JP2001235754A - Liquid crystal display device and its manufacturing method - Google Patents

Liquid crystal display device and its manufacturing method

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JP2001235754A
JP2001235754A JP2000052220A JP2000052220A JP2001235754A JP 2001235754 A JP2001235754 A JP 2001235754A JP 2000052220 A JP2000052220 A JP 2000052220A JP 2000052220 A JP2000052220 A JP 2000052220A JP 2001235754 A JP2001235754 A JP 2001235754A
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JP
Japan
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film
spacer
liquid crystal
layer
substrate
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Application number
JP2000052220A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoyuki Sugitani
智行 杉谷
Kazumi Kanesaka
和美 金坂
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Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a liquid crystal display device wherein a process for forming a spacer is simplified. SOLUTION: The liquid crystal display device is provided with a color filter substrate, a light shielding film provided on the color filter substrate, a color filter layer formed at an opening part of the light shielding film, a protective film provided on the color filter layer and a spacer provided on the protective film and the protective film and the spacer are formed by a transferring film having two layers.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に一対の絶縁基板をスペーサ材を介して一定の間
隙で対向させ、当該間隙に液晶組成物を保持した液晶表
示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device in which a pair of insulating substrates are opposed to each other via a spacer material at a fixed gap, and a liquid crystal composition is held in the gap.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、小型表示装置か
ら所謂OA機器等の表示端末用に広く普及している。こ
の液晶表示装置は、基本的には少なくとも一方が透明な
ガラス板やプラスチック基板等からなる一対の絶縁基板
の間に液晶組成物の層(液晶層)を挟持して所謂液晶パ
ネル(液晶セルとも言う)を構成し、この液晶パネルの
絶縁基板に形成した画素形成用の各種電極に選択的に電
圧を印加して所定画素部分の液晶組成物を構成する液晶
分子の配向方向を変化させて画素形成を行う形式(単純
マトリクス)、上記各種電極と画素選択用のアクティブ
素子を形成してこのアクティブ素子を選択することによ
り当該アクティブ素子に接続した画素電極と基準電極の
間にある画素の液晶分子の配向方向を変化させて画素形
成を行う形式(アクティブマトリクス)とに大きく分類
される。
2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices have been widely used from small display devices to display terminals such as so-called OA equipment. This liquid crystal display device basically has a so-called liquid crystal panel (also called a liquid crystal cell) in which a layer (liquid crystal layer) of a liquid crystal composition is sandwiched between a pair of insulating substrates made of a transparent glass plate, a plastic substrate, or the like. ), And selectively applying voltages to various electrodes for pixel formation formed on the insulating substrate of the liquid crystal panel to change the orientation direction of liquid crystal molecules constituting the liquid crystal composition in a predetermined pixel portion. The type of formation (simple matrix), the various electrodes and the active element for pixel selection are formed, and the active element is selected, whereby the liquid crystal molecules of the pixel between the pixel electrode connected to the active element and the reference electrode are formed. (Active matrix) in which pixels are formed by changing the alignment direction.

【0003】一般に、アクティブマトリクス型液晶表示
装置は、一方の基板に形成した電極と他方の基板に形成
した電極との間に液晶層の配向方向を変えるための電界
を印加する、所謂縦電界方式を採用している。
In general, an active matrix type liquid crystal display device is a so-called vertical electric field type in which an electric field for changing the orientation of a liquid crystal layer is applied between an electrode formed on one substrate and an electrode formed on the other substrate. Is adopted.

【0004】一方、液晶層に印加する電界の方向を基板
面とほぼ平行な方向とする、所謂横電界方式(IPS方
式とも言う)の液晶表示装置が実用化されている。この
横電界方式の液晶表示装置を開示したものとしては、二
枚の基板の一方に櫛歯電極を用いて非常に広い視野角を
得るようにしたものが知られている(特公昭63−21
907号公報、米国特許第4345249号明細書)。
On the other hand, a so-called in-plane switching (IPS) liquid crystal display device in which the direction of an electric field applied to a liquid crystal layer is substantially parallel to the substrate surface has been put to practical use. As a disclosure of the in-plane switching mode liquid crystal display device, there is known a device in which a very wide viewing angle is obtained by using a comb electrode on one of two substrates (Japanese Patent Publication No. 63-21).
907, U.S. Pat. No. 4,345,249).

【0005】この種の液晶表示装置に使用される液晶パ
ネルは、その一対の絶縁基板間の液晶組成物を充填する
間隙にスペーサを介在させて当該間隙を所定値に保つよ
うにしている。
[0005] In a liquid crystal panel used in this type of liquid crystal display device, a spacer is interposed between a pair of insulating substrates to be filled with a liquid crystal composition so that the gap is maintained at a predetermined value.

【0006】従来のスペーサは、樹脂やガラス系の素材
からなる球状スペーサを用い、あるいはこれに着色剤や
接着剤、配向処理剤等の表面処理を施して、絶縁基板の
うち電極基板側の内面に静電散布法あるいはセミドライ
散布法等により散布しているのが一般的である。
The conventional spacer uses a spherical spacer made of a resin or glass-based material, or performs a surface treatment such as a coloring agent, an adhesive, or an alignment agent on the inner surface of the insulating substrate on the electrode substrate side. It is generally sprayed by electrostatic spraying or semi-dry spraying.

【0007】また、上記のような球状スペーサに替え
て、遮光部(遮光膜、ブラックマトリクス)で遮光され
る領域(非画素部)の少なくとも一部にホトリソグラフ
ィ技術や印刷技術等により所定のパターンの柱状スペー
サ(突起)を形成することも提案されている(特開平7
−325298号公報、特開平8−286194号公報
参照)。
In place of the above spherical spacer, a predetermined pattern is formed on at least a part of a region (non-pixel portion) shielded by a light shielding portion (a light shielding film, a black matrix) by a photolithography technique or a printing technique. It has also been proposed to form a columnar spacer (projection) as described in
-325298, JP-A-8-286194).

【0008】一般的に液晶表示装置でカラー表示を行う
場合には、赤色、青色、緑色の光を透過するカラーフィ
ルタを用いたカラーフィルタ基板が用いられる。カラー
フィルタ基板にはカラーフィルタ基板を液晶組成物の汚
染より保護する目的で、保護膜が形成されている。保護
膜の形成方法として、転写フィルムを用いるものが特開
平11−277666号公報に記載されている。
In general, when color display is performed by a liquid crystal display device, a color filter substrate using a color filter that transmits red, blue, and green light is used. A protective film is formed on the color filter substrate for the purpose of protecting the color filter substrate from contamination of the liquid crystal composition. A method using a transfer film is described in JP-A-11-277666 as a method for forming a protective film.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】球状スペーサを散布す
る場合では、スペーサを選択的に配置できず、画素電極
上にまでスペーサが設けられるといった問題がある。フ
ォトリソグラフィ技術や印刷法により電極基板の非画素
部に選択的に突起を形成してなるスペーサは、その配置
位置が非画素部でさらに固定されているため、球状スペ
ーサのような問題は生じない。しかし、スペーサの製造
工程については考慮されていない。すなわち、フォトリ
ソグラフィ技術や印刷法によりスペーサを形成する場
合、スペーサを散布する方法に対して工程が長くなると
いった問題があった。
When the spherical spacers are scattered, there is a problem that the spacers cannot be selectively arranged and the spacers are provided even on the pixel electrodes. The spacer formed by selectively forming protrusions on the non-pixel portion of the electrode substrate by a photolithography technique or a printing method does not have a problem such as a spherical spacer because its arrangement position is further fixed in the non-pixel portion. . However, no consideration is given to the manufacturing process of the spacer. That is, when the spacer is formed by the photolithography technique or the printing method, there is a problem that the process is longer than the method of spraying the spacer.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】液晶表示装置において、
カラーフィルタ基板と、該カラーフィルタ基板に設けら
れた遮光膜と、該遮光膜の開口に形成されたカラーフィ
ルタ層と、該カラーフィルタ層に設けられた保護膜と、
該保護膜に設けられたスペーサとを具備し、上記保護膜
と、スペーサとを2層の転写膜により形成する。
In a liquid crystal display device,
A color filter substrate, a light-shielding film provided on the color filter substrate, a color filter layer formed in an opening of the light-shielding film, and a protective film provided on the color filter layer.
A spacer provided on the protective film is provided, and the protective film and the spacer are formed by a two-layer transfer film.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to examples.

