JP4453130B2

JP4453130B2 - Method for manufacturing electrode substrate for liquid crystal display device and liquid crystal display device

Info

Publication number: JP4453130B2
Application number: JP32561399A
Authority: JP
Inventors: 廣伸須田; 健糸井; 康裕島; 慎次伊藤; 瑞仁谷
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2019-11-16
Also published as: JP2001142082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用電極基板に関するものであり、特に、アクティブマトリックス型液晶表示装置に用いられる電極基板の製造方法、及び、その製造方法により製造された液晶表示装置用電極基板を用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、アクティブマトリックス型液晶表示装置の一例の一部分を模式的に示した断面図である。また、図１７は、図１６におけるアクティブマトリックス型液晶表示装置に用いられた薄膜トランジスタ素子側電極基板の一部分を模式的に示した断面図である。
図１６、及び図１７に示すように、この液晶表示装置（９）は、薄膜トランジスタ素子（以下ＴＦＴ素子）側電極基板（５）、電極基板（６）、液晶（３）、スペーサ（８）で構成されている。
【０００３】
ＴＦＴ素子側電極基板（５）は、透明基板（１１）の片面上にＴＦＴ素子（１２）、画素電極（１８）、配向膜（１６）が形成されたものである。また、電極基板（６）は、透明基板（２１）の片面上にカラーフィルタ機能を有する着色層（１４）、対向するＴＦＴ素子（１２）を隠蔽する遮光膜（２７）、透明導電膜（２２）、配向膜（２３）が形成されたものである。
【０００４】
そして、この液晶表示装置（９）には、液晶（３）層の厚みを保つために、スペーサ（８）と呼ばれるガラス又は合成樹脂の透明球状体粒子（ビーズ）をセル内部に散布して用いている。
このスペーサは粒子であることから、画素内に液晶と一緒にスペーサが入っていると、黒色表示時にスペーサ粒子を介して光が漏れてしまい、また、液晶材料が封入されているＴＦＴ素子側電極基板（５）と電極基板（６）間にスペーサ粒子が存在することによって、スペーサ粒子近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光漏れを生じ、液晶表示装置のコントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼすといった問題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、液晶表示装置に於いて、基板間の液晶層の厚みを保つためのスペーサ粒子をセル内部の画素部に存在させることなく、液晶層の厚みを保つためのスペーサ機能を基板に持たせ、画素部にはスペーサ粒子を存在させない液晶表示装置を可能とする液晶表示装置用電極基板の製造方法を提供することを課題とするものである。
また、その液晶表示装置用電極基板の製造方法を用いて製造した液晶表示装置用電極基板を使用した液晶表示装置を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の発明は、液晶表示装置用電極基板の製造方法において、
１）透明基板の片面上に少なくとも薄膜トランジスタ素子、ゲート配線、ソース配線、画素配線、及び補助容量部が形成された薄膜トランジスタ素子形成電極基板の該薄膜トランジスタ素子側上に保護膜を形成し、
２）該補助容量部上の該保護膜に、所定パターンに従って画素配線を露出させるスルーホールを形成し、
３）該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の該薄膜トランジスタ素子側上の全面に、硬化した時点で透明である紫外線硬化型接着剤層を形成し、
４）支持シート上に剥離層、カラーフィルタ機能を有する着色層が形成された転写シートの該着色層側と該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の該薄膜トランジスタ素子側とを対向させて貼り合わせ、
５）該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の他面側から裏露光により紫外線を照射し、該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の、薄膜トランジスタ素子、ゲート配線、ソース配線、及び補助容量部など以外の光透過性部分の該接着剤層を光硬化させた後、支持シートを剥離層と共に剥離して、該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の該薄膜トランジスタ素子側に光硬化させた接着剤層上の着色層を転写し、未硬化の接着剤層上の着色層を剥離し、
６）該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の該薄膜トランジスタ素子側の薄膜トランジスタ素子、ゲート配線、ソース配線、及び補助容量部などの光不透過性部分の未硬化の接着剤層部分を除去し、スルーホール分の画素配線を露出させ、
７）該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の該薄膜トランジスタ素子側上の全面に、ＩＴＯ塗布液を塗布、焼成して透明導電膜を形成し、
８）該透明導電膜を所定の形状にパターニングして、上記スルーホールにより画素配線と電気的に接続した透明導電膜よりなる画素電極を形成し、
９）該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の該薄膜トランジスタ素子側上の全面に、黒色感光性樹脂組成物を塗布し、該薄膜トランジスタ素子形成電極基板の他面側から裏露光により紫外線を照射し、光が透過した部分に遮光膜を形成し、
１０）該薄膜トランジスタ素子側上に黒色感光性樹脂組成物を塗布し、薄膜トランジスタ素子側からマスクを用いて紫外線を照射することにより、該薄膜トランジスタ素子側に柱状スペーサを形成し、
柱状スペーサーを有する液晶表示装置用電極基板を製造することを特徴とする液晶表示装置用電極基板の製造方法である。
【０００７】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法において、前記遮光膜が、高絶縁性であることを特徴とする液晶表示装置用電極基板の製造方法である。
【０００８】
次に、本発明の第二の発明は、上記発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法によって製造された液晶表示装置用電極基板を用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を、その一実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法の一実施例によって製造された液晶表示装置用電極基板の一部分を模式的に示した断面図である。また、図２は、図１に示す液晶表示装置用電極基板を用いた液晶表示装置の一例の一部分を模式的に示した断面図である。
【００１０】
図１に示すように、液晶表示装置用電極基板（１）は、透明基板（１１）の片面上にＴＦＴ素子（１２）、保護膜（１３）、接着剤層（１５）、カラーフィルタ機能を有する着色層（１４）、画素電極（１８）、配向膜（１６）、及び柱状スペーサ（１７）が形成されたものである。
また、図２に示すように、図１に示す液晶表示装置用電極基板（１）を用いた液晶表示装置（４）は、液晶表示装置用電極基板（１）、電極基板（２）、及び液晶（３）で構成されている。
電極基板（２）は、透明基板（２１）の片面上に透明導電膜（２２）、配向膜（２３）が形成されたものである。
【００１１】
図１、及び図２に示すように、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法によって製造された液晶表示装置用電極基板（１）を用いた液晶表示装置（４）においては、基板間の液晶層の厚みを保つためのスペーサ粒子をセル内部の画素部に存在させることなく、液晶層の厚みを保つためのスペーサ機能を柱状スペーサ（１７）に持たせ、画素部にはスペーサ粒子を存在させない液晶表示装置を可能とするものである。
【００１２】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法において使用する転写シートの説明図である。図３（ａ）は転写シート（３０）の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ’断面図である。
【００１３】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、転写シート（３０）は、支持シート（３１）上に剥離層（３２）、カラーフィルタ機能を有する着色層（１４）が形成されたものである。
カラーフィルタ機能を有する着色層（１４）は、カラー表示用の、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のストライプ状で多数規則的に配列されている。この着色層（１４）は、顔料分散型フォトレジスト、印刷インキ、染着性樹脂、無機物質多層膜等により形成される。
【００１４】
図４〜図１５は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法によって製造された液晶表示装置用電極基板の製造に用いる薄膜トランジスタ素子形成電極基板（以下ＴＦＴ素子形成電極基板）の説明図である。
図４（ａ）はＴＦＴ素子形成電極基板（４０）の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ’断面図である。
【００１５】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）は、透明基板（１１）の片面上にＴＦＴ素子（１２）、ゲート配線（４１）、ソース配線（４２）、画素配線（４３）、及び補助容量部（４４）が形成されたものである。そして、図４におけるソース配線（４２）のピッチ（Ｐ）、及び幅（Ｗ）は、図３における転写シート上の着色層（１４）のピッチ（Ｐ）、及び幅（Ｗ）に対応したものとなっている。
ＴＦＴ素子（１２）は、ゲート電極（４５）、絶縁膜（１９）、ソース電極（４６）、シリコン（４７）、及びドレイン電極（４８）などで構成されている。
【００１６】
先ず、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側上の全面に保護膜（４９）を形成する。
次いで、例えば、フォトリソグラフィー法、ドライエッチング法等により、図５に示すように、所定パターンに従って補助容量部（４４）上の保護膜（４９）にスルーホール（５１）を形成し、画素配線（４３）の一部を保護膜より露出させる。
【００１７】
次いで、図６に示すように、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側上の全面に無溶剤型紫外線硬化型の接着剤よりなる接着剤層（１５）を形成する。なお、無溶剤型紫外線硬化型接着剤として、硬化した時点で透明であり、光を透過するものを用いることが肝要である。
次いで、図７に示すように、前記転写シート（３０）を図４におけるソース配線（４２）の幅（Ｗ）と、図３における転写シート上の着色層（１４）の幅（Ｗ）に対応するように、位置を制御しながらＴＦＴ素子形成電極基板（４０）に重ね合わせる。このとき、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）の接着剤層（１５）が形成された面と、転写シート（３０）の着色層（１４）が形成された面とを対向させるものである。
【００１８】
次いで、図８に示すように、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側の反対側から紫外線（８１）を照射してＴＦＴ素子、ゲート配線、ソース配線、及び補助容量部など以外の光透過性部分の接着剤層（１５）を光硬化させる。
