JPH0980417A - 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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JPH0980417A
JPH0980417A JP23667095A JP23667095A JPH0980417A JP H0980417 A JPH0980417 A JP H0980417A JP 23667095 A JP23667095 A JP 23667095A JP 23667095 A JP23667095 A JP 23667095A JP H0980417 A JPH0980417 A JP H0980417A
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JP
Japan
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electrode
colored
liquid crystal
voltage
crystal display
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Application number
JP23667095A
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English (en)
Inventor
Shoichi Kurauchi
内 昭 一 倉
Yasuharu Tanaka
中 康 晴 田
Hitoshi Hado
藤 仁 羽
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結果として得られるカラー型液晶表示素子
を、表示性能を向上させ、かつ、安価に提供することが
可能な、インクジェット法を用いたカラーフィルタ基板
の製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板10上に形成されたITO電
極21のうち、着色対象となるITO電極21に電圧を
印加しつつ、インクジェット装置40から当該電極に着
色材料を噴射する。さらに、着色対象外のITO電極2
1には、逆極性の電圧を印加すると良い。これにより、
着色材料の滲みが防止されて、着色層が当該電極上に精
度良く形成され、かつ、カラーフィルタ基板の製造工程
を簡略化が可能となる。また、ITO電極21への電圧
の印加のタイミングとインクジェット装置40から着色
材料を噴射するタイミングとを同期させると、自動化に
より製造効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子の製造
方法に係り、特にカラー型液晶表示素子を構成するカラ
ーフィルタ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、用いられている液晶表示素子は、
通常、以下のように構成されている。すなわち、それぞ
れ電極を有する一方側の面が所定の間隔(約5〜7μm
程度)を設けて相互にほぼ並行に対向した2枚のガラス
基板の周縁部の液晶封入口以外の部分が接着剤で接合さ
れ、液晶封入口から注入された液晶がこれら2枚のガラ
ス基板間に挟持された状態で液晶封入口が封止されてい
る。封止剤には、例えば、熱硬化型または紫外線硬化型
のアクリル系またはエポキシ系の接着剤が用いられる。
【0003】液晶表示素子の表示方式としては、例え
ば、TN(Twisted Nematic)型、ST
N(Super Twisted Nematic)
型、GH(Guest Host)型、ECB(Ele
ctrically Controlled Bire
fringence)型等があり、その他強誘電性液晶
等も用いられている。
【0004】液晶表示素子のうちカラー表示用の液晶表
示素子は、2枚のガラス基板のうち1枚のガラス基板の
面上に3色の着色部からなるRGB(R:赤、G:緑、
B:青)着色層を有するカラーフィルタが形成されてい
る。
【0005】図6は、単純マトリクス駆動方式のカラー
型ドットマトリクス液晶表示素子の構成の概略を示す斜
視図である。縦方向(X方向)に帯状に形成されたX電
極1aとの間に着色層を有するX基板1と、横方向(Y
方向)に帯状に形成されたY電極2aを有するY基板2
とを、X電極1aのX方向とY電極2aのY方向とがほ
ぼ直交するように対向させて、これらの電極間に液晶組
成物(図示せず)が挟持された構成となっている。X基
板1のX電極1aとY基板のY電極2aとには、それぞ
れ液晶表示素子駆動用IC3が接続されている。
【0006】図7は、アクティブマトリクス駆動方式の
カラー型アクティブマトリクス液晶表示素子の構成の概
略を示す説明図である。アクティブマトリクス駆動方式
のカラー型アクティブマトリクス液晶表示素子は、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;Thin Film T
ransistor)5、及びこの薄膜トランジスタ5
に接続された表示電極6、信号線電極7、ゲート電極8
が形成されたTFTアレイ基板4と、このTFTアレイ
基板4にほぼ並行に対向して配設され対向電極9aを有
する対向基板9とを備え、RGBカラーフィルタが対向
電極9aまたは表示電極6の部分に形成され、TFTア
レイ基板4と対向基板9との間に液晶組成物(図示せ
ず)が挟持された構成となっている。
【0007】図6の単純マトリクス駆動方式、図7のア
クティブマトリクス駆動方式、いずれの方式の液晶表示
素子も、2枚のガラス基板の外側の面上にそれぞれ、一
方向に振動する光のみを通過させる偏光板を載置して光
シャッタとしており、以上の構成によってカラー画像を
表示し得るようになっている。
【0008】上述したように、これらのカラー型液晶表
示素子にはカラーフィルタ基板が用いられているが、カ
ラーフィルタ基板の製造方法には、フォトリソグラフィ
