JP3268723B2 - アクティブマトリクス基板および液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス基板および液晶表示装置

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JP3268723B2 JP06880596A JP6880596A JP3268723B2 JP 3268723 B2 JP3268723 B2 JP 3268723B2 JP 06880596 A JP06880596 A JP 06880596A JP 6880596 A JP6880596 A JP 6880596A JP 3268723 B2 JP3268723 B2 JP 3268723B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス基板および液晶表示装置ならびにそれらの製造方法
に関する。より詳細には、本発明は、表示品質に優れ
(すなわち、色滲みおよび混色がなく、かつ、高開口率
で表示画像が明るく)、厚みが小さく、かつ、安価なア
クティブマトリクス基板および液晶表示装置、ならびに
それらの簡便な製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶テレビおよび各種情報機器の表示装
置として用いられる液晶表示装置のカラー化が、近年盛
んに行われている。このような液晶表示装置のカラー化
には、通常、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色の
カラーインクからなる着色画素を透明基板上に配置して
構成されるカラーフィルターが用いられる。
【0003】従来より、カラーフィルターは、代表的に
はフォトリソグラフィー法を用いて製造されている。こ
の方法によれば、顔料を分散させた感光性レジストをフ
ォトリソグラフィープロセスによりパターン化すること
によって、カラーフィルターが製造される。この方法で
は、R、G、Bそれぞれの画素に対応して、フォトリソ
グラフィープロセスが3回必要になる。そのため、フォ
トリソグラフィー法は製造プロセスが非常に複雑であ
り、その結果、フォトリソグラフィー法を用いて製造さ
れるカラーフィルターは、コスト高であるといった問題
点を有している。
【0004】一方、このようなカラーフィルターを液晶
表示装置のカラー化に利用する場合には、カラーフィル
ターは、通常、液晶表示装置の対向基板側に配置され
る。これは、薄膜トランジスタ(TFT)が形成されて
いるアクティブマトリクス基板にカラーフィルターを直
接形成すると、次のような問題が生じるからである:
(i)カラーフィルター配置によりTFTの信頼性が損な
われる場合がある;(ii)TFT形成の歩留まりが低いの
で、カラーフィルターを連続して配置することにより、
さらに歩留まりが低くなる;および(iii)表面形状が複
雑なアクティブマトリクス基板側にカラーフィルターを
配置するのは困難である。カラーフィルターを液晶表示
装置の対向基板側に配置する場合には、液晶表示装置の
製造において対向基板とアクティブマトリクス基板とを
貼り合わせる際に、カラーフィルターの画素とアクティ
ブマトリクス基板の画素との精密な位置合せが非常に困
難である。従って、位置合せの誤差を見込んだマージン
が必要であり、そのため、アクティブマトリクス基板の
画素電極を覆う遮光層をやや大きめに形成しなければな
らない。その結果、画素の面積が狭くなり、表示画像が
暗くなるという問題を有している。
【0005】このような問題を解決するために、特開平
7−134290号公報において、アクティブマトリク
ス基板の画素電極上にカラーインクを直接付着させて形
成したカラーフィルターを用いた液晶表示装置が提案さ
れている。このようなカラーフィルターは、R、G、B
のカラーインクを、インクジェット方式により滴状に噴
射してアクティブマトリクス基板の画素電極上に付着さ
せることによって、アクティブマトリクス基板に直接形
成される。このような方法によれば、カラーフィルター
がフォトリソグラフィープロセスを必要とせずに製造さ
れ得るので、製造プロセスが簡略化され、その結果、高
歩留で安価なカラーフィルターが提供され得る。さら
に、液晶表示装置の製造において対向基板とアクティブ
マトリクス基板とを貼り合わせる際に、カラーフィルタ
ーの画素とアクティブマトリクス基板の画素との位置ず
れ誤差を考慮する必要がない。従って、遮光層を必要以
上に大きくする必要がなく、画素部の開口率を向上させ
ることが可能である。
【0006】しかし、このような液晶表示装置は、以下
のような問題を有している:インクジェット方式によっ
てノズルから噴射されるカラーインクは、均一な滴状で
ある。この滴状のカラーインクは、ほぼ長方形の画素電
極上で等方的に拡がる。そのため、カラーインクを画素
電極上の隅々まで付着させようとすると、着色されるべ
き部分以外の部分(画素電極以外の部分)までカラーイ
ンクが拡がってしまう。従って、隣接する画素電極同士
での色滲みおよび混色が発生する。
【0007】このような色滲みおよび混色を防止するた
めに、例えば、特開平4−123005号公報に、カラ
ーインクを付着させる面の濡れ性(すなわち、親水性/
疎水性)を制御する方法が提案されている。しかし、こ
の方法では、アクティブマトリクス基板において配線な
どを保護するために形成される保護膜とは別に、色滲み
および混色防止用の疎水性樹脂膜を形成しなければなら
ない。そのため、アクティブマトリクス基板の厚みの増
大(結果として、液晶表示装置の厚みの増大)、複雑な
製造工程、コストの増大などの多くの問題点を有してい
る。
【0008】従って、表示品質に優れ(すなわち、色滲
みおよび混色がなく、かつ、高開口率で表示画像が明る
く)、厚みが小さく、かつ、安価なアクティブマトリク
ス基板および液晶表示装置、ならびにそれらの簡便な製
造方法が望まれている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題を解決するためになされたものであり、その目的と
するところは、表示品質に優れ(すなわち、色滲みおよ
び混色がなく、かつ、高開口率で表示画像が明るく)、
厚みが小さく、かつ、安価なアクティブマトリクス基板
および液晶表示装置、ならびにそれらの簡便な製造方法
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、特定の分子構造の4級アンモニウム塩部分を
有する樹脂を含有する組成物で形成される保護膜が、通
常の加熱処理で容易に親水性から疎水性に変化すること
により上記目的を達成することを見出し、本発明を完成
するに至った。
【0011】本発明のアクティブマトリクス基板は、相
互に平行に配置された複数の走査線と、各走査線とは直
交するように配置された相互に平行な複数の信号線と、
一対の信号線および一対の走査線によって囲まれた領域
にそれぞれ配置された画素電極と、各画素電極と所定の
走査線および信号線にそれぞれ接続されたスイッチング
素子とを具備するアクティブマトリクス基板であって、
該走査線および該信号線の少なくとも一部が、疎水性の
有機樹脂保護膜で覆われるとともに該有機樹脂保護膜を
介して該画素電極の一部が重畳し、しかも、前記スイッ
チング素子が該有機樹脂保護膜で覆われており、かつ、
該有機樹脂保護膜にて囲まれた部分に、画素電極に積層
するように親水性のカラーインクが設けられてカラー画
素部が構成されている。
【0012】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、式(I)で表されるモノマー単位、式(II)
で表されるモノマー単位、および式(III)で表される
モノマー単位でなる群から選択される少なくとも1つの
モノマー単位を有する樹脂を含む:
【0013】
【化10】
【0014】
【化11】
【0015】
【化12】
【0016】ここで、R5は、水素、置換または非置換
のアルキル基、アリル基、メタアリル基、置換または非
置換のベンジル基、置換または非置換のフェニル基、あ
るいは複素環基であり、R6は、水素またはメチル基で
あり、そしてXは、
【0017】
【化13】
【0018】であり、R1、R2、R3、およびR4は、独
立して、水素、1〜12個の炭素原子を有するアルキル
基、アリル基、メタアリル基、エタノール基、またはプ
ロパノール基である。
【0019】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、上記式(II)におけるR5が式(IV)で表され
る構造のモノマー単位を有する樹脂を含む:
【0020】
【化14】
【0021】式(IV)において、nは、1〜14の整数
であり;そしてmは、1〜8の整数である。
【0022】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、上記式(I)、上記式(II)および上記式
(III)で表されるモノマー単位でなる群から選択され
る少なくとも1種のモノマー単位と、式(V)で表され
るフッ素含有モノマー単位とを有する共重合体樹脂を含
む:
【0023】
【化15】
【0024】式(V)において、R7は、水素、メチル
