JPH0915630A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造工程が少ない広視野角の液晶表示素子の
製造方法を提供することである。 【構成】 対向基板１２上に下層電極３１、ブラックマ
スク３２、カラーフィルタ３３、オーバーコート層３４
がそれぞれ形成され、さらにその上に、下層電極３１よ
りも厚い膜厚の上層電極３５が形成される。上層電極３
５と下層電極３１を同一のエッチングマスクを用いてパ
ターニングすると、最初に上層電極３５がエッチングさ
れ、続いて下層電極３１がエッチングされる。下層電極
３１が薄いため、そのパターニング時間は短い。このた
め、下層電極３１のパターニング中に生じる上層電極３
５のオーバーエッチングは少ない。従って、上層電極３
５と下層電極３１とを別々に２度パターニングする必要
がなく、製造工数の少ない広視野角の液晶表示素子が実
現できる。下層電極３１の下にオーバーコート層３４と
同一材質の下地層を形成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は製造工程数の少ない広
視野角の液晶表示素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型軽量化が可能であ
り、種々の電子機器の表示装置として使用されている。
しかし、液晶表示素子は、ＣＲＴ等に比べて視野角が狭
く、中間調表示時の視角依存性が顕著であるという欠点
を有する。例えば、ＴＮ（ツイストネマティック）液晶
セルを一対の偏光板で挟んで構成されるＴＮ液晶表示素
子においては、白黒２値表示時には実用上十分な視角特
性を持つものの、多階調表示時には視角依存性が大きい
という欠点を持つ。

【０００３】視野角を広くする手法として、ＴＦＴ基板
に形成された各画素電極を複数に分割し、両画素電極に
対向する電極を配置することにより、液晶容量と直列に
電圧降下用の容量を接続する方法が提案されている。こ
の方法では、分割された各画素電極により液晶に印加さ
れる電圧が互いに異なるため、異なった配向状態の領域
が各画素内に形成されることになり、視野角が広くな
る。

【０００４】しかしこの方法は、金属電極をＴＦＴを形
成する過程で形成しなければならず、ＴＦＴの欠陥を引
き起こしやすくＴＦＴ基板の歩留まりを低下させる欠点
がある。

【０００５】これらの欠点を改善するために、ＴＦＴが
形成される基板と対向する基板側で、対向電極を複数に
分割し、対向電極上に形成される絶縁膜（カラーフィル
タ、オーバーコート層等）を利用して電圧を降下させる
方法が提案されている。この方法においても、分割され
た各画素の液晶に印加される電圧が互いに異なるため、
異なった配向状態の領域が各画素に形成されることにな
り、視野角が広くなる。

【０００６】このような液晶表示素子の対向基板側は、
ガラス材料等で構成された対向基板上の全面に下層電極
が形成され、その上の液晶表示素子の表示領域にブラッ
クマスク、カラーフィルタ、オーバーコート層がそれぞ
れ形成され、さらにその上の非表示領域を含む全面に、
上層電極が形成されて構成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の対向
基板は、該対向基板に下層電極を形成し、該下層電極の
上にカラーフィルタ等を含む絶縁膜を形成し、この絶縁
膜上に上層電極を形成し、この上層電極を電極形状にパ
ターニングすると共に下層電極と上層電極の端部をパタ
ーニングして形成される。このパターニングは、所定の
レジストマスクを形成して上層電極のパターニングを行
い、続いて、下層電極の端部をパターニングすることに
より行われている。

【０００８】しかし、下層電極をパターニングする際
に、マスクされた上層電極もオーバーエッチング（サイ
ドエッチング）される。このため、下層電極のパターニ
ングが終了する時には、上層電極は設計面積よりも小さ
くなってしまい、また、端部が薄くなり、信頼性が低下
するという問題がある。

【０００９】上層電極がオーバーエッチングされる現象
を防止するためには、最初に上層電極だけをパターニン
グして、その後、表示領域の上層電極をフォトレジスト
等でマスクして、非表示領域に形成された上層電極と下
層電極の端部をパターニングする方法が考えられる。し
かし、この方法では、表示領域と非表示領域とを別々に
２度パターニングしなければならず、製造工程数が増加
するという問題がある。

