JP2000122071A - 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱状スペーサが形成された上から基板に被膜
を塗布した時に、柱状スペーサ表面の被膜がその裾野に
流れ柱状スペーサ周辺で膜厚むらを生るのを防止する。 【解決手段】 アレイ基板３０のカラーフィルタ層５２
に形成されるコンタクトホール５６の上方に、黒色樹脂
にてコンタクトホール５６より径の大きい柱状スペーサ
７０をパターン形成し、その頂上７０ａに窪みを形成す
る。これにより柱状スペーサ７０頂上７０ａに塗布され
たポリイミド溶剤７１は柱状スペーサ７０周辺に流れる
事無く窪みに溜りそこにとどまるので、柱状スペーサ７
０周辺の膜厚むらを解消出来、良好な表示の液晶表示素
子を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板間に液晶組成
物を保持して成る液晶表示素子において、柱状スペーサ
を用いて基板間の間隙を一定に保持する液晶表示素子及
び液晶表示素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピューター等情報機器分野及
びテレビ等の映像機器分野において、薄型軽量且つ高精
細な液晶表示素子が開発されている。現在、一般に用い
られている液晶表示素子の多くは、電極を有する２枚の
ガラス基板と、その間隙に封入された液晶組成物から構
成されている。具体的には例えばカラー型アクティブマ
トリクス型液晶表示素子においては、第１の基板である
アレイ基板上にアモルフアスシリコン等を半導体層とし
た薄膜トランジスタとそれに接続された画素電極と信号
線電極、ゲート電極、三原色の着色層からなるカラーフ
ィルタ等が形成されている。一方第２の基板である対向
基板上には対向電極が形成されている。そしてアレイ基
板と対向基板とを、スペーサにより一定の間隙を保持し
て対向配置し、接着剤に囲繞される両基板の間隙に液晶
組成物を封入して成っている。

【０００３】この両基板の間隙を一定に保持するスペー
サとしては、基板に均一に散布して用いる粒径の均一な
プラスチックビーズに代わり、近年では基板上に直接パ
ターン形成して成るスペーサが開発され、代表的な例と
しては、カラーフィルタや遮光層形成時に、これらと同
一材料で同一タイミングにてパターン形成してなる柱状
スペーサが多用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記基板に形成される
柱状スペーサにより、２枚の基板間の間隙を均一に保持
して成る液晶表示素子は、その製造工程において、基板
形成後に、柱状スペーサの上から、ポリイミド溶液から
なる配向膜材料を塗布して配向膜を得ている。しかしな
がら図１７（ａ）に示すように柱状スペーサ１０を有す
る基板１１表面にポリイミド溶液１２を均一に塗布して
も、基板１１表面に段差があることから、乾燥する間の
時間の経過に従いポリイミド溶液１２は全体を平坦化し
ようとする表面張力によって柱状スペーサ１０の表面部
分に塗布されたものが下に引っ張られ、図１７（ｂ）に
示すように柱状スペーサ１０の裾野に流れてしまう。こ
のため乾燥後に焼成しても、図１７（ｃ）に示すように
配向膜１３は、柱状スペーサ１０の麓から周辺にかけて
緩やかな膜厚ムラを生じてしまっていた。そして配向膜
に膜厚ムラを生じた基板を用い液晶表示素子を形成した
場合、柱状スペーサ周辺に干渉縞等の表示ムラを生じ、
表示不良を起こすという問題を有していた。

【０００５】更に、基板にカラーフィルタや遮光層のよ
うな感光性樹脂からなる柱状スペーサを形成後その上に
直接配向膜を塗布した場合、感光性樹脂中に含まれる不
純物成分が配向膜上に吸着してしまい、表示むらや焼き
付きによる表示不良を発生することが懸念されことか
ら、感光性樹脂により柱状スペーサを形成する場合に
は、柱状スペーサ表面に保護膜を被膜後配向膜を被膜す
るものも開発されている。しかしながらこのように柱状
スペーサ形成後に基板表面に保護膜であるオーバーコー
ト層を介し配向膜を塗布すると、柱状スペーサの裾野に
はオーバーコート剤とポリイミド溶液とが流れ落ち、焼
成後オーバーコート層と配向膜とが共に柱状スペーサ周
辺で膜厚ムラを生じ表示ムラによる表示不良を起こすと
いう問題を有していた。

【０００６】そこで本発明は上記課題を除去するもの
で、柱状スペーサ形成後の基板表面への被膜溶剤塗布時
に、被膜溶剤が柱状スペーサの裾野に流れ出すのを防止
し、焼成後膜厚ムラを生じる事無く良好な表示を得る事
が出来る液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法を提
供する事を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
する為の手段として、２枚の基板間の間隙に液晶組成物
を封入して成る液晶表示素子において、前記基板の少な
くとも何れか一方に設けられ頂上に窪みを有し前記間隙
を一定に保持する柱状スペーサと、この柱状スペーサ形
成後前記基板に塗布される被膜とを設けるものである。

【０００８】これにより本発明は、柱状スペーサ頂上に
塗布された被膜を柱状スペーサ頂上の窪みに溜めて柱状
スペーサの裾野に被膜が流れるのを防止し、被膜の膜厚
の均一かを図り表示品位を向上するものである。

