JP2009216978A - 電気光学装置、電子機器、カラーフィルタ基板及び製造方法 - Google Patents

電気光学装置、電子機器、カラーフィルタ基板及び製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】フォトレジストからなるフォトスペーサの密着性を相対的に向上させる。
【解決手段】電気光学装置(100)は、第1基板(20)と、第2基板(10)と、電気光学物質(50)と、第1基板上に設けられると共に、遮光層(211)、カラーフィルタ(212)層及びオーバーコート層(213)の少なくとも1つを含む光学層と、光学層上に設けられる電極層(21)と、光学層まで貫通するスルーホール(21a)と、スルーホールを介して光学層と接するように設けられるフォトスペーサ(210)とを備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、このような電気光学装置を備える電子機器、このような電気光学装置に用いられるカラーフィルタ基板及びこのような電気光学装置を製造する製造方法の技術分野に関する。
この種の電気光学装置として、一対の素子基板及び対向基板間に、電気光学物質の一例である液晶が挟持される液晶装置が一例としてあげられる。このような液晶装置では、複数の画素電極が素子基板上に設けられると共に、カラーフィルタ及び共通電極(或いは、対向電極)が対向基板上に設けられる。液晶装置の駆動時には、画素電極と共通電極との間の電位差に基づく印加電圧が液晶に印加される。その結果、液晶の配向や秩序が制御され、画像表示が可能となる。
ここで、画素電極及び共通電極間の間隔、すなわち液晶層の厚さ(セルギャップ)を一定に保つために、例えば柱状のフォトレジストからなるフォトスペーサを設けることが行われている。このようなフォトスペーサを設ける液晶装置としては、対向基板上に所定のパターンの遮光層であるブラックマトリクスを形成し、その後にその表面に例えば赤(Red)、緑(Green)及び青(Blue)の3色のカラーフィルタ層をストライプ状に形成し、更にこれらの表面に適宜オーバーコート層及びITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明電極である共通電極を形成し、フォトスペーサを共通電極の表面に設けたものが知られている。
しかしながら、透明電極を構成するITOやIZOと、フォトスペーサを形成する感光性有機物質と呼ばれるフォトレジストとの間の密着強度は弱いため、フォトスペーサが共通電極から剥離しやすいという技術的な問題点を有している。このような問題点を解決するために、例えば特許文献1や特許文献2には、カラーフィルタにスルーホールを設け、このスルーホールを含めたカラーフィルタ層の表面全体に透明電極を設け、このスルーホールにフォトスペーサを設ける液晶装置が開示されている。このような構成の液晶装置によれば、フォトスペーサは、ブラックマトリクス上のストライプ状カラーフィルタ層に形成されたスルーホールに設けられている。このため、スルーホールがアンカーとして作用することになり、フォトスペーサと透明電極との密着強度を高めている。
特開2005−321495号公報 特開2006−300975号公報
しかしながら、透明電極を構成するITOやIZOとフォトスペーサを構成するフォトレジストとの間の密着強度自体が弱いことには何ら変わりは無いため、フォトスペーサが透明電極と接するように設けられていることを考慮すれば、依然としてフォトスペーサが透明電極から剥がれてしまいかねないという技術的な問題点を有していることに変わりはない。
本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えばフォトレジストからなるフォトスペーサの密着性を相対的に向上させる電気光学装置、このような電気光学装置に用いられるからフィルター基板、このような電気光学装置を備える電子機器、及びこのような電気光学装置を製造するための製造方法を提供することを課題とする。
(電気光学装置)
本発明の電気光学装置は、第1基板と、前記第1基板に対向する第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板間に挟持される電気光学物質と、前記第1基板上の前記電気光学物質に対向する側に設けられると共に、遮光層、カラーフィルタ層及びオーバーコート層の少なくとも1つを含む光学層と、前記光学層上に設けられる電極層と、前記電極層を貫通し、前記光学層まで達するスルーホールと、少なくとも一部が前記スルーホールを介して前記光学層と接するように設けられるフォトスペーサとを備える。
本発明の電気光学装置によれば、第1基板上には、光学層と電極層とがこの順に積層されている。また、第2基板上にもまた他の電極層が形成されている。そして、第1基板上の電極層と第2基板上の電極層との間に電気光学物質が挟持されている。その結果、これら2つの電極層間の電位差に起因した電圧が電気光学物質に印加されることで、画像表示が行われる。
光学層は、遮光層、カラーフィルタ層及びオーバーコート層の少なくとも1つを備えている。遮光層は、光の透過を抑制する又は防ぐ層を示す趣旨であって、例えばブラックマトリクスが一例としてあげられる。カラーフィルタ層は、当該カラーフィルタ層に入射する光に対して特定の色相(R、G、B等)を与える層を示す趣旨であり、例えばカラーフィルタ層に入射する光のうちの特定の波長成分のみを透過する(言い換えれば、特定の波長成分以外の波長成分を吸収する)層が一例としてあげられる。オーバーコート層は、厚みを一定にするための(加えて、表面を平坦にするための)或いは光学層が含むカラーフィルタ層による電気光学物質への悪影響を防ぐための層である。
電極層は、電圧を印加するための層であって、例えば後述の画素電極や共通電極から構成される層である。第2基板に入射した光が電気光学物質及び第1基板を抜けて伝搬することを考慮すれば、この電極層は、ITOやIZOからなる透明電極から構成されることが好ましい。
本発明では特に、光学層上に設けられている電極層は、電極層を貫通し、光学層まで達しているスルーホールを有している。このスルーホールは、光学層まで達している箇所が少なくとも一部に存在していれば、その形状や大きさ等は任意に設定してもよい。
