JPS63104021A - カラ−液晶表示素子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、複数の画素電極を有し、これらの画素電極に
対応して異なる色のカラーフィルタを設けたカラー液晶
表示素子に関する。

「従来の技術」 近年、液晶カラーテレビなどに採用されているカラー液
晶表示素子は、多数の画素電極を有し、各画素電極に対
応して３原色のカラーフィルタが設けられでいる。そし
て、任意の画素電極に選択電圧を印加し、その画素電極
に対応する色の表示を行ない、３原色のドツトを組合せ
てなる自由なパターンのカラー表示を可能としている。

ところで、液晶に電圧を印加しないときの透過光強度は
液晶層の厚みと透過光波長に依存する。

従来はカラー液晶の場合でも可視光の中心波長（Ｇ、緑
付近）で透過光強度が最小となるように厚みを設計して
いた。このため、Ｒ（赤）やＢ（青）の透過光強度が最
小とならずコントラストは上がらなかった。

ねじれ角が、９０度の丁Ｎ液晶セルを偏光方向が等しい
２枚の偏光板で挾んたときの透過光強度Ｔは、次式■で
与えられる。

Ｔ（ｄ　、入）　＝ｓｉｎ　　（”、／Ｔ’ｉ）／（１
・ｕ　）　　　−■（ただし、ｕ＝２へｎ−ｄ／λ、Δ
ｎ：液晶の屈折率異方性、ｄ：波晶層の厚さ、入：透過
波長である。） そこで、第４図に示すようなカラー液晶表示素子が提案
されでいる。

すなわち、第４図において、１は表示基板であり、内面
に多数の画素電極２と、配向膜３とが形成されている。

また、４は対向基板であり、内面に上記画素電極２に対
応した多数のカラーフィルタ５と、その内面を覆う対向
電極６と、さらにその内面を覆う配向膜７とが形成され
でいる。カラーフィルタ５は、５（Ｒ）　：赤、５（Ｇ
）　：緑゛、５（８）　：青に分れている。そして、表
示基板１と対向基板４は、それぞれ電極形成面を内側に
して対向配百され、内部に液晶８が注入されている。こ
のカラー液晶表示素子では、各カラーフィルタ５（Ｒ）
、５（Ｇ）、５（８）の膜厚か色によって異なっており
、それによって各色に対応するセルキャップｄｒ、　ｄ
ｑ、ｄｂがそれぞれ異なるようになっている。そして、
電圧オフ状態の各カラーフィルタ５（Ｒ）、５（Ｇ）、
５（Ｂ）における透過光強度Ｔが、前記０式においてそ
れぞれ０となるようにされている。したがって、良好な
コントラストが得られるよう（乙なっている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記液晶表示素子においでは、表示基板
１と対向基板４を貼り合せる際に、基板間隙を一定にす
るためのスペーサの配首に問題が主した０通常、この種
のスペーサは粒径の一定な各種のビーズからなり、両基
板１．４の間に介在させて基板間隙を一定に保つように
されているが、上記液晶表示素子では、スペーサかカラ
ーフィルタ５（８）の部分に挾まれた場合は間隙が大き
くなり、カラーフィルタ５（Ｒ）の部分に挾まれた場合
は間隙が小さくなる。このため、基板間隙が一定ぜす、
セルキャップにむらか主し、期待する良好なコントラス
トを得ることができなかった。

したがって、本発明の目的は、カラーフィルタの厚みを
色によって変えた場合に、基板間隙を一定に保ち、良好
なコントラストが得られるようにした液晶表示素子およ
びその製造方法を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、複数の画素電極を有し、各画素電極に対応し
て少なくとも一方の基板内面に３原色のカラーフィルタ
が設けられ、これらのカラーフィルタの膜厚が各色によ
って異なっているカラー液晶表示素子において、特定の
色のカラーフィルタに対応する部分にのみスペーサが付
着されていることを特徴とする。

また、本発明は、複数の画素電極を有し、各画素電極に
対応して少なくとも一方の基板内面に３原色のカラーフ
ィルタか設けられ、これらのカラーフィルタの膜厚が各
色によって異なっているカラー液晶表示素子の製造方法
において、スペーサを含有する感光性樹脂を少なくとも
一方の基板内面に塗布し、特定の色のカラーフィルタに
対応する部分の前記感光性樹脂のみ硬化するように光を
照射して現像することにより、スペーサを付着させるこ
とを特徴とする。

「作用」 このように、本発明のカラー液晶表示素子では、特定の
色のカラーフィルタに対応する部分にのみスペーサか付
着しているので、各色によってカラーフィルタの膜厚か
異なっていても、基板間隙を一定に保つことができ、そ
れによって期待される良好なコントラストを得ることが
できる。

また、本発明の液晶表示素子の製造方法では、スペーサ
を含有する感光性樹脂を塗布し、光を照射して現像する
という簡単な工程で、スペーサを特定の色のカラーフィ
ルタに対応する部分にのみ付着させることができる。

