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CN1866093A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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CN1866093A
CN1866093A CNA2006100824952A CN200610082495A CN1866093A CN 1866093 A CN1866093 A CN 1866093A CN A2006100824952 A CNA2006100824952 A CN A2006100824952A CN 200610082495 A CN200610082495 A CN 200610082495A CN 1866093 A CN1866093 A CN 1866093A
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Abstract

本发明提供一种不伴随着制造成本的增加就可防止隔离物周围的漏光并可得到规定对比度的液晶显示装置及其制造方法。本发明的液晶显示装置具备：形成有多个像素电极的TFT衬底(2)、形成有金属遮光膜(5)的滤色器衬底(1)、由TFT衬底(2)和滤色器衬底(1)夹持的液晶、以及配置在TFT衬底(2)和滤色器衬底(1)的间隙中的许多隔离物(3、4)，通过在像素电极间施加电压，生成大致平行于TFT衬底(2)表面的电场，基于该电场使液晶在面内方向上进行响应，其中，还具备：凸部，使用对金属遮光膜(5)进行构图时的光致抗蚀剂(6)，使金属遮光膜(5)上的至少一部分厚膜化；TFT衬底(2)和滤色器衬底(1)的间隙的大小由许多隔离物中被凸部和TFT衬底(2)夹持的隔离物(3)来规定。

Description

液晶显示装置及其制造方法
                    技术领域
本发明涉及液晶显示装置及其制造方法，特别涉及液晶在面内方向(in-plane direction)进行响应的液晶显示装置及其制造方法。
                    背景技术
由于液晶显示装置具有厚度薄、重量轻、功耗低的特点，所以被广泛用作显示元件。特别是使用了TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)等的有源驱动的TN型液晶显示装置被广泛用作个人电脑等的显示元件。但是，该TN型液晶显示装置一般视角窄，存在从斜向观看时对比度下降、色调反转的问题。因此，提出有在同一衬底上形成的梳型电极之间施加电压而使液晶在平行于衬底的方向上进行响应的面内响应型液晶显示装置。该面内响应型液晶显示装置的工作原理记载在专利文献1中。
但是，在面内响应型液晶显示装置中，如果对面板施加物理振动或者荷重，则对规定面板间隙的隔离物(spacer)施加了外力，使隔离物发生移动。此种情况下存在如下问题：由于隔离物周围的液晶产生单轴性的取向混乱，入射光产生双折射性而变为椭圆偏振光，所以，可透过在出射方向上设置的偏光片，会观察到黑(暗)状态下的漏光。
并且，如果隔离物周围的液晶的流动性差，则其后液晶不能返回由取向膜限定的取向方向，会观察到漏光。特别是，存在如下问题：因为在黑显示时可显著地观察，所以，作为液晶显示元件的显示特性之一的反差比(白(明)状态下的亮度(透射率)/黑(暗)状态下的亮度(透射率))降低。此外，还存在如下问题：在发生了漏光的面板中，在目视观察下造成显示面不光滑的印象。
因此，在专利文献1或专利文献2中，使显示区域部的衬底的间隙(以下，也称为液晶盒间隙)比隔离物直径大，使遮光膜部的液晶盒间隙与隔离物直径大致相同或者稍小。由此，在专利文献1或专利文献2中，在遮光膜部中夹持的隔离物规定衬底的间隙，其它的隔离物可在面板内自由移动，所以，隔离物周围的液晶即使产生单轴性的取向混乱，也可马上复原，可防止漏光。
[专利文献1]日本专利特开2000-275641号公报
[专利文献2]日本专利特开平11-142863号公报
但是，在专利文献1中，在遮光膜上或者布线上设置凸部的图形，由凸部上的隔离物规定液晶盒间隙，所以，为了形成凸部就需要新的材料以及新的步骤，存在制造成本增加的问题。