基またはトリフロロメチル基であり;pは、1〜14の
整数であり;そしてqは、1〜8の整数である。
【0025】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、上記式(I)、上記式(II)および上記式
(III)で表されるモノマー単位でなる群から選択され
る少なくとも1種のモノマー単位と、式(VI)で表され
るスチレン系モノマー単位とを有する共重合体樹脂を含
む:
【0026】
【化16】
【0027】式(VI)において、R8は、水素またはメ
チル基であり;そしてR9は、水素、メチル基、エチル
基、またはハロゲンである。
【0028】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、上記式(I)、上記式(II)および上記式
(III)で表されるモノマー単位でなる群から選択され
る少なくとも1種のモノマー単位と、酢酸ビニルとを有
する共重合体樹脂を含む。
【0029】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、上記式(I)、上記式(II)および上記式
(III)で表されるモノマー単位でなる群から選択され
る少なくとも1種のモノマー単位が式(VII)で表され
るジアミノ化合物を介してイオン架橋している樹脂を含
む:
【0030】
【化17】
【0031】式(VII)において、Aは、炭素原子によ
り結合された2価の炭化水素残基であり; R10
11、R12、およびR13は、それぞれ独立して、水素、
1〜12個の炭素原子を有する置換または非置換の直鎖
状または分岐状アルキル基、5〜6個の炭素原子を有す
る置換または非置換のシクロアルキル基、アリル基、あ
るいはメタアリル基である。
【0032】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、上記式(V)および下記の式(VIII)で表さ
れるフッ素含有モノマー単位の少なくとも1種と、上記
式(II)で表されるモノマー単位とを有する共重合体樹
脂を含む:
【0033】
【化18】
【0034】式(VIII)において、R14は、水素、メチ
ル基またはトリフロロメチル基であり;rは、0〜11
の整数であり;そしてsは、1〜4の整数である。
【0035】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、上記式(I)、上記式(II)および上記式
(III)で表されるモノマー単位でなる群から選択され
る少なくとも1種のモノマー単位を有する樹脂を含み、
該モノマー単位の-COO-基が-COOH基に変化することによ
り該有機樹脂保護膜が親水性から疎水性へと変化する。
【0036】好適な実施態様においては、上記有機樹脂
保護膜は、カーボンブラックを含有する。
【0037】本発明の液晶表示装置は、対向する一対の
基板間に、表示媒体としての液晶が挟持されている液晶
表示装置であって、該基板の少なくとも一方が、上記ア
クティブマトリクス基板である。
【0038】本発明のアクティブマトリクス基板の製造
方法は、有機樹脂保護膜を形成する親水性の組成物を基
板上に付着させる工程と、基板に付着した親水性の組成
物を疎水性へと変化させることにより疎水性の有機樹脂
保護膜を形成する工程と、該基板上の該有機樹脂保護膜
が形成されていない部分に親水性のカラーインクを付着
させてカラー画素部を形成する工程とを包含する。
【0039】好適な実施態様においては、上記画素用カ
ラーインクは、インクジェット法により上記基板に付着
させられる。
【0040】好適な実施態様においては、上記基板に付
着した上記親水性の組成物は、加熱により疎水性に変化
する。
【0041】
【発明の実施の形態】
A.疎水性の有機樹脂保護膜を形成する組成物 本発明のアクティブマトリクス基板に設けられる疎水性
の有機樹脂保護膜は、特定の分子構造の4級アンモニウ
ム塩部分を有する(共)重合体樹脂を含む組成物から形
成される。
【0042】好ましくは、この組成物は、式(I)で表
されるモノマー単位、式(II)で表されるモノマー単
位、および式(III)で表されるモノマー単位でなる群
から選択される少なくとも1つのモノマー単位を有する
樹脂を含む:
【0043】
【化19】
【0044】
【化20】
【0045】
【化21】
【0046】ここで、R5は、水素、置換または非置換
のアルキル基、アリル基、メタアリル基、置換または非
置換のベンジル基、置換または非置換のフェニル基、あ
るいは複素環基であり、R6は、水素またはメチル基で
あり、そしてXは、
【0047】
【化22】
【0048】であり、R1、R2、R3、およびR4は、独
立して、水素、1〜12個の炭素原子を有するアルキル
基、アリル基、メタアリル基、エタノール基、またはプ
ロパノール基である。
【0049】上記式(I)〜(III)で表される4級ア
ンモニウム塩部分を有する樹脂を構成するモノマー単位
としては、例えば、アクリレート、メタクリレート、マ
レイン酸エステル誘導体が挙げられる。
【0050】アクリレートとしては、例えば、メチルア
クリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレ
ート、2−エチルヘキシルアクリレート、ジメチルアミ
ノエチルアクリレート、2−エトキシアクリレート、t
−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、
テトラヒドロフルフリルアクリレート、n−ステアリル
アクリレートが挙げられる。均一な組成物が得られ、か
つ、得られる有機樹脂保護膜の疎水性に優れるという点
で、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基置換のアク
リレートが好ましい。
【0051】メタクリレートとしては、例えば、メチル
メタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメ
タクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、
n−ラウリルメタクリレート、グリシジルメタクリレー
ト、2−エチルヘキシルメタクリレート、t−ブチルメ
タクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、n−ス
テアリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタ
クリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートが挙
げられる。均一な組成物が得られ、かつ、得られる有機
樹脂保護膜の疎水性に優れるという点で、1〜8個の炭
素原子を有するアルキル基置換のメタクリレートが好ま
しい。
【0052】マレイン酸エステル誘導体としては、例え
ば、マレイン酸ジ(2−エチルヘキシル)エステル、マ
レイン酸ジエチルエステル、マレイン酸ジ(n−ブチ
ル)エステル、マレイン酸ジオクチルエステルが挙げら
れる。均一な組成物が得られ、かつ、得られる有機樹脂
保護膜の疎水性に優れるという点で、マレイン酸ジ(2
−エチルヘキシル)エステル、マレイン酸ジエチルエス
テルが好ましい。
【0053】さらに好ましくは、上記マレイン酸エステ
ルは、フッ素化アルキルのエステルであることが好まし
い。得られる有機樹脂保護膜の疎水性がきわめて優れる
からである。
【0054】必要に応じて、上記モノマー単位は、さら
に他の共重合可能なモノマー単位と共重合され得る。こ
のような共重合体を形成することにより、組成物の基板
との密着性、組成物の均一性、ならびに、樹脂保護膜の
耐熱性および耐久性などがさらに改善され得る。
【0055】他の共重合可能なモノマー単位としては、
例えば、式(V)で表されるフッ素含有モノマー単位、
式(VI)で表されるスチレン系モノマー単位、酢酸ビニ
ルが挙げられる:
【0056】
【化23】
【0057】
【化24】
【0058】式(V)において、R7は、水素、メチル
基またはトリフロロメチル基であり;pは、1〜14の
整数であり;そしてqは、1〜8の整数であり;そし
て、式(VI)において、R8は、水素またはメチル基で
あり;そしてR9は、水素、メチル基、エチル基、また
はハロゲンである。
【0059】スチレン系モノマー単位の具体例として
は、スチレン、α−メチルスチレン、x−メチルスチレ
ン(x:メタ、パラ、オルソ)、パラクロロスチレンが
挙げられる。均一な組成物が得られ、かつ、得られる有
機樹脂膜の疎水性に優れるという点で、スチレン、α−
メチルスチレンが好ましい。
【0060】フッ素含有モノマー単位の具体例として
は、3,3,3-トリフロロプロピルアクリレート、3,3,3-ト
リフロロプロピルメタクリレート、2,2,2-トリフロロエ
チルアクリレート、4,4,4-トリフロロプロピルメタクリ
レート、α,α,α,3,3,3-ヘキサフロロプロピルメタク
リレート、4,4,5,5,5-ペンタフロロブチルアクリレート
などが挙げられる。
【0061】さらに、4級アンモニウム塩部分を有する
樹脂を構成するモノマー単位が上記式(II)で表される
