JPH04280227A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

液晶表示素子の製造方法

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JPH04280227A
JPH04280227A JP3069243A JP6924391A JPH04280227A JP H04280227 A JPH04280227 A JP H04280227A JP 3069243 A JP3069243 A JP 3069243A JP 6924391 A JP6924391 A JP 6924391A JP H04280227 A JPH04280227 A JP H04280227A
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transparent electrode
transparent
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JP3069243A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Kuniyasu
利明 国安
Hideo Kawaguchi
英夫 川口
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は補助電極付きの透明電極
を有する液晶表示素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、時計、コンピューター、ワー
ドプロセッサーなどに使用されている液晶表示素子は、
その基本構造として、透明電極上に配向膜を設けた二枚
の透明電極基板を配向膜を内側にして配置して、その間
に液晶が封入される構造をとっているものが普通である
【0003】上記液晶表示素子は、軽量であること、消
費電力が小さいことからパーソナルコンピューターやワ
ードプロセッサーなどの液晶ディスプレーとしての用途
が急速に広がっている。この用途の広がりと共に、表示
画面のサイズの大型化、および表示の高精細化の要求が
大きくなってきている。
【0004】液晶ディスプレーも前記液晶素子と基本的
には同じ構造で、一般に、それは二枚の透明基板上に、
帯状の透明電極が並列に配置された透明電極層および配
向膜がそれぞれこの順に積層された透明電極基板を二枚
用い、これらの透明電極基板をそれぞれの配向膜を向い
合せるように、且つ二枚の透明基板上の帯状の透明電極
が互いに交差してその交差部が表示用の画素を形成する
ように(すなわちマトリクス状に)配置して、その間に
液晶を封入することにより作成される。
【0005】上記のように、液晶ディスプレーは、表示
画面のサイズの大型化、および表示の高精細化の要求が
高まってきているが、これらを達成するためにはその透
明電極の長さを長くし且つ電極本数を増やす必要がある
。しかしながら、電極が細く、長くなれば、必然的にそ
の電極の抵抗は大きくなる。このような透明電極を用い
た場合、液晶素子の作動時に電圧降下が起こり、表示特
性が低下し、最悪の場合には表示が不能となる。
【0006】上記問題を解決するために、透明電極上に
10〜20μmの幅、0.1〜0.2μmの層厚の低抵
抗の補助電極を形成する方法(特開平1−332150
号公報)が提案されている。図4にその構成例を示す。 図4の(a)は平面図、(b)が断面図である。図4か
ら分かるように、ガラス基板41に設けられた透明電極
42の表面の一方の端部に補助電極43が設けられてい
る。これにより、電極の抵抗の上昇を抑えようとしてい
る。同様な形状の透明電極が、特開昭62−28072
1号公報および特開平2−203322号公報等にも記
載されている。
【0007】しかしながら、上記方法では透明電極の表
面の一方の端部に補助電極が形成されているため、電極
表面が部分的に盛り上がった形状となっている。このよ
うな形状では、使用する液晶によっては所望の表示特性
が得られないとの問題がある。また透明電極上の一部に
盛り上がった補助電極により光り漏れが発生し易いとの
問題もある。
【0008】特開平2−203322号公報には、透明
電極上の一部に低抵抗の金属または樹脂の補助電極を形
