JP6661904B2

JP6661904B2 - 表示装置、および表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP6661904B2
Application number: JP2015132784A
Authority: JP
Inventors: 田中　圭; 圭田中; 濱田　謙一; 謙一濱田; 大吾一戸
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: JP2017015938A; KR20170004883A

Description

本発明は表示装置に関し、特に液晶を用いた表示装置の構造に関する。

液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素の各々に設けられた画素電極とトランジスタとを含むアレイ基板、共通電極を含む対向基板、及びそれらの基板の間に液晶層が挟持された構造を有している。画素毎に設けられた画素電極には階調に対応した電圧が印加され、複数の画素に亘って設けられた共通電極には、複数の画素電極に共通した電圧が印加される。液晶分子は、画素電極に印加された電圧と共通電極に印加された電圧とによって生成された電界によって配列が変更され、入射光の偏光方向が変わる。

液晶層は、かねてから水分に弱いことが指摘されている。例えば、表示装置の内部に残存する水分や、外部の水分が液晶層へ侵入すると、液晶層が劣化することにより表示ムラ等の表示不良が発生する場合がある。

液晶表示装置等の表示装置では、アレイ基板及び対向基板の周縁部にシール材を設けて貼り合わせることによって、表示装置内部への水分の侵入を防止している。シール材の幅が広いほど高い封止性能が得られるが、それに伴い、確保できる表示領域が狭くなる。近年の表示装置は狭額縁化の傾向にあり、封止性能を低減させることなく狭額縁化を実現するための封止構造が提案されている。

例えば特許文献１では、周縁部に配置された複数の薄膜トランジスタや、これらに接続された信号線を平坦化膜によって被覆し、平坦化膜の端部を覆うようにシール材を設けた構造が開示されている。

特開２０１２−２５５８４０号公報

しかしながら、平坦化膜として一般に用いられる絶縁膜は親水性であるため、表面に水分が吸着しやすい。従って、上記のようにアレイ基板及び対向基板の周縁部にシール材を設けた構造であっても、シール材と平坦化膜との界面が水分の侵入経路となり、液晶層に水分が到達することが問題となり得る。特許文献１では、例えば平坦化膜の端部が露出しないように被覆してシール材を配置する等の対策が取られている。しかし、確実に平坦化膜の端部を被覆するには、シール材のアライメント精度及び線幅のばらつきを考慮して一定以上の線幅を確保する必要があり、その線幅だけ確保できる表示領域が狭くなる。シール材の塗布には、主にディスペンサ法やスクリーン印刷法が従来用いられているが、これらの方法では〜１００μｍ程度の線幅のばらつきが見込まれ、狭額縁化のための阻害要因となっていた。更なる狭額縁化のためには、シール材のアライメント精度の向上及び線幅のばらつきの低減が必要である。

本発明は、良好な封止性能を確保し、且つ狭額縁化が可能な表示装置及びそれを低コストで製造する方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様による表示装置は、第１基板と、第１基板上に配置され、複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層と、トランジスタ層上に配置された第１樹脂層と、第１基板の周辺に沿って第１樹脂層上に接して配置された第２樹脂層と、第１基板に対向して配置される第２基板と、第２樹脂層と第２基板との間において、前記第２樹脂層に沿って、第２樹脂層上に接して配置された第３樹脂層と、第１基板と第２基板とに挟持され、シール材に封止された液晶層とを有する。

本発明の一態様による表示装置の製造方法は、第１基板上に複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層を形成し、第１基板の前記トランジスタ層側に、第１樹脂層を形成し、第１基板の第１樹脂層上に、樹脂を形成し、第１基板の周辺に沿って、第１樹脂層に第２樹脂層をフォトリソグラフィ工程によって形成し、第２樹脂層上に、インクジェット法によって第３樹脂層を塗布し、第１基板と、複数のカラーフィルタ及び遮光膜が配置された第２基板とを貼り合わせることを含む。

本発明によれば、良好な封止性能を確保し、且つ狭額縁化が可能な表示装置及びそれを低コストで製造する方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

＜第１実施形態＞
［構成］
図１、図２及び図３を参照し、本実施形態に係る表示装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る表示装置１００の構成を示す平面図である。図２は、図１に示した本実施形態に係る表示装置１００の構成を示す平面図の一部を拡大した図である。図３は、本実施形態に係る表示装置１００の構成を示す断面図である。

図１に示すように、第１基板１０２上に表示画面を形成する表示領域１０４には、複数の画素１０８が例えばマトリクス状に配列されている。そして、本実施形態においては、表示領域１０４の周辺に位置する周縁部１０６に、第１基板の周辺に沿ってシール材１１１が配置されている。周縁部１０６には、表示領域１０４に信号を入力する垂直走査回路、水平回路等が更に付加されていてもよい。第１基板１０２は、一端部に端子領域１１２が設けられている。端子領域１１２は、複数の接続端子１１４によって構成されている。接続端子１１４は、映像信号を出力する機器や電源などと表示パネルを接続する配線基板との接点を形成する。接続端子１１４におけるこの接点は、外部に露出している。第１基板１０２には端子領域１１２から入力された映像信号を表示領域１０４に出力するドライバ回路１１６が設けられていてもよい。