次いで、図９に示すように、支持シート（３１）を剥離層（３２）と共に剥離して、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側に光硬化させた接着剤層上の着色層（１４）を転写し、未硬化の接着剤層上の着色層を剥離する。
【００１９】
次いで、図１０に示すように、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側のＴＦＴ素子、ゲート配線、ソース配線、及び補助容量部などの光不透過性部分の未硬化の接着剤層（１５）部分を除去し、スルーホール分の画素配線（４３）を露出させる。
次いで、図１１に示すように、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側上の全面にＩＴＯ塗布液を塗布、焼成して透明導電膜（２８）を形成する。
【００２０】
次いで、図１２に示すように、透明導電膜を所定の形状にパターニングして、スルーホールにより画素配線（４３）と電気的に接続した透明導電膜よりなる画素電極（１８）を形成する。
次いで、図１３に示すように、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側上の全面に黒色感光性樹脂組成物（３７）を塗布する。
次いで、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側の反対側から紫外線を照射すると、図１４に示すように、着色層がマスクとなって黒色感光性樹脂組成物が硬化する。
【００２１】
このように塗布面の裏側から塗布面側に既に形成されているパターンをマスクとして露光することを、本発明では裏露光セルフアライメントと称している。
そして、現像によって未硬化の黒色感光性樹脂組成物を除去することによって、未硬化の上記着色層部分を除去した部分に遮光膜（２７）を形成する。
このように裏露光セルフアライメントにて紫外線（８２）を照射し遮光膜（２７）を形成するので、遮光膜が着色層にオーバーラップすることなく各着色層の輪郭をはっきりとし、コントラストを向上させることになる。
【００２２】
ここで裏露光セルフアライメントについて上記の実施形態を用いてさらに詳述する。まず、転写シートを用いてカラーフィルタ機能を有する着色層を形成しているために、転写された着色層に次のような欠け欠陥が生ずる可能性がある。即ち、第一に転写シートの着色層にピンホール状等の欠け不良があることにより、転写された着色層に欠けが発生する欠陥であり、第二には、支持シートを剥離する際に、接着剤層の硬化された部分と硬化されない部分の境界部で着色層の分断が行なわれるが、分断がきれいに行なわれず、転写されるべき部分の着色層が剥離されてしまい、転写された着色層に欠けが発生する欠陥である。この支持シートを剥離する際に生じる欠け欠陥は転写によって着色層を形成する際の特有の問題であり、着色層の輪郭部分において発生し易いものである。
【００２３】
このような欠け欠陥が生じた場合においても、ＴＦＴ素子側に黒色感光性樹脂組成物を塗布し裏露光すると、着色層の欠け欠陥上の黒色感光性樹脂組成物が硬化され、遮光層が形成される。そのため、液晶表示装置の使用時に着色層の輪郭部分やその他の部分の欠け欠陥からの光が漏れることがなく、コントラストを向上させ、表示画質を向上させるものとなる。
【００２４】
続いて、図１５に示すように、ＴＦＴ素子形成電極基板（４０）のＴＦＴ素子側上の全面に黒色感光性樹脂組成物を塗布し、ＴＦＴ素子側からマスクを用いて露光することによってＴＦＴ素子（１２）側に柱状スペーサ（１７）を形成する。
ここでは、裏露光セルフアライメントによって、既に遮光層が形成されているため、少なくとも柱状スペーサ部分の光を透過するマスクを用いればよいが、裏露光ではＴＦＴ素子上には遮光層を形成することが好ましく、さらに裏露光ではゲート配線等の配線上にも遮光層が形成されていないため、遮光層を平坦化して液晶の配向不良を防ぐためにも、配線部分上にも遮光層を形成することが望ましい。このような遮光層の形成領域を変えることは、マスクのパターンを変更することによって容易に行なえる。
【００２５】
そして、着色層の輪郭部分等に着色層の欠け欠陥が存在した場合でも既に裏露光セルフアライメントによって遮光層が形成されておりこのマスクはそれほど高い精度は要しない。また、マスクの位置ずれも多少であれば許容することができる。また、柱状スペーサの位置であるが、柱状スペーサの面積を確保し安定させる観点からＴＦＴ素子上が望ましい。
【００２６】
また、上述の実施形態では、ＴＦＴ素子側に黒色感光性樹脂組成物を塗布し、裏露光して現像し、さらに再度黒色感光性樹脂組成物を塗布し、ＴＦＴ素子側から露光して現像している。これは、裏露光によって着色層の欠陥部に遮光膜が形成される状態を説明するためであり、また、精度よく形成することが可能であるが、工程短縮の面からは、裏露光とＴＦＴ素子側から同時に露光し、その後現像することが望ましい。また、裏露光後に現像せず、ＴＦＴ素子側から露光を行い、その後現像することも可能である。
以上の工程により柱状スペーサを有する液晶表示装置用電極基板を製造するものである。
【００２７】
本発明における透明基板は、ガラス、好ましくはアルカリ金属元素を少量しか含まないか、全く含まない熱膨張係数の低いガラスを用いる。その厚さは、例えば、０．５〜１．１ｍｍ程度のものである。
【００２８】
転写ベースは、連続する金属板、または金属箔であって、板厚は０．１５ｍｍ以下、望ましくは０．０６〜０．０９程度であり、材質は被転写体である透明基板と熱膨張率がほぼ等しい金属が好ましい。
液晶表示装置に使われる透明ガラス基板は、熱膨張率４０×１０^-7／℃程度の低膨張率ガラスであるので、用いる金属としては、鉄〜ニッケル合金、例えば、４２合金（ニッケル４２重量％、残部鉄）、アンバー（ニッケル３６重量％、マンガン微量、残部鉄）等が熱膨張率１０〜４０×１０^-7／℃程度であるので好都合である。鉄〜ニッケル合金は、空気中で錆びにくく、保存性が良い点でも適している。
【００２９】
剥離層は、有機溶剤に耐性を有する高分子膜で、転写ベースの表面平滑化の効果、及び転写に際して透明ガラス基板と転写ベースとの密着性を保つための弾性を与えるものである。膜厚としては、４．５μｍ以上５．５μｍ以下が好ましい。また、剥離層は柔軟性有することが転写適性上からは好ましいが、他方剥離層としての本来の適性からすると、表面が不活性で膜硬度は高いことが望ましい。
【００３０】
具体的には、耐有機溶剤性のある水溶性樹脂でカゼイン、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース等を塗布乾燥した膜が、また、弾性のある樹脂としてポリウレタン樹脂、各種ゴム系樹脂があげられるが、これらの樹脂に限定されるものではない。剥離性を向上させる目的でシリコーン系、フッ素系界面活性剤を添加することも有効であり、転写ベースは剥離層と一体化して初めて本来の機能が発現可能となるものである。
【００３１】
着色層は染色法、顔料分散法、印刷法等が適用できる。染色法は可染性樹脂、例えば、ゼラチン、低分子量ゼラチン、グリュー、カゼイン等に重クロム酸を添加して感光性樹脂化し、活性光を用いてパターン照射して現像し、その後アニオン系染料で染色し防染処理を施し、以下同様の工程により赤色、緑色、青色を形成する。また、アミド基、アミノ基等のカチオン基を有する光感光性を付与した可染性の合成樹脂を用いて同様の着色層を形成することができる。
【００３２】
顔料分散法は、予め所望する色相の顔料を分散した感光性樹脂を塗布・露光・現像・加熱工程を繰り返して着色層を形成する。
また、印刷法は赤色、緑色、青色インキを、例えば、主に平版オフセット或いは凹版オフセット印刷方式で順次基板上に印刷することでカラー着色層を形成する方法である。
【００３３】
本発明における遮光膜及び柱状スペーサは、高絶縁性であることが好ましい。高絶縁性であることにより、液晶表示装置の電極間のリークを防ぎ表示品質を良好なものとする。
【００３４】
本発明における接着剤は、分子中にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する樹脂と、希釈モノマー、光増感剤、熱硬化成分及び添加剤からなるものが好ましい。
分子中にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する樹脂は、感度の面から二重結合当量が３０００以下であることが必要であり、カルボキシル基は現像性の面から、樹脂酸価として５０〜１５０の範囲で必要である。酸価５０以下では現像性が低下し、現像カス残りを起こしたり、エッジの切れが低下する。
また、酸価１５０以上では現像時に膨潤してしまい、きれいなパターンが得られないという問題がある。また、その樹脂の分子量は１０００〜１０００００の範囲が適当であり分子量が１０００以下では感度低下をきたし、１０００００以上では現像性が低下する。
【００３５】
上記樹脂としては、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）のようなグリシジル基とエチレン性不飽和基を有するモノマーのアクリル系共重合体にアクリル酸の様なエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有するモノマーを付加した後、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸のような酸無水物を付加させた物や、アクリル酸のようなエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有するモノマーのアクリル系共重合体にＧＭＡのようなグリシジル基とエチレン性不飽和基を有するモノマーを付加した樹脂が挙げられる。
また、フェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールタイプ等のエポキシ樹脂にアクリル酸の様なエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を付加した後、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸を付加させた物も使用できる。
【００３６】
希釈モノマーは、硬化時に発泡等を起こさないよう、その沸点が２００℃以上あることと、貼り合わせ時の作業性のため、適当な粘度まで希釈出来れば良く、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多官能モノマー、
ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等の３官能モノマー、
１．６ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等の２官能モノマー、
フェノキシエチル（メタ）アクリレート、トリシクロデシル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−アクリロイルオキシエチルモノフタレート等の単官能モノマー、
水酸基を２個以上有するポリオール化合物、イソシアネート化合物及び水酸基を有する（メタ）アクリレートからなるウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等が挙げられ、これらを適宜組み合わせて使用できる。
【００３７】
光増感剤は、特に制限はなく、ベンゾフェノン、ジエチルアミノベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸メチル、ベンゾインイソプロピルエーテル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルジメチルケタール、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、２−メチル｛４−（メチルチオ）フェニル｝−２−モルフォリノ−１−プロパノン等が挙げられ、その添加量は樹脂と希釈モノマーの総量に対し、０．１〜２０重量部が好ましい。
【００３８】
添加剤は、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル等の重合防止剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の接着性付与剤、エポキシ樹脂、ポリオール、メラミン樹脂等の熱硬化成分等が挙げられ、このうち熱硬化成分がないと、硬化樹脂にカルボン酸基が多く残り耐水性が低下する。その添加量は樹脂中のカルボン酸に対し、１／２当量以上の添加が好ましい。
【００３９】
