JP2007047203A - Method for manufacturing liquid crystal display element - Google Patents
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Description
この発明は、液晶表示素子の製造方法、特に遮光部を有した液晶表示素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display element, and more particularly to a method for manufacturing a liquid crystal display element having a light shielding portion.
一般に、液晶表示素子は、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で構成されている。アレイ基板および対向基板の間には、スペーサとして、例えば粒径の均一なプラスティックビーズが配置され、この2枚の基板間の隙間を一定に保持している。アレイ基板および対向基板は、両基板の周縁部に配設されたシール材により接合されている。液晶表示素子の表示方式としては、例えばTN(ツイステッドネマティック)型表示方式、STN(スーパーツイステッドネマティック)型表示方式、GH(ゲスト−ホスト)型表示方式、あるいはECB(電界制御複屈折)型表示方式や強誘電性液晶を用いた方式等が用いられている。 In general, a liquid crystal display element has 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 is composed of colored layers of red, green and blue. Between the array substrate and the counter substrate, for example, plastic beads having a uniform particle diameter are arranged as spacers, and the gap between the two substrates is kept constant. The array substrate and the counter substrate are joined by a sealing material disposed on the peripheral edge of both substrates. As a display method of the liquid crystal display element, for example, a TN (twisted nematic) display method, an STN (super twisted nematic) display method, a GH (guest-host) display method, or an ECB (electric field control birefringence) display method. And a method using a ferroelectric liquid crystal.
カラー表示型アクティブマトリクス駆動液晶表示素子では、アレイ基板上に複数の信号線および複数の走査線がマトリクス状に配設され、これら信号線および走査線の各交差部近傍には、例えばアモルファスシリコン(a−Si)をチャネル層とした薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)が配設されている。また、アレイ基板上には、複数の補助容量線が配設され、走査線と平行に延びている。各補助容量線は絶縁膜を介して補助容量電極と対向し、これら補助容量線、絶縁膜、および補助容量電極により補助容量素子を構成している。各TFTは基板上に形成された画素電極と接続されている。画素電極を含み基板上には配向膜が成膜されている。 In a color display type active matrix driving liquid crystal display element, a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines are arranged in a matrix on an array substrate, and amorphous silicon (for example, near each intersection of these signal lines and scanning lines) A thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using a-Si) as a channel layer is provided. A plurality of auxiliary capacitance lines are disposed on the array substrate and extend in parallel with the scanning lines. Each auxiliary capacitance line is opposed to the auxiliary capacitance electrode via an insulating film, and the auxiliary capacitance element is configured by the auxiliary capacitance line, the insulating film, and the auxiliary capacitance electrode. Each TFT is connected to a pixel electrode formed on the substrate. An alignment film is formed on the substrate including the pixel electrode.
対向基板において、基板上にカラーフィルタ、対向電極、および配向膜が順次形成されている。アレイ基板および対向基板の周縁部には、アレイ基板から対向基板に電圧を印加するための電極転移材が設けられている。電極転移材は、銀ペースト等の導電材料で構成され、アレイ基板および対向基板を電気的に接続している。アレイ基板および対向基板の間に液晶層が形成され、これら両基板の外面に偏光板がそれぞれ配設され、液晶表示素子が構成されている(例えば、特許文献1参照)。このような液晶表示素子は複数の画素を有し、各画素はTFTおよび画素電極を備えている。 In the counter substrate, a color filter, a counter electrode, and an alignment film are sequentially formed on the substrate. An electrode transition material for applying a voltage from the array substrate to the counter substrate is provided at the peripheral portions of the array substrate and the counter substrate. The electrode transition material is made of a conductive material such as silver paste, and electrically connects the array substrate and the counter substrate. A liquid crystal layer is formed between the array substrate and the counter substrate, and polarizing plates are respectively disposed on the outer surfaces of these substrates to constitute a liquid crystal display element (see, for example, Patent Document 1). Such a liquid crystal display element has a plurality of pixels, and each pixel includes a TFT and a pixel electrode.
また、近年、上述したように対向基板上にカラーフィルタを設けた液晶表示素子の他、アレイ基板上にカラーフィルタを設けた液晶表示素子が種々開発され、カラーフィルタをアレイ基板上に形成するCOA(color filter on array)構造とすることにより高い開口率を得、ひいては高透過率を得る液晶表示素子が開発されている。その他、フォトリソグラフィ法により柱状スペーサをアレイ基板および対向基板の少なくとも一方の基板上に形成し、均一な基板間距離を保持した液晶表示素子等が開発されている。液晶表示素子をCOA構造とした場合、アレイ基板上のカラーフィルタの周縁部には遮光部が形成される。遮光部は、フォトリソグラフィ法により黒色レジストを加工して形成される。
上記した液晶表示素子において、最近では高速応答化が要求されているため、アレイ基板および対向基板間の隙間(セルギャップ)を小さくする狭セルギャップ化が採られ、柱状スペーサは低く形成されている。フォトリソグラフィ法により柱状スペーサを低く形成することで、加工プロセス性を向上させることができる。 In the above-described liquid crystal display element, since a high-speed response is recently required, a narrow cell gap is made to reduce a gap (cell gap) between the array substrate and the counter substrate, and the columnar spacer is formed low. . By forming the columnar spacers low by a photolithography method, the processability can be improved.