図２は、図１に示した本実施形態による表示装置の平面構造の一部を拡大した図である。第２基板１０３側には、各画素１０８にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかのカラーフィルタが設けられ、各色のカラーフィルタを区画する遮光層１３６が設けられている。複数の画素１０８の間には、第１基板１０２と第２基板１０３との間隔を維持するための複数のスペーサ１２９が設けられている。図２においては一つの画素１０８に対して一つのスペーサ１２９が設けられている態様を示している。

スペーサ１２９の数についてはこれに限られず、表示領域１０４への外部からの押圧に対して、第１基板１０２と第２基板１０３との間隔を維持するために十分な数のスペーサ１２９が配置されていればよく、複数の画素１０８に対して一つのスペーサ１２９を設けても構わないし、一つの画素１０８に対して複数のスペーサ１２９を設けても構わない。

図３は、図２に示した表示装置１００のＡ−Ｂ線に沿った断面構造である。図３に示すように、第１基板（アレイ基板とも呼ばれる）１０２側には、トランジスタ層１１８が配置されている。トランジスタ層１１８は、複数の画素１０８が配置された表示領域１０４に画像を表示する画素回路に用いられるトランジスタ１１９及び配線を含む。

更に、トランジスタ層１１８上に第１樹脂層１２２が配置されている。第１樹脂層１２２は、下層のトランジスタ層１１８に設けられたトランジスタ１１９から引き出された配線等による凹凸を緩和し、平坦化な表面を有する。また、第１樹脂層１２２の端部は外部に露出している。

第１樹脂層１２２の上には画素１０８毎に画素電極１２４が配置され、コンタクトホールを介して下層のトランジスタ１１９に電気的に接続されている。更に、画素電極１２４の上には、表示領域１０４に亘って第１配向膜１２６が設けられている。

また、第１基板１０２の周辺に沿って、第１樹脂層１２２上に接して第２樹脂層１２３が配置されている。換言すると、第１樹脂層１２２上に接して、周縁部１０６に沿って、環状に第２樹脂層１２３が配置されている。ここで、第２樹脂層１２３は、第１樹脂層１２２の端部を被覆せず、第１樹脂層１２２の端部は周縁部１０６において外部に露出されるように配置されている。

第２基板（対向基板とも呼ばれる）１０３は第１基板１０２に対向して配置され、その第１基板１０２側の表面には、複数の画素１０８毎に複数のカラーフィルタ１３８が配置され、複数のカラーフィルタ１３８を区画する遮光層１３６が配置されている。そして、カラーフィルタ１３８及び遮光層１３６を覆うようにオーバーコート層１３４が設けられている。オーバーコート層１３４の第１基板１０２側には共通電極１２５が複数の画素１０８に亘って設けられ、複数の画素１０８の各々に共通の電位が印加される。更に、共通電極１２５の第１基板１０２側には第２配向膜１２８が設けられている。

第１基板１０２と第２基板１０３は、シール材１１１（以下、第３樹脂層と呼ぶこともある。）によって貼り合わせられている。シール材１１１（第３樹脂層）は、第２樹脂層１２３と第２基板１０３の間において、第２樹脂層１２３に沿って、第２樹脂層１２３に接して配置されている。換言すると、シール材１１１（第３樹脂層）は、第２樹脂層１２３の上に接して、第２樹脂層１２３に沿って、環状に配置されている。第１基板１０２と第２基板１０３との間には、液晶層１３２が挟持され、シール材１１１によって封止されている。

また、表示領域１０４の複数の画素１０８間には複数のスペーサ１２９が設けられている。複数のスペーサ１２９は柱状の形状を有し、第１基板１０２と第２基板１０３との間隔を維持するために設けられる。

複数のスペーサ１２９としては、全ての高さが均一でなくてもよく、２通りの高さを有するものを含む所謂デュアルスペーサ構造を有していてもよい。このとき、高い方の複数のスペーサ１２９が第１基板１０２及び第２基板１０３の間隔を維持する役割を担う。

低い方の複数のスペーサは、通常時は第１基板１０２と接触せず、一定の間隔を有する。このため、液晶パネルに押圧が加えられて反りが生じた場合、第１基板１０２と接触することによって、押圧に対して基板間隔を維持するように作用する。また、液晶を充填するためのマージン幅を拡張できる機能をする。

尚、複数のスペーサ１２９としては、２通りに限られず、複数通りの高さを有するものを含んでいてもよい。

表示領域１０４の複数の画素１０８の各々は、トランジスタ１１９、第１樹脂層１２２、画素電極１２４、第１配向膜１２６、液晶層１３２、第２配向膜１２８、共通電極１２５、オーバーコート層１３４及びカラーフィルタ１３８の積層構造を有する。

