JPS63189841A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、液晶表示装置に係り、特に多色すなわちフル
・カラー感光ガラス・フィルタを有する液晶表示装置の
製造方法に関する。

Ｂ、従来技術 薄膜トランジスタ液晶（ＴＦＴ　　ＬＣ）表示技術は、
カラー表示端末用の陰極線管技術に取って代わるものと
して開発が続けられている。所与の表示スクリーン領域
を有する液晶表示装置は、同じスクリーン領域を有する
陰極線管装置より体積が小さい。このことは、商業上重
要なことである。

何故なら、液晶表示装置の底部は小さいので、ユーザの
机または端末台上での占める面積が小さいからである。

また、液晶表示装置に必要な電力は。

これと同等の陰極線管装置のそれよりも小さい。

さらに、液晶表示装置の動作電圧は、陰極線管装置のそ
れよりかなり小さい。

種々の型のカラー液晶表示装置が存在するが、液晶表示
装置は、一般に、液晶材が充填された密封空洞を画定す
る２つの離隔したガラス・パネルを含む、透明共通電極
は、一方のガラス・パネル上に形成される。個別ｆｆ１
ｔｌは、他方のガラス・パネル上に形成される。各個別
電極は、１つの画素の領域に対応する面領域を有する。

各画素は、小さすぎるので肉眼では見ることができない
。液晶表示装置がカラー能力を有すべき場合には、赤。

緑および青色領域を有するカラー・フィルタを具備しな
ければならない、各色領域は、画素寸法電極の１つと整
列する。赤、緑および青色領域から成る各組は、三つ組
（ｔｒｉａｄ）または繰返ストライプのような他の調和
パターンにグループ化される。

各個別電極は、薄膜トランジスタによってアドレスでき
る。表示されるべき像に応じて、１つまたはそれ以上の
画素電極が表示動作の間付勢され。

その画素電極に関連したカラー・フィルタを介して全部
の光若しくは一部の光が伝達されるようにするか、また
は光が全く伝達されないようにする。

ユーザが受ける像は、隣接したカラー・フィルタ領域を
通った光によって形成される色の混合である。

液晶表示装置は、該装置のａｍ者とは反対側に光源を配
置することにより後から照射できる。このようにするか
わりに、液晶表示装置は、後面に反射面を設け、該装置
のａ察者と同じ側に光源を配置することもできる。

このような液晶表示装置に使用されるカラー・フィルタ
は、多くの異なった方法で製造されてきた。１つの方法
は、ガラス・パネル上に粘着性感光薄膜をスピン（ｓｐ
ｉｎ）すなわち堆積させ、次に続くステップで薄膜にパ
ターンを形成するものである。各ステップの間、特定色
の染料が薄膜の所定領域に与えられる。別の方法では、
有機顔料が真空蒸着によって堆積させられる。そして、
一般的なフォトリソグラフィック・リフト・オフ技術を
使用してパターンが形成される。さらに別の方法によれ
ば、内部カラー偏光フィルタを作製するのに、染料が添
加されパターンが形成され伸長された薄膜材が使用され
る。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 上記各方法には欠点がある。大部分の方法は。

比較的コストがかかり且つ必要な制度を得るのが困難な
ウェット・プロセシングおよびフォトパターニング技術
を使用する。また、各方法は、透明共通電極と個別的に
アドレス可能な画素電極との間に配置されたカラー・フ
ィルタ薄膜を作成する。

上述の方法で製造されたカラー・フィルタの光学的濃度
（色の彩度）を増加させるには、フィルタ薄膜の厚さを
増加させればよい。しかし、フィルタ薄膜の厚さを増大
させると、透明共通電極と個別的にアドレス可能な画素
電極との間の間隔を増加させる。その結果、大きくなっ
た液晶層電圧降下を補償するために、液晶表示装置の動
作動圧を大きくしなければならない。さらに、上述した
装置では、カラー・フィルタは、少くとも前面ガラス・
パネルの厚さ分だけ観察面から離隔する。ガラス・パネ
ルが比較的厚ければ、視差も問題となる。

