JP2005258199A - Method of manufacturing patterning substrate and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、パターニング基板の製造方法およびパターニング基板を備えた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a patterning substrate manufacturing method and a liquid crystal display device including the patterning substrate.
近年、液晶表示装置は、携帯テレビやコンピュータなど多くの情報を含むデータの表示用モニタに用いられている。液晶表示装置は、一般に、アレイ基板と、対向基板と、これら両基板の基板間に狭持された液晶層と、アレイ基板および対向基板のいずれか一方に形成されたカラーフィルタと、を有している。カラーフィルタは、赤色、緑色、および青色の着色層を有している。 In recent years, a liquid crystal display device has been used as a monitor for displaying data including a lot of information such as a portable television and a computer. A liquid crystal display device generally includes an array substrate, a counter substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and a color filter formed on one of the array substrate and the counter substrate. ing. The color filter has red, green, and blue colored layers.
カラーフィルタを形成する際、まず、赤色のレジストを塗布、パターニング、焼成することにより、赤色の着色層を形成する。続いて、同様の工程を繰り返し、緑色の着色層および青色の着色層を順次形成している(例えば、特許文献1参照)。
上記したようにカラーフィルタを形成した場合、隣接した着色層の周縁部同士は重複し、段差部が形成される。また、着色層を形成する際の露光、現像、および焼成等の条件や、材料自体に依存する収縮、溶融等により、着色層の表面に凹凸が形成される。このため、カラーフィルタが形成された基板の表面は平坦ではない。また、着色層の段差部や着色層表面の凹凸により液晶層のギャップや液晶配向が変化してしまう。これより、段差部や凹凸部において光漏れが生じ、コントラスト低下や、視野角低下を引き起こすことになる。
上記したことから、基板上に形成されたカラーフィルタ段差部や表面の凹凸部を排除し、基板表面を平坦化することが重要となっている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位の優れたパターニング基板の製造方法およびパターニング基板を備えた液晶表示装置を提供することにある。
When the color filter is formed as described above, the peripheral portions of the adjacent colored layers overlap with each other, and a step portion is formed. Further, unevenness is formed on the surface of the colored layer due to the conditions such as exposure, development, and baking when forming the colored layer, and contraction, melting, and the like depending on the material itself. For this reason, the surface of the substrate on which the color filter is formed is not flat. In addition, the gap of the liquid crystal layer and the liquid crystal alignment change due to the stepped portion of the colored layer and the unevenness of the colored layer surface. As a result, light leakage occurs in the stepped portion and the uneven portion, causing a decrease in contrast and a decrease in viewing angle.
From the above, it is important to flatten the substrate surface by eliminating the color filter stepped portion and the surface uneven portion formed on the substrate.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a patterning substrate manufacturing method having excellent display quality and a liquid crystal display device including the patterning substrate.
上記課題を解決するため、本発明の態様に係るパターニング基板の製造方法は、基板上にパターン部を形成し、前記パターン部に大気圧以上の圧力または荷重をかけながら前記パターン部を硬化させ、前記パターン部の表面を平坦化させることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a patterning substrate manufacturing method according to an aspect of the present invention forms a pattern portion on a substrate, cures the pattern portion while applying a pressure or a load of atmospheric pressure or higher to the pattern portion, The surface of the pattern portion is flattened.
また、本発明の他の態様に係るパターニング基板を備えた液晶表示装置は、アレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板の間に狭持された液晶層と、を備え、前記アレイ基板および対向基板の少なくとも一方は、基板上にパターン部を形成し、前記パターン部に大気圧以上の圧力または荷重をかけながら前記パターン部を硬化させ、前記パターン部の表面を平坦化させて形成されていることを特徴としている。 In addition, a liquid crystal display device including a patterning substrate according to another aspect of the present invention includes an array substrate, a counter substrate disposed opposite to the array substrate with a predetermined gap, and the array substrate and the counter substrate. A liquid crystal layer sandwiched therebetween, wherein at least one of the array substrate and the counter substrate forms a pattern portion on the substrate, and the pattern portion is subjected to a pressure or load higher than atmospheric pressure on the pattern portion. Is hardened and the surface of the pattern portion is flattened.
この発明によれば、表示品位の優れたパターニング基板の製造方法およびパターニング基板を備えた液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a patterning substrate manufacturing method with excellent display quality and a liquid crystal display device including the patterning substrate.