このようなスルーホールを有する電極層、及び光学層が設けられた第1基板に対して、更にフォトスペーサが設けられている。言い換えれば、フォトスペーサは、電極層及び光学層が設けられた第1基板に対して、電極層及び光学層が設けられる側に設けられる。フォトスペーサは、例えばフォトレジストを材料として構成される構造物であり、第1基板と第2基板との間の間隔(つまり、電気光学物質が設けられる間隙の幅)を一定に保つ。特に、フォトスペーサは、フォトスペーサの少なくとも一部がスルーホールを介して光学層と接するように設けられる。例えば、光学層の上に電極層が設けられていることを考慮すれば、フォトスペーサの底面(具体的には、電極層及び光学層と向き合う側の面)の少なくとも一部が光学層と接するように設けられる。
このように、本発明によれば、フォトスペーサは、例えばフォトスペーサの底面全体又は底面の一部が光学層と接するように設けられる。従って、フォトスペーサと光学層との間の密着強度が、フォトスペーサと電極層との間の密着強度よりも強いことを考慮すれば、フォトスペーサが電極層のみと接する構成と比較して、フォトスペーサの密着性を高めることができる。これにより、フォトスペーサが電極層から剥がれてしまうという不都合の発生を好適に抑制ないしは防止することができる。
本発明の電気光学装置の一の態様では、前記スルーホールの内周(内側の側面)に、前記フォトスペーサの外周(外側の側面)が接している。
この態様によれば、スルーホールの内径と、フォトスペーサの外径が同じになるので、フォトスペーサは、例えばフォトスペーサの底面全体が光学層と接するように設けられる。従って、フォトスペーサが電極層のみと接する構成と比較して、フォトスペーサの密着性をより一層高めることができる。これにより、フォトスペーサが電極層から剥がれてしまうという不都合の発生をより一層好適に抑制ないしは防止することができる。
加えて、フォトスペーサの外側の側面(特に、底面付近の側面)は、電極層の端部(つまり、スルーホールの外縁を構成する端部)と接するため、電極層の端部が或いはスルーホールがフォトスペーサに対してアンカーとして作用することになる。従って、フォトスペーサが電極層のみと接する構成と比較して、フォトスペーサの密着性をますます高めることができる。これにより、フォトスペーサが電極層から剥がれてしまうという不都合の発生をより一層好適に抑制ないしは防止することができる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記フォトスペーサは、前記スルーホールの内径より大きな外径を有する部分を備えている。
この態様によれば、フォトスペーサは、例えばフォトスペーサの底面の一部(例えば、スルーホールよりも大きな外形を有する部分以外の部分)が光学層と接し且つ底面の他の一部(例えば、スルーホールよりも大きな外形を有する部分)が電極層と接するように設けられる。従って、フォトスペーサが電極層とのみ接する構成と比較して、フォトスペーサの密着性を高めることができる。これにより、フォトスペーサが電極層から剥がれてしまうという不都合の発生を好適に抑制ないしは防止することができる。
上述の如くフォトスペーサがスルーホールの内径より大きな外径を有する部分を備えている電気光学装置の態様では、前記フォトスペーサは、前記スルーホールに嵌合する嵌合部を備えているように構成してもよい。
このように構成すれば、他の箇所から突き出ている嵌合部がスルーホールに嵌合する。従って、フォトスペーサの一部(つまり、嵌合部の特に底面)が確実に光学層と接することになる。従って、フォトスペーサの密着性を高めることができる。これにより、フォトスペーサが電極層から剥がれてしまうという不都合の発生を好適に抑制ないしは防止することができる。
加えて、嵌合部の外側の側面は、電極層の端部(つまり、スルーホールの外縁を構成する端部)と接するため、電極層の端部ないしはスルーホールがフォトスペーサ(特に、その嵌合部)に対してアンカーとして作用することになる。従って、フォトスペーサが電極層のみと接する構成と比較して、フォトスペーサの密着性をますます高めることができる。これにより、フォトスペーサが電極層から剥がれてしまうという不都合の発生をより一層好適に抑制ないしは防止することができる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記フォトスペーサは、前記スルーホールの外縁を構成する前記電極層の端部の少なくとも一部を覆う。
この態様によれば、電極層の端部(つまり、スルーホールの外縁)において、電極層とフォトスペーサとを滑らかにつなげることができる。
(電子機器)
上記課題を解決するために、本発明の電子機器は、上述した本発明の電気光学装置(但し、その各種態様を含む)を備える。
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置(或いは、その各種態様)備えているため、上述した本発明の電気光学装置が享受する各種効果と同様の効果を享受することができる。つまり、上述した本発明の電気光学装置が享受する各種効果と同様の効果を享受することができる投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、携帯オーディオプレーヤ、ワードプロセッサ、デジタルカメラ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現することができる。
(カラーフィルタ基板)
本発明のカラーフィルタ基板は、基板と、前記基板上に設けられると共に、遮光層、カラーフィルタ層及びカバー層の少なくとも1つを含む光学層と、前記光学層上に設けられる電極層と、前記電極層を貫通し、前記光学層まで達するスルーホールと、少なくとも一部が前記スルーホールを介して前記光学層と接するように設けられるフォトスペーサとを備える。つまり、本発明のカラーフィルタ基板は、上述した電気光学装置に用いられるファラーフィルタ基板(つまり、光学層、電極層及びフォトスペーサが設けられる第1基板)である。
