JP5302460B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、配向膜の塗布領域の制御に関するものである。

液晶表示装置は、一般に、一対の基板の間に液晶層が封入された構造を有している。一対の基板は、ＴＦＴ基板及び対向基板により構成されている。ＴＦＴ基板には、複数のゲート配線、複数のソース配線、複数の画素電極及び複数のＴＦＴ等が形成されている。対向基板には、上記複数の画素電極に共通の共通電極が形成されている。液晶層は、ＴＦＴ基板と対向基板との間で、枠状のシール部材に囲まれて封止されている。

上記一対の基板には、表示領域としての画素領域と、その外側周囲に設けられた非表示領域としての額縁領域とが形成されている。ＴＦＴ基板の額縁領域は、シール部材の形成領域と、その外側周囲に設けられた端子領域とを有している。端子領域には、画素領域へ信号を供給するための複数の端子が形成されている。

ＴＦＴ基板及び対向基板には、液晶層側の表面に、当該液晶層における液晶分子の配向を規制する配向膜が設けられている。配向膜は、例えばポリイミド等の樹脂膜によって構成され、その表面がラビング処理されている。

配向膜は、ＴＦＴ基板及び対向基板の表面に、液状のポリイミドを塗布した後に、焼成して硬化させることによって形成する。ポリイミドは、例えばフレキソ印刷法やインクジェット印刷法等によって塗布することが可能である。

ここで、上記インクジェット法を利用した配向膜の形成工程では、基板へ向かって吐出されて着弾したポリイミド等の配向膜材料が基板表面で十分に広がるように、当該配向膜材料の粘性を比較的低くする必要がある。

低粘性の配向膜材料は、基板表面で容易に広がるために、本来必要がない額縁領域にまで広がり易い。配向膜材料が額縁領域における端子領域にまで至ると、複数の端子が絶縁膜である配向膜に覆われる結果、端子と、当該端子に実装される回路チップとの導通が阻害されてしまう。

特許文献１及び２には、ＴＦＴ基板のシール部材形成領域と、表示が行われる画素領域との間に溝構造を形成し、その溝内に配向膜材料を溜めることによって、過剰な配向膜材料の広がりを防止することが提案されている。

また、特許文献３には、配向膜材料の濡れ広がりを制御するために、ＴＦＴ基板の表面に撥水処理した領域を設けること、及びＴＦＴ基板に形成される配線層と同じ材料で凹凸構造を形成することが開示されている。凹凸構造は配線層と同じ材料によって形成されているので、エッチングにより配線と同時に形成することができる。

ここで、図１９は、特許文献３における配向膜材料の濡れ広がりを制御する原理を示す断面図である。図１９に示すように、特許文献３の凹凸構造１００は、ガラス基板１０１上に所定間隔で配置された複数の凸部１０２によって構成されている。凸部１０２は、配線層と同じ金属膜によって構成されている。そして、この凹凸構造１００に配向膜材料の液滴１０３が滴下されると、液滴１０３とガラス基板１０１との間には、空気層１０４が形成されるため、液滴１０３が弾かれやすくなり、液滴１０３の濡れ広がりを制御ことが可能になる。

特開２００８−２６３４５号公報 特開２００７−３２２６２７号公報 特開２００７−１１４５８６号公報

しかし、上記特許文献１及び２のように、配向膜材料を溜めるために複数の凹溝を形成する構成では、配向膜材料を溜める容積を確保するために、複数の凹溝の形成領域を比較的幅広に設ける必要がある。その結果、画素領域からシール部材形成領域までの距離が長くなるため、額縁状の非表示領域の幅を狭くすることが困難である。

また、上記特許文献３に記載された発明については、配線が形成されている領域では、凹凸構造を形成すると配線を切断することになってしまうので、当該凹凸構造を形成することができない。すなわち、凹凸構造を形成する領域が制限され、その凹凸構造が形成されない領域では、配向膜材料がシール部材形成領域へ向かって濡れ広がるため、液晶表示装置の信頼性を著しく低下させる虞がある。

本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、配線のレイアウトに拘わらず、液晶表示装置の非表示領域を可及的に狭くしながらも、配向膜材料の広がりを抑制することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、上記第１基板及び第２基板の間に設けられて上記液晶層を囲んで封止するシール部材とを備えた液晶表示装置を対象としている。

