のカラーフィルターを形成して
、カラー表示を行うカラー液晶表示素子としては次のよ
うなものがあった。

■ガラス基板上に形成した電極上にカラーフィルターを
設けたカラー液晶表示素子。

■ガラス基板上にカラーフィルターを設け、その上に電
極を形成したカラー液晶表示素子。

この内、前者である■のカラー液晶表示素子は、通常の
液晶表示素子と同様に基板上に直接電極が形成できるた
め、耐久性及び信頼性の高い電極の形成が容易である。

しかし、誘電率の小さいカラーフィルターを介して液晶
層に電圧が印加されるため、有効に電圧が印加されず、
電圧−透過率曲線がシャープにならず、特に、マルチプ
レックス駆動において高いコントラスト比が得られにく
い欠点があった。このため、実質的には高デユーテイ駆
動が困難であり、美しいカラー表示が得られにくいとい
う問題点を有していた。

一方、後者である■のカラー液晶表示素子は、カラーフ
ィルターを介さずに液晶層に電圧が印加されるため、シ
ャープな電圧−透過率曲線が得られる。これにより、美
しいカラー表示が可能になり、高デユーテイ駆動であっ
ても階調表示も含め繊細なカラー表示が可能になる。

このため、高デユーテイ駆動で美しいカラー表示を得る
ためには、この■の構造を採用する必要があった。

［発明の解決しようとする課題１ しかし、このような利点のある■の構造も、主に有機物
からなるカラーフィルター上に無機物の電極を形成する
ので、特に低温で形成せざるを得ないために、低抵抗で
かつ高透過率の電極が得られにくいという欠点を有して
いた。さらに両者の熱膨張率に差があるうえ、温度変化
によって電極にクラックが発生し、かつ、低温で形成さ
れた電極は硬度等の機械的強度も弱いため、取り扱い中
に傷がつき断線を生じたり、外部駆動回路との接続のた
めの導電接続手段が接続された部分で電極がカラーフィ
ルターから剥離し易い等の問題点も有していた。この電
極にこのような断線、剥離が生じると、外部駆動回路か
らの電圧が印加されない状態となり、表示ができないこ
ととなり、実用的なカラー液晶表示素子を得るために大
きな問題点であった。

本発明の目的は、かかる欠点を改良し、高コントラスト
比を有し、信頼性の高いカラー液晶表示素子を得ること
である。

［課題を解決するための手段１ 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、絶縁基板と、該基板上に形成された第１・の電極と、
第１の電極上に電着で形成されたカラーフィルター層と
、その上に設けられた電極取り出し部を持つ第２の電極
とを有する電極付基板において、第１の電極は第２の電
極よりも硬度が大きく、かつ第２の電極の電極取り出し
部に対応する位置に第１の電極が設けられていることを
特徴とする電極付基板及び、この電極付基板と別の電極
付基板とを相対向させ、周辺をシールし、内部に液晶を
封入してなるカラー液晶表示素子を提供するものである
。

本発明を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の基本構成を示す断面図であり、カラ
ーフィルターを形成した基板を示している。

第１図において、ＬＡ、　ＩＢは基板、２はその上に形
成された電着用電極、３Ａ〜３Ｄはさらにその上に形成
された遮光膜またはカラーフィルター　　４Ａ、４Ｂは
それぞれセグメント電極とコモン電極、５は絶縁膜、６
Ａ、６Ｂは配向膜、７はシール材、８はカラーフィルタ
ーの保護膜、９は液晶層である。

この基板としては、ガラス、プラスチック等の基板が使
用できるが、高デユーテイ駆動のカラー液晶表示素子の
場合には、ガラス基板を使用することが好ましい。

この基板の少なくとも一方に、カラーフィルターを形成
するための電着用電極を形成する。

この電極は酸化インジウム−酸化錫（ＩＴＯ）や酸化錫
等の透明導電性膜をスパッタリングや蒸着等の通常の形
成方法で形成されればよく、特にスパッタリングで行な
うときは、　３００℃以上好ましくは３５０℃以上で製
膜するとその導電膜の硬度が十分数れて（鉛筆硬度で８
Ｈ以上）好ましい。