以下、図面を参照しながらこの発明の第1の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。
図1および図2に示すように、液晶表示装置は、アレイ基板1と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置されたパターニング基板としての対向基板2と、アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層3と、を備えている。アレイ基板1および対向基板2は、中央部に位置した矩形状の表示領域R1と、表示領域周縁部に沿って位置した枠状の非表示領域R2とを有している。この実施の形態において、XGA(eXtended Graphics Array)のアレイ基板1を例に説明する。
Hereinafter, a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display device includes an
アレイ基板1は、透明な絶縁基板としてガラス基板11を備えている。ガラス基板11上に、複数の信号線20、および複数の走査線21がマトリクス状に配置されている。また、ガラス基板11上には、補助容量素子30を構成するストライプ状の補助容量線22が複数形成され、走査線21と平行に延びている。信号線20および走査線21の各交差部には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)12が設けられている。
The
図3に示すように、TFT12は、チャネル層として、アモルファスシリコン(a−Si)あるいはポリシリコン(P−Si)からなる半導体膜13、および走査線21の一部を延在してなるゲート電極16を有している。本実施の形態において、半導体膜13および後述する補助容量電極14はP−Siで形成されている。
As shown in FIG. 3, the
詳細に述べると、表示領域R1において、ガラス基板11上には、半導体膜13および補助容量素子30を構成する補助容量電極14が形成され、これら半導体膜および補助容量電極を含むガラス基板上にゲート絶縁膜15が成膜されている。ゲート絶縁膜15上に走査線21、ゲート絶縁膜15、および補助容量線22が配設されている。補助容量電極14および補助容量線22は、ゲート絶縁膜15を介して対向配置されている。走査線21、ゲート電極16、および補助容量線22を含むゲート絶縁膜15上には層間絶縁膜17が成膜されている。
More specifically, in the display region R1, the
層間絶縁膜17上には、信号線20およびコンタクト配線23が形成されている。信号線20およびコンタクト配線23は、それぞれ層間絶縁膜17に形成されたコンタクトホールを介して半導体膜13のソース領域およびドレイン領域に接続されている。また、コンタクト配線23は、ゲート絶縁膜15、および層間絶縁膜17を介して補助容量電極14に接続されている。ここで、補助容量線22は、補助容量電極14と、コンタクト配線23と、の接続部を除いて形成されている。
A
図1ないし図3に示すように、表示領域R1において、層間絶縁膜17、信号線20、およびコンタクト配線23に重ねて透明な層間絶縁膜24が形成されている。層間絶縁膜24上には、ITO(インジウム・すず酸化物)等の透明な導電膜により画素電極27が形成されている。各画素電極27は、層間絶縁膜24に形成されたコンタクトホール26を介してコンタクト配線23に接続されている。画素電極27の周縁部は、信号線20および補助容量線22に重なっている。このため、信号線20および補助容量線22は、ブラックマトリクスとしての遮光機能を有している。各画素電極27は補助容量電極14に対し電気的に並列に接続されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the display region R <b> 1, a transparent
画素電極27上には、柱状スペーサ28が形成されている。全てを図示しないが、柱状スペーサ28は所望の密度で複数本形成されている。層間絶縁膜24および画素電極27上には、配向膜29が形成されている。
A
一方、非表示領域R2において、層間絶縁膜17上には矩形枠状の遮光部31が形成され、この遮光部は表示領域R1の着色層周縁部に沿って延びている。ここで、遮光部31は、表示領域R1周縁部ないし後述するベゼル80内側から漏れる光の遮光に寄与している。
On the other hand, in the non-display region R2, a rectangular frame-shaped
対向基板2は、透明な絶縁基板としてガラス基板41を備えている。このガラス基板41上にはストライプ状のブラックマトリクス層51が複数形成されている。表示領域R1において、ガラス基板41およびブラックマトリクス層51上には、パターン部として、赤色の着色層52R、緑色の着色層52G、および青色の着色層52Bが交互に並んで配設され、カラーフィルタ50を形成している。より詳しくは、着色層52R、52G、52Bはそれぞれストライプ状に形成され、これらの周縁部をブラックマトリクス層51に重ねて配設されている。着色層52R、52G、52B上には、ITO等の透明な導電膜で形成された対向電極42が形成されている。対向電極52上には配向膜43が成膜されている。
The
アレイ基板1および対向基板2は、両基板の周縁部に配置された、例えば、熱硬化型のシール材60により互いに接合され、複数の柱状スペーサ28により所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板1、対向基板2、およびシール材60で囲まれた領域には、液晶層3が形成されている。シール材60の一部には図示しない液晶注入口が設けられ、この液晶注入口は図示しない封止材で封止されている。
The
アレイ基板1の外面には偏光板71が配設されている。対向基板2の外面には偏光板72が配設されている。対向基板2の外面側であるとともに、表示領域R1の外側には、枠状のベゼル80が配置されている。アレイ基板1の外面側には、バックライト90が配置されている。このバックライト90はアレイ基板1に対向配置された導光板91、この導光板の一側縁に対向配置された光源92、および反射板93を有している。
A polarizing
次に、上記液晶表示装置の一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。
まず、透明な絶縁基板として、アレイ基板1よりも寸法の大きい基板として図示しないマザーガラスを用意する。この実施の形態において、図示しないマザーガラスは、それぞれアレイ基板1を4つ形成するための領域を有している。以後、4つのアレイ基板1を同時に形成するが、ここでは1つのアレイ基板を代表してその製造方法を説明する。
Next, a more detailed configuration of the liquid crystal display device will be described together with its manufacturing method.