・プロセスを用いるものと、近年用いられるようになっ
てきた電着法によるものとがある。以下、電着法による
カラーフィルタ基板の製造方法について、図面を参照し
ながら説明する。
【0009】図8は、電着法によるカラーフィルタ基板
の第1の製造方法の製造工程の概略を示す説明図であ
る。最初に、ガラス基板10上全面に電着用の透明電極
としてITO(Indium Tin Oxide;酸
化錫を不純物として混合(ドープ)した酸化インジウ
ム)20を約200〜3000オングストロームの範囲
の膜厚でスパッタ成膜する(図8(a))。ITO20
の膜厚としては、1500オングストローム程度が最適
である。次いで、スパッタ成膜したITO20上全面に
ポジ型レジスト30を形成し(図8(b))、着色する
部分34a、34b、34c、34d以外の部分を露光
し、露光されたポジ型レジストを現像により除去する
(図8(c))。このガラス基板10を、容器(バイン
ダー、図示せず)中の、黒の顔料または染料を分散させ
たアクリル樹脂等を含有する電着液に浸漬し、電着液に
通電して電圧を印加することにより、ポジ型レジスト3
4a、34b、34c、34dが形成されている部分以
外の部分に黒色を電着して着色し、黒色を電着した部分
が遮光層190となる(図8(d))。
【0010】遮光層190を形成後、赤、緑、青を順次
着色していく。まず、赤を着色する部分のポジ型レジス
ト34a,34dを露光・現像して除去し(図8
(e))、ガラス基板10を、バインダー中の、赤の顔
料または染料を分散させたアクリル樹脂等を含有する電
着液に浸漬し、電着液に通電して電圧を印加することに
より、該当部分を赤色に着色し、赤色部R41,R42
を形成する(図8(f))。同様の手順を繰り返して、
緑色部G41、青色部B41も形成する(図8
(g))。
【0011】これらの着色部を形成した面上の全面にア
クリル樹脂、エポキシ樹脂、またはポリイミド樹脂等を
0.5〜3.0μmの厚さに塗布して200〜260℃
の温度で約1時間焼成し、トップコート層200を形成
する。アクリル樹脂の塗布の厚さは1.5μm程度、焼
成時の温度は230℃程度が最適である。トップコート
層200上に表示用電極としてITO62を200〜3
000オングストローム、最適値としては1500オン
グストロームの膜厚にスパッタ成膜する。さらにその上
から、ポリイミド等の配向膜材料を全面に塗布し、ラビ
ング処理を行って配向膜73を形成すると、カラー型液
晶表示素子を構成する2枚のガラス基板のうちのカラー
フィルタ基板が完成する(図8(h))。
【0012】図9は、電着法によるカラーフィルタ基板
の第2の製造方法の製造工程の概略を示す説明図であ
る。最初に、ガラス基板10上全面にポジ型レジスト2
10を形成し(図9(a))、黒色を着色して遮光層を
形成する部分を露光し、露光されたポジ型レジストを現
像により除去する(図9(b))。次に、ガラス基板1
0を、バインダー(図示せず)中の、黒の顔料または染
料を分散させたアクリル樹脂等を含有する電着液に浸漬
し、電着液に通電して電圧を印加することにより、ポジ
型レジスト211が形成されている部分以外の部分に黒
色を電着して着色し、黒色を電着した部分が遮光層51
となる(図9(c))。遮光層51形成後、ガラス基板
10上に残っているポジ型レジスト211をすべて露光
・現像して除去する(図9(d))。
【0013】遮光層51が形成されたガラス基板10上
全面に、アクリル樹脂中に赤色顔料または染料を分散さ
せたネガ型レジスト220を、スピンコートにより塗布
する(図9(e))。ネガ型レジスト220の乾燥後、
赤色の画素を形成する部分221a、221bを露光し
て硬化させる(図9(f))。硬化部221a、221
b以外の部分を現像により除去した後、200〜260
℃の温度で約1時間焼成し、赤色画素R51、R52を
形成する(図9(g))。焼成時の温度は230℃程度
が最適である。同様の手順を繰り返して、緑色画素G5
1、青色画素B51も形成する(図9(h))。遮光層
51、赤色画素R51、R52、緑色画素G51、青色
画素B51を形成後、これらの上に、表示用電極として
ITO24を200〜3000オングストローム、最適
値としては1500オングストロームの膜厚にスパッタ
成膜する。さらにその上から、ポリイミド等の配向膜材
料を全面に塗布し、ラビング処理を行って配向膜74を
形成すると、カラー型液晶表示素子を構成する2枚のガ
ラス基板のうちのカラーフィルタ基板が完成する(図9
(i))。
【0014】図10は、従来のインクジェット法による
カラーフィルタ基板の第3の製造方法の製造工程の概略
を示す説明図である。
【0015】インクジェット装置40を順次移動させて
行き、赤色、緑色、青色の着色層を形成する(図10
(a))。
【0016】このようにインクジェット装置40から着
色材料を順次噴射し、次いで220℃で1時間の焼成を
行ない、赤色の着色層R11,R12、緑色の着色層G
11、青色の着色層B11を形成する(図10
(b))。
【0017】各着色層形成後、遮光層50を、通常用い
られている適当な方法によって形成する(図10
(c))。遮光層50の形成後、遮光層50及び各着色
層R11,G11,B11,R12を形成した面上の全
面に表示用電極としてITO60を200〜3000オ
ングストローム、最適値としては1500オングストロ
ームの膜厚にスパッタ成膜する。さらにその上から、ポ
リイミド等の配向膜材料を全面に塗布し、ラビング処理
を行って配向膜70を形成すると、カラー型液晶表示素
子を構成する2枚のガラス基板のうちの一方であるカラ
ーフィルタ基板10が完成する(図10(d))。な
お、図10の例においては、着色層の下に透明電極を形
成しているが、当該透明電極を形成していない構造のも
のもある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、カラー型液晶表示素子においてはカラーフィル
