JPH08122791A - 液晶表示素子の製造方法および液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子の製造方法および液晶表示素子

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JPH08122791A
JPH08122791A JP6262370A JP26237094A JPH08122791A JP H08122791 A JPH08122791 A JP H08122791A JP 6262370 A JP6262370 A JP 6262370A JP 26237094 A JP26237094 A JP 26237094A JP H08122791 A JPH08122791 A JP H08122791A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
color filter
active matrix
binder
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JP6262370A
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English (en)
Inventor
Shoichi Kurauchi
昭一 倉内
Yasuharu Tanaka
康晴 田中
Hitoshi Hado
仁 羽藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数の画素電極13けたアクティブマトリク
ス基板11画素電極上に、着色材料とこの着色材料を分
散させるバインダーを電着により被着させてカラーフィ
ルター層16R、16G、16Bを形成し、かつこのカ
ラーフィルター層を配向膜とする液晶表示素子の製造方
法および液晶表示素子。 【効果】 カラーフィルターおよび液晶表示パネルの製
造工程を簡略化し、さらに開口率の高い経済的なカラー
型アクティブマトリクス液晶表示素子を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子の製造方法
および液晶表示素子に関し、とくにカラーフィルター素
子を有するアクティブマトリクス型液晶表示素子に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】現在、一般的に用いられている液晶表示
素子は、電極を有する2枚のガラス基板の間に液晶を挟
持し、2枚の基板の周囲を接着剤で封着した構造を有し
ている。この中、カラー用の液晶表示素子は2枚のガラ
ス基板のうちの1枚に赤緑青(RGB)3色の着色層を
もつカラーフィルター層が形成される。例えば単純マト
リクス駆動のカラー型ドットマトリクス液晶表示素子に
おいては、横(Y)方向に帯状にパターニングされたY
電極を有するY基板と縦(X)方向に帯状にパターニン
グされたX電極の下に着色層を有するX基板とを、Y電
極とX電極がほぼ直交するように対向配置し、その間に
液晶組成物を挟持した構成を有している。
【0003】液晶表示素子の表示方式としては、TN
型、ST型、GH型や強誘電性液晶が上げられる。封止
剤としては、例えば熱または紫外線硬化形のアクリル系
またはエポキシ系の接着剤などが用いられる。また、カ
ラー表示型アクティブマトリクス駆動液晶表示素子にお
いては、例えば、アモルファスシリコン(a−Si)を
半導体層とした薄膜トランジスタ(TFT)とそれに接
続された画素電極、信号線、ゲート線が形成されたアク
ティブマトリクス基板、および対向電極が形成された対
向基板を有して、RGBカラーフィルターを対向基板ま
たはアクティブマトリクス基板に形成し、これら基板間
に液晶組成物を挟持させた構成を有している。これら基
板の両側に偏光板を配置して光シャッターとしてカラー
画像を表示する。
【0004】カラー表示型液晶表示素子は、カラーフィ
ルターを必要とする。カラーフィルターはフォト・リソ
グラフィー・プロセスにより製造するが高価であり、カ
ラー表示型液晶表示素子が高価にならざるを得ない。
【0005】また、アクティブマトリクス型液晶表示素
子は、アクティブマトリクス基板と対向基板との組立て
の精度誤差を考慮して、ブラックマトリクスの開口部を
狭くするので開口率の低下につながり、表示が暗くなる
という問題がある。さらに素子を完成するまでの工程で
必要な配向膜の形成や、基板間隙をきめるスペーサ形成