First, a mother glass (not shown) is prepared as a transparent insulating substrate having a size larger than that of the
用意したマザーガラス上には、成膜およびパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、TFT12、信号線20、走査線21、および補助容量線22等を形成する。次いで、マザーガラス上に、表示領域R1に重ねて層間絶縁膜24を成膜した後、焼成する。その後、各TFT12と重なった層間絶縁膜24の一部にコンタクトホール26を形成する。
On the prepared mother glass, the
続いて、マザーガラス上にITOを、例えばスパッタリング法により堆積し、パターニングすることにより、それぞれコンタクトホール26を介してコンタクト配線23に接続された複数の画素電極27を形成する。その後、層間絶縁膜17、層間絶縁膜24、および画素電極27上に、遮光性を有する材料として、例えば黒色レジストをスピンナにて塗布し、乾燥させる。
Subsequently, ITO is deposited on the mother glass by sputtering, for example, and patterned to form a plurality of
次に、フォトマスクをアレイ基板1に塗布された黒色レジストと対向配置し、フォトマスクを介して紫外線を照射し、黒色レジストを露光する。続いて、露光された黒色レジストを現像した後、焼成する。これにより、柱状スペーサ28および遮光部31が同一材料で同時に形成される。
Next, a photomask is placed opposite to the black resist applied to the
次に、表示領域R1と重なったアレイ基板1上に、配向膜材料を塗布した後、配向処理(ラビング)を施すことにより配向膜29を形成する。これにより、1枚のマザーガラス上に4枚分のアレイ基板1が形成される。
Next, after an alignment film material is applied on the
一方、パターニング基板としての対向基板2の製造方法においては、図4に示すように、まず、透明な絶縁基板として、対向基板2よりも寸法の大きい基板としてマザーガラス40を用意する。この実施の形態において、マザーガラス40は、それぞれ対向基板2を4つ形成するための領域を有している。以後、4つの対向基板2を同時に形成するが、ここでは1つの対向基板を代表してその製造方法を説明する。
On the other hand, in the manufacturing method of the
マザーガラス40上には、ストライプ状のブラックマトリクス層51を形成する。次に、ブラックマトリクス層を含みマザーガラス40上全面に赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト(以下、赤色レジストと称する)を、例えば、スピンナにて塗布する。次いで、所定のフォトマスクを用い、赤色レジストにパターンを露光する。
A striped
露光する際、赤色レジストには、波長を365nm、露光量を100mJ/cm2として紫外線を照射する。また、ここで用いたフォトマスクは、赤色に着色したい個所に紫外線が照射されるようなストライプ形状パターンを有している。 At the time of exposure, the red resist is irradiated with ultraviolet rays with a wavelength of 365 nm and an exposure amount of 100 mJ / cm 2 . In addition, the photomask used here has a stripe-shaped pattern in which ultraviolet rays are irradiated to a portion to be colored red.
次に、露光された赤色レジストをKOHの1%水溶液で20秒間現像する。その後、約200℃に加熱されたホットプレート上にマザーガラス40を配置し、赤色レジストを1分間、仮焼成する。これにより、完全に硬化していない赤色の着色層52Rを形成する。このように、フォトリソグラフィ法を用い、表示領域R1に着色層52Rを形成する。
Next, the exposed red resist is developed with a 1% aqueous solution of KOH for 20 seconds. Thereafter, the
その後、着色層52Rと同様、フォトリソグラフィ法を用い、完全に硬化していない着色層52Gおよび着色層52Bを表示領域R1に順次形成する。この実施の形態において、着色層52R、52G、52Bの膜厚を概略3.0μmとして形成した。
Thereafter, similarly to the
図5に示すように、上記したように着色層52R、52G、52Bを形成した状態では、例えば、着色層52Rの最も薄い部分、すなわち着色層52Rの幅方向の中央部から、着色層52Rおよび着色層52Gが重なった段差の頂点までの高さが0.3μmであった。すなわち、隣接した着色層52Rおよび着色層52Gの周縁部同士は重複し、0.3μm程度盛り上がった段差部Aが形成されている。
As shown in FIG. 5, in the state in which the
次に、図6に示すように、マザーガラス40上に形成された状態で、着色層52R、52G、52Bを製造装置100により加圧し平坦化する。ここで、製造装置100は、加圧治具110、および押圧部材として平坦な押圧面を有した定盤120を含んでいる。定盤120は、マザーガラス40よりも寸法が大きく、押圧面はテフロンからなる。加圧治具110は、下部ステージ111と、上部ステージ112と、下部ステージおよび上部ステージ上にそれぞれ配置されるとともに互いに対向した金属板113と、下部ステージおよび上部ステージを対向させる位置を決めるとともに、これら下部ステージおよび上部ステージを支持する支持部材114と、を有している。
Next, as shown in FIG. 6, the colored layers 52 </ b> R, 52 </ b> G, and 52 </ b> B are pressed and flattened by the
製造装置100を用いて加圧する際、マザーガラス40を下部ステージ111上の金属板113上に配置した後、そのマザーガラス上に定盤120の押圧面を対向させるとともに、この定盤を着色層52R、52G、52Bに接触させて配置する。この実施の形態において、完全に硬化していない着色層52R、52G、52Bが形成されたマザーガラス40を10枚用意し、下部ステージ111上の金属板113上に、マザーガラス40および定盤120を交互に10枚ずつ積層して配置する。その後、最上部の定盤120に、上部ステージ112上の金属板113を接触させる。