此外，在专利文献2中，为了使像素部分中的液晶盒间隙比隔离物直径大，就需要以某程度的厚度来形成遮光膜。但是，虽然在以有机树脂形成遮光膜的情况下容易进行遮光膜的厚膜化，然而在由Cr或Ni等金属形成遮光膜的情况下，就存在成膜或刻蚀的单件产品生产时间(tact time)增加、制造成本增加的问题或者由于衬底与金属遮光膜的热膨胀率的不同而使金属遮光膜厚膜化时衬底上产生翘曲的问题。因此，事实上使金属遮光膜厚膜化是较困难的。
                  发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种不伴随着制造成本的增加就可防止隔离物周围的漏光并可得到规定对比度的液晶显示装置及其制造方法。
本发明的解决手段是其液晶显示装置具备：形成有多个像素电极的第1衬底、与第1衬底对置并形成有金属遮光膜的第2衬底、由第1衬底和第2衬底夹持的液晶、以及配置在第1衬底和第2衬底的间隙中的许多隔离物，通过在像素电极间施加电压，从而生成大致平行于第1衬底面的电场，基于该电场使液晶在第1衬底面的面内方向进行响应，其中，还具备：凸部，使用对金属遮光膜进行构图时的光致抗蚀剂，使金属遮光膜上的至少一部分厚膜化；第1衬底和第2衬底的间隙的大小由多个隔离物中被凸部和第1衬底夹持的隔离物来规定。
本发明中记载的液晶显示装置还具备：凸部，使用对金属遮光膜进行构图时的光致抗蚀剂，使金属遮光膜上的至少一部分厚膜化，第1衬底和第2衬底的间隙的大小由多个隔离物中被凸部和第1衬底夹持的隔离物来规定，因此，具有如下效果：由于不需要为了形成凸部而追加材料或者新设置步骤，所以，不增加制造成本就可防止隔离物周围的漏光，可得到规定的对比度。
                   附图说明
图1是本发明实施方式1的液晶显示装置的剖面图。
图2是说明本发明实施方式1的滤色器衬底的制造方法的图。
图3是本发明实施方式2的滤色器衬底的平面图。
图4是本发明实施方式2的滤色器衬底的平面图。
图5是表示本发明实施方式3的液晶显示装置的凸部上的隔离物数目与隔离物周围的漏光程度(级别)的关系的图。
                 具体实施方式
(实施方式1)
图1表示本实施方式的液晶显示装置的剖面图。在图1所示的液晶显示装置中，滤色器衬底1和TFT衬底2保持一定的液晶盒间隙同时对置配置。滤色器衬底1和TFT衬底2的液晶盒间隙由隔离物规定。但是，在本实施方式的液晶显示装置中，从图1可知，只由位于金属遮光膜5下方的隔离物3规定液晶盒间隙。位于金属遮光膜5下方以外的隔离物4与TFT衬底2一侧接触，但不与滤色器衬底1接触，不规定液晶盒间隙。
不剥离对金属遮光膜5进行构图时使用的正性光致抗蚀剂6，而是层叠在金属遮光膜5上。因此，在滤色器衬底1上层叠颜色材料层7以及外涂层8的情况下，只有金属遮光膜5的部分比其它部分厚，变得具有凸部。这样，由于利用正性光致抗蚀剂6只使金属遮光膜5的部分厚膜化，具有了凸部，所以，可只由该凸部和TFT衬底2所夹持的隔离物3来规定液晶盒间隙。此处虽然未图示，但是，颜色材料层7具有红(R)、G(绿)、B(蓝)的各种颜色，以像素为单位分开涂敷。此外，金属遮光膜5的区域和像素的区域(只形成颜色材料层7的区域)合起来称为显示区域。此外，外涂层8一般由丙烯酸或者环氧树脂形成，膜厚为1.0μm左右。
另一方面，在TFT衬底2上设置扫描布线9以及信号布线10。该扫描布线9以及信号布线10与未图示的TFT连接，通过控制该TFT从而在未图示的像素电极上施加信号电压。TFT和像素电极以像素为单位进行设置，按每个像素来控制滤色器衬底1和TFT衬底2所夹持的液晶(未图示)。另外，本实施方式的液晶显示装置采用面内响应型的液晶显示装置。
面内响应型的液晶显示装置如在背景技术中所说明的那样，对形成在同一衬底上的梳型像素电极施加电压，在平行于衬底的方向产生电场，由此，使液晶在面内方向上进行响应。因此，在滤色器衬底1一侧不设置TN型液晶显示装置中的一般的对置电极。
