JP2005173016A - 液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＭＶＡ方式や半透過型の液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法に関し、製造工程を簡略化しつつ良好な表示品質の得られる液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ガラス基板１０上にポジ型レジストを塗布してレジスト層を形成し、レジスト層を露光、現像して線状パターン５１、５２を有するレジストパターン５０を形成し、レジストパターン５０のうち線状パターン５２に紫外線を照射し、レジストパターン５０に所定温度での熱処理を施して、紫外線を照射した線状パターン５２をメルトフローさせた平坦部５６ａと、紫外線を照射していない線状パターン５１をリフローさせた突起部５６ｂとを有する構造物５６を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法に関し、特に、ＭＶＡ方式や半透過型の液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法に関する。

高視野角特性の得られる液晶表示装置として、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶表示装置がある。ＭＶＡ方式の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板と対向基板との間に封止された垂直配向型の液晶と、液晶の配向を規制して画素領域内で複数の配向領域に分割するために、両基板の少なくとも一方に形成された配向規制用構造物とを有している。配向規制用構造物としては、誘電体で形成された配向規制用突起等が用いられる。液晶の配向を規制することにより、ＭＶＡ方式の液晶表示装置では視野角特性が大幅に改善されている。

しかしながら、従来のＭＶＡ方式の液晶表示装置は、表示画面に垂直な方向（正面方向）でのγ特性と、表示画面に対して斜めの方向（斜め方向）でのγ特性とが異なってしまうという問題を有している。この問題に対して、画素内に閾値電圧の異なる領域を複数設けることにより、斜め方向でのγ特性の変化を緩やかにする方法がある。画素内に閾値電圧の異なる領域を設けるためには、液晶層にかかる実効電圧を低下させる誘電体層が画素内の一部に設けられる。

図２５は、誘電体層を設けた従来のＭＶＡ方式の液晶表示装置における対向基板の断面構成を示している。図２５に示すように、対向基板１０４は、ガラス基板１１１上に形成されて画素領域を画定する遮光膜（ＢＭ）１４８と、画素領域毎に形成されたカラーフィルタ（ＣＦ）層１４０と、ＣＦ層１４０上の基板全面に形成された共通電極（図示せず）とを有している。共通電極上であって画素領域の一部には誘電体層１４６が形成され、誘電体層１４６上に配向分割のための配向規制用突起１４４が形成されている。この構成では、表示品質が向上するものの、誘電体層１４６を形成する工程が新たに必要になるため、液晶表示装置の製造工程が増加してしまうという新たな問題が生じる。

また、モバイル型端末やノート型ＰＣに用いられる表示装置として、透過及び反射の両モードでの表示が可能な半透過型（微透過型及び微反射型を含む）の液晶表示装置がある。半透過型液晶表示装置の各画素領域は、ＴＦＴ基板側に反射電極が形成された反射領域と、ＴＦＴ基板側に透明電極が形成された透過領域とを有している。図２６（ａ）は従来の半透過型液晶表示装置の対向基板の画素領域（反射領域）の構成を示し、図２６（ｂ）は図２６（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した対向基板の断面構成を示している。図２６（ａ）、（ｂ）に示すように、対向基板側のガラス基板１１１上には、反射領域の一部に開口部１４１を有するＣＦ層１４０が形成されている。ＣＦ層１４０上の基板全面には、共通電極１４２が形成されている。この構成では、反射モードでの表示の際にＣＦ層１４０を通る光と開口部１４１を通る光とを混合させることによって、反射率の低下を抑制できるようになっている。さらに、ＣＦ層１４０とほぼ同じ膜厚を有する誘電体層１４７を開口部１４１に形成することにより、透過及び反射の両モードのγ特性を近づけることができ、両モードでの表示品質の差の小さい液晶表示装置が実現できる。誘電体層１４７は、透明レジストを用いてフォトリソグラフィ工程により形成される。

しかしながら、誘電体層１４７をパターニングする際の位置ずれによって、誘電体層１４７とＣＦ層１４０の開口部１４１との間に重合せずれが生じるおそれがある。図２７（ａ）は重合せずれの生じた対向基板の画素領域の構成を示し、図２７（ｂ）は図２７（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した対向基板の断面構成を示している。図２７（ａ）、（ｂ）に示すように、誘電体層１４７と開口部１４１との間に生じた重合せずれによって、開口部１４１の全域を誘電体層１４７により埋めることができず、開口部１４１’が残存してしまう。