本発明のカラーフィルタ基板によれば、上述したように、フォトスペーサは、例えばフォトスペーサの底面全体又は底面の一部が光学層と接するように設けられる。従って、上述した本発明の電気光学装置が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。
尚、上述した本発明の電気光学装置における各種態様に対応して、本発明のカラーフィルタ基板も各種態様をとることができる。
(電気光学装置の製造方法)
本発明の電気光学装置の製造方法は、第1基板と、前記第1基板に対向する第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板間に挟持される電気光学物質とを備える電気光学装置を製造する製造方法であって、前記第1基板上に、遮光層、カラーフィルタ層及びオーバーコート層の少なくとも1つを含む光学層を形成する第1形成工程と、前記光学層上に、電極層を形成する第2形成工程と、前記電極層に、前記光学層まで達するスルーホールを形成する第3形成工程と、少なくとも一部が前記スルーホールを介して前記光学層と接するフォトスペーサを形成する第4形成工程とを備える。
本発明の電気光学装置によれば、第1形成工程において光学層を形成し、第2形成工程において電極層を形成し、第3形成工程においてスルーホールを形成し、第4形成工程においてフォトスペーサを形成することで、上述した本発明の電気光学装置を好適に製造することができる。
尚、上述した本発明の電気光学装置における各種態様に対応して、本発明の製造方法も各種態様をとることができる。
本発明の製造方法の一の態様では、前記第3形成工程は、前記光学層上に形成された前記電極層のうちの一部の領域において、前記光学層を露出させるように、前記電極層を除去する除去工程を備える。
この態様によれば、スルーホールを比較的容易に設けることができる。
上述の如く第3形成工程が除去工程を備える製造方法の態様では、前記除去工程は、
前記光学層上に形成された前記電極層上にポジ型の第1フォトレジストを塗布する第1塗布工程と、前記一部の領域が露光されるパターンを有するフォトマスクを用いて、前記第1フォトレジストを露光する第1露光工程とを備え、前記第4形成工程は、前記電極層上にネガ型の第2フォトレジストを塗布する第2塗布工程と、前記フォトマスクを用いて、前記第2フォトレジストを露光する第2露光工程とを備える。
このように構成すれば、第1露光工程では、第1塗布工程において塗布されたポジ型の第1フォトレジストが、フォトマスクを用いて露光される。このとき、フォトマスクは、一部の領域部分(つまり、スルーホールが設けられる領域部分)が露光されるようなパターンを有している。従って、第1露光工程後の現像により、第1フォトレジストは、一部の領域に塗布された部分が除去される。従って、その後、電極層に対してエッチング処理等を行えば、スルーホールを有する電極層が形成される。
続いて、第2露光工程では、第2塗布工程において塗布されたネガ型の第2フォトレジストが、第1露光工程において使用されたフォトマスクを用いて露光される。従って、第2露光工程後の現像により、第2フォトレジストは、一部の領域上に塗布された部分が残る。従って、残された第2レジストがフォトスペーサとなる。
このように、電極層のパターニングに用いるフォトレジストと、フォトスペーサを構成するフォトレジストとの種類を変えることで、1枚のフォトマスクを用いて、電極層のパターニング(つまり、スルーホールの形成)とフォトスペーサの形成とを行うことができる。
上述の如く第3形成工程が除去工程を備える製造方法の態様では、前記除去工程は、前記光学層上に形成された前記電極層上にネガ型の第1フォトレジストを塗布する第1塗布工程と、前記一部の領域以外の領域が露光されるパターンを有するフォトマスクを用いて、前記第1フォトレジストを露光する第1露光工程とを備え、前記第4形成工程は、前記電極層上にポジ型の第2フォトレジストを塗布する第2塗布工程と、前記フォトマスクを用いて、前記第2フォトレジストを露光する第2露光工程とを備えるように構成してもよい。
このように構成すれば、第1露光工程では、第1塗布工程において塗布されたネガ型の第1フォトレジストが、フォトマスクを用いて露光される。このとき、フォトマスクは、一部の領域(つまり、スルーホールが設けられる領域)以外の領域が露光されるようなパターンを有している。従って、第1露光工程後の現像により、第1フォトレジストは、一部の領域上に塗布された部分が除去される。従って、その後、電極層に対してエッチング処理等を行えば、スルーホールを有する電極層が形成される。
続いて、第2露光工程では、第2塗布工程において塗布されたポジ型の第2フォトレジストが、第1露光工程において使用されたフォトマスクを用いて露光される。従って、第2露光工程後の現像により、第2フォトレジストは、一部の領域上に塗布された部分のみが残る。従って、残された第2レジストがフォトスペーサとなる。
このように、電極層のパターニングに用いるフォトレジストと、フォトスペーサを構成するフォトレジストとの種類を変えることで、1枚のフォトマスクを用いて、電極層のパターニング(つまり、スルーホールの形成)とフォトスペーサの形成とを行うことができる。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。尚、以下では、本発明に係る電気光学装置の一例として、液晶装置を用いて説明を進める。
(1)液晶装置の基本構成
先ず、本実施形態に係る液晶装置の構成について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図であり、図2は、図1のH−H’断面図である。
図1及び図2において、本実施形態に係る液晶装置では、本発明に係る「第2基板」の一具体例を構成するTFTアレイ基板10と、本発明に係る「第1基板」の一具体例を構成する対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されており、TFTアレイ基板10と対向基板20とは、画像表示領域10aの周囲に位置する枠状或いは額縁状のシール領域に設けられたシール材52により互いに貼り合わされている。