複数の画素１０８の各々を構成するトランジスタ１１９が有する半導体層としては、例えばアモルファスシリコン、多結晶シリコン、酸化物半導体等を用いることができる。

トランジスタ層１１８は、複数のトランジスタ１１９と、複数のトランジスタ１１９を被覆する絶縁層と、絶縁層上に配置され、コンタクトホールを介して複数のトランジスタ１１９に接続された複数の配線とを含む。トランジスタ１１９として、本実施形態においてはスタガ型の薄膜トランジスタを例示しているが、これに限られず、逆スタガ型の薄膜トランジスタを用いてもよい。絶縁層の材料としては、無機絶縁層が用いられる。無機絶縁層としては、例えば酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜等の内の単層又は複数の組み合わせによる積層構造としてもよい。

画素電極１２４は、光源から入射する光を透過させるため、透光性を有しかつ導電性を有する材料で形成されることが好ましい。例えば、ＩＴＯ（酸化スズ添加酸化インジウム）やＩＺＯ（酸化インジウム・酸化亜鉛）等の透明導電膜を用いることができる。

共通電極１２５は、液晶層１３２から出射した光を透過させるため、透光性を有しかつ導電性を有する材料で形成されることが好ましい。例えば、ＩＴＯ（酸化スズ添加酸化インジウム）やＩＺＯ（酸化インジウム・酸化亜鉛）等の透明導電膜を用いることができる。

第１樹脂層１２２としては、疎水性を有する樹脂を用いる。具体的な材料としては、以下に示す感放射線性樹脂組成物を用いることができる。第１樹脂層１２２は、上記の材料を単層又は複数の組み合わせによる積層構造としてもよい。

上記感放射線性樹脂組成物は、第１樹脂層１２２の形成に好適に用いることができる。感放射線性樹脂組成物は、ポジ型およびネガ型のいずれの感放射線性も選択して備えることが可能である。

本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、ポジ型、ネガ型とも、アルカリ可溶性樹脂を必須成分とし、ポジ型感放射線性樹脂組成物である場合、光酸発生剤を必須成分として含有し、ネガ型感放射線性樹脂組成物である場合は、重合性化合物および感放射線性重合開始剤を含有する。

上述のアルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基を有する構成単位と重合性基を有する構成単位とを含む重合体であればよく、アクリル系樹脂、ポリシロキサン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得られるポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、シクロオレフィン系樹脂等が好ましい。

またアルカリ可溶性樹脂の構成単位に、エポキシ基、オキセタニル基、（メタ）アクリロイル基等の熱架橋性基を含むことが好ましく、アルカリ可溶性樹脂とは別に、エポキシ基、オキセタニル基、（メタ）アクリロイル基等の熱架橋性基を含む樹脂と併用することも可能である。

このような熱架橋性基を含む樹脂を使用することで、得られる第１樹脂層の耐熱性、耐溶剤性を向上することが可能である。

また、ポジ型の感放射線性樹脂組成物に用いる、酸発生剤としては、キノンジアジド化合物やオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物等が挙げられる。これらの中で特にキノンジアジド化合物やオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物が好ましい。

また、ネガ型の感放射線性樹脂組成物に用いる重合性化合物としては、例えば、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ（メタ）アクリレート、エチレングリコール（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（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、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジ（メタ）アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリロイロキシプロピルメタクリレート、２−（２’−ビニロキシエトキシ）エチル（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリ（２−（メタ）アクリロイロキシエチル）フォスフェート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリアクリレート等の他、直鎖アルキレン基および脂環式構造を有しかつ２個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に１個以上の水酸基を有しかつ３個〜５個の（メタ）アクリロイロキシ基を有する化合物とを反応させて得られるウレタン（メタ）アクリレート化合物等が挙げられる。

また、ネガ型のの感放射線性樹脂組成物に用いる感放射線性重合開始剤としては、例えば、Ｏ−アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。

これら感放射線性重合開始剤のうちで、特に、Ｏ−アシルオキシム化合物が好ましく、具体的には、１，２−オクタンジオン１−［４−（フェニルチオ）−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］、エタノン−１−〔９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）、エタノン−１−〔９−エチル−６−（２−メチル−４−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル）−９．Ｈ．−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）またはエタノン−１−〔９−エチル−６−｛２−メチル−４−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラニル）メトキシベンゾイル｝−９．Ｈ．−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）が好ましい。

本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて金属の酸化物粒子を含有することができる。このようなは金属の酸化物粒子を含むことで、得られる硬化膜の屈折率、誘電率等の膜物性を改質することができる。

上述の金属酸化物粒子としては、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、インジウム、スズ、アンチモンおよびセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属の酸化物粒子であり、この中でもジルコニウム、チタニウムまたは亜鉛の酸化物粒子が好ましく、ジルコニウムまたはチタニウムの酸化物粒子がより好ましい。そして、チタン酸塩を用いることも可能である。

これらの金属酸化物粒子は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述の金属酸化物粒子としては、上記例示の金属の複合酸化物粒子であってもよい。この複合酸化物粒子としては例えば、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ−ＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）等が挙げられる。これらの金属酸化物粒子としては、市販のものを使用することができる。例えば、シーアイ化成（株）によるナノテック等を使用することができる。そして、チタン酸塩の粒子を用いることもできる。

上記感放射線性樹脂組成物は、特開２００９−９８６１６号公報、特開２００９−２５８７２２号公報、特開２００８−２５７２１０号公報、特開２００６−１７８４３６号、特開２００９−４２４２２号、特開２００３−０７６０１２号公報に記載の感放射線性樹脂組成物も用いることができる。

