JP4053122B2 - 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極基板上に着色層及びこの着色層周囲を覆う遮光膜を有するカラー液晶表示素子に係り、特に電極基板間の間隙に柱状スペーサを形成し、間隙を一定に保持して成る液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材からなる着色層及びこの着色層周囲を覆う額縁遮光層を有して成るカラーフィルタをいずれかに有する一対の電極基板を対向配置し、両基板の間隙に液晶組成物を封入して成るカラー液晶表示素子（以下カラーＬＣＤと略称する。）にあっては、両電極基板間の間隙を一定に保持するため、一般に、粒径の均一なプラスチックビーズ等からなるスペーサを両電極基板間に散在させている。
【０００３】
しかしながらこの様にスペーサを散在させてなるカラーＬＣＤにあっては、表示領域内に散在されたスペーサ周辺にて液晶組成物中の液晶分子の配向が乱れ、スペーサ周辺部から光がもれ、コントラストの低下を来すという問題を生じると共に、スペーサの均一な散布が難しく、散布の片寄りにより表示の不均一を生じ、表示品位の低下による表示不良により歩留まりの低下を招くという問題も生じていた。
【０００４】
このため、電極基板間に散在するスペーサに代えて、電極基板の額縁領域及び画像領域の非表示部にフォトレジストにより枠状スペーサ及び柱状スペーサを同時に形成し、両基板間の間隙を一定に保持するカラーＬＣＤも開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら枠状スペーサ及び柱状スペーサを有するカラーＬＣＤにあっては、カラーフィルタ形成時、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色層の形成工程及び、額縁遮光層、ブラックストライプ、ブラックマトリクス等の遮光層形成工程を実施した上に、更に枠状スペーサ及び柱状スペーサの形成工程を行わなければならず、製造工程の増大により製造時間を要すると共に製造コストの上昇を招くという問題を生じていた。
【０００６】
又、枠状スペーサ及び柱状スペーサを同時に形成する場合、枠状スペーサが柱状スペーサとほぼ同等の高さを有するのみでなく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色層との段差部で、盛り上がりが出来てしまい、シール剤にて両電極基板を固着して成る液晶セルの間隙に液晶組成物を注入する際、盛り上がりにより表示領域側への注入経路が塞がれ液晶組成物を注入し難くなり、注入時間が著しく増大され或いは注入不能により歩留まりを低下するという問題を生じていた。
【０００７】
そこで本発明は上記課題を除去するもので、コントラストの低下による表示不良を防止し、且つ製造工程数の増大や製造時間の増大によるコストの上昇を生じる事無く、良好な表示品位を得られ、製造歩留まりの高い液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法を提供する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する為の手段として、第１の基板と、この第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板周囲にて注入口を設けて前記間隙を囲繞し、前記第１の基板及び前記第２の基板を固着するシール手段と、前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに形成される着色層と、遮光材からなり前記着色層周縁にその内周部が重なって形成され、前記シール手段内側の少なくとも前記注入口に隣接する注入領域にて前記着色層上に盛り上がって形成される積層部分の高さを低減し、対向する前記第１あるいは第２のいずれかの基板との間にすきまを有してなる額縁遮光層と、この額縁遮光層と同一遮光材からなり前記額縁遮光層内側にて前記額縁遮光層と同時に形成され前記間隙を保持する様前記着色層上に積層される柱状スペーサと、前記シール手段に囲繞される領域に封入される液晶組成物とを設けるものである。
【０００９】
このように額縁遮光層の内周部と着色層の外周部が重なり合う構造をとった場合、この重なり合う部分のうち注入口に相当する領域の遮光層の厚みを薄くすることにより、液晶の注入を容易に行う事ができる。
【００１０】
又本発明は上記のように注入口に相当する領域の遮光層の厚みを薄くするための製造方法を提供するものである。すなわち、額縁遮光層パターンを形成する際に、着色層と額縁遮光層とが重なり合う領域のうち注入領域と、それ以外の領域における露光量を異ならせる事を特徴とする。また他の方法として着色層上の少なくとも注入領域の積層部分相当位置に発水性処理を施した後、額縁遮光層を形成する事を特徴とする。
【００１１】
上記構成により本発明は、着色層上に額縁遮光層及び柱状スペーサを同時に形成する事により、カラーＬＣＤの製造工程数を増大する事無く、表示品位の良好なスペーサにて電極基板間の間隙を均一に保持し表示品位の向上を図ると共に、少なくとも注入領域において額縁遮光層の膜厚を低減し、額縁遮光層と電極基板との間にすきまを形成する事により、液晶組成物をの注入を容易にし、液晶組成物注入不良による製造時間の増大或いは歩留まりの低下防止を図るものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図１乃至図５に示す第１の実施の形態を参照して説明する。１０は、アクティブマトリクス型のカラーＬＣＤであり、駆動素子としてのＴＦＴ１１を有する第１の基板であるアレイ基板１２及び、第２の基板である対向基板１３を対向配置して成る所定の間隙に液晶組成物１４を封入してなっている。
【００１３】
ここでアレイ基板１２は、ガラスからなる第１の絶縁基板１６上に走査線１７と一体のゲート電極１８を有し、ゲート絶縁膜２０を介しゲート電極１８上方に半導体層２１が配置され、ソース電極２２、信号線２３より枝別れして成るドレイン電極２４を有するＴＦＴ１１を有している。更にアレイ基板１２は、マトリクス状にパターン形成されＴＦＴ１１にて駆動されるインジウム錫酸化物（以下ＩＴＯと略称する。）からなる画素電極２６を有し、更にポリイミドからなる配向膜３７ａが塗布されている。
【００１４】
対向基板１３は、ガラスからなる第２の絶縁基板２７上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材２８、３０、３１をストライプ状に配置して成る着色層３２を有し、更に着色層３２の周縁には感光性の黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５からなる幅が２ｍｍの額縁遮光層３３が形成され、着色層３２の画像領域の非表示部には、額縁遮光層３３と同一材料からなりアレイ基板１２及び対向基板１３間の間隙を一定に保持する直径約２０μｍ、高さ約５μｍの柱状スペーサ３４が積層されている。ここで額縁遮光層３３は、着色層３２と重なる部分で盛り上がって形成され、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３間の間隙を一定に保持している。但し、額縁遮光層３３の後述するシール剤３８の注入口３８ａに隣接する注入領域３３ａは、その膜厚が低減され、アレイ基板１２との間にすきまｈ３を形成している。
【００１５】
３６は、柱状スペーサ３４が積層される着色層３２の画像領域に形成されるＩＴＯからなる対向電極であり、３７ｂは、ポリイミドからなる配向膜である。
【００１６】
そしてアレイ基板１２及び対向基板１３は、注入口３８ａを設けて表示領域周囲に塗布されるシール剤３８にて固着され、シール剤３８に囲繞される間隙に液晶組成物１４を封入している。
【００１７】
次にカラーＬＣＤ１０の製造工程について述べる。アレイ基板１２にあっては、厚さ１．１ｍｍのコーニング社製のガラス＃７０５９からなる第１の絶縁基板１６上に、成膜技術及びフォトリソグラフィ技術を繰り返し、走査線１７、信号線２３、ＴＦＴ１１及び画素電極２６を形成する。その後、ポリイミドであるＡＬ−１０５１（日本合成ゴム（株）製）を全面に５００ｎｍ塗布し、ラビング処理を行い配向膜３７ａを形成する。
【００１８】