タ基板を用いる必要があり、通常のカラーフィルタの製
造工程では、3〜4回程度以上のフォトリソグラフィ・
プロセスが含まれるため、カラーフィルタの製造コスト
が高価になり、その結果、カラーフィルタを用いるカラ
ー型液晶表示素子が高価になってしまうという問題があ
った。
【0019】また、上述した電着法によるカラーフィル
タ基板においては、遮光層を樹脂等により形成していた
ため、十分な光学濃度が得られず、精度の面でも不十分
であり、加えて電着液等の管理が困難なため製造コスト
の低減にも限界がある。
【0020】さらに、上述したインクジェット法を用い
るカラーフィルタ基板の製造方法も提案されているが、
インクの滲みやインクを噴射する際の精度が不十分であ
るという問題があった。
【0021】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、結果として得られるカラー型液晶表示
素子を、表示性能を向上させ、かつ、安価に提供するこ
とが可能な、インクジェット法を用いたカラーフィルタ
基板の製造方法を提供することである。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示素
子の製造方法によれば、基板上の所定位置に1以上の電
極を形成する第1の工程と、電極のうち着色する電極に
電圧を印加しつつ、着色する電極上に、着色材料を噴射
して着色層を形成する第2の工程とを備えたことを特徴
とし、着色対象となる電極に電圧を印加しつつ、着色材
料を噴射することとしたので、インクジェット法を用い
たカラーフィルタ基板の製造方法におけるカラーフィル
タ基板上の着色層の形成時の滲みを防止して精度を向上
させ、かつ、カラーフィルタ基板の製造工程を簡略化し
て、カラー型液晶表示素子の製造工程におけるフォトリ
ソグラフィ・プロセスの回数を最低限のものとし、カラ
ー型液晶表示素子を安価に提供することができる。
【0023】基板上の所定位置に1以上の電極を形成す
る第1の工程と、電極のうち着色する電極には所定極性
の電圧を印加し、かつ、着色する電極以外の電極には所
定極性と逆極性の電圧を印加しつつ、着色する電極上
に、着色材料を噴射して着色層を形成する第2の工程と
を備えたことを特徴とし、着色対象となる電極には所定
極性の電圧を印加し、かつ、それ以外の電極には逆極性
の電圧を印加しつつ、着色材料を噴射することとしたの
で、インクジェット法を用いたカラーフィルタ基板の製
造方法におけるカラーフィルタ基板上の着色層の形成時
の滲みを防止して精度をさらに向上させ、かつ、カラー
フィルタ基板の製造工程を簡略化して、カラー型液晶表
示素子の製造工程におけるフォトリソグラフィ・プロセ
スの回数を最低限のものとし、カラー型液晶表示素子を
安価に提供することができる。
【0024】基板上の所定位置に1以上の電極を形成す
る第1の工程と、電極上、及び基板上の電極が形成され
た部分以外の部分に、着色材料を受容し得る受容層を形
成する第2の工程と、電極のうち、その電極上に受容層
の着色する部分が形成された電極に電圧を印加しつつ、
受容層の着色する部分上に、着色材料を噴射して着色層
を形成する第3の工程とを備えたことを特徴とし、電極
及び基板上に着色材料を受容し得る受容層を形成した上
で、着色対象となる電極に電圧を印加しつつ、着色材料
を噴射することとしたので、インクジェット法を用いた
カラーフィルタ基板の製造方法におけるカラーフィルタ
基板上の着色層の形成を滲みを防止して精度を向上させ
ながら安定に行い、かつ、カラーフィルタ基板の製造工
程を簡略化して、カラー型液晶表示素子の製造工程にお
けるフォトリソグラフィ・プロセスの回数を最低限のも
のとし、また、着色材料の選択の幅が広がり、カラー型
液晶表示素子を安価に提供することができる。
【0025】基板上の所定位置に1以上の電極を形成す
る第1の工程と、電極上、及び基板上の電極が形成され
た部分以外の部分に、着色材料を受容し得る受容層を形
成する第2の工程と、電極のうち、その電極上に受容層
の着色する部分が形成された電極には所定極性の電圧を
印加し、かつ、受容層の着色する部分が形成された電極
以外の電極には所定極性と逆極性の電圧を印加しつつ、
受容層の着色する部分上に、着色材料を噴射して着色層
を形成する第3の工程とを備えたことを特徴とし、電極
及び基板上に着色材料を受容し得る受容層を形成した上
で、着色対象となる電極には所定極性の電圧を印加し、
かつ、それ以外の電極には逆極性の電圧を印加しつつ、
着色材料を噴射することとしたので、インクジェット法
を用いたカラーフィルタ基板の製造方法におけるカラー
フィルタ基板上の着色層の形成を滲みを防止して精度を
さらに向上させながら安定に行い、かつ、カラーフィル
タ基板の製造工程を簡略化して、カラー型液晶表示素子
の製造工程におけるフォトリソグラフィ・プロセスの回
数を最低限のものとし、また、着色材料の選択の幅が広
がり、カラー型液晶表示素子を安価に提供することがで
きる。
【0026】基板は、TFTアレイ基板であるものとし
たので、液晶表示素子の組立の際における対向基板との
位置決めの誤差を考慮する必要がなくなり、画素の開口
率が高く、表示性能の高いカラー型液晶表示素子を安価
に提供することができる。
【0027】電圧を印加する電極と、着色材料を噴射す
る位置とを経時的に変更して、着色層を形成するものと
したので、カラーフィルタ基板の製造効率を向上させる
ことができる。
【0028】電極に印加する電圧と、着色材料を噴射す
る装置に印加する信号とを同期させて、電圧を印加する
電極と、着色材料を噴射する位置とを経時的に変更し、
着色層を順次形成するものとしたので、カラーフィルタ
基板の製造工程の自動化が可能となり、製造効率を向上
させることができる。
【0029】噴射される着色材料は複数種類であり、か
つ、着色材料の種類も経時的に変更するものとしたの
で、カラーフィルタ基板の製造工程の自動化が可能とな
り、製造効率をさらに向上させることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示素子
