JPH0697378B2

JPH0697378B2 - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0697378B2
Application number: JP63119429A
Authority: JP
Inventors: ジヤツク・アルヴイン・デイツカーソン; ジエームス・コート・グリーソン・ジユニア; ネイル・マイロン・ポレイ
Original assignee: インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレイション
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: EP0296429B1; DE3852720D1; EP0296429A2; US4988168A; EP0296429A3; CA1299787C; JPS6411230A; DE3852720T2

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に、デ
カル（decal）技術によりカラー・フィルタを形成する
ことによる液晶表示装置の製法に関するものである。

B.従来技術薄膜トランジスタ液晶（TFT LC）表示技術は、陰極線管
技術に代わるカラー表示端末装置用技術として開発され
ている。所与の表示スクリーン面積を持つ液晶表示装置
は、同じスクリーン面積を持つ陰極線管装置よりも占め
る容積が小さい。液晶表示装置が小さくなれば、利用者
のデスクまたは端末スタンド上で占める面積が小さくな
るため、このことは商業的に重要であると考えられる。
液晶表示装置は、相当する陰極線管装置より電力必要量
を少なくすることができる。液晶表示装置の動作電圧
は、陰極線管装置の動作電圧よりかなり低い。

各種のカラー液晶表示装置が存在するが、このような装
置は通常、液晶材料を封入したキャビティを画定する２
枚の間隔を置いて配置したガラス板を含むものである。
１枚のガラス板には透明な共通電極が形成され、もう１
枚のガラス板には、個別電極が形成される。個別電極は
それぞれ、１画素（ペル）の面積に相当する表面積を有
する。各ペルは極めて小さいため、肉眼では容易に見せ
ることはできない。装置にカラー能力を持たせるために
は、赤、緑および青のカラー領域を持つカラー・フィル
タも設けなければならない。各カラー領域は、ペルの大
きさの電極の１つと整合する。各組の赤、緑、および青
のカラー領域は、３個１組または、反復する縞のような
その他の一定のパターンにまとめられる。

この発明で意図する種類の装置では、個別電極はそれぞ
れ、薄膜トランジスタによってアドレスされる。表示す
べき像に応じて、１個または複数のペル電極が表示動作
中に付勢されて、光がそのペル電極に付随するカラー・
フィルタ領域を全部または一部透過したり、全く透過し
なかったりする。利用者が感知できる像は、隣接するカ
ラー・フィルタ領域を光が透過することによって形成さ
れる色の混ざったものである。

見る人の反対側に光源を置くことにより、表示装置にバ
ックライトをあてることができる。また、裏面に反射層
を設け、見る人と同じ側に置いた光源を使うこともでき
る。

このような装置で使用するカラー・フィルタは、多くの
各種の方法により製造されている。この方法の１つは、
ガラス板上に感光性接着剤をスピン・コーティングまた
は付着させる方法である。次に３つの連続した工程によ
り被膜にパターン付けを行なう。各工程の間に、特定の
色の染料を、被膜の所定の区域に塗布する。他の方法で
は、有機顔料を真空蒸着させる。フィルタは、通常のフ
ォトリソグラフィ・リフトオフ技法を用いてパターン付
けする。また他の方法では、染色し、パターン付けをし
た引き伸ばした被膜材料を使って、内部カラー偏光フィ
ルタを形成させる。

C.発明が解決しようとする問題点これらの方法はそれぞれある種の欠点がある。ほとんど
の方法は、必要な精密度で実施するのが比較的高価で困
難な湿式処理およびフォトパターニング技術を用いてい
る。また、各方法は、透明共通電極と、個別にアドレス
可能なペル電極との間にカラー・フィルタ被膜を形成さ
せる。上記の方法で製造したカラー・フィルタの光学密
度（またはカラー強度）を増大させるため、被膜の厚み
を増すことができる。しかし被膜の厚みを増大させる
と、透明共通電極と、個別にアドレス可能なペル電極と
の間隔も増大する。したがって、液晶層における電圧降
下の増大を相殺するため、装置の動作電圧を増さなけれ
ばならない。