上述の方法の１つの大きな問題は、カラー・フィルタ層
中の色領域と画素電極との間の位置合せすなわち整列を
維持することの困難性にある。すなわち、多くのプロセ
スにおいて多くの染色すなわち堆積処理が必要なので、
いずれかの処理においてカラー材の不整列すなわち不適
当な堆積状態が生じるおそれがある。実験室内でわずか
な数の装置について精密な整列すなわち位置合せを維持
することは可能であるが、工場内で多くの装置に対して
維持することは非常に困難である。

さらに別の方法は、感光乳剤層を使用する。この感光乳
剤層に対し特定色の光が浴びせられるときに、該層の所
定領域を順次感光するために液晶シャッタ・デバイスが
使用される。３つの異なったグループの画素電極をこれ
らに関連した薄膜トランジスタを介して順次駆動するこ
とによって３つの異なった色の領域が形成される。感光
乳剤層中に作り出される潜像は現像され、マルチカラー
・フィルタを形成するために薄膜がガラス基板に積層さ
れる。

この方法は、位置合せすなわち整列の問題を容易にする
が、それでもやはり、上述した方法の欠点を有している
。ガラス基板に感光乳剤を積層するステップのほか、異
なる色の光に対する多重露光動作が必要となる。ステッ
プ数およびこれらのステップの複雑性が、必然的に製品
コストに跳返ることになる。

本発明の目的は、ウェット・プロセシング技術を使用す
る必要がなく１画素電極とカラー・フィルタ層中の画素
電極に関連した色領域との間の整列を容易に達成できる
液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

Ｄ、問題点を解決するための手段 本発明は、液晶表示装置の製造のうち、特に。

間隔を置いて設けられた前面ガラス・パネルおよび後面
ガラス・パネルと、一方のガラス・パネル上に設けられ
た透明共通電極層と、他方のガラス・パネル上に設けら
れ個別にアドレス可能な画素電極のアレイとを有する液
晶表示装置デバイス・アセンブリに色領域を形成する方
法に関する。ガラス・パネルの一方は、多色すなわちフ
ル・カラー感光ガラス材から製造される。まず、ガラス
・パネルによって画定される空洞にゲスト−ホスト液晶
材が一時的に充填される。液晶材が充填された上記液晶
表示装置デバイス・アセンブリが、多色感光ガラス材で
製造された方でないガラス・パネルに向けられた光源に
より照射される。多色感光ガラス材で製造された方のガ
ラス・パネルの選択された領域を露光するために１選択
された画素電極が所与の時間の間付勢される。露光は、
続く熱処理が露光された領域中に所要の色相を作り出す
ようにガラスを感じやすくする。多色感光ガラス・パネ
ルの異なった領域中に異なった量の露光を行うために異
なった組の電極が順次付勢される６Ｅ、実施例 第２図は１本発明の実施例によって製造される薄膜１−
ランジスタ液晶表示装置を示す部分断面図である。この
液晶表示装置は、透明な前面ガラス・パネル１０．後面
ガラス・パネル１２、偏光フィルタ１４、透明な共通電
極１８、および複数の個別アドレス可能画素電極２０Ａ
、２０Ｂ、２０Ｃ等を具備している。画素電極は、関連
した薄膜トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ等を介し
て個別的にアドレスすなわち付勢可能である。画素電極
および薄膜トランジスタは、公知の製造技術を使用して
後面ガラス・パネル１２上に直接堆積され、絶縁材から
成る層２４によって被覆される。

