JPH08292426A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 カラーフィルター４とブラックマトリックス
３を設ける基板５と、カラーフィルター上に設けるオー
バーコート膜と、オーバーコート膜上に設ける透明導電
膜とを備え、オーバーコート膜は突起を有し、この突起
をセルギャップ保持剤として働くパターニングスペーサ
とすることを特徴とする液晶表示装置およびその製造方
法。 【効果】 とくにセルギャップ精度を必要とするＳＴＮ
型強誘電型の液晶表示装置や反強誘電型液晶の液晶表示
装置のギャップ保持剤として密着強度を有するパターニ
ングスペーサを備えた、カラーフィルター部分の平坦性
に優れた、しかもガラス上の強度の強い引き出し電極を
有するカラーフィルター基板を用いたカラー液晶表示装
置を製造することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は感光性オーバーコート膜
により、パターニングスペーサを同時に形成した感光性
オーバーコート膜に被覆されたカラーフィルターを有す
る液晶表示装置の構造と、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー表示の液晶表示装置のセルギャッ
プを均一に形成するための製造方法としては、スペーサ
散布法とパターニングスペーサ法とがある。

【０００３】このスペーサ散布法は、液晶を挟持する一
対の基板のどちらか一方の基板に、セルギャップ保持剤
として粒径の均一なスペーサを基板全面に、アルコール
や水で均一に分散させて散布して、セルギャップを均一
に形成している。

【０００４】さらにパターニングスペーサ法は、透明導
電膜をパターニング形成した基板にセルギャップ保持剤
としてパターニングスペーサ膜をセルギャップ厚さで全
面に形成し、フォトリソ技術を用いてパターニングし
て、セルギャップを均一に形成している。

【０００５】この後者のパターニングスペーサ法は、一
般的には液晶を挟持する一対の基板のうちいずれかに形
成される。

【０００６】カラーフィルター基板側にパターニングス
ペーサを形成するためには、オーバーコート膜をカラー
フィルター上に形成する。そしてオーバーコート膜上に
透明導電膜を形成し、透明導電膜をパターニング形成す
る。

【０００７】その後、パターニングスペーサ膜を基板全
面に回転塗布法により形成し、その後パターニングする
方法が一般的に用いられている。

【０００８】また、カラーフィルター側でない対向基板
側にパターニングスペーサを形成するためには、基板上
に透明導電膜を形成し、そして透明導電膜をパターニン
グ形成する。

【０００９】その後、パターニングスペーサ膜を基板全
面に回転塗布法により形成し、その後パターニングする
方法が用いられる。

【００１０】上記に記載するように、一対の基板のいず
れか一方にパターニングスペーサを形成するためのフォ
トリソ工程が必要になる。

【００１１】このカラーフィルター側に透明導電膜をパ
ターニングした基板に、パターニングスペーサ膜を回転
塗布法により形成し、その後パターニングする方法を、
図７と図８と図９と図１０と図１１とを用いて説明す
る。

【００１２】この図７から図１１はカラーフィルター上
にオーバーコート膜を形成した後に透明導電膜をパター
ニング形成し、ネガ型の感光性パターニングスペーサ膜
を用いてパターニングスペーサを形成する方法を示す断
面図である。そして図１１はパターニングスペーサの平
面図を示す。

【００１３】まず図７に示すようにカラー表示性能を向
上させるためのブラックマトリックス３を形成する。そ
の後、カラーフィルター４を形成した基板５上の全面
に、回転塗布法によりオーバーコート膜２を形成する。

【００１４】ここでオーバーコート膜２は、カラーフィ
ルターを酸やアルカリや有機溶剤などのに対する耐薬品
性を備え、透明導電膜をスパッタリング形成するための
耐スパッタリング性を備え、さらにカラーフィルターの
凹凸を平坦にする役割を備えていることが望ましい。