しかしながら、柱状スペーサと遮光部とを同一材料で同時に形成した場合、遮光部の膜厚は薄くなり、遮光部のOD(optical density)値(光学濃度)は低下してしまう。このため、遮光部で光抜けが発生し、表示画像の見栄えが悪くなってしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位に優れた液晶表示素子を製造することができる液晶表示素子の製造方法を提供することにある。
However, when the columnar spacer and the light shielding part are simultaneously formed of the same material, the film thickness of the light shielding part is reduced, and the OD (optical density) value (optical density) of the light shielding part is lowered. For this reason, light leakage occurs in the light shielding portion, and the appearance of the display image is deteriorated.
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display element capable of manufacturing a liquid crystal display element excellent in display quality.
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示素子の製造方法は、複数の配線および前記複数の配線に接続された複数のスイッチング素子を有したアレイ基板と、前記アレイ基板に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間に狭持された液晶層と、前記アレイ基板および対向基板の何れか一方の遮光部形成基板に形成された遮光部とを備えた液晶表示素子の製造方法において、前記遮光部形成基板上に複数色の着色レジストを複数回重ねて塗布し、1回目の着色レジストの塗布により形成された着色レジスト層に、少なくとも2回目以降に塗布された着色レジストの着色顔料を吸着させて前記遮光部を形成することを特徴としている。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a liquid crystal display element according to an aspect of the present invention includes an array substrate having a plurality of wirings and a plurality of switching elements connected to the plurality of wirings, and a gap between the array substrates. A counter substrate held and opposed to the substrate; a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate; and a light shielding portion formed on one of the array substrate and the light shielding portion forming substrate. In the method for manufacturing a liquid crystal display element provided, a plurality of colored resists are applied to the light-shielding portion forming substrate in a plurality of times and applied to the colored resist layer formed by applying the first colored resist at least a second time or later. The light-shielding portion is formed by adsorbing the color pigment of the color resist applied to the substrate.
この発明によれば、表示品位に優れた液晶表示素子を製造することができる液晶表示素子の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for manufacturing a liquid crystal display element capable of manufacturing a liquid crystal display element excellent in display quality can be provided.
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示素子の製造方法について詳細に説明する。始めに、この製造方法によって製造された液晶表示素子の構成を説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of the liquid crystal display element manufactured by this manufacturing method will be described.
図12に示すように、液晶表示素子は、アレイ基板1と、対向基板2と、液晶層3と、カラーフィルタ4と、遮光部5と、偏光板6、7と、位相差板8、9と、バックライトユニットL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。
As shown in FIG. 12, the liquid crystal display element includes an
アレイ基板1は、透明な絶縁基板としてガラス基板10を備えている。ガラス基板10上には、図示しない複数の信号線および複数の走査線がマトリクス状に設けられ、信号線と走査線との各交差部近傍にスイッチング素子として、例えばTFT11が設けられている。TFT11は、走査線の一部を延在したゲート電極12、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜13、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と対向した半導体膜14、この半導体膜の一方の領域に接続されたソース電極15および他方の領域に接続されたドレイン電極16を有している。ソース電極15は信号線に接続され、ドレイン電極16は後述する画素電極17に接続されている。
The
TFT11、走査線および信号線を含むガラス基板10上には、赤色の着色層4R、緑色の着色層4Gおよび青色の着色層4Bが互いに隣接し、交互に並んで配設されている。着色層4R、4G、4Bは、カラーフィルタ4を形成している。カラーフィルタ4は、ガラス基板10の中央部に位置した矩形状のカラーフィルタ形成領域R1に形成されている。カラーフィルタ形成領域R1の外側において、ガラス基板10上には、矩形枠状の遮光部5が形成されている。この遮光部5は、カラーフィルタ形成領域R1の着色層周縁部全周に沿った遮光部形成領域R2に形成されている。遮光部5は、カラーフィルタ形成領域R1、すなわち、画像表示領域周縁部から漏れる光の遮光に寄与している。