絶縁層２４は、整列薄膜２６によって被覆される。

第２の整列薄膜２８は、透明な一共通電極１８上に堆積
される。整列薄膜２６と２８の間の空間は空洞３０であ
る。空洞３０には液晶材が充填される。

空洞３ｏは、密封されず、初期組立工程の空間の状態に
維持される。

後面ガラス・パネル１２は、フルカラー感光ガラスすな
わち多色ガラスから製造される。多色ガラスは、市販さ
れているガラス材であり、ガラス内に永久上色領域を形
成するために紫外線放射および熱を使用して処理できる
。プロセスのパラメータに応じて、色領域はガラスの表
面付近に限定することもできれば、ガラスの厚み方向全
体に拡張することもできる。多色ガラスを使用すると、
共通電極と個別アドレス可能画素電極との間の領域に別
個にカラー・フィルタ層を設ける必要が無くなる。

多色ガラスは、コーニング・ガラス・カンパニー　（Ｃ
ｏｒｎｉｎｇ　Ｇｌａｓｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ）によって
開発され市販されているフル・カラー感光ガラスである
。

ガラスの特性および色の範囲を実現する方法は。

米国特許第４０１７３１８号、第４０５７４０８号、お
よび１′ジヤーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ）”、４９　（１０）、１９７８年、１０月の第５
１１４頁乃至第５１２２頁に掲載された“フルカラー感
光ガラス（Ｆｕｌｌ−Ｃｏｌｏｒ　Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｅ　Ｇｌａｓｓ）”という題名の論文に開示さ
れている。多色ガラスの所与の領域中に発生させられる
色は、ガラスが紫外線放射に対して露出される時間長に
よって決定される。露光ステップそれ自体は１色を生じ
させないが、ガラスが次に続く熱処理を受けるときに生
じさせる色相を決定する。露光領域中のいるの彩度すな
わち飽和度は、第２の熱処理と同時にまたはこの前に行
われる紫外線放射に対する第２の露出によって増加させ
ることができる。

本発明は、多色ガラス中に色領域を作り出す技術である
。本発明によれば、画素電極それ自体が紫外線放射に対
する多色ガラスの露出を規制するのに使用されるので、
色領域が画素電極に自然に整列する。

所要結果が第３図に示されている。この図は、色領域形
成後の多色ガラス・パネル１２の平面図である。色形成
プロセスは、隣接した赤画素列３２、青画素列３４およ
び録画素列３６をそれぞれ作り出す。このようなストリ
ップ・パターンがパネル１２の幅を横切るように繰返さ
れる。

表示されるべき像の各店の色は、結局、隣接した赤画素
、緑画素および青画素を通る光の量を調整することによ
って制御される。便宜上１画素は、それぞれ赤画素、青
画素および緑画素から成る三つ組３８のような三つ組を
形成するものとする。

例えば、像点が純粋な赤ならば、三つ組６２中の赤画素
に関連した薄膜トランジスタが付勢され、この赤画素に
整列した液晶材が透明になり、青画素および緑画素に整
列した液晶材は不透明に維持される。別の例として、赤
紫が表示されるべきときには赤画素および青画素に関連
した′ｇ！、膜トランジスタが付勢され、赤および青の
光だけがカラー・フィルタを通過する。

次に、非露光状態では実質的に透明なパネルに中に色領
域を形成するプロセスについて第２図を参照して簡単に
説明する。

多色ガラス・パネル１２中に色領域を作り出すために、
″光シャッタ′″　（暗い背景中の無色画素）を形成す
るように小量の多色性染料と混合される正の誘電異方性
のゲスト−ホスト液晶混合物が空洞３０に一時的に充填
される。一時的薄膜トランジスタ駆動回路４２が、薄膜
トランジスタ２２Ａ。

２２Ｂ、２２Ｃ等に接続される。液晶材が充填された上
記液晶表示装置デバイス・アセンブリには。

紫外線源４０によって発生される光が照射される。

異なった色領域のそれぞれに関連した薄膜トランジスタ
は、多色ガラス・パネル１２の異なった領域に所要の色
相を発生するのに必要な時間の間付勢すなりち駆動され
る。紫外線放射に対する初期露出の後、液晶材は空洞３
０から排出され、液晶表示装置デバイス・アセンブリ全
体が最初に確立された色相を固定するための熱処理を受
ける。