然后，对本实施方式的在滤色器衬底1上形成金属遮光膜5等的制造方法进行说明。首先，如图2(a)所示，通过溅射法等在滤色器衬底1的整个面上形成Cr或Ni等的金属遮光膜5。并且，如图2(b)所示，在金属遮光膜5的整个面上涂敷正性光致抗蚀剂6。另外，在本实施方式的液晶显示装置中，因为残留在金属遮光膜5上的正性光致抗蚀剂6规定凸部的高度，所以，需要在整个面上涂敷具有规定膜厚的正性光致抗蚀剂6。
然后，如图2(c)所示，使用光掩模11以紫外光进行曝光并进行刻蚀，由此，对金属遮光膜5进行构图。即，在图2(c)中，使用光刻步骤将金属遮光膜5构图为规定的图形。在该步骤中，因为使用正性光致抗蚀剂6，所以，以光掩模11覆盖残留金属遮光膜5的部分来进行曝光。即，如图2(c)所示，只对形成像素的部分的正性光致抗蚀剂6照射紫外光进行曝光。并且，虽然未图示但是对曝光后的正性光致抗蚀剂6进行刻蚀，由此，形成规定图形的金属遮光膜5。
形成了规定图形的金属遮光膜5后，在本实施方式中不剥离残留的正性光致抗蚀剂6，而是在其上形成颜色材料层7以及外涂层8(图2(d))。这样，在本实施方式中，通过残留正性光致抗蚀剂6从而使金属遮光膜5上的膜厚厚膜化，形成凸部。另外，可以在金属遮光膜5的全部上形成凸部，还可以在一部分上形成凸部。
如上所述，在本实施方式的液晶显示装置中，还具备使用对金属遮光膜5进行构图时的正性光致抗蚀剂6而使金属遮光膜5上的至少一部分厚膜化的凸部，由凸部和TFT衬底2所夹持的隔离物3规定滤色器衬底1和TFT衬底2的间隙(液晶盒间隙)，所以，即使在厚膜化困难的金属遮光膜5的情况下也可形成凸部，不需要为形成凸部而追加材料或者新设置步骤，不会增加制造成本。此外，在本实施方式中，因为像素上的隔离物4只与滤色器衬底1或TFT衬底2的任意一个接触，所以，隔离物周围的液晶的流动性增加，即使产生振动等的取向混乱也会马上恢复原来的状态，可防止漏光，得到规定的对比度。
此外，在制造本实施方式的液晶显示装置的方法中，包括如下步骤：在滤色器衬底1上使规定材料(Cr或Ni等)的金属遮光膜5成膜；在金属遮光膜5上形成正性光致抗蚀剂6；以规定的光掩模11对正性光致抗蚀剂6进行曝光，然后进行刻蚀，由此，对金属遮光膜5进行构图；层叠颜色材料层7或外涂层8而不剥离金属遮光膜5上的正性光致抗蚀剂6等。因此，不需要为了形成凸部而追加材料或者新设置步骤，不会使制造成本增加。
(实施方式2)
虽然在实施方式1中，为了形成凸部而使用了正性光致抗蚀剂6，但是，在本实施方式的液晶显示装置中，通过至少层叠两种颜色以上的颜色材料层7从而形成凸部。
对于液晶显示装置来说，按照每个像素来分开涂敷颜色材料层7的颜色，由此，进行彩色显示。因此，在滤色器衬底1上以规定的图形形成各色的颜色材料层7。图3(a)中示出各色的颜色材料层7的形状、在图3(b)中示出本实施方式的滤色器衬底1的平面图。在图3(b)中，从左侧开始以红(R)、G(绿)、B(蓝)的顺序分别以条纹状排列各个颜色材料层7。
并且，在本实施方式中，各个颜色材料层7作成图3(a)所示的不是单纯矩形的形状。即，图3(a)所示的颜色材料层7的形状为在与金属遮光膜5重叠的位置设置凸起的形状。并且，该凸起部分与图3(b)所示的邻接的像素的颜色材料层7重叠。具体地说，在G的颜色材料层7的金属遮光膜5上层叠相邻接的像素的R以及G的颜色材料层7。由此，在金属遮光膜5上，以3层的颜色材料层7使膜厚被厚膜化，形成凸部。另外，在滤色器衬底1上形成的颜色材料层7以B、G、R的顺序来形成的情况下，在金属遮光膜5上也以B、G、R的顺序来层叠颜色材料层7。
本实施方式的滤色器衬底1的制造方法基本与实施方式1相同，但是，因为通过重叠多个颜色材料层7从而形成凸部，所以，在层叠颜色材料层7之前剥离金属遮光膜5上的正性光致抗蚀剂6这一点与实施方式1不同。其它方面与实施方式1相同，所以，省略其详细说明。
除了图3(a)所示的颜色材料层7的形状以外，也可以作成图4(a)所示的颜色材料层7的形状。即，在图3(a)中，在颜色材料层7的两侧形成凸起，但是，在图4(a)中，只在颜色材料层7的右侧形成凸起。此外，在图3(a)中，是1个凸起只与邻接的1个像素的量的颜色材料层7重叠的形状，但是，在图4(a)中，是1个凸起与邻接的2个像素的量的颜色材料层7重叠的形状。