On the
全てを図示しないが、着色層4R、4G、4B上には、スペーサとしての柱状スペーサ31が所定の密度で複数本形成され、例えば着色層4R上にのみ形成されている。着色層4R、4G、4B上には、それぞれ画素電極17が形成され,所定のパターンに配列されている。画素電極17は着色層4R、4G、4Bに貫通して形成されたコンタクトホール4hを介してTFT11のドレイン電極16と電気的に接続されている。画素電極17に重ねてガラス基板10のほぼ全面には配向膜18が形成されている。
対向基板2は、透明な絶縁基板としてガラス基板20を備えている。ガラス基板20上には、対向電極21および配向膜22が順に形成されている。
Although not all shown, a plurality of
The
アレイ基板1および対向基板2は、柱状スペーサ31により所定の隙間を置いて対向配置されている。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シール材32により互いに接合されている。液晶層3は、アレイ基板1および対向基板2の間に狭持されている。シール材32の一部に形成された図示しない液晶注入口は図示しない封止材で封止されている。アレイ基板1の外面上には、偏光板6および位相差板7が順に配置されている。対向基板2の外面上には、偏光板8および位相差板9が順に配置されている。位相差板9の外面は、画像を表示する表示面Sである。
The
バックライトユニットLは、アレイ基板1の外面側に配置されている。このバックライトユニットLは、位相差板7に対向配置された導光板La、この導光板の一側縁に対向配置された光源Lbおよび反射板Lcを有している。
The backlight unit L is disposed on the outer surface side of the
次に、液晶表示素子の製造装置について説明する。
図1に示すように、製造装置40は、カラーフィルタ4および遮光部5を形成する材料を焼成するためのホットプレート41と、開口部42aを有した板状のマスク42とを有している。開口部42aは、カラーフィルタ形成領域R1と対向した個所に形成されている。マスク42は遮光部形成領域R2を覆うように形成されている。なお、マスク42はステンレスで形成されている。なお、マスク42は、ステンレス、ガラス、陶器等の材料を用いた無機平板に開口部42aを設けて形成されていれば良い。
Next, an apparatus for manufacturing a liquid crystal display element will be described.
As shown in FIG. 1, the
次に、液晶表示素子の製造方法について説明する。特に、遮光部形成基板としてのアレイ基板1の製造方法を詳しく説明する。
まず、透明な絶縁基板として、アレイ基板1より寸法の大きい基板としてのマザーガラス100を用意し、そのマザーガラスを用いてアレイ基板を形成する。以後2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 method for manufacturing a liquid crystal display element will be described. In particular, a method for manufacturing the
First, as a transparent insulating substrate, a
図2に示すように、成膜やパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、マザーガラス100上にTFT11、図示しない信号線および走査線を形成する。その後、上記したマザーガラス100上にカラーフィルタ4、遮光部5および柱状スペーサ31を形成する工程に移行する。
As shown in FIG. 2, the
図9に示すように、まず、ステップS1において、カラーフィルタ4、遮光部5および柱状スペーサ31の形成工程がスタートすると、ステップS2において、スピンナを用い、着色レジストとしての赤色レジスト4Raをマザーガラス100上全面に塗布する。ここで用いた赤色レジスト4Raは、例えば着色顔料として赤色の顔料を分散したネガ型の紫外線硬化型アクリル樹脂レジストである。
As shown in FIG. 9, first, in step S1, when the formation process of the
次いで、図3に示すとともにステップS3において、所定のフォトマスク51を用い、赤色レジスト4Raにパターニングを露光する。露光する際、赤色レジスト4Raには、波長を365nm、露光量を100mJ/cm2として紫外線を照射する。ここで、用いたフォトマスク51は、カラーフィルタ形成領域R1で、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と、遮光部形成領域R2に紫外線が照射されるような枠状パターンと、画素電極17およびTFT11を接続するコンタクトホール4hのためのパターンとを有している。その後、ステップS4において、露光された赤色レジスト4RaをKOHの1%水溶液で20秒間現像する。これにより、カラーフィルタ形成領域R1に赤色レジスト層4R1が、遮光部形成領域R2に赤色レジスト層5R1がそれぞれ同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 3, in step S3, the red resist 4Ra is exposed to patterning using a
次に、図1および図4に示すとともにステップS5において、赤色レジスト層4R1、5R1が形成されたマザーガラス100を製造装置40のホットプレート41上に載せる。そして、赤色レジスト層5R1上にマスク42を載せる。この際、マスク42の開口部42aがカラーフィルタ形成領域R1と対向するように載せる。これにより、赤色レジスト層5R1はマスク42で全て覆われる。続いて、ホットプレート41を加熱し、赤色レジスト層4R1、5R1を、200℃で5分、仮焼成する。
Next, as shown in FIGS. 1 and 4, in step S <b> 5, the
ここで、本願発明者等は、塗布された赤色レジスト4Raを露光および現像した直後の赤色レジスト層4R1、5R1の溶媒残留率を100%、加熱して溶媒蒸発が飽和したときの溶媒残留率を0%として溶媒残留率を求めた。なお、溶媒残留率は、赤色レジスト層4R1、5R1の質量を測定することにより求めた。 Here, the inventors of the present invention set the solvent residual ratio of the red resist layers 4R1, 5R1 immediately after the applied red resist 4Ra is exposed and developed to 100%, and the solvent residual ratio when the solvent evaporation is saturated by heating. The solvent residual ratio was determined with 0%. In addition, the solvent residual rate was calculated | required by measuring the mass of red resist layer 4R1, 5R1.