【0012】図1は本発明による液晶表示装置の一実施
例を説明するカラーフィルタ基板の一部を示した模式図
である。図1(a)は図1(b)のA−A線に沿った断
面図である。また図1(b)は平面図であり、図1
(a)の図中上側から見た図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a part of a color filter substrate for explaining one embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1B. FIG. 1B is a plan view, and FIG.
It is the figure seen from the upper part in the figure of (a).

【0013】図1において、1はスペーサ、2はカラー
フィルタ、3はブラックマスク、4は保護膜(ただし図
1(b)では図をわかり易くするため省略した)、5は
透明基板である。透明基板5にブラックマスク3が形成
されている。ブラックマスク3は、黒色樹脂や金属の膜
で作られており、遮光する機能を有している。カラーフ
ィルタ2はブラックマスク3の開口部に設けられる。カ
ラーフィルタ2は樹脂に顔料または染料を用いて着色し
たものであり、特定の波長の光を透過するものである。
In FIG. 1, 1 is a spacer, 2 is a color filter, 3 is a black mask, 4 is a protective film (however, it is omitted in FIG. 1B for clarity), and 5 is a transparent substrate. A black mask 3 is formed on a transparent substrate 5. The black mask 3 is made of a black resin or a metal film, and has a light shielding function. The color filter 2 is provided in an opening of the black mask 3. The color filter 2 is formed by coloring a resin with a pigment or a dye, and transmits light of a specific wavelength.

【0014】本実施の形態では、カラーフィルタ2とブ
ラックマスク3とを覆うように、保護膜4が形成されて
いる。保護膜4はオーバーコート膜とも呼ばれており、
カラーフィルタ2表面及びブラックマスク3を保護する
とともに、カラーフィルタ成分の汚染から液晶組成物を
保護するものである。また、カラーフィルタ2の端部2
Bはブラックマスク3と重なっており、さらにカラーフ
ィルタ2とブラックマスク3とは膜厚に差があるため。
カラーフィルタ2の端部2Bで段差が生じている。保護
膜4はカラーフィルタ2とブラックマスク3とを覆うこ
とで、カラーフィルタ2とブラックマスク3とによりで
きる段差を埋めて平坦化する効果も有している。
In this embodiment, a protective film 4 is formed so as to cover the color filter 2 and the black mask 3. The protective film 4 is also called an overcoat film,
It protects the surface of the color filter 2 and the black mask 3, and protects the liquid crystal composition from contamination of the color filter components. The end 2 of the color filter 2
B overlaps the black mask 3 and the color filter 2 and the black mask 3 have a difference in film thickness.
A step occurs at the end 2B of the color filter 2. The protective film 4 also has the effect of covering the color filter 2 and the black mask 3, thereby filling the step formed by the color filter 2 and the black mask 3 and flattening the same.

【0015】保護膜4にはスペーサ1が形成されてい
る。スペーサ1はカラーフィルタ基板と、対向して設け
られる基板(図示せず)との間に一定の間隔を保つため
のもので、このスペーサ1によって形成される隙間に液
晶組成物が保持される。図1(b)の平面模式図に示す
ように、スペーサ1が形成される位置は、ブラックマス
ク3上である。ブラックマスク3によりスペーサ1が隠
されるため、液晶表示装置が画像を表示する際に、スペ
ーサ1が目立たない。図1ではスペーサ1は1個のみ示
しているが、一定の間隔を保つように多数のスペーサが
カラーフィルタ基板全面にマトリックス状に形成されて
いる。
The spacer 1 is formed on the protective film 4. The spacer 1 is for maintaining a constant interval between the color filter substrate and a substrate (not shown) provided opposite thereto, and a liquid crystal composition is held in a gap formed by the spacer 1. As shown in the schematic plan view of FIG. 1B, the position where the spacer 1 is formed is on the black mask 3. Since the spacer 1 is hidden by the black mask 3, the spacer 1 is inconspicuous when the liquid crystal display device displays an image. Although only one spacer 1 is shown in FIG. 1, a large number of spacers are formed in a matrix on the entire surface of the color filter substrate so as to keep a constant interval.

【0016】なお、スペーサの形成後、配向膜が形成さ
れ、配向膜を布等でラビングする配向処理が行われる
が、スペーサの突起によりラビングが均一にできないと
いう問題がある。そのため、図1(b)の平面模式図に
おいてスペーサ1の形成される位置は、配向膜のラビン
グ処理において、ラビングの不均一な部分をなるべくブ
ラックマスクで隠す位置に形成してある。すなわち、図
1(b)の矢印RAに示す方向にラビングした場合、ス
ペーサ1から矢印方向に発生するラビングの不均一な部
分の多くは、ブラックマスク3によって隠すことが可能
である。
After the formation of the spacer, an alignment film is formed, and an alignment process for rubbing the alignment film with a cloth or the like is performed. However, there is a problem that rubbing cannot be performed uniformly due to protrusions of the spacer. Therefore, in the schematic plan view of FIG. 1B, the positions where the spacers 1 are formed are formed at positions where uneven portions of the rubbing are hidden by the black mask as much as possible in the rubbing treatment of the alignment film. That is, when rubbing is performed in the direction indicated by the arrow RA in FIG. 1B, most of the non-uniform rubbing generated from the spacer 1 in the direction of the arrow can be hidden by the black mask 3.

【0017】また前述したように、スペーサ1は液晶組
成物が保持される間隔を一定に保つ役目をもつため、そ
の高さは高い精度が求められる。すなわち、スペーサの
高さが一定でないと、液晶層の厚みにばらつきが生じる
こととなる。液晶層の厚みにばらつきが生じると、液晶
層を通過する光の光路長にばらつきが生じことによる表
示品質の低下等の問題が生じる。そのため、スペーサ1
の材料となる層を形成する際、層の厚さを均一に形成す
ることが必要である。
Further, as described above, since the spacer 1 has a role of keeping the interval at which the liquid crystal composition is held constant, a high precision is required for its height. That is, if the height of the spacer is not constant, the thickness of the liquid crystal layer varies. When the thickness of the liquid crystal layer varies, there arises a problem that the display quality deteriorates due to the variation in the optical path length of the light passing through the liquid crystal layer. Therefore, the spacer 1
When forming a layer of the material, it is necessary to uniformly form the thickness of the layer.

【0018】これまで述べてきたように、スペーサ1を
形成するには、特定の位置に多数のスペーサを高精度の
高さで形成することが必要である。そのために、スペー
サ1の材料となる層を均一な厚みで形成し、特定の形状
にパターンニングする方法が用いられる。また前述した
ように、カラーフィルタ基板上には、スペーサ1ととも
に保護膜4も形成する必要がある。
As described above, in order to form the spacer 1, it is necessary to form a large number of spacers at specific positions with high precision. For that purpose, a method of forming a layer to be a material of the spacer 1 with a uniform thickness and patterning it into a specific shape is used. Further, as described above, it is necessary to form the protective film 4 together with the spacer 1 on the color filter substrate.

【0019】以下、スペーサ1を形成する工程と、保護
膜4を形成する工程について説明する。
Hereinafter, a process for forming the spacer 1 and a process for forming the protective film 4 will be described.