の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら
説明する。
【0031】図1は、本発明に係る液晶表示素子の製造
方法の第1の実施の形態についての説明図であり、液晶
表示素子を構成するカラーフィルタ基板の製造工程の概
略を示している。
【0032】最初に、ガラス基板10上全面に透明電極
となるITO(Indium Tin Oxide;酸
化錫を不純物として混合(ドープ)した酸化インジウ
ム)20を約200〜3000オングストロームの範囲
の膜厚でスパッタ成膜する。ITO20の膜厚として
は、1500オングストローム程度が最適である。スパ
ッタ成膜したITO20上全面にポジ型レジスト30を
塗布し(図1(a))、ITO20のITO電極を形成
する部分上のポジ型レジスト31以外の部分のポジ型レ
ジストを露光して除去し、ITO20上にはポジ型レジ
スト31を残す(図1(b))。次いで、選択的エッチ
ングにより、ガラス基板10上にITO電極21(3N
+1)、21(3N+2)、21(3N)を形成する
(図1(c))。ここで、ITO電極21(3N+
1)、21(3N+2)、21(3N)とは、いずれか
特定の最端部のITO電極から数えた番数を3で割った
ときの余りが、それぞれ1、2、0となるITO電極の
呼称とする。これらを総称するときは、単にITO電極
21ということとする。
【0033】ITO電極21形成後、まず、ITO電極
21(3N+1)のみに+5Vの電圧を印加しつつ、当
該電極のほぼ真上の位置でインクジェット装置40から
赤色の着色材料を噴射し、ITO電極21(3N+1)
上に赤色の着色層R11を形成する。インクジェット装
置40を順次移動させて行き、すべてのITO電極21
(3N+1)上に赤色の着色層を形成する(図1
(d))。印加する電圧の極性、大きさは、着色材料の
性質その他の条件により、適当に設定する。続いて、I
TO電極21(3N+2)のみに+5Vの電圧を印加し
つつ、当該電極のほぼ真上の位置でインクジェット装置
40から緑色の着色材料を噴射し、ITO電極21(3
N+2)上に緑色の着色層G11を形成する。インクジ
ェット装置40を順次移動させ、すべてのITO電極2
1(3N+2)上に緑色の着色層を形成する。さらに、
ITO電極21(3N)のみに+5Vの電圧を印加しつ
つ、当該電極のほぼ真上の位置でインクジェット装置4
0から青色の着色材料を噴射し、ITO電極21(3
N)上に青色の着色層B11を形成する。インクジェッ
ト装置40を順次移動させて行き、すべてのITO電極
21(3N)上に青色の着色層を形成する。このように
ITO電極21のうち着色対象となるもののみに電圧を
印加しつつ、インクジェット装置40から着色材料を順
次噴射し、赤色の着色層R11,R12、緑色の着色層
G11、青色の着色層B11を形成する(図1
(e))。
【0034】また、着色対象となるITO電極21に所
定極性の電圧(例えば、+5V)を印加するとともに、
着色対象となるITO電極21以外のITO電極21に
逆極性の電圧(例えば、−5V)を印加しつつ着色を行
うと、着色材料の滲みをさらに効果的に防止し、着色層
形成の精度をより向上させることができる。
【0035】さらに、着色対象となるITO電極21の
みに電圧を印加する場合、及び着色対象となるITO電
極21に所定極性の電圧を印加するとともに、着色対象
となるITO電極21以外のITO電極21に逆極性の
電圧を印加場合において、電圧の印加のタイミングとイ
ンクジェット装置40から着色材料を噴射するタイミン
グとを同期させることにより、この着色層形成工程の自
動化が可能となる。すなわち、電圧の印加のタイミング
と、インクジェット装置40から着色材料を噴射するた
めにインクジェット装置40のノズル制御部に印加する
信号のタイミングとを同期させることにより、各着色層
を順次形成することができる。
【0036】加えて、赤色、緑色、青色の着色材料を順
次変更する動作を連続的に行い、この場合において、着
色対象となるITO電極21(及びそれ以外のITO電
極21)への電圧印加のタイミングと、インクジェット
装置40から着色材料を噴射するタイミングと、着色材
料変更のタイミングとを同期させることにより、赤色、
緑色、青色、赤色、緑色、青色、...という順序で、
各色の着色層を連続的に形成することができ、着色層形
成の効率をさらに高めることができる。
【0037】各着色層形成後、遮光層50を、通常用い
られている適当な方法によって形成する(図1
(f))。遮光層50の形成後、遮光層50及び各着色
層R11,G11,B11,R12を形成した面上の全
面に表示用電極としてITO60を200〜3000オ
ングストローム、最適値としては1500オングストロ
ームの膜厚にスパッタ成膜する。さらにその上から、ポ
リイミド等の配向膜材料を全面に塗布し、ラビング処理
を行って配向膜70を形成すると、カラー型液晶表示素
子を構成する2枚のガラス基板のうちの一方であるカラ
ーフィルタ基板10が完成する(図1(g))。
【0038】図1(g)のカラーフィルタ基板10を、
カラー型液晶表示素子を構成する一方の基板とした場
合、他方の基板は、通常のTFT(Thin Film
Transistor;薄膜トランジスタ)アレイ基
板の製造方法によって作製する。すなわち、成膜とパタ
ーニングを繰り返すことにより、薄膜トランジスタ(T
FT)、電極配線、画素が形成された、縦横100画素
合計10000画素を有するアモルファスシリコンTF
Tアレイ基板が得られる。
【0039】図2は、アモルファスシリコンTFTアレ
イ基板100と図1(h)のカラーフィルタ基板10と
を用いて作製したカラー型液晶表示素子の構造の概略の
説明図である。TFTアレイ基板100上には、薄膜ト
ランジスタ(TFT)120、画素130、配向膜14
0が形成されている。
【0040】このカラー型液晶表示素子の作製は、以下