上記赤色レジスト層4R1、5R1の溶媒残留率を求めたところ、マスク42で覆われていない赤色レジスト層4R1の溶媒残留率は1%以下であり、マスク42で覆われた赤色レジスト層5R1の溶媒残留率は80%であった。
When the solvent residual ratio of the red resist layers 4R1, 5R1 was determined, the solvent residual ratio of the red resist layer 4R1 not covered with the
次に、ステップS6において、スピンナを用い、着色レジストとしての緑色レジスト4Gaをマザーガラス100上全面に塗布する。ここで用いた緑色レジスト4Gaは、例えば着色顔料として緑色の顔料を分散したネガ型の紫外線硬化型アクリル樹脂レジストである。これにより、焼成不十分の赤色レジスト層5R1に重ねて塗布された緑色レジスト4Gaの緑色の顔料Gは、赤色レジスト層5R1に吸着する。
Next, in step S6, a green resist 4Ga as a colored resist is applied to the entire surface of the
次いで、図5に示すとともにステップS7において、所定のフォトマスク52を用い、緑色レジスト4Gaにパターニングを露光する。露光する際、緑色レジスト4Gaには、波長を365nm、露光量を100mJ/cm2として紫外線を照射する。ここで、用いたフォトマスク52は、カラーフィルタ形成領域R1で、緑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と、画素電極17およびTFT11を接続するコンタクトホール4hのためのパターンとを有している。その後、ステップS8において、露光された緑色レジスト4GaをKOHの1%水溶液で20秒間現像する。これにより、カラーフィルタ形成領域R1に緑色レジスト層4G1が形成される。なお、緑色の顔料Gは赤色レジスト層5R1に吸着した状態に維持される。
Next, as shown in FIG. 5, in step S7, the green resist 4Ga is exposed to patterning using a
次に、図1および図6に示すとともにステップS9において、緑色レジスト層4G1が形成されたマザーガラス100を製造装置40のホットプレート41上に載せる。そして、緑色の顔料Gが吸着した赤色レジスト層5R1上にマスク42を載せる。この際、マスク42の開口部42aがカラーフィルタ形成領域R1と対向するように載せる。これにより、赤色レジスト層5R1はマスク42で全て覆われる。続いて、ホットプレート41を加熱し、赤色レジスト層4R1、5R1および緑色レジスト層4G1を、200℃で5分、仮焼成する。
Next, as shown in FIGS. 1 and 6, in step S <b> 9, the
ここで、本願発明者等は、塗布された緑色レジスト4Gaを露光および現像した直後の緑色レジスト層4G1の溶媒残留率を100%、加熱して溶媒蒸発が飽和したときの溶媒残留率を0%とし、緑色レジスト層4G1の質量を測定することにより緑色レジスト層4G1の溶媒残留率を求めた。また、赤色レジスト層5R1の溶媒残留率も求めた。 Here, the inventors of the present application set the solvent residual rate of the green resist layer 4G1 immediately after the applied green resist 4Ga is exposed and developed to 100%, and the solvent residual rate when the solvent evaporation is saturated by heating to 0%. The solvent residual ratio of the green resist layer 4G1 was determined by measuring the mass of the green resist layer 4G1. Further, the solvent residual ratio of the red resist layer 5R1 was also obtained.
上記赤色レジスト層5R1および緑色レジスト層4G1の溶媒残留率を求めたところ、マスク42で覆われた赤色レジスト層5R1の溶媒残留率は70%であり、マスク42で覆われていない緑色レジスト層4G1の溶媒残留率は1%以下であった。また、この時点で、表示面Sに向って遮光部形成領域R2を透過する光は、赤色および緑色の混色である。
When the solvent residual ratio of the red resist layer 5R1 and the green resist layer 4G1 was determined, the solvent residual ratio of the red resist layer 5R1 covered with the
続いて、図10に示すように、ステップS10において、スピンナを用い、着色レジストとしての青色レジスト4Baをマザーガラス100上全面に塗布する。ここで用いた青色レジスト4Baは、例えば着色顔料として青色の顔料を分散したネガ型の紫外線硬化型アクリル樹脂レジストである。これにより、焼成不十分の赤色レジスト層5R1に重ねて塗布された青色レジスト4Baの青色の顔料Bは、緑色の顔料Gと同様、赤色レジスト層5R1に吸着する。
Subsequently, as shown in FIG. 10, in step S <b> 10, a blue resist 4 </ b> Ba as a colored resist is applied on the entire surface of the
次いで、図7に示すとともにステップS11において、所定のフォトマスク53を用い、青色レジスト4Baにパターニングを露光する。露光する際、青色レジスト4Baには、波長を365nm、露光量を100mJ/cm2として紫外線を照射する。ここで、用いたフォトマスク53は、カラーフィルタ形成領域R1で、緑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と、画素電極17およびTFT11を接続するコンタクトホール4hのためのパターンと、柱状スペーサ31を形成したい個所に紫外線が照射されるようなパターンとを有している。その後、ステップS12において、露光された青色レジスト4BaをKOHの1%水溶液で20秒間現像する。これにより、カラーフィルタ形成領域R1に青色レジスト層4B1が形成されるとともに、赤色レジスト層4R1上に膜厚3.0μmの柱状スペーサ31が形成される。なお、緑色の顔料Gおよび青色の顔料Bは赤色レジスト層5R1に吸着した状態に維持される。
Next, as shown in FIG. 7, in step S11, the blue resist 4Ba is exposed to patterning using a