場合には、式(VIII)で表されるフッ素含有モノマー単
位もまた共重合され得る:
【0062】
【化25】
【0063】式(VIII)において、R14は、水素、メチ
ル基またはトリフロロメチル基であり;rは、0〜11
の整数であり;そしてsは、1〜4の整数である。
【0064】上記モノマーは、公知の方法で重合または
共重合され、組成物に含有される樹脂が得られる。
【0065】このようにして得られた樹脂を公知の方法
でアミンまたはアンモニアと反応させることにより、上
記4級アンモニウム塩部分が形成される。4級アンモニ
ウム塩部分を形成するカチオンの具体例としては、N
H4 +、NH3(CH3)+、NH2(CH3)2 +、NH(n-C3H7)3 +、NH(CH3)3
+、N(C2H5)4 +、NH(C2H5)3 +、NH2(C2H5)2 +、NH3(C
2H5)+、NH(C2H5)2(CH3)+、NH(CH3)2(n-C3H7)+、NH(CH3)
2(n-C4H9)+、NH(iso-C3H7)3 +、NH3(iso-C3H7)+、NH2(n-
C4H9)2 +、NH3(n-C4H9)+、NH(CH2CH=CH2)3 +、NH2(CH2CH=
CH2)2 +、NH(C(CH3)HCH=CH2)3 +、NH3(n-C6H13)+、NH3(n-
C12H25)+、NH3(n-C8H17)+、N(CH3)4 +、N(CH3)(C
2H5)3 +、NH(CH3)2(C2H5)2 +、N(CH3)3(CH2CH=CH2)+、NH2
(C2H5OH)2 +、NH3(C2H5OH)+、NH3(CH3OH)+、NH2(CH3OH)2
+、NH(C2H5OH)3 +、NH(CH3OH)3 +が挙げられる。NH4 +、NH
3(CH3)+、NH2(CH3)2 +、NH(CH3)3 +、NH3(C2H5)+、NH2(C2
H5)2 +、NH(C2H5)3 + が好ましい。加熱により容易に気化
するため、有機樹脂保護膜の疎水化が容易だからであ
る。
【0066】このようにして得られた4級アンモニウム
塩部分を有する樹脂に、水、親水性溶媒(例えば、アル
コール、ケトン)などの溶媒を添加することにより、組
成物が調製される。溶媒は、樹脂10重量部に対して、
好ましくは8〜250重量部添加される。
【0067】あるいは、上記モノマー単位から(共)重
合された樹脂は、式(VII)で表されるジアミノ化合物
を介してイオン架橋され得る:
【0068】
【化26】
【0069】式(VII)において、Aは、炭素原子によ
り結合された2価の炭化水素残基であり; R10
11、R12、およびR13は、それぞれ独立して、水素、
1〜12個の炭素原子を有する置換または非置換の直鎖
状または分岐状アルキル基、5〜6個の炭素原子を有す
る置換または非置換のシクロアルキル基、アリル基、あ
るいはメタアリル基である。このようなジアミノ化合物
を介して樹脂をイオン架橋させることにより、樹脂同士
のイオン架橋部分に4級アンモニウム塩部分が形成され
る。
【0070】好ましくは、上記ジアミノ化合物は、上記
式(VII)におけるAが2〜12個の炭素原子を有する
直鎖状アルキル基であり、R10、R11、R12、およびR
13が、独立して、水素、メチル基、およびエチル基でな
る群から選択される1種である化合物である。特に好ま
しいジアミノ化合物は、エチレンジアミン、N,N’−
ジエチルエチレンジアミン、N,N,N',N'-テトラメチルエ
チレンジアミン、N,N,N',N'-テトラメチル-1,3-ジアミ
ノブタンである。イオン架橋性に優れ、得られる有機樹
脂保護膜が迅速かつ容易に親水性から疎水性へ変化し、
しかも低コストであるからである。
【0071】ジアミノ化合物は、樹脂100重量部に対
して、好ましくは0.3〜10重量部の割合で組成物に
含有される。
【0072】好ましくは、上記組成物は、カーボンブラ
ックを含有し得る。組成物中のカーボンブラックの含有
量は、樹脂100重量部に対して、好ましくは5〜50
0重量部の範囲が好ましい。カーボンブラックを含有す
ることにより、得られる有機樹脂保護膜の遮光性が向上
し、その結果、コントラストに優れた液晶表示装置が得
られる。
【0073】カーボンブラックの具体例としては、I−
アシッドブラック1、同2、同3、同24、同26、同
31、同33、同48、同50、同60、同110、同
112、同207、CI−ダイレクトブラック7、同1
9、同22、同51、同62、同112、同117、同
118、同122、同154、同159、同169、同
173が挙げられる。カーボンブラックは、その粒径が
小さいほど(例えば、0.01〜0.1μm)好まし
い。さらに、表面に-COOM基(Mは、水素、アンモニウ
ム、およびアルカリ金属から選択される1種)を有する
カーボンブラックが好ましい。表面の-COOM基の形成
は、通常の酸処理により行われ得る。このようなカーボ
ンブラックは、組成物特性(分散安定性、粘性、経時安
定性)、耐熱性、耐酸化性、黒化度などが優れている。
【0074】上記組成物は、必要に応じて、公知の種々
の添加剤(例えば、界面活性剤、安定剤、酸化防止剤)
を含有し得る。
【0075】上記組成物は、例えば、スピン塗布、オフ
セット印刷により基板に付着させられる。基板に付着し
た組成物は、加熱することにより、乾燥され、かつ、親
水性から疎水性に変化し、疎水性の有機樹脂保護膜が形
成される。加熱温度は、好ましくは50〜180℃であ
り、加熱時間は、好ましくは0.5〜50分である。
【0076】B.アクティブマトリクス基板 (実施形態1)本発明のアクティブマトリクス基板の好
ましい一例について、図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本発明のアクティブマトリクス基板の好ましい
一例を示す概略部分平面図であり;図2は、図1のアク
ティブマトリクス基板のII−II線による断面図であり;
そして、図3は、図1のアクティブマトリクス基板のII
I−III線による断面図である。
【0077】図1に示すように、本発明のアクティブマ
トリクス基板は、基板1上に、走査線として機能する複
数のゲートバス配線15が互いに平行に形成され、該ゲ
ートバス配線に直交するように、信号線として機能する
複数のソースバス配線16が互いに平行に形成されてい
る。ゲートバス配線15とソースバス配線16とは絶縁
膜を介して相互に絶縁されている。ゲートバス配線15
およびソースバス配線16で囲まれた矩形の領域のそれ
ぞれに画素電極12が配され、マトリクス状の画素電極
を形成している。それぞれの画素電極部分でゲートバス
配線が分岐し、スイッチング素子として機能するTFT
3のゲート電極5を形成している。TFT3、ソースバ
ス配線16およびゲートバス配線15を覆って、上述の
疎水性の有機樹脂保護膜11が形成されている。
【0078】図2を参照して、本発明のアクティブマト
リクス基板についてさらに詳しく説明する。TFT3
は、ゲートバス配線15から分岐したゲート電極5と、
ゲート電極5を覆うゲート絶縁膜6と、ゲート絶縁膜6
上のゲート電極5に対応する部分に形成された半導体層
7と、半導体層7上に形成された絶縁膜10と、絶縁膜
10の一部と半導体層7とを覆って半導体層7の両端部
にそれぞれ形成されたコンタクト層8aおよび8bと、
それぞれの端部がコンタクト層8aおよび8bの端部と
重なるように形成されたソース電極9aおよびドレイン
電極9bとを有している。ゲート電極5はゲートバス配
線15と電気的に接続し、ソース電極9aはソースバス
配線16と電気的に接続している。
【0079】疎水性の有機樹脂保護膜11はTFT3を
覆って形成され、有機樹脂保護膜11上に画素電極12
が設けられている。画素電極12は、コンタクトホール
11’を介して、ドレイン電極9bと電気的に接続して
いる。
【0080】さらに、図3を参照して、本発明のアクテ
ィブマトリクス基板におけるカラー画素部13について
説明する。カラー画素部13は、有機樹脂保護膜11で
囲まれた部分(すなわち、画素部分)に配されたカラー
インクから構成される。本実施形態においては、有機樹
脂保護膜11の一部を覆って画素電極12が形成され、
画素電極12上にR、G、Bのカラーインクが所定の配
列で配されている。このように、本発明によれば、アク
ティブマトリクス基板とは別にカラーフィルターを作製
することなく、基板1上にカラー画素部(すなわち、カ
ラーフィルター)13が直接形成される。
【0081】(実施形態2)本発明のアクティブマトリ
クス基板のカラー画素部13は、図4に示すようにも構
成され得る。図4によれば、有機樹脂保護膜11で囲ま
れた部分のゲート絶縁膜6上にR、G、Bのカラーイン
クが所定の配列で配され、有機樹脂保護膜11の一部と
カラーインクとを覆って画素電極12が設けられる。図
示していないが、この画素電極12はコンタクトホール
11’を埋めるように設けられるので、ドレイン電極9
bと電気的に接続している。
【0082】このようなアクティブマトリクス基板の製
造方法の好ましい一例について、図5(a)〜(i)を
参照して説明する。
【0083】図5(a)に示すような基板1を用いる。
基板1は、好ましくは、透明でかつ堅牢な材料でなる。
このような材料としては、例えば、ガラス、プラスチッ
クなどが挙げられる。基板1の厚みは、好ましくは0.