図２８は、開口部１４１’の残存する対向基板を用いた液晶表示装置の断面構成を示している。図２８に示すように、ＴＦＴ基板側のガラス基板１１０上に反射電極１１７が形成された反射領域では、開口部１４１’が形成されていることによるセル厚の違いによって光漏れや液晶配向の乱れが生じ、反射モードでの表示品質が低下してしまうという問題が生じる。
特開２０００−１８７２０８号公報

本発明の目的は、製造工程を簡略化しつつ良好な表示品質の得られる液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

上記目的は、基板上にポジ型レジストを塗布してレジスト層を形成し、前記レジスト層を露光、現像して所定形状のレジストパターンを形成し、前記レジストパターンの一部に紫外線を照射し、前記レジストパターンに所定温度での熱処理を施して、前記紫外線を照射した前記レジストパターンをメルトフローさせて構造物を形成することを特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法によって達成される。

本発明によれば、製造工程を簡略化しつつ良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。

〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法について図１乃至図５を用いて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態による対向基板の製造方法を示す工程断面図である。図２は、図１（ａ）に示す状態の対向基板を基板面に垂直に見た図であり、図３は図１（ｃ）に示す状態の対向基板を基板面に垂直に見た図である。まず、図１（ａ）及び図２に示すように、ガラス基板１１上に、クロム（Ｃｒ）等の金属又は樹脂を用いてＢＭ４８を形成する。ＢＭ４８は、画素領域を画定するとともに画素領域のほぼ中央部に形成される蓄積容量部を遮光するようになっている。次に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーレジストを用いてＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂを順次形成する。続いて、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上の基板全面にＩＴＯからなる共通電極（図示せず）を形成する。次に、共通電極上の全面にポジ型のノボラック系レジストを１．５μｍの膜厚で塗布し、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターン５０を形成する。レジストパターン５０は、画素領域の端部に対して斜めに延びる第１の線状パターン５１と、線状パターン５１の両側にそれぞれ所定の間隙を介して配置され、線状パターン５１に平行に延びる２本の第２の線状パターン５２とを有している。

次に、図１（ｂ）に示すように、線状パターン５１の形成領域が遮光されるパターンが描画されたフォトマスク５４を介して、例えば照射エネルギー５００ｍＪの紫外線を照射し、未露光であった線状パターン５２を感光させて線状パターン５２’を形成する。続いて、１５０℃以上２５０℃以下（例えば２２０℃）のオーブンで１時間の熱処理（ポストキュア）を行う。図１（ｃ）及び図３に示すように、紫外線の照射された線状パターン５２’がこの熱処理によりメルトフローするとともに、未露光の線状パターン５１がリフローし、所定形状の構造物５６が形成される。ここで、平均分子量の小さいレジストを用いてレジストパターン５０を形成すると、耐熱性が低いため紫外線照射の有無に関わらずメルトフローしてしまうことがある。このため、紫外線の照射された線状パターン５２’を熱処理によりメルトフローさせる一方で、紫外線の照射されていない線状パターン５１を同じ熱処理によりリフローさせるためには、平均分子量の大きいレジスト（例えば平均分子量１００００以上）を用いるのが望ましい。また、線状パターン５２に照射する紫外線の波長が３００ｎｍ未満であると、架橋反応により線状パターン５２’が硬化してしまい、加熱してもメルトフローしなくなってしまう。このため、照射する紫外線の波長は３００ｎｍ以上（４５０ｎｍ以下）であるのが望ましい。

構造物５６は、線状パターン５２’がメルトフローしてほぼ平坦に形成された平坦部５６ａと、線状パターン５１がリフローして形成され、平坦部５６ａより高さの高い突起部５６ｂとを有している。平坦部５６ａの高さは約１．０μｍであり、突起部５６ｂの高さは約１．５μｍである。以上の工程を経て、対向基板４が完成する。その後、ガラス基板１０上にＴＦＴや画素電極１６等が形成されたＴＦＴ基板２と対向基板４とを貼り合わせ、両基板２、４間に液晶６を封止し、液晶表示装置が完成する（図４参照）。