【0020】図2にカラーフィルタ基板上に、スペーサ
1とともに保護膜4を形成する工程を示す。図2では保
護膜の材料となる第1層目の膜がフィルム転写法によっ
て形成される。フィルム転写法では、あらかじめフィル
ムに特定の材料からなる膜が形成され、フィルムから転
写することで、一定の膜厚の膜を特定の箇所に形成する
ことが可能である。
FIG. 2 shows a process of forming the protective film 4 together with the spacer 1 on the color filter substrate. In FIG. 2, a first layer film serving as a material of a protective film is formed by a film transfer method. In the film transfer method, a film made of a specific material is previously formed on a film, and a film having a constant thickness can be formed at a specific portion by transferring the film from the film.

【0021】図2(a)ではブラックマスク3とカラー
フィルタ2を形成した基板が用意され、前洗浄、乾燥が
行われる。次に図2(b)では、第1層目の膜がブラッ
クマスク3とカラーフィルタ2の上にフィルム転写法で
形成される。さらに第1層目の膜に加熱等行い硬化させ
て、保護膜を形成する。次に図2(c)では、保護膜が
形成された基板に前洗浄、乾燥を行い、その後基板上に
溶液状のスペーサ材料を滴下、塗布し、さらにスペーサ
材料を乾燥させ、第2層目の膜を形成する。次に図2
(d)では、第2層目の膜をパターンニングすること
で、スペーサ1を形成する。
In FIG. 2A, a substrate on which a black mask 3 and a color filter 2 are formed is prepared, and pre-cleaning and drying are performed. Next, in FIG. 2B, a first layer film is formed on the black mask 3 and the color filter 2 by a film transfer method. Further, the first layer film is cured by heating or the like to form a protective film. Next, in FIG. 2C, pre-cleaning and drying are performed on the substrate on which the protective film is formed, and then a solution-like spacer material is dropped and applied on the substrate, and the spacer material is further dried to form a second layer. Is formed. Next, FIG.
In (d), the spacer 1 is formed by patterning the second layer film.

【0022】図2に示す工程では、保護膜を形成するの
に、従来行われていた溶液状の保護膜材料を基板上に滴
下、塗布する代わりに、フィルム転写法を用いた。フィ
ルム転写法を用いることで、従来の方法に比べて溶液状
の保護膜材料を塗布、乾燥する工程を短縮することが可
能である。
In the step shown in FIG. 2, a film transfer method is used for forming a protective film instead of dropping and applying a solution-like protective film material on a substrate, which is conventionally performed. By using the film transfer method, it is possible to shorten the steps of applying and drying the solution protective film material as compared with the conventional method.

【0023】しかしながら、図2に示す工程では、保護
膜4とスペーサ1とを別々に形成するために、ブラック
マスク3とカラーフィルタ2の形成後、まず保護膜が形
成され、その後スペーサが形成される。そのため、保護
膜を形成するには、材料を転写する工程と、硬化する工
程とを行ない、さらにスペーサを形成するためには、材
料を塗布する工程と、乾燥させる工程とを行う必要があ
る。
However, in the step shown in FIG. 2, in order to form the protective film 4 and the spacer 1 separately, after forming the black mask 3 and the color filter 2, the protective film is formed first, and then the spacer is formed. You. Therefore, in order to form a protective film, it is necessary to perform a step of transferring a material and a step of curing, and to form a spacer, it is necessary to perform a step of applying a material and a step of drying.

【0024】工程を省略するために、第1層目の材料と
第2層目の材料とを同時に形成する方法を検討すると、
従来の基板上に溶液状の材料を滴下塗布し、さらに材料
を乾燥させ膜を形成する方法を用いる場合では、第1層
目の材料と第2層目の材料とが溶液状であるために、塗
布すると混合してしまうといった問題が生じる。そこ
で、2層の転写フィルムを用い、第1層目に保護膜の材
料と第2層目にスペーサの材料をフィルムにあらかじめ
形成して、フィルムから基板に2層同時に転写する方法
を用いる。
Considering a method of simultaneously forming the first layer material and the second layer material in order to omit the process,
In the case of using a conventional method in which a material in the form of a solution is applied dropwise onto a substrate and then the material is dried to form a film, the material in the first layer and the material in the second layer are in a solution state. However, there arises a problem that they are mixed when applied. Therefore, a method is used in which a two-layer transfer film is used, a material for the protective film is formed on the first layer and a material for the spacer is formed on the second layer in advance, and two layers are simultaneously transferred from the film to the substrate.

【0025】図3に2層の転写フィルム100の断面構
造を示す。102は保護フィルム層、1Aはスペーサ1
を形成する第2層目の樹脂膜、4Aは保護膜4を形成す
る第1層目の樹脂膜、103は剥離剤層、105はクッ
ション層、106はベースフィルムである。
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the transfer film 100 having two layers. 102 is a protective film layer, 1A is a spacer 1
Is a second resin film forming the protective film 4, 103A is a release agent layer, 105 is a cushion layer, and 106 is a base film.

【0026】ベースフィルム106は厚さ約50μmの
膜であり、他の層を形成する基材になる。ベースフィル
ム106にクッション層105が厚さ約20μmで設け
らる。クッション層105は転写フィルム100が加熱
加圧される際に、第1層目の樹脂膜4Aと第2層目の樹
脂膜1Aとを保護する役目を有する。103は剥離剤層
で、転写後にベースフィルム106とクッション層10
5とを取り除き易くするために、第2層目の樹脂膜1A
とクッション層105との間に、剥離剤層103が挟ま
れて形成される。保護フィルム層102は転写フィルム
100の使用時まで、異物の付着等を防ぐ役目を有す
る。
The base film 106 is a film having a thickness of about 50 μm and serves as a base material for forming other layers. A cushion layer 105 having a thickness of about 20 μm is provided on a base film 106. The cushion layer 105 has a role of protecting the first resin film 4A and the second resin film 1A when the transfer film 100 is heated and pressed. Reference numeral 103 denotes a release agent layer, and after transfer, the base film 106 and the cushion layer 10
5 to facilitate removal of the second resin film 1A.
The release agent layer 103 is sandwiched between the and the cushion layer 105. The protective film layer 102 has a function of preventing the attachment of foreign substances and the like until the transfer film 100 is used.

【0027】図4に保護膜4とスペーサ1の材料を2層
の転写フィルムを用いて、1度に形成する工程を示す。
図4(a)ではブラックマスク3とカラーフィルタ2を
形成した基板が用意され、前洗浄、乾燥が行われる。次
に図4(b)では、前記転写フィルムの保護フィルム層
102を剥がしながら、加熱加圧しながらカラーフィル
タ基板上に2層の転写膜をラミネートする。なお図をわ
かり易くするため図4(b)ではクッション層105と
剥離剤層103は省略した。次に図4(c)では、ベー
スフィルム106、クッション層105を剥離剤層10
3ごと除去する。このようにして、第1層目の材料と第
2層目の材料とが同時に2層の転写フィルムからブラッ
クマスク3とカラーフィルタ2の上に転写される。第1
層目の材料と第2層目の材料とを同時に形成すること
で、2度材料の層を形成する必要がなく、材料を塗布又
は転写する工程が1つ省略可能である。
FIG. 4 shows a process of forming the materials of the protective film 4 and the spacer 1 at one time using a two-layer transfer film.
In FIG. 4A, a substrate on which a black mask 3 and a color filter 2 are formed is prepared, and pre-cleaning and drying are performed. Next, in FIG. 4B, two transfer films are laminated on the color filter substrate while heating and pressing while peeling off the protective film layer 102 of the transfer film. In FIG. 4B, the cushion layer 105 and the release agent layer 103 are omitted for easy understanding. Next, in FIG. 4C, the base film 106 and the cushion layer 105 are separated from the release agent layer 10.
Remove all three. Thus, the material of the first layer and the material of the second layer are simultaneously transferred onto the black mask 3 and the color filter 2 from the two-layer transfer film. First
By forming the material of the layer and the material of the second layer at the same time, it is not necessary to form the material layer twice, and one step of applying or transferring the material can be omitted.