5〜1.1mmである。
【0084】次に、図5(b)に示すように、TFT
3、ソースバス配線16、およびゲートバス配線15
(図示せず)を、この基板1上に形成する。 手順は以
下の通りである。
【0085】最初に、ゲートバス配線用の金属を堆積
し、所定のパターンにパターニングすることにより、互
いに平行な複数のゲートバス配線15とゲートバス配線
から分岐したゲート電極5とを形成する。このような金
属としては、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、アル
ミニウム(Al)、クロム(Cr)などが挙げられる。
金属の堆積方法としては、スパッタリング法、電子ビー
ム蒸着法などが挙げられる。堆積時の金属の厚みは、好
ましくは0.1〜0.6μmである。パターニング方法
としては、フォトリソグラフィー法、エッチング法など
が挙げられる。
【0086】次に、ゲートバス配線15とゲート電極5
とが形成されたガラス基板全面にゲート絶縁膜6を形成
する。ゲート絶縁膜を形成する材料としては、Si
X、SiOXなどが挙げられる。ゲート絶縁膜を形成す
る方法としては、プラズマCVD法などが挙げられる。
ゲート絶縁膜6の厚みは、好ましくは0.1〜0.6μ
mである。
【0087】さらに、ゲート絶縁膜6上に半導体層7を
形成する。半導体層を形成する材料としては、ノンドー
プのアモルファスシリコン(以下、a−Siとする)
などが挙げられる。半導体層を形成する方法としては、
プラズマCVD法などが挙げられる。半導体層7の厚み
は、好ましくは0.02〜0.04μmである。さら
に、半導体層7上にSiNXを例えばプラズマCVD法
により堆積し、ゲート電極5の上方部分のみにSiNX
を残すようにパターニングすることにより、絶縁膜10
を形成する。絶縁膜10の厚みは、好ましくは0.01
〜0.03μmである。
【0088】次に、絶縁膜10上にコンタクト層8を形
成する。コンタクト層8は、半導体層7と後に形成され
るソース電極9aおよびドレイン電極9bとの間のオー
ミックコンタクトのために設けられる。コンタクト層を
形成する材料としては、リン(P)をドープしたアモル
ファスシリコン(以下、n+型a−Siとする)などが
挙げられる。コンタクト層は、例えばプラズマCVD法
で絶縁膜10を覆って形成された後、エッチング法など
により所定の形状にパターニングされる(このとき、半
導体層も同時に所定の形状にパターニングされる)。コ
ンタクト層8の厚みは、好ましくは0.03〜0.06
μmである。
【0089】次に、ソース電極9aおよびドレイン電極
9b 、ならびにソースバス配線16を同時に形成す
る。これらを形成する材料としては、例えば、チタン
(Ti)、アルミニウム(Al)、モリブデン(M
o)、クロム(Cr)が挙げられる。これらの材料は、
例えばスパッタリング法により一面に堆積した後、エッ
チングなどにより所定のパターンにパターニングされる
(このとき、コンタクト層8の不要な部分も同時に取り
除かれ、ソース電極9aと接続するコンタクト層8a
と、ドレイン電極9bと接続するコンタクト層8bとが
形成される)。このようにして、TFT3が形成され
る。
【0090】次に、図5(c)に示すように、TFT3
などが形成された基板に、上述の樹脂組成物を塗布し、
加熱乾燥することにより、有機樹脂保護膜11を形成す
る。親水性の樹脂組成物は、塗布後の加熱乾燥により疎
水性に変化し、疎水性の有機樹脂保護膜が形成される。
樹脂組成物の塗布方法としては、スピン塗布法、オフセ
ット印刷法、エアーナイフ塗布法、アプリケータ塗布法
などが挙げられる。加熱温度は、好ましくは50〜18
0℃であり、加熱時間は、好ましくは0.5〜50分で
ある。加熱方法としては、ホットプレート、オーブン、
エアードライヤーなどが挙げられる。有機樹脂保護膜の
厚みは、好ましくは2〜4μmである。
【0091】次に、図5(d)に示すようにレジストを
塗布し、図5(e)に示すように遮光マスクを介して光
を照射することにより、有機樹脂保護膜を所定の形状に
パターニングする。その際、図5(f)に示すように、
コンタクトホール11’を同時に形成する。後に形成さ
れる画素電極12とドレイン電極9bとが電気的に接続
し得るようにするためである。
【0092】なお、有機樹脂保護膜11は、基板に付着
させた樹脂組成物を加熱乾燥して疎水化した後、所定の
パターンにパターニングしてもよく、樹脂組成物を所定
のパターンで基板に付着させた後、加熱乾燥して疎水化
してもよい。
【0093】次に、図5(g)に示すように、所定のパ
ターンで有機樹脂保護膜11が形成された基板の所定の
位置に、親水性のR、G、Bのカラーインクを付着させ
る。カラーインクを付着させる方法としては、印刷法、
インクジェット法などが挙げられる。インクジェット法
が好ましい。これは以下の理由による:インクジェット
により噴射される親水性のカラーインクが、疎水性化し
た有機樹脂保護膜に対してオフセット効果により付着し
にくくなる。そのため、各色(R、G、B)の混色が良
好に防止され、その結果、アクティブマトリクス基板の
製造において、正確性、安定性および簡便性が顕著に向
上し得る。このようにして、図5(h)に示すように、
カラー画素部が形成される。
【0094】さらに、図5(i)に示すように、画素電
極12が所定の厚みで形成される。画素電極12を形成
する材料としては、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO
などが挙げられる。画素電極の厚みは、好ましくは0.