次に、図8に示すとともにステップS13において、青色レジスト層4B1が形成されたマザーガラス100を製造装置40のホットプレート41上に載せる。続いて、上記マスク42を載せずにホットプレート41を加熱し、赤色レジスト層4R1、5R1、緑色レジスト層4G1、および青色レジスト層4B1を、220℃で1時間、本焼成する。
Next, as shown in FIG. 8, in step S13, the
これにより、赤色レジスト層4R1、5R1、緑色レジスト層4G1、および青色レジスト層4B1が硬化し、それぞれ約3.0μmの膜厚の着色層4R、5R、着色層4G、および着色層4Bが形成される。遮光部形成領域R2においては、着色層5Rに緑色の顔料Gおよび青色の顔料Bが吸着することにより約3.0μmの膜厚の遮光部5が形成される。これにより、カラーフィルタ4、遮光部5および柱状スペーサ31を形成する工程が終了する(ステップS14)。表示面Sからみた遮光部5は黒色となり、表示面に向って遮光部形成領域R2に入射する光は、遮光部により遮光される。
Thereby, the red resist layers 4R1, 5R1, the green resist layer 4G1, and the blue resist layer 4B1 are cured, and the
その後、コンタクトホール4h、および着色層4R、4G、4B上に、透明な導電材料としてのITO(インジウム・ティン・オキサイド)を用いて複数の画素電極17を形成する。続いて、マザーガラス100全面に配向膜材料を膜厚100nmとして塗布し、配向膜18を形成する。配向膜18には、所定の配向処理(ラビング)を施す。これにより、マザーガラス100に2つのアレイ基板1が形成される。
Thereafter, a plurality of
一方。対向基板2は、ガラス基板20上に、透明な導電材料として、例えばITOからなる対向電極21を形成し、この対向電極に重ねて配向膜材料を膜厚100nmとして塗布し、配向膜22を形成する。配向膜22には、所定の配向処理(ラビング)を施す。
on the other hand. The
次いで、ガラス基板20の周縁に沿って、例えば熱硬化型のシール材32を印刷した後、このシール材付近に電極転移材を形成する。続いて、アレイ基板1に対向基板2を対向させ、シール材32を用いて対向基板をマザーガラス100に貼り合せる。その後、シール材32を加熱して硬化させ、マザーガラス100および対向基板2を固定する。続いて、マザーガラス100をアレイ基板1の周縁に沿って分割する。これにより、2組の空状態の液晶セルを得る。アレイ基板1および対向基板2は、複数本の柱状スペーサ31により所定の隙間を保持している。
Next, for example, a
続いて、真空注入により、シール材32の一部に形成された液晶注入口から、誘電率異方性が正である液晶を注入する。その後、液晶注入口を、例えば紫外線硬化型樹脂からなる封止材により封止する。これにより、アレイ基板1、対向基板2およびシール材32間に液晶が封入され、液晶層3が形成される。次いで、アレイ基板1の外面に偏光板6および位相差板7を、対向基板2の外面に偏光板8および位相差板9を順に配設する。さらに、位相差板7の外面がわにバックライトユニットLを配置し、モジュールに組み立てる。これにより液晶表示素子が完成する。
Subsequently, liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is injected from a liquid crystal injection port formed in a part of the sealing
図11に示すように、本実施の形態で完成した液晶表示素子を用いてOD値を測定したところ、遮光部5のOD値は4.5であり、十分な遮光性能が得られた。さらに、コントラスト比は表示画面全面にわたり均一に500:1と高く、表示品位に優れた液晶表示素子が得られた。液晶表示素子の応答速度は20msであり、高速応答性を実現することができた。液晶表示素子を高温度(60℃)、かつ高湿度(80%)の環境内で1000時間連続点灯させて信頼性の試験を行なったが、表示ムラおよび焼き付きが無く表示品位も良好であり。高信頼性の液晶表示素子であることが確認できた。
As shown in FIG. 11, when the OD value was measured using the liquid crystal display element completed in the present embodiment, the OD value of the
以上のように構成された、液晶表示素子の製造方法によれば、赤色レジスト4Raの塗布により形成された赤色レジスト層5R1に、緑色レジスト4Gaの緑色の顔料Gおよび青色レジスト4Baの青色の顔料Bを吸着させて遮光部5を形成している。遮光部5を形成する際は、赤色レジスト層5R1を加熱することにより、加熱後の赤色レジスト層5R1の溶媒残留率を加熱前の赤色レジスト層5R1の溶媒残留率と異ならせて形成している。より詳しくは、赤色レジスト層4R1、5R1および緑色レジスト層4G1形成時において、マスク42を載せた赤色レジスト層5R1を加熱して未硬化状態の赤色レジスト層5R1を形成することにより、加熱後の赤色レジスト層5R1の溶媒残留率を加熱前の赤色レジスト層5R1の溶媒残留率より低くして遮光部5を形成している。
According to the method of manufacturing a liquid crystal display element configured as described above, the green pigment G of the green resist 4Ga and the blue pigment B of the blue resist 4Ba are formed on the red resist layer 5R1 formed by applying the red resist 4Ra. The light-shielding
このため、狭セルギャップ化により高速応答性を実現し、遮光部5の膜厚が3.0μm程度の場合であっても、上記したように遮光部5を形成することで、十分な遮光性能を有する遮光部5を得ることができる。上記したことから、膜厚3.0μm程度に形成され、かつ、着色層5Rの顔料濃度が赤色レジスト4Raの顔料濃度に比べて高い遮光部5のOD値では、遮光部5を黒色レジストで形成した場合のOD値に比べ、赤色レジスト層5R1に緑色の顔料Gおよび青色の顔料Bを吸着させて形成した場合のOD値の方が高くなることが判る。これにより、遮光部5での光抜けを抑制することができ、表示品位に優れた液晶表示素子の製造方法を得ることができる。
For this reason, high-speed response is realized by narrowing the cell gap, and even if the film thickness of the
また、遮光部5を形成する際、カラーフィルタ4および柱状スペーサ31を同一材料で同時に形成することができるため,製造工程を増やすことなく効率良くカラーフィルタ、遮光部および柱状スペーサを形成することができる。
Further, since the
