JPH07294725A - カラーフィルター及び多色液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

カラーフィルター及び多色液晶表示装置の製造方法

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JPH07294725A
JPH07294725A JP15244094A JP15244094A JPH07294725A JP H07294725 A JPH07294725 A JP H07294725A JP 15244094 A JP15244094 A JP 15244094A JP 15244094 A JP15244094 A JP 15244094A JP H07294725 A JPH07294725 A JP H07294725A
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transparent electrode
electrodeposition
liquid crystal
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Takakazu Fukuchi
高和 福地
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    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造方法の改良により格子状遮光膜を有する
電着カラーフィルターを用いた多色液晶製造装置は,電
着カラーフィルターのアクティブマトリックスを用いた
多色液晶表示装置への拡大適用し,多色液晶表示装置の
低廉価を実現する。 【構成】 電着カラーフィルターの製造方法において,
電着カラーフィルター用透明電極パターン,電着カラー
フィルターおよび電着カラフィルター上の透明電極の3
つの構成要素のうち全てかその一部の部分的な領域をレ
ーザにより除去した後,背面露光法により遮光膜を形成
して,この遮光膜形状を格子状にした電着カラーフィル
ターを用いた多色液晶表示装置の製造方法。 【効果】 従来できなかった格子状遮光膜を電着カラー
フィルターにおいて実現させることにより,光リーク劣
化を起こすTFT等のアクティブマトリックスを用いた
カラー液晶表示装置への適用を拡大し,その製造コスト
を低下することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,カラーフィルターを用
いた多色液晶表示装置の製造方法,特にそのカラーフィ
ルターが高分子電着カラーフィルターによる多色液晶表
示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1に従来の高分子電着法によるカラー
フィルターの製造方法を示す。図1は複数の透明電極
を有するガラス基板1で,着色用端子2aを用いて透明
電極2上に順次着色層が形成される。高分子電着法によ
るカラーフィルターの製造方法についての詳細は,特開
昭59−114572に示されているが,ここではその
概略について説明する。
【0003】はじめに,他のカラーフィルターの製造方
法について簡単に説明する。カラーフィルターの製造方
法は,高分子電着法(以後電着法と呼ぶ)の他に染色
法,顔料分散法,印刷法などがある。染色法は,染色基
質をガラス基板上に塗布し,所望のパターンにフォトリ
ソグラフィー法によりパターニングした後,染料を用い
て染色する方法で,R・G・B3原色カラーフィルター
の場合は,これを3回繰り返して製作する。
【0004】顔料分散法は,予め反応剤を含有した高分
子基質いわゆる感光性樹脂中に顔料を分散・含有させた
着色感光性樹脂をガラス基板に塗布し,フォトリソグラ
フィーにより所望のパターンを形成してカラーフィルタ
ーを製作する物である。染色法と同様に,R・G・B3
原色カラーフィルターの場合は,これを3回繰り返す。
【0005】印刷法は,高分子樹脂と顔料を混合した着
色高分子材料をインキとして,オフセット印刷法等によ
りガラス基板上に所望のパターンを印刷してカラフィル
ターを形成する。R・G・B3原色カラーフィルターの
場合は同様に3回繰り返すことによって,印刷カラーフ
ィルターが形成される。
【0006】高分子電着法は,前述したように図1に
示した予めパターニングされた透明電極2上に3R,3
G,3Bのカラーフィルターを順次電着させてカラーフ
ィルターを形成させる方法である。透明電極パターン2