06〜0.1μmである。このとき、画素電極12は、
コンタクトホール11’を介してドレイン電極9bと電
気的に接続している。以上のようにして、アクティブマ
トリクス基板が作製される。
【0095】(実施形態3)本発明のアクティブマトリ
クス基板の好ましい別の例について、図6〜図8を参照
して説明する。図6は、本発明のアクティブマトリクス
基板の好ましい別の例を示す概略部分平面図であり;図
7は、図6のアクティブマトリクス基板のVII−VII線に
よる断面図であり;そして、図8は、図6のアクティブ
マトリクス基板のVIII−VIII線による断面図である。
【0096】図6に示すように、本発明のアクティブマ
トリクス基板は、基板1上に、走査線として機能する複
数のゲートバス配線15が互いに平行に形成され、該ゲ
ートバス配線に直交するように、信号線として機能する
複数のソースバス配線16が互いに平行に形成されてい
る。ゲートバス配線15とソースバス配線16とは絶縁
膜を介して相互に絶縁されている。ゲートバス配線15
およびソースバス配線16で囲まれた矩形の領域のそれ
ぞれに画素電極12が配され、マトリクス状の画素電極
を形成している。それぞれの画素電極部分でゲートバス
配線が分岐し、スイッチング素子として機能するTFT
3のゲート電極5を形成している。TFT3、ソースバ
ス配線16およびゲートバス配線15を覆って、上述の
疎水性の有機樹脂保護膜11が形成されている。
【0097】図7を参照して、本発明のアクティブマト
リクス基板についてさらに詳しく説明する。TFT3
は、ゲートバス配線15から分岐したゲート電極5と、
ゲート電極5を覆うゲート絶縁膜6と、ゲート絶縁膜6
上のゲート電極5に対応する部分に形成された半導体層
7と、半導体層7上に形成された絶縁膜10と、絶縁膜
10の一部と半導体層7とを覆って半導体層7の両端部
にそれぞれ形成されたコンタクト層8aおよび8bと、
それぞれの端部がコンタクト層8aおよび8bの端部と
重なるように形成されたソース電極9aおよびドレイン
電極9bとを有している。ドレイン電極9bの一部と重
なるように画素電極12が設けられ、TFT3と画素電
極12の一部とを覆って疎水性の有機樹脂保護膜11が
形成されている。
【0098】さらに、図8を参照して、カラー画素部1
3について説明する。ソースバス配線16とゲートバス
配線15とに囲まれた部分に画素電極12が設けられ、
ソースバス配線16と画素電極12の一部とを覆って有
機樹脂保護膜11が形成されている。この有機樹脂保護
膜11に囲まれた部分に、R、G、Bのカラーインクが
所定の配列で配され、カラー画素部13が構成されてい
る。すなわち、アクティブマトリクス基板とは別にカラ
ーフィルターを作製することなく、基板1上にカラー画
素部(すなわち、カラーフィルター)13が直接形成さ
れる。
【0099】C.液晶表示装置 本発明の液晶表示装置の好ましい一例として、透過型液
晶表示装置について図9を参照して説明する。図9は、
液晶表示装置に用いられる液晶表示パネル91の概略断
面図である。
【0100】液晶表示パネル91は、上述のアクティブ
マトリクス基板92と対向電極が形成された対向基板9
3とが対向して配置されている。アクティブマトリクス
基板92と対向基板93との間には表示媒体としての液
晶層94が設けられ、液晶層94を挟持した両基板は周
縁部をシール材97で貼り合わされている。さらに、両
基板の外側には、偏光板95a、95bが設けられてい
る。
【0101】両基板の液晶層と接する側の表面に、ポリ
イミド樹脂などでなる配向膜96が所定の厚みで形成さ
れている。配向膜96には、液晶層94の液晶分子が所
定の配向状態(例えば、TN配向、STN配向)となる
ように配向処理(例えば、ラビング処理)が施されてい
る。
【0102】液晶層94を形成する液晶材料は、常温付
近で液晶挙動を示す有機混合物であり、公知の材料が使
用され得る。液晶のタイプとしては、ネマチック液晶、
コレステリック液晶、スメクチック液晶、強誘電性液
晶、ディスコティック液晶などが挙げられる。これらの
液晶材料は、単独で、または混合して用いられ得る。駆
動される液晶の動作モードとしては、TN、STN、E
CB、FLCなどの複屈折と偏光とを利用するモードな
らいずれでもよい。
【0103】このような液晶表示パネル91を備える液
晶表示装置では、基板に形成された各画素電極に供給さ
れる画像信号に従って液晶の透過率が変化し、これによ
りバックライト(図示せず)から入射される光を変調し
て透過させることによって、カラー画像の表示が行われ
る。本発明の液晶表示装置は、アクティブマトリクス基
板92がカラーフィルターとしても機能し得るので、カ
ラーフィルターをさらに設けることなくカラー画像の表
示が行われる。
【0104】以下、作用について説明する。
【0105】本発明によれば、アクティブマトリクス基
板の有機樹脂保護膜を形成する樹脂組成物が、特定の分
子構造の4級アンモニウム塩部分を有する樹脂を含む。
このようなアンモニウム塩部分は、通常の加熱処理によ
ってアンモニアまたはアミン(第1級アミン、第2級ア
ミン、第3級アミン)に変化する。しかも、アンモニア
またはアミンは、加熱によって容易に気化する。このよ
うなアンモニウム塩部分の特性を利用することにより、
有機樹脂保護膜中の樹脂の親水性部分(塩部分、すなわ
ち、-COO-部分)が、きわめて容易に疎水性(すなわ
ち、-COOH)に変化する。従って、有機樹脂保護膜中の
樹脂が親水性から疎水性に変化し、その結果、有機樹脂
保護膜が親水性から疎水性に変化する。
【0106】このように、本発明によれば、有機樹脂保
護膜(すなわち、樹脂組成物)が親水性から疎水性へと
容易に変化するので、以下のような利点を有する: (1)通常の加熱乾燥のみによりアクティブマトリクス
基板の保護膜が形成されるので、従来の保護膜のように
CVDなどの真空プロセスを用いる必要がない。そのた
め、基板の(結果として、液晶表示装置の)製造プロセ
スが大幅に簡略化される。
【0107】(2)有機樹脂保護膜の形成プロセスにお
いて、基板に塗布する樹脂組成物が非常に優れた基板と
の密着性(すなわち、親水性)を有する。従って、得ら
れる有機樹脂保護膜は、以後の液晶表示装置の製造工程
において、基板からの剥がれがきわめて少ない。その結
果、非常に高歩留まりで液晶表示装置が製造され得る。
【0108】しかも、得られる有機樹脂保護膜は疎水性
に容易に変化し、カラーインクをはじくようになるの
で、カラー画素部(すなわち、カラーフィルター)の各
インクの色滲みおよび混色が全く生じない。従って、カ
ラー表示性能に非常に優れたアクティブマトリクス基板
(結果として、液晶表示装置)が得られる。
【0109】(3)アクティブマトリクス基板上に、容
易に、かつ、色滲みさせることなくカラーインクを付着
させることができるので、カラーフィルターを別に作製
する必要がなく、しかも、R、G、Bの各インクのフォ
トリソグラフィープロセスが不要である。その結果、非
常に安価で、かつ、開口率の高いアクティブマトリクス
基板(結果として、液晶表示装置)が得られる。
【0110】(4)各カラーインクの色滲みが顕著に防
止されるので、従来は付着させることが不可能であった
部分にまで、カラーインクを付着させることができる。
そのため、有機樹脂保護膜の面積を最小限に(すなわ
ち、画素電極の面積を最大限に)することが可能であ
り、開口率がきわめて大きく、明るい液晶表示装置が得
られる。
【0111】(5)樹脂組成物にカーボンブラックを含
有させて黒色の有機樹脂保護膜を形成する場合には、対
向基板に遮光膜を形成する際に従来は必要であった貼り
合わせずれのマージンが不要となる。そのため、遮光膜
の面積を最小化でき、カラー部の面積を拡大することが
できる。
【0112】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。なお、以下の実施例において特に明記しない場合
は、「部」および「%」は重量基準である。
【0113】最初に、本発明のアクティブマトリクス基
板の有機樹脂保護膜に用いられる樹脂組成物、および本
発明のアクティブマトリクス基板のカラー画素部を構成
するカラーインクの調製について、製造例を用いて具体
的に説明する。
【0114】(製造例1:有機樹脂保護膜形成用の樹脂
組成物の調製)スチレン:無水マレイン酸モノエチルエ
ステル共重合体(モル比1:1)の40%アセトン溶液
100gを、30%アンモニア水15ccと純水185
ccとの水溶液に、撹拌しながら徐々に添加した。次い
で、この混合溶液を、40〜45℃に加温してアンモニ
ア臭がなくなるまで反応させた。反応終了後、減圧蒸留
によりアセトンを除去し、均一な水性組成物を得た。こ
の組成物に含まれる共重合体樹脂は、表1に示すよう
に、モノマー単位Aとしてスチレンモノマー単位と、モ
ノマー単位Bとしてマレイン酸モノマー単位と、4級ア
ンモニウム塩部分として2価のアンモニウムカチオンと
を有している。
【0115】
【表1】
【0116】(製造例2〜7:有機樹脂保護膜形成用の
樹脂組成物の調製)上記表1に示すようなモノマー単位
A、モノマー単位B、および4級アンモニウム塩部分を
有する共重合体樹脂を得るようにしたこと以外は、製造
例1と同様にして樹脂組成物を調製した。
【0117】(製造例8:有機樹脂保護膜形成用の樹脂
組成物の調製)スチレン:C2H2(COO-)(COOCH2CF3)NH4 +
共重合体(モル比5:1)の40%メチルエチルケトン
溶液100gに、カーボンブラック(三菱カーボン社
製、MA−100)10gを加えた。この混合物を、ペ
イントコンディショナーを用いて30分間振動させ、カ
ーボンブラックの微細分散化処理を行い分散液を得た。
純枠250gにトリエチルアミン3.0gを溶解させた
溶液に、得られた分散液を撹拌しながら徐々に添加し
た。ついで、分散液が添加された溶液を、80℃に加温
して約1時間反応させた。反応終了後、減圧蒸留により
メチルエチルケトンを除去し、水性の分散系ブラックイ
ンク(すなわち、樹脂組成物)を得た。得られた組成物
の粘性は、400cp(30℃)であった。
【0118】(製造例9:カラーインクの調製)赤
(R)、緑(G)、青(B)の各カラーインクを、以下
のようにして調製した: (A)赤色顔料(PR177)5部、界面活性剤(日本
乳化剤社製、ニューコール710F)5部、メラミン樹
脂(住友化学社製、スミテックスレジンM−3)1部、
および水89部を混合し、この混合物を、ペイントコン
デショナーを用いて室温で1時間振動させ、顔料の微細
分散化処理を行うことにより、赤インクを調製した。 (B)赤色顔料(PR177)の代わりに緑色顔料(P
G−36)を用いたこと以外は上記(A)と同様にし
て、緑インクを調製した。 (C)赤色顔料(PR177)の代わりに青色顔料(P
B−15)を用いたこと以外は上記(A)と同様にし
て、青インクを調製した。
【0119】(実施例1)厚み1.1mmのガラス基板
上に、タンタルを厚み0.5μmで堆積した。次に、こ
のタンタルを、フォトリソグラフィー法およびエッチン
グ法によりパターニングし、多数の平行なゲートバス配
線と、ゲートバス配線から分岐したゲート電極とを形成
した。ゲートバス配線およびゲート電極が形成されたガ
ラス基板全面にSiNXを厚み0.5μmで堆積し、ゲ
ート絶縁膜を形成した。ゲート絶縁膜上に、ノンドープ
のアモルファスシリコン(以下、a−Siとする)を厚
み0.03μmで堆積して半導体層を形成した。次い
で、 SiNXを厚み0.02μmで堆積し、ゲート電極
5の上方部分のみにSiNXを残すようにパターニング
することにより、絶縁膜を形成した。次に、このガラス