【０００９】又本発明は上記課題を解決する為の手段と
して、２枚の基板間の間隙に液晶組成物を封入して成る
液晶表示素子において、前記基板の少なくとも何れか一
方に設けられ前記間隙を一定に保持する柱状スペーサ
と、前記基板の前記柱状スペーサ周囲に設けられる溝
と、前記柱状スペーサ上から前記基板に塗布される被膜
とを設けるものである。

【００１０】これにより本発明は、柱状スペーサ頂上に
塗布後柱状スペーサ表面から液垂れした被膜を柱状スペ
ーサ周囲の溝に溜めて柱状スペーサの裾野に被膜が流れ
るのを防止し、被膜の膜厚の均一かを図り表示品位を向
上するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明によ
るカラー液晶表示素子２０の主要部を表す概略断面図で
ある。同図に示したカラー液晶表示素子２０は、いわゆ
る透過型の液晶表示素子であり、アレイ基板３０とそれ
に対向して配置された対向基板６０とこれらの間に封入
された液晶組成物５０とを備える。アレイ基板３０に
は、複数のスイッチング素子３１が形成され、その表面
には被膜であるポリイミドからなる配向膜５７が塗布さ
れている。また対向基板６０は、ガラス基板６１の主面
上に共通電極６２と配向膜６３が形成された構成を有す
る。対向基板６０とアレイ基板３０は黒色樹脂からなる
柱状スペーサ７０によって基板間の距離を一定に保持さ
れている。

【００１２】アレイ基板３０は、ガラス基板３２上にア
ンダー・コート層３４を介して、チャネル層を挟みソー
ス領域・ドレイン領域が形成されるポリシリコン（以下
ｐ−Ｓｉと称する。）からなる半導体層３６が設けられ
ている。半導体層３６上にはゲート絶縁層３８を介しゲ
ー卜電極４０と補助容量線４２がパターン形成され、薄
膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓ
ｔｏｒ；ＴＦＴ）からなるスイッチング素子３１とコン
デンサ４３とを構成している。更に絶縁層４４を介し、
ドレイン領域に接続される信号線４６、ソース領域に接
続されるコンタクト電極４８が設けられている。

【００１３】これらの上方には層間絶縁層４７が設けら
れ、更に有機樹脂絶縁膜からなる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）の３原色の着色層５２ａ、５２ｂがストライプ
状にパターン形成されて成るカラーフィルタ層５２が設
けられ、着色層５２ａ、５２ｂ上にはインジウム錫酸化
物（以下ＩＴＯと略称する。）からなる画素電極５４が
形成され、凹部であるコンタクトホール５６を介してコ
ンタクト電極４８に接続されている。コンタクトホール
５６上にはアレイ基板３０及び対向基板６０間の間隙を
一定に保持する柱状スペーサ７０が設けられるが、この
柱状スペーサ７０の頂上７０ａには窪みが形成されてい
る。

【００１４】次に液晶表示素子の製造方法について述べ
る。まずガラス基板３２上にアンダー・コート層３４を
堆積し、プラズマＣＶＤ法によりアモルファス・シリコ
ン（ａ−Ｓｉ）膜を堆積する。続いてレーザ・アニール
法によりアモルファス・シリコン膜を結晶化させてｐ−
Ｓｉ膜３６を形成する。このｐ−Ｓｉ膜３６を所定の形
状にパターン形成しゲート絶縁層３８を堆積後、スパッ
タリングにより膜厚約０．３μｍのモリブデン（Ｍｏ）
からなる金属膜を成膜し、パターン形成してゲー卜電極
４０及び補助容量電極４２を形成する。次にこれらの電
極４０、４２をマスクにしてイオン注入法によりポリシ
リコン膜３６に不純物を注入する。

【００１５】更に絶縁層４４を堆積しコンタクト・ホー
ルを形成後、アルミニウム（Ａｌ）とモリブデン（Ｍ
ｏ）との積層膜を堆積し、パターン形成により信号線４
６及びコンタクト電極４８を形成する。以上に説明した
一連のプロセスは、当業者の間で「トップゲート構造」
と称されるポリシリコンＴＦＴの形成条件に準ずること
ができる。

【００１６】この後プラズマＣＶＤ法により窒化シリコ
ン（ＳｉＮｘ）を５００ｎｍ堆積し層間絶縁層４７を形
成する。次にフォトレジストマスク（図示せず）をパタ
ーン形成し、ＣＤＥ法により層間絶縁層４７をエッチン
グして直径５μｍのコンタクトホール５６を形成する。
続いて赤色の顔料を分散させた感光性レジストＣＲ−２
０００（富士ハントテクノロジ（株）製）をスピンナー
にて全面塗布し、９０℃、１０分の乾燥後、赤色の着色
層を形成する部分のみに紫外線を照射し、コンタクトホ
ール５６エリアを遮光するフォトマスクを介し、露光量
が２００ｍＪ／ｃｍ² となるように露光を行う。次に水
酸化カリウム（ＫＯＨ）ｌｗｔ％水溶液で２０秒間現像
を行い、２００℃で６０分焼成して直径６μｍのコンタ
クトホール５６を有する赤色の着色層５２ａを形成す
る。