【００１０】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、製造工程数の少ない広視野角の液晶表示素子を提供
できる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、この発明は、簡単な構成で信頼性の高い広
視野角の液晶表示素子の製造方法を提供することを他の
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の観点にかかる液晶表示素子の製造
方法は、複数の画素電極と、対応する画素電極に接続さ
れたアクティブ素子を備える第１の基板を形成する工程
と、第２の基板上に下層導電膜を形成する工程と、前記
下層導電膜の上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜
の上に前記下層導電膜よりも厚い膜厚の上層導電膜を形
成する工程と、前記上層導電膜をパターニングして、各
画素領域で複数の前記画素電極のそれぞれの一部と対向
する上層電極を形成すると共に前記下層導電膜と上層導
電膜の端部をパターニングすることにより上層電極と下
層電極を形成する工程と、前記第１の基板と、前記下層
電極及び上層電極が形成された前記第２の基板の間に液
晶を封入する工程と、を備えることを特徴とする。

【００１２】上記目的を達成するため、この発明の第２
の観点にかかる液晶表示素子の製造方法は、第２の基板
と下層導電膜との間に、さらに他の絶縁膜を形成する工
程を備えたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】この発明の液晶表示素子の製造方法によれば、
上層電極は、下層電極よりも厚く形成されている。この
ため、薄い下層電極をパターニングしている間の上層電
極のオーバーエッチング（サイドエッチング）の量は相
対的に小さく、オーバーエッチングが素子に与える影響
は小さい。従って、下層電極と上層電極を同時にパター
ニングすることができる。

【００１４】エッチング速度はエッチング対象の下地の
材質により異なり、例えば、下地がガラスの場合はエッ
チング速度が遅く、下地が樹脂等の場合にはエッチング
速度が速い。この発明の液晶表示素子の製造方法によれ
ば、上層電極と下層電極の下には共に絶縁膜が形成され
ている。従って、下層電極がガラス基板の上に形成され
ている場合よりも、下層電極のエッチング速度は速い。
従って、下層電極をパターニングしている間の上層電極
のオーバーエッチング（サイドエッチング）の量は相対
的に小さく、オーバーエッチングが素子に与える影響は
小さい。従って、下層電極と上層電極を同時にパターニ
ングすることができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を、ＴＦＴ液晶表示
素子を例に図面を参照して説明する。 （第１実施例）図１はこの発明の第１実施例にかかるＴ
Ｎ液晶表示素子の断面構造を示し、図２はＴＦＴ基板の
平面構造を示し、図３は対向基板の平面構造を示す。

【００１６】図１に示すように、この液晶表示素子は、
シール材ＳＣにより接合された一対の透明基板１１、１
２と、一対の透明基板１１、１２間に封止されたＴＮ
（ツイストネマティック）液晶１３とより構成される液
晶セル１６と、液晶セル１６を挟んで配置された偏光板
１４、１５と、より構成される。

【００１７】透明基板１１、１２はガラス等から構成さ
れる。下側の透明基板（以下、ＴＦＴ基板）１１には、
図１及び図２に示すように、アクティブ素子としてのＴ
ＦＴ（薄膜トランジスタ）２１と画素電極２２がマトリ
クス状に配置され、これらの上に配向膜２３が配置され
ている。

【００１８】各ＴＦＴ２１のソース電極は対応する画素
電極２２に接続され、各行のＴＦＴ２１のゲート電極は
対応するゲートラインＧＬに接続され、各列のＴＦＴ２
１のドレイン電極は対応するデータラインＤＬに接続さ
れている。画素電極２２は、ＩＴＯ（インジウムとスズ
の酸化物）等からなる透明導電膜から形成され、ＴＦＴ
２１を介して信号電圧（書き込み電圧）が印加される。

【００１９】他方の透明基板（以下、対向基板）１２に
は図３に示すように、対向電極（以下、下層電極）３１
が形成されている。下層電極３１はＩＴＯから形成さ
れ、所定の基準電圧（コモン電圧）が印加される電極端
子３７に接続されている。下層電極３１上のＴＦＴ２１
と対向する部分及び画素電極２２間の部分と対向する部
分には、光遮蔽性のブラックマスク３２が配置されてい
る。

【００２０】下層電極３１上の各画素領域には、ＲＧＢ
各色のカラーフィルタ３３（３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ）
が配置されている。カラーフィルタ３３は、厚さ１μｍ
〜２μｍ程度のアクリル系樹脂等から構成され、顔料に
より、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに着色
されている。カラーフィルタ３３（３３Ｒ、３３Ｇ、３
３Ｂ）の上には、基板全面に、厚さ１μｍ程度のアクリ
ル系樹脂、ＳｉＯ₂等から構成されるオーバーコート層
（保護層）３４が配置されている。

【００２１】オーバーコート層３４の上には、複数の画
素電極２２と対向するストライプ状の透明電極（以下、
上層電極）３５が各画素領域にわたり形成されている。
上層電極３５は、各画素領域の１／２程度の面積を占め
る割合で構成されている。上層電極３５はＩＴＯより構
成され、電極の端部で下層電極３１に接続されている。