そして、上記第１基板及び第２基板は、表示領域としての画素領域と、該画素領域の外側周囲の領域であって上記シール部材の形成領域を含む非表示領域としての額縁領域とをそれぞれ有し、上記第１基板及び第２基板の上記液晶層側には、流動性を有する配向膜材料が硬化することによって形成された配向膜が、上記画素領域から上記額縁領域側へ広がるように形成され、上記第１基板は、支持基板と、該支持基板上に形成された配線層と、該配線層を覆うように上記支持基板上に形成され、上記支持基板と反対側の表面の一部が上記配向膜によって直接に覆われた絶縁膜とを有し、上記絶縁膜の表面には、当該絶縁膜を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部が形成され、上記凹陥部は、上記支持基板の表面の法線方向から見て少なくとも一部が上記配線層と重なるように配置され、上記凹陥部の縁部は、上記額縁領域に配置されると共に、当該縁部の接平面が当該凹陥部の内側へ向かうに連れて上記支持基板側へ傾斜するように形成され、上記配向膜の端縁部は、上記凹陥部の縁部によって支持されると共に、当該配向膜の端縁部を支持している凹陥部の底は、上記配向膜から露出している。

−作用−
次に、本発明の作用について説明する。

上記液晶表示装置を製造する場合、硬化する前の配向膜材料は、画素領域から額縁領域側へ広がるように形成される。そして、配向膜の端縁部は、額縁領域に形成される。一方、第１基板の支持基板上には、絶縁膜が配線層を覆うように形成され、当該絶縁膜の表面に凹陥部が窪んで形成されている。この凹陥部の縁部は額縁領域に配置されている。

そして、配向膜材料の濡れ広がりは、上記凹陥部の縁部によって堰き止められる。その結果、配向膜の端縁部は、凹陥部の縁部によって支持されることとなる。凹陥部の縁部は、その接平面が凹陥部の内側へ向かうに連れて支持基板側へ傾斜するように形成されているため、配向膜材料をその粘性によって支持することができる。

したがって、第１基板において支持構造部の側部と複数の端子との間に配向膜材料を溜めるための溝構造等が不要になるため、液晶表示装置の非表示領域を例えば１〜２ｍｍ程度に大幅に狭くしながらも、配向膜材料の広がりを抑制することが可能になる。

しかも、凹陥部を配線層に重ねて配置した状態で、凹陥部と配線層との間に絶縁層が介在されているので、絶縁層によって配線層を保護しつつ、その配線層のレイアウトに拘わらずに凹陥部を連続して延びるように形成できる。よって、配向膜材料の広がりをより適切に防止することが可能になる。

ところで、従来のように、基板上に形成した溝内に配向膜材料を溜める構成では、溝構造の容積のうちどの程度まで配向膜材料が溜まっているのかが不明であるため、液晶を基板上に滴下して液晶表示装置を製造する場合に、溝構造における空き容量を含めた滴下すべき液晶材料の体積を適切に規定することが難しい。液晶材料の体積が必要量よりも少なければ、液晶層に気泡が生じる虞がある。

これに対し、本発明では、凹陥部の内部に配向膜材料を溜めずに、その凹陥部の縁部で配向膜材料を堰き止めるようにしたので、滴下すべき液晶材料の体積を略一定に維持することができる。したがって、適切な体積の液晶材料を支持基板上に供給して、液晶層における気泡の発生を防止することが可能になる。

本発明によれば、配向膜の樹脂材料を溜めるための溝構造が不要になるため、液晶表示装置の非表示領域を大幅に狭くしながらも、配向膜材料の広がりを抑制することができる。しかも、凹陥部を配線層に重ねて配置した状態で、凹陥部と配線層との間に絶縁層が介在されているので、配線層を絶縁層によって保護しつつ、その配線層のレイアウトに拘わらずに凹陥部を連続して延びるように形成できる。よって、配向膜材料の広がりをより適切に防止することができる。