この電極を利用してカラーフィルターを電着で形成する
。第１図において、３Ｂ、　３Ｃ，３Ｄはそれぞれ、緑
ＣＧ）　　赤（Ｒ）　　青（Ｂ）のカラーフィルターを
示している。また、第１図に示したように各色の間に遮
光膜３Ａを印刷法等で設けてもよい。

例えば、代表的なドツトマトリックス液晶表示素子であ
る９６０　Ｘ　　２００ドツトの・ドツトマトリックス
液晶表示素子の場合には、このカラーフィルターのパタ
ーンとしては、セグメント電極９６０本に対応したＲＧ
Ｂａ色の細いストライブ状カラーフィルターとし、この
上にこのストライブと直交するようにコモン電極を形成
すればよい。

なお、この、基板とカラーフィルターまたは電着用電極
との間に接着性を向上させる薄膜やアルカリ溶出防止膜
を形成したり、電極と配向層の間に絶縁層等の薄膜を形
成する等してもよい。

また、これらのカラーフィルターは電極の画素部分に対
応して設けられるため、カラーフィルターの表面が凹凸
を有することがある。このため、この凹凸をならして、
その上に形成される電極を平にするため、及びカラーフ
ィルターを保護するために、第１図のように、カラーフ
ィルターの保護層８を設けるのが良い。保護層８はエポ
キシ系、アクリル系、シリコン系、ポリイミド系樹脂が
使用でき、印刷法等で形成されればよい。特に、電極の
機械的強度を増し、かつ熱膨張率を小さくするために一
部無機質の成分を含んだ材料の使用が好ましい。

このカラーフィルター上に表示用電極を形成する。この
電極としてはＩＴＯ１酸化錫等の透明電極を通常使用す
るが、必要に応じてこれに金属等の低抵抗のリードを併
設したり、部分的にＮｉメツキ等の金属膜を積層したり
してもよい。この電極としては通常は透明電極が使用さ
れ、カラーフィルターに悪影響を与えないように、蒸着
法、スパッタ法等公知の低温プロセス（製膜温度１８０
℃〜２００℃）で透明電極を形成できる方法により形成
されればよい。

カラーフィルターが前述のようにストライブ状に設けら
れる場合には、表示電極としてそれと直交する方向のコ
モン電極を設けることが、バターニングが容易で望まし
い。第１図にはそのような場合を示している。もちろん
、カラーフィルターのストライブに沿ったセグメント電
極を設けてもよい。

本発明においては、この表示用の電極は電極基板外に電
極端子を取り出すリード部分を有すし、表示用の電極の
電極取り出し部に対応する位置に電着用の電極が設けら
れていることを１つの特徴とする。この時の電着用透明
電極の配置を第２図に示した。即ち本発明では電着カラ
ーフィルター側のリード端子部が電着用透明電極と表示
用透明電極との二重構造になるうえ、電着用透明電極は
表示用透明電極よりの比較的高温で製膜し得るため、硬
度が高くなり、キズによる断線等の不良を減少でき、ま
た、硬度が高く傷が付きにくいうえ、熱割れにも強いと
いう効果がある。

この電極上に通常の液晶表示素子で設けられるように配
向層を形成する。この配向層としては、ポリイミド、ポ
リアミド等の樹脂の薄膜を形成し、これをラビングして
水平配向処理したものが通常良く知られているが、この
外、酸化ケイ素、酸化アルミ等を斜め蒸着して水平配向
処理したり、アルコキシシラン等を付着させて垂直配向
処理してもよい。

本発明では、このカラーフィルターを形成した基板と、
通常の電極を形成した基板とを電極面が対向するように
して周辺をシール材でシールしてセルを形成し、内部に
液晶を封入し液晶表示素子を形成する。