図1において、シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。但し、データ線駆動回路10は、シール領域よりも内側に、データ線駆動回路101が額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられていてもよい。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路7が額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。また、走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。また、TFTアレイ基板10上には、対向基板20の4つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材107で接続するための上下導通端子106が配置されている。これらにより、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。
TFTアレイ基板10上には、外部回路接続端子102と、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、上下導通端子106等とを電気的に接続するための引回配線90が形成されている。
図2において、TFTアレイ基板10上には、駆動素子である画素スイッチング用のTFT(Thin Film Transistor)や走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成されている。画像表示領域10aには、画素スイッチング用TFTや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極9aがマトリクス状に設けられている。画素電極9a上には、配向膜8が形成されている。他方、対向基板20におけるTFTアレイ基板10との対向面上に、ブラックマトリクス211及びカラーフィルタ212が形成されている。そして、ブラックマトリクス211及びカラーフィルタ212上に、ITO等の透明材料からなる共通電極21が複数の画素電極9aと対向してベタ状に形成されている。尚、ブラックマトリクス211やカラーフィルタ212等を含む対向基板20側の詳細な構成については後に詳述する(図4等参照)。
共通電極21上には更に配向膜8とフォトスペーサ210とが形成されている。また、液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。上記構成はTFTアレイ基板10の画素電極9aと対向基板20の共通電極21の間の電界により液晶層50を駆動する所謂縦電界のモードの構成であるが、IPS(イン・プレーン・スイッチング)、FFS(フリンジ・フィールド・スイッチング)等の横電界モードの構成でも良い。
尚、ここでは図示しないが、TFTアレイ基板10上には、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104の他に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。
(2)液晶装置の電気的な詳細構成
続いて、図3を参照して、本実施形態に係る液晶装置100の要部の電気的な構成について説明する。ここに、図3は、本実施形態に係る液晶装置100の要部の電気的な構成を概念的に示すブロック図である。
図3において、本実施形態に係る液晶装置100は、そのTFTアレイ基板10上の画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域に、走査線駆動回路104及びデータ線駆動回路101等の駆動回路が形成されている。
走査線駆動回路104は、走査信号を、走査線Y1からYn(但し、nは1以上の整数)に順次供給する。例えば、ある走査線Ya(但し、aは、1≦a≦nを満たす整数)にハイレベルの走査信号が供給されると、この走査線Yaに接続されたTFT116が全てオン状態となり、この走査線Yaに対応する画素部70が全て選択される。
データ線駆動回路101は、画像信号を、データ線X1からXm(但し、mは1以上の整数)に順次供給し、オン状態のTFT116を介してこの画像信号に基づく画像電圧を画素電極9a及び蓄積容量119に書き込む。
本実施形態に係る液晶装置100には、更に、そのTFTアレイ基板10の中央を占める画像表示領域10aに、マトリクス状に配列された複数の画素部70が設けられている。
画素部70は、画素スイッチング用のTFT116、画素電極9a、液晶素子118、共通電極21及び蓄積容量119を備えている。
TFT116は、ソース端子がデータ線X1〜Xmのいずれかに電気的に接続され、ゲート端子が走査線Y1からYnのいずれかに電気的に接続され、ドレイン端子が画素電極9aに電気的に接続されている。画素スイッチング用のTFT116は、走査線駆動回路104から供給される走査信号によってオン状態及びオフ状態が切り換えられる。
液晶素子118は、画素電極9a、共通電極21並びに画素電極9a及び共通電極21間に位置する液晶から構成されている。画素電極9aは、TFT116を介してデータ線X1からXmのいずれかと電気的に接続されている。共通電極21は、共通配線COMと電気的に接続されている。液晶装置100の動作時には、データ線X1からXm及びTFT116を介して供給された画像信号の電位を有する画素電極9aと、共通線COMを介して供給された共通電圧の電位を有する共通電極21との間には電界が生じる。液晶は、当該電界に応じて駆動されることによって、即ち、当該電界に応じて分子集合の配向や秩序が変化することによって、光を変調し、階調表示を可能とする。
蓄積容量119は、保持された画像信号がリークするのを防ぐために付加されている。蓄積容量119を構成する一方の電極は、画素電極9aに電気的に接続され、他方の電極は、共通配線COMに電気的に接続されている。
(3)対向基板の詳細な構成
