JPH0915584A

JPH0915584A - 液晶表示素子の製造方法

Info

Publication number: JPH0915584A
Application number: JP18813195A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hoshino; 博史星野
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な設備で、しかも遮光膜形成用のマスク
を必要とすることなく、透明電極間の非電極部に遮光膜
を形成する。【構成】透明基板１０の一方の面に可染層１１および
透明電極母層１２を形成し、さらに同透明電極母層１２
上にフォトレジスト１３を形成した後、所定の透明電極
形成パターンを有するマスク１４を用いてフォトレジス
ト１３露光し、現像して透明電極母層１２上に透明電極
形成パターンに沿ってフォトレジスト１３ａを残し、そ
してエッチングにより不要な透明電極母層１２を除去し
てフォトレジスト１３ａが積層されたフォトレジスト付
き透明電極１２ａを形成し、しかる後、同フォトレジス
ト付き透明電極１２ａ間に露出している可染層１１に遮
光性を有する所定の色を着色して遮光膜１１ａを形成
し、最終的に透明電極１２ａ上のフォトレジスト１３ａ
を剥離する。

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
に関し、さらに詳しく言えば、透明電極間に遮光膜を有
する液晶表示素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置も白黒表示からカラー表示
へと技術が進歩し、近年では画面サイズにしても、急速
に大型化、大画面化が進められている。また、その画質
についても、ＴＮ液晶からＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉ
ｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）液晶への移行およびＴＦＴ
（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表
されるアクティブ表示素子の開発により、ＣＲＴに迫る
ものが商品化されている。

【０００３】ところで、画面サイズを大型化するうえ
で、特に透明基板の非電極部からの光の漏れによるコン
トラストの低下が問題となる。これを防止するため、非
電極部に遮光膜が設けられることになるが、その形成方
法の一例を図２を参照しながら、説明する。

【０００４】まず、図２（ａ）に示されているように、
透明基板１の一方の面にクロムなどの金属膜２を例えば
スパッタ法により成膜し、その上にレジスト３を塗布す
る。そして、所定の遮光膜形成パターンを有するマスク
をかけて露光した後、現像して遮光膜形成パターンに沿
ってレジスト３を残し、次に不要部分の金属膜２をエッ
チングにより除去するとともに、レジスト３を剥離す
る。

【０００５】このようにして、図２（ｂ）に示されてい
るように、遮光膜２ａを形成した後、遮光膜２ａの上面
を含めて透明基板１上に絶縁膜４を形成する。次に、同
図（ｃ）に示されているように、絶縁膜４上に透明電極
母層としてのＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）膜５を
成膜し、さらに同ＩＴＯ膜５上にレジストを塗布する。

【０００６】そして、所定の透明電極形成パターンを有
するマスクをかけて露光し、現像して透明電極形成パタ
ーンに沿ってレジスト６を残した後、不要部分のＩＴＯ
膜５をエッチングにより除去するとともに、レジスト６
を剥離する。

【０００７】これにより、図２（ｄ）に示されているよ
うに、隣接する透明電極５ａ間に遮光膜２ａが配置され
た状態が得られ、以後、この透明電極５ａ上に例えば絶
縁層が形成され、さらにその上に配向膜などが形成され
ることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例によると、遮光膜２ａのパターニング時と透明電極
５ａのパターニング時に、それぞれマスクがけを行なう
必要があり、その分工数が多くなるばかりでなく、その
位置合わせ作業に厳密な精度が要求される。

【０００９】また、透明基板１上にクロムなどの金属膜
２を形成するには、スパッタ装置などの高額の設備が必
要とされる。さらには、その金属膜２から遮光膜２ａを
格子状に形成するには、いわゆるフォトリソグラフィと
いう微細加工工程を通さなければならない。このような
ことから、総じて製造歩留まりが低く、コスト的にも問
題があった。さらには、クロム（金属膜２）のパターニ
ング工程で、クロム廃液が出るのも環境問題を引き起こ
す恐れを持っている。