これらの感放射線性樹脂組成物を用いることによって、高感度で、耐熱性が高く、さらに高い疎水性を有する第１樹脂層を形成することができる。

これによって、液晶層１３２に対して第１基板１０２側、例えばトランジスタ層１１８に残存する水分が液晶層１３２へ侵入しないよう効果的に遮断することができる。これによって、液晶層１３２の水分による劣化を抑制することができる。

第２樹脂層１２３は疎水性を有し、前述の第１樹脂層１２２に適用可能な材料として示した材料を用いることができる。

第１基板１０２及び第２基板１０３を貼り合わせ、第１基板１０２及び第２基板１０３に挟持された液晶層１３２を封止するためのシール材１１１の下に第２樹脂層１２３を設けることによって、シール材１１１の使用量を低減することができ、製造コストを削減することができる。

また、図３に示すように、第２樹脂層１２３は、その上に接して配置されるシール材１１１よりも広い線幅を有するように形成される。つまり、確保できる表示領域１０４は、第２樹脂層１２３の線幅及びアライメント精度によって決定される。

第２樹脂層１２３はフォトリソグラフィ工程によって形成することができる。フォトリソグラフィ工程によれば、〜１μｍ程度のアライメント精度を確保することが可能である。そのため、ディスペンサ法やスクリーン印刷法といった従来の方法によるシール材の塗布に比較してアライメント精度が優れるため、表示装置の狭額縁化に有利である。

シール材１１１（第３樹脂層）の材料としては、疎水性樹脂を用いてもよい。本実施形態においては、第２樹脂層１２３を設けたことによって、所定の基板間の間隔を維持するために必要なシール材１１１の量を低減することができる。

それに伴い、シール材１１１の塗布方法としてはインクジェット法を用いることができる。インクジェット法によれば、ノズルから吐出される液滴量の体積を〜１ｐｌ程度まで制御することができる。１ｐｌは球体に換算すると、その直径は１２μｍ程度に相当する。このような液滴を安定して吐出することができるため、ディスペンサ法やスクリーン印刷法といった従来の方法に比べてアライメント精度が良好であり、その線幅を狭く設計することができる。よって、第２樹脂層１２３上に、はみ出さずに安定して吐出することができ、狭額縁化の妨げとならない。

第１樹脂層１２２、第２樹脂層１２３及びシール材１１１としては全て疎水性樹脂を用いるため、互いの密着性及び接着性に優れる。更に、従来技術において懸念される平坦化絶縁層とシール材との界面に水分の侵入経路が発生する問題に関しては、本実施形態においては平坦化絶縁層として第１樹脂層１２２を用いるため、第１樹脂層１２２と第２樹脂層１２３及び第２樹脂層１２３とシール材１１１の良好な密着性のために効果的にこれを抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、機械的な安定性及び水分への耐性が向上し、ひいては信頼性が向上した表示装置を提供することができる。

第１配向膜１２６及び第２配向膜１２８の材料としては、いずれも、従来用いられているポリイミド系膜にラビング処理を施したものを用いてもよい。

第１配向膜１２６及び第２配向膜１２８の他の材料として、疎水性を有する樹脂にラビング処理を施したものを用いてもよい。

尚、図３では第１配向膜１２６及び第２配向膜１２８は、表示領域１０４内に設けられる態様を示しているが、これに限られない。変形例として、第１配向膜１２６は第２樹脂層１２３に接触するまで周縁部１０６内に延長されてもよい。このとき、第２樹脂層１２３は第１配向膜１２６の上に接して配置される。また、第２配向膜１２８はシール材１１１に接触するまで周縁部１０６内に延長されてもよい。

第２樹脂層１２３と第１配向膜１２６は共に疎水性樹脂を用いるため、両者の密着性に優れる。これによって、第２樹脂層１２３の第１基板１０２側の界面からの水分の侵入を効果的に抑制することができる。

また、シール材１１１と第２配向膜１２８は共に疎水性樹脂を用いるため、両者の密着性に優れる。これによって、シール材１１１の第２基板１０３側の界面からの水分の侵入を効果的に抑制することができる。

つまり、以上のような変形例によれば、水分への耐性が更に向上し、ひいては信頼性が向上した表示装置を提供することができる。

オーバーコート層１３４の材料としては、例えばアクリル樹脂等の有機絶縁膜や窒化シリコン等の無機絶縁膜を用いることができる。

オーバーコート層１３４の他の材料として、疎水性を有する樹脂を用いてもよい。これによって、オーバーコート層１３４が水分の侵入経路となることを抑制することができ、表示装置の水分への耐性が向上する。

また、オーバーコート層１３４の有無は任意であり、設けられなくてもよい。

尚、第１樹脂層１２２、第２樹脂層１２３、シール材１１１、第１配向膜１２６、第２配向膜１２８、オーバーコート層１３４として用いる疎水性を有する樹脂は、同一の組成比であることに限定されない。