When pressurizing using the
次いで、上部ステージ112上に大気圧以上の圧力または荷重として、例えば、加圧力を0.02MPaとして荷重をかけながら10枚のマザーガラス40上の着色層52R、52G、52Bを同時に押圧する。荷重をかけた状態で製造装置100を220℃に加熱されたオーブン内に搬送する。これにより、マザーガラス40の着色層52R、52G、52Bを、220℃で30分、本焼成し硬化させる。その後、マザーガラス40をオーブンおよび製造装置100から取り出す。
Next, the
図7に示すように、上記した工程により着色層52R、52G、52Bを形成した場合、着色層52R中央部から、着色層52Rおよび着色層52Gが重なった段差の頂点までの幅の最大値は0.05μmと僅かであった。すなわち、段差部Aの高さの最大値は0.05μmである。これにより、表面が平坦化された着色層52R、52G、52Bが形成される。
As shown in FIG. 7, when the
その後、ITOをスパッタリング法により堆積して、着色層52R、52G、52Bに重ねて対向電極42を形成する。続いて、表示領域R1と重なった対向基板2上に、例えばポリイミドからなる配向膜材料を塗布した後、配向処理(ラビング)を施すことにより配向膜43を形成する。これにより、1枚のマザーガラス40上に4枚分の対向基板2が形成される。
Thereafter, ITO is deposited by sputtering, and the
次に、アレイ基板1が形成されたマザーガラスおよび対向基板2が形成されたマザーガラス40を、複数の柱状スペーサ28により所定の隙間を保持するとともにアレイ基板および対向基板同士を対向して配置する。そして、互いに対向したアレイ基板1および対向基板2の周縁部に配置したシール材60によりマザーガラス同士を貼り合せる。続いて、貼り合せた2枚のマザーガラスをアレイ基板1および対向基板の周縁eに沿って分割する。これにより、4組の空状態の液晶セルを得る。
Next, the
次いで、真空注入により、シール材60に形成された図示しない液晶注入口により、各空状態の液晶セルの両基板の間に、例えば、ネマティック液晶材料を注入する。その後、液晶注入口を紫外線硬化型樹脂等の封止材で封止する。これにより、アレイ基板1、対向基板2、およびシール材60で囲まれた領域に液晶が封入され、液晶層3が形成される。ここで、アレイ基板1および対向基板2は、液晶層3内の液晶分子の捩れ角が90°となるよう対向配置されている。これにより、液晶セルが完成する。
Next, for example, a nematic liquid crystal material is injected between both substrates of each empty liquid crystal cell through a liquid crystal injection port (not shown) formed in the sealing
次いで、液晶セルのアレイ基板1および対向基板2の外面に、偏光板71、72をそれぞれ順に貼り付け、さらには、ベゼル80、バックライト90、および図示しない駆動回路等を取り付けモジュールに組み立てる。ここで、モジュールに組み立てた状態で表示画面の正面方向でのコントラストは、500であった。これにより、TN(ツイステッドネマティック)形の液晶表示装置が完成する。
Next,
上記したように構成された液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、着色層52R、52G、52Bを形成する際、マザーガラス40上に完全に硬化していないパターン部として着色層を形成した後、加圧力を0.02MPaとして荷重をかけながら着色層を硬化させることにより、着色層の表面を平坦化させている。より詳しくは、着色層を硬化させる際、着色層と対向させるとともに接触させて定盤を配置した後、その定盤に荷重をかけながら着色層を加熱して硬化させている。このため、着色層52R、52G、52Bの表面を平坦化できる。これにより、コントラストが高く、視野角の広い液晶表示装置が得られる。
According to the liquid crystal display device and the method for manufacturing the liquid crystal display device configured as described above, when forming the
また、着色層52R、52G、52Bを硬化させる際、完全に硬化していない着色層が形成されたマザーガラス40および定盤120を交互に積層した後、最上部の定盤に荷重をかけながら複数枚のマザーガラス上の着色層を同時に硬化させている。これにより、複数枚のマザーガラス40上の着色層52R、52G、52Bを同時に平坦化できるため、製造時間を短縮することができる。
Further, when the
着色層52R、52G、52Bは製造装置100を用いて表面が平坦に形成されている。このため、着色層52R、52G、52Bの表面を研磨装置を用いて平坦化した場合に比べ、製造工程が少なく、かつ研磨液等を使用することなく容易に着色層を形成することができる。
The colored layers 52R, 52G, and 52B are formed with a flat surface using the
ここで、加熱しない状態で着色層52R、52G、52Bを平坦化した後、平坦化した着色層を加熱(本焼成)した場合であっても、着色層52R、52G、52B上に形成された段差部Aはある程度改善できる。しかしながら、加熱により材料自信に依存する収縮、溶融等が生じるため、着色層52R、52G、52B表面に凹凸ができる可能性がある。このため、着色層52R、52G、52Bを形成する場合、着色層の表面を平坦化しながら、この着色層を加熱して形成する(硬化させる)ことが望ましい。
Here, even when the
さらに、本願発明者等は、着色層52R、52G、52Bを、大気圧以上の圧力、または荷重としての加圧力を変えて形成した場合の段差部Aおよび正面方向でのコントラストの変化を調査した。
Furthermore, the inventors of the present application investigated the change in the contrast between the stepped portion A and the front direction when the
