JPH10206840A - カラー液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

カラー液晶表示装置およびその製造方法

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JPH10206840A
JPH10206840A JP1431697A JP1431697A JPH10206840A JP H10206840 A JPH10206840 A JP H10206840A JP 1431697 A JP1431697 A JP 1431697A JP 1431697 A JP1431697 A JP 1431697A JP H10206840 A JPH10206840 A JP H10206840A
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JP
Japan
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colored
liquid crystal
columnar body
colored layer
layer
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JP1431697A
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English (en)
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Ryutaro Harada
龍太郎 原田
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノーマリーブラック表示品質が優れた高品質
の画像が得られる液晶表示装置を得る。 【解決手段】 着色画素の厚さが表示色に応じて異なる
着色画素を有するとともに、各着色画素の非表示部もし
くはその近傍に複数の着色層を液晶挟持間隔に合致する
高さに積層した柱状体を形成したカラーフィルタを有す
るカラー液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置に関し、とくに液晶を挟持する基板の間隔の保持に特
徴を有する液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、透明電極を設けたガラ
ス等の透明な基板を液晶層を挟持して対向させ、電極間
に印加した電圧によって液晶を一定の方向に配向させる
ことによって形成される透明部分と不透明部分によって
画像を表示している。カラー液晶表示装置は、一般には
いずれかの透明電極基板上に、赤(R)、緑(G)、青
(B)の三色の着色画素を設けており、液晶のシャッタ
ー作用によって3原色を加色して所望の色を表示してい
る。
【0003】液晶表示装置で一般に用いられているツイ
ストネマティック(TN)液晶による表示では、電圧無
印加時には、液晶は理想的には、光を完全に遮断して光
を透過しないことが望まれるが、実際には、TN液晶の
旋光分散により、液晶セルに入射した直線偏光が楕円偏
光となり一部が液晶セルを通過する。したがって、電圧
無印加のノーマリーブラック状態としても、一部の光が
透過することとなる。そして、光の透過率は液晶層の厚
み、および入射する波長に依存しているために、電圧無
印加の暗状態では光の漏れとともに着色しカラー表示品
質の悪化が生じることとなる。そこで、こうした問題点
を解決するために、R、G、Bの各着色画素毎に液晶層
の厚みを、大きい方からR、G、Bの順に所定の厚みと
することが行われており、このためにカラーフィルター
に形成する着色画素の厚みを、R、G、Bの順に厚くし
ている。
【0004】液晶表示装置では、液晶中にスペーサを混
合し、液晶挟持間隔の保持を図っているが、着色画素の
色に応じて厚みの異なる液晶表示装置では、間隔が一定
の液晶表示装置に比べて、最も間隔の小さな着色画素の
部分に大きな加重が集中することが生じる。
【0005】そこで、このような問題を解決するため
に、特開昭60−202423号公報では、液晶層の厚
みを着色画素に応じて変化させるとともに、液晶層の厚
みが小さく、挟持間隔が小さくなる青色(B)の着色画
素の面積を他の着色画素に比べて大きくして、スペーサ
への加重を分散することが提案されている。この方法で
は、光の波長の違いによる液晶表示装置の着色の防止と