図４は本実施の形態による液晶表示装置の製造方法を用いて作製された液晶表示装置の断面構成を示し、図５は構造物５６ではなく従来の線状突起５８を有する液晶表示装置の断面構成を示している。図４及び図５では、液晶６に所定の電圧を印加した状態を示している。図４に示すように、各画素領域は、共通電極４２上に構造物５６の形成されていない領域Ａと、平坦部５６ａの形成された領域Ｂと、突起部５６ｂの形成された領域Ｃとを有している。突起部５６ｂは液晶６の配向を規制する機能を有し、平坦部５６ａは液晶６にかかる実効電圧を低下させる誘電体としての機能を有する。

液晶６に電圧が印加されていない状態では、領域Ａ及び領域Ｂの液晶分子８は基板面にほぼ垂直に配向している。領域Ｃの液晶分子８は、突起部５６ｂの表面にほぼ垂直に配向するため、基板面に対して傾斜している。
液晶６に電圧が印加されると、図４に示すように、構造物５６の形成されていない領域Ａでは、液晶６にかかる実効電圧が最も高くなっているため、基板面に垂直な方向からの液晶分子８の傾斜角は比較的大きくなる。領域Ｂでは、液晶６にかかる実効電圧が領域Ａよりも低くなるため、基板面に垂直な方向からの液晶分子８の傾斜角は領域Ａよりも小さくなる。

図５に示す液晶表示装置では、１つの線状突起５８に対して２方向（２種類）の液晶配向が得られている。これに対し、図４に示す液晶表示装置では、液晶６にかかる実効電圧を低下させる平坦部５６ａがさらに形成されているため、１つの配向方位につき２種類以上の閾値電圧の異なる領域が形成されている。これにより、１つの構造物５６に対して４種類以上の液晶配向が得られる。このため、正面方向での色度と斜め方向での色度との差が小さくなり、正面方向での表示と斜め方向での表示との間での色味のずれが緩和される。したがって、図４に示す液晶表示装置では良好な表示特性が得られるようになっている。本実施の形態による液晶表示装置の製造方法によれば、線状パターン５２に選択的に紫外線を照射する工程を追加することにより、配向規制用突起として機能する突起部５６ｂと、電界を弱める誘電体としての機能を有し、突起部５６ｂとは高さの異なる平坦部５６ａとを１度のフォトリソグラフィ工程により一括して形成できる。したがって本実施の形態によれば、製造工程を簡略化しつつ表示特性の良好な液晶表示装置が得られる。

〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法について図６及び図７を用いて説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態による対向基板の製造方法を示す工程断面図である。図７は、図６（ｃ）に示す状態の対向基板を基板面に垂直に見た図である。まず、図６（ａ）に示すように、ガラス基板１１上にＢＭ４８及びＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂを形成する。後の工程で柱状スペーサが形成される領域は、隣り合うＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ間に間隙部が形成されないように隣接して形成される。続いて、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上の基板全面にＩＴＯからなる共通電極（図示せず）を形成する。次に、共通電極上の全面にポジ型のノボラック系レジスト（例えば平均分子量１００００以上）を３．０μｍの膜厚で塗布し、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターン６０を形成する。レジストパターン６０は、柱状スペーサ形成領域に形成された点状パターン６１と、図２に示す線状パターン５１と同様に画素領域の端部に対して斜めに延びる線幅９μｍの線状パターン６２とを有している。

次に、図６（ｂ）に示すように、点状パターン６１が形成された領域が遮光されるパターンが描画されたフォトマスク６４を介して照射エネルギー２００ｍＪの紫外線（波長３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）を照射し、未露光であった線状パターン６２を感光させて線状パターン６２’を形成する。続いて、１５０℃以上２５０℃以下（例えば２２０℃）のオーブンで１時間のポストキュアを行う。図６（ｃ）及び図７に示すように、紫外線の照射された線状パターン６２’がこの熱処理によりメルトフローし、線幅１４μｍ、高さ１．５μｍの線状突起６６が形成される。また、未露光の点状パターン６１がリフローし、高さ４．０μｍの柱状スペーサ６８が形成される。以上の工程を経て、対向基板４が完成する。その後、ガラス基板１０上にＴＦＴや画素電極１６等が形成されたＴＦＴ基板２と対向基板４とを貼り合わせ、両基板２、４間に液晶６を封止し、液晶表示装置が完成する。