図8および図9に示すように、着色層52R、52G、52Bを、加圧せずに(加圧力0)形成した他、加圧力を0.005MPa、0.02MPa、0.04MPa、および0.08MPaとして形成した。図からわかるように、加圧力を上げるにつれ、着色層52Rおよび着色層52Gが重なった段差部Aの最大値は低くなり、加圧せずに形成した場合の1/6ないし1/4に改善された。また、加圧力を上げるにつれコントラストは高くなり、加圧せずに形成した場合の1.25倍に改善された。さらに、加圧力を0.24MPaまで上げて着色層52R、52G、52Bを形成した場合であっても、段差部Aの最大値は低くなり、コントラストは高くなることがわかった。ここで、加圧力が0.24MPaを超えると、着色層52R、52G、52Bが広がって形成されてしまう。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
上記したことから、着色層52R、52G、52Bを形成する際の加圧力は0.005MPa以上、望ましくは0.005MPaないし0.24MPaとすれば着色層の表面を平坦化でき、十分なコントラストが得られる。
From the above, if the applied pressure when forming the
なお、段差部Aの高さの測定は、硬化した着色層52R、52G、52Bが形成されたマザーガラス40の各対向基板2の面内9点の高さを、接触式段差計を用いて測定することにより行った。
The height of the stepped portion A is measured by using a contact step meter to measure the height of nine points in the surface of each
次に、この発明の第2の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。
マザーガラス40上に着色層を形成する際、完全に硬化していないパターン部として、膜厚2.5μmの着色層52R、膜厚2.7μmの着色層52G、および膜厚2.8μmの着色層52Bを順次形成する。ここで、着色層同士が重なった個所には段差部Aが形成される。その後、マザーガラス40上に定盤120の押圧面を対向させるとともに、この定盤を着色層52R、52G、52Bに接触させて配置する。
Next, a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described in detail.
When forming a colored layer on the
ここで、定盤120について説明する。図10に示すように、定盤120は、この押圧面(表面)に形成された一定のパターン121、および周縁部に形成された切抜き部122を有している。この実施の形態において、定盤120のパターン121は、マザーガラス40上に形成された各対向基板2の各着色層(着色層52R、52G、52B)に対応したストライプ状の形状を有している。より詳しくは、パターン121は、色毎に深さが異なるストライプ状の形状を有し、着色層52Rに対応した個所の深さを0(μm)とすると、着色層52Gに対応した個所の深さは0.2μm、着色層52Bに対応した個所の深さは0.3μmである。このため、パターン121は、着色層52Bに対応した個所が最も深く形成され、また、着色層52Gに対応した個所は、着色層52Rに対応した個所よりも深く形成されている。
Here, the
定盤120を着色層52R、52G、52Bに接触させて配置する際、例えば、カメラにより定盤の切抜き部122からマザーガラス40周縁部上に形成されたアライメントマーク44(図4)を目視して位置合わせを行ないながら配置する。これにより、図11に示すように、各着色層に対応したパターンは、対応する各着色層と対向して配置される。
When the
続いて、アライメントマーク44および切抜き部122を用いて位置合わせを行いながら、マザーガラス40および定盤120を交互に10枚ずつ積層して配置する。その後、上述した製造装置100を用い、上述した上部ステージ112上に大気圧以上の圧力または荷重として、例えば、圧力を0.1MPaとして荷重をかけながら10枚のマザーガラス40上の着色層52R、52G、52Bを同時に押圧する。
Subsequently, the
次いで、荷重をかけた状態で製造装置100を220℃に加熱されたオーブン内に搬送する。オーブン内に搬送されたマザーガラス40の着色層52R、52G、52Bは、220℃で30分、本焼成として加熱し硬化させる。その後、オーブンから製造装置100を取り出し、さらに、この製造装置から各マザーガラス40を取り出す。
Next, the
これにより、図12に示すように、膜厚2.5μmの着色層52R、膜厚2.7μmの着色層52G、および膜厚2.8μmの着色層52Bが形成される。このため、各着色層の膜厚はそれぞれ異なり、着色層52Bが最も高く、着色層52Gが着色層52Rよりも高く形成される。また、研磨により段差部Aが除去されるとともに着色層52R、52G、52Bの各表面が平坦化される。
As a result, as shown in FIG. 12, a
その後、上記した着色層52R、52G、52Bが形成された対向基板2を用いてモジュールに組み立てる。ここで、モジュールに組み立てた状態で表示画面の正面方向でのコントラストを測定すると500であった。これにより、TN(ツイステッドネマティック)形の液晶表示装置が完成する。
Thereafter, the
上記したように構成された液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、着色層52R、52G、52Bを形成する際、マザーガラス40上に完全に硬化していないパターン部として色毎に高さの異なる着色層を形成した後、押圧面にパターン121を有した定盤120に加圧力を0.1MPaとして荷重をかけながら着色層を加熱して硬化させている。このため、着色層52Bが最も高く、着色層16B、着色層16G、着色層16Rの順に順次低く形成されている。各着色層の表面は平坦化される。これにより、コントラストが高く、視野角の広い液晶表示装置が得られる。
According to the liquid crystal display device and the method for manufacturing the liquid crystal display device configured as described above, when forming the
ここで、本願発明者等は、着色層52R、52G、52Bの段差部Aの高さを調査した。接触式段差計を用い、用意したマザーガラス40の各対向基板2の面内の高さを9点測定する。これにより、段差部Aを測定でき、測定した結果、不所望な段差は無かった。