图4(b)示出以图4(a)所示的颜色材料层7形成的滤色器衬底1的平面图。图4(b)所示的滤色器衬底1基本与图3(b)所示的滤色器衬底1相同，但是，颜色材料层7的凸起形成到右侧邻接的2个像素的量的金属遮光膜5上，在这一点上不同。其它方面与图3(b)相同，故省略其详细说明。
并且，虽然在本实施方式中，对在金属遮光膜5上层叠R、G、B三色的颜色材料层7的例子进行了说明，但本发明并不限于此，只要在金属遮光膜5上层叠两种颜色以上的颜色材料层7形成凸部即可。此外，凸部可以形成在金属遮光膜5的全部上，也可在一部分上形成。
如上所述，在本实施方式的液晶显示装置中，还具备在金属遮光膜5上的至少一部分上层叠两种颜色以上的颜色材料层7进行厚膜化的凸部，由凸部和TFT衬底2所夹持的隔离物3规定滤色器衬底1和TFT衬底2的间隙(液晶盒间隙)，所以，不需要为了形成凸部而追加材料或新设置步骤，所以，不增加制造成本，可防止隔离物周围的漏光，得到规定的对比度。
此外，在制造本实施方式的液晶显示装置的方法中，在像素上形成颜色材料层7时，在邻接的像素的金属遮光膜5上也形成颜色材料层7，所以，可容易地形成层叠两种颜色以上的颜色材料层7进行厚膜化后的凸部。
(实施方式3)
下面，如实施方式1以及实施方式2中所说明的那样，只由凸部和TFT衬底2所夹持的隔离物3来规定液晶盒间隙。但是，在对衬底施加压力的热压接等的面板制作步骤时，如果凸部上的隔离物3的数目少，则施加到1个隔离物3上的推压力变大，所以，存在隔离物3突破外涂层8陷入正性光致抗蚀剂6或颜色材料层7的问题。此外，如果隔离物3陷入正性光致抗蚀剂6或颜色材料层7，则不能由隔离物3的直径来规定液晶盒间隙，存在不能得到所希望的结构的问题。
因此，凸部上的面积(厚膜化后的金属遮光膜5上的面积)与凸部上的隔离物3的数目之间的关系成为重要因素。在本实施方式中，通过改变凸部上的面积、隔离物3的散布密度、隔离物3的直径，从而制作凸部上的隔离物3的数目不同的液晶面板，对各个液晶面板评价陷入颜色材料层7的程度和隔离物周围的漏光。其结果在表1以及表2中示出。
(表1)
                                                                                                                                  隔离物直径3.5μm
  像素面积   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2
  隔离物散布密度 200个/mm2 200个/mm2 200个/mm2 300个/mm2 300个/mm2 300个/mm2 400个/mm2 400个/mm2 400个/mm2
  凸都上的面积 8％ 10％ 12％ 8％ 10％ 12％ 8％ 10％ 12％
  凸部上的隔离物的数目 16个 20个 24个 24个 30个 36个 32个 40个 48个
  隔离物陷入颜色材料层 有 有 有 有 无 无 无 无 无
  隔离物周围的漏光程度   3   2   1   1   0   0   0   0   0
(表2)                                                                                                                        隔离物直径4.0μm
  像素面积   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2   0.03mm2
  隔离物散布密度 200个/mm2 200个/mm2 200个/mm2 300个/mm2 300个/mm2 300个/mm2 400个/mm2 400个/mm2 400个/mm2
  凸部上的面积 8％ 10％ 12％ 8％ 10％ 12％ 8％ 10％ 12％
  凸部上的隔离物的数目 16个 20个 24个 24个 30个 36个 32个 40个 48个
  隔离物陷入颜色材料层   有   有   无   有   无   无   无   无   无
  隔离物周图的漏光程度   2   1   0   1   0   0   0   0   0