次に、上記した実施の形態における遮光部5のOD値が、黒色レジストで形成した遮光部のOD値より高くなる理由を説明する。すなわち、OD値の高い遮光部を黒色レジストで形成することができない理由を説明する。遮光部のOD値は遮光部の膜厚に依存するため、十分なOD値を得るためには十分な膜厚が必要である。通常、顔料分散系の着色レジストにおいて、着色レジスト中に含有できる顔料濃度は、分散安定性の点から、30%ないし40%程度以下である。着色レジストにカーボンブラックのような光吸収性が良いものを分散させて遮光部5を形成すると、遮光部の膜厚が薄くても十分なOD値を得ることができる。しかしながら、カーボンブラックは導電性があるため、製品の信頼性が低下してしまう。
Next, the reason why the OD value of the
十分高い抵抗値と信頼性とを有する着色顔料を用いた場合、OD値を高くするために顔料濃度を上げることが考えられるが、この場合、パターン形成時の露光が着色レジストの深部まで届かなくなり、現像時、光が届かなかった深部は溶解してしまい、いわゆる逆テーパー状なるというように加工性が問題となる。上記したことから、OD値が高く、膜厚の薄い遮光部を黒色レジストで形成することはできない。 If a colored pigment having sufficiently high resistance and reliability is used, it is conceivable to increase the pigment concentration in order to increase the OD value. In this case, however, exposure during pattern formation does not reach the depth of the colored resist. At the time of development, the deep part where the light did not reach is dissolved, so that the workability becomes a problem such as a so-called reverse taper shape. From the above, it is impossible to form a light-shielding portion having a high OD value and a thin film thickness using a black resist.
さらに、本願発明者等は、上述した実施の形態と異なり、上記ステップS9において、緑色レジスト4Raを加熱する時間、すなわち、緑色レジストの仮焼成の時間を、20分、30分、40分および60分とした場合の赤色レジスト層5R1の溶媒残留率および青色レジスト層4B1焼成後の遮光部5の見栄えをそれぞれ調査した。遮光部5の見栄えは、十分な遮光性能が得られた場合には○を、十分な遮光性能が得られないものの遮光性能が問題とならない場合には△を、遮光不十分となる場合には×を付してそれぞれ評価した。なお、緑色レジスト4Raの仮焼成の時間を変更した以外は上述した実施の形態同様に液晶表示素子を製造した。
Further, unlike the above-described embodiment, the inventors of the present invention set the time for heating the green resist 4Ra, that is, the time for temporary baking of the green resist to 20 minutes, 30 minutes, 40 minutes, and 60 in step S9. The solvent residual ratio of the red resist layer 5R1 and the appearance of the light-shielding
図11に示すように、赤色レジスト層5R1の溶媒残留率が20%の場合、上述した実施の形態と同様表示面Sからみた遮光部5は黒色であり、十分な遮光性能が得られた。赤色レジスト層5R1の溶媒残留率が10%の場合、表示面Sからみた遮光部5は薄い黒色ではあるものの遮光性能は問題無かった。しかしながら、赤色レジスト層5R1の溶媒残留率が2%の場合、表示面Sからみた遮光部5は赤色および緑色の混色となり、その遮光部のOD値は1.0未満であった。遮光部5で光抜けが生じ、赤色および緑色の混色の光が表示面Sに表示することになるため、遮光性能は不十分であった。
上記したことから、遮光部5を形成する際、溶媒残留率が少なくとも10%以上の赤色レジスト層5R1に、緑色レジスト4Gaの緑色の顔料Gおよび青色レジスト4Baの青色の顔料Bを吸着させて遮光層5を形成すれば良い。また、赤色レジスト層5R1の溶媒残留率は、加熱時間(焼成時間)の調整に限らず、加熱温度(焼成)を調整して異ならせても良く、加熱時間および加熱温度を調整して異ならせても良い。
As shown in FIG. 11, when the solvent residual ratio of the red resist layer 5R1 is 20%, the
As described above, when forming the light-shielding
そして、赤色レジスト層5R1の溶媒残留率を10%以上にして液晶表示素子を完成した場合、コントラスト比は表示画面全面にわたり均一に500:1と高く、表示品位に優れた液晶表示素子が得られた。液晶表示素子の応答速度は20msであり、高速応答性を実現することができた。液晶表示素子を高温度(60℃)、かつ高湿度(80%)の環境内で1000時間連続点灯させて信頼性の試験を行なったが、表示ムラおよび焼き付きが無く表示品位も良好であり、高信頼性の液晶表示素子であることが確認できた。 When the liquid crystal display element is completed by setting the residual ratio of the solvent of the red resist layer 5R1 to 10% or more, the contrast ratio is uniformly as high as 500: 1 over the entire display screen, and a liquid crystal display element excellent in display quality can be obtained. It was. The response speed of the liquid crystal display element was 20 ms, and high-speed response could be realized. The liquid crystal display element was continuously lit for 1000 hours in an environment of high temperature (60 ° C.) and high humidity (80%), and a reliability test was performed. It was confirmed that this was a highly reliable liquid crystal display element.
(比較例)