図１は、本実施形態１における液晶表示装置の概略構成を示す平面図である。 図２は、図１のＴＦＴ基板においてIIで示す領域を拡大して示す平面図である。 図３は、図１のＴＦＴ基板においてIIIで示す領域を拡大して示す平面図である。 図４は、図３におけるIV−IV線断面図である。 図５は、ＴＦＴ基板における凹陥部の縁部近傍を拡大して示す断面図である。 図６は、ＴＦＴ基板の一部を拡大して示す平面図である。 図７は、凹陥部を形成するためのハーフトーンマスクを模式的に示す平面図である。 図８は、ハーフトーン露光後に現像された平坦化膜を示す断面図である。 図９は、ポストベーク後の平坦化膜を示す断面図である。 図１０は、液晶表示装置の概略構造を示す断面図である。 図１１は、縁部における最大角度及び凹陥部の窪み深さと、配向膜材料の広がり制御性との関係を示すグラフである。 図１２は、θ１maxが約１５°であるときの凹陥部の近傍を拡大して示す断面図である。 図１３は、θ１maxが約５０°であるときの凹陥部の近傍を拡大して示す断面図である。 図１４は、θ１maxが約５°であるときの凹陥部の近傍を拡大して示す断面図である。 図１５は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の一部を拡大して示す平面図である。 図１６は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の一部を拡大して示す平面図である。 図１７は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の角部を拡大して示す平面図である。 図１８は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の角部を拡大して示す平面図である。 図１９は、従来の配向膜材料の濡れ広がりを制御する原理を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図１０は、本発明の実施形態１を示している。

図１は、本実施形態１における液晶表示装置１の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＴＦＴ基板１１においてIIで示す領域を拡大して示す平面図である。図３は、図１のＴＦＴ基板１１においてIIIで示す領域を拡大して示す平面図である。図４は、図３におけるIV−IV線断面図である。

図５は、ＴＦＴ基板１１における凹陥部４８の縁部５１近傍を拡大して示す断面図である。図６は、ＴＦＴ基板１１の一部を拡大して示す平面図である。尚、図６では、後述する配向膜２３及び凹陥部４８の図示を省略している。図１０は、液晶表示装置１の概略構造を示す断面図である。

液晶表示装置１は、図１及び図１０に示すように、第１基板としてのＴＦＴ基板１１と、ＴＦＴ基板１１に対向して配置された第２基板である対向基板１２と、ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２の間に設けられた液晶層１３とを有する。

また、液晶表示装置１は、ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２の間に設けられて液晶層１３を囲んで封止するシール部材１４を有している。シール部材１４は、図１に示すように、略矩形枠状に形成され、例えば、アクリル又はエポキシ系樹脂等の紫外線熱併用硬化型樹脂によって構成されている。シール部材１４には、例えば複数の導電性粒子（不図示）が分散して混入されている。シール部材１４の線幅は、例えば０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度である。

ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２は、表示領域としての画素領域３１と、画素領域３１の外側周囲の領域である非表示領域としての額縁領域３２とをそれぞれ有している。額縁領域３２には、画素領域３１と所定の間隔をおいて設けられたシール部材形成領域３４（シール部材１４の形成領域）が含まれる。

また、ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２の液晶層１３側には、流動性を有する配向膜材料２４が硬化することによって形成された配向膜２３が、画素領域３１からシール部材１４の形成領域側へ広がるように形成されている。

配向膜２３は、ポリイミド等の樹脂材料からなり、液晶層１３の液晶分子の初期配向を規制するためのものである。配向膜材料２４は、ポリイミド等に溶剤が添加されることにより、その粘性が低下されたものである。配向膜材料２４には、例えば、ＪＳＲ株式会社製の粘度が６．５ｍＰａ・ｓである垂直配向膜材料を適用することが可能である。

ＴＦＴ基板１１の額縁領域３２は、図６に示すように、シール部材形成領域３４の画素領域３１と反対側の領域であって画素領域３１へ信号を供給するための複数の端子２８が形成された端子領域３３を有している。端子領域３３は、図６に示すように、ＴＦＴ基板１１の側部領域に形成されている。

ＴＦＴ基板１１におけるシール部材形成領域３４には、図６に示すように、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる電極部としてのパッド２０が、絶縁膜としての平坦化膜４３の表面に複数形成されている。パッド２０は、１００ｎｍ程度の厚みに形成され、シール部材１４に沿って所定の間隔で配置されている。このパッド２０は、シール部材１４の導電性粒子を介して対向基板１２の共通電極（図示省略）に電気的に接続するためのものである。

ＴＦＴ基板１１の画素領域３１には、複数の画素５がマトリクス状に配置されている。各画素５には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極１５がそれぞれ形成されている。画素電極１５の厚みは例えば１００ｎｍ程度である。また、各画素５には、画素電極１５に接続されたスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin-Film Transistor：不図示）が形成されている。

尚、ＴＦＴを構成する半導体層（不図示）は、厚みが１５０ｎｍであるｉ−Ｓｉ膜（真性シリコン膜）と、厚みが４０ｎｍであるｎ＋Ｓｉ膜とがこの順に積層された構成を有している。また、上記半導体層にはチャネル保護膜として２００ｎｍ程度の厚みのＳｉＮｘ膜が積層されている。

