JPH0456921A

JPH0456921A - カラー液晶表示パネル

Info

Publication number: JPH0456921A
Application number: JP2168921A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Ozaki; 喜義尾崎; Hiroichi Tanaka; 博一田中
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-06-26
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1992-02-24

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】〔概要〕カラー液晶表示パネルに関し、カラー液晶表示装置に用いられるカラー液晶表示パネル
のカラーフィルタ付き基板の品質と歩留りの向上を目的
とし、ストライプ状の透明電極と配向膜が順次形成された透明
基板と、少なくとも非画素部を形成するブラックマトリ
クス層とカラーフィルタ層とトップコート層と透明電極
と配向膜が順次形成された透明基板とを前記両透明電極
がマトリクス交点を形成するようにスペーサを挟んで直
交配置し、両透明基板の間に形成された空間に液晶を注
入封止したカラー液晶表示パネルであって、前記ブラッ
クマトリクス層がスリットによって、電気的に絶縁され
た複数の領域に分割されるようにカラー液晶表示パネル
を構成する。

また、前記ブラックマトリクス層とトップコート層との
間に絶縁層が介在されたカラー液晶表示パネル、あるい
は、前記ブラックマトリクス層と画素部とを含む全面と
゛トップコート層との間に透明絶縁層が介在されたカラ
ー液晶表示パネル、あるいは、前記トップコート層と透
明電極および配向膜とが対向する面間に透明絶縁層が介
在されたカラー液晶表示パネルを構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はカラー液晶表示パネル、とくに、非画素部にク
ロムブラックマトリクスを用いたカラーフィルタ付き基
板の品質・歩留り向上のための構造の改良に関する。

近年、表示装置の発展は目覚ましく、とくに、平面デイ
スプレィは薄型・軽量などの点から急速に普及してきた
。中でも、液晶表示装置は駆動電圧が低く、低価格であ
ることからパソコンやワープロなどＯＡ機器分野への導
入が活発である。

最近はダブルセルや位相差フィルムを用いた白黒液晶表
示素子が開発され使用されるようになってきた。しかし
、今後は、さらに、カラー表示ができるカラー液晶表示
装置の開発が熱望されており、そのためには高品質で高
歩留りのカラーフィルタ付き基板などの開発が重要とな
っている。

〔従来の技術〕

カラー液晶表示装置としては単純マトリクス方式とアク
ティブマトリクス方式が代表的なものとして知られてい
る。アクティブマトリクス方式は表示品質が優れている
が、製造技術が難しく高価格になるという難点がある。

一方、単純マトリクス方式は表示品質はアクティブマト
リクス方式よりも劣るが低価格で製造できるという利点
がある。

いずれの場合も、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色の
カラーフィルタを画素部に配列形成し、それら３色の画
素を適宜駆動して混色し任意のカラー表示を行わせるも
のである。

第６図はカラー液晶表示装置の構造例を示す図で、液晶
として、たとえば、５ＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｉｖｉｓｔ
ｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型液晶を使用し、その複屈折効果
による着色を補償するための位相差補償用素子を用いた
単純マトリクス方式の場合の表示素子構成であり、電極
導出部や駆動回路および光源など本発明と直接関係のな
い部分については省略しである。

図中、５０はカラー液晶表示パネルでストライプ状の透
明電極が直交配置されてマトリクス交点を構成しており
、各交点で電圧印加の有無により光のスイッチングを行
う表示用（駆動用）パネルである。

６０は位相差補償用素子で、図では補償用液晶パネルの
場合を示しており、透明基板６１．６２に配向膜６３．
６５を形成し、配向膜６３，６５を対面させ図示してな
いスペーサを挟んで側基板を密閉的にシールし、両基板
間に液晶６４を注入封止したものであり、カラー液晶表
示パネル５０の液晶層を透過した光に生じた位相差の波
長分散に基づく着色を補償して元に戻すように機能する
。