【0028】しかしながら、第1層目の膜には保護膜を
形成する目的があり、第2層目の材料にはスペーサを形
成する目的がある。そのため第1層目と第2層目を同時
に形成して工程数が省略できたとしても、保護膜とスペ
ーサの形成に問題があれば第1層目と第2層目を同時に
形成する方法を用いることはできない。
However, the first layer has a purpose of forming a protective film, and the second layer has a purpose of forming a spacer. Therefore, even if the first layer and the second layer are formed at the same time and the number of steps can be reduced, if there is a problem in the formation of the protective film and the spacer, a method of forming the first layer and the second layer at the same time is required. Cannot be used.

【0029】以下、第1層目と第2層目の膜を形成後、
第2層目をパターンニングする方法について説明する。
Hereinafter, after forming the first layer and the second layer,
A method for patterning the second layer will be described.

【0030】パターンニングする方法は、第2層目の材
料の特定の部分以外を除去剤で除去する方法を用いる。
まず第2層目の膜を除去剤で除去可能な状態でカラーフ
ィルタ基板上に形成し、特定部分を除去剤による除去が
困難になるよう性質を変化させる。その後除去剤を用い
て不要部分を除去することで、所望の位置と形状にスペ
ーサを形成する。
As a patterning method, a method of removing a portion other than a specific portion of the material of the second layer with a removing agent is used.
First, a second layer film is formed on a color filter substrate in a state where it can be removed with a removing agent, and the properties are changed so that it becomes difficult to remove a specific portion with the removing agent. After that, unnecessary portions are removed using a removing agent to form spacers at desired positions and shapes.

【0031】第2層目の材料を除去する場合に、第1層
目の材料も同じ除去剤で除去されてしまうと、第1層目
を保護膜として使用できず、また除去剤で変質するよう
では信頼性が低下する。
When removing the material of the second layer, if the material of the first layer is also removed by the same remover, the first layer cannot be used as a protective film and is deteriorated by the remover. In such a case, the reliability decreases.

【0032】しかしながら、第1層目は保護膜の役目だ
けではなく平坦化膜の役割もあるため、カラーフィルタ
とブラックマスクとの段差を埋めるような柔軟性と、カ
ラーフィルタやブラックマスクとの密着性も必要であ
る。また、保護膜上でスペーサが容易に剥がれたり、移
動したりしないためには、保護膜とスペーサとの接着力
も必要である。
However, since the first layer not only functions as a protective film but also as a planarizing film, the first layer has flexibility to fill a step between the color filter and the black mask, and has close contact with the color filter and the black mask. Sex is also necessary. In order to prevent the spacer from easily peeling off or moving on the protective film, an adhesive force between the protective film and the spacer is required.

【0033】図5は樹脂の分子量とその性質の概念を説
明するための概略図である。図中DAで示す分子量の分
布を持つ樹脂は、分子量が小さいため柔らかいが、除去
剤と反応しやすいため除去剤で除去されてしまう。図中
DBの分布を持つ樹脂は、除去剤で除去しづらい程度の
分子量ではあるが、柔軟性と密着性を有する程度の分子
量の分布を持つものである。図中DCの分布を持つ樹脂
は重合反応が進み高分子化したものである。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the concept of the molecular weight of the resin and its properties. A resin having a molecular weight distribution indicated by DA in the figure is soft because of its small molecular weight, but is easily removed by the removing agent because it easily reacts with the removing agent. In the figure, the resin having a distribution of DB has a molecular weight of such a degree that it is difficult to remove with a removing agent, but has a molecular weight distribution such that it has flexibility and adhesion. In the figure, the resin having a distribution of DC is a resin that has undergone a polymerization reaction and has been polymerized.

【0034】図6は樹脂の分子量の違いを利用し、2層
の膜をパターンニングする方法を示す概略図である。図
6(a)では第1層目に図5の分布DBの樹脂を用い、
第2層目に分布DAの樹脂を用いて、第1層目と第2層
目を積層して形成する。図6(b)では第2層目の樹脂
の特定部分にエネルギーEを加えて重合反応を進行させ
て、分布DBの分子量を持つ樹脂に変化させる。図6
(c)では分布DAの分子量を持つ樹脂を除去し、かつ
分布DBの分子量を持つ樹脂を除去しづらい除去剤を用
いて、分布DAの分子量を持つ樹脂を除去する。図6
(d)では第1層目と第2層目の樹脂ともに、エネルギ
ーE’を加えてさらに重合反応を進行させ分子量を増加
させ、両層ともに分布DCの分子量をもつ樹脂に変化さ
せる。このとき、第1層目と第2層目の樹脂の境界部
も、重合反応が進行して、分布DBの分子量を持つ樹脂
から分布DCの分子量を持つ樹脂へと変化する。このた
め第1層目と第2層目の樹脂の境界での接着性は良好な
ものとなる。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a method for patterning a two-layer film by utilizing the difference in the molecular weight of the resin. In FIG. 6A, the resin of the distribution DB of FIG. 5 is used for the first layer,
The second layer is formed by laminating the first layer and the second layer using a resin having distribution DA. In FIG. 6B, energy E is applied to a specific portion of the second layer of resin to cause the polymerization reaction to proceed, thereby changing the resin to a resin having a molecular weight of the distribution DB. FIG.
In (c), the resin having the molecular weight of the distribution DA is removed, and the resin having the molecular weight of the distribution DA is removed using a removing agent which is difficult to remove the resin having the molecular weight of the distribution DB. FIG.
In (d), the energy of E 'is applied to both the first and second layers of the resin to further advance the polymerization reaction to increase the molecular weight, and both layers are changed to a resin having a molecular weight of distributed DC. At this time, the polymerization reaction progresses also at the boundary between the first and second layers of the resin, and the resin changes from a resin having a molecular weight of distribution DB to a resin having a molecular weight of distribution DC. For this reason, the adhesiveness at the boundary between the first and second resin layers becomes good.

【0035】図6を用いて説明した樹脂を用いれば、カ
ラーフィルタ基板と密着性も良好で、平坦膜としての柔
軟性をも有する保護膜と、保護膜との接着性が良好で精
度良くパターンニングされたスペーサを得ることが可能
である。
When the resin described with reference to FIG. 6 is used, a protective film having good adhesion to the color filter substrate and also having flexibility as a flat film has good adhesion with the protective film, and the pattern can be formed with high precision. It is possible to obtain a textured spacer.