次に、対向基板１３にあっては、厚さ１．１ｍｍのコーニング社製のガラス＃７０５９からなる第２の絶縁基板２７上に、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ＣＲ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５をスピンナーにて全面塗布し、赤を着色したい部分に光を照射するフォトマスク（図示せず）を介し、３６５ｎｍの波長光を１００ｍＪ／cm2 照射し、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の１％水溶液で１０秒間現像し、赤（Ｒ）の色材２８を配置し２３０℃で１時間焼成する。同様にして緑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ＣＧ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）及び青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ＣＢ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）を用い、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色材３０、３１を配置し、それぞれ２３０℃で１時間焼成し膜厚３．０μｍの着色層３２を形成する。
【００１９】
次いで黒色の顔料を３０〜４０重量含有する黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５をスピンナーを用いて６μｍ塗布し、９０℃で１０分乾燥後、図５に示す様に露光低減パターン４２ａを有する額縁遮光層パターン４２及び、柱状スペーサパターン４３が形成されるフォトマスク４１を用い、図４（イ）に示すように３６５ｎｍの波長光Ｌ１を３００ｍＪ／cm2 照射し黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を露光する。但しフォトマスク４１の露光低減パターン４２ａは、額縁遮光層３３の、シール剤３８の注入口３８ａに隣接する位置において、着色層３２と重なって盛り上がった注入領域３３ａを露光する際の露光量が、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下に成るよう、透光領域及び遮光領域が交互にストライプ状に形成されている。
【００２０】
次に露光後の黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５をｐＨ１１．５のアルカリ水溶液で現像し、更に２００℃で１時間焼成する。これにより図４（ロ）に示すように着色層３２周縁に膜厚５．０μｍの額縁遮光層３３が形成され、着色層３２上に柱状スペーサ３４が積層形成される。但し着色層３２との段差により盛り上がった額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあっては、フォトマスク４１の露光低減パターン４２ａがストライプ状に形成され、ストライプより回り込んだ光により露光されるが、その露光量が黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下であることから、十分パターニングされず、現像時に膜減りを生じて、その膜厚ｈ１は１μｍ以下であり、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５塗装時の約５．０μｍの膜厚ｈ２に比し低減される。
【００２１】
次いでスパッタ法にてＩＴＯ膜を１５００オングストローム成膜して対向電極３６を形成し、その上にＡＬ−１０５１（日本合成ゴム（株）製）を全面に５００ｎｍ塗布し、ラビング処理を行い配向膜３７ｂを形成する。
【００２２】
この後対向基板１３の画素領域周辺に沿って、注入口３８ａを設けてシール剤３８を印刷し、配向膜３７ａ，３７ｂのそれぞれのラビング方向が９０度に成るようアレイ基板１２及び対向基板１３を配置した後、シール剤３８を加熱硬化して両基板１２、１３を固着し液晶セルを形成する。この時、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあってはアレイ基板１２との間にすきまｈ３が形成される。
【００２３】
次いで減圧注入法等により注入口３８ａより液晶組成物１４であるＺＬＩ−１６６５（Ｅ．メルク社製）にカイラル剤を０．１wt％添加したものを注入する。この注入時、注入口３８ａに隣接する額縁遮光層３３の注入領域３３ａは、パターン形成時に膜厚が低減されており、アレイ基板１２との間にすきまｈ３が形成されている事から、液晶組成物１４は、すきまｈ３からスムースに注入される。そして液晶組成物１４注入後、注入口３８ａを紫外線硬化樹脂４６で封止しカラーＬＣＤ１０を完成する。
【００２４】
このように構成すれば、表示品位の低下による歩留まりの低下を防止するため、スペーサを散在することなく、画像領域の非表示部に黒色樹脂からなる柱状スペーサ３４を形成してアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、従来のガラスやプラスッチックのようにスペーサからの光漏れによりコントラストの低下を来したり、スペーサの片寄りにより表示品位を低下することがなく、歩留まりの向上を図れる。更に、柱状スペーサ３４を、額縁遮光層３３と同一材料且つ同一工程にて形成出来ることから、製造工程の増大による製造コストの上昇を生じる事が無く、カラーＬＣＤ１０の低価格化を図る事が出来る。
【００２５】
又額縁遮光層３３の注入領域３３ａは、黒色樹脂３５への露光光量を限界解像度以下にするためのストライプ状の露光低減パターン４２ａを有するフォトマスク４１を用いて露光及び現像するのみで、その膜厚をきわめて容易に低減出来、アレイ基板１２との間にすきまｈ３を形成出来るので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ３からスムースに注入出来、注入時間の増大を招いたり、注入不良による歩留まりの低下を生じる事もない。
【００２６】
尚本実施の形態においては、額縁遮光層３３の着色層３２に積層され盛り上がった部分のうちの注入領域３３ａのみがその高さを低減され、その周囲の領域は、柱状スペーサ３４と同等の高さを有し、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３間の間隙を保持する事から、両基板１２、１３間の間隙の均一化をより確実に行う事が出来る。
【００２７】
次に本発明を図６及び図７に示す第２の実施の形態を参照して説明する。本実施の形態は、黒色樹脂を露光する際、額縁遮光層の注入領域に対する露光光量を限界解像度以下にするため、フォトマスクの、露光低減パターンをドット状に形成するものであり、他は第１の実施の形態と同一である事から、同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
即ちカラーＬＣＤ１０の対向基板１３形成時、第２の絶縁基板２７上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材２８、３０、３１をストライプ状に配置して成る着色層３２を形成し、次いで黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を塗布した後、図７に示す様に、露光低減パターン４７ａを有する額縁遮光層パターン４７及び、柱状スペーサパターン４８が形成されるフォトマスク５０を用い、図６（イ）に示すように３６５ｎｍの波長光Ｌ１を３００ｍＪ／cm2 照射し黒色樹脂ＣＫ−２０００８富士ハントテクノロジ８株９製９３５を露光する。但しフォトマスク５０の露光低減パターン４７ａは、額縁遮光層３３の、シール剤３８の注入口３８ａに隣接する注入領域３３ａを露光する際の露光量が、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下に成るよう、ドット状に形成されている。
【００２９】
これにより露光後のアルカリ水溶液による現像及び焼成を行うと、図６（ロ）に示すように、着色層３２周縁に膜厚５．０μｍの額縁遮光層３３が形成され、着色層３２上に柱状スペーサ３４が積層形成される。但し着色層３２との段差により盛り上がっていた額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあっては、フォトマスク５０の露光低減パターン４７ａのドットより回り込んだ光により露光が成され、その露光量が黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下であることから、十分パターニングされず、第１の実施の形態と同様現像時に膜減りを生じて、その膜厚ｈ４は、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５塗装時の約５．０μｍの膜厚ｈ２に比し低減される。
【００３０】
そしてシール剤３８を加熱硬化して液晶セルを形成する際、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあってはアレイ基板１２との間にすきまｈ５が形成される。従って液晶組成物１４注入時、注入口３８ａから注入される液晶組成物１４は、すきまｈ５から液晶セル内にスムースに注入される。
【００３１】