初期熱処理に続いて、多色ガラス・パネル１２中のすべ
てのカラー・フィルタ領域の紫外線に対する２回目の露
出が行われる。２回目の露光のために、空洞３０が再び
液晶材によって充填され且つアレイ中のすべての薄膜ト
ランジスタが同時に駆動すなわち付勢される必要がある
。色相を強調（増度）する第２の露光は室温で行われる
。液晶表示装置デバイス・アセンブリが第２の熱処理を
受ける前に、液晶混合物は排出されなければならない。

この熱処理の後、パネル１２中に一連の色領域が多色ガ
ラスと一体となって形成される。

前述の説明は、液晶表示装置デバイス・アセンブリに紫
外線が照射される前に、空洞３０に液晶材が再充填され
るものとしたが、簡単な従ってより好ましい方法では、
初期露光ステップに続いて空洞３０から液晶材が排出さ
れ、初期熱処理、第２紫外線露光および最終熱処理の間
、液晶材が排出されたままの状態が維持される。

参照符号Ｒ，ＢおよびＧによって示されているガラス・
パネル中の赤、青および緑色領域は、ガラス・パネル１
２の表面に形成される画素電極と自然に整列する。これ
は、画素電極が、源４０によって与えられる紫外線放射
に対するガラス・パネル１２中の所与の領域の露出を制
御するシャッタとして作用するからである。

第２図に示された構造によれば、画素電極と、これら画
素電極に関連した色領域との間に最も良い整列が得られ
るが、液晶表示装置の前面ガラス・パネル中に色領域を
作り出すのに前述したのと同様な技術を使用できる。第
４図を参照するに、この液晶表示装置の基本構成は、第
２図に示された構成と実質的に同一であり、偏光フィル
タ４２、前面ガラス・パネル４４、後面ガラス・パネル
４６、透明な共通電極４８、個別画素電極５０Ａ。

５０Ｂ、５０Ｃ等、これら画素電極に関連した薄膜トラ
ンジスタ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ等、絶縁層５４．整列
薄膜５６および５８．ならびに液晶材中空洞６ｏを含む
。

この構成は、前面ガラス・パネル４４が多色ガラスであ
る点が第１図の構成と異なる。前面パネル４４中に色領
域を形成するために、紫外線源６２が、後面ガラス・パ
ネル４６を紫外線で照射できるように位置決めされてい
る。前面ガラス・パネル６４の異なる領域を異なる時間
の間露光するために、薄膜トランジスタ駆動回路６４は
赤、緑および青色領域に関連した画素電極を順次付勢す
る。

第１図は、薄膜トランジスタ液晶表示装置に色領域を作
り出すのに実行される好ましい工程を示すフローチャー
トである。多色ガラス・パネルとして前面ガラス・パネ
ルおよび後面ガラス・パネルのどちらが選択されても工
程は同じである。固体コンポーネント（すなわち、ガラ
ス・パネル。

偏光フィルタ、整列薄膜および電極）が組立られ（ブロ
ック６６）るが、液晶材を通常収容する空洞は、液晶材
が充填されず密封されないままにされる。次に前述した
型のゲスト−ホスト液晶混合物が空洞に充填される（ブ
ロック６８）。次に、一時的電極駆動回線が、液晶表示
装置デバイス・アセンブリ中のすべての薄膜トランジス
タに接続される（ブロック７ｏ）、接続が完了すると、
アセンブリに紫外線が照射される（ブロック７２）。