はフォトリソグラフィー技術を用いるが,カラーフィル
ターを形成する前にガラス基板上に実施するため,カラ
ーフィルターの位置精度とは無関係に製作可能である。
この理由は,透明電極パターン2上に電着法により3
R,3G,3Bのカラーフィルターを形成するので,そ
の位置精度は初めに行われたパターニングの位置精度に
よって規定されることになる。いわゆるセルフアライメ
ントでカラーフィルターパターンが形成されることが特
徴である。
【0007】また通常カラーフィルターには,各色間に
遮光膜を設けている。この遮光膜の製作方法も各カラー
フィルターの製法によって異なる方法が採用されてい
る。染色法,顔料分散法及び印刷法の場合は,カラーフ
ィルターを形成する前にクロム等の金属膜をスパッタリ
ング等の製膜法により形成した後,フォトリソグラフィ
ーによって所望の遮光膜パターンを設けている。もう一
つの遮光膜形成法として,金属膜を用いずに隣合わせた
カラーフィルターを2色重ね合わせることによって,光
に透過率を低減させることで遮光膜の代用とする方法も
広く行われている。前者,は光リークにより特性が劣化
するTFT(Thin−Firm−Transista
r)等のアクティブマトリックス方式のカラーLCD
(Liquid Cristal Display)用
として採用されている。後者は,より安価なTN(Tw
isted Nmatic)またはSTN(Super
Twisted Nematic)−LCDようとして
採用されている。
【0008】これらの遮光膜は,フォトリソグラフィー
法により製作されるため,予め用意した露光用マスクに
よりパターン形状は自由度がある。格子状でもストライ
プ状でも必要に応じて遮光膜形状が選択できる。電着法
の場合の遮光膜は,図1に示したように先に電着カラー
フィルターを形成した後に,このカラーフィルターをマ
スクとして背面露光法により形成している。電着カラー
フィルターをマスクにできることから,カラーフィルタ
ーの場合と同様にセルフアライメントによって遮光膜が
形成できるという特徴を有している。しかしカラフィル
ターが,予めパターニングされた透明電極の上に形成さ
れることから,遮光膜の形状はカラーフィルター間隙部
にのみ形成可能である。遮光膜の形状という面で自由度
が小さいという特徴も有している。
【0009】次に,これらのカラーフィルターを用いた
多色液晶表示装置について説明する。図2に,従来のT
FT方式のカラーLCDの断面模式図を示す。(2−
1)はTFTアレイ基板1に形成された透明表示電極7
とTFT8に液晶9層を介してカラーフィルター基板が
対向配置されている。(2−2)はTFTアレイ基板1
1の一部を拡大してTFT8とカラーフィルター3およ
び遮光膜6との位置関係を示したものである。(2−
3)は(2−2)の点線で囲まれた部分と同位置のカラ
ーフィルター部分のみを示したものである。これらの図
からTFT8が遮光膜6におおわれていることがわか
る。また,カラーフィルター3の表示領域以外の部分か
ら光の漏れがないように,カラーフィルター3R,3
G,3B間隙部だけでなくカラーフィルター3R,3
G,3Bと直交する遮光膜も設けて,遮光膜6としては
いわゆる格子状に形成されている。
【0010】この遮光膜6は一般的に,TFT8素子の
受光による特性低化(以後光リークと呼ぶ)を防止する
役割をしている。光リークとは,TFT8素子に形成さ
れたアモルファスシリコン薄膜部に一定量の光が当たる
ことによりアモルファスシリコンの抵抗値を低下させ
て,透明表示電極7に保持していた電圧をリークさせて
しまう反応である。この光リークが生じると透明電極4
と透明表示電極7との電圧差異が液晶9のしきい値電圧
以下になり,液晶9のコントロールができなくなり表示
不良になるものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたよう
に,電着カラーフィルターはセルフアライメント法で簡
易的にカラーフィルターおよび遮光膜を製作できるとい
うメリットはあるものの,そのメリットが故にTFT等
の光リークにより特性劣化を伴うアクティブマトリック
スLCDに適した格子状の遮光膜が形成できないという
問題が生じる。
【0012】その理由は,図1に示したように電着カラ
ーフィルター形成に不可欠の透明電極パターン2が存在
するために,カラーフィルターが連続したストライプ状
になるためである。したがって,背面露光法によってカ
ラーフィルター間隙部に製作される遮光膜6の形状も形
状も結果的にストライプ状に形成されるためである。
【0013】一般に,電着カラーフィルターで形成され