このように構成すれば、第１の実施の形態と同様、画像領域の非表示部に黒色樹脂からなる柱状スペーサ３４を形成してアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、従来の様にスペーサからの光漏れによるコントラストの低下や、スペーサの片寄りによる表示品位の低下を来すことがなく、歩留まりの向上を図れる。更に、製造工程の増大を招く事がなく、製造コストの上昇を防止出来、カラーＬＣＤ１０の低価格化を図る事が出来る。
【００３２】
又ドット状の露光低減パターン４７ａを有するフォトマスク５０を用いて黒色樹脂３５を露光するのみで、額縁遮光層３３の注入領域３３ａの膜厚をきわめて容易に低減出来、アレイ基板１２との間にすきまｈ５を形成出来るので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ５からスムースに注入出来、注入時間の増大を招いたり、注入不良による歩留まりの低下を生じる事もない。更に注入領域３３ａ以外の領域において、額縁遮光層３３は、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、両基板１２、１３間の間隙の均一化をより確実に行う事が出来る。
【００３３】
次に本発明を図８に示す第３の実施の形態を参照して説明する。本実施の形態は、黒色樹脂を露光する際、注入領域を露光する第１のフォトマスクと注入領域を露光しない第２のフォトマスクの２枚のフォトマスクを用いて黒色樹脂を２回に分けて露光することにより、額縁遮光層の注入領域への露光光量を限界解像度以下にするものであり、他は第１の実施の形態と同一である事から、同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
即ちカラーＬＣＤ１０の対向基板１３形成時、第２の絶縁基板２７上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材２８、３０、３１をストライプ状に配置して成る着色層３２を形成し、次いで黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を塗布した後、図８（イ）に示す様に第１の額縁遮光層パターン５２及び柱状スペーサパターン５３が形成される第１のフォトマスク５７を用いて、３６５ｎｍの波長光Ｌ１を全照射光量の４０％である１２０ｍＪ／cm2 照射する第１の露光工程を実施する。ここでフォトマスク５７の第１の額縁遮光層パターン５２にあっては、額縁遮光層３３の注入領域３３ａ上方の注入領域相当部分５２ａが開口されている。これにより黒色樹脂３５の、第１の額縁遮光層パターン５２及び柱状スペーサパターン５３に対応する領域は、限界解像度以下の露光が成される。
【００３５】
次いで、図８（ロ）に示す様に第２の額縁遮光層パターン５４及び柱状スペーサパターン５３が形成される第２のフォトマスク５８を用いて、３６５ｎｍの波長光Ｌ１を全照射光量３００ｍＪ／cm2 の６０％である１８０ｍＪ／cm2 照射する第２の露光工程を実施する。ここでフォトマスク５８の第２の額縁遮光層パターン５４にあっては、額縁遮光層３３の注入領域３３ａ上方の注入領域相当部分５４ａが塞がれている。
【００３６】
この結果、額縁遮光層３３の注入領域３３ａを除く第２の額縁遮光層パターン５４及び柱状スペーサパターン５３領域には、限界解像度以上の露光が成される。
【００３７】
この後アルカリ水溶液にて現像及び焼成をおこなうと、図８（ハ）に示すように着色層３２上に膜厚５．０μｍの額縁遮光層３３及び柱状スペーサ３４を積層形成すると共に、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあっては、その露光量が黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下であることから、十分パターニングされず、第１の実施の形態と同様現像時に膜減りを生じて、その膜厚ｈ６は、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５塗装時の約５．０μｍの膜厚ｈ２に比し低減される。
【００３８】
そして液晶セルを形成する際、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあってはアレイ基板１２との間にすきまｈ７が形成され、液晶組成物１４注入時、液晶組成物１４は、すきまｈ７から液晶セル内にスムースに注入される。
【００３９】
このように構成すれば、第１の実施の形態と同様、柱状スペーサ３４が黒色樹脂にて画像領域の非表示部に形成されることから、従来の様にスペーサからの光漏れによるコントラストの低下や、スペーサの片寄りによる表示品位の低下を来すことがなく、歩留まりの向上を図れる。更に、製造工程の増大による製造コストの上昇を防止出来、カラーＬＣＤ１０の低価格化を図る事が出来る。
【００４０】
そして額縁遮光層３３の注入領域３３ａの膜厚が低減されており、アレイ基板１２との間にすきまｈ７を形成しているので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ７からスムースに注入出来、注入時間の増大を招いたり、注入不良による歩留まりの低下を生じる事もない。更に注入領域３３ａ以外の領域において、額縁遮光層３３は、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、両基板１２、１３間の間隙の均一化をより確実に行う事が出来る。
【００４１】
次に本発明を図９に示す第４の実施の形態を参照して説明する。本実施の形態は、着色層の注入領域に相当する領域に発水処理を行った後黒色樹脂を塗布する一方、露光時にあっては、注入領域を含め額縁遮光層及び柱状スペーサを均一露光光量にて照射するものであり、他は第１の実施の形態と同一である事から、同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
即ちカラーＬＣＤ１０の対向基板１３形成時、第２の絶縁基板２７上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材２８、３０、３１をストライプ状に配置して成る着色層３２を形成した後、フォトマスク６０を用いて、図９（イ）に示すように着色層３２上の額縁遮光層３３の注入領域３３ａが形成される部分に、２００ｍＪ／cm2 の紫外線Ｌ２を照射して発水性処理を行い密着性を低下させる。次いで黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を塗布した後、注入領域３３ａを含む額縁遮光層３３全域を均一に露光するよう開口される額縁遮光層パターン６１及び柱状スペーサパターン６２が形成されるフォトマスク６３を用いて、図９（ロ）に示すように３６５ｎｍの波長光Ｌ１を３００ｍＪ／cm2 照射し、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を露光する。
【００４３】
この後アルカリ水溶液にて現像し更に２００℃で１時間焼成し、着色層３２周縁に膜厚５．０μｍの額縁遮光層３３を形成し、着色層３２上に柱状スペーサ３４を積層形成する。但し着色層３２との段差により盛り上がっていた額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあっては、着色層３２の密着力が低下しており、図９（ハ）に示す様に現像時黒色樹脂が抜け落ちて、その膜厚ｈ８は、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５塗装時の約５．０μｍの膜厚ｈ２に比し低減される。
【００４４】
そして液晶セルを形成する際、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあってはアレイ基板１２との間にすきまｈ９が形成され、液晶組成物１４注入時、液晶組成物１４は、すきまｈ９から液晶セル内にスムースに注入される。
【００４５】
このように構成すれば、第１の実施の形態と同様、柱状スペーサ３４が黒色樹脂３５にて画像領域の非表示部に形成されることから、従来の様にスペーサからの光漏れによるコントラストの低下や、スペーサの片寄りによる表示品位の低下を来すことがなく、歩留まりの向上を図れる。又従来の様に配線とスペーサ間での寄生容量の発生により印可電圧のなまりや遅延の発生を生じる事もなく表示品位の向上を図れる。更に、製造工程の増大による製造コストの上昇を防止出来、カラーＬＣＤ１０の低価格化を図る事が出来る。
【００４６】
そして額縁遮光層３３の注入領域３３ａの膜厚が低減されており、アレイ基板１２との間にすきまｈ９を形成しているので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ９からスムースに注入出来、注入時間の増大を招いたり、注入不良による歩留まりの低下を生じる事もない。更に注入領域３３ａ以外の領域において、額縁遮光層３３は、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、両基板１２、１３間の間隙の均一化をより確実に行う事が出来る。
【００４７】