【００１７】同様にフォトリソグラフィ技術により緑色
（Ｇ）の顔料を分散させた感光性レジストＣＧ−２００
０（富士ハントテクノロジ（株）製）及び青色（Ｂ）の
顔料を分散させた感光性レジストＣＢ−２０００（富士
ハントテクノロジ（株）製）を必要部分に配置し、赤、
緑、青の着色層５２ａ、５２ｂを設け、直径６μｍのコ
ンタクトホール５６を有するカラーフィルタ層５２を形
成する。その後カラーフィルタ層５２上にスパッタリン
グによりＩＴＯを膜厚約０．１μｍ成膜し、フォトリソ
グラフィにより所定の形状にパターン形成してコンタク
トホール５６を介しコンタクト電極４８と接続する画素
電極５４を形成する。

【００１８】更に、感光性の黒色樹脂をスピンナーを用
いて塗布し、９０℃、１０分の乾燥後、コンタクトホー
ル５６上の柱状スペーサ７０を形成するスペーサエリア
と、表示エリアの外周部を幅３ｍｍで囲繞するエリアで
は紫外線が遮光されるようなフォトマスクを介して露光
量が３００ｍＪ／ｃｍ² となるように露光を行う。その
後、ｐＨ＝１１．５のアルカリ性水溶液で現像し、２０
０℃、６０分焼成して、アレイ基板３０上の表示エリア
外周部の額縁状の遮光層（図示せず）と、表示エリア内
のコンタクトホール５６上に直径１０μｍの柱状スペー
サ７０を形成する。この時柱状スペーサ７０は、下地の
コンタクトホール５６の影響を受け、その頂上７０ａが
窪んだ形状となる。

【００１９】このようにして出来上がったアレイ基板３
０と、共通電極６２を形成した対向基板６０に、それぞ
れ配向膜５７、６３を形成するためのポリイミド溶剤で
あるＡＬ−１０５１（日本合成ゴム（株）製）を均一に
塗布する。この時、柱状スペーサ７０により表面に凹凸
が形成されるアレイ基板３０にあっては、ポリイミド溶
剤塗布直後は図２（ａ）に示すように柱状スペーサ７０
の凹凸に沿ってポリイミド溶剤７１が均一に塗布されて
いるが、時間の経過に伴い全体を平坦化するよう柱状ス
ペーサ７０側面のポリイミド溶剤７１が下に引っ張られ
る。但し、柱状スペーサ７０頂上７０ａに塗布されたポ
リイミド溶剤７１は、図２（ｂ）に示すように頂上７０
ａに形成された窪みに溜りそこにとどまる。従って柱状
スペーサ７０の麓に落ちるポリイミド溶剤７１が少なく
なり、図２（ｃ）に示すように焼成後アレイ基板３０表
面の表示領域にあっては、配向膜５７の膜厚はほぼ均一
に形成される。

【００２０】この後アレイ基板３０及び対向基板６０を
ラビング処理し、エポキシ系の熱硬化樹脂から成る接着
剤ＸＮ−２１５（三井東圧化学（株）製）を用いて貼合
わせ、柱状スペーサ７０にて均一に保持される両基板３
０、６０間の間隙に液晶組成物５０であるＺＬＩ−４７
９２（Ｅ．メルク社製）を注入し、注入口を紫外線硬化
樹脂で封止してカラー液晶表示素子２０を完成する。

【００２１】このカラー液晶表示素子２０の両面に偏光
板（図示せず）としてＬＬＣ２−９２１８Ｓ（（株）サ
ンリッツ社製）を貼り付け、駆動を行ったところ、柱状
スペーサ周辺に表示むらを発生すること無く高品位の表
示を得られた。

【００２２】このように構成すれば、アレイ基板３０に
形成される凹凸状の柱状スペーサ７０の上からポリイミ
ド溶剤７１を塗布しても、柱状スペーサ７０頂上７０ａ
に塗布されたポリイミド溶剤７１は裾野に流れる事無
く、頂上７０ａに形成される窪みにとどまるので、配向
膜５７は柱状スペーサ７０の裾野にて膜厚ムラを生じる
事無くほぼ均一の膜厚を得られ、ひいては膜厚むらによ
る表示むらを生じる事無くカラー液晶表示素子の表示品
位を向上出来る。しかも柱状スペーサ７０頂上の窪み
は、柱状スペーサ７０を、アレイ基板３０のコンタクト
ホール５６上にてコンタクトホール５６より径が大きく
成るようパターン形成するのみで、きわめて容易に形成
出来る。

【００２３】次に本発明の第２の実施の形態を図３及び
図４を参照して説明する。本実施の形態は、アレイ基板
に形成されるコンタクトホールの直径に比し柱状スペー
サの直径が小さく、コンタクトホール内に柱状スペーサ
を形成したものであり、他は第１の実施の形態と同一で
ある事から同一部分については同一符号を付しその説明
を省略する。

【００２４】即ち本実施の形態のカラー液晶表示素子２
１では、層間絶縁層４７上のカラーフィルタ層７２に直
径が６μｍのコンタクトホール７３をパターン形成し、
更にカラーフィルタ層７２上にＩＴＯからなる画素電極
７４を形成後、コンタクトホール７３内に直径５μｍの
黒色樹脂からなる柱状スペーサ７６を形成するものであ
る。これによりコンタクトホール７３内で柱状スペーサ
７６の麓には溝７７が形成される。