さらに、ＴＦＴ基板１１には、図２及び図３に示すように、上記ＴＦＴに接続されたゲート配線１８及びソース配線１６等が形成されている。ゲート配線１８は、３０ｎｍ程度の厚みのＴｉ膜と、３００ｎｍ程度の厚みのＡｌ膜と、１００ｎｍ程度の厚みのＴｉ膜とがこの順に積層された構成を有する。一方、ソース配線１６は、３０ｎｍ程度の厚みのＴｉ膜と、３００ｎｍ程度の厚みのＡｌ膜とがこの順に積層された構成を有している。

上記ゲート配線１８及びソース配線１６の線幅は１０μｍ程度である。また、隣り合うゲート配線１８同士の間隔は、図２に示すように、２００μｍ程度になっている。一方、隣り合うソース配線１６同士の間隔は、図３に示すように、７０μｍ程度になっている。

また、ＴＦＴ基板１１は、図４に示すように、支持基板であるガラス基板２１を有し、このガラス基板２１の液晶層１３側表面には、上記ゲート配線１８と、ゲート配線１８を覆うゲート絶縁膜４１とが形成されている。また、図１に示すように、ガラス基板２１の額縁領域３２には、上記ゲート配線１８と同じ材料からなる複数の引き出し配線１７が形成されている。引き出し配線１７の線幅は１０μｍ程度である。この引き出し配線１７の端部に端子２８が設けられている。

そして、ソース配線１６は、コンタクト部（不図示）を介して引き出し配線１７に接続されている。ゲート絶縁膜４１は、例えばＳｉＮｘ等によって構成され、４００ｎｍ程度の厚みに形成されている。

ゲート絶縁膜４１の表面には、保護膜としてのパッシベーション膜４２が形成されている。パッシベーション膜４２は、例えばＳｉＮ等の無機膜によって構成され、２５０ｎｍ程度の厚みに形成されている。

ソース配線１６の表面には、パッシベーション膜４２及びこれを覆う絶縁膜である平坦化膜４３が形成されている。つまり、平坦化膜４３は、ガラス基板２１上にソース配線１６等の配線層を覆うように形成されている。平坦化膜４３は、例えば光硬化性アクリル樹脂等の光硬化性樹脂（感光性樹脂）によって構成され、２〜２．５μｍ程度の厚みに形成されている。

画素領域３１における平坦化膜４３の表面には、上記複数の画素電極１５が形成されている。一方、シール部材形成領域３４における上記平坦化膜４３の表面には、上記シール部材１４が形成されている。また、平坦化膜４３におけるガラス基板２１と反対側の表面の一部は、配向膜２３によって直接に覆われている。

そして、平坦化膜４３の表面には、この平坦化膜４３を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部４８が形成されている。

ここで、凹陥部４８は、ガラス基板２１の表面の法線方向から見て少なくとも一部がソース配線１６又はゲート配線１８等の配線層と重なるように配置されている。本実施形態の凹陥部４８は、図２及び図３に示すように、シール部材形成領域３４に沿って延びるように形成されている。凹陥部４８は、シール部材形成領域に沿って溝状に延びることにより、全体として枠状に形成されている。

凹陥部４８の溝幅は例えば２０μｍ程度であり、凹陥部４８の溝深さは例えば１μｍ程度である。凹陥部４８は、後述するようにフォトリソグラフィによって形成することができる。

凹陥部４８の縁部５１は、額縁領域３２に配置され、特に、画素領域３１とシール部材形成領域３４との間に配置されている。さらに、この凹陥部４８の縁部５１は、図５に示すように、当該縁部５１の接平面５３が当該凹陥部４８の内側へ向かうに連れてガラス基板２１側へ傾斜するように形成されている。そして、配向膜２３の端縁部２５は、凹陥部４８の縁部５１によって支持されると共に、当該配向膜２３の端縁部２５を支持している凹陥部４８の底は、配向膜２３から露出している。

ここで、上記凹陥部４８の縁部５１における接平面５３のガラス基板２１表面に対する最大の角度をθ１maxとする。また、配向膜２３（配向膜材料２４）の端縁部２５を支持している位置における上記凹陥部４８の接平面５３のガラス基板２１表面に対する角度をθ１とする。また、上記配向膜２３の端縁部２５表面における接平面５４の上記接平面５３に対する角度をθ２とする。

そして、凹陥部４８の縁部５１は、その接平面５３のガラス基板２１表面に対する最大角度θ１maxが、５°以上に規定されている。一方、上記最大の角度θ１maxは８８°未満に規定することが好ましい。