次に本発明を図１０に示す第５の実施の形態を参照して説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態と同様に着色層３２と重なる額縁遮光層３３のうち注入領域３３ａのみ露光量が異なるマスク６８を用い、遮光材料６５の顔料の含有量を１０〜２０重量％と低濃度としている。このように低濃度の顔料含有である遮光材料６５を用い図１０（イ）、（ロ）に示す様な露光、現像後の、焼成時に遮光材料６５の樹脂が溶融して、着色層３２に重なる額縁遮光層３３ａの樹脂部が溶融により着色層３２に重ならない額縁遮光層３３ｂへ流れ込み、結果として図１０（ハ）に示す様に、着色層３２に重なる額縁遮光層３３ａの厚みを薄くすることができる。
【００４８】
このように構成すれば、第１の実施の形態と同様、額縁遮光層３３の注入領域３３ａの膜厚が低減されており、アレイ基板１２との間にすきまｈ１２を形成しているので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ１２からスムースに注入出来る。
【００４９】
尚本発明は上記実施の形態に限られるものでなくその趣旨を変えない範囲での変更は可能であって、例えば第１及び第２の基板の間隙サイズは限定されないし、着色層や遮光材の材料等も限定されない。
【００５０】
又着色層は第１及び第２のいずれの電極基板に設けても良く、図１１及び図１２に示す第１の変形例の様に、カラーＬＣＤ６９のアレイ基板７０のガラス基板７１上に走査線７２及び信号線７５等の配線やＴＦＴ７３を形成した上に、第１の実施の形態の着色層と同様にして、赤（Ｒ）の色材７４、緑（Ｇ）の色材７６、青（Ｂ）の色材（図示せず）をストライプ状に配置して成る着色層７８を形成し、その上に注入領域８０ａの膜厚が低減される額縁遮光層８０及び柱状スペーサ８１を積層形成するようにしても良い。
【００５１】
尚、８１は画素電極、８２は配向膜である。又８３はガラス基板８４上に対向電極８６、配向膜８７を有する対向基板で有り、８８は、液晶組成物７７注入口８８ａを設けてアレイ基板７０及び対向基板８２を固着するシール剤である。
【００５２】
更に額縁遮光層は、着色層周縁を遮光可能であればその形状は任意で有り、前述の実施の形態にあっては、シール剤の注入口に隣接する注入領域の遮光材の膜厚を低減し、その周辺の膜厚は柱状スペーサと同等にする事により、柱状スペーサと共に、液晶セルのスペーサとしての機能を果たす様にされているが、例えば、第１の実施の形態において、黒色樹脂を、図１３に示す第２の変形例のように、額縁遮光層パターン９０、柱状スペーサパターン９１が形成されるフォトマスク９２の、着色層周縁領域に相当する全周に透光領域と遮光領域が交互にストライプ状に形成される露光低減パターン９０ａを形成し、現像時、額縁遮光層の内の着色層との段差により盛り上がった周縁領域の高さを全て低減する等しても良い。このようにすれば液晶組成物注入時、シール剤の注入口から注入された液晶組成物は、額縁遮光層の周囲全域から画像領域内に注入可能となり、その注入時間が短縮される。
【００５３】
更に柱状スペーサは、着色層上にて、各色材の間にストライプ状に形成したり、或いは画素電極周囲にマトリクス状に形成し、ブラックストライプやブラックマトリクス等の遮光層を兼用する等しても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、額縁遮光層の、着色層との段差により盛り上がった領域の遮光材の厚みを低減することにより、電極基板との間にすきまが形成される事から、液晶セルへの液晶組成物注入時、遮光材により注入が阻止され、注入時間の増大を招いたり、注入不良により歩留まりの低下を生じる事もなく、良好な製造プロセスを得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の一部概略平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の図１のＡ１−Ａ２、Ａ３−Ａ４線における概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の図１のＢ１−Ｂ２線における概略断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）はその黒色樹脂露光時、（ロ）はその黒色樹脂焼成時を示す概略説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）はその黒色樹脂露光時、（ロ）はその黒色樹脂焼成時を示す概略説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）はその黒色樹脂への第１の露光工程時、（ロ）はその黒色樹脂への第２の露光工程時、（ハ）はその黒色樹脂焼成時を示す概略説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）は着色層の発水性処理時、（ロ）はその黒色樹脂露光時、（ハ）はその黒色樹脂焼成時を示す概略説明図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）はその黒色樹脂塗布時、（ロ）はその黒色樹脂現像後の焼成時を示す概略説明図である。
【図１１】本発明の第１の変形例の液晶表示素子の一部概略平面図である。
【図１２】本発明の第１の変形例の液晶表示素子の図１１のＣ１−Ｃ２、Ｃ３−Ｃ４線における概略断面図である。
【図１３】本発明の第２の変形例のフォトマスクを示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０…カラーＬＣＤ
１１…ＴＦＴ
１２…アレイ基板
１３…対向基板
１４…液晶組成物
１６…第１の絶縁基板
１７…走査線
２３…信号線
２６…画素電極
２７…第２の絶縁基板
２８、３０、３１…３原色の色材
３２…着色層
３３…額縁遮光層
３３ａ…注入領域
３４…柱状スペーサ
３５…黒色樹脂
３６…対向電極
３７ａ、３７ｂ…配向膜
３８…シール剤
３８ａ…注入口
４１…フォトマスク
４２…額縁遮光層パターン
４２ａ…注入領域相当部分
４３…柱状スペーサパターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極基板上に着色層及びこの着色層周囲を覆う遮光膜を有するカラー液晶表示素子に係り、特に電極基板間の間隙に柱状スペーサを形成し、間隙を一定に保持して成る液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材からなる着色層及びこの着色層周囲を覆う額縁遮光層を有して成るカラーフィルタをいずれかに有する一対の電極基板を対向配置し、両基板の間隙に液晶組成物を封入して成るカラー液晶表示素子（以下カラーＬＣＤと略称する。）にあっては、両電極基板間の間隙を一定に保持するため、一般に、粒径の均一なプラスチックビーズ等からなるスペーサを両電極基板間に散在させている。
【０００３】
しかしながらこの様にスペーサを散在させてなるカラーＬＣＤにあっては、表示領域内に散在されたスペーサ周辺にて液晶組成物中の液晶分子の配向が乱れ、スペーサ周辺部から光がもれ、コントラストの低下を来すという問題を生じると共に、スペーサの均一な散布が難しく、散布の片寄りにより表示の不均一を生じ、表示品位の低下による表示不良により歩留まりの低下を招くという問題も生じていた。
【０００４】
このため、電極基板間に散在するスペーサに代えて、電極基板の額縁領域及び画像領域の非表示部にフォトレジストにより枠状スペーサ及び柱状スペーサを同時に形成し、両基板間の間隙を一定に保持するカラーＬＣＤも開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら枠状スペーサ及び柱状スペーサを有するカラーＬＣＤにあっては、カラーフィルタ形成時、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色層の形成工程及び、額縁遮光層、ブラックストライプ、ブラックマトリクス等の遮光層形成工程を実施した上に、更に枠状スペーサ及び柱状スペーサの形成工程を行わなければならず、製造工程の増大により製造時間を要すると共に製造コストの上昇を招くという問題を生じていた。
【０００６】
又、枠状スペーサ及び柱状スペーサを同時に形成する場合、枠状スペーサが柱状スペーサとほぼ同等の高さを有するのみでなく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色層との段差部で、盛り上がりが出来てしまい、シール剤にて両電極基板を固着して成る液晶セルの間隙に液晶組成物を注入する際、盛り上がりにより表示領域側への注入経路が塞がれ液晶組成物を注入し難くなり、注入時間が著しく増大され或いは注入不能により歩留まりを低下するという問題を生じていた。
【０００７】