「発明の実施例Ｊ 第１図には、本発明によるカラー液晶表示素子の実施例
が示されている。

ガラス板等からなる透明な表示基板１１の内面には、Ｉ
ＴＯ膜などの透明電極をパターン形成してなる多数の画
素電極１２が形成され、それらのざらに内面にポリイミ
ド樹脂等からなる配向膜１３か形成されでいる。

また、同しくガラス板等からなる透明な対向基板１４の
内面には、３原色のカラーフィルタ＋５（Ｒ）　、　＋
５（Ｇ）　、　＋５（Ｂ）か形成されでいる。この場合
、＋５ＣＢ）が最も厚く、＋５（Ｇ）か次に厚く、１５
（Ｒ）が最も薄くなっている。これらのカラーフィルタ
＋５（Ｒ）　、　＋５（Ｇ）　、＋５（Ｂ）は、例えば
感光性を有するゼラチン系の樹罵ソ印刷塗布し、フォト
エツチングして染色する方法、顔料または染料を含有す
る樹脂インクをオフセット印刷する方法などにより、各
色毎に順次形成される。なお、カラーフィルタ＋５（Ｒ
）　、＋５（Ｇ）　、＋５（Ｂ）は、表示基板１１の各
画素電極１２に対応して形成されでいる。

これらのカラーフィルタ＋５（Ｒ）　、　＋５ＣＧ）　
、＋５（Ｂ）の内側には、ＩＴＯ膜などからなる対向電
柵１６か形成されている。ざらに、対向電極１６の内側
には、ポリイミド樹脂等からなる配向膜１７か形成され
でいる。

表示基板１１および対向基板１４は、電極形成面を内側
にして対向配置され、周縁部をエポキシ樹脂などで接着
されて、セルを構成している。この場合、両基板１１．
１４の間には、スペーサ１８か介在している。スペーサ
１日は、この実施例の場合、Ｆ１径９ｕｍの合成樹脂ビ
ーズ「ミクロパール」（商品名、積木ファインケミカル
■製）を使用したか、その他の合成樹脂ビーズ、アルミ
ナビーズ、ガラスファイバーなどを使用してもよい。そ
して、本発明においでは、スペーサ１８が樹脂１９を介
して特定の色のカラーフィルタ、この実施例の場合、１
５（Ｂ）の部分にのみ付着している。なお、この実施例
にあいでは、スペーサ１８を付着させてから配向膜１７
を形成しているため、配向膜１７はスペーサ１８および
樹脂１９の上に被覆されでいる。こうして得られたセル
の内部に液晶２０が注入され封止されている。

このカラー液晶表示素子は、表示基板１１のタト面およ
び対向基板１４の外面にそれぞれ図示しない偏光板を平
行ニコルに配置し、背面側にバックライトを配＝して表
示を行なうことができる。

すなわち、電圧がオフ状態においでは、バックライトの
光は、偏光板、対向基板１４、各カラーフィルタ＋５（
Ｒ）　、＋５（Ｇ）　、＋５（Ｂ）をそれぞれ透過する
か、ＴＮ液晶２０によって旋光するため、表示基板１１
側の偏光板を透過てきす、暗色の背景を構成する。この
場合、各カラーフィルタ＋５（Ｒ）、＋５（Ｇ）　、　
＋５（Ｂ）の厚さを変えることによって、前述した０式
の透過光強度Ｔが各色毎に最小となるように、セルキャ
ップか調整されでいるので、液晶２０による良好な光遮
断効果か得られる。

また、電圧がオン状態においては、その部分の液晶２０
の旋光粧か消失するので、偏光板、対向基板１４、カラ
ーフィルタ＋５（Ｒ）　、＋５（Ｇ）　、＋５（Ｂ）を
透過した光かそのまま表示基板１１および偏光板を透過
して、カラーフィルタ１５（Ｒ）　、　１５（Ｇ）　、
　１５（８）によって着色された元として視認すること
かできる。この場合、勿論、電圧印加された画素電極１
２に対応するカラーフィルタ＋５（Ｒ）　、　＋５（Ｇ
）、＋５（８）の色が視認される。したがって、電圧を
印加する画素電極１２を選択することにより、３原色の
ドツトからなる自由なパターンのカラー表示が可能とな
る。

そして、このカラー液晶表示素子においては、前述した
ように、スペーサ１８か特定の色のカラーフィルタ、こ
の実施例の場合、＋５ＣＢ）の部分にのみ付着している
ので、各カラーフィルタ＋５（Ｒ）、＋５（Ｇ）　、　
＋５（８）の段差に影響されることなく、両基板１１．
１４の間隙が一定となり、予め設定されたセルギャップ
を確実に実現することかできる。したがっで、セルキャ
ップのむらによる表示品位の劣化を防止することかでき
る。