スペーサへの加重の集中によるスペーサの変形等を防止
することが可能となるが、スペーサとして一般には、1
00個/mm2 程度の大量の粒子を液晶に分散している
が、粘性の高い液晶に分散して挟持間隔内に注入した場
合には、均一にスペーサが分散せずにスペーサが一部に
滞留する現象が生じ、表示品質が悪化する等の問題があ
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶表示装
置における光の波長の違いによって生じる電圧無印加時
の液晶の着色を防止するとともに、スペーサの分散によ
る液晶表示装置の表示品質の低下を防止することを課題
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、カラーフィル
タと対向基板の間に液晶層を挟持したカラー液晶表示装
置において、着色画素の厚さが表示色に応じて異なる着
色画素を有するとともに、非表示部に複数の着色層を液
晶挟持間隔に合致する高さに積層した柱状体を形成した
カラーフィルタを有するカラー液晶表示装置である。カ
ラーフィルタと対向基板の間に液晶層を挟持したカラー
液晶表示装置の製造方法において、着色画素の厚さを表
示色に応じて異なる厚さとして形成するとともに、非表
示部に複数の着色層を積層した柱状体を形成する際に、
柱状体の最下層以外の着色層の厚さを、下層に形成した
着色層の面積を変えることによって柱状体の高さを液晶
挟持間隔に合致する高さに調整してカラーフィルタを製
造するカラー液晶表示装置の製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明の液晶表示装置
は、着色層の厚さを色に応じて変えるとともに、液晶表
示装置のカラーフィルタとこれに対向するTFT等の基
板との間の間隔を保持するために、着色画素の積層体か
らなる柱状体を形成したものである。本発明の液晶表示
装置のカラーフィルタを図面を参照して説明する。
【0009】図1は、本発明の一実施例を説明する図で
あり、図1(A)は、カラーフィルタの部分的な平面図
を示し、図1(B)は、図1(A)におけるA−Aの部
分の液晶表示装置の断面図を示す。ガラス基板等の透明
な基板1上に、金属クロム等をスパッタリング等によっ
て成膜した後に所望のパターンのブラックマトリックス
2を形成している。また、ブラックマトリックスの形成
は、カーボンブラックや金属酸化物を含有した感光性樹
脂を塗布した後に所望のパターンを形成することによっ
ても作製できる。ブラックマトリックスの形成の後に、
着色画素3を形成する。着色画素の形成の順序は、着色
画素の厚みが薄いものから順にR(赤)、G(緑)、B
(青)の順序で形成することが好ましい。
【0010】着色画素の形成は、顔料等を含有した合成
樹脂組成物を塗布して、所定のパターンを用いて不要な
部分を溶出させることによって形成することができる
が、合成樹脂組成物として感光性材料を用いるならば、
所定のフォトマスクを用いて露光した後の現像処理のみ
で着色画素を形成することができる。
【0011】着色画素の形成の際に、画素形成パターン
の他に、柱状体の形成用のパターンを有するフォトマス
クを用いることによって、柱状体形成部に、着色画素と
同一の材料によって着色層を形成する。着色画素をスト
ライプとし、柱状体形成部をドット形状のパターンで形
成すれば、図1(B)の断面図で示すように、Rの着色
画素5の形成の際に、柱状体にも同時にRの着色層9、
13が形成され、次いでGの着色画素10の形成の際に
は、Gの着色層6、14が、Bの着色画素15の形成の
際には、Bの着色層7、11が形成される。
【0012】Rの着色画素に隣接した柱状体4には、R
の着色層5を積層した後に、Rの着色層よりも面積の小
さなGの着色層6、Gの着色層の面積と同じ、またはG
の着色層よりも面積の小さなBの着色層7を形成して液
晶表示装置の挟持間隔に等しい柱状体を形成することが
できる。
【0013】また、Gの着色画素に隣接した柱状体8に
は、Rの着色画素材料により柱状体の面積に等しいRの
着色層9を形成した後に、Gの着色画素用の厚さでGの
着色層10を塗布すると既に形成したRの着色層9の存
在する部分の高さは、Gの着色画素の高さよりも高くな
り、次いで、Bの着色画素の形成時に同時にBの着色層
11を形成すると、Rの着色画素に隣接した柱状体4と
同じ高さの柱状体を形成することができる。
【0014】さらに、Bの着色画素に隣接した柱状体1
2についても、同様にRの着色画素材料により柱状体の