【００１５】その後、オーバーコート膜２上に透明導電
膜７をスパッタリング法で全面に形成する。その後、フ
オトマスクを用いて透明導電膜をパターニング形成す
る。

【００１６】その後、図８に示すように感光性を有する
パターニングスペーサ膜６を回転塗布法により、パター
ニング形成された透明導電膜７上に全面形成する。

【００１７】その後、図９に示すように、パターニング
スペーサ６を形成するためのフォトマスク１ｂを用い
て、感光性を有するパターニングスペーサ膜６の露光処
理を行う。

【００１８】その後、図１０に示すように露光処理した
感光性パターニングスペーサ膜を現像処理して、パター
ニングスペーサ６１を、フォトリソ処理によってパター
ニング形成する。

【００１９】パターニングスペーサ６１は、図１１の平
面図に示すように、透明導電膜７のスペース部で、カラ
ーフィルター４の各画素のコーナー部のブラックマトリ
ックス３上に形成している。そしてこのパターニングス
ペーサ６１が、セルギャップ保持剤としての役割を果た
す。

【００２０】その後、図１０に示すように液晶を配向さ
せるための配向膜８を形成し、配向処理として一般的に
は、配向膜をコットンやレーヨンなどの布地を用いて一
定方向に回転の摩擦力により擦り、配向膜８表面にキズ
を形成するラビング法によって配向処理を施す。

【００２１】その後、図１２に示すように、表示画素の
全面に均一な厚さでパターニングスペーサ一が設けた基
板と、対抗基板とを重ね合わせることによって、液晶を
挟持するための均一なセルギャップの形成が可能とな
る。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の製造方法により
液晶表示セルを形成するためには、一対の基板に液晶を
挟持するための平坦で均一なセルギャップを形成するた
めに、均一な粒径のスペーサを基板上に均一に散布する
工程か、パターニングスペーサを形成するフォトリソ工
程が一工程多く必要である。

【００２３】さらに、スペーサ散布法は基板上にランダ
ムにスペーサを散布するためにカラーフィルター画素部
分にスペーサが散財し、部分的に凝集して均一なセルギ
ャップ寸法を出しにくいという欠点がある。

【００２４】さらにまた、従来の製造方法により形成し
たパターニングスペーサ６１は、透明導電膜７を形成
し、透明導電膜７をパターニングした後に形成するため
に、下地のオーバーコート層２との間に界面が存在する
かたちになる。

【００２５】下地のオーバーコート層２は透明導電膜７
をスパッタリング形成するときに、温度２００℃前後の
高温に曝される。

【００２６】このためにオーバーコート層２の表面が変
質して、その表面に下地のオーバーコート層２と同一材
料のパターニングスペーサ６１をフォトリソ工程で形成
しても、パターニングスペーサの密着強度が得られにく
いという欠点がある。

【００２７】そのため液晶を配向させるための配向膜を
コートした後の配向処理方法が、配向膜にコットンやレ
ーヨンなどの布地で回転の摩擦力を加えるラビング法で
は、配向処理時の摩擦力に耐えられず、パターニングス
ペーサが剥離したり脱落してしまう。

【００２８】そのため、従来の技術によりパターニング
スペーサ６１を形成した場合には、液晶を配向させるた
めの配向膜の配向処理方法が、ラビング法では不安定で
セル欠陥が発生しやすいという課題がある。

【００２９】本発明の目的は、上記課題を解決して、パ
ターニングスペーサをパターニング形成するときに、パ
ターニングスペーサの剥離や脱落欠陥の発生しないカラ
ーフィルターを有する液晶表示装置の構造と、この構造
を形成するための製造方法を提供することにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置の構造と、この構造を形成す
るための製造方法とは、下記記載の手段を採用する。

【００３１】本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタ
ーとブラックマトリックスを設ける基板と、カラーフィ
ルター上に設けるオーバーコート膜と、オーバーコート
膜上に設ける透明導電膜とを備え、オーバーコート膜は
突起を有し、この突起をセルギャップ保持剤として働く
パターニングスペーサとすることを特徴とする。