本実施の形態により作製された対向基板４の線状突起６６は、通常のフォトリソグラフィ法を用いて形成された線状突起と比較して線幅の均一性に劣るものの、パネル品質への影響は少ない。本実施の形態によれば、線状パターン６２に選択的に紫外線を照射する工程を追加することにより、配向規制用の線状突起６６と、線状突起６６とは高さの異なる柱状スペーサ６８とを１度のフォトリソグラフィ工程により一括して形成できる。したがって本実施の形態によれば、製造工程を簡略化して製造コストを削減しつつ表示特性の良好な液晶表示装置が得られる。

〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法について図８乃至図１４を用いて説明する。図８は、本実施の形態を用いて作製された半透過型液晶表示装置の対向基板４の３画素の構成を示している。図９は、図８のＡ−Ａ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図８及び図９に示すように、この半透過型液晶表示装置の各画素領域は、画素中央部に配置され、外部からの光を反射する反射電極１７がＴＦＴ基板２側に形成された反射領域Ｒと、反射領域Ｒを挟んで図８中の上下に配置され、バックライトからの光を透過させる２つの透過領域Ｔとを有している。ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂは、透過領域Ｔの全域と反射領域Ｒの一部に形成されている。反射領域ＲのうちＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの形成されていない開口部４４の共通電極４２上には、透明な誘電体層７０が形成されている。また、反射領域Ｒのほぼ中心部の誘電体層７０上及び２つの透過領域Ｔのほぼ中心部の共通電極４２上には、液晶６の配向を規制する点状突起７２が形成されている。ＢＭ４８で遮光される領域には、セル厚を維持する柱状スペーサ６８が数画素乃至数十画素に１つ形成されている。柱状スペーサ６８は、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、共通電極４２、誘電体層７０と同一の形成材料からなる誘電体層、及び点状突起７２と同一の形成材料からなる誘電体層が積層して形成されている。

この半透過型液晶表示装置では、反射モードでの表示の際にＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂを通る光と開口部４４を通る光とを混合させることによって、反射率の低下を抑制できるようになっている。また、開口部４４の共通電極４２上に誘電体層７０を形成することにより、透過及び反射の両モードのγ特性を近づけることができ、両モードでの表示品質の差の小さい液晶表示装置が実現できるようになっている。

図１０乃至図１４は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。図１０乃至図１４の（ａ）は図８のＢ−Ｂ線に対応する位置で切断した断面を示し、（ｂ）は図８のＣ−Ｃ線に対応する位置で切断した断面を示している。
まず、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板１１上にＢＭ４８及びＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂを順に形成する。ここで、柱状スペーサ６８の形成領域では、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの３層が積層される。また、画素領域のうち反射領域Ｒの一部には、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂが部分的に開口された開口部（穴部）４４が形成される。次いで、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上の基板全面に共通電極４２を形成する。

次に、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ポジ型の透明アクリルレジスト（例えば平均分子量１００００以上）を共通電極４２上に塗布してパターニングし、誘電体層７４、７５を形成する。誘電体層７４は各開口部４４に形成される。誘電体層７４は、例えばＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂよりも厚さが厚く、開口部４４より狭い領域に形成されている。また誘電体層７５は、柱状スペーサ６８の形成領域にＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ等と積層して形成される。

次に、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば波長３６５ｎｍの紫外線（３６５ｎｍの波長を含む紫外線）をガラス基板１１の裏面側から照射する背面露光を行う。この背面露光では、画素領域内の誘電体層７４は十分に感光するが、柱状スペーサ６８の形成領域の誘電体層７５はＢＭ４８及びＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂで遮光されるため感光しない。またこの背面露光により、画素領域内の誘電体層７４のブリーチングも併せて行っている。次に、１５０℃以上２５０℃以下（例えば２２０℃）のオーブンで熱処理（ポストベーク）を施し、誘電体層７４、７５を焼成する。画素領域内の誘電体層７４はポストベーク前に十分に感光しているため、この熱処理によりメルトフローする。これにより、図１３（ａ）に示すように、開口部４４を埋めるような誘電体層（構造物）７０が自己整合的に形成される。一方、図１３（ｂ）に示すように、柱状スペーサ６８の形成領域の誘電体層７５は、感光していないためメルトフローせずリフローする。このため、誘電体層７５の膜厚が大きく減少することはない。なお、誘電体層７４、７５の形成材料であるポジ型の透明アクリルレジストは、メルトフローが生じる程度の量に調整された熱重合材を含有している。