比較例では、上記ステップS9において、緑色レジスト4Raの焼成時にも上記マスク42を載せずに赤色レジスト層5R1を加熱(焼成)し、液晶表示素子を製造した。なお、上記した際にマスク42を用いず焼成した以外は上述した実施の形態同様に液晶表示素子を形成した。
(Comparative example)
In the comparative example, in step S9, the red resist layer 5R1 was heated (fired) without placing the
上記ステップS9において、マスク42で覆われていない赤色レジスト層5R1を焼成し、焼成後の赤色レジスト層5R1の溶媒残留率を求めたところ、溶媒残留率は1%以下であり、表示面Sからみた赤色レジスト層5R1は赤色のままであった。さらに、上記ステップS13において、マスク42で覆われていない赤色レジスト層5R1を焼成し、焼成後の赤色レジスト層5R1の溶媒残留率を求めたところ、この場合の溶媒残留率も1%以下であり、表示面Sからみた赤色レジスト層5R1は赤色のままであった。
In step S9, when the red resist layer 5R1 that is not covered with the
比較例の液晶表示素子において、
コントラスト比は500:1と高い表示特性を示した。液晶表示素子の応答速度は20msであり、高速応答性を実現することができた。液晶表示素子を高温度(60℃)、かつ高湿度(80%)の環境内で1000時間連続点灯させて信頼性の試験を行なったが、表示ムラおよび焼き付きが無く表示品位も良好であり、高信頼性の液晶表示素子であることが確認できた。しかしながら、遮光部5のOD値は1.0未満であった。なお、遮光部5で光抜けが生じ、赤色の光が表示面Sに表示することになるため、遮光性能が不十分であることはいうまでもない。
In the liquid crystal display element of the comparative example,
The contrast ratio was as high as 500: 1 and the display characteristics were high. The response speed of the liquid crystal display element was 20 ms, and high-speed response could be realized. The liquid crystal display element was continuously lit for 1000 hours in an environment of high temperature (60 ° C.) and high humidity (80%), and a reliability test was performed. It was confirmed that this was a highly reliable liquid crystal display element. However, the OD value of the
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、マスク42は、メッシュ状の無機平板に開口部42aを設けて形成されていれば良い。これにより、溶媒揮発性を制御することが可能となり、赤色レジスト層5R1の溶媒が均一に残留させることができる。
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
着色レジストを塗布する順番は、上述した実施の形態に限定されるものではく、赤色レジスト、緑色レジストおよび青色レジストをいかなる順番で塗布しても良く、これにより、遮光部5が十分な遮光性能を有していれば良い。
The order in which the colored resist is applied is not limited to the above-described embodiment, and the red resist, the green resist, and the blue resist may be applied in any order, so that the
カラーフィルタ4および遮光部5を同一材料で同時に形成しない場合、遮光部を形成する材料は、赤色レジスト、緑色レジストおよび青色レジストに限定されるものではい。遮光部5を形成する際は、ガラス基板10上に、複数色の着色レジストを複数回重ねて塗布し、1回目の着色レジストの塗布により形成された着色レジスト層に、少なくとも2回目以降に塗布された着色レジストの着色顔料を吸着させて遮光部を形成すれば良い。
When the
このため、少なくとも2種類の着色レジストを用いて遮光部5を形成することが可能であり、遮光部を形成する際は、ガラス基板10上に第1着色レジストを塗布して着色レジスト層を形成し、その着色レジスト層に重ねて第1着色レジストと異なる第2着色レジストを塗布することにより、着色レジスト層に第2着色レジストの着色顔料を吸着させて遮光部を形成すれば良い。そして、遮光部5が十分な遮光性能を有していれば良い。
カラーフィルタ4、遮光部5および柱状スペーサ31はアレイ基板1側に形成されているが、これに限らず、遮光部形成基板としての対向基板2側に形成されていても良い。
For this reason, it is possible to form the
The
1…アレイ基板、2…対向基板、3…液晶層、4…カラーフィルタ、4R,4G,4B,5R…着色層、4Ra…赤色レジスト、4Ga…緑色レジスト、4Ba…青色レジスト、4R1,5R1…赤色レジスト層、4G1…緑色レジスト層、4B1…青色レジスト層、5…遮光部、10,20…ガラス基板、40…製造装置、41…ホットプレート、42…マスク、42a…開口部、100…マザーガラス、G,B…顔料。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記遮光部形成基板上に複数色の着色レジストを複数回重ねて塗布し、1回目の着色レジストの塗布により形成された着色レジスト層に、少なくとも2回目以降に塗布された着色レジストの着色顔料を吸着させて前記遮光部を形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 An array substrate having a plurality of wirings and a plurality of switching elements connected to the plurality of wirings, a counter substrate disposed opposite to the array substrate while maintaining a gap, and sandwiched between the array substrate and the counter substrate In a method for manufacturing a liquid crystal display element comprising: a liquid crystal layer that is formed; and a light-shielding portion formed on one of the array substrate and the opposing substrate.