のように行う。すなわち、カラーフィルタ基板10上の
配向膜70の周縁部に沿って、液晶注入口(図示せず)
以外の部分に接着剤80を印刷し、カラーフィルタ基板
10上に間隙剤として粒径6μmのミクロパール(積水
ファインケミカル社製)90を散布する。
【0041】次に、カラーフィルタ基板10上の配向膜
70のラビング方向と、TFTアレイ基板100上の配
向膜140のラビング方向とのなす角度が90度となる
ように、配向膜70と配向膜140とを対向させ、加熱
して接着剤80を硬化させることにより、カラーフィル
タ基板10とTFTアレイ基板100とを張り合わせ
る。
【0042】最後に、通常の方法により液晶材料を注入
する。ここでは液晶材料は、ZLI−1565(E.メ
ルク社製)に液晶組成物110としてネマティック液晶
であるS811を0.1wt%添加したものを用い、液
晶材料注入後、液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止し
て、図2に示す構造を有するカラー型液晶表示素子が得
られる。
【0043】図3は、本発明に係る液晶表示素子の製造
方法の第2の実施の形態についての説明図であり、液晶
表示素子を構成するカラーフィルタ基板の製造工程の概
略を示している。
【0044】最初に、ガラス基板10上全面に透明電極
となるITO20を約200〜3000オングストロー
ムの範囲の膜厚でスパッタ成膜する。ITO20の膜厚
としては、第1の実施の形態と同様に1500オングス
トローム程度が最適である。スパッタ成膜したITO2
0上全面にポジ型レジスト30を塗布し(図1
(a))、ITO20のITO電極を形成する部分上の
ポジ型レジスト32以外の部分のポジ型レジストを露光
して除去し、ITO20上にはポジ型レジスト32を残
す(図1(b))。次いで、選択的エッチングにより、
ガラス基板10上にITO電極22(3N+1)、22
(3N+2)、22(3N)を形成する(図1
(c))。ここで、ITO電極22(3N+1)、22
(3N+2)、22(3N)の各呼称と、ITO電極2
2という総称は、第1の実施の形態の説明におけるもの
と同様のものとする。
【0045】ITO電極22形成後、ITO電極22
上、及びガラス基板10上のITO電極22が形成され
た部分以外の部分全面に、アクリル樹脂またはポリシラ
ン等により受容層150を形成する(図1(d))。受
容層150は、着色材料を受容し得るものであり、それ
自体は透明な材料によって形成する。
【0046】受容層150形成後、まず、ITO電極2
2(3N+1)のみに+5Vの電圧を印加しつつ、当該
電極のほぼ真上の位置でインクジェット装置40から赤
色の着色材料を噴射し、ITO電極22(3N+1)上
の受容層150に赤色の着色材料を浸透させ、赤色の着
色層R21を形成する。赤色の着色層R21が形成され
た部分以外の部分は、受容層151として残る。インク
ジェット装置40を順次移動させて行き、すべてのIT
O電極22(3N+1)上の受容層151に赤色の着色
材料を浸透させ、赤色の着色層を形成する(図1
(e))。印加する電圧の極性、大きさは、着色材料の
性質、受容層の材料の性質その他の条件により、適当に
設定する。続いて、ITO電極22(3N+2)のみに
+5Vの電圧を印加しつつ、当該電極のほぼ真上の位置
でインクジェット装置40から緑色の着色材料を噴射
し、ITO電極22(3N+2)上の受容層151に緑
色の着色材料を浸透させ、緑色の着色層G21を形成す
る。インクジェット装置40を順次移動させ、すべての
ITO電極22(3N+2)上の受容層151に緑色の
着色材料を浸透させ、緑色の着色層を形成する。さら
に、ITO電極22(3N)のみに+5Vの電圧を印加
しつつ、当該電極のほぼ真上の位置でインクジェット装
置40から青色の着色材料を噴射し、ITO電極22
(3N)上の受容層151に青色の着色材料を浸透さ
せ、青色の着色層B21を形成する。インクジェット装
置40を順次移動させて行き、すべてのITO電極22
(3N)上の受容層151に青色の着色材料を浸透さ
せ、青色の着色層を形成する。このようにITO電極2
2のうち着色対象となるもののみに電圧を印加しつつ、
インクジェット装置40から着色材料を順次噴射し、着
色材料を受容層に浸透させて、赤色の着色層R21,R
22、緑色の着色層G21、青色の着色層B21を形成
する(図1(f))。着色層が形成された部分以外の部
分は、受容層152として残る。
【0047】また、第1の実施の形態における応用例
は、第2の実施の形態においても同様に適用することが
できる。すなわち、着色対象となるITO電極22に所
定極性の電圧(例えば、+5V)を印加するとともに、
着色対象となるITO電極22以外のITO電極22に
逆極性の電圧(例えば、−5V)を印加しつつ着色を行
うと、着色材料の滲みをさらに効果的に防止し、着色層
形成の精度をより向上させることができる。
【0048】さらに、着色対象となるITO電極22の
みに電圧を印加する場合、及び着色対象となるITO電
極22に所定極性の電圧を印加するとともに、着色対象
となるITO電極22以外のITO電極22に逆極性の
電圧を印加場合において、電圧の印加のタイミングとイ
ンクジェット装置40から着色材料を噴射するタイミン
グとを同期させることにより、この着色層形成工程の自
動化が可能となる。すなわち、電圧の印加のタイミング
と、インクジェット装置40から着色材料を噴射するた
めにインクジェット装置40のノズル制御部に印加する
信号のタイミングとを同期させることにより、各着色層
を順次形成することができる。
【0049】加えて、赤色、緑色、青色の着色材料を順
次変更する動作を連続的に行い、この場合において、着
色対象となるITO電極22(及びそれ以外のITO電
極22)への電圧印加のタイミングと、インクジェット
装置40から着色材料を噴射するタイミングと、着色材
料変更のタイミングとを同期させることにより、赤色、