【0036】次に、図7に第1層目と第2層目ともに図
5の分布DAの樹脂を用いる場合を示す。図7(a)で
は第1層目と第2層目ともに図5の分布DAの樹脂を用
いて、第1層目と第2層目を積層して形成する。図7
(b)では第2層目の樹脂の特定パターン部分にエネル
ギーEを加えて重合反応を進行させて、分布DBの分子
量を持つ樹脂に変化させる。図7(c)では第1層目の
樹脂の特定部分にエネルギーEを加えて重合反応を進行
させて、分布DBの分子量を持つ樹脂に変化させる。図
7(d)では除去剤を用いて、分布DAの分子量を持つ
樹脂を除去する。図7(e)では第1層目と第2層目の
樹脂ともに、エネルギーE’を加えてさらに重合反応を
進行させ分子量を増加させ、両層ともに分布DCの分子
量をもつ樹脂に変化させる。この場合では図6を用いて
説明した場合に比べ、第1層目の樹脂は保護膜の材料と
して、カラーフィルタ基板と密着性も良好で、平坦膜と
しての柔軟性を優れたものとなる。
Next, FIG. 7 shows a case where the resin having the distribution DA of FIG. 5 is used for both the first layer and the second layer. In FIG. 7A, both the first layer and the second layer are formed by laminating the first layer and the second layer using the resin having the distribution DA of FIG. FIG.
In (b), the energy E is applied to the specific pattern portion of the resin of the second layer to cause the polymerization reaction to proceed, thereby changing the resin to a resin having the molecular weight of the distribution DB. In FIG. 7 (c), energy E is applied to a specific portion of the resin of the first layer to cause a polymerization reaction to proceed, thereby changing the resin to a resin having a molecular weight of distribution DB. In FIG. 7D, a resin having a molecular weight of distribution DA is removed using a removing agent. In FIG. 7 (e), the energy of E 'is applied to both the first and second resin layers to further promote the polymerization reaction to increase the molecular weight, and both layers are changed to resins having a molecular weight of distributed DC. In this case, as compared with the case described with reference to FIG. 6, the resin of the first layer as a material of the protective film has good adhesion to the color filter substrate and has excellent flexibility as a flat film.

【0037】図8に第1層目が熱硬化樹脂で、第2層目
が光硬化樹脂の2層の転写フィルムを用い、2層の樹脂
膜を形成後、第2層目を露光現像してスペーサを形成
し、その後第1層目、第2層目ともに加熱硬化させ保護
膜とスペーサとを形成する工程を示す。
In FIG. 8, a first layer is a thermosetting resin, and a second layer is a photocurable resin using a two-layer transfer film. After forming a two-layer resin film, the second layer is exposed and developed. A step of forming a protective film and a spacer by forming a spacer by heating and curing both the first layer and the second layer after that is performed.

【0038】まず、図8(a)ではカラーフィルタ基板
に第1層目と第2層目の樹脂が転写フィルムを用いるこ
とで、一度に形成される。次に図8(b)では第2層目
の樹脂をマスク6を用いて光Wで露光する、第2層目の
樹脂はマスクパターンに従い露光され、露光された部分
が光硬化する。図8(c)ではアルカリ性の現像液を用
いて現像が行われる。第2層目の樹脂の光硬化しなかっ
た部分は現像液に溶解し除去され、露光され光硬化した
部分が残りスペーサ1を形成する。保護膜4の材料であ
る第1層目の樹脂は現像により除去されない樹脂が選ば
れる。この場合、第1層目の樹脂はアルカリ性の現像液
に溶解または、変質しないものであればよく、必ずしも
光硬化した第2層目の樹脂と同じ分子量である必要はな
い。現像後、第1層目と第2層目の樹脂ともに加熱され
熱硬化する。なお、第2層目の樹脂は光硬化樹脂ではあ
るが、一般に樹脂組成の一部に熱硬化性成分を含むた
め、加熱することで硬化する。また、第2層目の樹脂に
光硬化性の熱硬化樹脂を用いたり、第2層目の樹脂に熱
で架橋反応が進行する架橋剤を添加することも有効であ
るが、これに限定するものではない例えば、第1層目の
光硬化性の樹脂として、アクリル系樹脂など、一般に知
られる不飽和二重結合を含む 感放射線性樹脂組成物の
硬化物を用いることができる。また、第2層目の熱硬化
樹脂としてエポキシ樹脂、イミド系樹脂など、一般に知
られる加熱により重合反応が促進される樹脂組成物の硬
化物を用いることができる。
First, in FIG. 8A, the first and second layers of resin are formed on the color filter substrate at once by using a transfer film. Next, in FIG. 8B, the resin of the second layer is exposed to light W using the mask 6. The resin of the second layer is exposed according to the mask pattern, and the exposed portion is light-cured. In FIG. 8C, development is performed using an alkaline developer. The portion of the second layer resin that has not been photocured is dissolved and removed in a developer, and the exposed and photocured portion remains to form the spacer 1. As the resin of the first layer, which is the material of the protective film 4, a resin that is not removed by development is selected. In this case, the resin of the first layer may be one that does not dissolve or deteriorate in an alkaline developer, and does not necessarily have to have the same molecular weight as the resin of the second layer that has been photocured. After the development, the resin of the first layer and the resin of the second layer are both heated and thermoset. Although the resin of the second layer is a photocurable resin, it generally cures by heating because a part of the resin composition contains a thermosetting component. It is also effective to use a photocurable thermosetting resin for the resin of the second layer, or to add a cross-linking agent that causes a cross-linking reaction to proceed to the resin of the second layer, but it is not limited thereto. For example, a cured product of a generally known radiation-sensitive resin composition containing an unsaturated double bond, such as an acrylic resin, can be used as the first layer of the photocurable resin. In addition, as the thermosetting resin of the second layer, a cured product of a resin composition whose polymerization reaction is accelerated by generally known heating, such as an epoxy resin and an imide resin, can be used.

【0039】図8に示す工程ではカラーフィルタ基板上
に2層の材料を同時に形成でき、1層分の工程を短縮し
かつスペーサを精度よく形成することが可能である。特
にカラーフィルタ基板に比較して広い面積の転写フィル
ムを作成し、それを切断して使用する場合には、複数の
カラーフィルタ基板分の多層膜を一度に作成することに
なり、量産時に有効である。
In the process shown in FIG. 8, two layers of materials can be simultaneously formed on the color filter substrate, so that the process for one layer can be shortened and the spacer can be formed accurately. In particular, when a transfer film with a larger area than the color filter substrate is created and cut and used, a multilayer film for multiple color filter substrates must be created at once, which is effective in mass production. is there.

【0040】保護膜を2層の転写膜で形成する場合に
は、保護膜の平坦性が悪く、カラーフィルタ層2とブラ
ックマスク3との膜厚差等による段差が保護膜4に生じ
る。そのためスペーサ1の膜厚は、保護膜4の段差を考
慮して補正している。
When the protective film is formed of a two-layer transfer film, the flatness of the protective film is poor, and a step due to a difference in film thickness between the color filter layer 2 and the black mask 3 occurs in the protective film 4. Therefore, the thickness of the spacer 1 is corrected in consideration of the step of the protective film 4.

【0041】図9に第2層目を露光した後に、第1層目
を全面露光する工程を示す。第1層目の上に第2層目の
樹脂があるため、第1層目を露光するためには、第2層
目も露光されてしまうことになる。そこで、第2層目の
樹脂の感光する波長域と、第1層目の樹脂の感光する波
長域を異ならせる。
FIG. 9 shows a process of exposing the entire surface of the first layer after exposing the second layer. Since the second layer resin is present on the first layer, the second layer is also exposed in order to expose the first layer. Therefore, the wavelength range in which the resin of the second layer is exposed is different from the wavelength range in which the resin of the first layer is exposed.

【0042】図10に波長域が異なる感光剤の吸収強度
を示す。感光剤PAは波長域WAに吸収強度の分布があ
り、感光剤PBは波長域WBに吸収強度の分布がある。
図10に示すように、感光剤PAは波長域WBでは感光
性の吸収が少ない。そのため、感光剤PAに波長域WB
の光を照射しても、ラジカル放出性の光吸収は小さい。
ラジカルの発生量が充分でなければ、光重合反は進行せ
ず、感光剤PAが添加された樹脂は高分子化しない、い
わゆる光硬化反応が進行しない。なお、光重合反応が進
行する場合でも、後述するように現像液に可溶な範囲で
あれば問題とはならない。
FIG. 10 shows the absorption intensities of photosensitive agents having different wavelength ranges. The photosensitive agent PA has a distribution of absorption intensity in the wavelength region WA, and the photosensitive agent PB has a distribution of absorption intensity in the wavelength region WB.
As shown in FIG. 10, the photosensitive agent PA has less photosensitive absorption in the wavelength range WB. Therefore, the wavelength range WB is
Irradiates light, the radical-releasing light absorption is small.
If the amount of generated radicals is not sufficient, the photopolymerization reaction does not proceed, and the resin to which the photosensitive agent PA is added does not become a polymer, that is, the so-called photocuring reaction does not proceed. It should be noted that, even when the photopolymerization reaction proceeds, there is no problem as long as the range is soluble in the developer as described later.