ここにおける電極を形成した基板とは、カラーフィルタ
ーを形成した基板と同様のガラス、プラスチック等の基
板上にＩＴＯ，ＳｎＯ，等の透明電極を形成し、さらに
その上に配向層を形成した基板が使用される。

この場合も、カラーフィルターを形成した基板と同様に
、必要に応じてこれに金属等の低抵抗のリードを併設し
たり、部分的にＮｉメツキ等の金属膜を積層したり、電
極の上もしくは下に遮光膜、電極と配向層との間もしく
は電極と基板との間に絶縁層を形成する等してもよい。

この例では、カラーフィルターの形成された基板側にも
基板上に直接電極が形成されているので、耐久性が高く
、この電極を直、接端子として使用できる。

このため、外部駆動回路との導電接続は、通常の液晶表
示素子で使用されている導電ゴムコネクターによる接続
、ハンダ接続、導電異方性接着材による接続、ヒートシ
ールによる接続等が使用でき、必要に応じて端子電極上
にカーボンペースト、銀ペースト等の厚膜導体、ＮＬメ
ツキ等の薄膜導体を付けたり、それらに駆動用ＩＣ等を
併設して用いてもよい。

本発明は、液晶表示素子として通常のツイストネマチッ
ク（ＴＮ）液晶表示素子をはじめ、近年注目を集めてい
るスーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）液晶表示素子
、スメクチック液晶を用いた強誘電性液晶表示素子にも
使用できる外、ＤＡＰ素子、相転移素子等にも使用でき
る。

特に、液晶分子のねじれ角を１６０〜３００°とした表
示用のＳＴＮ液晶セルに、電極を設けない逆ねじれの液
晶素子や複屈折板等の複屈折補償手段を積層した白黒ス
ーパーツイスト液晶表示素子に適用して、これにカラー
フィルターを設けることによりカラー液晶表示素子とし
て用いる場合に好適である。このような、表示用液晶セ
ルに複屈折補償手段を積層した白黒スーパーツイスト液
晶表示素子では、複屈折補償手段により表示用液晶セル
を通過してきただ円偏光を補償し、カラーフィルターを
設けない状態では、はぼ白黒の表示が得られるため、こ
れにカラーフィルターを設けることにより、高コントラ
スト比、広視野角のカラー液晶表示素子が容易に得られ
る。

また、以上の例では、一方の基板にカラーフィルターを
設けた例を説明したが、両方の基板にカラーフィルター
を形成してもよい。

本発明では、液晶表示素子の他の構成要件、即ち、配向
膜、絶縁膜、液晶材料、シール材、偏光板、反射板、照
明手段、駆動回路等は公知の液晶表示素子用の構成が使
用できる。

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で、
通常の液晶表示素子で使用されている種々の技術が適用
可能である。

本発明のカラー液晶表示素子は、パーソナルコンピュー
ター、ワードプロセッサー　ワークステーション等のカ
ラー表示素子として好適であるが、この外、カラー液晶
テレビ、カラー表示魚群探知器、カラー自動車用表示素
子、カラー表示レーダー　カラー表示オシロスコープ、
カラー表示の各種ドツトマトリックス表示装置等の種々
の用途に使用可能である。

［実施例１ 実施例１ 第２図に示すようにガラス基板の上に、ＩＴＯを２００
ＯＡの膜厚で形成し、フォトエツチング法でパターニン
グし、電着カラーフィルター用電極９６本とコモンリー
ド端子部用電極を同時に作成した。この電極基板を使用
して電着カラーフィルター赤、緑、青を形成し、印刷法
により遮光膜を形成した。その上に印刷法でアクリル樹
脂によるカラーフィルター保護層を形成し、表面のあら
さが０．１μｍ以下になるように研磨した。

さらにその上にＩＴＯを２０００人の膜厚で形成し、フ
ォトエツチング法でパターニングして直交する方向にコ
モン電極３２本を形成し、その上に５００人のポリイミ
ドの配向膜オーバーコート層を形成し、ラビングして配
向膜とした。一方セグメント電極側はシリカのアンダー
コート層を有するガラス基板の上に、ＩＴＯを２０００
人の膜厚で形成し、フォトエツチング法でパターニング
し、その上に１００ＯＡのシリカの絶縁オーバーコート
層を形成し、ラビングして配向膜とした。