続いて、図4を参照して、対向基板20の詳細な構成について説明する。ここに、図4(a)は、対向基板20の詳細な構成を概念的に示す平面図であり、図4(b)は、図4(a)の(VI)−(VI’)断面図である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、対向基板20上には、マトリクス状のブラックマトリクス211が設けられている。このブラックマトリクス211は、例えば金属クロム等の金属薄膜や炭素材料を分散させたフォトレジスト等から形成されるが、有害な物質を含まないという点からは後者が好適に用いられる。このブラックマトリクス211が設けられた領域が非画素領域に相当し、TFTアレイ基板10上にマトリクス状に設けられた画素電極9aの周縁部に対応する位置に該当する。このブラックマトリクス211は、非画素領域からの光漏れを防止し、表示される画像のコントラストを高めるために設けられる。
ブラックマトリクス211で区画された領域には、赤色(R:Red)、緑色(G:Green)及び青色(B:Blue)の3色のカラーフィルタ層212R、212G及び212Bがそれぞれストライプ状に設けられている。カラーフィルタ層212R、212G及び212Bは、図4(a)における横方向においては、3色のカラーフィルタ層212R、212G及び212Bが順番に配列される共に、各カラーフィルタ層の境界がブラックマトリクス211の一部と重なるように設けられる。また、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bは、図4(a)における縦方向には、同色のカラーフィルタ層212R、212G及び212Bがブラックマトリクス211上をまたがるように形成される。これらのカラーフィルタ層212R、212G及び212Bの形成材料としては、それぞれの着色剤を混合した感光性樹脂を用いてもよい。
カラーフィルタ層212R、212G及び212B上には共通電極21が設けられている(但し、図面の見易さを重視するために、図4(a)において共通電極21は図示していない)。この共通電極21は、図4(b)に示すように、ブラックマトリクス211に対応する位置(つまり、非画素領域)において、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bにまで貫通するスルーホール21aを有している。ここで、スルーホール21aのサイズや形状等(より具体的には、対向基板20の表面に沿った方向におけるサイズや形状等)は、フォトスペーサ210の底面のサイズや形状等と概ね同一である。
スルーホール21aには、フォトレジストを材料とするフォトスペーサ210が設けられる。このフォトスペーサ210の高さ(つまり、第2基板の表面の法線に沿った方向における高さ)が、液晶層50の厚さ(つまり、セルギャップ)となる。尚、後に詳述するが、フォトスペーサ210の材料となるフォトレジストは、対向基板20の製造方法に応じてネガ型及びポジ型のいずれかであることが好ましい。
このため、本実施形態によれば、フォトスペーサ210は、その底面全体がカラーフィルタ層212R、212G及び212Bと接するように設けられる。従って、フォトスペーサ210とカラーフィルタ層212R、212G及び212Bとの間の密着強度が、フォトスペーサ210と共通電極21との間の密着強度よりも強いことを考慮すれば、フォトスペーサ210が共通電極21のみと接する構成と比較して、フォトスペーサ210の密着性を高めることができる。これにより、液晶装置100の製造過程中や使用中に外部から強い力が加わったとしても、フォトスペーサ210が共通電極21から剥がれてしまう可能性を少なくする又はなくすことができる。従って、信頼性の高い液晶装置100を実現することができる。
加えて、フォトスペーサ210の側面(特に、底面付近の側面)は、共通電極21の端部(つまり、スルーホール21aの外縁を構成する共通電極21aの端部)によって挟持されている。このため、共通電極21の端部(或いは、スルーホール21a)がフォトスペーサ210に対してアンカーとして作用することになる。従って、フォトスペーサ210が共通電極21のみと接する構成と比較して、フォトスペーサ210の密着性をより一層高めることができる。これにより、フォトスペーサ210が共通電極21から剥がれてしまう可能性をより一層少なくする又はなくすことができる。従って、より一層信頼性の高い液晶装置100を実現することができる。
尚、図4においては、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bまで貫通しているスルーホール21aが形成される例について説明している。つまり、共通電極21を貫通して、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bまで到達するスルーホール21aが形成される例について説明している。しかしながら、ブラックマトリクス211まで貫通するスルーホール21aが形成されるように構成してもよい。つまり、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bをも貫通して、ブラックマトリクス211まで到達するスルーホール21aが形成されるように構成してもよい。このように構成しても、フォトスペーサ210とブラックマトリクス211との間の密着強度が、フォトスペーサ210と共通電極21との間の密着強度よりも強いことを考慮すれば、フォトスペーサ210が共通電極21のみと接する構成と比較して、フォトスペーサ210の密着性を高めることができる。従って、上述した効果を好適に享受することができる。
また、図4においては、ブラックマトリクス211とカラーフィルタ層212R、212G及び212Bが設けられる領域に、スルーホール21aが形成される例について説明している。しかしながら、スルーホール21aが形成される位置は、これに限定されないことは言うまでもない。ここで、スルーホール21aが形成される位置の他の具体例の一部について、図5及び図6を参照しながら説明する。ここに、図5は、対向基板20の詳細な構成を概念的に示す他の断面図であり、図6は、対向基板20の詳細な構成を概念的に示す他の断面図である。
図5に示すように、ブラックマトリクス211が設けられる領域(言い換えれば、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bが設けられない領域)に、スルーホール21aが形成されるように構成してもよい。この場合、スルーホール21aは、ブラックマトリクス211まで貫通している。つまり、スルーホール21aは、共通電極21を貫通して、ブラックマトリクス211まで到達する。