成し、さらに上下の透明電極の交差部分に当たる補助電
極上に遮光体を有する液晶表示素子が開示されている。 すなわち、透明電極上の一部に設けられた補助電極によ
り起こる光り漏れ防止するために遮光体が設けられてい
る。上記液晶表示素子も、前記の素子と同様に透明電極
の表面に補助電極が形成されているため、電極表面が盛
り上がり、補助電極上面と基板表面との段差が大きすぎ
、使用する液晶によっては所望の表示特性が得られない
との問題がある。
【0009】すなわち、液晶表示素子に用いられる液晶
として、最近注目されているスーパートゥイステッドネ
マテック(STN)用液晶や、強誘電性液晶は、前者は
高いコントラストが得られ、後者は高速応答性やメモリ
ー性を有するなどの特徴を有するが、素子に用いた場合
、透明電極間の距離(セルギャップ)が小さいこと、セ
ルギャップの精度が高いことなどが要求される。従って
、このような液晶を用いた液晶表示素子は前記の電極端
部あるいは電極上の一部に補助電極を有する透明電極基
板では均一なセルギャップが得られないことから優れた
表示特性を得ることができない。例えば、このような不
均一なギャップにより、液晶の配向状態が変わり易く表
示品質が低下したり、あるいはカラーディスプレーに使
用した場合は、色ムラが発生したりする等の問題がある
【0010】従って、透明電極が細く、長くした場合も
液晶作動時に電圧降下が起こり難く、かつ表示特性も良
好な液晶表示素子が望まれる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、透明電極数
の多い高画質表示可能な液晶表示素子であって、表示特
性が良好な液晶表示素子の製造方法を提供することを目
的とする。また、本発明は、光り漏れの発生はなく、且
つ液晶の良好な配向性を示す液晶表示素子の製造方法を
提供することを目的とする。また、本発明は、透明電極
基板の表面が平滑で透明電極の積層が可能な液晶表示素
子の製造方法を提供することを目的とする。さらに本発
明は、透明電極数の多い高画質表示可能な液晶表示素子
であって、液晶の良好な配向性を示し表示特性が良好な
液晶表示素子の補助電極の形成を乾式処理のみで製造す
る方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の工程
(1) 〜(4): (1) 表面に、帯状の透明電極が並列に形成された透
明電極層が設けられた透明基板上に、金属を蒸着するこ
とにより金属層を形成する工程、 (2) 該金属層に異方性プラズマエッチング処理を施
すことにより該帯状の透明電極の上面の金属層を除去し
て該帯状の透明電極の両側の壁面に金属からなる補助電
極を形成する工程、 (3) 該補助電極が設けられた透明電極層の上に、配
向膜を形成することにより透明電極基板を作成する工程
、および (4) 上記透明電極基板を二枚、それぞれ配向膜を内
側にして配置し、その間に液晶を封入する工程からなる
液晶表示素子の製造方法により達成することができる。 尚、上記蒸着は、真空蒸着法、スパッタリング法、およ
びイオンプレーティング法を含む。
【0013】本発明の液晶表示素子の製造方法の好まし
い態様は以下の通りである。
【0014】1)該補助電極の膜厚が、25〜500n
mの範囲にあることを特徴とする上記液晶表示素子の製
造方法。
【0015】2)該金属が、Cr、Ni、Cu、Ag、
Al、TiおよびCoからなる群より選ばれる少なくと
も一種であることを特徴とする上記液晶表示素子の製造
方法。
【0016】3)異方性プラズマエッチング処理が、1
0−3〜10−2Torrの範囲の圧力下で行なわれる
ことを特徴とする上記液晶表示素子の製造方法。
【0017】4)異方性プラズマエッチング処理に使用
されるガスとして、CF4 、CCl4 、CCl2 
F2 、C2 Cl4 F4 、Cl2 、SiF4 
およびBCl2 からなる群より選ばれる少なくとも一
種を用いることを特徴とする上記液晶表示素子の製造方
法。
【0018】5)透明基板の表面に、ブラックマトリク
スが形成されていることを特徴とする上記液晶表示素子
の製造方法。
【0019】添付図面を参照しながら本発明の製造方法
により得られる液晶表示素子の構成について説明する。
【0020】図1は、本発明の製造方法により得られる