ここで、図１１は、縁部５１における最大角度θ１max及び凹陥部４８の窪み深さと、配向膜材料２４の広がり制御性との関係を示すグラフである。図１１において○印は縁部５１が配向膜材料２４を適切に支持したことを示し、×印は縁部５１によって配向膜材料２４を適切に支持しなかったことを示している。また、実験で用いた配向膜材料の粘度は、６．５ｍＰａ・ｓである。

また、図１２〜図１４は、それぞれθ１maxが約１５°、約５０°、約５°であるときの凹陥部４８近傍を拡大して示す断面図である。図１２〜図１４において、符号Ａは、凹陥部４８の接平面５３の角度θ１が最大角度θ１maxとなる位置を示している。また、符号Ｂは、凹陥部４８の縁部５１によって堰き止められた配向膜２３（配向膜材料２４）の端縁部２５の位置を示している。

実験により、図１２に示すように、位置Ａにおける最大角度θ１maxが約１５°である場合には、位置Ｂにおいて角度θ１が約５°であり且つ角度θ２が約２°であることが分かった。また、図１３に示すように、位置Ａにおける最大角度θ１maxが約５０°である場合には、位置Ｂにおいて角度θ１が約５°であり且つ角度θ２が約２°であることが分かった。また、図１４に示すように、位置Ａにおける最大角度θ１maxが約５°である場合には、位置Ａと位置Ｂとが一致し、その位置Ｂにおける角度θ１が約５°であり且つ角度θ２が約２°であることが分かった。

そして、図１１の実験結果に示すように、凹陥部４８の窪み深さは配向膜材料２４の広がり制御と相関が無く、縁部５１の最大角度θ１maxのみが配向膜材料２４の広がり制御に影響することが分かった。そして、最大角度θ１maxが５°未満である場合には、配向膜材料２４が上記縁部５１によって支持されずに広がってしまう。一方、最大角度θ１maxが８８°以上である場合には、θ１max＋θ２が９０°以上となって配向膜を堰き止められない。よって、最大角度θ１maxが５°以上８８°未満である場合に、配向膜材料２４を縁部５１において良好に支持できることが分かった。

このように、縁部５１の接平面５３の最大角度θ１maxを適切に規定したので、画素領域３１側から流れてきた配向膜材料２４を、当該縁部５１において角度θ２だけ堰き止めることができる。その結果、配向膜２３及び配向膜材料２４は、上記凹陥部４８の縁部５１近傍において液晶層１３側に盛り上がることとなる。

図４に示すように、上記配向膜２３及び配向膜材料２４の盛り上がっている領域は、２００μｍ程度の幅である。また、配向膜材料２４の盛り上がっている領域の厚みａは、およそ１０μｍ以下程度であり、硬化後の配向膜２３の盛り上がっている領域の厚みａは、およそ０．７μｍ程度である。一方、画素領域３１側の平坦な配向膜材料２４の厚ｂみは、およそ３μｍ程度である一方、画素領域３１側における硬化後の平坦な配向膜２３の厚みｂは、およそ０．１μｍ程度である。

一方、対向基板１２は、支持基板であるガラス基板（不図示）を有している。このガラス基板の液晶層１３側には、カラーフィルタ（不図示）を構成する複数の着色層（不図示）及び遮光膜であるブラックマトリクス（不図示）が形成されている。そして、カラーフィルタの表面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極（不図示）が形成されている。共通電極の表面は、ＴＦＴ基板１１と同様に配向膜（不図示）によって覆われている。

−製造方法−
次に、上記液晶表示装置１の製造方法について説明する。

液晶表示装置１の製造方法は、ＴＦＴ基板１１を形成する工程と、対向基板１２を形成する工程と、ＴＦＴ基板１１と対向基板１２とを液晶層１３及びシール部材１４を介して互いに貼り合わせる工程とを有する。

すなわち、液晶表示装置１は、ＴＦＴ基板１１又は対向基板１２に枠状のシール部材１４を形成し、当該シール部材１４の内側に液晶を滴下した後に、上記ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２を互いに貼り合わせることによって製造する。

ＴＦＴ基板１１を形成する工程には、透明な支持基板であるガラス基板２１上に配線層１６，１８を形成する工程と、ガラス基板２１上に配線層１６，１８を覆うように平坦化膜４３を形成する工程と、配線層１６，１８を覆うように平坦化膜４３の表面に直接に配向膜２３を形成する工程とが含まれる。