なお、位相差補償用素子６０は補償用液晶パネルとは限
らず、屈折率異方性を持ったプラスチックフィルム（た
とえば、ポリカーボネートフィルム）を使用する位相差
フィルムを使用しても同様に機能することは公知である
。

７０は両端１すなわち、光の入出射端面に配置された偏
光板で、上記のごとくカラー液晶表示パネル５０の透明
電極のマトリクス交点で電圧印加の有無により光のスイ
ッチングを行うために必要なものである。

第７図は従来のカラー液晶表示パネルの構造を示す断面
図で、その構成を分かり易く図示したものである。

図中、１は、たとえば、ガラス基板からなる透明基板、
１０は透明基板１上に形成されたブラックマトリクス層
で非画素部で光が洩れるのを防ぐためのクロム（Ｃｒ）
　薄膜からなり、画素部を形成するための光が透過する
。たとえば、　３００Ｘ１００　ｐｍ程度の孔が設けら
れている。１３はブラックマトリクス層ｌＯの画素部と
なる孔に形成されたカラーフィルタ層で、たとえば、１
３ＲはＲ（赤）　、　１３ＧはＧ（緑）、１３ＢはＢ（
青）の３つの画素部でカラー画素を形成するように配列
されている。１４はトップコート層で表面を平坦化する
ための絶縁層である。１１は、たとえば、ＩＴＯ（Ｉｎ
ｚ０３　５ｎＯｚ）からなるストライプ状の透明電極で
あり、その上を覆って、たとえば、ポリイミド樹脂膜を
コートしたあとナイロンブラシでブラッシングして配向
処理を行った配向膜１２が形成されている。

以上の積層構成物がカラー液晶表示パネル５０の一方の
基板（カラーフィルタ付き基板）を構成し、もう一方の
基板は通常の白黒用の基板と同様に。

たとえば、透明基板２の上にストライプ状の透明電極２
１と配向膜２２を順次形成したものを用意し、両透明電
極１１．２１が対面してｘ−ｙマトリクス交点を構成す
るように直交配置してスペーサ３を挟んで両基板をシー
ル材で接゛着封止したのち、両基板間の空間に液晶４．
たとえば、５ＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍ
ａｔｉｃ）型液晶を注入して密閉すればカラー液晶表示
パネル５０が形成される。

第８図は従来のカラーフィルタ付き基板の構成例を示す
図で、同図（イ）は上面図、同図（ロ）は断面図である
。

ブラックマトリクス層１０は、通常蒸着マスクなどによ
く用いられているクロム（Ｃｒ）　ｆｉｔ膜が性能・品
質的に優れているため好んで使用されており。

たとえば、１１００ｎの厚さにスパッタ形成したあと、
画素となる孔を所定の大きさと配置で通常のホトリソグ
ラフィ技術により形成される。そして画素となる孔を覆
ってカラーフィルタ層１３（１３Ｒ，１３Ｇ、　１３Ｂ
）を、たとえば、顔料分散法により厚さ１゜６μｍ程度
に形成する（たとえば、間部、山口。