るRed・Green・Blue3色の分光特性を図3
に示す。この分光特性から透過する光量のレベルが理解
でき,図2−1に示したように液晶層9を通してTFT
素子に透過光が照射されて,TFT素子の特性が劣化す
るという問題となる。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明で用いられる,T
FT−LCDに使用可能な格子状遮光膜付きカラーフィ
ルターを形成するために,高分子電着法で形成されたカ
ラーフィルタの一部を遮光膜形成の前に予め除去する方
法を採用した。
【0015】本発明では,この電着カラーフィルターの
一部を除去するための手段として最も効果的な方法は,
レーザを用いる方法であるという結論に達した。その理
由は,TFT−LCDに用いられるカラーフィルターお
よび遮光膜の位置精度が±10ミクロン以下と高精度で
あること,また,電着カラーフィルターの一部を除去し
た後の表面の平滑性は±0.15ミクロン以下という高
平滑性が求められることである。少なくともこれら2つ
の要件を満たさなければ,TFT−LCD用カラーフィ
ルターとして使用することはできない。
【0016】電着カラーフィルターの一部を除去する方
法として,レーザを用いる以外にも種々の方法がある。
機械的切削法,サンドブラスト法,化学薬品(たとえば
アルカリ液)処理等があるが,いずれの方法も上記2つ
の要件を満たすことはできなかった。機械切削法では表
面の凹凸が大きく,サンドブラスト法では微細パターン
の加工ができない等の問題が生じた。また,化学薬品処
理の場合はカラーフィルターの均一除去ができなかっ
た。
【0017】レーザを用いて電着カラーフィルターの一
部を除去する場合は,高精度の駆動テーブルを使用する
ことで±10ミクロン以下の位置精度は確保可能であ
る。この高精度駆動テーブルは露光装置に使われている
ステッパ用のものや高速に駆動するためのリニアモータ
方式のものなどがある。
【0018】また,レーザエネルギーの照射によって電
着カラーフィルタを除去すると,除去されるカラーフィ
ルター層およびカラーフィルター形成用の透明電極は瞬
時に気化状になって飛散するので,表面への汚染はきわ
めて微量である。同様に,カラーフィルター上に成膜さ
れた保護膜樹脂や透明電極が存在する場合もレーザによ
る除去は可能である。また,レーザエネルギーによって
除去された飛散物の表面への影響を完全に防止するため
に,レーザが照射されたカラーフィルター表面近傍に局
所的吸排気装置を取り付ければ良い。
【0019】レーザの種類は,YAGレーザ,キセノン
レーザ,He−Neレーザなど希ガスレーザ,エキシマ
レーザ等カラーフィルターや透明電極が除去できるもの
であればどれでも使用可能である。したがって,遮光膜
形成前に予め電着カラーフィルターの一部をレーザによ
り除去する方法を用いることにより,TFT−LCDに
使用可能な格子状遮光膜を有した電着カラーフィルター
が製造することができるようになった。
【0020】これまで述べてきた本発明の多色液晶表示
装置に用いられるカラーフィルターの製造工程は少なく
とも以下製造工程を含むものである。 透明電極をパターニングする工程。 パターニングされた透明電極上にカラーフィルターを
形成する工程。
【0021】該カラーフィルター上に透明電極を形成
する工程。 該カラーフィルターおよび該透明電極の一部を除去す
る工程。 遮光膜を形成する工程。
【0022】
【実施例】以下,本発明の製造方法について図面を用い
て詳細に説明する。 (実施例1)図4に,本発明に使用されるカラーフィル
ターの製造方法の一実施例である製造工程別のフローチ
ャート,図5に,図4に示したフローチャートの各製造
工程別の模式図を示す。 まず始めに,透明電極の設け
られたガラス基板を図5(A)に示したように,高分子
電着法によるカラーフィルター(電着カラーフィルタ
ー)を形成するために必要な透明電極パターンを製作す
る(パターニング)。このパターニングは広く行われて
いるフォトリソグラフィー法により実施した。また,透
明電極はスパッタリング法により製作されたインジウム
−スズ(ITO)膜で,シート抵抗15Ω/ロ,膜厚1
500オングストロームのものを用いた。
【0023】図5(A)の1はガラス基板,2は透明電
極パターンを示す。透明電極パターン2は,Red,G
reen,Blueの3色のカラーフィルターが順次形
成できるように,2本置きに端の長さを変えてある。ま
た,透明電極パターン2はガラス基板の端部まで直線的
に配置されているが,図5(a)の7に示すように,等