緑色、青色、赤色、緑色、青色、...という順序で、
各色の着色層を連続的に形成することができ、着色層形
成の効率をさらに高めることができる。
【0050】各着色層形成後、遮光層153を、通常用
いられている適当な方法によって形成する(図1
(f))。遮光層153の形成後、遮光層153及び各
着色層R21,G21,B21,R22を形成した面上
の全面に表示用電極としてITO61を200〜300
0オングストローム、最適値としては1500オングス
トロームの膜厚にスパッタ成膜する。さらにその上か
ら、ポリイミド等の配向膜材料を全面に塗布し、ラビン
グ処理を行って配向膜71を形成すると、カラー型液晶
表示素子を構成する2枚のガラス基板のうちの一方であ
るカラーフィルタ基板10が完成する(図1(h))。
【0051】図3(h)のカラーフィルタ基板10を、
カラー型液晶表示素子を構成する一方の基板とした場
合、第1の実施の形態と同様の手順によって、図2に示
す構造を有するカラー型液晶表示素子が得られる。
【0052】図4は、本発明に係る液晶表示素子の製造
方法の第3の実施の形態についての説明図であり、液晶
表示素子を構成するカラーフィルタ基板の製造工程の概
略を示している。この第3の実施の形態は、カラーフィ
ルタ基板となる基板がTFTアレイ基板である点を除く
と、第1の実施の形態とほぼ同様である。
【0053】最初に、TFTアレイ基板を、通常の製造
方法によって作製する。まず、成膜とパターニングを繰
り返すことにより、ガラス基板10上に、ゲート電極及
びゲート配線、ゲート絶縁膜等を形成し(図示せず)、
これらを形成したガラス基板10上全面に画素となるI
TO20を約200〜3000オングストロームの範囲
の膜厚でスパッタ成膜する。ITO20の膜厚として
は、前述の実施の形態と同様に、1500オングストロ
ーム程度が最適である。スパッタ成膜したITO20上
全面にポジ型レジスト30を塗布し(図4(a))、I
TO20の画素を形成する部分上のポジ型レジスト33
以外の部分のポジ型レジストを露光して除去し、ITO
20上にはポジ型レジスト33を残す(図4(b))。
次いで、選択的エッチングにより、ガラス基板10上に
画素23(3N+1)、23(3N+2)、23(3
N)を形成する。ここで、画素23(3N+1)、23
(3N+2)、23(3N)の各呼称と、画素23とい
う総称は、第1の実施の形態の説明におけるものと同様
のものとする。さらに、成膜とパターニングを繰り返す
ことにより、薄膜トランジスタ(TFT)160、TF
T160に接続された電極配線、画素23が形成され
た、縦横100画素合計10000画素を有するアモル
ファスシリコンTFTアレイ基板10が得られる(図4
(c))。
【0054】画素23形成後、まず、画素23(3N+
1)のみに+5Vの電圧を印加しつつ、当該電極のほぼ
真上の位置でインクジェット装置40から赤色の着色材
料を噴射し、画素23(3N+1)上に赤色の着色層R
31を形成する。インクジェット装置40を順次移動さ
せて行き、すべての画素23(3N+1)上に赤色の着
色層を形成する(図4(d))。印加する電圧の極性、
大きさは、着色材料の性質その他の条件により、適当に
設定する。続いて、画素23(3N+2)のみに+5V
の電圧を印加しつつ、当該電極のほぼ真上の位置でイン
クジェット装置40から緑色の着色材料を噴射し、画素
23(3N+2)上に緑色の着色層G31を形成する。
インクジェット装置40を順次移動させ、すべての画素
23(3N+2)上に緑色の着色層を形成する。さら
に、画素23(3N)のみに+5Vの電圧を印加しつ
つ、当該電極のほぼ真上の位置でインクジェット装置4
0から青色の着色材料を噴射し、画素23(3N)上に
青色の着色層B31を形成する。インクジェット装置4
0を順次移動させて行き、すべての画素23(3N)上
に青色の着色層を形成する。このように画素23のうち
着色対象となるもののみに電圧を印加しつつ、インクジ
ェット装置40から着色材料を順次噴射し、赤色の着色
層R31,R32、緑色の着色層G31、青色の着色層
B31を形成する(図4(e))。
【0055】また、第1及び第2の実施の形態における
応用例は、第3の実施の形態においても同様に適用する
ことができる。すなわち、着色対象となる画素23に所
定極性の電圧(例えば、+5V)を印加するとともに、
着色対象となる画素23以外の画素23に逆極性の電圧
(例えば、−5V)を印加しつつ着色を行うと、着色材
料の滲みをさらに効果的に防止し、着色層形成の精度を
より向上させることができる。
【0056】さらに、着色対象となる画素23のみに電
圧を印加する場合、及び着色対象となる画素23に所定
極性の電圧を印加するとともに、着色対象となる画素2
3以外の画素23に逆極性の電圧を印加場合において、
電圧の印加のタイミングとインクジェット装置40から
着色材料を噴射するタイミングとを同期させることによ
り、この着色層形成工程の自動化が可能となる。すなわ
ち、電圧の印加のタイミングと、インクジェット装置4
0から着色材料を噴射するためにインクジェット装置4
0のノズル制御部に印加する信号のタイミングとを同期
させることにより、各着色層を順次形成することができ
る。
【0057】加えて、赤色、緑色、青色の着色材料を順
次変更する動作を連続的に行い、この場合において、着
色対象となる画素23(及びそれ以外の画素23)への
電圧印加のタイミングと、インクジェット装置40から
着色材料を噴射するタイミングと、着色材料変更のタイ
ミングとを同期させることにより、赤色、緑色、青色、
赤色、緑色、青色、...という順序で、各色の着色層
を連続的に形成することができ、着色層形成の効率をさ
らに高めることができる。
【0058】各着色層形成後、各着色層R31,G3
1,B31,R32を形成したTFTアレイ基板10上
の全面に、ポリイミド等の配向膜材料を全面に塗布し、
ラビング処理を行って配向膜72を形成すると、カラー
型液晶表示素子を構成する2枚のガラス基板のうちの一