上述の方法の主要な問題の１つは、ペル電極と、カラー
・フィルタ層中のカラー領域との位置合わせすなわち整
合を維持することが困難なことである。多くの方法で
は、複数の染色操作または付着操作を必要とする。これ
らの操作ではいずれも、カラー材料の不整合または不適
当な付着が起こることがある。少量生産の実験室環境で
は、精密な整合すなわち位置合わせを維持することが可
能であるが、大量生産環境でこれを行なうことは、はる
かに困難となる。

他の方法では、感光乳剤層を用いる。液晶シャッタ装置
を用いて、感光乳剤層に特定の色の光を当てながら、こ
れらの層の所定の区域を順次露光する。３つの異なるペ
ル電極群を、それに付随する薄膜トランジスタにより順
次付勢することにより、３つの異なる色の領域が形成さ
れる。感光乳剤層中に形成された潜像を現象し、被膜を
ガラス基板に積層すると、多色フィルタが形成される。

この方法では、位置合わせすなわち整合の問題が簡単に
なるが、前述の他の方法の一部に見られる欠点が残って
いる。明らかに、ガラス基板への感光乳剤の積層工程と
ともに、異なる色の光への多重露出操作が必要である。
これらの工程の数が多く、かつ比較的複雑なため、必然
的にそれが製品コストに反映される。

D.問題点を解決するための手段この発明は、カラー能力を有する薄膜トランジスタ液晶
表示装置に関するものである。表示装置の製作にデカル
技術を使用して、ペル電極とカラー・フィルタ層中の関
連するカラー領域とを整合させる作業を簡単にする。

この発明は、間隔を置いて配置した前後のガラス板、透
明電極層、および、液晶材料を封入したキャビティで透
明電極から分離した、個別にアドレス可能なペル電極の
アレイを有する種類の液晶表示装置の改良に関するもの
である。この改良は、デカルの形をしたカラー・フィル
タ層からなるもので、デカルは周知のデカル転写法によ
り、ガラス板の１枚の上に置かれる。

デカルは周知のグラビア印刷または関連する印刷技法を
用いて高解像度に作成することができるため、カラー・
フィルタ・デカル中のカラー領域とペル電極との位置合
わせの困難さが軽減されると予想される。カラー・フィ
ルタ・デカルの特長は、任意の色相および明度をもつ赤
／青／緑の領域を形成できることである。

E.実施例第１図は、この発明により製作できる薄膜トランジスタ
液晶表示装置の部分断面図である。この表示装置には、
透明な前面ガラス板10、透明な後方ガラス板12、偏光フ
ィルタ14、カラー・フィルタ層15、透明共通電極18、お
よび複数の個別にアドレス可能なペル電極20A、20B、20
C等が含まれる。ペル電極は、それに付随する薄膜トラ
ンジスタ22A、22B、22C等により個別にアドレスすなわ
ち付勢される。ペル電極および薄膜トランジスタは、カ
ラー・フィルタ層15に直接付着させる。カラー・フィル
タ層15の詳細は下記に示すとおりで、絶縁材料の層24で
覆われている。この層24は、整合被膜26で覆われてい
る。第２の整合被膜28を、透明共通電極18上に付着させ
る。整合被膜26と28との間の空間は、液晶材料で充てん
できるキャビティ30である。

上記の構成部品のほとんどは従来のものであり、従来の
周知の方法で製作される。しかし、カラー・フィルタ層
は、デカル技法を用いて形成され、後方ガラス板12に転
写される点が異なる。

一般的にいえば、デカルは特別に作成された基材、通常
は紙に印刷したデザインで、他の表面に転写可能な被膜
を形成する。この被膜自体を通常デカル（またはトラン
スファ）と称する。各種のデカル技法があるが、周知の
デカル技法の１つによれば、基材を接着特性の低い材料
でコーティングする。転写されるデザインをこのコーテ
ィング上に印刷した後、水溶性の通常スティッカティブ
と称する接着剤でコーティングする。デカルを湿らせ、
印刷したデザインを表面に付着させた後、裏当て基材を
取り除く。デザインと接着剤を乾燥させると、デカルは
表面に恒久的に付着する。