また、本発明において用いる黒色感光性樹脂組成物は、高絶縁性を有し、組成としては樹脂系材料と架橋剤と光酸発生剤とポリマーグラフト化された酸化チタンブラックとからなるものが好ましい。
このような組成の黒色感光性樹脂組成物は、光酸発生剤から発生する酸を利用し架橋することにより、感度特性曲線の傾きが大きいという特徴を有している。従って、所定の露光量以上の量で露光を行うと、現像後の残膜率が急に大きくなる。そのため、その所定の露光量より少し多い程度の露光量で露光を行うと、従来のラジカル重合型のものに比べ低露光量にて所望の膜厚を得ることができる。
【００４０】
このような組成の黒色感光性樹脂組成物を用いて、裏露光で紫外線を照射することにより、既に形成された着色層が遮光のマスクの作用をすることによって遮光膜が形成される。ＴＦＴ素子、ゲート配線、ソース配線及び補助容量部もマスクとなる。
そして、転写された着色層にピンホール等の欠陥があった場合や、転写の支持シートを剥離する際に、特に着色層の輪郭部分において発生しやすい欠け欠陥があった場合には、着色層、ＴＦＴ素子、ゲート配線、ソース配線及び補助容量部のいずれもマスクとならず、その部分に遮光膜が形成される。そのため、液晶表示装置を用いる場合に、バックライトの光が漏れて表示品質を低下させることがない。また、グラフト化された酸化チタンブラックを用いることにより、膜強度が優れ、且つ高い遮光性の遮光膜を得ることができる。
【００４１】
樹脂系材料は、架橋点となりうるＯＨ基を含有しかつアルカリ性水溶液可溶性である高分子化合物であり、樹脂系材料としては、フェーノルノボラック、ｐ−ヒドロキシスチレンに代表されるフェノール類、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸等のＯＨ基を含むモノマーのホモポリマーあるいは共重合体が用いられる。
共重合に使用できる他のモノマーとしては、スチレン、フェニルマレイミド、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ベンジルなどが挙げられる。これらの樹脂系材料は１０〜５５重量％、好ましくは１７〜５５重量％の範囲内で使用される。
少なすぎると、感光機能が劣化すること、酸化チタンの凝集によりパターン形状が劣化すること、膜強度や密着性が不足することなどの問題が生じ、多すぎると、遮光性が不足する。
【００４２】
架橋剤としては、メチロール化尿素、尿素樹脂、メチロール化メラミン、ブチロール化メラミン、メチロール化グアナミンあるいはこれらの化合物のアルキルエーテルを用いることが可能である。熱安定性が優れている点からアルキルエーテル化物がより好ましい。
このアルキルエーテルのアルキル基としては炭素数１〜５のアルキル基が好ましい。特に、このアルキルエーテル化合物としては感度の点で優れているヘキサメチロールメラミンのアルキルエーテル化物がより好ましい。
また、エポキシ基を２つ以上持つ化合物も用いることができる。これらの架橋剤は４〜１７重量％、好ましくは７〜１５重量％の範囲内で使用される。少なすぎると、感光特性に支障をきたし、多すぎると遮光性が不足する。
【００４３】
光酸発生剤としては、光源の発光に含まれる波長域において吸収があり、且つ、光吸収により酸を発生するトリハロメチル基含有トリアジン誘導体またはオニウム塩類が使用できる。
トリハロメチル基含有トリアジン誘導体としては、例えば、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシスチリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−クロロフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４’−メトキシ−１’−ナフチル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メチルチオフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジンなどを挙げることができる。
【００４４】
その他、オニウム塩類としては、例えば、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−ｐ−トルエンスルホナート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、４−メトキシフェニルヨードニウム−ｐ−トルエンスルホナート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロアセテート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム−ｐ−トルエンスルホナート等のジアリールヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−ｐ−トルエンスルホナート、4-メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−ｐ−トリエンスルホナート、４−フェニルチオフェニルジフェニルテトラフルオロボレート、４−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロホスホネート、４−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロアルセネート、４−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオロメタンスルホナート、４−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオロアセテート、４−フェニルチオフェニルジフェニル−ｐ−トルエンスルホナート等のトリアリールスルホニウム塩等が挙げられる。
【００４５】
これらの光酸発生剤は、単独で、或いは混合して使用しても良い。例えば、光吸収剤と酸発生剤の組み合わせ等が利用できる。その添加量は、樹脂系材料に対して、０．５〜４０重量％が好ましい。これは、４０重量％を越えて添加した場合は、酸発生量が多すぎパターン露光後の加熱によって未露光部にも酸が拡散し架橋反応を起こし、解像性が低下してしまう原因となる。また、添加量が０．５重量％より少ない場合においては、酸発生量が乏しく、架橋反応が十分進行せず、パターンが形成できないものとなる。
【００４６】
酸化チタンブラックをグラフト化するのに用いる高分子化合物は、酸化チタンブラック表面に存在する官能基と容易に反応しうる基を有するものである。この基の具体例としては、アジリジン基、オキサゾリン基、Ｎ−ヒドロキシアルキルアミド基、エポキシ基、チオエポキシ基、イソシアネート基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基、珪素系加水分解性基、アミノ基等が挙げられ、高分子化合物には、これらの基が分子内に１種又は２種以上有する必要がある。
特に酸化チタンブラック表面の官能基との反応性の面で、アジリジン基、オキサゾリン基、Ｎ−ヒドロキシアルキルアミド基、エポキシ基、チオエポキシ基、イソシアネート基から選ばれる１種又は２種以上の基を有する高分子化合物が好ましい。より好ましくはアジリジン基、オキサゾリン基、Ｎ−ヒドロキシアルキルアミド基から選ばれる１種又は２種以上の基を有する高分子化合物である。
【００４７】
酸化チタンブラックと高分子化合物を反応させる場合には、反応を阻害しない限りにおいて、反応系に該高分子化合物以外のポリマー成分、モノマー、有機溶剤等の物質が存在してもよい。高分子化合物は酸化チタンブラックの１０〜１００重量％、好ましくは２０〜６０重量％含有することが必要である。１０重量％以下ではグラフトの効果即ち膜強度の向上がなく、１００重量％以上では感光性に障害がでたり、光学濃度が不足する。
【００４８】
酸化チタンブラックとしてはＰＨが７以下、好ましくは５以下が好ましい。ＰＨが７以上であると、グラフトの効果、即ち膜強度の向上が認められない。
これらの材料を、２本ロールミル、３本ロールミル、サンドミル、ペイントコンディショナー等の分散機を用いて混練し、黒色感光性樹脂組成物とする。
更に、分散時の作業性を向上させるため希釈溶剤として、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エステル類等の有機溶剤を用いてもよい。
【００４９】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
＜実施例１＞
（転写シートの作製）
支持シートとして厚さ１１０μｍの４２合金（鉄−ニッケル合金、ニッケル４２重量％、残部鉄）を使用した。支持シートの所定の部位に、各着色層の形成の際の位置合わせ、及び、着色層とＴＦＴ素子形成電極基板との間の位置合わせ等のためのアライメントマークをフォトリソグラフィー法によって形成した。
【００５０】
次に、支持シートによく接着し、かつ着色層との剥離性が良好である光硬化ポリビニルアルコールからなる剥離層を厚さ５μｍ程度、表面の平滑度０．０５μｍ程度に形成した。
この硬化した剥離層の上に、着色層を公知のフォトリソグラフィー法を用いた顔料分散法により形成し転写シートを得た。
【００５１】
（液晶表示装置用電極基板の作製）
透明基板の片面上にＴＦＴ素子、ゲート配線、ソース配線、画素配線、及び補助容量部を公知の方法により形成したＴＦＴ素子形成電極基板を用いた。
先ず、ＴＦＴ素子形成電極基板の全面にＳｉＯ₂を蒸着形成し保護膜を形成した。
【００５２】
次いで、保護膜上に感光性レジスト（ヘキスト社製、商品名「ＡＺ４６２０」）を塗布した後、フォトリソグラフィー法を用い、補助容量部の領域の感光性レジストから、所定パターンに従って保護膜を一部露出させた。
次いで、ドライエッチング装置（ラムリサーチ社製、商品名「ドライテック３８４Ｔ」）を用い、圧力１５０ｍＴｏｒｒ、出力７００Ｗ、ＣＨＦ₃ガス量１００ＳＣＣＭの条件にて、感光性レジストから露出した保護膜にドライエッチングを行った。
しかる後、感光性レジストを剥離し、保護膜に、所定パターンに従って画素電極の一部を露出させるスルーホールを形成した。
【００５３】
次いで、ＴＦＴ素子形成電極基板の全面に接着剤層を塗布形成した。この接着剤は、分子中にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する樹脂と、希釈モノマー、光増感剤、熱硬化成分及び添加剤からなるものを用いた。
【００５４】
接着剤の調製は、次にようにして行った。
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）４０ｇ、メチルメタアクリレート（ＭＭＡ）６０ｇとアセトン２００ｇを窒素雰囲気下で２，２’−アゾビス（２，４−ジメチル）バレロニトリル（ＡＤＶＮ：商品名、大塚化学（株）製）を用い、分子量２００００のポリマーを得た。このポリマー溶液にアクリル酸２０ｇ、ベンジルジメチルアミン０．２ｇを加え反応させた後、テトラヒドロ無水フタル酸２５ｇを加え反応させ、シクロヘキサンにて析出沈殿させ、乾燥し白色粉末１３０ｇを得た。この粉末の樹脂の分子量は３５０００、酸価は１００であった。
【００５５】
この樹脂５０ｇにトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰ３Ａ：商品名、大阪有機化学（株）製）５０ｇ、ヒドロキシエチルメタクリレート４０ｇ、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート４０ｇ、ビスコレート＃２０００（大阪有機化学（株）製）１０ｇ、イルガキュア１８４（チバガイギー社製）１０ｇ、メトキノン０．１ｇ、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０ｇを加え、溶解して接着剤を得た。
【００５６】
ＴＦＴ素子形成電極基板の全面に接着剤層を塗布形成した後に、前記転写シートを位置合わせを行いながら、ＴＦＴ素子形成面と着色層面とが対向するよう重ね合わせ、この状態を保ってロールプレスにて圧力５ｋｇ／ｃｍ²でＴＦＴ素子形成電極基板及び転写シートをプレスした後、ＴＦＴ素子形成面の反対面側から紫外線を照射して、素子及び配線部等を除いた接着剤を光硬化させ、ＴＦＴ素子形成電極基板に着色層を転写した。
この時、ＴＦＴ素子及び配線上の接着剤層の部分は、ＴＦＴ素子及び配線が照射された紫外線を遮光するため、未露光となり光硬化しない。
【００５７】