［製造方法］
図４ａ〜図４ｆを参照し、本実施形態に係る表示装置１００の製造方法について説明する。図４ａ〜図４ｆは、本実施形態に係る表示装置１００の製造方法を示す断面図である。

図４ａは、第１基板１０２上に、複数の画素が配置された表示領域１０４に画像を表示する画素回路に用いられる複数のトランジスタ１１９及び配線を含むトランジスタ層１１８を形成し、その上に疎水性を有する第１樹脂を成膜する工程までを行った第１基板１０２側の断面図である。トランジスタ層１１８を形成するまでの工程は既知の方法を用いることができるため、詳細な説明は省略する。第１樹脂の成膜方法としては以下の形成方法を用いることができる。

本発明の硬化膜の形成方法は、当該感放射線性樹脂組成物を用い、基板上に塗膜を形成する工程（以下、「塗膜形成工程」ともいう）、上記塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程（以下、「照射工程」ともいう）、放射線が照射された塗膜を現像する工程（以下、「現像工程」ともいう）、及び現像された塗膜を加熱する工程（以下、「加熱工程」ともいう）を有する。

当該硬化膜の形成方法によれば、放射線感度、耐薬品性、透明性、現像後のパターン密着性及び露光引き置き後のパターン密着性に優れる硬化膜を簡便に形成できる。

［塗膜形成工程］
本工程では、当該感放射線性樹脂組成物を用い、基板上に塗布して塗膜を形成する。当該感放射線性樹脂組成物が溶媒を含む場合には、塗布面をプレベークすることによって溶媒を除去することが好ましい。

上記基板としては、例えばガラス、石英、シリコーン、樹脂等が挙げられる。上記樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、環状オレフィンの開環重合体及びその水素添加物等が挙げられる。プレベークの条件としては、各成分の種類、配合割合等によっても異なるが、通常７０℃以上１２０℃以下、１分以上１０分以下である。

［照射工程］
本工程では、塗膜の少なくとも一部に放射線を照射し露光する。露光する際には、通常所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光する。露光に使用される放射線としては、波長が１９０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲にある放射線が好ましく、３６５ｎｍの紫外線を含む放射線がより好ましい。露光量の上限としては、６，０００Ｊ／ｍ^２が好ましく、１，８００Ｊ／ｍ^２がより好ましい。一方、露光量の下限としては、５００Ｊ／ｍ^２が好ましく、１，５００Ｊ／ｍ^２がより好ましい。この露光量は、放射線の波長３６５ｎｍにおける強度を照度計（ＯＡＩＯｐｔｉｃａｌＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ社の「ＯＡＩｍｏｄｅｌ３５６」）により測定した値である。

［現像工程］
本工程では、放射線が照射された塗膜を現像する。露光後の塗膜を現像することにより、不要な部分（放射線の照射部分）を除去して所定のパターンを形成する。

この工程で使用される現像液としては、アルカリ性の水溶液が好ましい。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ；テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の４級アンモニウム塩などが挙げられる。現像液としては、ケトン系有機溶媒、アルコール系有機溶媒等の有機溶媒を使用することもできる。

アルカリ水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。アルカリ水溶液におけるアルカリの濃度としては、好適な現像性を得る観点から、０．１質量％以上５質量％以下が好ましい。

現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法等が挙げられる。現像時間としては、当該感放射線性樹脂組成物の組成によって異なるが、通常１０秒以上１８０秒以下である。

このような現像処理に続いて、例えば流水洗浄を３０秒以上９０秒以下行った後、例えば圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、所望のパターンを形成できる。

現像前の塗膜の膜厚に対する現像後の膜厚の膜厚変化率は、９０％以上であることが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物を用いた当該形成方法によると、現像時間に対する未露光部の膜厚変化量を抑制できるため、現像後の膜厚を上記範囲とすることができる。

［加熱工程］
本工程では、現像された塗膜を加熱する。加熱には、ホットプレート、オーブン等の加熱装置を用い、パターニングされた薄膜を加熱することで、［Ａ］重合体成分の硬化反応を促進して、硬化膜を形成することができる。加熱温度としては、例えば１２０℃以上２５０℃以下である。加熱時間としては、加熱機器の種類により異なるが、例えば、ホットプレートでは５分以上３０分以下、オーブンでは３０分以上９０分以下である。また、２回以上の加熱工程を行うステップベーク法等を用いることもできる。このようにして、目的とする硬化膜に対応するパターン状薄膜を基板の表面上に形成できる。この硬化膜の膜厚の上限としては、８μｍが好ましく、６μｍがより好ましい。一方、上記膜厚の下限としては、０．１μｍが好ましい。

次いで、フォトリソグラフィ工程によって、下部のトランジスタ１１９とのコンタクトを取るためのコンタクトホールの形成、及び画素電極１２４の形成を行う。

次いで、第１基板１０２の第２基板１０３側に配置され、複数の画素電極１２４が形成された第１樹脂層１２２上に、疎水性を有する第１配向膜１２６を形成する。図４ｂは、第１配向膜１２６を形成するまでの工程を行った第１基板１０２側の断面図である。