また、図6に示すように、カラーフィルタ層212R、212G及び212B上には必要に応じて透明な有機材料等からなるオーバーコート層(平坦化層)213が設けられることもある。このオーバーコート層213は、通常カラーフィルタ層212R、212G及び212B全体の厚さが一定となるようにすると共に、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bから着色剤が液晶中に拡散して液晶を劣化させるのを防止するために設けられるものである。
この場合は、ブラックマトリクス211及びカラーフィルタ層212R、212G及び212Bに加えて、オーバーコート層213が設けられる領域に、スルーホール21aが形成されるように構成してもよい。この場合、スルーホール21aは、オーバーコート層213まで貫通している。つまり、スルーホール21aは、共通電極21を貫通して、オーバーコート層まで到達する。
このように構成しても、フォトスペーサ210とオーバーコート層213との間の密着強度が、フォトスペーサ210と共通電極21との間の密着強度よりも強いことを考慮すれば、フォトスペーサ210が共通電極21のみと接する構成と比較して、フォトスペーサ210の密着性を高めることができる。従って、上述した効果を好適に享受することができる。
尚、図5においては、オーバーコート層213まで貫通しているスルーホール21aが形成される例について説明している。つまり、共通電極21を貫通して、オーバーコート層213まで到達するスルーホール21aが形成される例について説明している。しかしながら、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bまで貫通するスルーホール21aが形成されるように構成してもよい。つまり、共通電極21及びオーバーコート層213をも貫通して、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bまで到達するスルーホール21aが形成されるように構成してもよい。或いは、ブラックマトリクス211まで貫通するスルーホール21aが形成されるように構成してもよい。つまり、共通電極21、オーバーコート層213並びにカラーフィルタ層212R、212G及び212Bをも貫通して、ブラックマトリクス211まで到達するスルーホール21aが形成されるように構成してもよい。
(4)変形例
続いて、上述した対向基板20の変形例について説明する。
(4−1)第1変形例
まず、図7を参照して、第1変形例について説明する。ここに、図7は、第1変形例に係る対向基板の詳細な構成を概念的に示す断面図である。
図7に示すように、第1変形例では、スルーホール21aのサイズ(より具体的には、対向基板20の表面に沿った方向におけるサイズ)は、フォトスペーサ210の底面のサイズよりも小さい。この場合、フォトスペーサ210bは、スルーホール21aと嵌合する凸部216bを有している。つまり、第1変形例に係るフォトスペーサ210bは、上述したフォトスペーサ210の底面が略平坦であるのに対して、底面の一部がスルーホール21aの形状に合わせて突き出ているという点において異なっている。
このように第1変形例においても、上述した例と同様に、フォトスペーサ210bが共通電極21のみと接する構成と比較して、フォトスペーサ210bの密着性を相応に高めることができる。これにより、液晶装置100の製造過程中や使用中に外部から強い力が加わったとしても、フォトスペーサ210bが共通電極21から剥がれてしまう可能性を相応に少なくする又はなくすことができる。従って、相応に信頼性の高い液晶装置100を実現することができる。
加えて、凸部216bの側面は、共通電極21の端部(つまり、スルーホール21aの外縁を構成する共通電極21aの端部)によって挟持されている。このため、共通電極21の端部(或いは、スルーホール21a)がフォトスペーサ210b(特に、フォトスペーサ210bの一部である凸部216b)に対してアンカーとして作用することになる。従って、フォトスペーサ210bが共通電極21のみと接する構成と比較して、フォトスペーサ210bの密着性をより一層高めることができる。これにより、フォトスペーサ210bが共通電極21から剥がれてしまう可能性をより一層少なくする又はなくすことができる。従って、より一層信頼性の高い液晶装置100を実現することができる。
(5)製造方法
続いて、図8から図16を参照して、本実施形態に係る液晶装置100(特に、対向基板20)の製造方法について説明する。ここに、図8から図16は、本実施形態に係る液晶装置100(特に、対向基板20)の製造工程の一連の工程を概念的に示す断面図である。
尚、対向基板20上にブラックマトリクス211及びカラーフィルタ層212R、212G及び212Bを形成する工程は、従来用いられている工程と同様であってもよい。但し、従来の工程の一例についても、念のため以下に説明しておく。
まず、ガラス基板や石英基板等からなる対向基板20を用意し、マトリクス状に所定のパターンのブラックマトリクス211を形成する。次いで、このブラックマトリクス211が形成された基板の表面に、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bをストライプ状に設ける。ブラックマトリクス211やカラーフィルタ層212R、212G及び212Bの形成方法は、印刷法、電着法、転写法等周知の形成方法を採用してもよい。更に、必要に応じて、カラーフィルタ層212R、212G及び212Bが設けられた基板の表面全体に感光性樹脂からなるオーバーコート層213を形成するように構成してもよい。
その後、図8に示すように、カラーフィルタ層212R、212G及び212B(或いは、必要に応じて形成されたオーバーコート層213)の表面全体に、スパッタリング法等によりITOやIZOからなる共通電極21を形成する。
続いて、図9に示すように、共通電極21の表面全体にポジ型のフォトレジスト301が塗布される。その後、塗布されたポジ型のフォトレジスト301を乾燥させる。