次いで、支持シートを剥離層と共に取り除き、ＴＦＴ素子形成電極基板をアルカリ液等で洗浄し、未露光未硬化部位、すなわち、ＴＦＴ素子及び配線上の接着剤を除去した。これにより、ＴＦＴ素子及び配線上の未露光未硬化の接着剤層が洗浄除去され、ＴＦＴ素子及び配線の表面が現れる。
次いで、ＩＴＯ塗布液を塗布、焼成し透明導電膜を形成し、フォトリソグラフィー法を用いエッチングした。これにより、所定の形状にパターニングされた画素電極を着色層上に作成した。なお、画素電極は、スルーホールにより画素配線と電気的接続がなされている。
【００５８】
次いで、画素電極が形成されている面に、遮光膜形成用の黒色感光性樹脂組成物を塗布し、裏露光セルフアライメントによって遮光膜を形成した。
続いて、ＴＦＴ素子側上に黒色感光性樹脂組成物を塗布し、ＴＦＴ素子側からマスクを介して露光することによりＴＦＴ素子上に遮光膜及び柱状スペーサーを形成し、柱状スペーサーを有する液晶表示装置用電極基板を得た。
遮光膜及び柱状スペーサーの形成は、黒色感光性樹脂組成物をスピンナー法を用いて均一に塗布し黒色樹脂層を形成し、紫外線照射による露光後の、加熱温度７０℃〜１５０℃、時間１５秒〜５分にて酸の触媒反応を利用した処理により行った。
【００５９】
本発明において用いた黒色感光性樹脂組成物は、高絶縁性を有し、組成としては樹脂系材料と架橋剤と光酸発生剤とポリマーグラフト化された酸化チタンブラックとからなるものである。
なお、本発明の形態は、上記実施例に限定されるものでなく、使用する材料、膜厚、着色層、ＴＦＴ素子の構造等種々の条件を変更できることは言う迄もない。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、液晶表示装置用電極基板の製造方法において、薄膜トランジスタ素子形成電極基板上に保護膜を形成し、補助容量部上の該保護膜にスルーホールを形成し、紫外線硬化型接着剤層を形成し、支持シート上に剥離層、着色層が形成された転写シートを対向させて貼り合わせ、裏露光により紫外線を照射し、光透過性部分の接着剤層を光硬化させた後、支持シートを剥離層と共に剥離して、光硬化させた接着剤層上の着色層を転写し、未硬化の接着剤層上の着色層を剥離し、光不透過性部分の未硬化の接着剤層部分を除去し、スルーホール分の画素配線を露出させ、ＩＴＯ塗布液を塗布、焼成して透明導電膜を形成し、透明導電膜をパターニングして、スルーホールにより画素配線と電気的に接続した透明導電膜よりなる画素電極を形成し、他面側から裏露光により紫外線を照射し、光が透過した部分に遮光膜を形成し、薄膜トランジスタ素子側上の遮光膜上に柱状スペーサーを形成し、柱状スペーサーを有する液晶表示装置用電極基板を製造する製造方法であるので、
着色層の形成時点で着色層に欠け欠陥があった場合でも、その部分に遮光膜が形成され、光漏れを生じ液晶表示装置の表示品質に悪影響を及ぼすことがないとともに、基板間の液晶層の厚みを保つためのスペーサ粒子をセル内部の画素部に存在させることなく、液晶層の厚みを保つためのスペーサ機能を基板に持たせ、画素部にはスペーサ粒子を存在させない、すなわち、スペーサ粒子近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光漏れを生じ、液晶表示装置のコントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼすといった問題を有しない液晶表示装置を可能とする液晶表示装置用電極基板の製造方法となる。
【００６１】
また、本発明は、上記液晶表示装置用電極基板の製造方法によって製造された液晶表示装置用電極基板を用いた液晶表示装置であるので、着色層の形成時点で着色層に欠け欠陥があった場合でも、その部分に遮光膜が形成され、光漏れを生じ液晶表示装置の表示品質に悪影響を及ぼすことがないとともに、基板間の液晶層の厚みを保つためのスペーサ粒子をセル内部の画素部に存在させることなく、液晶層の厚みを保つためのスペーサ機能を基板に持たせ、画素部にはスペーサ粒子を存在させない、すなわち、スペーサ粒子近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光漏れを生じ、液晶表示装置のコントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼすといった問題を有しない液晶表示装置を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によって製造された液晶表示装置用電極基板の一部分を模式的に示した断面図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置用電極基板を用いた液晶表示装置の一例の一部分を模式的に示した断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法において使用する転写シートの説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による液晶表示装置用電極基板の製造方法を示す説明図である。
【図１６】従来のアクティブマトリックス型液晶表示装置の一例の一部分を模式的に示した断面図である。
【図１７】図１６におけるアクティブマトリックス型液晶表示装置に用いられた薄膜トランジスタ素子側電極基板の一部分を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１‥‥液晶表示装置用電極基板
２‥‥電極基板
３‥‥液晶
４‥‥液晶表示装置
５‥‥薄膜トランジスタ素子側電極基板
６‥‥従来法における電極基板
８‥‥スペーサ
９‥‥従来法における液晶表示装置
１１、２１‥‥透明基板
１２‥‥ＴＦＴ素子
１３、４９‥‥保護膜
１４‥‥着色層
１５‥‥接着剤層
１６、２３‥‥配向膜
１７‥‥柱状スペーサ
１８‥‥画素電極
１９‥‥絶縁膜
２２、２８‥‥透明導電膜
２７‥‥遮光膜
３０‥‥転写シート
３１‥‥支持シート
３２‥‥剥離層
３７‥‥黒色感光性樹脂組成物
４０‥‥ＴＦＴ素子形成電極基板
４１‥‥ゲート配線
４２‥‥ソース配線
４３‥‥画素配線
４４‥‥補助容量部
４５‥‥ゲート電極
４６‥‥ソース電極
４７‥‥シリコン
４８‥‥ドレイン電極
５１‥‥スルーホール
８２‥‥紫外線
Ｒ‥‥赤色
Ｇ‥‥緑色
Ｂ‥‥青色[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrode substrate for a liquid crystal display device, and in particular, a method for manufacturing an electrode substrate used in an active matrix liquid crystal display device, and an electrode substrate for a liquid crystal display device manufactured by the manufacturing method. The present invention relates to a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a part of an example of an active matrix liquid crystal display device. FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a part of the thin film transistor element side electrode substrate used in the active matrix liquid crystal display device in FIG.
As shown in FIGS. 16 and 17, this liquid crystal display device (9) is composed of a thin film transistor element (hereinafter TFT element) side electrode substrate (5), an electrode substrate (6), a liquid crystal (3), and a spacer (8). It is configured.
[0003]
The TFT element side electrode substrate (5) is obtained by forming a TFT element (12), a pixel electrode (18), and an alignment film (16) on one surface of a transparent substrate (11). The electrode substrate (6) includes a colored layer (14) having a color filter function on one side of the transparent substrate (21), a light shielding film (27) that conceals the opposing TFT element (12), and a transparent conductive film (22). ), An alignment film (23) is formed.
[0004]
And in this liquid crystal display device (9), in order to keep the thickness of the liquid crystal (3) layer, glass or synthetic resin transparent spherical particles (beads) called spacers (8) are dispersed inside the cell and used. ing.
Since this spacer is a particle, if the spacer is included in the pixel together with the liquid crystal, light leaks through the spacer particle during black display, and the TFT element side electrode in which the liquid crystal material is sealed The presence of the spacer particles between the substrate (5) and the electrode substrate (6) disturbs the alignment of the liquid crystal molecules in the vicinity of the spacer particles, causing light leakage at this portion, reducing the contrast of the liquid crystal display device, and the display quality. Have the problem of adversely affecting
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above problem, and in a liquid crystal display device, a liquid crystal layer can be formed without spacer particles for maintaining the thickness of the liquid crystal layer between the substrates in the pixel portion inside the cell. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device that enables a liquid crystal display device in which a spacer function for maintaining the thickness of the layer is provided in the substrate and no spacer particles are present in the pixel portion. is there.
Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device using the electrode substrate for a liquid crystal display device manufactured using the method for manufacturing the electrode substrate for a liquid crystal display device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The first invention of the present invention is a method for producing an electrode substrate for a liquid crystal display device,
1) forming a protective film on the thin film transistor element side of the thin film transistor element forming electrode substrate on which at least the thin film transistor element, gate wiring, source wiring, pixel wiring, and auxiliary capacitance portion are formed on one side of the transparent substrate;
2) A through hole is formed in the protective film on the auxiliary capacitance portion to expose the pixel wiring according to a predetermined pattern;
3) forming a UV curable adhesive layer that is transparent when cured on the entire surface of the thin film transistor element forming electrode substrate on the thin film transistor element side;
4) Adhering the coloring layer side of the transfer sheet in which a coloring layer having a release layer and a color filter function is formed on the support sheet and the thin film transistor element side of the thin film transistor element forming electrode substrate facing each other,
5) Ultraviolet rays are irradiated from the other surface side of the thin film transistor element forming electrode substrate by back exposure, and light transmissive portions of the thin film transistor element forming electrode substrate other than the thin film transistor element, the gate wiring, the source wiring, the auxiliary capacitance portion, etc. After photocuring the adhesive layer, the support sheet is peeled off together with the release layer, and the colored layer on the adhesive layer photocured to the thin film transistor element side of the thin film transistor element forming electrode substrate is transferred and uncured. Peel the colored layer on the adhesive layer of
6) Remove the uncured adhesive layer portion of the light-impermeable portion such as the thin film transistor element on the thin film transistor element side of the thin film transistor element forming electrode substrate, the gate wiring, the source wiring, and the auxiliary capacitance section, Expose the pixel wiring,
7) An ITO coating liquid is applied and baked on the entire surface of the thin film transistor element forming electrode substrate on the thin film transistor element side to form a transparent conductive film,
8) Patterning the transparent conductive film into a predetermined shape to form a pixel electrode made of a transparent conductive film electrically connected to the pixel wiring through the through hole,
9) A black photosensitive resin composition is applied to the entire surface of the thin film transistor element forming electrode substrate on the thin film transistor element side, and ultraviolet light is irradiated from the other surface side of the thin film transistor element forming electrode substrate by back exposure to transmit light. Forming a light-shielding film on the
10) A black photosensitive resin composition is applied on the thin film transistor element side, and a columnar spacer is formed on the thin film transistor element side by irradiating ultraviolet rays using a mask from the thin film transistor element side.
An electrode substrate for a liquid crystal display device having a columnar spacer is manufactured.
[0007]
The present invention also provides the method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the above-described invention, wherein the light-shielding film is highly insulating.
[0008]
Next, a second invention of the present invention is a liquid crystal display device using the electrode substrate for a liquid crystal display device manufactured by the method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the above invention.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for producing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail based on an embodiment thereof.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of an electrode substrate for a liquid crystal display device manufactured by an embodiment of a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of an example of a liquid crystal display device using the electrode substrate for a liquid crystal display device shown in FIG.
[0010]
As shown in FIG. 1, the electrode substrate (1) for a liquid crystal display device has a TFT element (12), a protective film (13), an adhesive layer (15), and a color filter function on one surface of a transparent substrate (11). A colored layer (14), a pixel electrode (18), an alignment film (16), and a columnar spacer (17) are formed.
As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device (4) using the electrode substrate (1) for a liquid crystal display device shown in FIG. 1 includes an electrode substrate (1) for the liquid crystal display device, an electrode substrate (2), and It is composed of liquid crystal (3).
The electrode substrate (2) is obtained by forming a transparent conductive film (22) and an alignment film (23) on one surface of a transparent substrate (21).
[0011]
As shown in FIGS. 1 and 2, in a liquid crystal display device (4) using an electrode substrate (1) for a liquid crystal display device manufactured by the method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, the inter-substrate The columnar spacer (17) has a spacer function for maintaining the thickness of the liquid crystal layer without causing the spacer particles for maintaining the thickness of the liquid crystal layer to be present in the pixel portion inside the cell. A liquid crystal display device that does not exist is enabled.
[0012]
3A, 3B, and 3C are explanatory views of a transfer sheet used in the method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. 3A is a plan view of the transfer sheet 30, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 3A, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line YY ′ in FIG.
[0013]
As shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, in the transfer sheet (30), a release layer (32) and a colored layer (14) having a color filter function are formed on a support sheet (31). It has been done.
A large number of colored layers (14) having a color filter function are regularly arranged in a stripe shape for color display, for example, red (R), green (G), and blue (B). This colored layer (14) is formed of a pigment-dispersed photoresist, printing ink, dyeing resin, inorganic substance multilayer film, or the like.
[0014]
4-15 is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the electrode substrate for liquid crystal display devices by this invention. 4 (a), 4 (b), and 4 (c) show a thin film transistor element forming electrode substrate (hereinafter referred to as TFT element) used for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device manufactured by the method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. It is explanatory drawing of a formation electrode board | substrate.
4A is a plan view of the TFT element forming electrode substrate 40, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line XX ′ in FIG. 4A, and FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line YY ′ in FIG.
[0015]
As shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the TFT element forming electrode substrate (40) has a TFT element (12), a gate wiring (41), a source on one side of the transparent substrate (11). A wiring (42), a pixel wiring (43), and an auxiliary capacitance part (44) are formed. The pitch (P) and width (W) of the source wiring (42) in FIG. 4 correspond to the pitch (P) and width (W) of the colored layer (14) on the transfer sheet in FIG. It has become.
The TFT element (12) includes a gate electrode (45), an insulating film (19), a source electrode (46), silicon (47), a drain electrode (48), and the like.
[0016]
First, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, a protective film 49 is formed on the entire surface of the TFT element forming electrode substrate 40 on the TFT element side.
Next, as shown in FIG. 5, through holes (51) are formed in the protective film (49) on the auxiliary capacitor portion (44) according to a predetermined pattern by, for example, photolithography, dry etching, etc., and pixel wiring ( 43) is partially exposed from the protective film.
[0017]
Next, as shown in FIG. 6, an adhesive layer (15) made of a solventless UV curable adhesive is formed on the entire surface of the TFT element forming electrode substrate (40) on the TFT element side. It is important to use a solvent-free UV curable adhesive that is transparent when cured and transmits light.
Next, as shown in FIG. 7, the transfer sheet (30) corresponds to the width (W) of the source wiring (42) in FIG. 4 and the width (W) of the colored layer (14) on the transfer sheet in FIG. Thus, the TFT element forming electrode substrate (40) is superposed while controlling the position. At this time, the surface of the TFT element forming electrode substrate (40) on which the adhesive layer (15) is formed is opposed to the surface of the transfer sheet (30) on which the colored layer (14) is formed.
[0018]
Next, as shown in FIG. 8, UV light (81) is irradiated from the opposite side of the TFT element forming electrode substrate (40) to the TFT element side, and light other than the TFT element, gate wiring, source wiring, auxiliary capacitance portion, etc. The adhesive layer (15) of the transmissive part is photocured.
Next, as shown in FIG. 9, the support sheet (31) is peeled off together with the peeling layer (32), and the colored layer on the adhesive layer (photocured on the TFT element side of the TFT element forming electrode substrate (40)) ( 14) is transferred, and the colored layer on the uncured adhesive layer is peeled off.
[0019]
Next, as shown in FIG. 10, an uncured adhesive layer (on the light-opaque portion such as the TFT element on the TFT element side of the TFT element forming electrode substrate (40), the gate wiring, the source wiring, and the auxiliary capacitance portion ( 15) The portion is removed and the pixel wiring (43) for the through hole is exposed.
Next, as shown in FIG. 11, an ITO coating solution is applied and baked on the entire surface of the TFT element forming electrode substrate (40) on the TFT element side to form a transparent conductive film (28).
[0020]
Next, as shown in FIG. 12, the transparent conductive film is patterned into a predetermined shape to form a pixel electrode (18) made of a transparent conductive film electrically connected to the pixel wiring (43) through a through hole.
Next, as shown in FIG. 13, a black photosensitive resin composition (37) is applied to the entire surface of the TFT element forming electrode substrate (40) on the TFT element side.
Next, from the side opposite to the TFT element side of the TFT element forming electrode substrate (40) UV As shown in FIG. 14, the black photosensitive resin composition is cured using the colored layer as a mask.
[0021]
In this invention, exposure using the pattern already formed on the coating surface side from the back side of the coating surface as a mask is referred to as back exposure self-alignment in the present invention.
Then, by removing the uncured black photosensitive resin composition by development, a light shielding film (27) is formed on the portion where the uncured colored layer portion is removed.
In this way, the ultraviolet ray (82) is irradiated by back exposure self-alignment to form the light shielding film (27), so that the outline of each colored layer is made clear and the contrast is improved without the light shielding film overlapping the colored layer. It will be.