次いで、図４ｃに示すように、第１基板の第１樹脂層１２２上に、疎水性を有する第２樹脂を成膜する。第２樹脂の成膜方法としては前述の第１樹脂の成膜方法と同様の方法を用いることができる。

次いで、図４ｄに示すように、フォトリソグラフィ工程によって第１基板１０２の周辺に沿って第１樹脂層１２２上に接して配置される第２樹脂層１２３を形成する。換言すると、フォトリソグラフィ工程によって、第１樹脂層１２２上に接し、周縁部１０６に沿って、環状に配置される第２樹脂層１２３を形成する。

フォトリソグラフィ工程によれば、〜１μｍ程度のアライメント精度を確保することが可能である。そのため、ディスペンサ法やスクリーン印刷法といった従来の方法によって形成されるシール材に比較して、その幅を狭く設計することができ、狭額縁化に有利である。

次いで、図４ｅに示すように、第１基板１０２上に形成された第２樹脂層１２３上に、シール材１１１（第３樹脂層）を塗布する。換言すると、第２樹脂層１２３上に、第２樹脂層１２３に沿って、環状にシール材１１１（第３樹脂層）を塗布する。本実施形態による表示装置１００の製造方法においては、シール材１１１（第３樹脂層）の塗布はインクジェット法を用いる。

インクジェット法によれば、吐出される液滴量の体積を〜１ｐｌ程度まで制御することができる。１ｐｌは球体に換算すると、その直径は１２μｍ程度に相当する。このような液滴を安定して吐出することができるため、アライメント精度が良好である。そのため、ディスペンサ法やスクリーン印刷法といった従来の方法によって形成されるシール材に比較して、その幅を狭く設計することができ、狭額縁化に有利である。

次いで、図４ｅに示す第１基板１０２と、図４ｆに示す第２基板１０３と貼り合わせる。

尚、第２基板１０２の第１基板１０３側には複数のカラーフィルタ１３８及び遮光膜１３６が配置され、その上にオーバーコート層１３４、第２配向膜１２８、複数のスペーサ１２９の順で形成されるが、ここまでの第２基板１０３側の工程は既知の方法を用いることができるために詳細な説明は省略する。

＜第２実施形態＞
図５を参照し、本実施形態に係る表示装置２００の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る表示装置２００の構成を示す断面図である。

図５に示した本実施形態による表示装置２００と図３に示した第１実施形態による表示装置１００を比較すると、複数の画素１０８間に配置される複数のスペーサ１２９の構成が異なっている。本実施形態においては、複数のスペーサ１２９の各々は、第２スペーサ１２９ａ及び第１スペーサ１２９ｂを含む。

複数の第１スペーサ１２９ｂは、第１配向膜１２６に接し、複数の画素１０８間に配置される。複数の第１スペーサ１２９ｂは、第２樹脂層１２３と同層に形成される。そのため、第２樹脂層１２３と同一の疎水性樹脂から成る。複数の第２スペーサ１２９ａは、第２配向膜１２８に接し、複数の第１スペーサ１２９ｂの各々に対向して配置されている。

表示装置の高精細化が進むと、画素の微細化と共にスペーサを細く形成する必要がある。そのような場合において、スペーサの先端とアレイ基板側の配向膜との接触面積が小さくなるため、複数のスペーサの各々がアレイ基板に及ぼす圧力が増加し、配向膜が削れてしまうという問題があった。本実施形態の構成によれば、第１基板１０２側に第１スペーサ１２９ｂを設けることによって、第２基板１０３側に設けられた第２スペーサ１２９ａとの接触圧力から第１配向膜１２６を保護することができ、上記問題に対する耐性が向上する。

製造工程においては、複数の第１スペーサ１２９ｂは第１基板１０２側に形成され、複数の第２スペーサ１２９ａは第２基板１０３側に形成される。第１実施形態において図４ｃに示した第２樹脂の成膜までの工程は共通である。図６は、第２樹脂の成膜後、フォトリソグラフィ工程によって第２樹脂層１２３のパターニングを行い、第２樹脂層１２３及び複数の第１スペーサ１２９ｂを形成する工程を行った第１基板１０２側の断面図である。つまり、第１スペーサ１２９ｂは、第２樹脂層１２３と同一のフォトリソグラフィ工程によって形成することができるため、第１実施形態による表示装置と比較して製造工程を増加させることが無く、本実施形態による表示装置２００を提供することができる。

後続するシール材１１１の塗布、第１基板１０２と第２基板１０３との貼り合わせ工程については第１実施形態に共通するため、説明を省略する。

＜第３実施形態＞
図７を参照し、本実施形態に係る表示装置３００の構成について説明する。図７は、本実施形態に係る表示装置３００の構成を示す断面図である。

図７に示した本実施形態による表示装置３００と図３に示した第１実施形態による表示装置１００を比較すると、第２基板１０３とシール材１１１との間に複数のカラーフィルタ１３８及び遮光層１３６が積層されている点で異なっている。この積層された領域のため、第１基板１０２と第２基板１０３との間に所定の間隔を維持し、貼り合わせるためのシール材１１１の使用量を削減することができ、製造コストが削減される。尚、３色のカラーフィルタ１３８の全てが積層されてもよいが、そのうちの少なくとも一層が配置されていればよい。