配線層１６，１８を形成する工程では、ガラス基板２１の表面に、ゲート配線１８、ゲート絶縁膜４１、シリコン膜（不図示）、ソース配線１６、パッシベーション膜４２、平坦化膜４３、ＩＴＯ膜等を形成する。

ゲート配線１８等の金属膜はスパッタ法により形成し、ＴＦＴを構成する半導体層、絶縁膜及びチャネル保護膜はＣＶＤ法によって形成した後に、それぞれフォトリソグラフィ及びウェットエッチング又はドライエッチングによって所定形状に形成する。

平坦化膜４３を形成する工程では、平坦化膜４３の表面に対し、当該平坦化膜４３を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部４８を、ガラス基板２１の表面の法線方向から見て少なくとも一部が配線層１６，１８と重なるように形成し、且つ、凹陥部４８の縁部５１を、額縁領域３２に配置すると共に、当該縁部５１の接平面が当該凹陥部４８の内側へ向かうに連れてガラス基板２１側へ傾斜するように形成する。

また、凹陥部４８はシール部材１４の形成領域に沿って延びるように形成する。さらに、この凹陥部４８を画素領域３１とシール部材１４の形成領域との間に配置する。

平坦化膜４３は、光硬化性アクリル樹脂等の感光性有機材料や、非感光性絶縁膜を用いて形成することができる。感光性有機材料を用いる場合には、例えばスピンコート法により（スリットコート法やインクジェット法によっても可能である。）、有機材料をガラス基板２１上に表面が平坦となるように形成する。

続いて、上記平坦化膜４３の凹陥部４８をハーフトーン露光によって形成する。ここで、図７は、凹陥部４８を形成するためのハーフトーンマスク６０を模式的に示す平面図である。図８は、ハーフトーン露光後に現像された平坦化膜４３を示す断面図である。図９は、ポストベーク後の平坦化膜４３を示す断面図である。

このハーフトーン露光で用いるハーフトーンマスク６０には、図７に示すように、複数のスリット６１が所定間隔で形成されている。各スリット６１の幅は３μｍ程度であり、３μｍ程度のピッチで配置されている。したがって、スリット６１が形成されている領域は、全体として１５μｍ程度の幅となっている。

上記ハーフトーンマスク６０によって、平坦化膜４３におけるシール部材形成領域３４に沿った領域を露光した後に現像すると、図８に示すように、凹状の屈曲面からなる溝部６２が形成される。その後、上記溝部６２が形成された平坦化膜４３をポストベークして加熱することにより、当該平坦化膜４３の屈曲面がなだらかな曲面となる。その結果、上記溝部６２が加熱によって熱だれし、曲面状の縁部５１を有する凹陥部４８が形成されることとなる。

非感光性絶縁膜を用いて平坦化膜４３を形成する場合には、例えばＣＶＤ法により（スパッタ法や塗布型材料の塗布によっても可能である。）、絶縁材料層をガラス基板２１上に均一な膜厚で形成した後、その絶縁材料層の表面に感光性レジストを全面に塗布する。次に、フォトリソグラフィ法によって所定のレジストパターンを形成する。その後、絶縁材料層のエッチング（ウェットエッチング又はドライエッチング）を行い、上記レジストパターンを除去することによって、上記凹陥部４８を形成する。

次に、上記配向膜２３を形成する工程では、流動性を有する配向膜材料２４を上記画素領域から上記額縁領域へ広がるように形成し、当該配向膜材料２４の端縁部２５を上記凹陥部４８の縁部によって支持すると共に、当該配向膜材料２４の端縁部２５を支持している凹陥部４８の底を配向膜材料２４から露出させる。

まず、上記平坦化膜４３の表面にＩＴＯ層を形成し、これをフォトリソグラフィ及びエッチングによってパターニングすることにより、複数の画素電極１５を形成する。その後、上記画素電極１５等を覆うように、ポリイミド等の流動性を有する配向膜材料２４をインクジェット法により供給する。

配向膜材料２４は、画素領域３１から額縁領域３２へ流動し、凹陥部４８の縁部５１に達したときに、その配向膜材料２４の端縁部２５が上記縁部５１によって支持される。その結果、図４に示すように、配向膜材料２４は、凹陥部４８の縁部５１近傍において、液晶層１３側に盛り上がって堰き止められる。その後、配向膜材料２４を焼成することによって、配向膜２３を形成する。こうして、ＴＦＴ基板１１を製造する。