【００３２】本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板
上にブラックマトリックスを形成する工程と、カラーフ
ィルターを形成する工程と、全面に感光性を有するオー
バーコート膜を形成し、オーバーコート膜を２枚のフォ
トマスクを用いて２段階で露光する工程と、現像処理を
行い感光性オーバーコート膜に突起を形成しカラーフィ
ルター領域にオーバーコート膜とパターニングスペーサ
とを同時に形成する工程と、透明導電膜をパターニング
する工程とを有することを特徴とする。

【００３３】

【作用】カラーフィルター上に形成するオーバーコート
膜は、カラーフィルター領域の凹凸を緩和する平坦性に
優れ、さらに耐薬品性や耐透明導電膜スパッタ性を備え
ている材料が好ましい。

【００３４】さらに、感光性オーバーコート膜は、上記
の特性を備えているため、パターニングスペーサとして
使用することができる。

【００３５】通常の方法でパターニングスペーサをパタ
ーン形成するときには、前述のようにオーバーコート膜
に透明導電膜を形成し、透明導電膜をパターン形成した
後、パターニングスペーサ膜を基板全面に形成し、その
後フォトマスクを用いて露光した後、現像処理を行って
パターニングスペーサを形成する。

【００３６】このように形成するパターニングスペーサ
は、オーバーコート膜との間に界面を有するため密着強
度が得られにくく、液晶を配向させるための配向膜をコ
ートした後に、配向処理としてラビング法を用いると、
その摩擦力に耐えられず剥離したり、脱落してしまう。

【００３７】本発明による、感光性オーバーコート膜と
パターニングスペーサを、２枚のフォトマスクを用いて
２段階に露光処理した後に、現像処理を行って感光性オ
ーバーコート膜とパターニングスペーサを同時に形成す
れば、オーバーコート膜とパターニングスペーサの間に
界面の存在しないパターニングスペーサが得られる。

【００３８】しかる後、透明導電膜を形成し、パターニ
ングスペーサの凸部の透明導電膜部をスペースとして形
成するフォトマスクを用いて、透明導電膜をパターニン
グ形成すればセルギャップ保持剤として均一な厚さを備
え、しかもラビング摩擦力に耐えられるパターニングス
ペーサが得られる。

【００３９】したがってセル組立工程において、セルギ
ャップ保持剤としてのスペーサ散布工程が省略できるう
えに、平坦性に優れたカラーフィルター基板を有するカ
ラー液晶表示装置を高い歩留まりで製造することができ
できる。

【００４０】

【実施例】以下本発明の実施例における液晶表示装置を
図面に基ずいて説明する。図１と図２と図３と図４とは
本発明の実施例における液晶表示装置の製造方法を示す
断面図であり、図５は図４に示す液晶表示装置の感光性
オーバーコート膜とパターニングスペーサに透明導電膜
をパターニング形成した状態を示す斜視図である。そし
て図６は本発明に使用した感光性オーバーコート膜の露
光光量と残膜率の関係を示す膜厚変化を示すグラフであ
る。以下図１と図２と図３と図４と図５と図６とを交互
に参照して説明する。

【００４１】まずはじめに本発明の実施例における液晶
表示装置の構造を、図４と図５とを用いて説明する。本
発明の液晶表示装置の基板５には、カラーフィルター４
とブラックマトリックス３とを設ける。

【００４２】さらにこのカラーフィルター４上には、感
光性を有するオーバーコート膜２を設け、このオーバー
コート膜２上には透明導電膜７を設ける。

【００４３】そしてこのオーバーコート膜２には突起を
有し、この突起がセルギャップ保持剤としての機能をも
つパターニグスペーサとする。

【００４４】つぎにこの構造を形成するための製造方法
を説明する。本発明の液晶表示装置の特徴点である、感
光性オーバーコート膜に突起を形成するための露光方法
について、図１と図２と図３と図４と図５とを用いて説
明する。