別の周知のデカル技法では、熱で活性化するスティッカ
ティブを用いる。デザインを付着すべき表面にデザイン
を転写させた後、加熱してスティッカティブを活性化さ
せる。

この発明で用いる実際のデカルは、不透明な周囲で分離
された赤、緑および青色領域の形をとる。好ましい実施
例では、赤、緑および青の領域は、周知のグラビア印刷
技法を使って形成し、赤、緑および青のガラス・フリッ
ト材料をカラー領域に、不透明のガラス・フリット材料
を周囲の領域に付着させる。第１図に示す実施例では、
カラー・フィルタ領域が薄膜トランジスタに隣接してい
るので、スクリーン印刷技法を用いて導電路を周囲に付
着させて、薄膜トランジスタから外部のドライバ電子回
路への制御リードを形成させることができる。

薄膜トランジスタ液晶表示装置のもう一つの実施例を第
２図に示す。この実施例は基本的には第１図に示す実施
例と同じ構成要素を含むが、カラー・フィルタ層の位置
が異なる。詳細に述べると、第２図に示す装置は、透明
な前面ガラス板50、透明な後方ガラス板52、偏光フィル
タ54、透明な共通電極層58、および付随する薄膜トラン
ジスタ62A、62B、62C等を有する個別にアドレス可能な
ペル電極60A、60B、60C等からなる。ペル電極と薄膜ト
ランジスタは、絶縁材料の層55でコーティングされてい
る。整合被膜56で、絶縁層55を覆う。第２の整合被膜68
を、共通電極層58に付着させる。これらの整合被膜は液
晶材料を充てんするキャビティ70を画定する。

第２図に示す実施例では、デカル技術を用いて形成した
カラー・フィルタ層55を前面ガラス板50の共通電極層58
の下に付着させる。前述のように、デカルの印刷にガラ
ス・フリット材料を使用して、デカルをガラス板に熱溶
着させることができる。また、デカルをカラー・インク
を用いて形成させることもできる。この場合は、共通電
極層の付着に、ガラスでないデカル材料の劣化を生じる
おそれのある量の熱を加える必要があるため、大抵の場
合はカラー・フィルタ層55と共通電極層58の相対位置を
逆にする。

第３図は、デカル技法を用いて薄膜トランジスタ液晶表
示装置を作成する場合に実施する工程の単純化したフロ
ーチャートである。カラー領域とその周囲を、適当なデ
カル基材上にグラビア印刷する（操作72）。好ましく
は、ガラス・フリット材料を使用する。次に、スクリー
ン印刷技法により、周囲に導電性パターンを印刷する
（操作74）。

完成したデカルは、まずガラス板上のガイド・マークに
位置を合わせ（操作76）、次に実際に使用するデカル技
法に適した転写技術を用いて転写を行なって（操作7
8）、部分的に製作した表示装置のガラス板の１枚に最
終的に転写する。デカルは、そのデカル技法に適した定
着技術を用いて、定位置に恒久的に定着させる（操作8
0）。これらの工程は、液晶装置の形状には無関係であ
る。

第４図は、第１図に示した装置を製作する場合に行なわ
なければならない特定の操作を一般的に示す。第４図を
参照すると、独立した別々の操作を行なって、前面ガラ
ス板および後方ガラス板に関連するサブアセンブリを形
成する。後方ガラス板サブアセンブリの形成では、先に
形成したカラー・フィルタ・デカルを後方ガラス板に転
写し（操作82）、加熱すなわち溶着工程により定位置に
恒久的に定着させる（操作84）。

カラー・フィルタ・デカルを恒久的に定着させると、ペ
ル電極および薄膜トランジスタをカラー・フィルタ層に
直接付着させることができる（操作86）。整合被膜を付
着させて、後方ガラス板サブアセンブリを完成させる
（操作88）。