次に、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、反射領域Ｒのほぼ中心部の誘電体層７０上及び２つの透過領域Ｔのほぼ中心部の共通電極４２上に点状突起７２を形成する。同時に、柱状スペーサ６８形成領域に誘電体層７６を形成する。これにより、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、共通電極４２、誘電体層７５、７６の積層からなる柱状スペーサ６８が形成される。以上の工程を経て、対向基板４が完成する。その後、ガラス基板１０上にＴＦＴや画素電極１６等が形成されたＴＦＴ基板２と対向基板４とを貼り合わせ、両基板２、４間に液晶６を封止し、液晶表示装置が完成する。

本実施の形態では、柱状スペーサ６８がＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、共通電極４２、誘電体層７５、７６を積層して形成されているため、柱状スペーサ６８を形成する工程が別途必要になることがなく、またセル厚の維持に十分な高さの柱状スペーサ６８が得られる。さらに、柱状スペーサ６８では共通電極４２が誘電体層７６、７５の下層に形成されているため、ＴＦＴ基板２側とのショートが生じない構成になっている。また、誘電体層７０は、メルトフローにより開口部４４を埋めるように形成されるため、誘電体層７０と開口部４４との間に重合せずれが生じることはない。したがって本実施の形態によれば、製造工程を簡略化しつつ表示特性の良好な液晶表示装置が得られる。

〔第４の実施の形態〕
本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法について図１５乃至図１９を用いて説明する。図１５は、本実施の形態を用いて作製されたＣＦ−ｏｎ−ＴＦＴ構造の半透過型液晶表示装置のＴＦＴ基板２の３画素の構成を示している。図１６（ａ）は図１５のＤ−Ｄ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示し、図１６（ｂ）は図１５のＥ−Ｅ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図１５及び図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上には、図１５の左右方向に延びる複数のゲートバスライン１２が形成されている。絶縁膜３０を介してゲートバスライン１２に交差して、図１５の上下方向に延びる複数のドレインバスライン１４が形成されている。ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４で囲まれた画素領域を横切って、ゲートバスライン１２に平行に延びる蓄積容量バスライン１８が形成されている。ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４の交差位置近傍には、ＴＦＴ２０が形成されている。ＴＦＴ２０のゲート電極２１はゲートバスライン１２に電気的に接続され、ドレイン電極２２はドレインバスライン１４に電気的に接続されている。ＴＦＴ２０のソース電極２３は、画素領域の中央部に形成された反射電極１７に電気的に接続されている。

ドレインバスライン１４、ドレイン電極２２、ソース電極２３及び反射電極１７上の基板全面にはＳｉＮ膜等からなる保護膜３２が形成されている。保護膜３２上には、顔料分散型のネガ型レジストからなるＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂが画素毎に形成されている。反射電極１７上の少なくとも一部には、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ及び保護膜３２が開口された開口部４４が形成されている。ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上には、透明な画素電極１６が形成されている。画素電極１６は、開口部４４を介して反射電極１７に電気的に接続されている。画素領域は、反射電極１７が形成された反射領域Ｒと、反射電極１７が形成されずに画素電極１６が形成された透過領域Ｔとを有している。画素領域の外側には、セル厚を維持する柱状スペーサ６８が形成されている。柱状スペーサ６８は、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、誘電体層７５等を積層して形成されている。一方、対向基板４側のガラス基板１１上の全面には、共通電極４２が形成されている。