中：電子材料、　１９９０年２月号、ｐ２３参照）。そ
の上にトップコート層１４として、たとえば、厚さ２μ
ｍのポリイミド樹脂層を形成して表面の平坦化を行う。

平坦化されたトップコート層１４の上に、たとえば、厚
さ１７０ｎｍのＩＴＯ（Ｉｒ＋２０．−５ｎＯｚ）から
なるストライプ状の透明電極１１を形成し、さらに、こ
−には図示してない配向膜を施してカラーフィルタ付き
基板が作製される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来のカラーフィルタ付き基板の構成にお
いては、積層構成の製造プロセス中に導電性異物により
汚染されることがあり、たとえば、第８図（ロ）に示し
たごとき導電性異物８０や９０（たとえば、鉄や銅など
の微粒子）がブラックマトリクス層１０と透明電極ｉｔ
との間を短絡するような例さえ生じる場合がある。通常
ブラックマトリクス層１０はＣｒ膜から形成されている
ので導電性を持っており、このように導電性異物８０や
９０によってブラックマトリクス層１０と透明電極１１
がブリッジされると、その部分あるいはそのライン近傍
の透明電極１１の電圧降下によって液晶層への駆動電圧
が充分印加されず、色むらなどのカラー表示欠陥やコン
トラストの低下など表示品質上の重大な問題が生じてお
り、その解決が求められていた。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、ストライプ状の透明電極２１と配向膜２
２が順次形成された透明基板２と、少なくとも非画素部
を形成するブラックマトリクス層１０とカラーフィルタ
層１３とトップコート層１４と透明電極１１と配向膜１
２が順次形成された透明基板１とを前記透明電極１１．
２１がマトリクス交点を形成するようにスペーサ３を挟
んで直交配置し、両透明基板１．２の間に形成された空
間に液晶４を注入封止したカラー液晶表示パネル５０で
あって、前記ブラツクマトリクス層１０がスリット１０
０によって、電気的に絶縁された複数の領域１０１に分
割されていることを特徴としたカラー液晶表示パネルに
よって解決することができる。

また、ブラックマトリクス層１０とトップコート層１４
との間に絶縁層１０２が介在されてなることを特徴とし
たカラー液晶表示パネルや、ブラックマトリクス層１０
と画素部とを含む全面とトップコート層１４との間に透
明絶縁層１０３が介在されてなることを特徴としたカラ
ー液晶表示パネルや、トップコート層１４と透明電極１
１および配向膜１２とが対向する面間に透明絶縁層１０
４がが介在されてなることを特徴としたカラー液晶表示
パネルなどによっても解決することができる。さらに、
それら手段のうちの少なくとも２つの手段を組み合わせ
たカラー液晶表示パネルによってより効果的に解決する
ことができる。

〔作用〕

本発明の構成によれば、ブラックマトリクス層１０がス
リット１００によって、電気的に絶縁された複数の領域
１０１に分割されているので、万一導電性異物８０や９
０により部分的にブリッジされていても透明電極１１の
電圧降下を分割された小さい領域に限定することができ
表示品質の劣化が最小限に抑えられる。また、それぞれ
所定の層間に絶縁層１０２、透明絶縁層１０３．透明絶
縁層１０４などを介在させることにより、導電性異物８
０や９０によるブラックマトリクス層１０と透明電極１
１との間の短絡が防止できるのである。さらに、以上複
数の手段を組み合わせることにより一層効果を高めるこ
とが可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例を示す上面図（部分拡大図
）で、ブラックマトリクス層１０（斜線部）の構成の２
つの変形例を同図（イ）および同図（ロ）に示したたとえば、同図（イ）のブラックマトリクス層１０ａの
周辺部がスリット１００ａで分割され、内部の画素間が
スリン）　１００ｂで分割されて、周辺部の分離された
多数の領域１０１ａと内部の分離された多数の領域１０
１ｂとに分かれて、図示してない透明基板上に配置形成
されている。

次に、同図（ロ）の場合にはブラックマトリクス層１０
ｂの周辺部がスリン）　１００ａでや＼粗く分割され、
内部の画素間がスリット１００ｂで同様にや−粗く分割
されて、同図（イ）の場合よりもや！大きな領域１０１
ｃ、　１０１ｄ、　１０１ｅなどに分割されて図示して
ない透明基板上に配置形成されている。

このようにスリット１００で多数の領域１０１に分割さ
れたブラックマトリクス層１０を用いてカラー液晶表示
パネルを構成することにより、導電性異物が介在した場
合でも色むらやコントラストの劣化などが従来例に比較
して大巾に改善することができた。

第２図は本発明の第２実施例を示す図で、同図（イ）は
上面図（ブラックマトリクス層と絶縁層のみ図示）、同
図（ロ）は断面図である。

図中、１０２は絶縁層（不透明な素材でもよい）でブラ
ックマトリクス層１０の上に形成された。たとえば、厚
さ２００ｎｍの５ｉ０２スパツタ膜である。

なお、前記の諸口面で説明したものと同等の部分につい
ては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は
省略する。