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、ＴＦＴ基板１１に配向膜２３（配向膜材料２４）を支持するための凹陥部４８を設けると共に、接平面５３が凹陥部４８の内側へ向かうに連れてガラス基板２１へ傾斜するような縁部５１を当該凹陥部４８に形成したので、その縁部５１によって配向膜２３（配向膜材料２４）を支持すると共に、当該配向膜２３（配向膜材料２４）の端縁部２５を、その配向膜材料２４の粘性が比較的低くても支持することが可能になる。

よって、余分な配向膜材料２４を凹陥部４８の縁部５１における液晶層１３側に溜めることができることから、凹陥部４８の縁部５１よりもシール部材形成領域３４側に、配向膜材料２４を溜めるための溝構造等が不要になるため、液晶表示装置１の額縁領域３２を大幅に狭くしながらも、配向膜材料２４の広がりを適切に抑制して当該配向膜材料２４とシール部材１４との重なりを防止することができる。

さらに、上記縁部５１における接平面５３のガラス基板２１に対する最大の角度θ１maxを５°以上８８°未満に規定したので、縁部５１においてより確実に配向膜材料２４を支持することができる。

しかも、凹陥部４８をソース配線１６等の配線層に重ねて配置した状態で、凹陥部４８と配線層との間に平坦化膜４３が介在されているので、平坦化膜４３によって配線層をエッチャント等から保護しつつ、その配線層のレイアウトに拘わらずに凹陥部４８を連続して延びるように形成できる。よって、凹陥部４８をシール部材形成領域３４に沿って画素領域３１を囲むリング状に形成することができるため、配向膜材料２４の広がりをより適切に防止できることとなる。

ところで、従来のように、基板上に形成した溝内に配向膜材料を溜める構成では、溝構造の容積のうちどの程度まで配向膜材料が溜まっているのかが不明であるため、液晶を基板上に滴下して液晶表示装置を製造する場合に、溝構造における空き容量を含めた滴下すべき液晶材料の体積を適切に規定することが難しい。液晶材料の体積が必要量よりも少なければ、液晶層に気泡が生じる虞がある。

これに対し、本実施形態では、図４に示すように、凹陥部４８の内部に配向膜材料２４を溜めずに、その凹陥部４８の縁部５１で配向膜材料２４を堰き止めるようにしたので、滴下すべき液晶材料の体積を略一定に維持することができる。したがって、適切な体積の液晶材料をガラス基板２１上に供給して、液晶層１３における気泡の発生を防止することができる。

さらにまた、平坦化膜４３を光硬化性アクリル樹脂によって構成したので、ハーフトーン露光により凹陥部４８及びその縁部５１を制御性良く容易に適切な形状に形成することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１では、凹陥部４８をシール部材形成領域３４に沿って画素領域３１を途切れなく囲むリング状に形成したが、本発明はこれに限らず、凹陥部４８は少なくとも一箇所において途切れた形状であってもよい。例えば、ＴＦＴ基板１１における配線パターン等に応じて、配向膜２３が広がっても問題がない領域では、凹陥部４８を途切れた形状に形成することが可能である。

ここで、図１５及び図１６は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の一部を拡大して示す平面図である。上記実施形態１では、１本の凹陥部４８をシール部材形成領域３４に沿って設けた例について説明したが、本発明はこれに限らず、図１５に示すように、複数本の凹陥部４８をそれぞれシール部材形成領域３４に沿って設けるようにしてもよい。

このようにすれば、たとえ配向膜材料２４が画素領域３１側に配置されている凹陥部４８を越えて外側（図１５で左側）へ広がったとしても、その外側に配置されている他方の凹陥部４８の縁部５１によって、当該配向膜材料２４の広がりを防止することができる。

また、上記実施形態１では凹陥部４８が直線状に延びる例について説明したが、本発明はこれに限らず、図１６に示すように、シール部材形成領域３４に沿って蛇行して延びるような形状としてもよい。このようにしても、配向膜材料２４の広がりを好適に防止できる。

また、図１７及び図１８は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の角部を拡大して示す平面図である。凹陥部４８は、シール部材形成領域３４の角領域において、図１７に示すように略直角に屈曲した形状としてもよく、図１８に示すように円弧状としてもよい。