図１７乃至図１９は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。図１７乃至図１９の（ａ）は図１６（ａ）に対応する断面を示し、（ｂ）は図１６（ｂ）に対応する断面を示している。
まず、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上にゲートバスライン１２、蓄積容量バスライン１８（及びＴＦＴ２０のゲート電極２１）を形成する。次に、ゲートバスライン１２及び蓄積容量バスライン１８上の基板全面に絶縁膜３０を形成する。次いで、絶縁膜３０上にＴＦＴ２０の動作半導体層やチャネル保護膜等（共に図示せず）を形成し、さらにドレインバスライン１４、反射電極１７（及びＴＦＴ２０のドレイン電極２２、ソース電極２３）を形成する。次に、ドレインバスライン１４及び反射電極１７上の基板全面に保護膜３２を形成する。次いで、保護膜３２をパターニングして反射領域Ｒの少なくとも一部を開口し、開口部４４を形成する。次に、保護膜３２上の全面にＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂを順に形成する。ここで、反射領域Ｒの少なくとも一部には、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂが開口された開口部（穴部）４４が形成される。開口部４４では保護膜３２も除去されているため、反射電極１７表面が露出する。開口部４４は、反射表示の際の色味や透過率を調整した所定の大きさに形成される。また柱状スペーサ６８形成領域では、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの３層が積層される。次に、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上の全面にＩＴＯからなる画素電極１６を画素毎に形成する。画素電極１６は、開口部４４を介して反射電極１７に電気的に接続される。

次に、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、ポジ型の透明アクリルレジスト（例えば平均分子量１００００以上）を画素電極１６上の基板全面に塗布してパターニングし、誘電体層７４、７５を形成する。誘電体層７４は各開口部４４に形成される。誘電体層７４は、例えばＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂよりも厚さが厚く、開口部４４より狭い領域に形成されている。また誘電体層７５は、柱状スペーサ６８の形成領域にＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ等と積層して形成される。次いで、柱状スペーサ６８の形成領域の誘電体層７５を遮光するフォトマスク（図示せず）を介して誘電体層７４に紫外線（波長３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）を照射する。次に、１５０℃以上２５０℃以下（例えば２２０℃）のオーブンで熱処理（ポストベーク）を施し、誘電体層７４、７５を焼成する。誘電体層７４はポストベーク前に十分に感光しているため、この熱処理によりメルトフローする。これにより、図１９（ａ）に示すように、開口部４４を埋めるような誘電体層（構造物）７０が自己整合的に形成される。一方、図１９（ｂ）に示すように、柱状スペーサ６８の形成領域の誘電体層７５は、感光していないためメルトフローせずリフローする。このため、誘電体層７５の膜厚が大きく減少することはない。これにより、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、誘電体層７５等の積層からなる柱状スペーサ６８が形成される。なお、誘電体層７４、７５の形成材料であるポジ型の透明アクリルレジストは、メルトフローが生じる程度の量に調整された熱重合材を含有している。以上の工程を経て、ＴＦＴ基板２が完成する。その後、ＴＦＴ基板２と対向基板４の表面に配向膜を印刷し、基板２、４を貼り合わせて両基板２、４間に液晶６を封止し、液晶表示装置が完成する。

本実施の形態では、柱状スペーサ６８がＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、誘電体層７５等を積層して形成されているため、柱状スペーサ６８を形成する工程が別途必要になることがなく、またセル厚の維持に十分な高さの柱状スペーサ６８が得られる。さらに、誘電体層７０は、メルトフローにより開口部４４を埋めるように形成されるため、誘電体層７０と開口部４４との間に重合せずれが生じることはない。したがって本実施の形態によれば、製造工程を簡略化しつつ表示特性の良好な液晶表示装置が得られる。

〔第５の実施の形態〕
本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法について図２０乃至図２４を用いて説明する。図２０は、本実施の形態を用いて作製された液晶表示装置のＣＦ基板４の３画素及び額縁領域の構成を示している。図２１は図２０のＦ−Ｆ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。なお、図２１や後に示す図２３（ｃ）では、理解を容易にするために、柱状スペーサ６８をＦ−Ｆ線上に配置した断面構成を示している。

図２０及び図２１に示すように、対向基板４の額縁領域８２には、ＣＦ層４０Ｂと誘電体層７８とが形成されている。また、隣り合う画素領域の間には、ＢＭとして機能する誘電体層７９が形成されている。誘電体層７８、７９は、共通電極４２上に形成されているため液晶６にかかる実効電圧を低下させる機能を有している。このため、誘電体層７８、７９単体の透過率が高くても、ノーマリブラックモードの液晶表示装置では十分な遮光性が得られるようになっている。