Here, the inventors of the present application investigated the height of the stepped portion A of the
次に、この発明の第3の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。
パターニング基板としてのアレイ基板1を形成するマザーガラス上にパターン部としての複数本の柱状スペーサ28および遮光部31を形成する際、層間絶縁膜17、層間絶縁膜24、および画素電極27上に、遮光性を有する材料として、例えば黒色レジストをスピンナにて4.8μmの膜厚に塗布する。その後、黒色レジストを乾燥させる。
Next, a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention will be described in detail.
When forming a plurality of
次に、フォトマスクをアレイ基板1に塗布された黒色レジストと対向配置し、フォトマスクを介して紫外線を照射し、黒色レジストを露光する。ここで、フォトマスクは柱状スペーサ28および遮光部31が形成される領域と対向したパターンを有している。続いて、露光された黒色レジストを現像した後、仮焼成する。これにより、完全に硬化していない複数本の柱状スペーサ28および遮光部31が形成される。
Next, a photomask is placed opposite to the black resist applied to the
その後、上述した製造装置100を用い、定盤120の平坦な押圧面を複数本の柱状スペーサ28に接触させ、定盤120に加圧力を0.005MPaとして荷重をかけながら複数本の柱状スペーサおよび遮光部31を加熱して硬化させる。これにより、複数本の柱状スペーサ28および遮光部31が同一材料で同時に形成される。また、複数本の柱状スペーサ28は、高さが均一に形成され、その高さの平均値は4.8μmとなる。すなわち、液晶層3のギャップが4.8μmの液晶表示装置が得られる。
Thereafter, using the above-described
上記したように構成された液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、柱状スペーサ28を形成する際、マザーガラス上に完全に硬化していないパターン部としての柱状スペーサを形成した後、大気圧以上の圧力または荷重をかけながらこれらの柱状スペーサを硬化させている。より詳しくは、定盤120に加圧力を0.005MPaとして荷重をかけながら柱状スペーサを加熱して硬化させている。柱状スペーサ28は、均一の高さに形成され、液晶層3のギャップ(層厚)は均一となる。これにより、コントラストが高く、視野角の広い液晶表示装置が得られる。
According to the liquid crystal display device configured as described above and the method of manufacturing the liquid crystal display device, when forming the
さらに、本願発明者等は、柱状スペーサ28を、大気圧以上の圧力、または荷重としての加圧力を変えて形成した場合の液晶層3のギャップの平均値および3σの変化を調査した。
図13および図14に示すように、柱状スペーサ28を加圧せずに(加圧力0)形成した他、加圧力を0.005MPa、0.02MPa、0.04MPa、および0.08MPaとして形成した。図からわかるように、加圧力を上げるにつれ、柱状スペーサ28の高さの平均値、すなわち液晶層3のギャップの平均値は小さくなる。また、加圧力を上げるにつれ3σは小さくなり、加圧せずに形成した場合の約1/2に改善された。さらに、加圧力を0.2MPaまで上げて柱状スペーサ28を形成した場合であっても、柱状スペーサは均一の高さに形成され、3σも僅かであった。
Further, the inventors of the present application investigated the average value of the gap of the
As shown in FIG. 13 and FIG. 14, the
上記したことから、柱状スペーサ28を形成する際の加圧力を0.005MPa以上、望ましくは0.005MPaないし0.2MPaとすれば液晶層3のギャップを均一にでき、十分なコントラストが得られる。
From the above, if the applied pressure when forming the
液晶層3のギャップの平均値および3σは、以下の方法により得られる。まず、硬化した複数本の柱状スペーサ28が形成されたマザーガラスを用意する。次に、接触式段差計を用い、用意したマザーガラスの各アレイ基板1面内9点において、柱状スペーサ28の高さを測定する。
The average value and 3σ of the gap of the
マザーガラスに4枚のアレイ基板1を形成する場合、マザーガラス上の36点で柱状スペーサ28の高さを測定する。これにより、柱状スペーサ28の高さの平均値として液晶層3のギャップの平均値が得られる。また、これらの柱状スペーサ28の高さから3σを算出する。すなわち、3σは液晶層3のギャップのムラを示し、3σが小さいほど液晶層のギャップのムラがなくなることを意味している。
When four
次に、この発明の第4の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。
図15に示すように、パターニング基板としてのアレイ基板1は、透明な絶縁基板としてガラス基板11を備えている。ガラス基板11上には、上述した実施の形態と同様に、TFT12、層間絶縁膜17、および各種配線等が形成されている。表示領域R1において、信号線20およびコンタクト配線23(図3)を含む層間絶縁膜17上には、パターン部として着色層52R、着色層52G、および着色層52Bが交互に並んで配設され、カラーフィルタ50を形成している。より詳しくは、着色層52R、52G、52Bはそれぞれストライプ状に形成され、これらの周縁部を信号線に重ねて配設されている。ここで、着色層52R、52G、52Bの表面は平坦に形成されている。
Next, a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same according to a fourth embodiment of the present invention will be described in detail.
As shown in FIG. 15, the