【００４５】図１に示すように、ガラスからなる基板５
上にブラックマトリックス３とカラーフィルター４の赤
（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）を形成した基板に、感光性
を有する感光性オーバーコート膜２を回転塗布法により
基板全面に形成した後、第１のフォトマスク１ａを用い
て、感光性オーバーコート膜２１の領域の露光処理を行
う。

【００４６】この感光性を有する第１の感光性オーバー
コート膜２１の露光量は、この感光性オーバーコート膜
２が充分に光硬化する露光量より少ない露光量で露光処
理を行う。

【００４７】つぎに、図２に示すように、第２のフォト
マスク１ｂを用いて第２の感光性オーバーコート膜２２
の領域の露光処理を行う。この第２の感光性オーバーコ
ート膜２２の露光量はこの感光性オーバーコート膜２が
充分に光硬化する露光量で露光処理を行う。

【００４８】その後、アルカリ現像液中で現像処理を行
うと、図３に示すように感光性オーバーコート膜２１の
領域は光硬化が不充分であるため、図６のグラフに示す
本発明の感光性を有するオーバーコート膜の残膜率か
ら、露光量に対応して膜厚が減少して現像される。一
方、第２の感光性オーバーコート膜２２の領域は、光硬
化が充分なために膜厚の減少は生じない。

【００４９】図６に示す本発明の感光性を有するオーバ
ーコート膜の露光量と残膜率の関係は、オーバーコート
膜の感光波長が３５０ｎｍ以下の低波長領域にピークが
あるために生じる現象である。そして、光硬化が不充分
な露光量領域でもパターン形成させるためには、露光装
置の発生波長と感光性を有するオーバーコート膜のプリ
ベーク条件とアルカリ現像条件などの厳密なコントロー
ルが必要である。

【００５０】その結果、オーバーコート膜２は、第１の
オーバーコート膜２１から突出するように、第２のオー
バーコート膜２２からなる突起を形成することができ
る。

【００５１】この図５に示すように、突起となる第２の
オーバーコート膜２２はパターニングスペーサとしての
役割を果たすことができる。

【００５２】以上のように本発明による突起を有するオ
ーバーコート膜の構造は、露光処理と、プリベーク処理
と、現像処理とフォトリソ工程の条件コントロールによ
り、オーバーコート膜と突起のパターニングスペーサと
のそれぞれの膜厚を任意にコントロールして同時に形成
することが可能になる。

【００５３】その結果、液晶を挟持するための２枚の基
板のいずれか一方の基板に、パターニングスペーサとし
て、新たなフォトリソ処理工程を省略できる。

【００５４】その結果、オーバーコート膜の下面の第１
のオーバーコート膜２１はカラーフィルター部分の保護
層としての働きを備えた上に、円柱形状の突起の第２の
オーバーコート膜２２はパターニングスペーサとしてオ
ーバーコート膜と界面の存在しない一体構造に形成する
ことができる。

【００５５】その後、透明導電膜７を基板５の全面にス
パッタリング法によって形成した後に、表示電極７２と
引き出し電極７１とをパターニング形成する。

【００５６】表示電極部に位置するパターニングスペー
サは表示電極スペース部に形成することにより、セルギ
ャップ保持剤としての働きを備え、引き出し電極部はガ
ラスからなる基板５上に形成されるため密着強度の高い
引き出し電極を得ることができる。

【００５７】つぎに本発明による液晶表示装置の製造方
法を、図１と図２と図３と図４と図５と図６とを用いて
詳細に説明する。

【００５８】まずはじめに図１に示すように、ガラスか
らなる基板５上にカラーフィルター特性を向上させるた
めのブラックマトリックス３を形成するために、スパッ
タリング法でクロムを１００ｎｍの厚さで形成する。

【００５９】その後、ポジ型レジストとして東京応化製
ＯＦＰＲー８００をクロム上に回転塗布法により膜厚
１．３μｍで形成する。

【００６０】その後、ブラックマトリックスパターンを
有し、さらに位置あわせのためのアライメントマークを
もつフオトマスクを用いて露光処理を行い、さらにアル
カリ現像液中で室温で１分間の現像処理する。