【００２５】このように周囲に溝７７が形成される柱状
スペーサ７６を有するアレイ基板７８にポリイミド溶剤
７１を均一に塗布すと、塗布直後は図４（ａ）に示すよ
うに柱状スペーサ７６の凹凸に沿ってポリイミド溶剤７
１が均一に塗布されているが、時間と共に全体を平坦化
するよう柱状スペーサ７６表面のポリイミド溶剤７１は
下に引っ張られる。但し、柱状スペーサ７６表面から下
に垂れたポリイミド溶剤７１は、図４（ｂ）に示すよう
柱状スペーサ７６周囲の溝７７に溜り周辺に流れ出す事
無くそこにとどまる。従って図４（ｃ）に示すように焼
成後アレイ基板７８表面の表示領域にあっては、配向膜
５７の膜厚はほぼ均一に形成される。

【００２６】このように均一な配向膜５７を有するアレ
イ基板７８をラビング処理し、対向基板６０と貼合わ
せ、液晶組成物５０を注入してカラー液晶表示素子２１
を完成し、駆動を行ったところ、柱状スペーサ７６周辺
に表示むらを発生する無く高品位の表示を得られた。

【００２７】このように構成すれば、アレイ基板７８に
形成される凹凸状の柱状スペーサ７６の上からポリイミ
ド溶剤７１を塗布しても、柱状スペーサ７６表面から落
ちたポリイミド溶剤７１は柱状スペーサ７６周囲の溝７
７に溜りその周辺に流れ出す事が無いので、配向膜５７
は柱状スペーサ７６の周辺にて膜厚ムラを生じる事無く
ほぼ均一の膜厚を得られ、ひいては膜厚むらによる表示
むらを生じる事無くカラー液晶表示素子２１の表示品位
を向上出来る。しかも柱状スペーサ７６周囲の溝７７
は、アレイ基板７８のコンタクトホール７３より径の小
さい柱状スペーサ７６をコンタクトホール７３内に形成
するのみで、きわめて容易に形成出来る。

【００２８】次に本発明の第３の実施の形態を図５乃至
図７を参照して説明する。本実施の形態は、感光性樹脂
中に含まれる不純物成分が配向膜に吸着するのを防止す
るため、柱状スペーサ形成後オーバーコート層を介し配
向膜を塗布するものである。尚、第１の実施の形態と同
一部分については同一符号を付しその説明を省略する。

【００２９】即ち本実施の形態のカラー液晶表示素子２
２を構成するアレイ基板８０は、層間絶縁層４７上のカ
ラーフィルタ層８２に、上方に成膜される画素電極８３
をコンタクト電極に接続するためコンタクトホール８４
及び柱状スペーサ８６が形成されるスペーサエリアとそ
の周囲を幅１０μｍづつ確保した凹状エリア８７が形成
され、凹状エリア８７内には柱状スペーサ８６が形成さ
れ、凹状エリア８７内で柱状スペーサ８６の麓の周囲に
は溝８８が形成されている。カラーフィルタ層８２上に
はオーバーコート層９９を介し画素電極８３が形成さ
れ、その表面に配向膜９０が塗布されている。

【００３０】次にアレイ基板８０の製造方法について述
べる。層間絶縁層４７形成後、続いてカラーフィルタ層
８２を形成する際、赤色の顔料を分散させた感光性レジ
ストＣＲ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）
をスピンナーにて全面塗布し、９０℃、１０分の乾燥
後、赤色の着色層を形成する部分のみに紫外線を照射
し、（７μｍ×１５μｍ）のスペーサエリアとその外周
部（幅１０μｍ）をカバーする凹状エリア８７、及び
（１５μｍ×１５μｍ）のコンタクトホール８４エリア
を遮光するフォトマスクを介し、露光量が２００ｍＪ／
ｃｍ² となるように露光を行う。

【００３１】次に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）ｌｗｔ％
水溶液で２０秒間現像を行い、２００℃で６０分焼成し
て赤色の着色層８２ａを形成する。同様にフォトリソグ
ラフィ技術により緑色（Ｇ）の顔料を分散させた感光性
レジストＣＧ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）
製）及び青色（Ｂ）の顔料を分散させた感光性レジスト
ＣＢ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）を必
要部分に配置し、緑、青の着色層８２ｂを設け、凹状エ
リア８７及びコンタクトホール８４を有するカラーフィ
ルタ層８２を形成する。

【００３２】更に、感光性の黒色樹脂をスピンナーを用
いて塗布し、９０℃、１０分の乾燥後、（７μｍ×１５
μｍ）のスペーサエリアと、表示エリアの外周部を幅３
ｍｍで囲繞するエリアでは紫外線が遮光されるようなフ
ォトマスクを介して露光量が３００ｍＪ／ｃｍ² となる
ように露光を行う。次いでｐＨ＝１１．５のアルカリ性
水溶液で現像し、２００℃、６０分焼成して、アレイ基
板８０上の表示エリア外周部の額縁状の遮光層（図示せ
ず）と、表示エリア内の柱状スペーサ８６とを同時に黒
色樹脂にて形成する。この時凹状エリア８７内で柱状ス
ペーサ８６の麓の周囲には溝８８が形成される。