そこで本発明は上記課題を除去するもので、コントラストの低下による表示不良を防止し、且つ製造工程数の増大や製造時間の増大によるコストの上昇を生じる事無く、良好な表示品位を得られ、製造歩留まりの高い液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法を提供する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する為の手段として、第１の基板と、この第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板周囲にて注入口を設けて前記間隙を囲繞し、前記第１の基板及び前記第２の基板を固着するシール手段と、前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに形成される着色層と、遮光材からなり前記着色層周縁にその内周部が重なって形成され、前記シール手段内側の少なくとも前記注入口に隣接する注入領域にて前記着色層上に盛り上がって形成される積層部分の高さを低減し、対向する前記第１あるいは第２のいずれかの基板との間にすきまを有してなる額縁遮光層と、この額縁遮光層と同一遮光材からなり前記額縁遮光層内側にて前記額縁遮光層と同時に形成され前記間隙を保持する様前記着色層上に積層される柱状スペーサと、前記シール手段に囲繞される領域に封入される液晶組成物とを設けるものである。
【０００９】
このように額縁遮光層の内周部と着色層の外周部が重なり合う構造をとった場合、この重なり合う部分のうち注入口に相当する領域の遮光層の厚みを薄くすることにより、液晶の注入を容易に行う事ができる。
【００１０】
又本発明は上記のように注入口に相当する領域の遮光層の厚みを薄くするための製造方法を提供するものである。すなわち、額縁遮光層パターンを形成する際に、着色層と額縁遮光層とが重なり合う領域のうち注入領域と、それ以外の領域における露光量を異ならせる事を特徴とする。また他の方法として着色層上の少なくとも注入領域の積層部分相当位置に発水性処理を施した後、額縁遮光層を形成する事を特徴とする。
【００１１】
上記構成により本発明は、着色層上に額縁遮光層及び柱状スペーサを同時に形成する事により、カラーＬＣＤの製造工程数を増大する事無く、表示品位の良好なスペーサにて電極基板間の間隙を均一に保持し表示品位の向上を図ると共に、少なくとも注入領域において額縁遮光層の膜厚を低減し、額縁遮光層と電極基板との間にすきまを形成する事により、液晶組成物をの注入を容易にし、液晶組成物注入不良による製造時間の増大或いは歩留まりの低下防止を図るものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図１乃至図５に示す第１の実施の形態を参照して説明する。１０は、アクティブマトリクス型のカラーＬＣＤであり、駆動素子としてのＴＦＴ１１を有する第１の基板であるアレイ基板１２及び、第２の基板である対向基板１３を対向配置して成る所定の間隙に液晶組成物１４を封入してなっている。
【００１３】
ここでアレイ基板１２は、ガラスからなる第１の絶縁基板１６上に走査線１７と一体のゲート電極１８を有し、ゲート絶縁膜２０を介しゲート電極１８上方に半導体層２１が配置され、ソース電極２２、信号線２３より枝別れして成るドレイン電極２４を有するＴＦＴ１１を有している。更にアレイ基板１２は、マトリクス状にパターン形成されＴＦＴ１１にて駆動されるインジウム錫酸化物（以下ＩＴＯと略称する。）からなる画素電極２６を有し、更にポリイミドからなる配向膜３７ａが塗布されている。
【００１４】
対向基板１３は、ガラスからなる第２の絶縁基板２７上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材２８、３０、３１をストライプ状に配置して成る着色層３２を有し、更に着色層３２の周縁には感光性の黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５からなる幅が２ｍｍの額縁遮光層３３が形成され、着色層３２の画像領域の非表示部には、額縁遮光層３３と同一材料からなりアレイ基板１２及び対向基板１３間の間隙を一定に保持する直径約２０μｍ、高さ約５μｍの柱状スペーサ３４が積層されている。ここで額縁遮光層３３は、着色層３２と重なる部分で盛り上がって形成され、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３間の間隙を一定に保持している。但し、額縁遮光層３３の後述するシール剤３８の注入口３８ａに隣接する注入領域３３ａは、その膜厚が低減され、アレイ基板１２との間にすきまｈ３を形成している。
【００１５】
３６は、柱状スペーサ３４が積層される着色層３２の画像領域に形成されるＩＴＯからなる対向電極であり、３７ｂは、ポリイミドからなる配向膜である。
【００１６】
そしてアレイ基板１２及び対向基板１３は、注入口３８ａを設けて表示領域周囲に塗布されるシール剤３８にて固着され、シール剤３８に囲繞される間隙に液晶組成物１４を封入している。
【００１７】
次にカラーＬＣＤ１０の製造工程について述べる。アレイ基板１２にあっては、厚さ１．１ｍｍのコーニング社製のガラス＃７０５９からなる第１の絶縁基板１６上に、成膜技術及びフォトリソグラフィ技術を繰り返し、走査線１７、信号線２３、ＴＦＴ１１及び画素電極２６を形成する。その後、ポリイミドであるＡＬ−１０５１（日本合成ゴム（株）製）を全面に５００ｎｍ塗布し、ラビング処理を行い配向膜３７ａを形成する。
【００１８】
次に、対向基板１３にあっては、厚さ１．１ｍｍのコーニング社製のガラス＃７０５９からなる第２の絶縁基板２７上に、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ＣＲ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５をスピンナーにて全面塗布し、赤を着色したい部分に光を照射するフォトマスク（図示せず）を介し、３６５ｎｍの波長光を１００ｍＪ／cm2 照射し、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の１％水溶液で１０秒間現像し、赤（Ｒ）の色材２８を配置し２３０℃で１時間焼成する。同様にして緑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ＣＧ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）及び青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ＣＢ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）を用い、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色材３０、３１を配置し、それぞれ２３０℃で１時間焼成し膜厚３．０μｍの着色層３２を形成する。
【００１９】
次いで黒色の顔料を３０〜４０重量含有する黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５をスピンナーを用いて６μｍ塗布し、９０℃で１０分乾燥後、図５に示す様に露光低減パターン４２ａを有する額縁遮光層パターン４２及び、柱状スペーサパターン４３が形成されるフォトマスク４１を用い、図４（イ）に示すように３６５ｎｍの波長光Ｌ１を３００ｍＪ／cm2 照射し黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を露光する。但しフォトマスク４１の露光低減パターン４２ａは、額縁遮光層３３の、シール剤３８の注入口３８ａに隣接する位置において、着色層３２と重なって盛り上がった注入領域３３ａを露光する際の露光量が、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下に成るよう、透光領域及び遮光領域が交互にストライプ状に形成されている。
【００２０】
次に露光後の黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５をｐＨ１１．５のアルカリ水溶液で現像し、更に２００℃で１時間焼成する。これにより図４（ロ）に示すように着色層３２周縁に膜厚５．０μｍの額縁遮光層３３が形成され、着色層３２上に柱状スペーサ３４が積層形成される。但し着色層３２との段差により盛り上がった額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあっては、フォトマスク４１の露光低減パターン４２ａがストライプ状に形成され、ストライプより回り込んだ光により露光されるが、その露光量が黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下であることから、十分パターニングされず、現像時に膜減りを生じて、その膜厚ｈ１は１μｍ以下であり、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５塗装時の約５．０μｍの膜厚ｈ２に比し低減される。
【００２１】