図２２乃至図２４は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。まず、図２２（ａ）に示すように、ガラス基板１１上の全面にＣＦ層４０Ｂ、４０Ｒ、４０Ｇを順に形成する。本実施の形態では、ＢＭを形成する前にＣＦ層を形成するため、１層目のＣＦ層でアライメントマークを形成する必要がある。このため、透過率の低いＣＦ層４０Ｂを１層目に形成する。また、表示領域の周囲の額縁領域８２にもＣＦ層４０Ｂを形成している。隣り合うＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ間には、所定幅の間隙部（溝部）８０が形成される。

次に、図２２（ｂ）に示すように、ＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ上の基板全面に、ＩＴＯ等からなる共通電極４２を形成する。続いて、図２２（ｃ）に示すように、共通電極４２上の全面に例えばポジ型のノボラック系レジスト（例えば平均分子量１００００以上）を塗布してパターニングし、誘電体層７７、７８を形成する。誘電体層７７は間隙部８０に形成され、誘電体層７８は額縁領域８２に形成される。誘電体層７７は、例えばＣＦ層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂよりも厚さが厚く、間隙部８０より幅が狭くなっている。

次に、図２３（ａ）に示すように、額縁領域８２の誘電体層７８を遮光するフォトマスク８４を介して誘電体層７７に紫外線（波長３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）を照射する。次に、１５０℃以上２５０℃以下（例えば２２０℃）のオーブンで熱処理（ポストベーク）を施し、誘電体層７７を焼成する。誘電体層７７はポストベーク前に十分に感光しているため、この熱処理によりメルトフローする。これにより、図２３（ｂ）に示すように、間隙部８０を埋めるような誘電体層（構造物）７９が自己整合的に形成される。一方、額縁領域８２の誘電体層７８は、感光していないためメルトフローしない。誘電体層７９は高い透過率を有するため単体ではＢＭとして十分機能しないが、液晶６にかかる実効電圧を低下させる効果を有しているため、ノーマリブラックモードの液晶表示装置では十分な遮光性が得られる。また、額縁領域８２では比較的透過率の低いＣＦ層４０Ｂと、液晶６にかかる実効電圧を低下させる誘電体層７８との積層により、十分な遮光性が得られる。次いで、図２３（ｃ）に示すように、線状突起６６及び柱状スペーサ６８を順に形成する。以上の工程を経て、対向基板４が完成する。その後、ＴＦＴ基板２と対向基板４の表面に配向膜を印刷し、基板２、４を貼り合わせて両基板２、４間に液晶６を封止し、液晶表示装置が完成する。

なお、本実施の形態では、ポジ型のノボラック系レジストからなる誘電体層７８、７９がＢＭとして機能しているが、黒色顔料を分散したポジ型レジストを用いて誘電体層７８、７９を形成してもよい。これにより、ノーマリホワイトモードの液晶表示装置でも十分な遮光性を得ることができる。

本実施の形態では、ＢＭとして機能する誘電体層７９は、メルトフローにより間隙部８０を埋めるように形成されるため、誘電体層７９と間隙部８０との間に重合せずれが生じることはない。したがって本実施の形態によれば、製造工程を簡略化しつつ表示特性の良好な液晶表示装置が得られる。

図２４は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法の変形例を示している。図２４に示すように、誘電体層７７、７８をパターニングする工程で、線状突起６６となる誘電体層６６’を同時に形成する。そして紫外線を照射する工程では、額縁領域８２の誘電体層７８に加えて誘電体層６６’を遮光するフォトマスク８５を用いて誘電体層７７に紫外線を照射する。熱処理を施す工程では、誘電体層６６’は感光していないためメルトフローせず、所定の厚さを有する線状突起６６が形成される。本変形例では、線状突起６６を形成する工程を削減できるため、液晶表示装置の製造工程がさらに簡略化する。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ＭＶＡ方式の液晶表示装置及び半透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、他の液晶表示装置にも適用できる。