続いて、図10に示すように、所定のフォトマスク302を用いて、光ないしは電子ビームが、ポジ型のフォトレジスト302に対して照射される。つまり、露光が行われる。ここで用いられるフォトマスク302は、上述したスルーホール21aが形成される領域が露光され且つスルーホール21aが形成されない領域が露光されないパターンを有している。図10では、スルーホール21aが形成される領域に対応する位置に間隙が配置されるパターンを有するフォトマスク302を図示している。
続いて、図11に示すように、現像処理が施されることで、図9における工程で共通電極21の表面全体に塗布されたポジ型のフォトレジスト301のうち、図10における工程で露光した部分に塗布された一部のフォトレジスト301が除去される。つまり、図11に示すように、図9における工程で共通電極21の表面全体に塗布されたポジ型のフォトレジスト301のうち、スルーホール21aが形成される領域に塗布された一部のフォトレジスト301が除去される。
続いて、図12に示すように、エッチング処理が施されることで、フォトレジスト301が除去された部分の共通電極21が除去される。これにより、スルーホール21aが形成される。尚、このときに、残留したフォトレジスト301が同時に除去されてもよい。
続いて、図13に示すように、共通電極21の表面全体(スルーホール21aの存在によって露出しているカラーフィルタ層212R、212G及び212Bも含む)にネガ型のフォトレジスト303が塗布される。その後、塗布されたネガ型のフォトレジスト303を乾燥させる。
続いて、図14に示すように、図10における工程で用いられたフォトマスク302を再度用いて、光ないしは電子ビームが、ネガ型のフォトレジスト303に対して照射される。
続いて、図15に示すように、現像処理が施されることで、図13における工程で共通電極21の表面全体(スルーホール21aの存在によって露出しているカラーフィルタ層212R、212G及び212Bも含む)に塗布されたネガ型のフォトレジスト303のうち、図14における工程で露光していない部分に塗布された一部のフォトレジスト303が除去される。つまり、図15に示すように、図13における工程で共通電極21の表面全体(スルーホール21aの存在によって露出しているカラーフィルタ層212R、212G及び212Bも含む)に塗布されたネガ型のフォトレジスト303のうち、スルーホール21aが形成される領域以外の領域に塗布された一部のフォトレジスト303が除去される。その後、熱処理を経て、図15に示すようにスペーサ210が形成される。
このとき図16に示すように対向基板20上に形成されるフォトスペーサ210aは、スルーホール21aの外縁を構成する共通電極21の端部を覆うオーバーラップ部分215aを備えたほうが望ましい。このオーバーラップ部分215aは、共通電極21とフォトスペーサ210aとの間に不連続な又は顕著な段高の大きい段差が生じないように形成される。つまり、オーバーラップ部分210aはフォトスペーサ210aの側面より幾分か突き出ると共に、共通電極21の表面に沿うように(言い換えれば、覆うように)形成される。これにより、上述した各種効果を享受しつつ、フォトスペーサ210aと共通電極21の界面を滑らかにつなぐことができる。
これにより、上述した対向基板20を製造することができる。また、TFTアレイ基板10については、従来の製造方法により製造されてもよい。このようにして製造されたTFTアレイ基板10及び対向基板20は、例えば紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等からなるシール材52によって貼り合わせられる。この際、TFTアレイ基板10上における枠状のシール領域に所定の高さを有するシール材52を形成し、このシール材52の内側の領域に液晶層50を構成する所定量の液晶を滴下した後に、TFTアレイ基板10と対向基板20とを、シール材52によって互いに貼り合せるように構成してもよい。即ち、所謂、液晶滴下貼り合わせ方式を採用してもよい。或いは、真空雰囲気にて、TFTアレイ基板10と対向基板20とをシール材52によって互いに貼り合せた後、シール材52に設けられた液晶注入口に、液晶を滴下することで、TFTアレイ基板10と対向基板20との間のスペースに液晶を真空注入するように構成してもよい。
これにより、上述した液晶装置100を製造することができる。加えて、共通電極21にスルーホール21aを形成するためのフォトレジスト301がポジ型であり且つフォトスペーサ210を構成するフォトレジスト303がネガ型であるため、これらの露光を行う際に同一のフォトマスク302を用いることができる。つまり、異なる2種類のフォトマスクを用いる必要がないため、製造工程の簡略化や低コスト化を図ることができる。
尚、共通電極21にスルーホール21aを形成するためのフォトレジスト301がネガ型であり且つフォトスペーサ210を構成するフォトレジスト303がポジ型であるように構成してもよい。但し、この場合は、フォトマスク302は、スルーホール21aが形成される領域以外の領域が露光される(つまり、スルーホール21aが形成される領域が露光されない)パターンを有している必要がある。この場合であっても、これらの露光を行う際に同一のフォトマスク302を用いることができるため、製造工程の簡略化や低コスト化を図ることができる。
(6)電子機器
続いて、図17及び図18を参照しながら、上述の液晶装置100を具備してなる電子機器の例を説明する。
図17は、上述した液晶装置100が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。図17において、コンピュータ1200は、キーボード1202を備えた本体部1204と、上述した液晶装置100を含んでなる液晶表示ユニット1206とから構成されている。液晶表示ユニット1206は、液晶装置100の背面にバックライトを付加することにより構成されている。
次に、上述した液晶装置100を携帯電話に適用した例について説明する。図18は、電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。図18において、携帯電話1300は、複数の操作ボタン1302とともに、半透過反射型の表示形式を採用し、且つ上述した液晶装置100と同様の構成を有する液晶装置1005を備えている。