方であるTFTアレイカラーフィルタ基板10が完成す
る(図4(f))。
【0059】図4(f)のカラーフィルタ基板10を、
カラー型液晶表示素子を構成する一方の基板とした場
合、他方の基板は、通常のTFT方式液晶表示素子の構
成における対向基板を用いる。すなわち、対向基板とな
るガラス基板上全面に、透明電極となる透明導電膜とし
てITOを200〜3000オングストローム、最適値
としては1500オングストロームの膜厚にスパッタ成
膜し、このITO電極上にポリイミド等の配向膜材料を
全面に塗布し、ラビング処理を行って配向膜を形成する
と、カラー型液晶表示素子を構成する2枚のガラス基板
のうちカラーフィルタ基板に対向することとなる対向基
板が完成する。
【0060】図5は、図4(f)のTFTアレイカラー
フィルタ基板10と対向基板100とを用いて作製した
カラー型液晶表示素子の構造の概略の説明図である。対
向基板100上には、ITO電極170、配向膜180
が形成されている。
【0061】このカラー型液晶表示素子の作製は、以下
のように行う。すなわち、TFTアレイカラーフィルタ
基板10上の配向膜72の周縁部に沿って、液晶注入口
(図示せず)以外の部分に接着剤81を印刷し、TFT
アレイカラーフィルタ基板10上に間隙剤として粒径6
μmのミクロパール(積水ファインケミカル社製)90
を散布する。
【0062】次に、TFTアレイカラーフィルタ基板1
0上の配向膜72のラビング方向と、対向基板100上
の配向膜180のラビング方向とのなす角度が90度と
なるように、配向膜72と配向膜180とを対向させ、
加熱して接着剤81を硬化させることにより、TFTア
レイカラーフィルタ基板10と対向基板100とを張り
合わせる。
【0063】最後に、通常の方法により液晶材料を注入
する。ここでは液晶材料は、ZLI−1565(E.メ
ルク社製)に液晶組成物110としてネマティック液晶
であるS811を0.1wt%添加したものを用い、液
晶材料注入後、液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止し
て、図5に示す構造を有するカラー型液晶表示素子が得
られる。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液晶
表示素子の製造方法によれば、着色対象となる電極に電
圧を印加しつつ、着色材料を噴射することとしたので、
インクジェット法を用いたカラーフィルタ基板の製造方
法におけるカラーフィルタ基板上の着色層の形成時の滲
みを防止して精度を向上させ、かつ、カラーフィルタ基
板の製造工程を簡略化して、カラー型液晶表示素子の製
造工程におけるフォトリソグラフィ・プロセスの回数を
最低限のものとし、カラー型液晶表示素子を安価に提供
することができる。
【0065】着色対象となる電極には所定極性の電圧を
印加し、かつ、それ以外の電極には逆極性の電圧を印加
しつつ、着色材料を噴射することとしたので、インクジ
ェット法を用いたカラーフィルタ基板の製造方法におけ
るカラーフィルタ基板上の着色層の形成時の滲みを防止
して精度をさらに向上させ、かつ、カラーフィルタ基板
の製造工程を簡略化して、カラー型液晶表示素子の製造
工程におけるフォトリソグラフィ・プロセスの回数を最
低限のものとし、カラー型液晶表示素子を安価に提供す
ることができる。
【0066】電極及び基板上に着色材料を受容し得る受
容層を形成した上で、着色対象となる電極に電圧を印加
しつつ、着色材料を噴射することとしたので、インクジ
ェット法を用いたカラーフィルタ基板の製造方法におけ
るカラーフィルタ基板上の着色層の形成を滲みを防止し
て精度を向上させながら安定に行い、かつ、カラーフィ
ルタ基板の製造工程を簡略化して、カラー型液晶表示素
子の製造工程におけるフォトリソグラフィ・プロセスの
回数を最低限のものとし、また、着色材料の選択の幅が
広がり、カラー型液晶表示素子を安価に提供することが
できる。
【0067】電極及び基板上に着色材料を受容し得る受
容層を形成した上で、着色対象となる電極には所定極性
の電圧を印加し、かつ、それ以外の電極には逆極性の電
圧を印加しつつ、着色材料を噴射することとしたので、
インクジェット法を用いたカラーフィルタ基板の製造方
法におけるカラーフィルタ基板上の着色層の形成を滲み
を防止して精度をさらに向上させながら安定に行い、か
つ、カラーフィルタ基板の製造工程を簡略化して、カラ
ー型液晶表示素子の製造工程におけるフォトリソグラフ
ィ・プロセスの回数を最低限のものとし、また、着色材
料の選択の幅が広がり、カラー型液晶表示素子を安価に
提供することができる。
【0068】基板は、TFTアレイ基板であるものとし
たので、液晶表示素子の組立の際における対向基板との
位置決めの誤差を考慮する必要がなくなり、画素の開口
率が高く、表示性能の高いカラー型液晶表示素子を安価
に提供することができる。
【0069】電圧を印加する電極と、着色材料を噴射す
る位置とを経時的に変更して、着色層を形成するものと
したので、カラーフィルタ基板の製造効率を向上させる
ことができる。
【0070】電極に印加する電圧と、着色材料を噴射す
る装置に印加する信号とを同期させて、電圧を印加する
電極と、着色材料を噴射する位置とを経時的に変更し、
着色層を順次形成するものとしたので、カラーフィルタ
基板の製造工程の自動化が可能となり、製造効率を向上
させることができる。
【0071】噴射される着色材料は複数種類であり、か
つ、着色材料の種類も経時的に変更するものとしたの
で、カラーフィルタ基板の製造工程の自動化が可能とな
り、製造効率をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶表示素子の製造方法の第1の
実施の形態、及び従来のカラーフィルタ基板の製造方法
の第3の例の説明図。
【図2】本発明に係る液晶表示素子の製造方法の第1ま
たは第2の実施の形態によって作製されたカラーフィル
タ基板を用いて組み立てられた液晶表示素子の構造の概