なお、スペーサ１８は、カラーフィルタ＋５（Ｒ）、＋
５（Ｇ）のいずれかに付着するようにしてもよい。

また、スペーサ１８を表示基板１１の内面の特定の色の
カラフィルタ−１５（Ｒ）　、　＋５（Ｇ）　、　＋５
（Ｂ）に対応した部分に付着ざぜでもよい。

第２図および第３図には、上記カラー液晶表示素子を製
造するに際して、スペーサ１８を特定の色のカラーフィ
ルタ＋５（Ｒ）　、＋５（Ｇ）　、　＋５（Ｂ）に付着
させる工程か示されている。

すなわち、第２図に示すように、対向基板１４の内面に
、カラーフィルタ＋５（Ｒ）　、＋５（Ｇ）　、　＋５
（８）を前述したような方法で形成する。ざらに、カラ
ーフィルタ＋５（Ｒ）　、！５（Ｇ）　、　＋５（８）
の上に、ＩＴＯ膜等からなる対向電極１６をスパッタリ
ング等の手段で形成する。そして、前述した合成樹脂ビ
ーズからなるスペーサ１８を感光性の樹脂Ｉ９に混合し
、これを対向基板１４の内面に塗布する。感光′注の樹
脂１９としては、例えばアクリル系ポリビニルアルコー
ル系、セラチン系、ポリイミド系の樹脂や、紫外線硬化
樹脂など各種のものか採用できる。この実施例では、ア
クリル系の感光性樹脂ｒＲＷ−１０２Ｊ　　（５品名、
積木ファインケミカル■製）を使用した。感光性の樹脂
１９に対するスペーサ１８の添加量は、０．１〜１．０
重量％程度が適当である。この状態でフォトマスク２１
ヲ被せ、青色のカラーフィルタ＋５（Ｂ）に対応する部
分にのみ光りを照射する。なお、ここで用いた感光゛注
樹脂は、ネガ型のものであるか、ポジ型のものも使用で
き、その場合にはスペーサ１８を付着させたい部分をフ
ォトマスク２１で覆い、他の部分に光を照射すればよい
。

上記のように、スペーサ１８ヲ含有する感光性の樹脂１
９に８塗布し、露光を行なった後、常法に従って現像す
ることにより、第３図に示すように、青色のカラーフィ
ルタ＋５ＣＢ）に対応する部分にのみ感光性の樹脂１９
が硬化してスペーサ１日が付着し、他の部分は感光性の
樹脂１９か硬化せずに現像によって除去された状態とな
る。

そして、これらの上から第１図に示した配向膜１７を形
成する。この復、常法に従い、表示基板１１および対向
基板１４ソ貼り合せ、内部に液晶２０ヲ注入、封止する
ことにより、第１図に示したカラー液晶表示素子を製造
することができる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明のカラー液晶表示素子によ
れば、カラーフィルタの膜厚が各色によって異なってお
り、特定の色のカラーフィルタに対応する部分にのみス
ペーサが付着しているので、カラーフィルタの段差によ
る影響を受けずに基板間隙を一定に保つことができる。

したがって、カラーフィルタの色に応したセルギャップ
を正確に出すことができ、良好な表示コントラストを得
ることができる。また、本発明の製造方法によれば、ス
ペーサを含有する感光性樹脂を塗布し、光を照射して現
像するという簡単な工程で、スペーサを特定の色のカラ
ーフィルタに対応する部分にのみ付着させることかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカラー液晶表示素子の実施例を示
す部分断面図、第２図および第３図は本発明によるカラ
ー液晶表示素子の製造方法においでスペーサを付着させ
る工程を順に示す部分断面図、第４図は従来のカラー液
晶表示素子の一例を示す部分断面図である。 図中、１１は表示基板、１２は画素電極、１３は配向膜
、１４は対向基板、＋５（Ｒ）　、＋５（Ｇ）　、　＋
５（Ｂ）はカラーフィルタ、１６は対向電極、１７は配
向膜、１８はスペーサ、１９は樹脂、２０は液晶である
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の画素電極を有し、各画素電極に対応して少
   なくとも一方の基板内面に３原色のカラーフィルタか設
   けられ、これらのカラーフィルタの膜厚が各色によって
   異なっているカラー液晶表示素子において、特定の色の
   カラーフィルタに対応する部分にのみスペーサが付着さ
   れていることを特徴とするカラー液晶表示素子。
2. （２）複数の画素電極を有し、各画素電極に対応して少
   なくとも一方の基板内面に３原色のカラーフィルタが設
   けられ、これらのカラーフィルタの膜厚が各色によって
   異なっているカラー液晶表示素子の製造方法において、
   スペーサを含有する感光性樹脂を少なくとも一方の基板
   内面に塗布し、特定の色のカラーフィルタに対応する部
   分の前記感光性樹脂のみ硬化するように光を照射して現
   像することにより、スペーサを付着させることを特徴と
   するカラー液晶表示素子の製造方法。