これらの電子機器においても、上述した液晶装置100を含んでいるため、上述した各種効果を好適に享受することができる。
尚、図17及び図18を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた直視型の表示装置や、液晶プロジェクタ等の投射型の表示装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、電子機器、カラーフィルタ基板及び製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
本実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図である。 図1のH−H’断面図である。 本実施形態に係る液晶装置の要部の電気的な構成を概念的に示すブロック図である。 対向基板の詳細な構成を概念的に示す平面図及び断面図である。 対向基板の詳細な構成を概念的に示す他の断面図である。 対向基板の詳細な構成を概念的に示す他の断面図である。 第1変形例に係る対向基板の詳細な構成を概念的に示す他の断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置(特に、対向基板)の製造工程の一工程を概念的に示す断面図である。 液晶装置が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。 液晶装置が適用された携帯電話の斜視図である。
符号の説明
100…液晶装置、10…TFTアレイ基板、20…対向基板、21…共通電極、21a…スルーホール、210…フォトスペーサ、211…ブラックマトリクス、212R…カラーフィルタ層、212G…カラーフィルタ層、212B…カラーフィルタ層、213…オーバーコート層

Claims (11)

  1. 第1基板と、
    前記第1基板に対向する第2基板と、
    前記第1基板及び前記第2基板間に挟持される電気光学物質と、
    前記第1基板上の前記電気光学物質に対向する側に設けられると共に、遮光層、カラーフィルタ層及びオーバーコート層の少なくとも1つを含む光学層と、
    前記光学層上に設けられる電極層と、
    前記電極層を貫通し、前記光学層まで達するスルーホールと、
    少なくとも一部が前記スルーホールを介して前記光学層と接するように設けられるフォトスペーサと
    を備えることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記スルーホールの内周に、前記フォトスペーサの外周が接していることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記フォトスペーサは、前記スルーホールの内径より大きな外径を有する部分を備えていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  4. 前記フォトスペーサは、前記スルーホールに嵌合する嵌合部を備えていることを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置。
  5. 前記フォトスペーサは、前記スルーホールの外縁を構成する前記電極層の端部の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
  7. 基板と、
    前記基板上に設けられると共に、遮光層、カラーフィルタ層及びカバー層の少なくとも1つを含む光学層と、
    前記光学層上に設けられる電極層と、
    前記電極層を貫通し、前記光学層まで達するスルーホールと、
    少なくとも一部が前記スルーホールを介して前記光学層と接するように設けられるフォトスペーサと
    を備えることを特徴とするカラーフィルタ基板。
  8. 第1基板と、前記第1基板に対向する第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板間に挟持される電気光学物質とを備える電気光学装置を製造する製造方法であって、
    前記第1基板上に、遮光層、カラーフィルタ層及びオーバーコート層の少なくとも1つを含む光学層を形成する第1形成工程と、
    前記光学層上に、電極層を形成する第2形成工程と、
    前記電極層に、前記光学層まで達するスルーホールを形成する第3形成工程と、
    少なくとも一部が前記スルーホールを介して前記光学層と接するフォトスペーサを形成する第4形成工程と
    を備えることを特徴とする製造方法。
  9. 前記第3形成工程は、前記光学層上に形成された前記電極層のうちの一部の領域において、前記光学層を露出させるように、前記電極層を除去する除去工程を備えることを特徴とする請求項8に記載の製造方法。
  10. 前記除去工程は、
    前記光学層上に形成された前記電極層上にポジ型の第1フォトレジストを塗布する第1塗布工程と、
    前記一部の領域が露光されるパターンを有するフォトマスクを用いて、前記第1フォトレジストを露光する第1露光工程と
    を備え、
    前記第4形成工程は、
    前記電極層上にネガ型の第2フォトレジストを塗布する第2塗布工程と、
    前記フォトマスクを用いて、前記第2フォトレジストを露光する第2露光工程と
    を備えることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
  11. 前記除去工程は、
    前記光学層上に形成された前記電極層上にネガ型の第1フォトレジストを塗布する第1塗布工程と、
    前記一部の領域以外の領域が露光されるパターンを有するフォトマスクを用いて、前記第1フォトレジストを露光する第1露光工程と
    を備え、
    前記第4形成工程は、
    前記電極層上にポジ型の第2フォトレジストを塗布する第2塗布工程と、
    前記フォトマスクを用いて、前記第2フォトレジストを露光する第2露光工程と
    を備えることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
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