面積に等しいRの着色層13を形成した後に、Gの着色
画素用の厚さの着色層14をRの着色層13と同じ面積
で積層し、次いでこれらよりも大きな面積で、Bの着色
画素が必要とする厚さで、Bの着色層15を形成する
と、Gの着色層を形成した部分は、他の部分に比べて高
くなり、他の柱状体と同様の高さの柱状体が得られ、対
向基板16との間隔を所定の大きさに保持することが可
能となる。
【0015】本発明では、このような着色層の厚みと液
晶挟持間隔の保持という二種の厚みの要件を一度の操作
で形成することを見出したものである。すなわち、形成
する着色層の厚さが先に形成した柱状体用の着色層の面
積が大きい場合には、合成樹脂の組成物が周囲との高さ
の違いによる流れ出し量が少ないために、形成される着
色層の厚さが厚くなり、逆に先に形成された着色層の面
積が小さい場合には、塗布した着色層が周囲へ流れ出し
て高さが平準化されて、形成される着色層の高さが低く
なるという現象を見出したものである。このような現象
を利用することによって、表示部の着色画素の厚さを所
定の厚みとするとともに、着色層を積層した柱状体の高
さを同一の液晶挟持間隔に調整することが可能となる。
【0016】着色層を形成したカラーフィルタ上には、
合成樹脂もしくは無機物質からなる透明な保護膜を形成
しても良い。また、着色層上には直接に、あるいは保護
膜を形成した後にITO等からなる液晶の駆動用の透明
電極膜を形成する。
【0017】また、ITOが対向する基板との間に電気
的に問題が生じるようであれば、ITO成膜時に、柱状
体部をマスキングすれば良い。また、TFT基板側にブ
ラックマトリックスを形成する場合には、非導電性のブ
ラックマトリックスでTFT基板側にも柱状部を形成
し、カラーフィルタ側の柱状部と組み合わせることで、
間隔を保持することができる。
【0018】柱状体の形成は、着色画素上に形成するこ
とができるが、着色画素を区画するブラックマトリック
ス部等のように、有効な表示領域とはならないとならな
い部位に形成することができる。
【0019】柱状体は、例えば、縦0.3mm、横0.
1mmの着色画素に1個の割合で設けるならば、1mm
2 には約33個のスペーサが形成可能である。この数は
通常の液晶に合成樹脂の球形等のスペーサを混合した場
合の数字である100〜200個/mm2 という値に比
べて小さいが、合成樹脂からなるスペーサの場合のよう
に粒径分布のばらつきが生じたり液晶中での偏在等がな
く、表示面全体にわたり均一に配置されているので、表
示面全面にわたる負荷が均等になり充分に目的を達する
ことが可能である。
【0020】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、更に詳細に説
明する。 実施例1 短辺370mm、長辺470mm、板厚1.1mmの7
059ガラス(コーニング社製)にスパッタリングによ
って、厚さ0.2μmの酸化クロム/クロムの積層構造
膜を形成した。ガラス面側から観察して低反射の光学濃
度が4.0のものが得られた。次いで、フォトレジスト
(東京応化製 OFPR−800)を0.5μmの厚さ
に塗布して、プリベークし所定のパターンを形成したマ
スクを用いて露光し、レジストの現像を行った後に酸化
クロム/クロム膜をエッチング、レジストの剥離、洗
浄、乾燥工程を経てブラックマトリックスを形成した。
【0021】次に、溶剤とラジカル重合型フォトポリマ
ー(アクリル系)にサブミクロン粒径のアントラキノン
系赤色顔料(CI:ピグメントレッド177とピグメン
トイエロー139の混合物)分散し、ベンジルメタクリ
レート−メタクリル酸共重合体、ペンタエリスリトール
テトラアクリレート、および4−[P−N,N−ジ(エ
トキシカルボニルメチル)]−2−6−ジ(トリクロロ
メチル)−S−トリアジンに溶剤として3−エトキシプ
ロピオン酸エチルエステルを加えて、固形分30%、粘
度15cP(25℃)に調整した感光性材料の組成物
を、最後の熱処理終了後に3μmの厚さとなるように塗
布した。100℃でプリベークした後に、赤色パターン
形成用マスクを用いて露光し、現像、洗浄、乾燥した後
に200℃でポストベークして赤色着色画素を形成する
とともに、ブラックマトリックス部に、18μm×28
μmの大きさの柱状部形成用の赤色着色層を形成した。
【0022】次いで、フタロシアニン系緑色顔料(C
I:ピグメントグリン7とピグメントイエロー83の混
合物を)を、赤色の感光性材料に用いたものと同様の組
成物に、分散した感光性材料を最後の熱処理終了後に