次いでスパッタ法にてＩＴＯ膜を１５００オングストローム成膜して対向電極３６を形成し、その上にＡＬ−１０５１（日本合成ゴム（株）製）を全面に５００ｎｍ塗布し、ラビング処理を行い配向膜３７ｂを形成する。
【００２２】
この後対向基板１３の画素領域周辺に沿って、注入口３８ａを設けてシール剤３８を印刷し、配向膜３７ａ，３７ｂのそれぞれのラビング方向が９０度に成るようアレイ基板１２及び対向基板１３を配置した後、シール剤３８を加熱硬化して両基板１２、１３を固着し液晶セルを形成する。この時、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあってはアレイ基板１２との間にすきまｈ３が形成される。
【００２３】
次いで減圧注入法等により注入口３８ａより液晶組成物１４であるＺＬＩ−１６６５（Ｅ．メルク社製）にカイラル剤を０．１wt％添加したものを注入する。この注入時、注入口３８ａに隣接する額縁遮光層３３の注入領域３３ａは、パターン形成時に膜厚が低減されており、アレイ基板１２との間にすきまｈ３が形成されている事から、液晶組成物１４は、すきまｈ３からスムースに注入される。そして液晶組成物１４注入後、注入口３８ａを紫外線硬化樹脂４６で封止しカラーＬＣＤ１０を完成する。
【００２４】
このように構成すれば、表示品位の低下による歩留まりの低下を防止するため、スペーサを散在することなく、画像領域の非表示部に黒色樹脂からなる柱状スペーサ３４を形成してアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、従来のガラスやプラスッチックのようにスペーサからの光漏れによりコントラストの低下を来したり、スペーサの片寄りにより表示品位を低下することがなく、歩留まりの向上を図れる。更に、柱状スペーサ３４を、額縁遮光層３３と同一材料且つ同一工程にて形成出来ることから、製造工程の増大による製造コストの上昇を生じる事が無く、カラーＬＣＤ１０の低価格化を図る事が出来る。
【００２５】
又額縁遮光層３３の注入領域３３ａは、黒色樹脂３５への露光光量を限界解像度以下にするためのストライプ状の露光低減パターン４２ａを有するフォトマスク４１を用いて露光及び現像するのみで、その膜厚をきわめて容易に低減出来、アレイ基板１２との間にすきまｈ３を形成出来るので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ３からスムースに注入出来、注入時間の増大を招いたり、注入不良による歩留まりの低下を生じる事もない。
【００２６】
尚本実施の形態においては、額縁遮光層３３の着色層３２に積層され盛り上がった部分のうちの注入領域３３ａのみがその高さを低減され、その周囲の領域は、柱状スペーサ３４と同等の高さを有し、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３間の間隙を保持する事から、両基板１２、１３間の間隙の均一化をより確実に行う事が出来る。
【００２７】
次に本発明を図６及び図７に示す第２の実施の形態を参照して説明する。本実施の形態は、黒色樹脂を露光する際、額縁遮光層の注入領域に対する露光光量を限界解像度以下にするため、フォトマスクの、露光低減パターンをドット状に形成するものであり、他は第１の実施の形態と同一である事から、同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
即ちカラーＬＣＤ１０の対向基板１３形成時、第２の絶縁基板２７上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材２８、３０、３１をストライプ状に配置して成る着色層３２を形成し、次いで黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を塗布した後、図７に示す様に、露光低減パターン４７ａを有する額縁遮光層パターン４７及び、柱状スペーサパターン４８が形成されるフォトマスク５０を用い、図６（イ）に示すように３６５ｎｍの波長光Ｌ１を３００ｍＪ／cm2 照射し黒色樹脂ＣＫ−２０００８富士ハントテクノロジ８株９製９３５を露光する。但しフォトマスク５０の露光低減パターン４７ａは、額縁遮光層３３の、シール剤３８の注入口３８ａに隣接する注入領域３３ａを露光する際の露光量が、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下に成るよう、ドット状に形成されている。
【００２９】
これにより露光後のアルカリ水溶液による現像及び焼成を行うと、図６（ロ）に示すように、着色層３２周縁に膜厚５．０μｍの額縁遮光層３３が形成され、着色層３２上に柱状スペーサ３４が積層形成される。但し着色層３２との段差により盛り上がっていた額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあっては、フォトマスク５０の露光低減パターン４７ａのドットより回り込んだ光により露光が成され、その露光量が黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下であることから、十分パターニングされず、第１の実施の形態と同様現像時に膜減りを生じて、その膜厚ｈ４は、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５塗装時の約５．０μｍの膜厚ｈ２に比し低減される。
【００３０】
そしてシール剤３８を加熱硬化して液晶セルを形成する際、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあってはアレイ基板１２との間にすきまｈ５が形成される。従って液晶組成物１４注入時、注入口３８ａから注入される液晶組成物１４は、すきまｈ５から液晶セル内にスムースに注入される。
【００３１】
このように構成すれば、第１の実施の形態と同様、画像領域の非表示部に黒色樹脂からなる柱状スペーサ３４を形成してアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、従来の様にスペーサからの光漏れによるコントラストの低下や、スペーサの片寄りによる表示品位の低下を来すことがなく、歩留まりの向上を図れる。更に、製造工程の増大を招く事がなく、製造コストの上昇を防止出来、カラーＬＣＤ１０の低価格化を図る事が出来る。
【００３２】
又ドット状の露光低減パターン４７ａを有するフォトマスク５０を用いて黒色樹脂３５を露光するのみで、額縁遮光層３３の注入領域３３ａの膜厚をきわめて容易に低減出来、アレイ基板１２との間にすきまｈ５を形成出来るので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ５からスムースに注入出来、注入時間の増大を招いたり、注入不良による歩留まりの低下を生じる事もない。更に注入領域３３ａ以外の領域において、額縁遮光層３３は、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、両基板１２、１３間の間隙の均一化をより確実に行う事が出来る。
【００３３】
次に本発明を図８に示す第３の実施の形態を参照して説明する。本実施の形態は、黒色樹脂を露光する際、注入領域を露光する第１のフォトマスクと注入領域を露光しない第２のフォトマスクの２枚のフォトマスクを用いて黒色樹脂を２回に分けて露光することにより、額縁遮光層の注入領域への露光光量を限界解像度以下にするものであり、他は第１の実施の形態と同一である事から、同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
即ちカラーＬＣＤ１０の対向基板１３形成時、第２の絶縁基板２７上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材２８、３０、３１をストライプ状に配置して成る着色層３２を形成し、次いで黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を塗布した後、図８（イ）に示す様に第１の額縁遮光層パターン５２及び柱状スペーサパターン５３が形成される第１のフォトマスク５７を用いて、３６５ｎｍの波長光Ｌ１を全照射光量の４０％である１２０ｍＪ／cm2 照射する第１の露光工程を実施する。ここでフォトマスク５７の第１の額縁遮光層パターン５２にあっては、額縁遮光層３３の注入領域３３ａ上方の注入領域相当部分５２ａが開口されている。これにより黒色樹脂３５の、第１の額縁遮光層パターン５２及び柱状スペーサパターン５３に対応する領域は、限界解像度以下の露光が成される。
【００３５】
次いで、図８（ロ）に示す様に第２の額縁遮光層パターン５４及び柱状スペーサパターン５３が形成される第２のフォトマスク５８を用いて、３６５ｎｍの波長光Ｌ１を全照射光量３００ｍＪ／cm2 の６０％である１８０ｍＪ／cm2 照射する第２の露光工程を実施する。ここでフォトマスク５８の第２の額縁遮光層パターン５４にあっては、額縁遮光層３３の注入領域３３ａ上方の注入領域相当部分５４ａが塞がれている。