液晶表示素子の一例の断面図である。透明基板11a、
11b上に、ブラックマトリクス12b、カラーフィル
ター13a、13b、帯状の透明電極14a、14b、
補助電極15bおよび配向膜16a、16bがそれぞれ
、この順に積層され透明電極基板二枚を構成している。 上記透明電極基板を二枚、それぞれ配向膜を内側にして
配置し、その間に液晶17が封入されている。上記補助
電極15bは透明電極14bの両側壁面に形成されてい
る。透明基板11a上に形成されているブラックマトリ
ックス(12aに当たる)および補助電極(15aに当
たる)は、上下の透明電極基板が直交するように配置さ
れているため図示されていない。
【0021】上記図1は、カラー表示用液晶表示素子の
断面図の一例であるのでブラックマトリクスおよびカラ
ーフィルターを表示したが、カラー表示用でなかれば勿
論必要としない。
【0022】本発明の特徴的要件である補助電極15b
は、帯状の透明電極14bの両側壁面のみに形成されて
いる。透明電極上部表面および透明電極間のカラーフィ
ルター上には、補助電極は全くまたは実質的に存在して
いない。
【0023】図2は、図1の液晶表示素子の補助電極近
傍を示す部分拡大断面図である。
【0024】透明電極14bの両側の壁面に、補助電極
15bが形成されている。補助電極の膜厚は、透明電極
の側壁面からの垂直距離Tであり、Tは25〜500n
mの範囲にあることが好ましい。補助電極15bは、無
機化合物をスパッタリングし、異方性プラズマエッチン
グ処理を行なう本発明の製造方法により透明電極14b
の両側の壁面部に形成することができる。従って、透明
電極数の多く、すなわち透明電極が細く、長くした場合
も、上記のように補助電極を透明電極の両側の壁面部に
設けることによって、透明電極の抵抗を低く抑えること
ができる。このため液晶作動時に電圧降下を防止できる
。さらに、透明電極、補助電極およびカラーフィルター
(基板)が形成する表面がかなり平滑化されていること
から、この上に設けられる配向膜も平滑となり、透明電
極基板間のギャップ(セルギャップ)も均一となるため
、液晶の配向状態が均一となり易い。上記表面がかなり
平滑化されていることから光り漏れの発生もない。従っ
て、表示特性の優れた液晶表示素子を得ることができる
【0025】また、透明電極、補助電極およびカラーフ
ィルター(基板)が形成する表面の上に絶縁層を設けて
も良い。この絶縁層を異方性プラズマエッチング処理に
より補助電極の両側の壁面にのみ形成するようにしても
良い。さらに、補助電極は透明なものではないが、透明
電極の側壁に薄い膜厚で設けられているため表示特性に
殆ど悪影響を与えない。特に図1および2のようにブラ
ックマトリクスを用いた場合は、補助電極が丁度ブラッ
クマトリクス上に位置するため、補助電極による表示特
性への悪影響はない。
【0026】本発明の製造方法により得られる液晶表示
素子は、図1〜図2に示したものだけでなく、スペーサ
ーを使用したり、偏光板を設けたりといった通常の液晶
表示素子について行なわれる態様が、すべて可能である
。特に、両配向膜間の間隙(すなわち液晶層の層厚)を
確保するためにスペーサーが使用されることは好ましい
。スペーサーとしては、ガラスファイバー、ガラス・ビ
ーズ、プラスチック・ビーズ、アルミナやシリカなどの
金属酸化物粒子が用いられる。スペーサーの粒径は、用
いられる液晶、配向膜材料、セルギャップの設定、スペ
ーサーとして用いる粒子などによって異なるが、1.2
μmから6μmが一般的である。
【0027】本発明の製造方法で用いられる透明基板、
ブラックマトリクス、カラーフィルター、透明電極、絶
縁層、配向膜、液晶などは、すべて従来から液晶表示素
子に用いられている公知のものが利用できる。
【0028】
【実施例】次に、本発明の液晶表示素子の製造方法につ
いて順を追って以下に詳しく記載する。透明基板の材料
としては、平滑性の良好なフロートガラスなどガラスの
他、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート等のポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、
ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、アセチル