この円電極基板を、電極面が相対向するように配置し、
周辺をシール材でシールして、内部にネマチック液晶を
注入してＴＮ素子を形成した。

このＴＮ素子を１７３２デユーテイで駆動したところ、
全セグメントが点灯し、コントラスト比６が得られた。

実施例２ 実施例１において、コモン電極を２００本のストライブ
状、セグメント電極とカラーフィルターを９６０本のス
トライブ状とした以外は同様に１対の基板を作成した。

これらの基板を、電極面が相対向するように配向処理方
向が２２０’となるようにかつセグメント電極群とコモ
ン電極群がほぼ直交するように配置し、周辺をシール材
でシールして、内部にネマチック液晶を注入してねじれ
角が２２ｏ。

で左ねじれの表示用のＳＴＮ素子を形成した。

また、電極を設けていない基板間にネマチック液晶を注
入してねじれ角が２２０°で右ねじれの複屈折補償用の
ＳＴＮ素子を形成した。

表示用のＳＴＮ素子と複屈折補償用のＳＴＮ素子とを積
層して、その両側を２枚の偏光板で挟持してカラー液晶
表示素子を形成した。

このカラー液晶表示素子を１／２００デユーテイで駆動
したところ、全セグメントが均一に点灯し、コントラス
ト比１８が得られた。

［発明の効果］ 本発明では、カラーフィルターの上に電極がが設け・ら
れ、この電極が積層されたカラーフィルターにより導電
接続されている。このようなカラーフィルター上に形成
された電極は、低温で形成されるため、耐久性の低い電
極となる。

このために、作業中に傷が付いたり、温度変化によりク
ラックが入りやすい。しかし、本発明によれば、リード
部に、比較的高温で製膜された比較的硬度の高いの電極
を有するので、リード端子部が二重構造になり、断線と
いう事態を生じにくくなり、素子の信頼性が向上する。

上述した以外にも本発明は以下の効果を有する。即ち、
リード端子線の抵抗が低くなり、接続抵抗も低くなり、
接触部分が安定し、点灯ムラ等の不良が減少できる。

ヒートシール等の端子接続での再生が可能となる。（１
層目が剥れても２層目が残っているので再生できる。） リード端子部の膜厚が厚くなることにより端子部の透過
率が低くなり、端子が良く見え端子接続が容易になる。

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で公知の液晶
表示素子に使用される種々の応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本構成を示しており、カラーフィ
ルターを形成した液晶表示素子の断面図である。また、
第２図は本発明に係る電着用の電極の配置を示す平面図
である。 ＩＡ、ＩＢ：基板 ２：電着用電極 ３Ａニブラツクマスク ３Ｂ：緑フイルタ− ３Ｃ：赤フイルタ− ３Ｄ：青フイルタ− ４Ａ：セグメント電極 ４Ｂ：コモン電極 ５　：絶縁膜 ６Ａ：配向膜 ７　：シール材 ：保護膜 ：液晶層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板と、該基板上に形成された第１の電極と
   、第１の電極上に電着で形成されたカラーフィルター層
   と、その上に設けられた電極取り出し部を持つ第２の電
   極とを有する電極付基板において、第１の電極は第２の
   電極よりも硬度が大きく、かつ第２の電極の電極取り出
   し部に対応する位置に第１の電極が設けられていること
   を特徴とする電極付基板。
2. （２）第１の電極は３００℃以上のスパッタリングで製
   膜され、第２の電極は２００℃以下のスパッタリングで
   製膜されてなることを特徴とする請求項１記載の電極付
   基板。
3. （３）請求項１または請求項２記載の電極付基板と別の
   電極付基板とを相対向させ、周辺をシールし、内部に液
   晶を封入してなるカラー液晶表示素子。