このような絶縁層１０２を具体的に作製するには。

たとえば、ガラス基板などからなる透明基板１の上に、
たとえば、厚さ１１００ｎのＣｒ膜と、さらにその上に
厚さ２００ｎｍのＳｉＯ□膜をスパッタ法で形成し、そ
の上にホトレジストを塗布したのち、画素となる部分に
孔をあけるようにホトエツチングする。次いで、前記レ
ジストパターンをマスクとして、たとえば、フレオンガ
スを用いてＳｉ０ｇ膜をドライエツチングし、さらに、
下層のＣｒ膜を同じレジストパターンをマスクとして化
学エツチングしたあとレジストを除去すればよい。その
あとで、カラーフィルタ層１３その他を積層形成してカ
ラーフィルタ付き基板を作製する。

このような絶縁層１０２が形成されていることによって
、万一導電性異物が積層構成物中に介在したとしてもブ
ラックマトリクス層１０と透明電極１１との間の短絡が
防止でき、従来例に比較して品質が改善され、かつ、歩
留りが大巾に向上する。

なお、絶縁層１０２としてはＳｉｎ、膜に限定されるも
のではなく、たとえば、シリコーン樹脂その他種々の材
料（不透明材料でもよい）が使用できることは勿論であ
る。

第３図は本発明の第３実施例を示す断面図である。図中
、１０３は透明絶縁層で透明基板１上のブラックマトリ
クス層１０と画素部とを含む全面と、トップコート層１
４との間に介在するように形成された。たとえば、厚さ
数１１００ｎのＳｉ０ｇスパッタ膜である。

なお、前記の諸図面で説明したものと同等の部分につい
ては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は
省略する。

本実施例では透明基板１の上にブラックマトリクス層１
０を形成したあと、全面に、たどえば、ＳｉＯ□スパッ
タ膜を形成すればよいので、透明材料でなければならな
いという制約はあるもの＼前記第２実施例の場合に比較
して製造が極めて容易で低価格になるという利点がある
。その効果は前記実施例と同様であることは言うまでも
ない。

第４図は本発明の第４実施例を示す図である。

図中、１０４は透明絶縁層でトップコート層１４と透明
電極１１または配向膜１２とが対向する面間に介在する
ように形成された。たとえば、厚さ数１１００ｎのＳｉ
Ｏ□スパッタ膜である。

本実施例ではトップコート層１４．すなわち、平坦化層
を形成してから透明絶縁層１０４を所要の厚さにに形成
すればよいので、膜形成は安定で、かつ、欠陥のない高
品質の透明絶縁膜が得られ、優れた絶縁効果が得られる
という利点がある。

第５図は本発明の第５実施例を示す回である。

本実施例では上記第３実施例と第４実施例に示した手段
を組み合わせて適用した例である。すなわち、透明絶縁
膜１０３と透明絶縁膜１０４とをそれぞれの位置に、そ
れぞれの方法で前記したごとくに介在形成してあり、導
電性異物８０や９０による短絡などのトラブルを相乗的
に防止しその効果は数倍に高められる。

なお、上記実施例では透明絶縁膜１０３と透明絶縁膜１
０４との組み合わせの場合について図示説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく前記第１〜第４実
施例に述べた手段のうちの少なくとも２つの手段を組み
合わせて実施することにより、それぞれ−層効果が高め
られることは言うまでもない。