【００３６】
この結果、額縁遮光層３３の注入領域３３ａを除く第２の額縁遮光層パターン５４及び柱状スペーサパターン５３領域には、限界解像度以上の露光が成される。
【００３７】
この後アルカリ水溶液にて現像及び焼成をおこなうと、図８（ハ）に示すように着色層３２上に膜厚５．０μｍの額縁遮光層３３及び柱状スペーサ３４を積層形成すると共に、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあっては、その露光量が黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５の限界解像度以下であることから、十分パターニングされず、第１の実施の形態と同様現像時に膜減りを生じて、その膜厚ｈ６は、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５塗装時の約５．０μｍの膜厚ｈ２に比し低減される。
【００３８】
そして液晶セルを形成する際、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあってはアレイ基板１２との間にすきまｈ７が形成され、液晶組成物１４注入時、液晶組成物１４は、すきまｈ７から液晶セル内にスムースに注入される。
【００３９】
このように構成すれば、第１の実施の形態と同様、柱状スペーサ３４が黒色樹脂にて画像領域の非表示部に形成されることから、従来の様にスペーサからの光漏れによるコントラストの低下や、スペーサの片寄りによる表示品位の低下を来すことがなく、歩留まりの向上を図れる。更に、製造工程の増大による製造コストの上昇を防止出来、カラーＬＣＤ１０の低価格化を図る事が出来る。
【００４０】
そして額縁遮光層３３の注入領域３３ａの膜厚が低減されており、アレイ基板１２との間にすきまｈ７を形成しているので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ７からスムースに注入出来、注入時間の増大を招いたり、注入不良による歩留まりの低下を生じる事もない。更に注入領域３３ａ以外の領域において、額縁遮光層３３は、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、両基板１２、１３間の間隙の均一化をより確実に行う事が出来る。
【００４１】
次に本発明を図９に示す第４の実施の形態を参照して説明する。本実施の形態は、着色層の注入領域に相当する領域に発水処理を行った後黒色樹脂を塗布する一方、露光時にあっては、注入領域を含め額縁遮光層及び柱状スペーサを均一露光光量にて照射するものであり、他は第１の実施の形態と同一である事から、同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
即ちカラーＬＣＤ１０の対向基板１３形成時、第２の絶縁基板２７上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の色材２８、３０、３１をストライプ状に配置して成る着色層３２を形成した後、フォトマスク６０を用いて、図９（イ）に示すように着色層３２上の額縁遮光層３３の注入領域３３ａが形成される部分に、２００ｍＪ／cm2 の紫外線Ｌ２を照射して発水性処理を行い密着性を低下させる。次いで黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を塗布した後、注入領域３３ａを含む額縁遮光層３３全域を均一に露光するよう開口される額縁遮光層パターン６１及び柱状スペーサパターン６２が形成されるフォトマスク６３を用いて、図９（ロ）に示すように３６５ｎｍの波長光Ｌ１を３００ｍＪ／cm2 照射し、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５を露光する。
【００４３】
この後アルカリ水溶液にて現像し更に２００℃で１時間焼成し、着色層３２周縁に膜厚５．０μｍの額縁遮光層３３を形成し、着色層３２上に柱状スペーサ３４を積層形成する。但し着色層３２との段差により盛り上がっていた額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあっては、着色層３２の密着力が低下しており、図９（ハ）に示す様に現像時黒色樹脂が抜け落ちて、その膜厚ｈ８は、黒色樹脂ＣＫ−２０００（富士ハントテクノロジ（株）製）３５塗装時の約５．０μｍの膜厚ｈ２に比し低減される。
【００４４】
そして液晶セルを形成する際、額縁遮光層３３の注入領域３３ａにあってはアレイ基板１２との間にすきまｈ９が形成され、液晶組成物１４注入時、液晶組成物１４は、すきまｈ９から液晶セル内にスムースに注入される。
【００４５】
このように構成すれば、第１の実施の形態と同様、柱状スペーサ３４が黒色樹脂３５にて画像領域の非表示部に形成されることから、従来の様にスペーサからの光漏れによるコントラストの低下や、スペーサの片寄りによる表示品位の低下を来すことがなく、歩留まりの向上を図れる。又従来の様に配線とスペーサ間での寄生容量の発生により印可電圧のなまりや遅延の発生を生じる事もなく表示品位の向上を図れる。更に、製造工程の増大による製造コストの上昇を防止出来、カラーＬＣＤ１０の低価格化を図る事が出来る。
【００４６】
そして額縁遮光層３３の注入領域３３ａの膜厚が低減されており、アレイ基板１２との間にすきまｈ９を形成しているので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ９からスムースに注入出来、注入時間の増大を招いたり、注入不良による歩留まりの低下を生じる事もない。更に注入領域３３ａ以外の領域において、額縁遮光層３３は、柱状スペーサ３４と共にアレイ基板１２及び対向基板１３の間隙を保持することから、両基板１２、１３間の間隙の均一化をより確実に行う事が出来る。
【００４７】
次に本発明を図１０に示す第５の実施の形態を参照して説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態と同様に着色層３２と重なる額縁遮光層３３のうち注入領域３３ａのみ露光量が異なるマスク６８を用い、遮光材料６５の顔料の含有量を１０〜２０重量％と低濃度としている。このように低濃度の顔料含有である遮光材料６５を用い図１０（イ）、（ロ）に示す様な露光、現像後の、焼成時に遮光材料６５の樹脂が溶融して、着色層３２に重なる額縁遮光層３３ａの樹脂部が溶融により着色層３２に重ならない額縁遮光層３３ｂへ流れ込み、結果として図１０（ハ）に示す様に、着色層３２に重なる額縁遮光層３３ａの厚みを薄くすることができる。
【００４８】
このように構成すれば、第１の実施の形態と同様、額縁遮光層３３の注入領域３３ａの膜厚が低減されており、アレイ基板１２との間にすきまｈ１２を形成しているので、注入口３８ａからの液晶組成物１４の注入時、液晶組成物１４をすきまｈ１２からスムースに注入出来る。
【００４９】
尚本発明は上記実施の形態に限られるものでなくその趣旨を変えない範囲での変更は可能であって、例えば第１及び第２の基板の間隙サイズは限定されないし、着色層や遮光材の材料等も限定されない。
【００５０】
又着色層は第１及び第２のいずれの電極基板に設けても良く、図１１及び図１２に示す第１の変形例の様に、カラーＬＣＤ６９のアレイ基板７０のガラス基板７１上に走査線７２及び信号線７５等の配線やＴＦＴ７３を形成した上に、第１の実施の形態の着色層と同様にして、赤（Ｒ）の色材７４、緑（Ｇ）の色材７６、青（Ｂ）の色材（図示せず）をストライプ状に配置して成る着色層７８を形成し、その上に注入領域８０ａの膜厚が低減される額縁遮光層８０及び柱状スペーサ８１を積層形成するようにしても良い。
【００５１】
尚、８１は画素電極、８２は配向膜である。又８３はガラス基板８４上に対向電極８６、配向膜８７を有する対向基板で有り、８８は、液晶組成物７７注入口８８ａを設けてアレイ基板７０及び対向基板８２を固着するシール剤である。
【００５２】
更に額縁遮光層は、着色層周縁を遮光可能であればその形状は任意で有り、前述の実施の形態にあっては、シール剤の注入口に隣接する注入領域の遮光材の膜厚を低減し、その周辺の膜厚は柱状スペーサと同等にする事により、柱状スペーサと共に、液晶セルのスペーサとしての機能を果たす様にされているが、例えば、第１の実施の形態において、黒色樹脂を、図１３に示す第２の変形例のように、額縁遮光層パターン９０、柱状スペーサパターン９１が形成されるフォトマスク９２の、着色層周縁領域に相当する全周に透光領域と遮光領域が交互にストライプ状に形成される露光低減パターン９０ａを形成し、現像時、額縁遮光層の内の着色層との段差により盛り上がった周縁領域の高さを全て低減する等しても良い。このようにすれば液晶組成物注入時、シール剤の注入口から注入された液晶組成物は、額縁遮光層の周囲全域から画像領域内に注入可能となり、その注入時間が短縮される。
【００５３】