【００６１】その後、レジストを温度１２０℃でベーキ
ング処理して、ザ・インクテック製クロムエッチング液
ＭＰＭ−Ｅ３０を用いてエッチング処理して、クロムか
らなるブラックマトリックス３を形成する。

【００６２】しかる後に、基板５のブラックマトリック
ス３上にカラーフィルター４を、染色法によって、赤
（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）との順序で形成する。この
カラーフィルター４は１．５μｍの膜厚で形成する。

【００６３】その後、カラーフィルター４上に、透明な
ネガ型を有する感光性のオーバーコート膜２として新日
鐵化学製Ｖ−２５９ＰＡ膜を回転塗布法により形成す
る。この感光性オーバーコート膜２は、膜厚３μｍで形
成する。

【００６４】その後、感光性オーバーコート膜２を、温
度８０℃でベーキング処理して、感光性のオーバーコー
ト膜２中に含まれる溶媒を除去する。

【００６５】その後、プロキシミティー露光装置を用い
て図１に示すように、第１のフォトマスク１ａを用い
て、円柱形状の突起となるように第１のオーバーコート
膜２１の領域を２００ｍｊの露光量で露光処理を行う。

【００６６】その後、図１に示すように感光性のオーバ
ーコート膜２を、第２ののフォトマスク１ｂを用いて、
下層となる第２のオーバーコート膜２２の領域を５００
ｍｊ以上の露光量で露光処理を行う。

【００６７】その後、アルカリ現像液中で感光性を有す
るオーバーコート膜２を、室温で１分間の現像処理す
る。

【００６８】この結果、図６のグラフに示す感光性を有
するオーバーコート膜の膜厚変化曲線の２００ｍｊの残
膜率から、円柱形状の突起として残存する第１のオーバ
ーコート膜２１の領域は約３μｍの膜厚が４割減少し
て、約１．８μｍの厚さに形成することができる。

【００６９】また、図６に示すように感光性オーバーコ
ート膜の膜厚変化曲線の５００ｍｊの残膜率から、下層
の第２のオーバーコート膜２２の領域は約３μｍの膜厚
がほとんど減少せずに、約３μｍの厚さに形成すること
ができる。

【００７０】その結果、円柱形状の突起の第１のオーバ
ーコート膜２１と第２のオーバーコ対応する段差はパタ
ーニングスペーサとしての機能をもたすことができる。

【００７１】さらにその後、第１のオーバーコート膜２
１と第２のオーバーコート膜２２とを形成した基板５
を、窒素雰囲気中で温度２００℃で１時間の焼成処理を
する。

【００７２】その結果、第１のオーバーコート膜２１と
第２のオーバーコート膜２２の硬さは、熱硬化して鉛筆
硬度で４Ｈ程度の硬度が得られる。

【００７３】その後、図４に示すように、透明導電膜７
として、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を、基
板温度２００℃でスパッタリング法により膜厚３００ｎ
ｍで形成する。

【００７４】さらにその後、透明導電膜７上にポジ型レ
ジストとして東京応化製ＯＦＰＲ−８００を回転塗布法
により、膜厚１．３μｍで形成する。

【００７５】その後、図４に示すように、表示電極７２
と引き出し電極７１とを形成するために、下層の第２の
オーバーコート膜２２の突起部に位置する部分を表示電
極スペースとして形成したフオトマスクを用いて、クロ
ムパターンにアライメントして露光処理を行う。

【００７６】その後、ポジ型レジストをアルカリ現像液
中で、室温で１分間の条件で現像処理を行う。

【００７７】この結果、図５に示すように、円柱突起の
第１のオーバーコート膜２１のレジストパターンは、表
示電極スペースとしてパターニング形成されるため、透
明導電膜をエッチング形成する。この結果、円柱突起の
第１のオーバーコート膜２１の突起段差はパターニング
スペーサとして形成することが可能となる。