A plurality of colored resists are applied to the light-shielding portion forming substrate in a plurality of times, and a colored resist color pigment applied at least a second time is applied to a colored resist layer formed by applying the first colored resist. A method of manufacturing a liquid crystal display element, wherein the light shielding portion is formed by adsorption.
前記着色レジスト層を加熱して未硬化状態の前記着色レジスト層を形成することにより、前記加熱後の着色レジスト層の溶媒残留率を前記加熱前の着色レジスト層の溶媒残留率と異ならせるとともに、前記マスクが載った着色レジスト層の溶媒残留率を前記マスクが載っていない着色レジスト層の溶媒残留率と異ならせることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。 After placing a mask on the colored resist layer,
By heating the colored resist layer to form the uncured colored resist layer, the solvent residual rate of the colored resist layer after heating is different from the solvent residual rate of the colored resist layer before heating, 2. The method of manufacturing a liquid crystal display element according to claim 1, wherein the residual solvent rate of the colored resist layer on which the mask is placed is different from the residual solvent rate of the colored resist layer on which the mask is not placed.
前記メッシュ状の前記マスクを載せた前記着色レジスト層を加熱することを特徴とする請求項3に記載の液晶表示素子の製造方法。 The mask is mesh-shaped;
The method for manufacturing a liquid crystal display element according to claim 3, wherein the colored resist layer on which the mesh-shaped mask is mounted is heated.
前記溶媒残留率が10%以上の着色レジスト層に、少なくとも2回目以降に塗布された着色レジストの着色顔料を吸着させて前記遮光部を形成することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。 When the solvent residual ratio of the colored resist layer immediately after exposing and developing the colored resist applied for the first time is 100%, and when the solvent evaporation is saturated by heating, the solvent residual ratio is 0%.
2. The liquid crystal display according to claim 1, wherein the light shielding portion is formed by adsorbing a colored pigment of a colored resist applied at least a second time or more to a colored resist layer having a solvent residual ratio of 10% or more. Device manufacturing method.
前記遮光部形成基板上に第1着色レジストを塗布して着色レジスト層を形成し、
前記着色レジスト層に重ねて前記第1着色レジストと異なる第2着色レジストを塗布することにより、前記着色レジスト層に前記第2着色レジストの着色顔料を吸着させて前記遮光部を形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 An array substrate having a plurality of wirings and a plurality of switching elements connected to the plurality of wirings, a counter substrate disposed opposite to the array substrate while maintaining a gap, and sandwiched between the array substrate and the counter substrate In a method for manufacturing a liquid crystal display element comprising: a liquid crystal layer that is formed; and a light-shielding portion formed on one of the array substrate and the opposing substrate.
Applying a first colored resist on the light shielding part forming substrate to form a colored resist layer;
Applying a second colored resist different from the first colored resist on the colored resist layer to adsorb the colored pigment of the second colored resist to the colored resist layer to form the light shielding portion. A method for manufacturing a liquid crystal display element.
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