【0043】図9(a)では第1層目に感光剤PAを添
加したネガ型感光性樹脂を用い、第2層目には感光剤P
Bを添加したネガ型感光性樹脂を用いる。特定の波長分
布を有する光源からフィルタを用いて、波長域WBの光
を分離し照射する。第2層目の特定部分はマスク6のパ
ターンに従い波長域WBの光で露光される。図9(b)
では第2層目を露光した後、第1層目、第2層目が波長
域WAの光で全面露光される。
In FIG. 9A, a negative photosensitive resin to which a photosensitive agent PA is added is used for the first layer, and the photosensitive agent P is used for the second layer.
A negative photosensitive resin to which B is added is used. Using a filter from a light source having a specific wavelength distribution, light in a wavelength range WB is separated and irradiated. The specific portion of the second layer is exposed to light in the wavelength range WB according to the pattern of the mask 6. FIG. 9B
After exposing the second layer, the first layer and the second layer are entirely exposed to light in the wavelength range WA.

【0044】第1層目に添加される感光剤PAに波長域
WBでの感光性の吸収があったとしても、第1層目の樹
脂は、図9(b)で全面露光して膜を残すため問題はな
い。対して第2層目に添加する感光剤PBに波長域WA
で感光性の吸収があれば、図9(b)で全面露光する場
合に、第2層目も同時に露光され、感光剤PBは吸収強
度に比例するラジカルを放出し重合反応が進行する。こ
のとき、ラジカルの放出量が樹脂を除去剤で除去可能な
程度である必要がある。
Even if the photosensitive agent PA added to the first layer has photosensitivity in the wavelength range WB, the resin of the first layer is entirely exposed in FIG. There is no problem to leave. On the other hand, the photosensitive agent PB added to the second layer has a wavelength range WA.
9B, when the entire surface is exposed as shown in FIG. 9B, the second layer is also exposed at the same time, and the photosensitive agent PB emits a radical proportional to the absorption intensity and the polymerization reaction proceeds. At this time, it is necessary that the amount of radicals released is such that the resin can be removed with a removing agent.

【0045】図11に第2層目の感光剤PBの吸収強度
に対するラジカル放出量および現像残膜率を示す。図1
1に示すようにラジカル放出量がER以下の場合、分子
量の増加が充分進行せず、現像液に可溶となり、第2層
目の樹脂は除去可能である。
FIG. 11 shows the amount of radical release and the residual film ratio with respect to the absorption intensity of the photosensitive agent PB of the second layer. FIG.
As shown in FIG. 1, when the amount of released radicals is equal to or less than ER, the increase in molecular weight does not proceed sufficiently, the radical becomes soluble in the developer, and the resin of the second layer can be removed.

【0046】第1層目と第2層目の樹脂ともに、光硬化
型樹脂を使用する場合、2つの層の感光剤の感光波長域
が完全に分離することが困難なため、現像時に樹脂が除
去されず残る問題がある。しかしながら2層ともに光硬
化型樹脂を用いる場合、同じ主成分の樹脂を第1層目と
第2層目に用いることができ、フィルムの製造、取扱い
が容易になる。
When a photocurable resin is used for both the first and second layers of the resin, it is difficult to completely separate the photosensitive wavelength ranges of the photosensitive agents in the two layers. There is a problem that remains without being removed. However, when a photocurable resin is used for both layers, the resin of the same main component can be used for the first layer and the second layer, which facilitates film production and handling.

【0047】感光波長域が異なる感光剤としては、例え
ば200nm〜360nmの波長領域には、 Irga
cure 2959(1−[4−(2−ヒドロキシエト
キシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1
−プロパン−1−オン)(チバ・スペシャルティ・ケミ
カルズ(株)製)などを用いることができ、200nm
〜450nmの波長領域では、Irgacure 90
7(2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−
2−モルフォリノプロパン−1−オン)(チバ・スペシ
ャルティ・ケミカルズ(株)製)などを用いることがで
き、例えば400nm〜500nmの波長領域には、
複合感光材として、波長400〜500nmに吸収を有
する増感色素と共に、2,2’−ビス(o−クロロフェ
ニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダ
ゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,
4’,5,5’−テトラ(p−カルボエトキシフェニ
ル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェ
ニル)−4,4’,5,5’−テトラ(p−ブロモフェ
ニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフ
ェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(o,p−ジク
ロロフェニル)ビイミダゾール等のヘキサアリールビイ
ミダゾール、及び、2−メルカプトベンズチアゾール、
2−メルカプトベンズオキサゾール、2−メルカプトベ
ンズイミダゾール等の有機チオール化合物からなる複合
光重合開始剤、或いは、ジシクロペンタジエニル−Ti
−ビス−2,6−ジフルオロ−3−(ピロール−1−イ
ル)−フェニル−1−イル、ジシクロペンタジエニル−
Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル
−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−
2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル−1−イ
ル等のチタノセン化合物、更に、p−ジエチルアミノ安
息香酸エチル、ミヒラーズケトン等のジアルキルアミノ
フェニル化合物からなる複合光重合開始剤を用いること
ができる。
As a photosensitive agent having a different photosensitive wavelength range, for example, Irga is used in a wavelength range of 200 nm to 360 nm.
cure 2959 (1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1
-Propan-1-one) (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) and the like.
In the wavelength region of ~ 450 nm, Irgacure 90
7 (2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl]-
2-morpholinopropan-1-one) (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) and the like can be used. For example, in a wavelength region of 400 nm to 500 nm,
As a composite photosensitive material, 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-, together with a sensitizing dye having an absorption at a wavelength of 400 to 500 nm. Bis (o-chlorophenyl) -4,
4 ′, 5,5′-tetra (p-carbethoxyphenyl) biimidazole, 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetra (p-bromophenyl) biimidazole Hexaarylbiimidazoles such as 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetra (o, p-dichlorophenyl) biimidazole, and 2-mercaptobenzthiazole;
A composite photopolymerization initiator comprising an organic thiol compound such as 2-mercaptobenzoxazole or 2-mercaptobenzimidazole, or dicyclopentadienyl-Ti
-Bis-2,6-difluoro-3- (pyrrol-1-yl) -phenyl-1-yl, dicyclopentadienyl-
Ti-bis-2,3,5,6-tetrafluorophenyl-1-yl, di-cyclopentadienyl-Ti-bis-
A composite photopolymerization initiator comprising a titanocene compound such as 2,3,4,5,6-pentafluorophenyl-1-yl and a dialkylaminophenyl compound such as ethyl p-diethylaminobenzoate and Michler's ketone can be used. .

【0048】なお、第1層目の膜は保護膜であり、カラ
ーフィルタ層を覆っているために着色してないことが望
ましい。そのため第1層目の膜に用いられる感光剤は、
可視領域での吸収が少ない感光剤が選定される。
The first film is a protective film, and is preferably not colored because it covers the color filter layer. Therefore, the photosensitive agent used for the first layer film is
A photosensitizer having low absorption in the visible region is selected.