紫外線は、多色ガラスでない方のガラス・パネル側に向
けられる。緑色領域に関連した薄膜トランジスタが、多
色ガラス・パネル中に緑の色相を作り出すのに必要な時
間の開駆動される（ブロック７４）。そして、青色領域
および赤色領域に関連した薄膜トランジスタが、多色ガ
ラス・パネルの異なる領域中に青および赤の色相を作り
出すために必要な時間の間、順次駆動される（ブロック
７６および７８）。

初期露光ステップの後、液晶混合物が除去され（ブロッ
ク７９）、アセンブリ全体が熱処理される（ブロック８
０）。

初期露光ステップおよび熱処理ステップの後、アセンブ
リは、所与の時間の間、再び紫外線で照射される（ブロ
ック８２）。この照射の目的は、初期露光ステップによ
って確立された色相を強調（増度）するのを可能にする
ことにある６空洞３０中には液晶材がないので、このス
テップの間。

アセンブリは均一に露光される。この第２露光ステツプ
に続いて、実際に強調された色相を作り出す熱処理が行
われる（ブロック８４）。

露光および熱処理ステップが完了した後、一時的電極駆
動回路の接続が解除され（ブロック８６）、空洞３０に
は最終的なすなわち常置の液晶材が充填される（ブロッ
ク８８）。

常置の液晶材を収容した空洞は密封され、薄膜トランジ
スタに対する永久的接続が行われる（ブロック９０）。

Ｆ、発明の効果 本発明によれば、画素電極と色領域とを自然に整列（自
己整列）させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による薄膜トランジスタ液晶表示装置
の製造方法の実施例を示すフローチャート、 第２図は１本発明の実施例の製造過程において作り出さ
れる薄膜トランジスタ液晶表示装置を示す部分断面図、 第３図は１本発明の実施例の製造過程において作り出さ
れるカラー・フィルタ・ガラス・パネルの一部を示す拡
大平面図、 第４図は１本発明の別の実施例の製造過程において作り
出される薄膜トランジスタ液晶表示装置を示す部分断面
図である。 １０．４４　・・・前面ガラス・パネル、１２．４６　
・・・後面ガラス・パネル１８．４８、・・・共通電極
、２ＯＡ、２０Ｂ、２０Ｃ１５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｇ　
・・・画素電極、３０．６０・・・空洞、４２．６２　
・・・ＴＦＴ駆動回路、４０．６２　・・・紫外線源。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　岡　　１）　次　　生（外１名） １０・・・ｎＦＭカ”ラス・ｌぐネｌし３〇−空洞 液晶最爪袂僅の一例の部分断面図 第２図 ｊＩ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 間隔を置いて設けられた前面ガラス・パネルおよび後面
   ガラス・パネルと、前記２つのガラス・パネルのうちの
   一方の内側に設けられる共通電極層と、前記２つのガラ
   ス・パネルのうちの他方の内側に設けられる個別的にア
   ドレス可能な透明画素電極のアレイとを有し、前記２つ
   のガラス・パネルのうちの一方が多色ガラス材から製造
   された液晶表示装置デバイス・アセンブリを使用して液
   晶表示装置を製造する方法において、 （イ）前記ガラス・パネルによって画定される空洞にゲ
   スト−ホスト液晶材を充填する工程と、（ロ）前記多色
   ガラス材によって製造された方ではない前記ガラス・パ
   ネルに向けられた光源によって、前記液晶材が満たされ
   た前記デバイス・アセンブリを照射する工程と、 （ハ）所要の色相を作り出すのに必要な時間の間、前記
   多色ガラス材から製造された方のガラス・パネルの選択
   された領域を露光するように選択された画素電極を付勢
   する工程と、 （ニ）前記多色ガラス材から製造された方のガラス・パ
   ネルの異なる領域が、異なる時間の間に露光完了するま
   で、異なる画素電極について前記（ハ）の工程を繰返し
   行う工程と、 （ホ）前記露光された領域中に所要の色相を作り出すた
   めに熱処理を行う工程と を含む液晶表示装置の製造方法。