【００１０】本発明は、このような従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、簡単な設備
で、しかも遮光膜形成用のマスクを必要とすることな
く、透明電極間の非電極部に遮光膜を形成できるように
した液晶表示素子の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、透明電極間に遮光膜を有する液晶表示素
子の製造方法において、ガラスなどからなる透明基板の
一方の面に可染層を形成する工程と、同可染層上に透明
電極母層を形成する工程と、同透明電極母層上にフォト
レジストを形成する工程と、所定の透明電極形成パター
ンを有するマスクを用いて上記フォトレジストを露光
し、現像して上記透明電極母層上に上記透明電極形成パ
ターンに沿って上記フォトレジストを残す工程と、エッ
チングにより不要な上記透明電極母層を除去して上記フ
ォトレジストが積層されたフォトレジスト付き透明電極
を形成する工程と、同フォトレジスト付き透明電極間に
露出している上記可染層に遮光性を有する所定の色を着
色して遮光膜とする工程と、上記透明電極上のフォトレ
ジストを剥離する工程とを備えていることを特徴として
いる。

【００１２】上記可染層は例えば黒色に染色したり、も
しくは黒色色素を吸着して着色する機能を有する層であ
って、ガラスなどの透明基板上に直接的に形成される。
その材質としては、耐熱性があり、液晶を汚染しないも
のであれば、各種の材料が使用できるが、無機材料とし
てはゾルゲル型のアルコキシ金属化合物を熱分解して得
られるセラミックが挙げられる。

【００１３】この場合の金属は、マグネシウム、カルシ
ウム、ジルコニウム、チタニウム、ハフニウム、ゲルマ
ニウム、イットリウム、アルミニウム、ガリウム、錫、
ケイ素を単独もしくは適宜組み合わせて用いることがで
きる。このようなゾルゲル型のセラミックス膜は透明基
板上に塗布し、焼成することにより形成される。

【００１４】また、有機高分子材料としては、アミド
基、エステル基、ニトリル基、アミノ基、カルボキシル
基、水酸基などの原子団を有するポリマーが上記可染層
に使用できる。これらの原子団は、共有結合、イオン結
合、水素結合もしくはファンデル・ワールス力の作用に
よって、染料と結合する。

【００１５】このような原子団は、ポリアクリレート、
ポリイミド、エポキシ樹脂などの種々の有機高分子に含
ませることができる。なお、可染層の膜厚としては０．
１〜１０μｍが好適である。すなわち、０．１μｍ未満
であると光学濃度が不十分になり、他方、１０μｍを超
えるとその上部に形成される透明電極母層にシワや亀裂
が発生し易くなるおそれがある。

【００１６】透明電極母層は、真空蒸着法やスパッタ法
により成膜される。その材料としては酸化錫やインジウ
ム錫オキサイド（ＩＴＯ）が用いられる。なお、ＳＴＮ
に適した低抵抗のＩＴＯ膜の成膜法としてはスパッタ法
が好ましい。

【００１７】透明電極のパターンニングは、透明電極母
層上にフォトレジストを形成した後、所定の透明電極形
成パターンを有するマスクを用いてそのジレジストを露
光し、例えば希アルカリに浸漬して現像し、次いで塩酸
−塩化第二鉄の混合液に所定時間浸漬してエッチングす
ることにより行なわれる。

【００１８】このようにして、フォトレジスト付きの透
明電極を得た後、黒色染料の溶液中に浸漬する。これに
より、透明電極間の可染層が着色される。この場合、黒
色単独で着色してもよいが、これ以外に暗色で遮光度の
高い色彩を有する染料、例えば黒色でない複数の染料を
組み合わせて用いてもよい。なお、可染層が無機系の多
孔質膜の場合には、それに顔料を吸着させてもよい。

【００１９】透明電極のパターニングに用いられたフォ
トレジストは、通常、染色もしくは着色された後に、除
去（剥離）されるが、可染層に対する着色の度合いが透
明電極に対するそれに較べ顕著であれば、そのレジスト
を透明電極上から剥離した後、可染層を染色（着色）し
てもよい。

【００２０】このようにして、遮光膜が形成されるが、
同遮光膜のその後の強度を増すために、焼成して硬化さ
せるアフターキュアの工程を用意してもよい。また、光
学濃度が２〜３以上になるような遮光度を採用すること
がコントラストの向上には好ましい。

【００２１】

【作用】上記の構成によると、透明電極をパターニング
した後に、それらの間に位置する可染層を例えば黒色に
染色（着色）することにより、いわば透明電極をマスク
として遮光膜が形成される。したがって、遮光膜形成専
用のマスクおよび設備が不要となる。

【００２２】

【実施例】図１には本発明の実施例がその製造工程順に
沿って示されており、これによると、まず同図（ａ）に
示されているように、ガラスなどの透明基板１０の一方
の面に可染層１１を形成する。この可染層１１は黒色に
染色したり、もしくは黒色色素などで着色し得る層であ
って、耐熱性を有し、かつ、液晶を汚染しない材料によ
り形成される。その材料としては、ゾルゲル型のアルコ
キシ金属化合物を熱分解して得られるセラミックやアミ
ド基、エステル基、ニトリル基、アミノ基、カルボキシ
ル基、水酸基などの原子団を有するポリマーなどがあ
る。また、この可染層１１の好ましい膜厚は０．１〜１
０μｍの範囲とされる。