この積層された領域は、複数のカラーフィルタ１３８の各々及び遮光層１３６を形成する工程と同時に形成することができ、追加のフォトリソグラフィ工程や追加のマスクを必要としない。よって、第１実施形態による表示装置１００と比較して製造工程を増加させることが無く、本実施形態による表示装置３００を提供することができる。

＜第４実施形態＞
図８を参照し、本実施形態に係る表示装置４００の構成について説明する。図８は、本実施形態に係る表示装置４００の構成を示す断面図である。

図８に示した本実施形態による表示装置４００と図７に示した第３実施形態による表示装置３００を比較すると、複数の画素１０８間に配置される複数のスペーサ１２９の構成が異なっている。本実施形態においては、複数のスペーサ１２９の各々は、第２スペーサ１２９ａ及び第１スペーサ１２９ｂを含む。

第１基板１０２側の製造工程は、第２実施形態で説明したものと共通である。複数の第１スペーサ１２９ｂは第１基板１０２側に形成され、複数の第２スペーサ１２９ａは第２基板１０３側に形成される。第１スペーサ１２９ｂは、第２樹脂層１２３と同一のフォトリソグラフィ工程によって形成することができる。複数の第１スペーサ１２９ｂ及び複数の第２スペーサ１２９ａは各々が対向するように各々の基板上に配置される。

＜第５実施形態＞
図９を参照し、本実施形態に係る表示装置５００の構成について説明する。図９は、本実施形態に係る表示装置５００の構成を示す断面図である。

図９に示した本実施形態による表示装置５００と図３に示した第１実施形態による表示装置１００を比較すると、第２樹脂層１２３の断面形状が異なっている。つまり、図９に示した表示装置５００においては、第２樹脂層１２３は、平面視においてシール材１１１との重畳する領域に凹凸パターンを有している。

この凹凸形状によって、シール材１１１と第２樹脂層１２３との接触面積が増加し、両者の密着性が更に向上する。更に、シール材１１１と第２樹脂層１２３との界面に沿った表示装置内部への侵入経路が増加するため、シール材１１１の第１基板１０２側の界面からの水分の侵入を効果的に抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、機械的な安定性及び水分への耐性が更に向上し、ひいては信頼性が向上した表示装置を提供することができる。

この凹凸パターンは、ハーフトーンマスクによるフォトリソグラフィ法を用いることにより形成することができる。ハーフトーンマスクは「半透過」の膜を利用し、中間露光を行う。１回の露光で「露光部分」、「中間露光部分」、及び「未露光部分」の３つの露光レベルを表現し、現像後に複数の種類の厚さの感光性樹脂を作ることができる。ここで、「中間露光部分」は、光が通過又は透過する量を調整することで複数の階調の露光を行うことができる。つまり、１回の露光で３つ以上の露光レベルを表現することができる。

例えばポジ型の感光性樹脂を露光した場合、ハーフトーンマスクを使用して露光した樹脂層を現像処理することで、感光されて現像液に対して可溶性に変化した樹脂層が除去され、感光されていない樹脂層が残る。ここで、半透過領域に対応する樹脂層は上層部のみ感光されているので、現像処理によって上層部のみが除去される。これによって、第１樹脂層１２２のパターニングと、凹凸パターンの形成を１回のフォトリソグラフィ工程で同時に行うことができる。

尚、本実施形態において用いる第２樹脂層１２３としてはポジ型に限らず、ネガ型もあり得る。ハーフトーンマスクによるフォトリソグラフィ法をネガ型に適用して、本実施形態のような凹凸パターンを形成することも可能である。

尚、この凹凸パターンに関しては、シール材１１１と第２樹脂層１２３との接触面積を増加させて密着性を向上させ、界面における水分の侵入経路を増加させることができればよく、図９に示したパターン形状及び個数に限られない。

＜第６実施形態＞
図１０を参照し、本実施形態に係る表示装置６００の構成について説明する。図１０は、本実施形態に係る表示装置６００の構成を示す断面図である。

図１０に示した本実施形態による表示装置６００と図９に示した第５実施形態による表示装置５００を比較すると、複数の画素１０８間に配置される複数のスペーサ１２９の構成が異なっている。本実施形態においては、複数のスペーサ１２９の各々は、第２スペーサ１２９ａ及び第１スペーサ１２９ｂを含む。

表示装置の高精細化が進むと、画素の微細化と共にスペーサを細く形成する必要がある。そのような場合において、スペーサの先端とアレイ基板側の配向膜との接触面積が小さくなるため、スペーサの各々がアレイ基板に及ぼす圧力が増加し、配向膜が削れてしまうという問題があった。本実施形態の構成によれば、第１スペーサ１２９ｂを設けることによって、第２スペーサ１２９ａとの接触圧力から第１配向膜１２６を保護することができ、上記問題に対する耐性が向上する。