以上説明したように、本発明は、液晶表示装置及びその製造方法について有用であり、特に、配向膜の塗布領域を制御する場合に適している。

１ 液晶表示装置
１１ ＴＦＴ基板（第１基板）
１２ 対向基板（第２基板）
１３ 液晶層
１４ シール部材
１６ ソース配線（配線層）
１８ ゲート配線（配線層）
２１ ガラス基板（支持基板）
２３ 配向膜
２４ 配向膜材料
２５ 端縁部
３１ 画素領域
３２ 額縁領域
３４ シール部材形成領域
４３ 平坦化膜（絶縁膜）
４８ 凹陥部
５１ 縁部

Claims (10)

1. 第１基板と、
   上記第１基板に対向して配置された第２基板と、
   上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、
   上記第１基板及び第２基板の間に設けられて上記液晶層を囲んで封止するシール部材とを備えた液晶表示装置であって、
   上記第１基板及び第２基板は、表示領域としての画素領域と、該画素領域の外側周囲の領域であって上記シール部材の形成領域を含む非表示領域としての額縁領域とをそれぞれ有し、
   上記第１基板及び第２基板の上記液晶層側には、流動性を有する配向膜材料が硬化することによって形成された配向膜が、上記画素領域から上記額縁領域側へ広がるように形成され、
   上記第１基板は、支持基板と、該支持基板上に形成された配線層と、該配線層を覆うように上記支持基板上に形成され、上記支持基板と反対側の表面の一部が上記配向膜によって直接に覆われた絶縁膜とを有し、
   上記絶縁膜の表面には、当該絶縁膜を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部が形成され、
   上記凹陥部は、上記支持基板の表面の法線方向から見て少なくとも一部が上記配線層と重なるように配置され、
   上記凹陥部の縁部は、上記額縁領域に配置されると共に、当該縁部の接平面が当該凹陥部の内側へ向かうに連れて上記支持基板側へ傾斜するように形成され、
   上記配向膜の端縁部は、上記凹陥部の縁部によって支持されると共に、当該配向膜の端縁部を支持している凹陥部の底は、上記配向膜から露出している
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   上記凹陥部は、上記シール部材の形成領域に沿って延びるように形成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１又は２に記載された液晶表示装置において、
   上記凹陥部は、上記画素領域と上記シール部材の形成領域との間に配置されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載された液晶表示装置において、
   上記配向膜は、上記凹陥部の縁部近傍において上記液晶層側に盛り上がっている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載された液晶表示装置において、
   上記絶縁膜は、光硬化性樹脂によって構成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
6. 互いに対向する第１基板及び第２基板が、表示領域としての画素領域と、該画素領域の外側周囲の領域であってシール部材の形成領域を含む非表示領域としての額縁領域とをそれぞれ有する液晶表示装置を製造する方法であって、
   第１基板を形成する工程と、
   第２基板を形成する工程と、
   上記第１基板と第２基板とを液晶層及びシール部材を介して互いに貼り合わせる工程とを有し、
   上記第１基板を形成する工程には、支持基板上に配線層を形成する工程と、上記支持基板上に上記配線層を覆うように絶縁膜を形成する工程と、上記配線層を覆うように上記絶縁膜の表面に直接に配向膜を形成する工程とが含まれ、
   上記絶縁膜を形成する工程では、上記絶縁膜の表面に対し、当該絶縁膜を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部を、上記支持基板の表面の法線方向から見て少なくとも一部が上記配線層と重なるように形成し、且つ、上記凹陥部の縁部を、上記額縁領域に配置すると共に、当該縁部の接平面が当該凹陥部の内側へ向かうに連れて上記支持基板側へ傾斜するように形成し、
   上記配向膜を形成する工程では、流動性を有する配向膜材料を上記画素領域から上記額縁領域へ広がるように形成し、当該配向膜材料の端縁部を上記凹陥部の縁部によって支持すると共に、当該配向膜材料の端縁部を支持している凹陥部の底を上記配向膜材料から露出させる
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
7. 請求項６に記載された液晶表示装置の製造方法において、
   上記絶縁膜を形成する工程では、上記凹陥部を上記シール部材の形成領域に沿って延びるように形成する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 請求項６又は７に記載された液晶表示装置の製造方法において、
   上記絶縁膜を形成する工程では、上記凹陥部を上記画素領域と上記シール部材の形成領域との間に配置する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
9. 請求項６乃至８の何れか１つに記載された液晶表示装置の製造方法において、
   上記配向膜を形成する工程では、上記配向膜を上記凹陥部の縁部近傍において上記液晶層側に盛り上がらせる
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
10. 請求項６乃至９の何れか１つに記載された液晶表示装置の製造方法において、
    上記絶縁膜を形成する工程では、上記絶縁膜を光硬化性樹脂によって構成する
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

Images