【００３３】さらに、感光性の透明樹脂をスピンナーを
用いて均一に塗布し、９０℃、１０分の乾燥後、（２５
μｍ×２５μｍ）のコンタクトホール８４エリアが紫外
線が遮光されるようなフォトマスクを介して、露光量が
３００ｍＪ／ｃｍ² となるように露光を行いオーバーコ
ート層９９を形成する。この均一に塗布された透明樹脂
は、時間の経過に従い柱状スペーサ８６表面から液垂れ
し柱状スペーサ８６周囲に落ちるが、柱状スペーサ８６
周囲には溝８８が形成されており、図６に示すように透
明樹脂はこの溝８８に溜り周辺に流れ出す事無くそこに
とどまりアレイ基板８０表面の表示領域にあっては、オ
ーバーコート層９９の膜厚はほぼ均一に形成される。そ
の後、スパッタリングによりＩＴＯを膜厚約０．１μｍ
成膜し、フォトリソグラフィにより所定の形状にパター
ン形成してコンタクトホール８４を介しコンタクト電極
４８と接続する画素電極８３を形成する。

【００３４】このようにして出来上がったアレイ基板８
０と対向基板６０に、それぞれ配向膜９０、６３を形成
するためのポリイミド溶剤であるＡＬ−１０５１（日本
合成ゴム（株）製）を均一に塗布する。この時アレイ基
板８０にあっては、時間の経過に従いポリイミド溶剤が
柱状スペーサ８６表面から下に落ちるが、図７に示すよ
うに柱状スペーサ８６周囲の溝８８の残された部分に溜
り周辺に流れ出す事無くそこにとどまる。従って焼成後
アレイ基板８０表面の表示領域にあっては、配向膜９０
の膜厚はほぼ均一に形成される。

【００３５】このように均一なオーバーコート層９９及
び配向膜９０を有するアレイ基板８０をラビング処理
し、対向基板６０と貼合わせ、液晶組成物５０を注入し
てカラー液晶表示素子２２を完成し、駆動を行ったとこ
ろ、柱状スペーサ８６周辺に表示むらを発生する無く高
品位の表示を得られた。

【００３６】このように構成すれば、配向膜９０は、オ
ーバーコート層９９を介し柱状スペーサ８６上に成膜さ
れており、黒色樹脂からなる柱状スペーサ８６の不純物
成分が配向膜９０に吸着する事が無く、これが原因の表
示ムラや焼き付きを防止出来表示品位の向上を図れる。
又、柱状スペーサ８６が形成されるアレイ基板８０に透
明樹脂及びポリイミド溶剤を塗布しても、柱状スペーサ
８６表面から落ちた透明樹脂及びポリイミド溶剤は柱状
スペーサ８６周囲の溝８８に溜りその周辺に流れ出す事
が無いので、オーバーコート層９９及び配向膜９０は柱
状スペーサ８６の周辺にて膜厚ムラを生じる事無くほぼ
均一の膜厚を得られ、ひいては膜厚むらによる表示むら
を生じる事無くカラー液晶表示素子２２の表示品位を向
上出来る。

【００３７】次に本発明の第４の実施の形態を図８乃至
図１０を参照して説明する。本実施の形態は、カラーフ
ィルタ層に用いる着色層を積層して柱状スペーサを形成
したものであり、他は第３の実施の形態と同一であるこ
とから同一部分については同一符号を付しその説明を省
略する。

【００３８】即ち本実施の形態のカラー液晶表示素子２
３では、アレイ基板１００に有機樹脂絶縁膜からなる赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色層１０１
ａ、１０１ｂ、１０１ｃにてカラーフィルタ層１０１を
形成する際、凹状エリア１０２内のスペーサエリアに順
次各着色層を積層して柱状スペーサ１０３を形成するも
のである。

【００３９】具体的には、先ず赤（Ｒ）の顔料を分散さ
せた感光性レジストを、全面塗布し乾燥後、スペーサエ
リアの外周部（幅１０μｍ）１０４及び（１５μｍ×１
５μｍ）のコンタクトホール１０６エリアを遮光するフ
ォトマスクを介し、赤（Ｒ）の着色層を残そうとするエ
リア及び（７μｍ×１５μｍ）のスペーサエリアに露光
量が２００ｍＪ／ｃｍ² となるように紫外線の露光を行
う。これにより、赤色の着色層１０１ａと同時にスペー
サエリアに柱状スペーサ１０３の赤色層１０１ａが形成
される。同様にフォトリソグラフィ技術により緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の顔料を分散させた感光性レジストに
て、緑、青の着色層１０１ｂを形成すると同時にスペー
サエリアに柱状スペーサ１０３の緑色層１０１ｂ、青色
層１０１ｃを順次形成する。これにより凹状エリア１０
２内で柱状スペーサ１０３の麓の周囲には溝１０７が形
成される。尚、アレイ基板１００上の表示エリア外周部
の額縁状の遮光層（図示せず）は、黒色樹脂にて形成す
る。

【００４０】この後赤色層、緑色層、青色層が積層され
て成る柱状スペーサ１０３を有する上にオーバーコート
層１０８を形成するために感光性の透明樹脂を塗布する
と、時間の経過に従い透明樹脂は柱状スペーサ１０３表
面から液垂れし周囲に落ちるが、図９に示すように周辺
に流れ出す事無く柱状スペーサ１０３周囲に設けられる
溝１０７に溜りそこにとどまる。更に画素電極１０５を
形成後ポリイミド溶剤を塗布する際も、時間の経過に従
い柱状スペーサ１０３表面から下に落ちたポリイミド溶
剤は、図１０に示すように周辺に流れ出す事無く柱状ス
ペーサ１０３周囲の溝１０７の残された部分に溜りそこ
にとどまる。従ってアレイ基板１００に成膜されるオー
バーコート層１０８及び配向膜１１０の膜厚は、表示領
域にてほぼ均一とされる。