更に柱状スペーサは、着色層上にて、各色材の間にストライプ状に形成したり、或いは画素電極周囲にマトリクス状に形成し、ブラックストライプやブラックマトリクス等の遮光層を兼用する等しても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、額縁遮光層の、着色層との段差により盛り上がった領域の遮光材の厚みを低減することにより、電極基板との間にすきまが形成される事から、液晶セルへの液晶組成物注入時、遮光材により注入が阻止され、注入時間の増大を招いたり、注入不良により歩留まりの低下を生じる事もなく、良好な製造プロセスを得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の一部概略平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の図１のＡ１−Ａ２、Ａ３−Ａ４線における概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の図１のＢ１−Ｂ２線における概略断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）はその黒色樹脂露光時、（ロ）はその黒色樹脂焼成時を示す概略説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）はその黒色樹脂露光時、（ロ）はその黒色樹脂焼成時を示す概略説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）はその黒色樹脂への第１の露光工程時、（ロ）はその黒色樹脂への第２の露光工程時、（ハ）はその黒色樹脂焼成時を示す概略説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）は着色層の発水性処理時、（ロ）はその黒色樹脂露光時、（ハ）はその黒色樹脂焼成時を示す概略説明図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の額縁遮光層及び柱状スペーサの製造工程を示し（イ）はその黒色樹脂塗布時、（ロ）はその黒色樹脂現像後の焼成時を示す概略説明図である。
【図１１】本発明の第１の変形例の液晶表示素子の一部概略平面図である。
【図１２】本発明の第１の変形例の液晶表示素子の図１１のＣ１−Ｃ２、Ｃ３−Ｃ４線における概略断面図である。
【図１３】本発明の第２の変形例のフォトマスクを示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０…カラーＬＣＤ
１１…ＴＦＴ
１２…アレイ基板
１３…対向基板
１４…液晶組成物
１６…第１の絶縁基板
１７…走査線
２３…信号線
２６…画素電極
２７…第２の絶縁基板
２８、３０、３１…３原色の色材
３２…着色層
３３…額縁遮光層
３３ａ…注入領域
３４…柱状スペーサ
３５…黒色樹脂
３６…対向電極
３７ａ、３７ｂ…配向膜
３８…シール剤
３８ａ…注入口
４１…フォトマスク
４２…額縁遮光層パターン
４２ａ…注入領域相当部分
４３…柱状スペーサパターン
Claims (4)
- 第１の基板と、この第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板周囲にて注入口を設けて前記間隙を囲繞し、前記第１の基板及び前記第２の基板を固着するシール手段と、前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに形成される着色層と、遮光材からなり前記着色層周縁にその内周部が重なって形成され、前記シール手段内側の少なくとも前記注入口に隣接する注入領域にて前記着色層上に盛り上がって形成される積層部分の高さを低減し、対向する前記第１あるいは第２のいずれかの基板との間にすきまを有してなる額縁遮光層と、この額縁遮光層と同一遮光材からなり前記額縁遮光層内側にて前記額縁遮光層と同時に形成され前記間隙を保持する様前記着色層上に積層される柱状スペーサと、前記シール手段に囲繞される領域に封入される液晶組成物とを具備する事を特徴とする液晶表示素子。
- 第１の基板と、この第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板周囲にて注入口を設けて前記間隙を囲繞し、前記第１の基板及び前記第２の基板を固着するシール手段と、前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに形成される着色層と、遮光材からなり前記着色層周縁にその内周部が重なって形成され、前記シール手段内側の少なくとも前記注入口に隣接する注入領域にて前記着色層上に盛り上がって形成される積層部分の高さを低減し、対向する前記第１あるいは第２のいずれかの電極基板との間にすきまを有してなる額縁遮光層と、この額縁遮光層と同一遮光材からなり前記額縁遮光層内側にて前記額縁遮光層と同時に形成され前記間隙を保持する様前記着色層上に積層される柱状スペーサと、前記シール手段に囲繞される領域に封入される液晶組成物とを有する液晶表示素子の製造方法において、
前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに前記着色層形成後、前記着色層上に感光性の前記遮光材を積層する工程と、
額縁遮光層パターン及び柱状スペーサパターンを有し、少なくとも前記注入領域にて前記積層部分への露光量を注入領域以外の積層部分への露光量よりも低減する露光低減パターンを有するフォトマスクにて前記遮光材を露光する工程と、露光された前記遮光材をエッチング加工し前記額縁遮光層及び前記柱状スペーサを同時形成する工程とを具備する事を特徴とする液晶表示素子の製造方法。 - 第１の基板と、この第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板周囲にて注入口を設けて前記間隙を囲繞し、前記第１の基板及び前記第２の基板を固着するシール手段と、前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに形成される着色層と、遮光材からなり前記着色層周縁にその内周部が重なって形成され、前記シール手段内側の少なくとも前記注入口に隣接する注入領域にて前記着色層上に盛り上がって形成される積層部分の高さを低減し、対向する前記第１あるいは第２のいずれかの基板との間にすきまを有してなる額縁遮光層と、この額縁遮光層と同一遮光材からなり前記額縁遮光層内側にて前記額縁遮光層と同時に形成され前記間隙を保持する様前記着色層上に積層される柱状スペーサと、前記シール手段に囲繞される領域に封入される液晶組成物とを有する液晶表示素子の製造方法において、前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに前記着色層形成後、前記着色層上に感光性の前記遮光材を積層する工程と、
前記積層部分への露光可能な第１の額縁遮光層パターン及び柱状スペーサパターンを有する第１のフォトマスクを用い前記遮光材に限界解像度以下の露光量を照射する第１の露光工程と、
少なくとも前記注入領域にて前記積層部分を塞いで成る第２の額縁遮光層パターン及び前記柱状スペーサパターンを有する第２のフォトマスクを用い前記遮光材を照射する第２の露光工程と、
前記第１及び前記第２の露光工程により露光された前記遮光材をエッチング加工し前記額縁遮光層及び前記柱状スペーサを同時形成する工程とを具備する事を特徴とする液晶表示素子の製造方法。 - 第１の基板と、この第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板周囲にて注入口を設けて前記間隙を囲繞し、前記第１の基板及び前記第２の基板を固着するシール手段と、前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに形成される着色層と、遮光材からなり前記着色層周縁にその内周部が重なって形成され、前記シール手段内側の少なくとも前記注入口に隣接する注入領域にて前記着色層上に盛り上がって形成される積層部分の高さを低減し、対向する前記第１あるいは第２のいずれかの基板との間にすきまを有してなる額縁遮光層と、この額縁遮光層と同一遮光材からなり前記額縁遮光層内側にて前記額縁遮光層と同時に形成され前記間隙を保持する様前記着色層上に積層される柱状スペーサと、前記シール手段に囲繞される領域に封入される液晶組成物とを有する液晶表示素子の製造方法において、前記第１の基板或いは前記第２の基板のいずれかに前記着色層形成後、前記着色層上の少なくとも前記注入領域の積層部分相当位置に発水性処理を施す工程と、
発水性処理後、前記着色層上に感光性の前記遮光材を積層する工程と、
額縁遮光層パターン及び柱状スペーサパターンを有するフォトマスクにて前記遮光材を露光する工程と、
露光された前記遮光材をエッチング加工し前記額縁遮光層及び前記柱状スペーサを同時形成する工程とを具備する事を特徴とする液晶表示素子の製造方法。
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