【００２３】次に、図１（ｂ）に示されているように、
可染層１１上に透明電極母層１２を形成する。この透明
電極母層１２には酸化錫やインジウム錫オキサイド（Ｉ
ＴＯ）などが用いられ、真空蒸着法やスパッタ法により
所定の厚さに成膜することができる。なお、ＳＴＮに適
した低抵抗のＩＴＯの成膜法としてはスパッタ法が好ま
しい。

【００２４】そして、図１（ｃ）に示されているよう
に、透明電極母層１２上にフォトレジスト、この実施例
ではポジレジスト１３を所定の厚さに形成した後、同図
（ｄ）に示されているように、所定の透明電極形成パタ
ーンを有するマスク１４を用いて、ポジレジスト層１３
を露光し、例えば希アルカリ液に浸漬して現像する。こ
れにより、同図（ｄ）に示されているように、透明電極
母層１２上に透明電極形成パターンに沿ってポジレジス
ト１３ａが残される。

【００２５】次に、不要な透明電極母層１２をエッチン
グにより除去して、図（ｆ）に示されているように、ポ
ジレジスト１３ａ付きの透明電極１２ａを得る。この場
合、透明電極がＩＴＯであれば、そのエッチングは塩酸
−塩化第二鉄の混合液などに所定時間浸漬して行なう。

【００２６】しかる後、この基板を黒色染料の溶液中に
浸漬する。これにより、図１（ｇ）に示されているよう
に、透明電極１２ａ間の可染層１１が黒色に染色され、
同部分に遮光膜１１ａが形成される。なお、この遮光膜
１１ａは黒色であることが好ましいが、黒色と同等の遮
光性を有するものであれば他の色であってもよい。ま
た、可染層１１が無機系の多孔質であれば、顔料を吸着
させてもよい。

【００２７】そして、最終的に図１（ｈ）に示されてい
るように、透明電極１２ａのパターニングに用いたポジ
レジスト１３ａを除去（剥離）する。なお、透明電極１
２ａが染料にてほとんど着色されない場合には、ポジレ
ジスト１３ａを除去した後、可変層１１を染色するよう
にしてもよい。

【００２８】このようにして、透明電極１２ａ間に染色
層よりなる遮光膜１１ａが形成されるが、その後、焼成
などにより樹脂を硬化させるアフターキュアを行ない、
遮光膜１１ａの強度を増すことが好ましい。また、光学
濃度が２〜３以上になるような遮光度を採用することが
コントラストを向上させる上で好ましい。

【００２９】以後、必要に応じて絶縁膜を膜付けし、配
向制御膜を形成する。配向制御膜はポリイミド、ポリア
ミドのような樹脂のほかに、一酸化ケイ素のような斜め
蒸着膜であってもよい。ポリイミドのような膜は通常ラ
ビング処理が施される。また、表示モードによっては垂
直配向剤を用いる場合もある。

【００３０】そして、上記の工程を経た２枚の基板をシ
ール材を介して重ね合せ、そのセル内に液晶を注入した
後、最後に注入口を封止する。通常は、この基板の外側
の少なくとも一方に偏光板を配置する。なお、基板自体
を偏光板で構成したり、もしくは基板と透明電極との間
に偏光層を設けてもよい。

【００３１】本発明は透過型、反射型のいずれにも適用
可能であり、その応用範囲は広い。透過型で使用する場
合には裏面側に光源を配置することが好ましい。その場
合、光源にも導光体やカラーフィルタを併設してもよ
い。さらに、透過型で使用する場合、画素以外の背景部
分を印刷などによる遮光膜で覆うこともできる。また、
遮光膜を用いるとともに、表示したくない部分に選択電
圧を印加するように逆の駆動をすることもできる。

【００３２】本発明は、このほかにその効果を損なわな
い範囲で、通常のＳＴＮ液晶表示装置で使用されている
種々の技術の適用が可能である。

【００３３】《実施例１》第１の基板として、ガラス基
板の一方の面に日本合成ゴム社製のアクリル系高分子材
料ＪＳＳ−７１５（商品名）をスピンコーターで塗布
し、２４０℃で３０分間焼成して、約２μｍの可染層を
形成した。次に、この可染層上にＩＴＯをスパッタ装置
で成膜して約１５Ωの透明電極母層を形成した後、この
透明電極母層上に富士ハント社製のポジレジストＦＨ−
２１３０（商品名）をロールコーターで塗布した。