【００２２】上層電極３５及びオーバーコート層３４の
上には、ポリイミド等からなる配向膜３６が形成されて
いる。図１で下側の配向膜２３には、例えば図４の破線
で示す方向（０°の方向）にラビング等の配向処理が施
され、上側の配向膜３６には、図４の実線で示す方向
（９０°の方向）に配向処理が施されている。

【００２３】液晶１３はカイラル剤が添加されたネマテ
ィック液晶から構成され、配向処理に従って下基板１１
から上基板１２に向けて時計回り方向に９０°（０°〜
−９０°）ツイストして配向している。

【００２４】下側（光入射側）の偏光板１４は、その透
過軸が下側の配向膜２３に施された配向処理の方向に垂
直（９０°）になるように設定され、上側（光出射側）
の偏光板１５は、その透過軸が下側の偏光板１４の透過
軸に垂直となるように設定されている。

【００２５】この様な構成の液晶表示素子においては、
画素電極２２と下層電極３１との間に駆動電圧を印加す
ると、駆動電圧の上昇に伴い、液晶１３に印加される電
圧が上昇し、液晶１３の配向状態が連続的に変化し、表
示が徐々に暗くなる。また、透過光はカラーフィルタ３
３により着色される。従って、ゲートラインＧＬに印加
するゲートパルスを制御することにより、ＴＦＴ２１の
オンオフを制御し、所望の階調電圧をデータラインＤＬ
を介して画素電極２２に書き込むことにより、カラー階
調表示が可能となる。

【００２６】また、各画素の上層電極３５と画素電極２
２とが対向する領域（通常画素）では、駆動電圧がほぼ
そのまま液晶１３に印加される。下層電極３１と画素電
極２２とが対向する領域（電圧降下画素）では、駆動電
圧がカラーフィルタ３３及びオーバーコート層３４によ
り降圧されて、液晶１３に印加される。従って、通常画
素と電圧降下画素とでは、液晶１３に印加される電圧の
大きさが異なり、各画素内に異なった配向状態の領域が
形成され、これらの光学的特性が平均化されるため、視
野角が広くなる。

【００２７】次に上記構成の液晶表示素子の製造方法を
図５を参照して説明する。まず、対向基板１２上にスパ
ッタリング等により厚さ０．０３±０．０２μｍ程度に
ＩＴＯ膜を堆積して、図５に示すように下層電極３１を
形成する。続いて、下層電極３１上の表示領域Ａ１内
に、ブラックマスク３２及びカラーフィルタ３３を図５
に示すように形成する。次に、ブラックマスク３２及び
カラーフィルタ３３の上に、スピンコート法、ＣＶＤ法
等によりオーバーコート層３４が形成され、その端部は
パターニングされる。オーバーコート層３４の上に、ス
パッタリング等により、厚さ０．１５±０．０２μｍ程
度のＩＴＯが図５に示すように堆積され、上層電極３５
が形成される。

【００２８】続いて、上層電極３５上にレジストマスク
を形成し、このレジストマスクをマスクとして、ウエッ
トエッチングにより、上層電極３５を、図３に平面で、
図６に断面で示すようにエッチングする。即ち、上層電
極３５は、表示領域Ａ1では各画素の約１／２程度の幅
を有するストライプ状に形成され、非表示領域Ａ2では
各ストライプ状電極を相互に接続すると共に下層電極３
１に接続する部分を残してエッチングして除去される。

【００２９】上層電極３５のパターニングが終了する
と、同一のエッチングマスクを用いて下層電極３１がパ
ターニングされる。下層電極３１のパターニングと共に
上層電極３５のレジストマスクでカバーされた部分もエ
ッチング（サイドエッチング）が進行し、上層電極３５
はオーバーエッチングされる。しかし、下層電極３１は
上層電極３５よりも薄く形成されているため、下層電極
３１がパターニングされる時間は、上層電極３５がパタ
ーニングされる時間よりも短い。従って、上層電極３５
がオーバーエッチングされる領域は、上層電極３５と下
層電極３１とが同じ厚さで構成されている場合よりも遥
かに少ない。即ち、上層電極３５はほぼ正確な面積で形
成される。