以上説明した本実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
基板上にポジ型レジストを塗布してレジスト層を形成し、
前記レジスト層を露光、現像して所定形状のレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンの一部に紫外線を照射し、
前記レジストパターンに所定温度での熱処理を施して、前記紫外線を照射した前記レジストパターンをメルトフローさせて構造物を形成すること
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記紫外線は、３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長を有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記３）
付記１又は２に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記所定温度は、１５０℃以上であること
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記所定温度は、２５０℃以下であること
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記紫外線を照射する工程は、背面露光を用いること
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記６）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記紫外線を照射する工程は、前記レジストパターンの他部を遮光するフォトマスクを用いること
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記レジストパターンの一部は前記基板上の穴部又は溝部に形成され、
前記構造物は当該穴部又は溝部を埋めるように形成されること
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記８）
付記７記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記溝部は、隣り合うカラーフィルタ層の間に形成された間隙部を含むこと
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記９）
付記７又は８に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記穴部は、カラーフィルタ層に形成された開口部を含むこと
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
前記紫外線の照射された前記レジストパターンをメルトフローさせるとともに、前記紫外線の照射されていない前記レジストパターンをリフローさせて、互いに高さの異なる構造物を一括形成すること
を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
（付記１１）
一対の基板を作製し、前記基板を互いに貼り合わせて前記基板間に液晶を封止する液晶表示装置の製造方法において、
前記基板の少なくとも一方は、付記１乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法を用いて作製されること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。

本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の製造方法を用いて作製された液晶表示装置の構成を示す断面図である。 構造物５６ではなく線状突起５８を有する液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を用いて作製された液晶表示装置用基板の構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の製造方法を用いて作製された液晶表示装置の断面構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を用いて作製された液晶表示装置用基板の構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置の製造方法を用いて作製された液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を用いて作製された液晶表示装置用基板の構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置の製造方法を用いて作製された液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法の変形例を示す工程断面図である。 従来のＭＶＡ方式の液晶表示装置の対向基板の構成を示す断面図である。 従来の半透過型液晶表示装置の対向基板の構成を示す図である。 重ね合わせずれの生じた対向基板の構成を示す図である。 重ね合わせずれの生じた半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

２ ＴＦＴ基板
４ 対向基板
６ 液晶
８ 液晶分子
１０、１１ ガラス基板
１２ ゲートバスライン
１４ ドレインバスライン
１６ 画素電極
１７ 反射電極
２０ ＴＦＴ
２１ ゲート電極
２２ ドレイン電極
２３ ソース電極
３０ 絶縁膜
３２ 保護膜
４０、４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ ＣＦ層
４２ 共通電極
４４ 開口部
４８ ＢＭ
５０、６０ レジストパターン
５１ 第１の線状パターン
５２、５２’ 第２の線状パターン
５４、６４、８４、８５ フォトマスク
５６ 構造物
５６ａ 平坦部
５６ｂ 突起部
５８、６６ 線状突起
６１ 点状パターン
６２、６２’ 線状パターン
６８ 柱状スペーサ
７０、７４、７５、７６、７７、７８、７９ 誘電体層
７２ 点状突起
８０ 間隙部
８２ 額縁領域

Claims (10)

1. 基板上にポジ型レジストを塗布してレジスト層を形成し、
   前記レジスト層を露光、現像して所定形状のレジストパターンを形成し、
   前記レジストパターンの一部に紫外線を照射し、
   前記レジストパターンに所定温度での熱処理を施して、前記紫外線を照射した前記レジストパターンをメルトフローさせて構造物を形成すること
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
2. 請求項１記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
   前記紫外線は、３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長を有すること
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
   前記所定温度は、１５０℃以上であること
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
   前記所定温度は、２５０℃以下であること
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
   前記紫外線を照射する工程は、前記レジストパターンの他部を遮光するフォトマスクを用いること
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
   前記レジストパターンの一部は前記基板上の穴部又は溝部に形成され、
   前記構造物は当該穴部又は溝部を埋めるように形成されること
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
7. 請求項６記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
   前記溝部は、隣り合うカラーフィルタ層の間に形成された間隙部を含むこと
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
8. 請求項６又は７に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
   前記穴部は、カラーフィルタ層に形成された開口部を含むこと
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法において、
   前記紫外線の照射された前記レジストパターンをメルトフローさせるとともに、前記紫外線の照射されていない前記レジストパターンをリフローさせて、互いに高さの異なる構造物を一括形成すること
   を特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
10. 一対の基板を作製し、前記基板を互いに貼り合わせて前記基板間に液晶を封止する液晶表示装置の製造方法において、
    前記基板の少なくとも一方は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板の製造方法を用いて作製されること
    を特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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