【００３４】そして、ストライプ状ＩＴＯの幅が１３０
μｍ、そのストライプ間の幅が２０μｍの透明電極形成
パターンを有するマスクを介して露光し、現像した後、
エッチングにより不要のＩＴＯを除去した。しかる後、
ダイレクトファストブラックＤ（日本化薬社製）の１％
水溶液を８０℃に加温した浴に３０分間浸漬して、透明
電極間に位置する可染層部分を黒色に着色した。

【００３５】次いで、苛性ソーダ７％水溶液に約３分間
浸漬してフォトレジストを剥離し、ストライプ状の遮光
膜を形成させた。この遮光膜の遮光度判定のため、全面
を可染層とする以外は上記と同様の処理を行なった試験
片の光学濃度は２．２であった。

【００３６】この第１および第２の基板を重ね合わせ、
その周辺をシール材を介して接着して得た液晶パネル内
に、誘電異方性が正のネマチック液晶を注入し、２４０
度捩じれの左螺旋の液晶となるようにキラル物質を添加
して調整し、液晶注入口を封止した。このようにして得
られた液晶表示素子のコントラスト比を測定したとこ
ろ、２５：１であった。

【００３７】《実施例２》ガラス基板上に、セイケミカ
ル社製シリカ−チタニア（原子比＝５５：４５）のゾル
ゲル液ＭＩＣ−５５（商品名）をスピンコートし、焼成
して膜厚が約０．１μｍの可染層を形成した。以下実施
例１と同様にしてストライプ状の遮光膜を有する一対の
基板を作成した。

【００３８】これら基板の遮光膜の実施例１と同様にし
て測定した測定した光学濃度は２．４であった。かくし
て得られた基板を用いて実施例１と同様にして液晶表示
素子を試作した。この場合のコントラスト比は、２３：
１であった。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透明電極母層の下層に可染層を形成しておき、透明電極
のパターニング後に上記可染層を例えば黒色に染色（着
色）することにより、透明電極間の非電極部に遮光膜が
形成される。したがって、従来の金属による遮光膜のよ
うに高価な設備を必要としないばかりでなく、金属廃液
による環境汚染の問題も生じない。

【００４０】また、マスクにしても透明電極をパターニ
ングするマスク１種類のみで済むことになり、マスクの
位置合わせが容易になり生産性が向上するとともに、従
来問題となっていたマスクずれによる不良が減少し、歩
留まりが改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示素子の製造方法の一実施
例をその工程順に沿って示した断面図。

【図２】従来の液晶表示素子製造方法の一例をその工程
順に沿って示した断面図。

【符号の説明】

１０透明基板１１可染層１１ａ遮光膜１２透明電極母層（ＩＴＯ膜）１２ａ透明電極１３ポジレジスト層１３ａポジレジスト１４マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｇ０２Ｆ 1/1343

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極間に遮光膜を有する液晶表示素
子の製造方法において、ガラスなどからなる透明基板の
一方の面に可染層を形成する工程と、同可染層上に透明
電極母層を形成する工程と、同透明電極母層上にフォト
レジストを形成する工程と、所定の透明電極形成パター
ンを有するマスクを用いて上記フォトレジストを露光
し、現像して上記透明電極母層上に上記透明電極形成パ
ターンに沿って上記フォトレジストを残す工程と、エッ
チングにより不要な上記透明電極母層を除去して上記フ
ォトレジストが積層されたフォトレジスト付き透明電極
を形成する工程と、同フォトレジスト付き透明電極間に
露出している上記可染層に遮光性を有する所定の色を着
色して遮光膜とする工程と、上記透明電極上のフォトレ
ジストを剥離する工程とを備えていることを特徴とする
液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】上記可染層はゾルゲル型のアルコキシ金
属化合物を熱分解して得られるセラミックからなること
を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。
【請求項３】上記可染層はアミド基、エステル基、ニ
トリル基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基などの原
子団を有するポリマーからなる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。
【請求項４】上記可染層は０．１〜１０μｍの厚さに
形成されることを特徴とする請求項１、２または３に記
載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】上記遮光膜は光学濃度が２〜３以上にな
るような遮光度を与えるものであることを特徴とする請
求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示素子の
製造方法。