【００３０】その後、上層電極３５上に配向膜３６が形
成され、配向処理が施される。一方、ＴＦＴ基板１１に
は、通常の手法により、ＴＦＴ２１、画素電極２２、配
向膜２３が形成される。続いて、ＴＦＴ基板１１と対向
基板１２をシール材ＳＣを介して接合して液晶セル１６
を形成する。この液晶セル１６に、真空注入法等を用い
て、液晶１３を注入し、最後に、偏光板１４、１５を配
置して液晶表示素子を完成する。このような構成の液晶
表示素子によれば、上層電極３５のオーバーエッチング
による特性の劣化が少ない。

【００３１】以上説明したように、下層電極３１を上層
電極３５よりも薄く形成することにより、下層電極３１
と上層電極３５とを、同時にエッチングしてパターニン
グすることができる。従って、表示領域Ａ1と非表示領
域Ａ2に別々にエッチング処理を施す製造方法と異な
り、エッチング処理の工程数を削減することができ、製
造工程数の少ない広視野角な液晶表示素子を実現するこ
とができる。なお、上層電極３５の厚さは、エッチング
の際に使用するエッチャントの種類にもよるが、下層電
極３１の厚さの３〜６倍が望ましい。

【００３２】（第２実施例）第１実施例では、ガラスか
らなる対向基板１２上に下層電極３１を形成し、オーバ
ーコート層３４の上に上層電極３５を形成した。一般
に、透明電極を構成するＩＴＯは、ガラスとの密着性は
良いが、オーバーコート層３４を構成する樹脂やＳｉＯ
₂との密着性が悪い。密着性が悪い下地上に形成された
ＩＴＯは、エッチングが進み、下地が露出されると、下
地の表面に沿ってエッチングが進む。このため、第１実
施例では、下地の材質の差により、上層電極３５のサイ
ドエッチングが進む虞がある。そこで、第２実施例で
は、上層電極３５と下層電極３１の下地をそろえること
により、上層電極３５のサイドエッチングをさらに低下
させる。

【００３３】次に、第２実施例にかかる液晶表示素子の
製造方法を図７を参照して説明する。この実施例では、
まず、対向基板１２全面に、ＣＶＤ等によりオーバーコ
ート層３４と同じ材質で構成される絶縁膜３９が形成さ
れる。絶縁膜３９上の全面には、厚さ０．０３±０．０
２μｍ程度の下層電極３１が形成される。下層電極３１
の上には、第１実施例と同様に、ブラックマスク３２、
カラーフィルタ３３、オーバーコート層３４が順次形成
される。オーバーコート層３４の上には、表示領域Ａ1
と非表示領域Ａ2の全面に、厚さ０．１５±０．０２μ
ｍ程度の上層電極３５が形成される。

【００３４】続いて、上層電極３５上に所定のレジスト
パターンが形成され、このレジストパターンをマスクと
して、上層電極３５と下層電極３１を順次パターニング
する。この実施例では、下層電極３１と絶縁膜３９との
密着性が、第１実施例の場合の下層電極３１と対向基板
１２との密着性と比較して悪い。このため、下層電極３
１のエッチングスピードは、第１実施例の場合と比較し
て速く、下層電極３１は第１実施例の場合よりも早くパ
ターニングされる。従って、上層電極３５のオーバーエ
ッチングは、第１実施例の場合よりも少ない。

【００３５】その後、上層電極３５の上に配向膜３６を
形成し、ＴＦＴ基板１１と接合して液晶１３を注入し、
さらに、偏光板１４、１５を配置することにより、液晶
表示素子を完成する。

【００３６】第２実施例の製造方法によっても、オーバ
ーエッチングの少ない電極を有する広視野角の液晶表示
素子を製造することができる。

【００３７】なお、絶縁膜３９とオーバーコート層３４
の材質は同一である必要はなく、ＩＴＯとガラス基板と
の密着性よりも、ＩＴＯとの密着性の悪い任意の材料を
使用することができる。また、第２実施例においても、
上層電極３５を下層電極３１よりも厚く形成することが
望ましい。

【００３８】この発明は上記実施例に限定されず、種々
の変形及び応用が可能である。例えば、第２実施例にお
いては、ガラス基板１２の上に絶縁膜３９を形成し、こ
の上に下層電極３１を形成したが、プラスチック性の基
板の上にＩＴＯからなる下層電極３１を直接形成しても
同様の効果を得ることができる。また、上記実施例にお
いては、カラーフィルタ３３の上にオーバーコート層３
４を配置したが、カラーフィルタ３３の上に直接上層電
極３５を配置してもよい。さらに、上記実施例において
は、カラーフィルタを用いたカラー液晶表示素子にこの
発明を適用したが、白黒表示の液晶表示素子にも同様に
適用可能である。この場合、カラーフィルタ３３及びオ
ーバーコート層３４の代わりに絶縁膜を１．０乃至２．
０μｍに形成し、その上に上層電極３５を形成する。こ
のような構成とすることにより、製造工程数が少なく視
野角が広いモノクローム型のＴＮ液晶表示素子を得るこ
とができる。