【００４１】このように均一なオーバーコート層１０８
及び配向膜１１０を有するアレイ基板１００をラビング
処理し、対向基板６０と貼合わせ、液晶組成物５０を注
入してカラー液晶表示素子２３を完成し、駆動を行った
ところ、第３の実施の形態と同様柱状スペーサ１０３周
辺に表示むらを発生する無く高品位の表示を得られた。

【００４２】このように構成すれば、配向膜１１０は、
オーバーコート層１０８を介し赤、緑、青の顔料を分散
させた感光性レジストを積層して成る柱状スペーサ１０
３上に成膜されており、柱状スペーサ１０３の不純物成
分が配向膜１１０に吸着する事により生じる表示ムラや
焼き付きを防止出来表示品位の向上を図れる。又柱状ス
ペーサ１０３が形成されるアレイ基板１００に透明樹脂
及びポリイミド溶剤を塗布しても、柱状スペーサ１０３
表面から落ちた透明樹脂及びポリイミド溶剤は柱状スペ
ーサ１０３周囲の溝１０７に溜りその周辺に流れ出す事
が無いので、オーバーコート層１０８及び配向膜１１０
は柱状スペーサ１０３の周辺にて膜厚ムラを生じる事無
くほぼ均一の膜厚を得られ、ひいては膜厚むらによる表
示むらを生じる事無くカラー液晶表示素子２３の表示品
位を向上出来る。

【００４３】次に本発明の第５の実施の形態を図１１乃
至図１３を参照して説明する。本実施の形態は、カラー
フィルタ層形成時に凹状エリアを形成する事無く、カラ
ーフィルタ層上に柱状スペーサを形成し、更にオーバー
コート層形成後に柱状スペーサ外周にてオーバーコート
層に窪みをパーターン形成するものであり、他は第３の
実施の形態と同一であることから同一部分については同
一符号を付しその説明を省略する。

【００４４】本実施の形態のカラー液晶表示素子２４で
は、アレイ基板１１２に有機樹脂絶縁膜からなる赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色からなるカラーフ
ィルタ層１１３上に柱状スペーサ１１４が形成され、そ
の上に柱状スペーサ１１４周囲に溝１１６を有するオー
バーコート層１１７が設けられる。オーバーコート層１
１７上には画素電極１１８が形成され、その表面に配向
膜１２０が塗布されている。

【００４５】具体的には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の顔料を分散させた感光性レジストを、（１５μ
ｍ×１５μｍ）のコンタクトホール１２１エリアを遮光
するフォトマスクを用いてフォトリソグラフィにより順
次ストライプ状にパターン形成し、カラーフィルタ層１
１３を形成する。次いでフォトリソグラフィ技術により
（７μｍ×１５μｍ）のスペーサエリアに黒色樹脂から
なる（７μｍ×１５μｍ）の柱状スペーサ１１４を形成
後、オーバーコート層１１７を形成する感光性の透明樹
脂を塗布し乾燥する。この時透明樹脂が塗布後時間の経
過に従い柱状スペーサ１１４表面から液垂れし周囲に落
ちることから乾燥時オーバーコート層１１７は図１２に
点線で示すようになだらかな山形となっている。

【００４６】この後スペーサエリアの外周部（幅１０μ
ｍ）１２２及びコンタクトホール１２１エリアを遮光す
るフォトマスクを用いフォトリソグラフィ技術により、
図１２に示すようにオーバーコート層１１７にコンタク
トホール１２１を形成すると同時に柱状スペーサ１１４
周囲に溝１１６をパターン形成する。更に画素電極１１
８を形成後ポリイミド溶剤を塗布するが、この時、時間
の経過に従い柱状スペーサ１１４表面から下に落ちたポ
リイミド溶剤は、図１３に示すように周辺に流れ出す事
無く柱状スペーサ１１４周囲の溝１１６に溜りそこにと
どまる。従ってオーバーコート層１１７はそのパターン
端部で、やや膜厚がムラに成るものの、配向膜１２０
は、アレイ基板１１２の表示領域にてほぼ均一とされ
る。

【００４７】このようなオーバーコート層１１７及び配
向膜１２０を有するアレイ基板１１２をラビング処理
し、対向基板６０と貼合わせ、液晶組成物５０を注入し
てカラー液晶表示素子２４を完成し、駆動を行ったとこ
ろ、第３の実施の形態と同様柱状スペーサ１１４周辺に
表示むらを発生する無く高品位の表示を得られた。

【００４８】このように構成すれば、配向膜１２０は、
オーバーコート層１１７を介し柱状スペーサ１１４上に
成膜されており、柱状スペーサ１１４の不純物成分が配
向膜１２０に吸着する事により生じる表示ムラや焼き付
きを防止出来表示品位の向上を図れる。又柱状スペーサ
１１４が形成されるアレイ基板１１２にオーバーコート
層１１７形成後にポリイミド溶剤を塗布しても、柱状ス
ペーサ１１４表面から落ちたポリイミド溶剤は柱状スペ
ーサ１１４周囲にパターン形成される溝１１６に溜りそ
の周辺に流れ出す事が無いので、配向膜１２０は柱状ス
ペーサ１１４の周辺にて膜厚ムラを生じる事無くほぼ均
一の膜厚を得られ、ひいては膜厚むらによる表示むらを
生じる事無くカラー液晶表示素子２４の表示品位を向上
出来る。