基板全面に、リン(P)をドープしたアモルファスシリ
コン(以下、n+型a−Siとする)をプラズマCVD
法により厚み0.045μmで堆積し、コンタクト層を
形成した。次に、コンタクト層が形成された基板の全面
に、スパッタリング法によりチタンを厚み0.2μmで
堆積した後、エッチングにより所定のパターンにパター
ニングすることにより、ソース電極およびドレイン電
極、ならびにソースバス配線を同時に形成した(このと
き、コンタクト層の不要な部分も同時に取り除き、ソー
ス電極と接続するコンタクト層と、ドレイン電極と接続
するコンタクト層とを形成した)。このようにして、基
板上にTFTを形成した。
【0120】次に、得られた基板に、製造例1の樹脂組
成物をスピン塗布法により厚み3μmで塗布し、組成物
が塗布されていない側をホットプレートを用いて約10
0℃で約5分間加熱し、組成物を乾燥すると同時に親水
性から疎水性へと変化させた。このようにして、疎水性
の有機樹脂保護膜を形成した。
【0121】次に、有機樹脂保護膜が形成された基板に
レジストを塗布し、遮光マスクを介して光を照射するこ
とにより、有機樹脂保護膜を所定の形状に(すなわち、
TFT、ソースバス配線およびゲートバス配線を覆うよ
うに)パターニングした。その際、コンタクトホールを
同時に形成した。さらに、コンタクトホールを形成した
基板全面に、スパッタリング法によりITO膜を厚み
0.08μmで堆積した。このITO膜を所定の形状に
パターニングし、TFTのドレイン電極と電気的に接続
してマトリクス上に配列された画素電極を形成した。
【0122】次に、インクジェット装置(当社試作機)
を用いて、製造例9のR、G、Bのカラーインクを、基
板上の上記有機樹脂保護膜が形成されていない部分の所
定の位置に付着させた。このようにして、基板の所定の
位置にR、G、Bの画素を形成した。形成された各画素
を120℃で10分間熱硬化させ、カラー画素部(すな
わち、カラーフィルター)を作製した。なお、硬化後の
各画素の厚みは2.4μmであった。以上のようにし
て、図1、図2および図3に示すようなアクティブマト
リクス基板を作製した。
【0123】上記のようにして作製されたアクティブマ
トリクス基板の有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によ
れば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認
された。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体
の4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカル
ボキシル基(すなわち、-COOH)に変化することによ
り、有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化すること
が確認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜
形成後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、IT
Oの蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)
において、基板から剥がれることがなく、基板との密着
性に優れた保護膜であることが確認された。
【0124】上記のようにして作製されたアクティブマ
トリクス基板のカラー画素部(カラーフィルター)を光
学顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みお
よび混色が全く認められなかった。このカラー画素部
は、色差むらも全く認められなかった。さらに、このア
クティブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作
製する必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パター
ンの現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕
著に減少した。
【0125】(実施例2〜6)製造例2〜6の樹脂組成
物を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてアクティ
ブマトリクス基板を作製し、実施例1と同様にして保護
膜の特性およびカラー画素部の特性を調べた。
【0126】有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によれ
ば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認さ
れた。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体の
4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカルボ
キシル基(すなわち、-COOH)に変化することにより、
有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化することが確
認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜形成
後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、ITOの
蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)にお
いて、基板から剥がれることがなく、基板との密着性に
優れた保護膜であることが確認された。
【0127】カラー画素部(カラーフィルター)を光学
顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みおよ
び混色が全く認められなかった。このカラー画素部は、
色差むらも全く認められなかった。さらに、このアクテ
ィブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作製す
る必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パターンの
現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕著に
減少した。
【0128】(実施例7)製造例7の樹脂組成物を用い
たこと、およびこの組成物をオフセット印刷法により基
板に塗布したこと以外は、実施例1と同様にしてアクテ
ィブマトリクス基板を作製し、実施例1と同様にして保
護膜の特性およびカラー画素部の特性を調べた。
【0129】有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によれ
ば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認さ
れた。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体の
4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカルボ
キシル基(すなわち、-COOH)に変化することにより、
有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化することが確
認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜形成
後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、ITOの
蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)にお
いて、基板から剥がれることがなく、基板との密着性に
優れた保護膜であることが確認された。
【0130】カラー画素部(カラーフィルター)を光学
顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みおよ
び混色が全く認められなかった。このカラー画素部は、
色差むらも全く認められなかった。さらに、このアクテ
ィブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作製す
る必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パターンの
現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕著に
減少した。
【0131】(実施例8)実施例1で作製したアクティ
ブマトリクス基板に、ポリイミド樹脂でなる配向膜をオ
フセット印刷法を用いて厚み0.08μmで形成し、配
向処理を施した。一方、厚み1.1mmのガラス基板の
全面にITO膜を厚み0.08μmで形成した対向基板
に、ポリイミド樹脂でなる配向膜をオフセット印刷法を
用いて厚み0.08μmで形成し、配向処理を施した。
基板を対向して貼り合わせた際に液晶が所定の配向状態
をとるように、互いの基板の配向処理を行った。このア
クティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせ、貼
り合わせた基板間に公知の方法で液晶を注入した。さら
に、基板の外側に偏光板を配置し、液晶表示装置を作製
した。この液晶表示装置の表示品質を調べた。
【0132】この液晶表示装置は、アクティブマトリク
ス基板の全面に(すなわち、TFT、ソースバス配線お
よびゲートバス配線上にも)画素電極が形成されるの
で、従来の液晶表示装置では達成され得なかった高開口
率が達成された。その結果、非常に明るい液晶表示装置
が得られた。さらに、この液晶表示装置は、アクティブ
マトリクス基板のカラー画素部の色滲みおよび混色が全
くないので、カラー表示性能に非常に優れていた。さら
に、この液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板が
安価に製造されるので、従来に比べて低コスト製造する
ことが可能であった。
【0133】(実施例9〜14)実施例2〜7のアクテ
ィブマトリクス基板を用いたこと以外は、実施例8と同
様にして液晶表示装置を作製し、表示品質を調べた。
【0134】これらの液晶表示装置は、アクティブマト
リクス基板の全面に(すなわち、TFT、ソースバス配
線およびゲートバス配線上にも)画素電極が形成される
ので、従来の液晶表示装置では達成され得なかった高開
口率が達成された。その結果、非常に明るい液晶表示装
置が得られた。さらに、これらの液晶表示装置は、アク
ティブマトリクス基板のカラー画素部の色滲みおよび混
色が全くないので、カラー表示性能に非常に優れてい
た。さらに、これらの液晶表示装置は、アクティブマト
リクス基板が安価に製造されるので、従来に比べて低コ
スト製造することが可能であった。
【0135】(実施例15)実施例1と同様の手順で、
基板上にTFTを形成した。TFTが形成された基板
に、製造例1の樹脂組成物をスピン塗布法により厚み3
μmで塗布し、組成物が塗布されていない側をホットプ
レートを用いて約100℃で約5分間加熱し、組成物を
乾燥すると同時に親水性から疎水性へと変化させた。こ
のようにして、疎水性の有機樹脂保護膜を形成した。
【0136】次に、有機樹脂保護膜が形成された基板に
レジストを塗布し、遮光マスクを介して光を照射するこ
とにより、有機樹脂保護膜を所定の形状に(すなわち、