工程などはごみが発生しやすく歩留まりの低下につなが
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、カラー
表示型液晶表示素子はカラーフィルターの形成が難しく
高価であり、組立ての精度誤差から開口部を低下させざ
るを得ないだけでなく、配向膜処理やスペーサなどのご
みの発生などで、歩留まりの低下を余儀なくされてい
る。
【0007】本発明はこのような問題点を解決する液晶
表示素子の製造方法および液晶表示素子を得るものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
主面上にスイッチング素子をマトリクス状に設け前記ス
イッチング素子ごとに画素電極を設けたアクティブマト
リクス基板と、一主面上に対向電極を設けた対向基板と
を前記両基板の電極が間隙をおいて対向するように配置
し、この間隙に液晶組成物を挟持してなる液晶表示素子
の製造方法において、着色材料とこの着色材料を分散さ
せるバインダーを前記画素電極上に電着により被着させ
てカラーフィルター層を形成し、かつこのカラーフィル
ター層を配向膜として形成する工程を具備することを特
徴とする液晶表示素子の製造方法を得るものである。
【0009】さらに、少なくとも一主面上にスイッチン
グ素子をマトリクス状に設け前記スイッチング素子ごと
に画素電極を設けたアクティブマトリクス基板と、一主
面上に対向電極を設けた対向基板とを前記各電極が間隙
をおいて対向するように配置し、この間隙に液晶組成物
を挟持してなる液晶表示素子の製造方法において、着色
材料とこの着色材料を分散させるバインダーを前記画素
電極上に電着により被着させてカラーフィルター層を形
成し、かつこのカラーフィルター層を配向膜として形成
する工程と、前記カラーフィルター層上の全面に、黒色
材料と前記バインダーと同じ材料の前記黒色材料を分散
させるバインダーを塗布し、前記画素電極上に開口部が
形成されるようにエッチングしてブラックマトリクス層
を形成する工程とを具備することを特徴とする液晶表示
素子の製造方法を得るものである。
【0010】さらに、少なくとも一主面上にスイッチン
グ素子をマトリクス状に設け前記スイッチング素子ごと
に画素電極を設けたアクティブマトリクス基板と、一主
面上に対向電極を設けた対向基板とを前記各電極が間隙
をおいて対向するように配置し、この間隙に液晶組成物
を挟持してなる液晶表示素子において、前記画素電極上
にカラーフィルター層が形成されこのカラーフィルタ層
が着色材料とこの着色材料を分散させるバインダーから
なり、かつ前記カラーフィルター層が配向膜を兼ねるこ
とを特徴とする液晶表示素子を得るものである。
【0011】さらに、前記対向基板上に配向膜が形成さ
れ、配向膜の主材料が前記バインダと同じ材料である液
晶表示素子を得るものである。
【0012】さらに、アクティブマトリクス基板の一主
面にマトリクス状に配置されたスイッチング素子上を覆
うように黒色材料層を設け、アクティブマトリクス基板
と対向基板間の間隙をこの黒色材料層の厚みで一定に保
つ液晶表示素子を得るものである。
【0013】
【作用】本発明はカラーフィルターをアクティブマトリ
クス基板上に電着法を用いて画素電極上に各色ごとに選
択的に形成し、カラーフィルターの着色層用の着色材料
を分散させているバインダーを配向膜材料で形成するこ
とで、カラーフィルターをフォト・リソグラフィー・プ
ロセスを用いずに形成し、しかも配向膜を形成する工程
を必要としない。具体的にはアクティブマトリクス基板
の画素電極を電着用の電極として用いて、電着法にてカ
ラーフィルターを形成する工程を加えるのみでカラーフ
ィルター付きアクティブマトリクス基板を製造でき、さ
らに配向膜も同時に形成される。対向基板には対向電極
だけを設けた基板を用いればよく、安価なカラー表示型
液晶表示素子を製造することができる。
【0014】さらに、開口率を決定するブラックマトリ
クス層の黒色材料を分散するバインダをカラーフィルタ
ー層のバインダと同材料で構成することにより、ラビン
グ処理によるプレチルト角をカラーフィルターと同じに
することができ、特性の均一化をはかることができる。
【0015】また、アクティブマトリクス基板と対向基
板との組立て誤差を考慮せずにすみ開口率の高い明るい
カラー表示型液晶表示素子を得ることができる。
【0016】
【実施例】以下図面により本発明の実施例につき説明す
る。
【0017】(実施例1)図1乃至図3は本実施例を説