【００４９】次に本発明の第６の実施の形態を図１４乃
至図１６を参照して説明する。本実施の形態は、カラー
フィルタ層に用いる着色層を積層して柱状スペーサを形
成したものであり、他は第５の実施の形態と同一である
ことから同一部分については同一符号を付しその説明を
省略する。

【００５０】本実施の形態のカラー液晶表示素子２７で
は、アレイ基板１２４に有機樹脂絶縁膜からなる赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色からなるカラーフ
ィルタ層１２６を形成する際、スペーサエリアに順次各
着色層１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃを積層して柱状ス
ペーサ１２７を形成する。その上に柱状スペーサ１２７
周囲に溝１２８を有するオーバーコート層１３０を設
け、オーバーコート層１３０上に画素電極１３１を形成
し、その表面に配向膜１３２が塗布されている。

【００５１】具体的には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の顔料を分散させた感光性レジストを、（１５μ
ｍ×１５μｍ）のコンタクトホール１３３エリア及び
（７μｍ×１５μｍ）のスペーサエリアを遮光するフォ
トマスクを用いてフォトリソグラフィにより順次パター
ン形成し、ストライプ状のカラーフィルタ層１２６及び
赤色層、緑色層、青色層が積層されて成る柱状スペーサ
１２７を形成する。オーバーコート層１３０を形成する
感光性の透明樹脂を塗布し乾燥する。この時透明樹脂が
塗布後時間の経過に従い柱状スペーサ１２７表面から液
垂れし周囲に落ちることから乾燥時オーバーコート層１
３０は図１５に点線で示すようになだらかな山形となっ
ている。

【００５２】この後スペーサエリアの外周部（幅１０μ
ｍ）１３６及びコンタクトホール１３３エリアを遮光す
るフォトマスクを用いフォトリソグラフィ技術により、
図１５に示すようにオーバーコート層１３０にコンタク
トホール１３３を形成すると同時に柱状スペーサ１２７
周囲に溝１２８をパターン形成する。更に画素電極１３
１を形成後ポリイミド溶剤を塗布するが、この時、時間
の経過に従い柱状スペーサ１２７表面から下に落ちたポ
リイミド溶剤は、図１６に示すように周辺に流れ出す事
無く柱状スペーサ１２７周囲の溝１２８に溜りそこにと
どまる。従ってオーバーコート層１３０はそのパターン
端部で、やや膜厚がムラに成るものの、配向膜１３２
は、アレイ基板１２４の表示領域にてほぼ均一とされ
る。

【００５３】このようなオーバーコート層１３０及び配
向膜１３２を有するアレイ基板１２４をラビング処理
し、対向基板６０と貼合わせ、液晶組成物５０を注入し
てカラー液晶表示素子２７を完成し、駆動を行ったとこ
ろ、第５の実施の形態と同様柱状スペーサ１２７周辺に
表示むらを発生する無く高品位の表示を得られた。

【００５４】このように構成すれば、配向膜１３２は、
オーバーコート層１３０を介し柱状スペーサ１２７上に
成膜されており、柱状スペーサ１２７の不純物成分が配
向膜１３２に吸着する事により生じる表示ムラや焼き付
きを防止出来表示品位の向上を図れる。又柱状スペーサ
１２７が形成されるアレイ基板１２４にオーバーコート
層１３０形成後にポリイミド溶剤を塗布しても、柱状ス
ペーサ１２７表面から落ちたポリイミド溶剤は柱状スペ
ーサ１２７周囲にパターン形成される溝１２８に溜りそ
の周辺に流れ出す事が無いので、配向膜１３２は柱状ス
ペーサ１２７の周辺にて膜厚ムラを生じる事無くほぼ均
一の膜厚を得られ、ひいては膜厚むらによる表示むらを
生じる事無くカラー液晶表示素子２７の表示品位を向上
出来る。

【００５５】尚本発明は上記実施の形態に限られるもの
ではなく、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であ
って、例えば柱状スペーサの材質や構造、配向膜やオー
バーコート層等の被膜の種類や材質は任意である。また
柱状スペーサや、溝の形成方法等も限定されず、例えば
第１の実施の形態において、柱状スペーサの下地が平坦
で有ることから、頂上が平坦な柱状スペーサを形成後、
頂上部分を再度露光したりあるいはエッチング等により
頂上を削成して、頂上に窪みを形成する等しても良い。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板に柱状スペーサを形成し、その頂上に溶液を溜める窪
みを設けあるいは柱状スペーサの周囲に溝を設けている
ので、柱状スペーサ上から基板に配向膜やオーバーコー
ト層等の被膜の塗布時、溶剤が柱状スペーサの周辺に流
れ出す事無く、柱状スペーサ頂上の窪みや周囲の溝にと
どめることが出来、柱状スペーサ周囲において被膜の膜
厚ムラを防止出来、膜厚ムラを原因とする表示ムラを解
消し高品位な液晶表示素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を示
す一部概略断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の配向膜の製造工程
を示し（ａ）はそのポリイミド溶剤塗布時、（ｂ）はそ
のポリイミド溶剤塗布から時間経過後、（ｃ）はそのポ
リイミド溶剤焼成後を示す概略説明図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の液晶表示素子を示
す一部概略断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の配向膜の製造工程
を示し（ａ）はそのポリイミド溶剤塗布時、（ｂ）はそ
のポリイミド溶剤塗布から時間経過後、（ｃ）はそのポ
リイミド溶剤焼成後を示す概略説明図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の液晶表示素子を示
す一部概略断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態オーバーコート層塗
布時を示す概略説明図である。