間隔に一定の凹部を設けるようにした。この凹部7の間
隔は,本発明の多色液晶表示装置に使われるTFT−L
CDの画素間隔と一致させ,その凹部7がTFT基板側
の各TFT素子の有する面積と比べて同等以上にしてい
る。
【0024】次に,透明電極パターン2にRed,Gr
een,Blueの3色の電着カラーフィルターを設け
る。図5の(B)は,透明電極パターン2上に電着カラ
ーフィルター3Rが設けられた場合の断面模式図であ
る。電着カラーフィルターの膜厚は3R,3G,3Bと
も1.5ミクロンとした。
【0025】図5の(C)は,電着カラーフィルター3
R,3G,3Bを設けたガラス基板上全面に,スパッタ
リング法による透明電極4を設けたものである。この透
明電極4は,シート抵抗50Ω/ロ,膜厚1000オン
グストロームである。次いで,この電着カラーフィルタ
ー3R,3G,3Bおよび透明電極4の一部をYAGレ
ーザ(HOYA製LR−230)により除去した。レー
ザにより除去される部分は,前述した図5(A)の透明
電極パターン2の等間隔に配置された凹部の部分であ
る。YAGレーザの出力調整により除去される深さはコ
ントロール可能である。本発明の場合に,透明電極4と
電着カラーフィルター3R,3G,3Bは少なくとも除
去されなければならない。さらに,電着カラーフィルタ
ー形成用の透明電極パターン2も除去されることが好ま
しい。これは,透明電極パターン2が残留すると次の工
程で形成される遮光膜5の遮光性を低下させることにな
るからである。YAGレーザにより除去される電着カラ
ーフィルターおよび透明電極は,レーザエネルギーによ
り瞬時に気化状態になり周囲に飛散するので,レーザビ
ームが照射される近傍に吸引装置を設置して気化状物質
がガラス基板表面を汚染しないようにした。前述した透
明電極パターン2の凹部7の形状によって,レーザによ
る除去量を減少させることができる。このときガラス基
板1の表面は全くダメージを受けていなかった。
【0026】次に,レーザ処理を行った電着カラーフィ
ルター3R,3G,3Bおよび透明電極4の表面に黒色
レジストをスクリーン印刷により塗布した。この黒色レ
ジストは,感光性樹脂中にカーボンを含む黒色顔料を分
散させたものである。感光性樹脂は,電着カラーフィル
ター3R,3G,3Bの分光特性を考慮し,ガラス基板
1の裏面から紫外線照射(背面露光)により感光するネ
ガレジストを選択すればよい。東京応化製OFPR80
0,日本火薬製感光レジスト,フジハント製等が使え
る。365ナノメートルの紫外線に対してガラス基板は
一定の透過率を有しており,電着カラーフィルター3
R,3G,3Bはほとんど吸収するので,電着カラーフ
ィルター間隙部に黒色ネガレジストが光硬化して遮光膜
6として形成される。この遮光膜6の膜厚は電着カラー
フィルターと同じ1.5ミクロンにした。この際,図5
(D)で示したようにカラーフィルター間隙部だけでな
く,その周囲にも遮光膜を形成することが一般的であ
る。
【0027】また,遮光膜は光リークによるTFTの特
性劣化が生じないように,黒色顔料の調整によりオプテ
ィカルデンシティー(OD値)が2.5以上になるよう
にした。以上説明してきた製造方法によって本発明に使
われる格子状遮光膜を有する電着カラーフィルターが製
作された。
【0028】このようにして製作された電着カラーフィ
ルターを一方の基板とし,TFT基板対向基板として図
2−1と同様の本発明の多色液晶表示装置を製作したと
ころ,TFTの光リークによる特性劣化が全く起きなか
った。 (実施例2)図6は,本発明の多色液晶表示装置に使わ
れるカラーフィルターの製造方法の一実施例を示す製造
工程のフォローチャートである。
【0029】図6の1は,ITO透明電極付きガラス基
板を実施例1で用いたYAGレーザにより,電着カラー
フィルター形成用の透明電極パターン2を形成した。こ
の透明電極2は,真空蒸着法によりシート抵抗20Ω/
ロ,膜厚1500オングストローム仕様のものを用い
た。この透明電極2のパターニングは,図1と同様のス
トライプ形状にしたが,形状は電着カラーフィルターが
形成可能であれば任意でよい。
【0030】次に,前記透明電極パターン2に実施例1
と同様に電着カラーフィルター3R,3G,3Bを形成
した。カラーフィルターの膜厚は3色とも1.2ミクロ
ンとした。この後,キセノンレーザ(FLOROD L
FA)により実施例1と同様に,電着カラーフィルター
と透明電極パターン2の一部を除去した。
【0031】次いで,電着カラーフィルター基板表面上
に黒色レジストを塗布し,実施例1と同様に遮光膜1.