【0049】第1層目の感光剤に可視領域での吸収が少
ない感光剤を選ぶために、第1層目に用いられる感光剤
の感光波長を第2層目に用いられる感光剤の感光波長よ
りも短波長側とすることが考えられる。この場合、第1
層目の感光剤に第2層目の感光剤の感光波長でも吸収を
持つものを選べば、第2層目を感光する際に第1層目も
感光することが可能である。ただし、有機物は一般に紫
外域に吸収を有するので、光の透過性を考慮するなら
ば、下層である第1層に長波長側の感光剤を用いること
が望ましい。
In order to select a photosensitive agent having a small absorption in the visible region as the photosensitive agent of the first layer, the photosensitive wavelength of the photosensitive agent used in the first layer is changed to the photosensitive wavelength of the photosensitive agent used in the second layer. It is conceivable that the wavelength is shorter than the wavelength. In this case, the first
If the photosensitive agent of the second layer is selected to have absorption even at the photosensitive wavelength of the photosensitive agent of the second layer, the first layer can be exposed when the second layer is exposed. However, since organic substances generally have absorption in the ultraviolet region, it is desirable to use a longer wavelength side photosensitive agent for the lower first layer in consideration of light transmittance.

【0050】図12に本願発明の液晶表示装置の概略断
面図を示す。5は透明基板であり、前述したスペーサ
1、保護膜4、カラーフィルタ2、ブラックマスク3が
設けられている。透明基板5に相対するようにTFT
(Thin Film Transistor)基板1
5が設けられる、TFT基板15と区別するために透明
基板5はカラーフィルタ基板とも呼ばれる。なお、図1
2では、TFT(薄膜トランジスタ)の構成は省略して
ある。12は画素電極で、11は信号線(走査信号線ま
たは映像信号線)、14は絶縁膜で、16はTFT基板
15側に設けられた配向膜、17はカラーフィルタ基板
5側に設けられた配向膜である。カラーフィルタ基板5
とTFT基板15との隙間に液晶層13が設けられてい
る。スペーサ1はこの隙間の間隔を保持する役割があ
る。図12に示すように、保護膜4にはカラーフィルタ
2とブラックマスク3との膜厚の差による段差が生じて
いる。このためスペーサ1の膜厚はこの段差を考慮し補
正したものになっている。なお、信号線11と画素電極
12との間にも段差があるために、スペーサ1の膜厚の
補正はTFT基板15側の形状も考慮したものとなって
いる。
FIG. 12 is a schematic sectional view of the liquid crystal display of the present invention. Reference numeral 5 denotes a transparent substrate, on which the above-described spacer 1, protective film 4, color filter 2, and black mask 3 are provided. TFT so as to face the transparent substrate 5
(Thin Film Transistor) Substrate 1
The transparent substrate 5 is also called a color filter substrate in order to distinguish it from the TFT substrate 15 on which the TFT 5 is provided. FIG.
2, the configuration of the TFT (thin film transistor) is omitted. 12 is a pixel electrode, 11 is a signal line (scanning signal line or video signal line), 14 is an insulating film, 16 is an alignment film provided on the TFT substrate 15 side, and 17 is provided on the color filter substrate 5 side. It is an alignment film. Color filter substrate 5
The liquid crystal layer 13 is provided in a gap between the TFT substrate 15 and the TFT. The spacer 1 has a role of maintaining the gap. As shown in FIG. 12, the protective film 4 has a step due to a difference in film thickness between the color filter 2 and the black mask 3. Therefore, the film thickness of the spacer 1 is corrected in consideration of the step. Since there is also a step between the signal line 11 and the pixel electrode 12, the thickness of the spacer 1 is corrected in consideration of the shape of the TFT substrate 15 side.

【0051】図13にカラーフィルタ基板のブラックマ
スクを用いてスペーサをパターン形状に露光する方法を
示す。図13(a)に示すように、ブラックマスクのス
ペーサを形成する位置にホトマスクの代用となる孔7を
形成し、図13(b)では矢印WBで示す方向から露光
を行う。図13(c)では矢印WAで示すように全面露
光が行われる。図13(d)では現像が行われスペーサ
と保護膜が形成される。図13に示す方法で露光する
と、露光のための開口と第2層目の樹脂との距離が短い
ため、開口周辺の回折による光の強度のばらつきが抑え
られ、スペーサ形状の精度が向上する。また従来のプロ
セスで必要となるホトマスクが不要になり、露光装置も
ホトマスクの合わせ機能を有する必要のない簡単な構成
のものが使用可能である。
FIG. 13 shows a method of exposing a spacer to a pattern using a black mask of a color filter substrate. As shown in FIG. 13A, a hole 7 serving as a photomask is formed at a position where a spacer of a black mask is formed, and in FIG. 13B, exposure is performed from a direction indicated by an arrow WB. In FIG. 13C, the entire surface is exposed as indicated by an arrow WA. In FIG. 13D, development is performed to form a spacer and a protective film. When exposure is performed by the method shown in FIG. 13, since the distance between the opening for exposure and the resin of the second layer is short, variation in light intensity due to diffraction around the opening is suppressed, and the accuracy of the spacer shape is improved. Further, the photomask required in the conventional process is not required, and the exposure apparatus can have a simple configuration that does not need to have a photomask alignment function.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるカラ
ーフィルタ基板を用いた液晶表示装置によれば、液晶層
の間隔が高精度に形成され、表示品質の高い液晶表示装
置を実現することが可能である。また、液晶層の間隔が
高精度でかつ製造工程が簡略された液晶表示装置が実現
できる。
As described above, according to the liquid crystal display device using the color filter substrate according to the present invention, the interval between the liquid crystal layers is formed with high accuracy, and a liquid crystal display device with high display quality can be realized. It is possible. Further, it is possible to realize a liquid crystal display device in which the distance between the liquid crystal layers is high precision and the manufacturing process is simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板を説明する概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a color filter substrate of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図2】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板の製造工程を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view illustrating a process of manufacturing a color filter substrate of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図3】本発明による液晶表示装置の製造に用いる転写
フィルムの概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a transfer film used for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.

【図4】本発明による液晶表示装置の製造工程において
転写フィルムを転写する様子を示すの概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a state in which a transfer film is transferred in a manufacturing process of the liquid crystal display device according to the present invention.

【図5】樹脂の分子量とその性質の概念を説明する概略
図である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the concept of the molecular weight and properties of a resin.

【図6】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板のパターンニング方法を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view illustrating a method of patterning a color filter substrate of a liquid crystal display according to the present invention.

【図7】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板のパターンニング方法を示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic view illustrating a method of patterning a color filter substrate of a liquid crystal display according to the present invention.

【図8】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板のパターンニング方法を示す概略図である。
FIG. 8 is a schematic view illustrating a method of patterning a color filter substrate of a liquid crystal display according to the present invention.

【図9】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板のパターンニング方法を示す概略図である。
FIG. 9 is a schematic view illustrating a method of patterning a color filter substrate of a liquid crystal display according to the present invention.

【図10】感光剤の吸収強度の概略を示す概念図であ
る。
FIG. 10 is a conceptual diagram schematically showing the absorption intensity of a photosensitive agent.

【図11】感光剤のラジカル放出量と現像残膜率を示す
概略図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a radical release amount of a photosensitive agent and a residual film ratio after development.

【図12】本発明による液晶表示装置を説明する概略断
面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view illustrating a liquid crystal display device according to the present invention.