セルロース、ポリアミノ酸エステル、芳香族ポリアミド
等の耐熱樹脂、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステル
、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポ
リエチレン、ポリプロピレン等のビニル系ポリマー、ポ
リフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂及びそれらの変性
体等から形成されたプラスチックフィルムを挙げること
ができる。透明基板上には、ブラックマトリクスおよび
/またはカラーフィルターを形成してもよい。
【0029】基板上には、透明電極がパターニングによ
りストライブ状に形成される。透明電極としては、酸化
インジウム(In2 O3 )、酸化スズ(SnO2)
およびITO(インジウム・スズ・オキサイド)等を挙
げることができる。
【0030】本発明では、上記透明電極の両側の壁面に
は、補助電極が形成される。補助電極の材料としては、
Cr、Ni、Cu、Ag、Al、Ti、Coなどの透明
電極より低い抵抗を有する金属を挙げることができる。 これらは単独でも、二種以上組み組合せて使用しても良
い。
【0031】本発明の製造方法の特徴的部分である補助
電極の形成方法を図3を参照しながら詳しく説明する。
【0032】図3の(a)には、透明基板31上に、ブ
ラックマトリクス32、カラーフィルター33および帯
状の透明電極34が、この順に積層され透明電極基板の
断面図が示されている。
【0033】上記透明電極基板の上に上記補助電極材料
である金属を真空蒸着等の蒸着を行なうことにより金属
膜を形成する。
【0034】すなわち、上記金属膜の形成には、従来の
無機物の成膜方法である、抵抗加熱による真空蒸着法、
エレクトロンビーム(EB)加熱による真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンプレーティング法等を利用する
ことができる。金属膜の膜厚は、一般に25〜500n
mの範囲であり、50〜200nmの範囲が好ましい。
【0035】図3の(b)は、上記のようにして(a)
の透明電極基板上に金属膜35が形成された状態を示し
ている。すなわち、金属膜は真空蒸着法やスパッタリン
グ法により形成されているので、透明電極の上部、壁面
部および透明電極間部の、いずれもほぼ同じ膜厚で形成
されている。従って、透明電極の側壁面には、電気抵抗
の低下に有効な金属膜が厚い層厚で形成されているが、
透明電極上面部および透明電極間にも厚く形成されてい
る。この状態では画像等の表示は不可能であるので、透
明電極上面部および透明電極間の金属膜を除去する必要
がある。
【0036】本発明では、透明電極の両側壁面に上記金
属膜を形成して、これを異方性プラズマエッチング処理
を行なうことにより補助電極にしている。
【0037】プラズマエッチングには、一般に円筒型装
置を用いる方法と平行平板型装置を用いる方法とがあり
、異方性プラズマエッチングは平行平板型装置を用いて
行なわれる。平行平板型装置は、片方にコンデンサを介
して高周波電圧(一般に13.56MHz)を印加し、
他方を接地した平行平板電極構造を持つ装置である。平
行平板型装置では、通常反応ガス圧力10−3〜10−
2Torrにて、高周波電圧を印加した絶縁された電極
あるいは被エッチング物表面(金属膜表面)にプラズマ
中の電子が蓄積し負電位に自己バイアスされる。この蓄
積電子のためにこれらの表面にイオンシースが生ずる(
これは電子の易動度がイオンに比べて極めて大きいから
である)。このバイアス電圧(陰極降下電圧)は500
V〜1kV程度になる。この電圧によって加速されたイ
オンが、電極上の被エッチング物表面(無機蒸着膜表面
)のエッチングを行なうため、方向性を持ついわゆる異
方性エッチングを行なうことができる。
【0038】本発明の上記異方性プラズマエッチング処
理は、10−3〜10−2Torrの範囲の圧力下で行
なわれることが好ましく、さらに10−3〜10−2T
orrの範囲が好ましい。 また、バイアス電圧(陰極降下電圧)は500V〜1k
Vの範囲が好ましい。さらに異方性プラズマエッチング
処理に使用されるガスとしては、CF4 、CCl4 