以上述べた実施例は例を示したもので、本発明の趣旨に
添うものである限り、使用する素材や構成、製造プロセ
スなど適宜好ましいもの、あるいは、それらの組み合わ
せを用いてよいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の構成によれば、ブラック
マトリクス層１０がスリット１００によって電気的に絶
縁された複数の領域１０１に分割されているので、万一
導電性異物８０や９０により部分的にブリッジされてい
ても透明電極１１の電圧降下を分割された小さい領域に
限定することができ表示品質の劣化が最小限に抑えられ
る。また、それぞれ所定の眉間に絶縁層１０２．透明絶
縁層１０３．透明絶縁１１１０４などを介在させること
により、導電性異物８０や９０によるブラックマトリク
ス層１０と透明電極１１との間の短絡が防止できる。さ
らに、以上複数の手段を組み合わせることにより一層効
果を高めることが可能となり、カラー液晶表示パネルの
品質・歩留りの向上に寄与するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す上面図、第２図は本
発明の第２実施例を示す図、第３図は本発明の第３実施
例を示す断面図、第４図は本発明の第４実施例を示す図
、第５図は本発明の第５実施例を示す図、第６図はカラ
ー液晶表示装置の構造例を示す図、第７図は従来のカラ
ー液晶表示パネルの構造を示す断面図、第８図は従来のカラーフィルタ付き基板の構成例を示す
図である。図において、１．２は透明基板、３はスペーサ、４は液晶、１０（１０ａ、１０ｂ、）はブラックマトリクス層、１
１．２１は透明電極、１２、２２は配向膜、１３（１３Ｒ，１３Ｇ、１３Ｂ）はカラーフィルタ層、
１４はトップコート層、５０はカラー液晶表示パネル、８０．９０は導電性異物、１００　（１００ａ、　１００ｂ）はスリット、１０１
　（１０１ａ、　１０１ｂ、　１０１ｃ、　１０１ｄ、
　１０１ｅ）は領域、１０２は絶縁層、１０３．１０４は透明絶縁層である。ＡｕｇＡＩ）ｉＢ実！ｆすｌ、Ｔ；ＴｆｌＷｉｉ　図画
３図（ロ）本発明の第１失斃例と示す上面図躬　１　図（０′／３本弁明の第４大旗１列Σホ１図第４図；Ａ年明の第５実殆イ列ど示す図第５図カラー液晶表木装置の構盗伊１Σ示す印郊　６　図＋３（／３ｆ？、１．％、　１３８）、カラーフィル」
従来のカラー液晶表示バ子ルの措ｍｌ示１断面図画′７
反（イ）上面図（０）＠面図従来のカラーフィルタ付き基板の４＃！成例Σ示オ図射
８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ストライプ状の透明電極（２１）と配向膜（２２
）が順次形成された透明基板（２）と、少なくとも非画
素部を形成するブラックマトリクス層（１０）とカラー
フィルタ層（１３）とトップコート層（１４）と透明電
極（１１）と配向膜（１２）が順次形成された透明基板
（１）とを前記透明電極（１１、２１）がマトリクス交
点を形成するようにスペーサ（３）を挟んで直交配置し
、両透明基板（１、２）の間に形成されたギャップ状空
間に液晶（４）を注入封止したカラー液晶表示パネル（
５０）であって、前記ブラックマトリクス層（１０）がスリット（１００
）によって、電気的に絶縁された複数の領域（１０１）
に分割されていることを特徴としたカラー液晶表示パネ
ル。
（２）前記カラー液晶表示パネル（５０）の透明基板（
１）上のブラックマトリクス層（１０）とトップコート
層（１４）との間に、絶縁層（１０２）が介在されてな
ることを特徴としたカラー液晶表示パネル。
（３）前記カラー液晶表示パネル（５０）の透明基板（
１）上のブラックマトリクス層（１０）と画素部とを含
む全面とトップコート層（１４）との間に、透明絶縁層
（１０３）が介在されてなることを特徴としたカラー液
晶表示パネル。
（４）前記カラー液晶表示パネル（５０）の透明基板（
１）上の積層構成物のうちのトップコート層（１４）と
透明電極（１１）および配向膜（１２）とが対向する面
間に、透明絶縁層（１０４）が介在されてなることを特
徴としたカラー液晶表示パネル。
（５）請求項（１）〜（４）記載の手段のうちの少なく
とも２つの手段が組み合わされてなることを特徴とした
カラー液晶表示パネル。