明するもので、図1は製造工程、図2はアクティブマト
リクス基板の各色の一画素分、図3は液晶表示パネルの
各色の一画素分を示す。
【0018】(A)アクティブマトリクス基板作製工程 まず、図1および図2に示すように、ガラス基板11の
一主面にアモルファスシリコンの薄膜トランジスタTF
T12を形成する。すなわち、ガラス基板上にa−Si
の成膜と金属のポジションによる電極の形成をフォトリ
ソグラフィによるパターニングを繰り返して行い、TF
T12と画素電極13、信号線14および走査電極とな
るゲート線(図示しない)をマトリクス状に形成し、縦
横100画素、計10,000画素のアモルファスシリ
コンTFTアレイのアクティブマトリクス基板11を形
成する。
【0019】(B)赤色フィルター形成工程 次に赤色顔料からなる平均粒径0.15μmの赤色材料
Rとポリイミド材料からなる配向膜材バインダを分散さ
せた電着液内にアクティブマトリクス基板11を浸し、
第(3n+1)本目(n=0〜33)の信号線14のみ
に電流を流し、ゲート線信号により、第(3n+1)本
目(n=0〜33)の各信号線14のTFT12をオン
動作させて接続された画素電極13に電圧が印加された
状態にして、画素電極13上に配向膜材バインダに赤色
顔料を分散させた赤色フィルター層16R を電着する。
この際、同信号線14およびTFT12上にも赤色フィ
ルター層が被着する。
【0020】(C)緑色フィルター形成工程 緑色顔料からなる平均粒径0.1μmの緑色材料Gと前
工程のバインダと同じ材料の配向膜材バインダを分散さ
せた電着液内にアクティブマトリクス基板11を浸し、
第(3n+2)本目(n=0〜32)の信号線14のみ
に電流を流し、ゲート線信号により、第(3n+2)本
目(n=0〜32)の各信号線14のTFT12をオン
動作させて接続された画素電極13に電圧が印加された
状態にして、画素電極13上に配向膜材バインダに緑色
顔料を分散させた緑色フィルター層16G を電着する。
この際、同信号線14およびTFT12上にも緑色フィ
ルター層が被着する。
【0021】(D)青色フィルター形成工程 青色顔料からなる平均粒径0.1μmの青色材料Bと前
工程のバインダと同じ材料の配向膜材バインダを分散さ
せた電着液内にアクティブマトリクス基板11を浸し、
第3n本目(n=0〜33)の信号線14のみに電流を
流し、ゲート線信号により、第3n本目(n=0〜3
3)の各信号線14のTFT12をオン動作させて接続
された画素電極13に電圧が印加された状態にして、画
素電極13上に配向膜材バインダに青色顔料を分散させ
た青色フィルター層16B を電着する。この際、同信号
線14およびTFT12上にも青色フィルター層が沈積
する。
【0022】以上の工程により、それぞれの色を表示す
る画素電極上に、選択的にカラーフィルター層が被着す
る。
【0023】(E)ブラックマトリクス形成工程 さらにカラーフィルター層を形成したアクティブマトリ
クス基板の全面にカーボン微粒子の黒色顔料を分散させ
た配向膜材バインダを塗布する。配向膜材バインダはカ
ラーフィルター層のバインダと同じものを用いる。
【0024】基板の裏面から露光し、信号線14および
ゲート線と画素間の間隙だけ残して、その部分以外の黒
色顔料を分散させたバインダをエッチングで取り去る。
すなわち、画素電極上にのみ開口部をもつブラックマト
リクス層17を形成する。
【0025】(F)配向処理工程 カラーフィルター層およびブラックマトリクス層上を同
時にラビングして配向処理を施す。
【0026】(G)対向基板作製工程 図3に示すように、ガラス基板からなる対向基板20を
用意し、ITO膜からなる透明な対向電極21を一主面
全面に付け、その上にカラーフィルター層と同じ配向材
からなる配向膜22を電着で形成して配向処理を施す。
【0027】(H)パネル形成工程 この後、対向基板20の配向膜22の周辺にそって接着
剤23を注入口(図示しない)を除いて印刷する。次に
基板20の表面に粒径6μmの間隙剤(商品名ミクロパ
ール、積水ファインケミカル社製)(図示しない)を散
布する。次に配向を施されたカラーフィルター層16R
16G 16B および配向膜22の各ラビング処理方向が
90°で交差するように基板11、20を配置し、加熱
して接着剤を硬化させ両基板11、20を貼合わせ、液
晶層のない空セルを形成する。次に注入口より液晶組成
物(商品名ZLI−1565、イー・メルク社製)にカ
イラル剤(商品名S811、イー・メルク社製)を0.