着色層52R、52G、52B上には、ITO等の透明な導電膜により形成された複数の画素電極27が設けられている。各画素電極27は、各着色層に形成されたコンタクトホールを介してコンタクト配線23に接続されている。より詳しくは、画素電極27は、上記したコンタクト配線23を介してTFT12に接続されている。画素電極27上には柱状スペーサ28が複数本配設されている。着色層52R、52G、52B、および画素電極27上には配向膜29が形成されている。ここで、着色層52R、52G、52Bは、第1の実施の形態と同様の製造方法を用いて形成されている。
A plurality of
対向基板2は、透明な絶縁基板としてガラス基板41を備えている。このガラス基板41上には、ITO等の透明な導電膜で形成された対向電極42が形成されている。表示領域R1において、対向電極42上に配向膜43が成膜されている。
The
アレイ基板1および対向基板2は、シール材60により互いに接合されている。アレイ基板1、対向基板2、およびシール材60で囲まれた領域には、液晶層3が形成されている。さらに、偏光板71、72、ベゼル80、およびバックライト90が配設され液晶表示装置が構成されている。
The
上記したように構成された液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法によれば、着色層52R、52G、52Bを形成する際、定盤120を完全に硬化していない着色層と対向させるとともに接触させて配置した後、定盤に荷重をかけながら着色層を加熱して硬化させている。このため、着色層52R、52G、52Bの表面を平坦化できる。これにより、コントラストが高く、視野角の広い液晶表示装置が得られる。
上述した第2、第3、および第4の実施の形態において、他の構成は上述した第1の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略した。上述した実施の形態において、パターニング基板の製造方法は、上述した液晶表示装置の製造方法において述べた通りである。
According to the liquid crystal display device and the method for manufacturing the liquid crystal display device configured as described above, when the
In the second, third, and fourth embodiments described above, other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be given. Was omitted. In the embodiment described above, the method for manufacturing the patterning substrate is as described in the method for manufacturing the liquid crystal display device described above.
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、定盤120に形成されたストライプ状の形状は、着色層52Bに対応した個所を最も深く、着色層52Gに対応した個所を、着色層52Rに対応した個所よりも深くしたが、着色層52Bに対応した個所が最も深ければよく、着色層52Gに対応した個所と着色層52Rに対応した個所の深さが同一でも良い。この場合、着色層52Bが最も高く形成され、着色層52Rおよび着色層52Gが同一の高さに形成される。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention. For example, the stripe-like shape formed on the
パターン部として、上記層間絶縁膜24を上述した手法により平坦化しても良い。これにより、層間絶縁膜24の表面を平坦化することができる。また、着色層上にオーバーコート膜(o/c)を形成する場合、このオーバーコート膜を上述した手法により平坦化しても良い。ここで、オーバーコート膜は、着色層52R、52G、52Bの溶融に起因した液晶層への漏洩を防止するために設けられる。
As the pattern portion, the
液晶表示装置が半透過型の場合、液晶層3のギャップを調整するため、反射部に透明樹脂等の材料によりギャップ調整部が形成されているが、このギャップ調整部を上述した手法により平坦化しても良い。これにより、透過部および反射部の表面をそれぞれ平坦化できるとともに、透過部と反射部とで液晶層3のギャップを調整できる。
When the liquid crystal display device is a transflective type, a gap adjusting part is formed of a material such as a transparent resin in the reflecting part in order to adjust the gap of the
定盤120の押圧面は、テフロンに限らず、金属板、金属板にテフロンを重ねたもの、ガラス基板、シリコン基板、セラミック定盤、シリコンゴム、およびテフロンシートで構成した場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。その他、定盤120を樹脂性のもの等で構成した場合であっても有効である。定盤120の押圧面は、着色層等のパターン部を構成する材料から剥がれ易いものが好ましい。
The pressing surface of the
パターン部を平坦化する際、パターン部が形成された複数枚のマザーガラスを同時に処理したが、マザーガラスを一枚ずつ処理しても良い。上記したように、一枚のマザーガラス上に形成されたパターン部のみを平坦化した場合であっても、上述した実施の形態と同様、良好に平坦化できる。 When the pattern portion is flattened, the plurality of mother glasses on which the pattern portions are formed are processed at the same time, but the mother glasses may be processed one by one. As described above, even when only the pattern portion formed on one mother glass is flattened, it can be satisfactorily flattened as in the above-described embodiment.