3.6μmの厚さとなるように塗布した。100℃でプ
リベークした後に、緑色パターン形成用マスクを用いて
露光し、現像、洗浄、乾燥した後に200℃でポストベ
ークして緑色着色画素を形成するとともに、ブラックマ
トリックス部に形成した柱状体の上に、15μm×25
μmの大きさの柱状部形成用の緑色着色層を形成した。
【0023】次いで、フタロシアニン系青色顔料(C
I:ピグメントブルー15:3とピグメントバイオレッ
ト23の混合物)を分散した感光性材料を、赤色の感光
性材料に用いたものと同様の組成物に分散した感光性材
料を最後の熱処理終了後に4.7μmの厚さとなるよう
に塗布した。100℃でプリベークした後に、青色パタ
ーン形成用マスクを用いて露光し、現像、洗浄、乾燥し
た後に200℃でポストベークして緑色着色画素を形成
するとともに、ブラックマトリックス部に形成した柱状
体の上に、12×22μmの大きさの柱状部形成用の青
色着色層を形成した。このようにして得られたカラーフ
ィルタにポリイミドよりなる配向膜を形成した後、エポ
キシ樹脂をシール材としてTFTを形成したガラス基板
とを接合して、液晶としてTN液晶を封入した。
【0024】また、本発明は、以上の実施例に示したも
のに限らず、液晶挟持間隔を大きくする場合には、TF
T基板側にも同様の柱状部を作製し、両者の柱状部を対
向させて液晶挟持間隔を形成しても良い。また、保護膜
として使用するオーバーコート材料に感光性組成物を使
用して、保護膜の形成時に柱状部を積層することでも、
液晶挟持間隔を大きくとることも可能である。
【0025】
【発明の効果】本発明は、2枚の基板の間に液晶を挟持
した液晶表示装置において、液晶表示装置を構成するカ
ラーフィルタの着色画素の厚さを色によって変えるとと
もに、カラーフィルタ上の非表示領域に、着色層を積層
して液晶表示装置の間隔を保持する柱状体を形成したの
で、ツイストネマティック(TN)液晶による表示でも
電圧無印加時において、光を完全に遮断して光を透過し
ないようにすることができ、液晶表示面の好ましくない
着色が生じることはなく、また液晶中に粒子状あるいは
棒状のスペーサ部材を分散する必要がないとともに、ま
た表示面全面に均等に配置されたスペーサの機能を有す
る柱状体は、着色画素の形成工程において同時に形成可
能であるので、スペーサ部材の偏在等による表示むら等
の問題もなく高品位な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】本発明の液晶表示装置の1実施例を示す部分断
面図。
【符号の説明】
1…基板、2…ブラックマトリックス、3…着色画素、
4…Rの着色画素に隣接した柱状体、5…Rの着色層、
6…Gの着色層、7…Bの着色層、8…Gの着色画素に
隣接した柱状体、9…Rの着色層、10…Gの着色層、
11…Bの着色層、12…Bの着色画素に隣接した柱状
体、13…Rの着色層、14…Gの着色層、15…Bの
着色層、16…対向基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラーフィルタと対向基板の間に液晶層
    を挟持したカラー液晶表示装置において、着色画素の厚
    さが表示色に応じて異なる着色画素を有するとともに、
    各着色画素の非表示部もしくはその近傍に複数の着色層
    を液晶挟持間隔に合致する高さに積層した柱状体を形成
    したカラーフィルタを有することを特徴とするカラー液
    晶表示装置。
  2. 【請求項2】 カラーフィルタと対向基板の間に液晶層
    を挟持したカラー液晶表示装置の製造方法において、着
    色画素の厚さを表示色に応じて異なる厚さとして形成す
    るとともに、各着色画素の非表示部もしくはその近傍に
    複数の着色層を積層した柱状体を形成する際に、柱状体
    の最下層以外の着色層の厚さを、下層に形成した着色層
    の面積を変えることによって調整して、積層した着色層
    の厚み液晶挟持間隔に合致する高さとしたカラーフィル
    タを製造することを特徴とするカラー液晶表示装置の製
    造方法。
JP1431697A 1997-01-28 1997-01-28 カラー液晶表示装置およびその製造方法 Pending JPH10206840A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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