[0022]
Here, the back exposure self-alignment will be further described in detail using the above embodiment. First, since a colored layer having a color filter function is formed using a transfer sheet, the following chip defects may occur in the transferred colored layer. That is, firstly, there is a defect in which the transferred colored layer is chipped due to chipped defects such as pinholes in the colored layer of the transfer sheet, and secondly, when peeling the support sheet, The colored layer is divided at the boundary between the cured portion and the uncured portion of the adhesive layer, but the division is not performed cleanly, and the colored layer of the portion to be transferred is peeled off, and the transferred colored layer This is a defect in which chipping occurs. The chip defect generated when the support sheet is peeled off is a problem peculiar to the formation of the colored layer by transfer, and is likely to occur at the contour portion of the colored layer.
[0023]
Even when such a chip defect occurs, when the black photosensitive resin composition is applied to the TFT element side and back-exposed, the black photosensitive resin composition on the chip defect of the colored layer is cured and a light shielding layer is formed. Is done. Therefore, when the liquid crystal display device is used, light from the outline defect of the colored layer and other chipped defects does not leak, improving the contrast and improving the display image quality.
[0024]
Subsequently, as shown in FIG. 15, a black photosensitive resin composition is applied to the entire surface of the TFT element forming electrode substrate (40) on the TFT element side, and the TFT element is exposed by using a mask from the TFT element side. A columnar spacer (17) is formed on the (12) side.
Here, since the light shielding layer has already been formed by the back exposure self-alignment, it is sufficient to use a mask that transmits at least the light of the columnar spacer portion. However, in the back exposure, a light shielding layer may be formed on the TFT element. In addition, since the light-shielding layer is not formed on the wiring such as the gate wiring in the back exposure, the light-shielding layer may be formed on the wiring portion in order to flatten the light-shielding layer and prevent alignment failure of the liquid crystal. desirable. Such a light shielding layer forming region can be easily changed by changing a mask pattern.
[0025]
And even if the defect defect of the colored layer exists in the contour portion or the like of the colored layer, the light shielding layer is already formed by the back exposure self-alignment, and this mask does not require so high accuracy. Further, a slight misalignment of the mask can be allowed. Further, the position of the columnar spacer is preferably on the TFT element from the viewpoint of securing and stabilizing the area of the columnar spacer.
[0026]
In the above-described embodiment, the black photosensitive resin composition is applied to the TFT element side, back-exposed and developed, the black photosensitive resin composition is applied again, and the TFT element side is exposed and developed. ing. This is for explaining the state in which the light-shielding film is formed in the defective portion of the colored layer by the back exposure, and it can be formed with high precision. It is desirable to expose from the element side simultaneously and then develop. It is also possible to perform development from the TFT element side without developing after the back exposure, and then develop.
The electrode substrate for a liquid crystal display device having columnar spacers is manufactured by the above process.
[0027]
As the transparent substrate in the present invention, glass, preferably glass having a low thermal expansion coefficient containing little or no alkali metal element is used. The thickness is, for example, about 0.5 to 1.1 mm.
[0028]
The transfer base is a continuous metal plate or metal foil, and the plate thickness is 0.15 mm or less, preferably about 0.06 to 0.09, and the material is a transparent substrate as a transfer object and the coefficient of thermal expansion. Are preferred.
The transparent glass substrate used in the liquid crystal display device has a coefficient of thermal expansion of 40 × 10. ^-7 Since it is a glass having a low expansion coefficient of about / ° C., the metal to be used is an iron-nickel alloy, for example, 42 alloy (42% nickel, balance iron), amber (36% nickel, trace amount manganese, balance iron), etc. Is a coefficient of thermal expansion of 10 to 40 × 10 ^-7 It is convenient because it is about / ° C. Iron-nickel alloys are also suitable because they are less likely to rust in the air and have good storage stability.
[0029]
The release layer is a polymer film resistant to an organic solvent, and provides the effect of smoothing the surface of the transfer base and elasticity for maintaining the adhesion between the transparent glass substrate and the transfer base during transfer. The film thickness is preferably 4.5 μm or more and 5.5 μm or less. Further, it is preferable that the release layer has flexibility from the viewpoint of transferability. On the other hand, from the original suitability as the release layer, it is desirable that the surface is inactive and the film hardness is high.
[0030]
Specifically, a film obtained by applying and drying casein, polyvinyl alcohol, hydroxyethyl cellulose, etc. with a water-soluble resin having an organic solvent resistance, and polyurethane resins and various rubber resins as elastic resins can be mentioned. It is not limited to the resin. It is also effective to add a silicone-based or fluorine-based surfactant for the purpose of improving the releasability, and the original function can be expressed only after the transfer base is integrated with the release layer.
[0031]
A dyeing method, a pigment dispersion method, a printing method, or the like can be applied to the colored layer. The dyeing method is to develop a photosensitive resin by adding dichromic acid to a dyeable resin such as gelatin, low molecular weight gelatin, mulled, casein, etc. After dyeing and anti-dyeing treatment, red, green, and blue are formed by the same process. Moreover, the same colored layer can be formed using the dyeable synthetic resin which provided the photosensitivity which has cationic groups, such as an amide group and an amino group.
[0032]
In the pigment dispersion method, a colored layer is formed by repeating a coating, exposure, development, and heating process of a photosensitive resin in which a pigment having a desired hue is dispersed in advance.
The printing method is a method of forming a color coloring layer by printing red, green, and blue inks on a substrate sequentially by, for example, a planographic offset or intaglio offset printing method.
[0033]
The light shielding film and the columnar spacer in the present invention are preferably highly insulating. By being highly insulating, leakage between electrodes of the liquid crystal display device is prevented and display quality is improved.
[0034]
The adhesive in the present invention is preferably composed of a resin having an ethylenically unsaturated group and a carboxyl group in the molecule, a dilution monomer, a photosensitizer, a thermosetting component, and an additive.
The resin having an ethylenically unsaturated group and a carboxyl group in the molecule needs to have a double bond equivalent of 3000 or less from the viewpoint of sensitivity, and the carboxyl group has a resin acid value of 50 to 50 from the viewpoint of developability. It is necessary in the range of 150. When the acid value is 50 or less, the developability deteriorates, developing residue remains, and edge breakage decreases.
On the other hand, when the acid value is 150 or more, there is a problem that the pattern swells during development and a beautiful pattern cannot be obtained. The molecular weight of the resin is suitably in the range of 1000 to 100,000. When the molecular weight is 1000 or less, the sensitivity is lowered, and when it is 100,000 or more, the developability is lowered.
[0035]
As the resin, a monomer having an ethylenically unsaturated group and a carboxyl group such as acrylic acid was added to an acrylic copolymer of a monomer having a glycidyl group and an ethylenically unsaturated group such as glycidyl methacrylate (GMA). After that, GMA is added to an acrylic copolymer of a monomer having an ethylenically unsaturated group and a carboxyl group such as acrylic acid to which an acid anhydride such as phthalic anhydride or tetrahydrophthalic acid is added. Examples include a resin to which a monomer having a glycidyl group and an ethylenically unsaturated group is added.
In addition, phenolic novolac resin, cresol novolac resin, bisphenol type epoxy resin, etc., after adding carboxylic acid having ethylenically unsaturated group such as acrylic acid, phthalic anhydride and tetrahydrophthalic anhydride are also added. Can be used.
[0036]
The diluting monomer has a boiling point of 200 ° C. or higher so as not to cause foaming at the time of curing, and it can be diluted to an appropriate viscosity because of workability at the time of bonding, such as dipentaerythritol hexa (meth) acrylate A polyfunctional monomer,
Trifunctional monomers such as pentaerythritol tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate,
1.6 bifunctional monomers such as hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate,
Monofunctional monomers such as phenoxyethyl (meth) acrylate, tricyclodecyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-acryloyloxyethyl monophthalate,
Examples include urethane acrylates and epoxy acrylates composed of a polyol compound having two or more hydroxyl groups, an isocyanate compound, and a (meth) acrylate having a hydroxyl group, and these can be used in appropriate combination.
[0037]
The photosensitizer is not particularly limited, and benzophenone, diethylaminobenzophenone, methyl benzoylbenzoate, benzoin isopropyl ether, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzyldimethyl ketal, thioxanthone, diethyl Examples thereof include thioxanthone, 2-methyl {4- (methylthio) phenyl} -2-morpholino-1-propanone, and the addition amount is preferably 0.1 to 20 parts by weight with respect to the total amount of the resin and the diluted monomer.
[0038]
Additives include polymerization inhibitors such as hydroquinone and hydroquinone monomethyl ether, adhesion imparting agents such as silane coupling agents and titanium coupling agents, and thermosetting components such as epoxy resins, polyols and melamine resins. If there is no thermosetting component, many carboxylic acid groups remain in the cured resin and the water resistance decreases. The addition amount is preferably ½ equivalent or more with respect to the carboxylic acid in the resin.
[0039]
Further, the black photosensitive resin composition used in the present invention preferably has a high insulating property, and the composition is preferably composed of a resin material, a crosslinking agent, a photoacid generator, and polymer-grafted titanium oxide black. .
The black photosensitive resin composition having such a composition is characterized in that the slope of the sensitivity characteristic curve is large by crosslinking using an acid generated from a photoacid generator. Therefore, when exposure is performed with an amount greater than or equal to a predetermined exposure amount, the remaining film ratio after development suddenly increases. Therefore, when exposure is performed with an exposure amount slightly larger than the predetermined exposure amount, a desired film thickness can be obtained with a lower exposure amount than that of the conventional radical polymerization type.
[0040]
By using the black photosensitive resin composition having such a composition and irradiating with ultraviolet rays in the back exposure, the colored layer already formed acts as a light shielding mask, thereby forming a light shielding film. The TFT element, the gate wiring, the source wiring, and the auxiliary capacitance portion also serve as a mask.