【図７】本発明の第３の実施の配向膜塗布時を示す概略
説明図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態の液晶表示素子を示
す一部概略断面図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態オーバーコート層塗
布時を示す概略説明図である。

【図１０】本発明の第４の実施の配向膜塗布時を示す概
略説明図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態の液晶表示素子を
示す一部概略断面図である。

【図１２】本発明の第５の実施の形態オーバーコート層
塗布時を示す概略説明図である。

【図１３】本発明の第５の実施の配向膜塗布時を示す概
略説明図である。

【図１４】本発明の第６の実施の形態の液晶表示素子を
示す一部概略断面図である。

【図１５】本発明の第６の実施の形態オーバーコート層
塗布時を示す概略説明図である。

【図１６】本発明の第６の実施の配向膜塗布時を示す概
略説明図である。

【図１７】従来の配向膜の製造工程を示し（ａ）はその
ポリイミド溶剤塗布時、（ｂ）はそのポリイミド溶剤塗
布から時間経過後、（ｃ）はそのポリイミド溶剤焼成後
を示す概略説明図である。

【符号の説明】

２０…カラー液晶表示素子 ３０…アレイ基板 ３１…スイッチング素子 ３６…半導体層 ４７…層間絶縁膜 ４８…コンタクト電極 ５０…液晶組成物 ５２…カラーフィルタ層 ５４…画素電極 ５６…コンタクトホール ５７…配向膜 ６０…対向基板 ６３…配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二ノ宮 希佐子 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内 (72)発明者 倉内 昭一 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内 Ｆターム(参考） 2H089 HA15 JA11 LA09 LA14 LA16 LA19 LA20 MA04X NA05 NA14 NA24 NA25 NA40 NA45 NA48 NA56 NA60 PA02 QA12 QA13 QA14 SA01 TA02 TA04 TA12 5C094 AA03 AA42 AA43 AA47 AA48 BA03 BA43 CA19 CA24 DA07 DA13 EA04 EA07 EC03 EC04 ED03 ED15 FA01 FA02 FA10 GB01 GB10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の基板間の間隙に液晶組成物を封入
   して成る液晶表示素子において、前記基板の少なくとも
   何れか一方に設けられ頂上に窪みを有し前記間隙を一定
   に保持する柱状スペーサと、この柱状スペーサ形成後前
   記基板に塗布される被膜とを具備することを特徴とする
   液晶表示素子。
2. 【請求項２】 ２枚の基板間の間隙に液晶組成物を封入
   してなる液晶表示素子の製造方法において、前記基板の
   少なくとも何れか一方の表面に凹部を形成する工程と、
   前記凹部上に前記凹部を覆うよう前記凹部の面積より広
   い断面積を有し前記間隙を一定に保持する柱状スペーサ
   を形成することにより前記柱状スペーサ頂上に窪みを形
   成する工程と、前記柱状スペーサ形成後前記基板に被膜
   を塗布する工程とを具備することを特徴とする液晶表示
   素子の製造方法。
3. 【請求項３】 ２枚の基板間の間隙に液晶組成物を封入
   してなる液晶表示素子の製造方法において、前記基板の
   少なくとも何れか一方に前記間隙を一定に保持する柱状
   スペーサを形成する工程と、前記柱状スペーサ頂上を削
   ることにより前記柱状スペーサ頂上に窪みを形成する工
   程と、前記窪み形成後前記基板に被膜を塗布する工程と
   を具備することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】 ２枚の基板間の間隙に液晶組成物を封入
   して成る液晶表示素子において、前記基板の少なくとも
   何れか一方に設けられ前記間隙を一定に保持する柱状ス
   ペーサと、前記基板の前記柱状スペーサ周囲に設けられ
   る溝と、前記柱状スペーサ上から前記基板に塗布される
   被膜とを具備することを特徴とする液晶表示素子。
5. 【請求項５】 ２枚の基板間の間隙に液晶組成物を封入
   してなる液晶表示素子の製造方法において、前記基板の
   少なくとも何れか一方の表面に凹部を形成する工程と、
   前記凹部内に前記凹部の面積より狭い断面積を有し前記
   間隙を一定に保持する柱状スペーサを形成することによ
   り前記柱状スペーサ周囲に溝を形成する工程と、前記柱
   状スペーサ形成後前記基板に被膜を塗布する工程とを具
   備することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
6. 【請求項６】 ２枚の基板間の間隙に液晶組成物を封入
   してなる液晶表示素子の製造方法において、前記基板の
   少なくとも何れか一方に前記間隙を一定に保持する柱状
   スペーサを形成する工程と、前記柱状スペーサより上層
   の構成層を前記柱状スペーサ周囲に溝を形成するようパ
   ターン形成する工程と、前記上層の構成層をパターン形
   成後前記基板に被膜を塗布する工程とを具備することを
   特徴とする液晶表示素子の製造方法。