、CCl2 F2 、C2 Cl4 F4 、Cl2 
、SiF4 、SiCl4 およびBCl3を挙げるこ
とができ、CF4 、CCl4 、BCl3 、SiC
l4 およびCCl2F2 が好ましい。これらのガス
は、単独で使用しても良いし、組み合せて使用しても良
い。またこれらのガスにさらにO2 および/またはH
eを加えると異方性になり易く好ましい。
【0039】上記金属膜35の異方性プラズマエッチン
グ処理は、例えばAlの金属膜の場合、上記平行平板型
装置を用いて、高周波電圧13.56MHzを印加し、
反応ガス(例、BCl3 、SiCl4 および所望に
よりHeおよびO2 を加える)の圧力10−3Tor
rにて、0.5〜5分間行なう。このように、金属膜3
5を異方性プラズマエッチング処理することにより得ら
れる補助電極を図3の(c)に示す。
【0040】図3の(c)は、透明基板31上に、ブラ
ックマトリクス32、カラーフィルター33および帯状
の透明電極34が、この順に積層された透明電極基板の
上に補助電極55aが形成された液晶表示素子の一例を
示す断面図である。
【0041】このように、上記金属膜35に異方性プラ
ズマエッチング処理を行なうことにより、金属膜の垂直
方向にのみエッチングされる。エッチングが進むと、透
明電極の両側の壁面部の金属層がかなり厚い層厚で、帯
状の透明電極上の表面および透明電極間のカラーフィル
ター(基板)表面でも金属層はある程度の層厚を有する
が薄くなって行く。そして、さらにエッチングが進むこ
とにより図3の(c)の状態、すなわち透明電極の両側
の壁面のみに金属層(すなわち補助電極)が残った状態
となる。
【0042】透明電極、補助電極およびカラーフィルタ
ー(基板)が形成する表面に絶縁層を設けても良い。こ
の絶縁層を異方性プラズマエッチング処理により補助電
極の両側の壁面にのみ形成しても良い。絶縁層の材料と
しては、例えばSiO2 、SiO、TiO2 、Al
2 O3、ZrO2 、CeO2 、臭化セリウム、酸
化タングステン、弗化マグネシウム、弗化カルシウム、
窒化シリコン、などの無機化合物を挙げることができる
。これらの中で無機酸化物が好ましく、特にSiO2 
、SiO、TiO2 、Al2 O3 およびZrO2
 が好ましい。上記化合物は単独で用いても良いし、二
種以上組み合せて用いても良い。
【0043】上記絶縁層形成後、その上に配向膜が設け
られる。配向膜としては、例えば、ポリイミド、ポリビ
ニルアルコール、ポリアミド(ナイロン)などの高分子
膜、有機シラン化合物によって形成される膜をラビング
処理したもの、真空蒸着によって形成されるSiO2 
、SiO、TiO2 などの薄膜を挙げることができる
【0044】上記高分子等の有機配向膜の形成は、まず
配向膜形成用塗布液を、たとえば、ポリイミドおよびそ
の前駆体であるポリアミック酸、ポリアミド、ポリビニ
ルアルコール、ポリイミドアミドなど従来より配向膜材
料として公知の高分子材料をN−メチル−2−ピロリド
ン、ジオキサン、THF、グリコール誘導体など適当な
溶媒に溶かした溶液を調製する。この塗布液には、前記
成分以外にも基板との接着を増したり、あるいは塗布液
の粘度を調整する目的などで、副成分として他の高分子
重合体や有機金属などが添加されていてもよい。
【0045】上記配向膜形成用塗布液を、透明基板上に
常法によって設けられた本発明の絶縁層上または透明電
極上に、スピンコーターなどによって塗布、乾燥、熱処
理することによって配向膜を形成することができる。上
記配向膜の材料は、塗布の場合は前記有機高分子を、蒸
着の場合は前記無機化合物をが使用される。また、配向
膜の膜厚は、用いる液晶および配向膜の種類により異な
るが、一般に20〜500nmであり、好ましくは30
〜100nmである。
【0046】絶縁層上または透明電極基板上に設けられ
た塗布膜は、加熱処理がされた後、ナイロン、ポリエス
テル、ポリアクリロニトリルのような合成繊維、綿、羊
毛のような天然繊維などでラビング処理される。
【0047】また、本発明に用いられる液晶は従来より
知られているものが使用できる。強誘電性を有する液晶
としては、具体的にはカイラルスメクティクC相(Sm
C* )、H相(SmH* )、I相(SmI* )、
J相(SmJ* )、K相(SmK* )、G相(Sm