【００７８】したがって、感光性を有するオーバーコー
ト膜２を用いて、カラーフィルター４のオーバーコート
膜として平坦性に優れた、しかも、パターニングスペー
サとしてセル組立時のラビング工程の摩擦力に耐える密
着強度を有するパターニングスペーサ付きカラーフィル
ター基板の製造が可能となる。

【００７９】その後、上記のカラーフィルターを形成し
た基板を用いて、配向膜を印刷した後にラビング配向処
理を行い、セルギャップ出しのスペーサ散布工程なしで
セル組立を行った結果、セルギャップムラのない、均一
なカラー液晶表示装置の製造が可能となった。

【００８０】以上の説明では第２のオーバーコート膜２
２で形成する突起の形状を、円柱形状としたが、楕円形
状や多角形状でもパターニングスペーサとして適用する
ことができる。

【００８１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、とくにセルギャップ精度を必要とするＳＴＮ型強
誘電型の液晶表示装置や、反強誘電型の液晶表示装置の
ギャップ保持剤として密着強度を有するパターニングス
ペーサを備え、カラーフィルター部分の平坦性に優れ、
しかもガラス上の強度の強い引き出し電極を有しカラー
フィルターを備える基板を用いたカラー液晶表示装置を
得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における液晶表示装置の構造と
製造方法を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における液晶表示装置の構造と
製造方法を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例における液晶表示装置の構造と
製造方法を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例における液晶表示装置の構造と
製造方法を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例における液晶表示装置の構造と
製造方法を示し、パターニングスペーサを示す斜視図で
ある。

【図６】本発明の実施例における液晶表示装置の製造方
法を説明するためのネガ型オーバ ーコト膜の露光量と
残膜率との関係を示すグラフである。

【図７】従来例における液晶表示装置の製造方法を示す
断面図である。

【図８】従来例における液晶表示装置の製造方法を示す
断面図である。

【図９】従来例における液晶表示装置の製造方法を示す
断面図である。

【図１０】従来例における液晶表示装置の製造方法を示
す断面図である。

【図１１】従来例における液晶表示装置の製造方法を示
す平面図である。

【図１２】パターニングスペーサ法における液晶表示装
置の重ね合わせた状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ａ 第１のフォトマスク １ｂ 第２のフォトマスク ２ オーバーコート膜 ２１ 第１のオーバーコート膜 ２２ 第２のオーバーコート膜 ３ ブラックマトリックス ４ カラーフィルター ５ 基板 ７ 透明導電膜 ７１ 引き出し電極 ７２ 表示電極 ８ 配向膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラーフィルターとブラックマトリック
   スを設ける基板と、カラーフィルター上に設けるオーバ
   ーコート膜と、オーバーコート膜上に設ける透明導電膜
   とを備え、オーバーコート膜は突起を有し、この突起を
   セルギャップ保持剤として働くパターニングスペーサと
   することを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 カラーフィルターとブラックマトリック
   スを設ける基板と、カラーフィルター上に設けるオーバ
   ーコート膜と、オーバーコート膜上に設ける透明導電膜
   とを備え、オーバーコート膜は突起を有し、この突起を
   セルギャップ保持剤として働く円柱形状や楕円形状や多
   角形状の形状を有するパターニングスペーサとすること
   を特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 基板上にブラックマトリックスを形成す
   る工程と、カラーフィルターを形成する工程と、全面に
   感光性を有するオーバーコート膜を形成し、オーバーコ
   ート膜を２枚のフォトマスクを用いて２段階で露光する
   工程と、現像処理を行い感光性オーバーコート膜に突起
   を形成しカラーフィルター領域にオーバーコート膜とパ
   ターニングスペーサとを同時に形成する工程と、透明導
   電膜をパターニングする工程とを有することを特徴とす
   る液晶表示装置の製造方法。