1wt%添加したものを注入して液晶層18とし、この
後、注入口を紫外線硬化樹脂で封止した。
【0028】このようにして作製した液晶パネルを駆動
電源に接続して画像表示したところ、各職カラーフィル
ターともに、むらなく形成されており、明るい表示画像
が得られた。
【0029】(実施例2)本実施例は図4に示すよう
に、基板間の間隙を一定に保持する手段として凸部絶縁
層24を用いる。したがって、実施例1の間隙剤を使用
しないので、実施例1の(E)工程と(H)工程を変更
したものであり、他は実施例1と変わらない。なお、図
3と同符号の部分は同一部分を表す。
【0030】実施例1の(E)工程でブラックマトリク
ス層17を形成した後、黒色材料と配向材バインダの混
合物をマスク蒸着法によってスイッチング素子上にのみ
5μm厚に積層し、スペーサとしての凸部絶縁層24を
形成する。その後、実施例1の(F)工程と同様にラビ
ング処理を施す。
【0031】一方、実施例1の(H)工程のスペーサと
なる間隙剤の散布を省略した。
【0032】このようにして作製した液晶パネルは、き
ずやごみがなく、むらのない明るい良好な表示が得られ
た。
【0033】
【発明の効果】本発明はカラーフィルターおよび液晶表
示パネルの製造工程を簡略化し、経済的にカラー型アク
ティブマトリクス液晶表示素子を得ることができる。
【0034】さらに、アクティブマトリクス基板と対向
電極の組み合わせ誤差を考慮しなくてすみ、開口率の高
いカラー型アクティブマトリクス液晶表示素子を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の製造工程を説明する図。
【図2】本発明の実施例のアクティブマトリクス基板の
一部断面図。
【図3】本発明の実施例の液晶表示パネルの一部断面
図。
【図4】本発明の他の実施例の液晶表示パネルの一部断
面図。
【符号の説明】
11…アクティブマトリクス基板 12…TFT 13…画素電極 14…信号線 16R 、16G 、16B …カラーフィルター層 17…ブラックマトリクス層 18…液晶層 20…対向基板 21…対向電極 22…配向膜 24…凸部絶縁層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一主面上にスイッチング素子
    をマトリクス状に設け前記スイッチング素子ごとに画素
    電極を設けたアクティブマトリクス基板と、一主面上に
    対向電極を設けた対向基板とを前記両基板の電極が間隙
    をおいて対向するように配置し、この間隙に液晶組成物
    を挟持してなる液晶表示素子の製造方法において、 着色材料とこの着色材料を分散させるバインダーを前記
    画素電極上に電着により被着させてカラーフィルター層
    を形成し、かつこのカラーフィルター層を配向処理する
    工程を具備することを特徴とする液晶表示素子の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 少なくとも一主面上にスイッチング素子
    をマトリクス状に設け前記スイッチング素子ごとに画素
    電極を設けたアクティブマトリクス基板と、一主面上に
    対向電極を設けた対向基板とを前記各電極が間隙をおい
    て対向するように配置し、この間隙に液晶組成物を挟持
    してなる液晶表示素子の製造方法において、 着色材料とこの着色材料を分散させるバインダーを前記
    画素電極上に電着により被着させて配向膜を兼ねるカラ
    ーフィルター層を形成する工程と、 前記カラーフィルター層上の全面に、黒色材料と前記バ
    インダーと同じ材料の前記黒色材料を分散させるバイン
    ダーを塗布し、前記画素電極上に開口部が形成されるよ
    うにエッチングしてブラックマトリクス層を形成する工
    程とを具備することを特徴とする液晶表示素子の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 少なくとも一主面上にスイッチング素子
    をマトリクス状に設け前記スイッチング素子ごとに画素
    電極を設けたアクティブマトリクス基板と、一主面上に
    対向電極を設けた対向基板とを前記各電極が間隙をおい
    て対向するように配置し、この間隙に液晶組成物を挟持
    してなる液晶表示素子において、 前記画素電極上にカラーフィルター層が形成されこのカ
    ラーフィルタ層が着色材料とこの着色材料を分散させる
    バインダーからなり、かつ前記カラーフィルター層が配
    向膜を兼ねることを特徴とする液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 対向基板上に配向膜が形成され、配向膜
    の主材料がバインダと同じ材料である請求項3に記載の
    液晶表示素子。
  5. 【請求項5】 アクティブマトリクス基板の一主面にマ
    トリクス状に配置されたスイッチング素子上を覆うよう
    に黒色材料層を設け、アクティブマトリクス基板と対向
    基板間の間隙をこの黒色材料層の厚みで一定に保つこと
    を特徴とする請求項3に記載の液晶表示素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004038196A (ja) * 2003-08-22 2004-02-05 Toray Ind Inc 液晶表示装置
CN102749752A (zh) * 2012-06-08 2012-10-24 京东方科技集团股份有限公司 集成彩膜的阵列基板及其制造方法和液晶显示器

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