【００３９】上下配向膜２３、３６に施す配向処理の方
向及び偏光板１４、１５の透過軸の配置は上記実施例に
限定されず、任意に変更可能である。例えば、光入射側
の偏光板１４の透過軸を下配向膜２３の配向処理と平行
としてもよい。また、光出射側の偏光板１５の透過軸を
下偏光板１４の透過軸と平行としてもよい。

【００４０】上記実施例においては、ＴＦＴ液晶表示素
子を例にこの発明を説明したが、この発明は、ＭＩＭを
アクティブ素子とする液晶表示素子にも適用可能であ
る。また、アクティブ素子を使用しないパッシブマトリ
クス方式の液晶表示素子にも適用可能である。

【００４１】この発明は、ＴＮ（ツイストネマティッ
ク）液晶表示素子に限らず、ＳＴＮ液晶表示素子などに
も同様に適用可能である。また、透過型液晶表示素子に
限らず、反射膜を備えた反射型液晶表示素子にも適用可
能である。この場合、反射膜側の偏光板を省略してもよ
い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
下層電極を上層電極よりも薄く形成することにより、製
造工程数が少ない広視野角の液晶表示素子が実現でき
る。また、下層電極の下地にオーバーコート層と同じ材
質の絶縁膜を設けることによっても、同様に製造工程数
の少ない広視野角の液晶表示素子が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかるカラーＴＮ型液晶表
示素子の構成を示す断面図である。

【図２】ＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。

【図３】対向基板の電極の構成を示す平面図である。

【図４】配向処理の方向と液晶の配向方向と液晶表示素
子の上下左右方向の定義を示す図である。

【図５】この発明にかかる第１実施例のパターニング前
の対向基板側の構成を示す断面図である。

【図６】この発明にかかる第１実施例のパターニング後
の対向基板側の構成を示す断面図である。

【図７】この発明にかかる第２実施例のパターニング前
の対向基板側の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１１・・・ＴＦＴ基板、１２・・・対向基板、１３・・・液晶、
１４・・・偏光板、１５・・・偏光板、１６・・・液晶セル、２
１・・・ＴＦＴ、２２・・・画素電極、２３・・・配向膜、３１・
・・下層電極、３２・・・ブラックマスク、３３・・・カラーフ
ィルタ、３４・・・オーバーコート層、３５・・・上層電極、
３６・・・配向膜、３７・・・電極端子、３９・・・絶縁膜、Ｓ
Ｃ・・・シール材、ＧＬ・・・ゲートライン、ＤＬ・・・データ
ライン、Ａ1・・・表示領域、Ａ2・・・非表示領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素電極と、対応する画素電極に接
   続されたアクティブ素子を備える第１の基板を形成する
   工程と、 第２の基板上に下層導電膜を形成する工程と、 前記下層導電膜の上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の上に前記下層導電膜よりも厚い膜厚の上層
   導電膜を形成する工程と、 前記上層導電膜をパターニングして、各画素領域で複数
   の前記画素電極のそれぞれの一部と対向する上層電極を
   形成すると共に前記下層導電膜と上層導電膜の端部をパ
   ターニングすることにより上層電極と下層電極を形成す
   る工程と、 前記第１の基板と、前記下層電極及び上層電極が形成さ
   れた前記第２の基板の間に液晶を封入する工程と、 を備え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】前記上層電極と前記下層電極を形成する工
   程は、ウエットエッチングを行うことにより、前記下層
   導電膜の端部をパターニングしている間の前記上層電極
   のサイドエッチングを小さくしたことを特徴とする請求
   項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】前記絶縁膜は、カラーフィルタ又はオーバ
   ーコート層の少なくとも一方を含むことを特徴とする請
   求項１又は２に記載の液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】第２の基板と下層導電膜との間に、さらに
   他の絶縁膜を形成する工程を備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
5. 【請求項５】上層導電膜と下層導電膜を形成する工程
   は、ウエットエッチングを行うことにより、前記上層導
   電膜と前記下層導電膜のエッチング速度をほぼ等しくし
   たことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子の製
   造方法。
6. 【請求項６】前記第２の絶縁膜は、カラーフィルタ又は
   オーバーコート層のいずれか一方を含むことを特徴とす
   る請求項４又は５に記載の液晶表示素子の製造方法。