在表1中，对于将隔离物3的直径固定为3.5μm、使隔离物3的散布密度变化为200个/mm2、300个/mm2、400个/mm2、使凸部上的面积(以凸部上的面积相对显示区域的面积的比例来表示)变化为8％、10％、12％的情况进行评价。另外，在本实施方式中，显示区域的面积为像素的面积(在表1中为0.03mm2)和金属遮光层5(＝凸部)的面积的和，隔离物3的散布密度为每1mm2的显示面积所散布的个数。此外，对于陷入颜色材料层7的程度来说，以目视判定“有”、“无”，对于隔离物周围的漏光来说，相当强的漏光判定为“3”，强的漏光判定为“2”，弱的漏光判定为“1”，无漏光判定为“0”。
图5中示出表1以及表2的结果，横轴表示凸部上的隔离物3的数目(每1mm2的显示区域)，纵轴表示隔离物周围的漏光程度(级别)。在图5的图表中，黑色菱形表示直径为3.5μm的隔离物3，白色圆圈表示直径为4.0μm的隔离物3。
由表1以及图5可知，直径为3.5μm的隔离物3的情况下，为使陷入颜色材料层7的程度为“无”、隔离物周围的漏光为“0”，就需要在凸部上每1mm2的显示区域至少存在30个以上的隔离物3。
同样，由表2以及图5可知，直径为4.0μm的隔离物3的情况下，为使陷入颜色材料层7的程度为“无”、隔离物周围的漏光为“0”，就需要在凸部上每1mm2的显示区域至少存在25个以上的隔离物3。
如上所述，在本实施方式的液晶显示装置中，在直径为3.5μm的隔离物3的情况下，在凸部上每1mm2的显示区域至少设置30个以上的隔离物3，在直径为4.0μm的隔离物3的情况下，在凸部上每1mm2的显示区域至少设置25个以上的隔离物3，由此，就不会陷入颜色材料层7，可抑制隔离物周围的漏光。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，具备：形成有多个像素电极的第1衬底、与所述第1衬底对置并形成有金属遮光膜的第2衬底、由所述第1衬底和所述第2衬底夹持的液晶、以及配置在所述第1衬底和所述第2衬底的间隙中的许多隔离物，通过在所述像素电极间施加电压，从而产生大致平行于所述第1衬底面的电场，基于该所述电场使所述液晶在所述第1衬底面的面内方向进行响应，其特征在于，
还具备：凸部，使用光致抗蚀剂来使所述金属遮光膜上的至少一部分厚膜化，
所述第1衬底和所述第2衬底的所述间隙的大小由所述许多隔离物中被所述凸部和所述第1衬底夹持的所述隔离物来规定。
2.一种液晶显示装置，具备：形成有多个像素电极的第1衬底、与所述第1衬底对置并形成有金属遮光膜和至少两种颜色以上的颜色材料层的第2衬底、由所述第1衬底和所述第2衬底夹持的液晶、以及配置在所述第1衬底和所述第2衬底的间隙中的许多隔离物，通过在所述像素电极间施加电压，从而产生大致平行于所述第1衬底面的电场，基于该所述电场使所述液晶在所述第1衬底面的面内方向进行响应，其特征在于，
还具备：凸部，在所述金属遮光膜上的至少一部分上，层叠两种颜色以上的所述颜色材料层进行厚膜化，
所述第1衬底和所述第2衬底的所述间隙的大小由所述许多隔离物中被所述凸部和所述第1衬底夹持的所述隔离物来规定。
3.如权利要求1或权利要求2记载的液晶显示装置，其特征在于，
存在于所述凸部上的所述隔离物在直径为3.5μm的情况下是每1平方毫米的显示区域为30个以上。
4.如权利要求1或权利要求2记载的液晶显示装置，其特征在于，
存在于所述凸部上的所述隔离物在直径为4.0μm的情况下是每1平方毫米的显示区域为25个以上。
5.一种液晶显示装置的制造方法，是制造权利要求1记载的液晶显示装置的方法，其特征在于，具备以下步骤：
在所述第2衬底上使规定材料的所述金属遮光膜成膜；
在所述金属遮光膜上形成所述光致抗蚀剂；
利用规定的光掩模对所述光致抗蚀剂进行曝光，然后进行刻蚀，由此，对所述金属遮光膜进行构图；以及
不剥离所述金属遮光膜上的所述光致抗蚀剂地来层叠所述颜色材料层。
6.一种液晶显示装置的制造方法，是制造权利要求2记载的液晶显示装置的方法，其特征在于，
在像素上形成所述颜色材料层时，还在与所述像素邻接的像素的所述金属遮光膜上形成所述颜色材料层。
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