2ミクロンの膜厚に形成した。この遮光膜6が形成され
た電着カラーフィルター表面に,シート抵抗50Ω/ロ
の透明電極を設けることで,電着カラーフィルター基板
が完成した。
【0032】このカラーフィルター基板とTFT基板を
用いて,実施例1と同様に本発明の多色液晶表示装置を
製作したところ,光リークによるTFT素子の特性劣化
は全く生じなかった。なお、本実施例で示した電着カラ
ーフィルター基板は,表面に設けられた透明電極を所望
のパターン形状にパターニングすることにより単純マト
リックスタイプの多色液晶表示装置にも使用することが
可能である。
【0033】(実施例3)図7は,本発明の多色液晶表
示装置に用いられるカラーフィルターの他の製造方法の
実施例を示す製造工程のフォローチャートである。本実
施例は,実施例1の製造工程3の透明電極成膜と4のレ
ーザ照射の順番を変えたものであり,透明電極4の存在
下においてもレーザーエネルギー出力の調整により全く
問題なく,実施例1と同様に本発明の求めるカラーフィ
ルターを製造することが可能な方法である。
【0034】このカラーフィルター基板とTFT基板を
用いて,実施例1と同様に本発明の多色液晶表示装置を
製作したところ,光リークによるTFT素子の特性劣化
は全く生じなかった。
【0035】
【発明の効果】以上述べてきたように,これまで高分子
電着法によるカラーフィルターでは製作できなかった格
子状遮光膜が,レーザの活用により可能になった。この
電着カラーフィルターを用いることにより,光リークに
よるTFT素子等のアクティブ素子の特性劣化を全く起
こさない多色液晶表示装置を製造することが可能になっ
た。
【0036】また,簡易的製造方法であるこの電着カラ
ーフィルターの使用した多色液晶表示装置は,高額な設
備を使い複雑なプロセスを必要とする他の製造方法によ
るカラーフィルターを用いた多色液晶表示装置にくらべ
て低廉価にすることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電着カラーフィルターの製造方法を示す
模式図。
【図2】従来のおよび本発明のTFTを用いた多色液晶
表示装置の断面模式図とTFT基板と遮光膜を説明する
平面模式図。
【図3】電着カラーフィルターの分光特性の一例。
【図4】本発明に用いるカラーフィルターの製造方法を
示すフローチャート。
【図5】本発明に用いるカラーフィルターの製造方法を
示す模式図。
【図6】本発明に用いるカラーフィルターの他の製造方
法を示すフローチャート。
【図7】本発明に用いるカラーフィルターの他の製造方
法を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 透明電極パターン 3R,3G,3B 電着カラーフィルター 4 透明電極 5 レーザにより除去された部分 6 遮光膜 7 透明電極凹部 8 TFT 9 液晶 10 偏向板

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明電極を有する透明電極基板上にカラ
    ーフィルターを形成するカラーフィルターの製造方法に
    おいて、少なくとも以下の製造工程を有するカラーフィ
    ルターの製造方法。 透明電極をパターニングする工程。 パターニングされた透明電極上にカラーフィルターを
    形成する工程。 該カラーフィルター上に透明電極を形成する工程。 該カラーフィルターおよび該透明電極の一部を除去す
    る工程。 遮光膜を形成する工程。
  2. 【請求項2】 上記カラーフィルターの形成が高分子電
    着法による請求項1記載のカラーフィルターの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 上記カラーフィルター及び透明電極の一
    部を除去する工程がレーザーを用いた請求項1記載のカ
    ラーフィルターの製造方法。
  4. 【請求項4】 上記遮光膜の形成方法が背面露光法によ
    る請求項1記載のカラーフィルターの製造方法。
  5. 【請求項5】 カラーフィルターを用いる多色表示装置
    において,透明電極を有する透明電極基板上にカラーフ
    ィルターを形成するカラーフィルターの製造方法が,少
    なくとも以下の製造工程を有することを特徴とする多色
    液晶表示装置の製造方法。 透明電極をパターニングする工程。 パターニングされた透明電極上にカラーフィルターを
    形成する工程。 該カラーフィルター上に透明電極を形成する工程。 該カラーフィルターおよび該透明電極の一部を除去す
    る工程。 遮光膜を形成する工程。
  6. 【請求項6】 上記カラーフィルターの形成が,高分子
    電着法による請求項1記載の多色液晶表示装置の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 上記カラーフィルターおよび透明電極の
    一部を除去する工程が,レーザーを用いることを特徴と
    する多色液晶表示装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 上記遮光膜の形成方法が,背面露光法に
    よることを特徴とする請求項1記載の多色液晶表示装置
    の製造方法。
JP15244094A 1994-03-01 1994-07-04 カラーフィルター及び多色液晶表示装置の製造方法 Pending JPH07294725A (ja)

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KR1019950004291A KR100191472B1 (ko) 1994-03-01 1995-02-28 칼라 필터 및 다색액정표시장치의 제조방법
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JP3162594 1994-03-01
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