If there is a defect such as a pinhole in the transferred colored layer, or if there is a chip defect that is likely to occur in the contour portion of the colored layer when peeling the transfer support sheet, the colored layer None of the TFT element, the gate wiring, the source wiring, and the auxiliary capacitance portion serve as a mask, and a light shielding film is formed in that portion. Therefore, when a liquid crystal display device is used, the backlight light does not leak and display quality is not deteriorated. Further, by using grafted titanium oxide black, a light-shielding film having excellent film strength and high light-shielding properties can be obtained.
[0041]
The resin-based material is a polymer compound containing an OH group that can serve as a crosslinking point and is soluble in an alkaline aqueous solution. Examples of the resin-based material include phenols represented by phennor novolak, p-hydroxystyrene, methacrylic acid 2 -Homopolymers or copolymers of monomers containing OH groups such as hydroxyethyl, 2-hydroxyethyl acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and the like.
Other monomers that can be used for copolymerization include styrene, phenylmaleimide, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, benzyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, benzyl methacrylate, and the like. It is done. These resin materials are used in the range of 10 to 55% by weight, preferably 17 to 55% by weight.
If the amount is too small, problems such as deterioration of the photosensitive function, deterioration of the pattern shape due to aggregation of titanium oxide, and insufficient film strength and adhesion occur. If the amount is too large, the light shielding property is insufficient.
[0042]
As the crosslinking agent, methylolated urea, urea resin, methylolated melamine, butyrololized melamine, methylolated guanamine, or alkyl ethers of these compounds can be used. From the viewpoint of excellent thermal stability, alkyl etherified products are more preferable.
The alkyl group of this alkyl ether is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. In particular, the alkyl ether compound is more preferably an alkyl etherified product of hexamethylolmelamine which is excellent in sensitivity.
A compound having two or more epoxy groups can also be used. These crosslinking agents are used in the range of 4 to 17% by weight, preferably 7 to 15% by weight. If the amount is too small, the photosensitive characteristics will be hindered. If the amount is too large, the light-shielding property will be insufficient.
[0043]
As the photoacid generator, a trihalomethyl group-containing triazine derivative or onium salt that absorbs in a wavelength region included in light emission of a light source and generates an acid by light absorption can be used.
Examples of the trihalomethyl group-containing triazine derivative include 2,4,6-tris (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-chlorophenyl) -4 , 6-Bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4′-methoxy-1′-naphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methylthiophenyl)- Examples include 4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine.
[0044]
Other onium salts include, for example, diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluorophosphonate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium trifluoroacetate, diphenyliodonium-p-toluenesulfonate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium tetrafluoroborate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium hexafluorophosphonate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium hexafluoroarsenate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium trifluoroa Sette 4-methoxyphenyliodonium-p-toluenesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium tetrafluoroborate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluorophosphonate, bis (4-tert-butylphenyl) Iodonium hexafluoroarsenate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoroacetate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium-p-toluenesulfo Diaryl iodonium salts such as narate, triphenylsulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium hexafluorophosphonate, triphenylsulfonium Hexafluoroarsenate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoroacetate, triphenylsulfonium-p-toluenesulfonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium tetrafluoroborate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium hexafluorophosphonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium hexafluoroarsenate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium trifluoroacetate, 4-methoxyphenyldiphenylsulfonium-p-trienesulfonate, 4-phenylthiophenyl Diphenyltetrafluoroborate, 4-pheni Thiophenyldiphenylhexafluorophosphonate, 4-phenylthiophenyldiphenylhexafluoroarsenate, 4-phenylthiophenyldiphenyltrifluoromethanesulfonate, 4-phenylthiophenyldiphenyltrifluoroacetate, 4-phenylthiophenyldiphenyl-p-toluenesulfo And triarylsulfonium salts such as nate.
[0045]
These photoacid generators may be used alone or in combination. For example, a combination of a light absorber and an acid generator can be used. The addition amount is preferably 0.5 to 40% by weight with respect to the resin material. This is because, when added in excess of 40% by weight, the amount of acid generated is too large, and the acid diffuses in the unexposed areas due to heating after pattern exposure to cause a crosslinking reaction, resulting in a decrease in resolution. Become. On the other hand, when the addition amount is less than 0.5% by weight, the acid generation amount is insufficient, the crosslinking reaction does not proceed sufficiently, and the pattern cannot be formed.
[0046]
The polymer compound used for grafting titanium oxide black has a group that can easily react with a functional group present on the surface of titanium oxide black. Specific examples of this group include an aziridine group, an oxazoline group, an N-hydroxyalkylamide group, an epoxy group, a thioepoxy group, an isocyanate group, a vinyl group, an acrylic group, a methacryl group, a silicon hydrolyzable group, and an amino group. In the polymer compound, these groups need to have one kind or two or more kinds in the molecule.
In particular, in terms of reactivity with the functional group on the surface of titanium oxide black, it has one or more groups selected from an aziridine group, an oxazoline group, an N-hydroxyalkylamide group, an epoxy group, a thioepoxy group, and an isocyanate group. High molecular compounds are preferred. More preferred are polymer compounds having one or more groups selected from an aziridine group, an oxazoline group, and an N-hydroxyalkylamide group.
[0047]
When titanium oxide black and a polymer compound are reacted, substances such as a polymer component, a monomer, and an organic solvent other than the polymer compound may be present in the reaction system as long as the reaction is not inhibited. The polymer compound should contain 10 to 100% by weight, preferably 20 to 60% by weight of titanium oxide black. If it is 10% by weight or less, there is no effect of grafting, that is, film strength is improved, and if it is 100% by weight or more, the photosensitivity is impaired or the optical density is insufficient.
[0048]
As titanium oxide black, PH is 7 or less, preferably 5 or less. When PH is 7 or more, the effect of grafting, that is, the improvement of film strength is not recognized.
These materials are kneaded using a disperser such as a two-roll mill, a three-roll mill, a sand mill, or a paint conditioner to obtain a black photosensitive resin composition.
Furthermore, as a diluent solvent to improve workability during dispersion, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, ethyl carbitol, ethyl carbitol acetate, diglyme, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate Organic solvents such as lactic acid esters may also be used.
[0049]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
<Example 1>
(Preparation of transfer sheet)
A 42 alloy (iron-nickel alloy, nickel 42 wt%, balance iron) having a thickness of 110 μm was used as a support sheet. Alignment marks for forming each colored layer and alignment between the colored layer and the TFT element forming electrode substrate were formed on a predetermined portion of the support sheet by photolithography.
[0050]
Next, a release layer made of photocured polyvinyl alcohol that adheres well to the support sheet and has good peelability from the colored layer was formed to a thickness of about 5 μm and a surface smoothness of about 0.05 μm.
A colored layer was formed on the cured release layer by a pigment dispersion method using a known photolithography method to obtain a transfer sheet.
[0051]
(Production of electrode substrate for liquid crystal display device)
A TFT element forming electrode substrate in which a TFT element, a gate wiring, a source wiring, a pixel wiring, and an auxiliary capacitance part were formed on one side of a transparent substrate by a known method was used.
First, the entire surface of the TFT element forming electrode substrate is made of SiO. ₂ Was deposited to form a protective film.
[0052]
Next, after applying a photosensitive resist (trade name “AZ4620” manufactured by Hoechst Co., Ltd.) on the protective film, a part of the protective film is formed from the photosensitive resist in the region of the auxiliary capacitance portion according to a predetermined pattern using a photolithography method. Exposed.
Next, using a dry etching apparatus (trade name “Drytech 384T” manufactured by Lam Research), pressure 150 mTorr, output 700 W, CHF _Three Dry etching was performed on the protective film exposed from the photosensitive resist under the condition of a gas amount of 100 SCCM.
Thereafter, the photosensitive resist was peeled off, and a through hole was formed in the protective film to expose a part of the pixel electrode according to a predetermined pattern.
[0053]
Next, an adhesive layer was applied and formed on the entire surface of the TFT element forming electrode substrate. As this adhesive, one comprising a resin having an ethylenically unsaturated group and a carboxyl group in the molecule, a dilution monomer, a photosensitizer, a thermosetting component and an additive was used.
[0054]
The adhesive was prepared as follows.
2,2′-azobis (2,4-dimethyl) valeronitrile (ADVN: trade name, manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) in a nitrogen atmosphere with 40 g of glycidyl methacrylate (GMA), 60 g of methyl methacrylate (MMA) and 200 g of acetone Was used to obtain a polymer having a molecular weight of 20000. The polymer solution was reacted with 20 g of acrylic acid and 0.2 g of benzyldimethylamine, reacted with 25 g of tetrahydrophthalic anhydride, precipitated and precipitated with cyclohexane, and dried to obtain 130 g of a white powder. The molecular weight of this powder resin was 35000, and the acid value was 100.
[0055]
To 50 g of this resin, 50 g of trimethylolpropane triacrylate (TMP3A: trade name, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), 40 g of hydroxyethyl methacrylate, 40 g of 1,6-hexanediol dimethacrylate, Viscolate # 2000 (Osaka Organic Chemical Co., Ltd.) )) 10 g, Irgacure 184 (Ciba Geigy) 10 g, methoquinone 0.1 g and glycidoxypropyltrimethoxysilane 10 g were added and dissolved to obtain an adhesive.
[0056]
After the adhesive layer is applied and formed on the entire surface of the TFT element forming electrode substrate, the transfer sheet is aligned so that the TFT element forming surface and the colored layer surface face each other, and this state is maintained in a roll press. Pressure 5kg / cm ² After pressing the TFT element forming electrode substrate and the transfer sheet, UV light is irradiated from the opposite side of the TFT element forming surface to photocure the adhesive excluding the elements and wiring parts, and the TFT element forming electrode substrate The colored layer was transferred.