＜第７実施形態＞
図１１を参照し、本実施形態に係る表示装置７００の構成について説明する。図１１は、本実施形態に係る表示装置７００の構成を示す断面図である。

図１１に示した本実施形態による表示装置７００と図９に示した第５実施形態による表示装置５００を比較すると、第２基板１０３とシール材１１１との間に複数のカラーフィルタ１３８及び遮光層１３６が積層されている点で異なっている。この積層された領域のため、第１基板１０２と第２基板１０３との間に所定の間隔を維持し、貼り合わせるためのシール材１１１の使用量を削減することができ、製造コストが削減される。尚、３色のカラーフィルタ１３８の全てが積層されてもよいが、そのうちの少なくとも一層が配置されていればよい。

この積層された領域は、複数のカラーフィルタ１３８の各々及び遮光層１３６を形成する工程と同時に形成することができ、追加のフォトリソグラフィ工程や追加のマスクを必要としない。よって、第５実施形態による表示装置５００と比較して製造工程を増加させることが無く、本実施形態による表示装置３００を提供することができる。

＜第８実施形態＞
図１２を参照し、本実施形態に係る表示装置８００の構成について説明する。図１２は、本実施形態に係る表示装置８００の構成を示す断面図である。

図１２に示した本実施形態による表示装置８００と図１１に示した第７実施形態による表示装置７００を比較すると、複数の画素１０８間に配置される複数のスペーサ１２９の構成が異なっている。本実施形態においては、複数のスペーサ１２９の各々は、第２スペーサ１２９ａ及び第１スペーサ１２９ｂを含む。

以上、本発明の好ましい実施形態による疎水性樹脂を用いた表示装置について説明した。しかし、これらは単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲はそれらには限定されない。実際、当業者であれば、特許請求の範囲において請求されている本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変更及び組み合わせが可能であろう。よって、それらの変更及び組み合わせも当然に、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。

１００、２００、３００、４００、５００，６００、７００、８００：表示装置
１０２、１０３：基板
１０４：表示領域
１０６：周縁部
１０８：画素
１１１：シール材
１１２：端子領域
１１４：接続端子
１１６：ドライバ回路
１１８：トランジスタ層
１１９：トランジスタ
１２２：第１樹脂層
１２３：第２樹脂層
１２４：画素電極
１２５：共通電極
１２６、１２８：配向膜
１２９：スペーサ
１２９ａ：第２スペーサ
１２９ｂ：第１スペーサ
１３２：液晶層
１３４：オーバーコート層
１３６：遮光層
１３８：カラーフィルタ

Claims

表示領域と前記表示領域を囲む周縁部を有する第１基板と、
前記表示領域上に配置され、複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層と、
前記トランジスタ層と重なり、前記表示領域から前記周縁部にわたって連続する第１樹脂層と、
前記第１樹脂層上の第１配向膜と、
前記表示領域と前記第１配向膜から離隔し、前記第１樹脂層上に接して配置され、前記第１樹脂層の端部を外部に露出する第２樹脂層と、
前記第１基板に対向して配置される第２基板と、
前記第２樹脂層と前記第２基板との間において、前記第２樹脂層に沿って、前記第２樹脂層上に接して配置され、前記第２樹脂層の側面、および前記第１樹脂層から離隔する第３樹脂層と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持され、前記第３樹脂層に封止された液晶層と、
複数のカラーフィルタと、
前記第１配向膜に接し、前記複数の画素間に配置され、前記第２樹脂層と同層に形成される複数の第１スペーサと、
前記第２基板の前記第１基板側に、前記複数の第１スペーサの各々に対向して配置される複数の第２スペーサとを有し、
前記複数のカラーフィルタのうち少なくとも一層が、前記第３樹脂層と重なるように前記第２基板と前記第３樹脂層との間に配置される表示装置。
前記第２樹脂層は、平面視において前記第３樹脂層と重畳する領域において、膜厚が異なる凹凸パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第２基板は遮光膜を有し、
前記遮光膜が、前記第２基板と前記第３樹脂層との間に、前記カラーフィルタのうちの前記少なくとも一層と重なるように配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
第１基板上に複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層を形成し、
前記トランジスタ層上に、前記トランジスタと重なる領域から連続する第１樹脂層を形成し、
前記第１樹脂層上に第１配向膜と樹脂を形成し、
前記樹脂をフォトリソグラフィ工程によって加工することで、複数の第１スペーサ、及び前記第１基板の周辺に沿って、前記第１配向膜から離隔し、前記第１樹脂層の端部を外部に露出する第２樹脂層を形成し、
前記第２樹脂層上に、前記第２樹脂層の側面と前記第１樹脂層から離隔するように、インクジェット法によって第３樹脂層を塗布し、
前記第１基板と、複数のカラーフィルタ、遮光膜、及び前記複数の第１スペーサに対向する複数の第２スペーサが配置された第２基板とを、前記複数のカラーフィルタのうち少なくとも一層が前記第３樹脂層と重なるように貼り合わせることを含む表示装置の製造方法。
前記第２樹脂層上に、フォトリソグラフィ工程によって凹凸パターンを形成することを更に含む請求項４に記載の表示装置の製造方法。
前記遮光膜は、前記第２樹脂層と前記第３樹脂層の間において前記カラーフィルタのうちの前記少なくとも一層と重なるように形成する、請求項４又は請求項５に記載の表示装置の製造方法。