略を示す説明図。
【図3】本発明に係る液晶表示素子の製造方法の第2の
実施の形態の説明図。
【図4】本発明に係る液晶表示素子の製造方法の第3の
実施の形態の説明図。
【図5】本発明に係る液晶表示素子の製造方法の第3の
実施の形態によって作製されたカラーフィルタ基板を用
いて組み立てられた液晶表示素子の構造の概略を示す説
明図。
【図6】単純マトリクス駆動方式のカラー型ドットマト
リクス液晶表示素子の構成の概略を示す斜視図。
【図7】アクティブマトリクス駆動方式のカラー型ドッ
トマトリクス液晶表示素子の構成の概略を示す説明図。
【図8】従来のカラーフィルタ基板の製造方法の第1の
例の説明図。
【図9】従来のカラーフィルタ基板の製造方法の第2の
例の説明図。
【図10】従来のカラーフィルタ基板の製造方法の第3
の例の説明図。
【符号の説明】
1 X基板 1a X電極 2 Y基板 2a Y電極 3 駆動IC 4 TFTアレイ基板 5 薄膜トランジスタ(TFT) 6 表示電極 7 信号線電極 8 ゲート電極 9 対向基板 9a 対向電極 10 ガラス基板(カラーフィルタ基板) 20、21、22、23、24、60、61、62、1
70 ITO 50、51、153、190 遮光層 30、31、32、33、34、210、211 レジ
スト 40 インクジェット装置 220、221 アクリル樹脂中に顔料等を分散させた
ネガ型レジスト 200 トップコート層 70、71、72、73、74、140、180 配向
膜 80、81 接着剤 90 間隙剤(ミクロパール) 110 液晶組成物 100 ガラス基板(対向基板) 130 画素 120、160 薄膜トランジスタ(TFT) 150、151、152 受容層 R11、R12、R21、R22、R31、R32、R
41、R42、R51、R52 赤色着色層 G11、G21、G31、G41、G51 緑色着色層 B11、B21、B31、B41、B51 青色着色層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上の所定位置に1以上の電極を形成す
    る第1の工程と、 前記電極のうち着色する電極に電圧を印加しつつ、前記
    着色する電極上に、着色材料を噴射して着色層を形成す
    る第2の工程とを備えたことを特徴とする液晶表示素子
    の製造方法。
  2. 【請求項2】基板上の所定位置に1以上の電極を形成す
    る第1の工程と、 前記電極のうち着色する電極には所定極性の電圧を印加
    し、かつ、前記着色する電極以外の前記電極には前記所
    定極性と逆極性の電圧を印加しつつ、前記着色する電極
    上に、着色材料を噴射して着色層を形成する第2の工程
    とを備えたことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  3. 【請求項3】基板上の所定位置に1以上の電極を形成す
    る第1の工程と、 前記電極上、及び前記基板上の前記電極が形成された部
    分以外の部分に、着色材料を受容し得る受容層を形成す
    る第2の工程と、 前記電極のうち、その電極上に前記受容層の着色する部
    分が形成された電極に電圧を印加しつつ、前記受容層の
    着色する部分上に、着色材料を噴射して着色層を形成す
    る第3の工程とを備えたことを特徴とする液晶表示素子
    の製造方法。
  4. 【請求項4】基板上の所定位置に1以上の電極を形成す
    る第1の工程と、 前記電極上、及び前記基板上の前記電極が形成された部
    分以外の部分に、着色材料を受容し得る受容層を形成す
    る第2の工程と、 前記電極のうち、その電極上に前記受容層の着色する部
    分が形成された電極には所定極性の電圧を印加し、か
    つ、前記受容層の着色する部分が形成された電極以外の
    前記電極には前記所定極性と逆極性の電圧を印加しつ
    つ、前記受容層の着色する部分上に、着色材料を噴射し
    て着色層を形成する第3の工程とを備えたことを特徴と
    する液晶表示素子の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1ないし4のいずれかに記載の液晶
    表示素子の製造方法において、前記基板は、TFTアレ
    イ基板であることを特徴とする液晶表示素子の製造方
    法。
  6. 【請求項6】請求項1ないし5のいずれかに記載の液晶
    表示素子の製造方法において、前記電圧を印加する電極
    と、前記着色材料を噴射する位置とを経時的に変更し
    て、着色層を形成することを特徴とする液晶表示素子の
    製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1ないし6のいずれかに記載の液晶
    表示素子の製造方法において、前記電極に印加する電圧
    と、前記着色材料を噴射する装置に印加する信号とを同
    期させて、前記電圧を印加する電極と、前記着色材料を
    噴射する位置とを経時的に変更し、着色層を順次形成す
    ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  8. 【請求項8】請求項6または7に記載の液晶表示素子の
    製造方法において、噴射される前記着色材料は複数種類
    であり、かつ、前記着色材料の種類も経時的に変更する
    ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7927771B2 (en) * 2005-05-18 2011-04-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Color filter and fabrication method thereof

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