【図13】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ
基板をブラックマスクを用いてパターンニングする方法
を示す概略図である。
FIG. 13 is a schematic view illustrating a method of patterning a color filter substrate of a liquid crystal display device using a black mask according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スペーサ、2…カラーフィルタ、3…ブラックマス
ク、4…保護膜、15…透明基板、6…フォトマスク、
7…ブラック膜に設けた孔、11…信号線、12…画素
電極、13…液晶層、14…絶縁膜、15…TFT側基
板、16、17…配向膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spacer, 2 ... Color filter, 3 ... Black mask, 4 ... Protective film, 15 ... Transparent substrate, 6 ... Photomask,
7: holes provided in a black film, 11: signal lines, 12: pixel electrodes, 13: liquid crystal layer, 14: insulating film, 15: TFT side substrate, 16, 17: alignment film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金坂 和美 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2H048 BA11 BA43 BA48 BB02 BB08 BB24 BB37 2H089 LA09 LA10 LA16 MA03X NA13 NA14 QA12 QA14 TA05 TA12 TA13 2H091 FA02Y FA35Y FC01 FC22 FC23 GA08 GA16 LA12 LA13 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Kazumi Kanasaka 3681 Hayano, Mobara-shi, Chiba F-term in Hitachi Device Engineering Co., Ltd. (reference) 2H048 BA11 BA43 BA48 BB02 BB08 BB24 BB37 2H089 LA09 LA10 LA16 MA03X NA13 NA14 QA12 QA14 TA05 TA12 TA13 2H091 FA02Y FA35Y FC01 FC22 FC23 GA08 GA16 LA12 LA13

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の基板と、第2の基板と、上記第1と
第2の基板との間に配置された液晶層と、上記第1の基
板の上記第2の基板に対向する側に設けられた遮光膜
と、該遮光膜に形成された開口と、該開口に形成された
カラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層に設けられた
保護膜と、該保護膜に設けられたスペーサとを有し、上
記保護膜と、上記スペーサとは2層の転写膜により形成
されていることを特徴とする液晶表示装置。
A first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer disposed between the first and second substrates, and a first substrate facing the second substrate. Light-shielding film provided on the side, an opening formed in the light-shielding film, a color filter layer formed in the opening, a protective film provided in the color filter layer, and a spacer provided in the protective film Wherein the protective film and the spacer are formed by a two-layer transfer film.
【請求項2】請求項1において、保護膜を形成する転写
膜は熱により硬化する樹脂で、スペーサを形成する転写
膜は光により硬化する樹脂であることを特徴とする液晶
表示装置。
2. A liquid crystal display device according to claim 1, wherein the transfer film forming the protective film is a resin which is cured by heat, and the transfer film which forms the spacer is a resin which is cured by light.
【請求項3】2つの対向する面を有する液晶表示パネル
と、上記2つの面の間の隙間を保持するスペーサと、上
記隙間に配置された液晶層と、上記液晶表示パネルに設
けられたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層に設
けられた保護膜とを有し、上記スペーサは上記保護膜に
設けられ、上記保護膜は熱硬化樹脂からなる第1の転写
膜と、上記スペーサは光硬化樹脂からなる第2の転写膜
により形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. A liquid crystal display panel having two opposing surfaces, a spacer for holding a gap between the two surfaces, a liquid crystal layer disposed in the gap, and a color provided on the liquid crystal display panel. A filter layer, and a protective film provided on the color filter layer, wherein the spacer is provided on the protective film, the protective film is a first transfer film made of a thermosetting resin, and the spacer is a photocurable resin. A liquid crystal display device formed of a second transfer film made of a resin.
【請求項4】第1の基板と、第2の基板と、上記第1と
第2の基板に挟持された液晶層と、上記第1の基板に設
けられたブラックマトリクスと、該ブラックマトリクス
の開口に形成されたカラーフィルタ層と、該カラーフィ
ルタ層に設けられた保護膜と、該保護膜に設けられたス
ペーサとを有し、上記保護膜と上記スペーサは2層の光
硬化樹脂により形成され、上記保護膜を形成する第1の
光硬化樹脂の感光剤と、上記スペーサを形成する第2の
光硬化樹脂の感光剤の反応する波長領域が異なることを
特徴とする液晶表示装置。
4. A first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, a black matrix provided on the first substrate, and a black matrix of the black matrix. It has a color filter layer formed in the opening, a protective film provided in the color filter layer, and a spacer provided in the protective film, wherein the protective film and the spacer are formed of two layers of a photocurable resin. A liquid crystal display device characterized in that the photosensitive material of the first photocurable resin forming the protective film and the photosensitive material of the second photocurable resin forming the spacer react in different wavelength regions.
【請求項5】第1の基板と、第2の基板と、上記第1と
第2の基板に挟持された液晶層と、上記第1の基板に設
けられた遮光膜と、該遮光膜に形成された開口と、該開
口に形成されたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ
層に設けられた保護膜と、該保護膜に設けられたスペー
サとを有し、上記保護膜を形成する第1の転写膜と、ス
ペーサを形成する第2の転写膜とからなる2層の転写膜
により形成され、上記第2の転写膜はマスクを用いてス
ペーサ形状に第1の波長領域の光で露光されることを特
徴とする液晶表示装置。
5. A first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, a light-shielding film provided on the first substrate, and a light-shielding film provided on the first substrate. A first opening having the formed opening, a color filter layer formed in the opening, a protective film provided in the color filter layer, and a spacer provided in the protective film; And a second transfer film comprising a second transfer film forming a spacer. The second transfer film is exposed to light in a first wavelength region in a spacer shape using a mask. A liquid crystal display device characterized in that:
【請求項6】請求項5において、第2の転写膜を第1の
波長領域の光で露光した後、第1の転写膜と第2の転写
膜とを第2の波長領域の光で露光することを特徴とする
液晶表示装置。
6. The method according to claim 5, wherein after exposing the second transfer film with light in a first wavelength region, exposing the first transfer film and the second transfer film with light in a second wavelength region. A liquid crystal display device comprising:
【請求項7】カラーフィルタ基板を用意する工程と、上
記カラーフィルタ基板に2層の転写膜をラミネートする
工程と、上記2層の転写膜にマスクを設ける工程と、マ
スクを設けた転写膜に光を照射し転写膜の一部を露光す
る工程と、露光されマスクパターンに従い光硬化した転
写膜を除去剤で現像する工程と、上記現像によりパター
ン形成された転写膜を加熱硬化させる工程とからなるこ
とを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
7. A step of preparing a color filter substrate, a step of laminating a two-layer transfer film on the color filter substrate, a step of providing a mask on the two-layer transfer film, and a step of providing a mask on the transfer film provided with the mask. A step of irradiating light to partially expose the transfer film, a step of developing the exposed and light-cured transfer film according to the mask pattern with a remover, and a step of heating and curing the transfer film patterned by the development. A method for manufacturing a liquid crystal display device.
【請求項8】請求項7において、第2層目の転写膜を第
1の波長領域の光で露光した後、第1層目の転写膜と第
2層目の転写膜とを第2の波長領域の光で露光すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein after exposing the second transfer film to light in the first wavelength region, the first transfer film and the second transfer film are separated by the second transfer film. A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising exposing to light in a wavelength region.
【請求項9】第1の基板と、第2の基板と、上記第1と
第2の基板に挟持された液晶層と、上記第1の基板に設
けられた遮光膜と、該遮光膜に形成された開口と、該開
口に形成されたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ
層に設けられた保護膜と、該保護膜に設けられたスペー
サとを有し、上記保護膜は第1の膜により形成され、上
記スペーサは第2の膜により形成され、上記カラーフィ
ルタ層の端部において上記保護膜は段差を有することを
特徴とする液晶表示装置。
9. A first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, a light shielding film provided on the first substrate, and a light shielding film provided on the first substrate. An opening formed, a color filter layer formed in the opening, a protective film provided in the color filter layer, and a spacer provided in the protective film, wherein the protective film is a first film Wherein the spacer is formed of a second film, and the protective film has a step at an end of the color filter layer.
【請求項10】請求項9において、上記スペーサの膜厚
は上記保護膜の段差を考慮した補正がされていることを
特徴とする液晶表示装置。
10. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the thickness of the spacer is corrected in consideration of a step of the protective film.
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