TFT、ソースバス配線およびゲートバス配線を覆うよ
うに)パターニングした。その際、コンタクトホールを
同時に形成した。次に、TFTと有機樹脂保護膜が形成
された基板に、インクジェット装置(当社試作機)を用
いて、製造例9のR、G、Bのカラーインクを、基板上
の上記有機樹脂保護膜が形成されていない部分の所定の
位置に付着させた。このようにして、基板の所定の位置
にR、G、Bの画素を形成した。形成された各画素を1
20℃で10分間熱硬化させ、カラー画素部(すなわ
ち、カラーフィルター)を作製した。なお、硬化後の各
画素の厚みは2.4μmであった。
【0137】さらに、カラー画素部を形成した基板全面
に、スパッタリング法によりITO膜を厚み0.08μ
mで堆積した。このITO膜を所定の形状にパターニン
グし、TFTのドレイン電極とコンタクトホールを介し
て電気的に接続したマトリクス上に配列された画素電極
を形成した。以上のようにして、図4に示すようなカラ
ー画素部を有するアクティブマトリクス基板を作製し
た。
【0138】上記のようにして作製されたアクティブマ
トリクス基板の有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によ
れば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認
された。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体
の4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカル
ボキシル基(すなわち、-COOH)に変化することによ
り、有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化すること
が確認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜
形成後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、IT
Oの蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)
において、基板から剥がれることがなく、基板との密着
性に優れた保護膜であることが確認された。
【0139】上記のようにして作製されたアクティブマ
トリクス基板のカラー画素部(カラーフィルター)を光
学顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みお
よび混色が全く認められなかった。このカラー画素部
は、色差むらも全く認められなかった。さらに、このア
クティブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作
製する必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パター
ンの現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕
著に減少した。
【0140】(実施例16〜20)製造例2〜6の樹脂
組成物を用いたこと以外は、実施例15と同様にしてア
クティブマトリクス基板を作製し、実施例15と同様に
して保護膜の特性およびカラー画素部の特性を調べた。
【0141】有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によれ
ば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認さ
れた。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体の
4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカルボ
キシル基(すなわち、-COOH)に変化することにより、
有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化することが確
認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜形成
後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、ITOの
蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)にお
いて、基板から剥がれることがなく、基板との密着性に
優れた保護膜であることが確認された。
【0142】カラー画素部(カラーフィルター)を光学
顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みおよ
び混色が全く認められなかった。このカラー画素部は、
色差むらも全く認められなかった。さらに、このアクテ
ィブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作製す
る必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パターンの
現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕著に
減少した。
【0143】(実施例21)製造例7の樹脂組成物を用
いたこと、およびこの組成物をオフセット印刷法により
基板に塗布したこと以外は、実施例15と同様にしてア
クティブマトリクス基板を作製し、実施例15と同様に
して保護膜の特性およびカラー画素部の特性を調べた。
【0144】有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によれ
ば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認さ
れた。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体の
4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカルボ
キシル基(すなわち、-COOH)に変化することにより、
有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化することが確
認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜形成
後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、ITOの
蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)にお
いて、基板から剥がれることがなく、基板との密着性に
優れた保護膜であることが確認された。
【0145】カラー画素部(カラーフィルター)を光学
顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みおよ
び混色が全く認められなかった。このカラー画素部は、
色差むらも全く認められなかった。さらに、このアクテ
ィブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作製す
る必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パターンの
現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕著に
減少した。
【0146】(実施例22〜28)実施例15〜21の
アクティブマトリクス基板を用いたこと以外は、実施例
8と同様にして液晶表示装置を作製し、表示品質を調べ
た。
【0147】これらの液晶表示装置は、アクティブマト
リクス基板の全面に(すなわち、TFT、ソースバス配
線およびゲートバス配線上にも)画素電極が形成される
ので、従来の液晶表示装置では達成され得なかった高開
口率が達成された。その結果、非常に明るい液晶表示装
置が得られた。さらに、これらの液晶表示装置は、アク
ティブマトリクス基板のカラー画素部の色滲みおよび混
色が全くないので、カラー表示性能に非常に優れてい
た。さらに、これらの液晶表示装置は、アクティブマト
リクス基板が安価に製造されるので、従来に比べて低コ
スト製造することが可能であった。
【0148】(実施例29)実施例1と同様の手順で、
基板上にTFTを形成した。TFTが形成された基板
に、スパッタリング法によりITO膜を厚み0.08μ
mで堆積した。このITO膜を所定の形状にパターニン
グし、TFTのドレイン電極と電気的に接続したマトリ
クス上に配列された画素電極を形成した。
【0149】次に、製造例1の樹脂組成物をスピン塗布
法により厚み3μmで塗布し、組成物が塗布されていな
い側をホットプレートを用いて約100℃で約5分間加
熱し、組成物を乾燥すると同時に親水性から疎水性へと
変化させた。このようにして、疎水性の有機樹脂保護膜
を形成した。
【0150】次に、有機樹脂保護膜が形成された基板に
レジストを塗布し、遮光マスクを介して光を照射するこ
とにより、有機樹脂保護膜を所定の形状に(すなわち、
TFT、ソースバス配線およびゲートバス配線、ならび
に画素電極の一部を覆うように)パターニングした。次
に、TFT、画素電極および有機樹脂保護膜が形成され
た基板に、インクジェット装置(当社試作機)を用い
て、製造例9のR、G、Bのカラーインクを、基板上の
上記有機樹脂保護膜が形成されていない部分の所定の位
置に付着させた。このようにして、基板の所定の位置に
R、G、Bの画素を形成した。形成された各画素を12
0℃で10分間熱硬化させ、カラー画素部(すなわち、
カラーフィルター)を作製した。なお、硬化後の各画素
の厚みは2.4μmであった。以上のようにして、図
6、図7、および図8に示すようなアクティブマトリク
ス基板を作製した。
【0151】上記のようにして作製されたアクティブマ
トリクス基板の有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によ
れば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認
された。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体
の4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカル
ボキシル基(すなわち、-COOH)に変化することによ
り、有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化すること
が確認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜
形成後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、IT
Oの蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)
において、基板から剥がれることがなく、基板との密着
性に優れた保護膜であることが確認された。
【0152】上記のようにして作製されたアクティブマ
トリクス基板のカラー画素部(カラーフィルター)を光
学顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みお
よび混色が全く認められなかった。このカラー画素部
は、色差むらも全く認められなかった。さらに、このア
クティブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作
製する必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パター
ンの現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕
著に減少した。
【0153】(実施例30〜34)製造例2〜6の樹脂
組成物を用いたこと以外は、実施例29と同様にしてア
クティブマトリクス基板を作製し、実施例29と同様に
して保護膜の特性およびカラー画素部の特性を調べた。
【0154】有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によれ
ば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認さ
れた。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体の
4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカルボ
キシル基(すなわち、-COOH)に変化することにより、
有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化することが確
認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜形成
後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、ITOの
蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)にお
いて、基板から剥がれることがなく、基板との密着性に
優れた保護膜であることが確認された。
【0155】カラー画素部(カラーフィルター)を光学
顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みおよ
び混色が全く認められなかった。このカラー画素部は、
色差むらも全く認められなかった。さらに、このアクテ
ィブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作製す
る必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パターンの
現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕著に
減少した。
【0156】(実施例35)製造例7の樹脂組成物を用
いたこと、およびこの組成物をオフセット印刷法により
基板に塗布したこと以外は、実施例29と同様にしてア
クティブマトリクス基板を作製し、実施例29と同様に
して保護膜の特性およびカラー画素部の特性を調べた。
【0157】有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によれ
ば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認さ
れた。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体の
4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカルボ
キシル基(すなわち、-COOH)に変化することにより、
有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化することが確
認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜形成
後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、ITOの
蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)にお
いて、基板から剥がれることがなく、基板との密着性に
優れた保護膜であることが確認された。
【0158】カラー画素部(カラーフィルター)を光学
顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みおよ
び混色が全く認められなかった。このカラー画素部は、
色差むらも全く認められなかった。さらに、このアクテ
ィブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作製す
る必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パターンの
現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕著に
減少した。
【0159】(実施例36〜42)実施例29〜35の
アクティブマトリクス基板を用いたこと以外は、実施例
8と同様にして液晶表示装置を作製し、表示品質を調べ
た。
【0160】その結果、非常に明るい液晶表示装置が得
られた。さらに、これらの液晶表示装置は、アクティブ
マトリクス基板のカラー画素部の色滲みおよび混色が全
くないので、カラー表示性能に非常に優れていた。さら
に、これらの液晶表示装置は、アクティブマトリクス基
板が安価に製造されるので、従来に比べて低コスト製造
することが可能であった。
【0161】(実施例43)製造例8の樹脂組成物を用
いたこと以外は、実施例1と同様にしてアクティブマト
リクス基板を作製し、実施例1と同様にして保護膜の特
性およびカラー画素部の特性を調べた。
【0162】有機樹脂保護膜の反射赤外吸収測定によれ
ば、カルボン酸に特有の1700cm-1付近のバンドが確認さ
れた。このことから、樹脂組成物に含まれる共重合体の
4級アンモニウム塩部分(すなわち、-COO-)がカルボ
キシル基(すなわち、-COOH)に変化することにより、
有機樹脂保護膜が親水性から疎水性に変化することが確
認された。さらに、この有機樹脂保護膜は、保護膜形成
後の液晶表示装置の一連の製造工程(例えば、ITOの
蒸着、ポリイミドの塗布、焼成、ラビング、洗浄)にお
いて、基板から剥がれることがなく、基板との密着性に
優れた保護膜であることが確認された。
【0163】カラー画素部(カラーフィルター)を光学
顕微鏡で観察したところ、各カラーインクの色滲みおよ
び混色が全く認められなかった。このカラー画素部は、
色差むらも全く認められなかった。さらに、このアクテ
ィブマトリクス基板は、カラーフィルターを別に作製す
る必要がなく、かつ、製造時にR、G、B各パターンの
現像露光工程を必要としないため、製造コストが顕著に
減少した。
【0164】(実施例44)実施例43のアクティブマ
トリクス基板を用いたこと以外は、実施例8と同様にし
て液晶表示装置を作製し、表示品質を調べた。
【0165】この液晶表示装置は、アクティブマトリク
ス基板の全面に(すなわち、TFT、ソースバス配線お
よびゲートバス配線上にも)画素電極が形成されるの
で、従来の液晶表示装置では達成され得なかった高開口
率が達成された。その結果、非常に明るい液晶表示装置
が得られた。この液晶表示装置は、有機樹脂保護膜が遮
光膜としても機能するので、コントラストに非常に優れ
ていた。しかも、この液晶表示装置は、アクティブマト
リクス基板のカラー画素部の色滲みおよび混色が全くな
いので、カラー表示性能に非常に優れていた。さらに、
この液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板が安価
に製造されるので、従来に比べて低コスト製造すること
が可能であった。
【0166】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、表示品質
に優れ(すなわち、色滲みおよび混色がなく、かつ、高
開口率で表示画像が明るく)、厚みが小さく、かつ、安
価なアクティブマトリクス基板および液晶表示装置、な
らびにそれらの簡便な製造方法が提供される。本発明の
アクティブマトリクス基板および液晶表示装置は、AV
(オーディオビデュアル)機器およびOA(オフィスオ
ートメーション)機器などに好適に使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアクティブマトリクス基板の好ましい
一例を示す概略部分平面図である。
【図2】図1のアクティブマトリクス基板のII−II線に
よる断面図である。
【図3】図1のアクティブマトリクス基板のIII−III線
による断面図であり、本発明のアクティブマトリクス基
板におけるカラー画素部の好ましい一例を説明するため
の図である。
【図4】本発明のアクティブマトリクス基板におけるカ
ラー画素部の好ましい別の例を示す断面図である。
【図5】本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法
の一例における各工程を説明するための概略図である。
【図6】本発明のアクティブマトリクス基板の好ましい
別の例を示す概略部分平面図である。
【図7】図6のアクティブマトリクス基板のVII−VII線
による断面図である。
【図8】図6のアクティブマトリクス基板のVIII−VIII
線による断面図である。
【図9】本発明の液晶表示装置に用いられる液晶表示パ
ネルの好ましい一例の概略断面図である。
【符号の説明】
1 基板 3 TFT素子 5 ゲート電極 6 ゲート絶縁膜 7 a−Si 8a,8b n+型a−Si 9a ソース電極 9b ドレイン電極 10 絶縁膜 11 有機樹脂保護膜 11’ コンタクトホール 12 画素電極 13 カラーインク(カラー画素部) 15 ゲートバス配線 16 ソースバス配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−49913(JP,A) 特開 平9−230129(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1333 G02F 1/1335 G02B 5/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相互に平行に配置された複数の走査線
    と、各走査線とは直交するように配置された相互に平行
    な複数の信号線と、一対の信号線および一対の走査線に
    よって囲まれた領域にそれぞれ配置された画素電極と、
    各画素電極と所定の走査線および信号線にそれぞれ接続
    されたスイッチング素子とを具備するアクティブマトリ
    クス基板であって、 該走査線および該信号線の少なくとも一部が、疎水性の
    有機樹脂保護膜で覆われるとともに該有機樹脂保護膜を
    介して該画素電極の一部が重畳し、しかも、前記スイッ
    チング素子が該有機樹脂保護膜で覆われており、かつ、
    該有機樹脂保護膜にて囲まれた部分に、画素電極に積層
    するように親水性のカラーインクが設けられてカラー画
    素部が構成されている、アクティブマトリクス基板。
  2. 【請求項2】 前記有機樹脂保護膜が、カーボンブラッ
    クを含有する、請求項1に記載のアクティブマトリクス
    基板。
  3. 【請求項3】 対向する一対の基板間に、表示媒体とし
    ての液晶が挟持されている液晶表示装置であって、 該基板の少なくとも一方が、請求項1または2に記載の
    アクティブマトリクス基板である、液晶表示装置。
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