後方ガラス板サブアセンブリと平行して、前面ガラス板
サブアセンブリを製作する。表示装置の共通電極層を前
面ガラス板上に形成させ（操作90）、整合被膜で被覆し
て、前面ガラス板サブアセンブリを完成する（操作9
2）。前面サブアセンブリおよび後方サブアセンブリを
組み立て（操作94）、２つのサブアセンブリの間のキャ
ビティ中に液晶材料を添加し（操作96）、薄膜トランジ
スタのリード、好ましくは、カラー・フィルタ・デカル
上に導電路をスクリーン印刷して直接形成させたリード
を、ドライバ電子回路に接続する（操作98）。

上述の工程のほとんどは本質的に従来のものであり、し
たがって詳細に説明する必要はない。

第２図に示した表示装置の第２の実施例は、第５図のブ
ロック・ダイヤグラムに示した特定の工程を用いて製作
する。この第２の実施例の前面ガラス板サブアセンブリ
の製作では、カラー・フィルタ・デカルを前面ガラス板
に転写する（操作100）。この操作がどんな性格のもの
かは、使用するデカル技術の種類に応じて変わる。カラ
ー・フィルタ・デカルをガラス・フリット材料で作成す
ると仮定すると、加熱によりデカル層を前面ガラス板に
溶着させる（操作102）。表示装置の透明共通電極を直
接カラー・フィルタ・デカル層上に付着させ（操作10
4）、この共通電極上に整合膜を形成させる（操作10
6）。

この第２の実施例では、前面ガラス板サブアセンブリと
並行して、後方ガラス板サブアセンブリを製作する。操
作108で、後方ガラス板にペル電極と薄膜トランジスタ
を付着させた後、ペル電極／薄膜トランジスタ層上に整
合被膜を付着させる（操作110）。前面および後方ガラ
ス板サブアセンブリを組み立て（操作112）、液晶材料
を添加し（操作114）、薄膜トランジスタをドライバ電
子回路に接続する（操作116）。

F.発明の効果本発明により、ペル電極とカラー・フィルタ層中の関連
するカラー領域とを簡単に整合させることができるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明により製作した薄膜トランジスタ液
晶表示装置の好ましい実施例の部分断面図、第２図は、
この発明により製作した薄膜トランジスタ液晶表示装置
の別の実施例の部分断面図、第３図は、開示された装置
のカラー・フィルタ層を形成するのに実施する工程のフ
ローチャート、第４図は、第１図に示した装置を製造す
るのに必要な工程のフローチャート、第５図は、第２図
に示した装置を製造するのに必要な工程のフローチャー
トである。 10、50……前面ガラス板、12、52……後方ガラス板、1
4、54……偏光フィルタ、15、55……カラー・フィルタ
層、18、58……透明共通電極、20A、20B、20C、60A、60
B、60C……ペル電極。

フロントページの続き (72)発明者ジエームス・コート・グリーソン・ジユニアアメリカ合衆国ノース・カロライナ州ラレイ、ラーチモント・ドライブ4900番地 (72)発明者ネイル・マイロン・ポレイアメリカ合衆国ノース・カロライナ州カリイ、ウイロウブロツク・ドライブ419番地 (56)参考文献特開昭56−25714（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−5015（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前面ガラス基板と後方ガラス基板との間に
透明ペル電極を有する薄膜トランジスタのアレイと透明
電極層を設けて、前記透明ペル電極と前記透明電極層と
の間に液晶材料を挿入した液晶表示装置を製造する方法
において、ガラス材料からなるカラーフィルタの所望のパターンを
前記ガラス基板のいずれか一方にデカル転写法によって
転写する工程と、前記転写されたガラス材料からなるカラーフィルタ・パ
ターンを加熱して定位置に恒久的に定着させる溶着工程
と、前記溶着されたカラーフィルタ・パターンの上に直接前
記透明ペル電極を有する薄膜トランジスタを形成する工
程と、を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】前記転写工程において、前記ガラス材料か
らなるカラーフィルタの所望のパターンを前記後方ガラ
ス基板に転写することを特徴とする請求項１記載の液晶
表示装置の製造方法。