G* )またはF相(SmF* )を有する液晶を挙げ
ることができる。これらは、たとえば、『高速液晶技術
』(シーエムシー発行)p. 127〜161 に記載
されている。
【0048】また、具体的な液晶組成物としては、チッ
ソ(株)製のCS−1018、CS−1023、CS−
1025、CS−1026、ロディック(株)製のDO
F0004、DOF0006、DOF0008、メルク
社製のZLI−4237−000、ZLI−4237−
100、ZLI−4654−100などを挙げることが
できるが、これに限定されるものではない。これらの液
晶の中には液晶に溶解する二色性染料、減粘剤等を添加
しても何ら支障はない。
【0049】上記のようにして製造した、透明基板、透
明電極、絶縁層および配向膜からなる透明電極基板を少
なくとも一方に持つ一対の透明電極基板を配向膜が内側
になるようにして、間隙をあけて相対させ、セルとする
。この間隙の大きさ、すなわちセル・ギャップは0.5
μm〜6μm程度が一般的である。次ぎに、このセル内
に強誘電性液晶などの液晶を注入、封止した後に徐冷す
る。
【0050】本発明の液晶表示素子の製造方法は、上記
のようにして行なうわれる。もちろん、上記液晶表示素
子は、使用目的に応じて偏光板、反射板、位相差板など
、従来の液晶表示素子に設けられる構成を採ることがで
きる。
【0051】
【発明の効果】本発明の製造方法により得られる液晶表
示素子は、帯状の透明電極の両側の壁面にのみ金属から
なる補助電極が形成されている。すなわち、本発明の製
造方法では、上記補助電極を、金属をスパッタリングし
、異方性プラズマエッチング処理を行なうことによって
透明電極の両側の壁面部にのみ形成することができる。 従って、透明電極数の多く、すなわち透明電極が細く、
長くした場合も、上記のように補助電極を透明電極の両
側の壁面部に設けることにより、透明電極の抵抗を低く
抑えることができる。このため液晶作動時の電圧降下を
防止できる。また、透明電極、補助電極およびカラーフ
ィルター(基板)が形成する表面がかなり平滑化されて
いることから、この上に設けられる配向膜も平滑となり
、透明電極基板間のギャップ(セルギャップ)も均一と
なるため、液晶の配向状態も均一となり易い。さらに、
補助電極が透明電極上面でなく側壁面に設けられている
ため光り漏れが起こらず遮光体等を設ける必要がない。 従って、本発明の製造方法により、乾式処理のみで、透
明電極数の多くしても表示特性の優れた液晶表示素子を
得ることができる。さらに、本発明の製造方法は、乾式
処理のみで補助電極を形成することができるので、製造
上有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の製造方法により得られる液晶
表示素子の構成例を模式的に示す断面図である。
【図2】図2は、図1の液晶表示素子の部分拡大断面図
である。
【図3】図3は、本発明の液晶表示素子の製造方法を説
明するための断面図である。
【図4】図4は、従来の液晶表示素子の製造方法を説明
するための断面図である。
【符号の説明】
11a、11b、31:透明基板 12b、32:ブラックマトリクス 13a、13b、33:カラーフィルター14a、14
b、34:帯状の透明電極15b、35b:補助電極 16a、16b、:配向膜 17、37:液晶 35:金属膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  下記の工程(1) 〜(4) :(1
    ) 表面に、帯状の透明電極が並列に形成された透明電
    極層が設けられた透明基板上に、金属を蒸着することに
    より金属層を形成する工程、 (2) 該金属層に異方性プラズマエッチング処理を施
    すことにより該帯状の透明電極の上面の金属層を除去し
    て両側の壁面に金属からなる補助電極を形成する工程、
    (3) 該補助電極が設けられた透明電極層の上に、配
    向膜を形成することにより透明電極基板を作成する工程
    、および (4) 上記透明電極基板を二枚、それぞれ配向膜を内
    側にして配置し、その間に液晶を封入する工程からなる
    液晶表示素子の製造方法。
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