At this time, the portion of the adhesive layer on the TFT element and the wiring shields the ultraviolet rays irradiated to the TFT element and the wiring, and thus is not exposed and is not photocured.
[0057]
Next, the support sheet was removed together with the release layer, and the TFT element-forming electrode substrate was washed with an alkaline solution or the like to remove unexposed uncured portions, that is, the adhesive on the TFT element and the wiring. Thereby, the unexposed uncured adhesive layer on the TFT element and the wiring is washed and removed, and the surface of the TFT element and the wiring appears.
Next, an ITO coating solution was applied and baked to form a transparent conductive film, which was then etched using a photolithography method. Thereby, a pixel electrode patterned into a predetermined shape was formed on the colored layer. The pixel electrode is electrically connected to the pixel wiring through a through hole.
[0058]
Next, a black photosensitive resin composition for forming a light shielding film was applied to the surface on which the pixel electrode was formed, and a light shielding film was formed by back exposure self-alignment.
Subsequently, a black photosensitive resin composition is applied on the TFT element side, and a light shielding film and a columnar spacer are formed on the TFT element by exposing through a mask from the TFT element side, and a liquid crystal display device having the columnar spacer An electrode substrate was obtained.
The light-shielding film and the columnar spacer are formed by uniformly applying the black photosensitive resin composition using a spinner method to form a black resin layer, and after exposure by ultraviolet irradiation, a heating temperature of 70 ° C. to 150 ° C., a time of 15 seconds. The treatment was carried out using an acid catalytic reaction in ˜5 minutes.
[0059]
The black photosensitive resin composition used in the present invention has a high insulating property, and is composed of a resin material, a crosslinking agent, a photoacid generator, and a polymer-grafted titanium oxide black.
It is needless to say that the form of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various conditions such as a material to be used, a film thickness, a colored layer, and a structure of a TFT element can be changed.
[0060]
【The invention's effect】
The present invention relates to a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device, wherein a protective film is formed on a thin film transistor element forming electrode substrate, a through hole is formed in the protective film on an auxiliary capacitor portion, and an ultraviolet curable adhesive layer is formed. The transfer sheet on which the release layer and the colored layer are formed is bonded to the support sheet so as to face each other, irradiated with ultraviolet rays by back exposure, and the adhesive layer of the light transmitting portion is photocured, and then the support sheet. Is peeled together with the release layer, the colored layer on the photocured adhesive layer is transferred, the colored layer on the uncured adhesive layer is peeled off, and the uncured adhesive layer portion of the light-impermeable portion To expose the pixel wiring for the through hole, apply and baked the ITO coating liquid to form a transparent conductive film, pattern the transparent conductive film, and transparently connect to the pixel wiring through the through hole Form a pixel electrode made of a conductive film Then, an ultraviolet ray is irradiated from the other surface side by back exposure, a light shielding film is formed on a portion where the light is transmitted, a columnar spacer is formed on the light shielding film on the thin film transistor element side, and an electrode for a liquid crystal display device having the columnar spacer Since it is a manufacturing method for manufacturing a substrate,
Even if there is a chipping defect in the colored layer at the time of forming the colored layer, a light-shielding film is formed in that portion, and light leakage does not occur and the display quality of the liquid crystal display device is not adversely affected. The substrate has a spacer function for maintaining the thickness of the liquid crystal layer without the spacer particles for maintaining the thickness of the liquid crystal layer being present in the pixel portion inside the cell, and the spacer particles are not present in the pixel portion. An electrode substrate for a liquid crystal display device that enables a liquid crystal display device that does not have the problem that the arrangement of liquid crystal molecules in the vicinity is disturbed, light leaks at this portion, the contrast of the liquid crystal display device decreases and the display quality is adversely affected The manufacturing method becomes.
[0061]
Further, since the present invention is a liquid crystal display device using the electrode substrate for a liquid crystal display device manufactured by the method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device, the colored layer has a chip defect at the time of forming the colored layer. Even in this case, a light-shielding film is formed in that portion, and light leakage does not adversely affect the display quality of the liquid crystal display device, and spacer particles for maintaining the thickness of the liquid crystal layer between the substrates are provided in the pixel portion inside the cell. The spacer function for maintaining the thickness of the liquid crystal layer is provided in the substrate without the presence of the spacer particles, and the spacer particles are not present in the pixel portion, that is, the alignment of the liquid crystal molecules in the vicinity of the spacer particles is disturbed. This makes it possible to provide a liquid crystal display device that does not have a problem of causing leakage and reducing the contrast of the liquid crystal display device and adversely affecting the display quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of an electrode substrate for a liquid crystal display device manufactured according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a part of an example of a liquid crystal display device using the electrode substrate for a liquid crystal display device shown in FIG.
FIGS. 3A, 3B, and 3C are explanatory views of a transfer sheet used in a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
4A, 4B, and 4C are explanatory views showing a method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
5A, 5B, and 5C are explanatory views showing a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
6A, 6B, and 6C are explanatory views showing a method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
7A, 7B, and 7C are explanatory views showing a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
8A, 8B, and 8C are explanatory views showing a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIGS. 9A, 9B, and 9C are explanatory views showing a method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
10A, 10B, and 10C are explanatory views showing a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
11A, 11B, and 11C are explanatory views showing a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
12A, 12B, and 12C are explanatory views showing a method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIGS. 13A, 13B, and 13C are explanatory views showing a method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
14 (a), 14 (b), and 14 (c) are explanatory views showing a method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIGS. 15A, 15B, and 15C are explanatory views showing a method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a part of an example of a conventional active matrix liquid crystal display device.
17 is a cross-sectional view schematically showing a part of a thin film transistor element side electrode substrate used in the active matrix type liquid crystal display device in FIG. 16. FIG.
[Explanation of symbols]
1. Electrode substrate for liquid crystal display device
2. Electrode substrate
3. Liquid crystal
4. Liquid crystal display device
5 ... Thin film transistor element side electrode substrate
6. Electrode substrate in conventional method
8 ... Spacer
9. Liquid crystal display device in the conventional method
11, 21 ... Transparent substrate
12 ... TFT element
13, 49 ... Protective film
14 Colored layer
15 ... Adhesive layer
16, 23 ... Alignment film
17 ... Columnar spacer
18 Pixel electrode
19 ... Insulating film
22, 28 ... Transparent conductive film
27 ... Light shielding film
30 ... Transfer sheet
31 ... Support sheet
32 ... Release layer
37 ... Black photosensitive resin composition
40 ... TFT element formation electrode substrate
41 ... Gate wiring
42 ... Source wiring
43 ... Pixel wiring
44 ... Auxiliary capacity section
45 ... Gate electrode
46 ... Source electrode
47 Silicone
48 ... Drain electrode
51... Through hole
82 ... UV
R ... Red
G ... Green
B ... blue

Claims

In the method of manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device,
1) forming a protective film on the thin film transistor element side of the thin film transistor element forming electrode substrate on which at least the thin film transistor element, gate wiring, source wiring, pixel wiring, and auxiliary capacitance portion are formed on one side of the transparent substrate;
2) A through hole is formed in the protective film on the auxiliary capacitance portion to expose the pixel wiring according to a predetermined pattern;
3) forming a UV curable adhesive layer that is transparent when cured on the entire surface of the thin film transistor element forming electrode substrate on the thin film transistor element side;
4) Adhering the coloring layer side of the transfer sheet in which a coloring layer having a release layer and a color filter function is formed on the support sheet and the thin film transistor element side of the thin film transistor element forming electrode substrate facing each other,
5) Ultraviolet rays are irradiated from the other surface side of the thin film transistor element forming electrode substrate by back exposure, and light transmissive portions of the thin film transistor element forming electrode substrate other than the thin film transistor element, the gate wiring, the source wiring, the auxiliary capacitance portion, etc. After photocuring the adhesive layer, the support sheet is peeled off together with the release layer, and the colored layer on the adhesive layer photocured to the thin film transistor element side of the thin film transistor element forming electrode substrate is transferred and uncured. Peel the colored layer on the adhesive layer of
6) Remove the uncured adhesive layer portion of the light-impermeable portion such as the thin film transistor element on the thin film transistor element side of the thin film transistor element forming electrode substrate, the gate wiring, the source wiring, and the auxiliary capacitance section, Expose the pixel wiring,
7) An ITO coating liquid is applied and baked on the entire surface of the thin film transistor element forming electrode substrate on the thin film transistor element side to form a transparent conductive film,
8) Patterning the transparent conductive film into a predetermined shape to form a pixel electrode made of a transparent conductive film electrically connected to the pixel wiring through the through hole,
9) A black photosensitive resin composition is applied to the entire surface of the thin film transistor element forming electrode substrate on the thin film transistor element side, and ultraviolet light is irradiated from the other surface side of the thin film transistor element forming electrode substrate by back exposure to transmit light. Forming a light-shielding film on the
10) A black photosensitive resin composition is applied on the thin film transistor element side, and a columnar spacer is formed on the thin film transistor element side by irradiating ultraviolet rays using a mask from the thin film transistor element side.
A method for producing an electrode substrate for a liquid crystal display device, comprising producing an electrode substrate for a liquid crystal display device having columnar spacers.

2. The method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light shielding film is highly insulating.

A liquid crystal display device using the electrode substrate for a liquid crystal display device manufactured by the method for manufacturing an electrode substrate for a liquid crystal display device according to claim 1.