パターニング基板としてアレイ基板1および対向基板2の少なくとも一方にパターン部が形成されていれば良い。
It suffices if a pattern portion is formed on at least one of the
1…アレイ基板、2…対向基板、3…液晶層、11…ガラス基板、12…TFT、17…層間絶縁膜、20…信号線、21…走査線、24…層間絶縁膜、26…コンタクトホール、27…画素電極、28…柱状スペーサ、31…遮光部、40…マザーガラス、41…ガラス基板、42…対向電極、44…アライメントマーク、50…カラーフィルタ、51…ブラックマトリクス層、52R,52G,52B…着色層、100…製造装置、110…加圧治具、111…下部ステージ、112…上部ステージ、113…金属板、114…支持部材、120…定盤、121…パターン、122…切抜き部、R1…表示領域。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記パターン部を硬化させる際、前記押圧面を前記パターン部に接触させて押圧することを特徴とする請求項2に記載のパターニング基板の製造方法。 The pressing member has a pressing surface on which a certain pattern is formed,
The method for manufacturing a patterning substrate according to claim 2, wherein when the pattern portion is cured, the pressing surface is pressed in contact with the pattern portion.
前記押圧部材は、各着色層に対応したストライプ状のパターンが形成された押圧面を有し、
前記パターン部を硬化させる際、前記押圧面を前記パターン部に接触させて押圧することを特徴とする請求項2に記載のパターニング基板の製造方法。 Forming a color filter formed by arranging a plurality of stripe-shaped colored layers as a pattern portion on the substrate;
The pressing member has a pressing surface on which a striped pattern corresponding to each colored layer is formed,
The method for manufacturing a patterning substrate according to claim 2, wherein when the pattern portion is cured, the pressing surface is pressed in contact with the pattern portion.
前記押圧面のパターンは、前記各色の着色層に対応しているとともに、青色の着色層に対応した個所が最も深く形成され、
前記各色の着色層を硬化させる際、前記青色の着色層を最も高く形成することを特徴とする請求項4に記載のパターニング基板の製造方法。 The colored layer has red, green, and blue colored layers,
The pattern of the pressing surface corresponds to the colored layer of each color, and the portion corresponding to the blue colored layer is formed deepest,
The method for manufacturing a patterning substrate according to claim 4, wherein when the colored layers of the respective colors are cured, the blue colored layer is formed highest.
前記パターン部を硬化させる際、前記押圧部材により前記複数本の柱状スペーサを押圧し、これら柱状スペーサの高さを均一にすることを特徴とする請求項2に記載のパターニング基板の製造方法。 Forming a plurality of columnar spacers constituting the pattern portion on the substrate;
3. The method of manufacturing a patterning substrate according to claim 2, wherein when the pattern portion is cured, the plurality of columnar spacers are pressed by the pressing member to make the heights of the columnar spacers uniform.
前記アレイ基板および対向基板の少なくとも一方は、基板上にパターン部を形成し、前記パターン部に大気圧以上の圧力または荷重をかけながら前記パターン部を硬化させ、前記パターン部の表面を平坦化させて形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 An array substrate, a counter substrate disposed opposite to the array substrate with a predetermined gap, and a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate,
At least one of the array substrate and the counter substrate forms a pattern portion on the substrate, cures the pattern portion while applying a pressure or a load higher than atmospheric pressure to the pattern portion, and planarizes the surface of the pattern portion. A liquid crystal display device characterized by being formed.
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JP2004071238A JP2005258199A (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Method of manufacturing patterning substrate and liquid crystal display device |
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JP2011186323A (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Fujitsu Ltd | Liquid crystal display device and method of manufacturing the same |
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2004
- 2004-03-12 JP JP2004071238A patent/JP2005258199A/en active Pending
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