JPH08114809A

JPH08114809A - 液晶パネル及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08114809A
Application number: JP6249006A
Authority: JP
Inventors: Yuji Segawa; 雄司瀬川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】良好なコントラストを確保しつつ、生産性に
優れた液晶パネル及びその製造方法を提供する。【構成】少なくとも一方にカラーフィルタ９及び透明
電極４が順次形成されてなる一対のガラス基板６ａ，６
ｂを所定のセルギャップを有して対向配置される。上記
カラーフィルタ９上には、感光性樹脂からなるオーバー
コート層５とスペーサ１１がフォトリソグラフィ法によ
り同時に形成される。前記スペーサ１１の高さは、上記
感光性樹脂の現像時間を調節することにより制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネル及びその製
造方法に関し、特にフォトリソグラフ法によりスペーサ
を形成する液晶パネル及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶パネルは、液晶分子に電圧
を印加すると、液晶分子の回転により光学的透過率が変
化する現象を利用した表示素子であり、薄型、軽量、低
消費電力等の特徴を活かして従来から電卓、時計、家電
製品、情報関連機器等の表示部に広く利用されている。

【０００３】この液晶パネルにおいては、図９に示すよ
うに、一対のガラス基板１０１，１０２が数〜数十μｍ
の間隔（セルギャップ）を空けて上下に配設されて液晶
セルを構成している。この液晶セルにおいては、上記ガ
ラス基板１０１，１０２の周縁部でシール材１０３によ
り上記ガラス基板１０１，１０２が互いに接着されてい
る。

【０００４】上記ガラス基板１０１，１０２の内表面に
は、所定のパターンを有する透明電極１０４，１０５が
それぞれ形成されており、これらガラス基板１０１，１
０２の間には、液晶が封入され液晶層１０６が形成され
ている。

【０００５】この液晶パネル内には、スペーサ粒子１０
７が分散されており、一定のギャップを保つようになさ
れている。

【０００６】このスペーサ粒子１０７としては、従来よ
り所定の粒径を有するガラスビーズが使用されている。
また、微妙な制御を要する場合には、加重のかけ方で粒
径寸法が変化する弾性体プラスチィックスペーサが使用
されている。

【０００７】また、上記シール材１０３にも、グラスフ
ァイバ等の硬質スペーサが混入されている。

【０００８】このような液晶パネルに要求される諸特性
のうち、応答速度、コントラスト、視野角等は上記ガラ
ス基板１０１，１０２間に形成された液晶層１０６の厚
みと密接な関係がある。このため、表示モードにより液
晶材料の光学特性に合わせて上記液晶層１０６の厚みを
厳密に設定しないと、高い表示品質を得ることはできな
い。また、該液晶層１０６の厚みが一様でないと、表示
ムラが発生して応答速度もばらつき、視認性が低下して
しまう。

【０００９】そこで、上記液晶層１０６の厚みを均一に
維持するために、上記スペーサ粒子１０７が適用されて
いる。

【００１０】このスペーサ粒子１０７の分散方法として
は、例えば図１０に示すような湿式スプレー方式が一般
的である。この湿式スプレー方式においては、先ず球形
のプラスチィックスペーサ粒子を、沸点が低く前記スペ
ーサ粒子と比重がほぼ等しい溶液（例えばフロン１１３
等のフロン系溶媒）に分散させた後、ヒータ１０８によ
り加熱された容器１０９内に上記基板１０２を配置し、
上部から上記スペーサ粒子１０７の分散溶液を一定量ス
プレーによりノズル１１０から噴出させる。これによ
り、フロンは噴出と同時に気化し、上記スペーサ粒子１
０７だけが上記ガラス基板１０２上にランダムに散布さ
れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
なスペーサ粒子１０７の分散方法では、構造的にみて様
々な問題点が存在する。即ち、上記透明電極１０４，１
０５によって規制される有効画素部内に上記スペーサ粒
子１０７が存在すると、入射光が散乱を受け液晶パネル
のコントラストが低下する。また、上記スペーサ粒子１
０７は固定されていないため、高温環境下でギャップ寸
法が膨張すると、該スペーサ粒子１０７がパネル内を移
動したり、低温環境下に移行した時に低温発泡が発生し
たりして、ギャップ寸法が不安的になる。さらに、静電
気の影響を受け分散性が悪くなり、上記スペーサ粒子１
０７が数個単位で凝集してしまうこともある。

【００１２】また、上記湿式スプレー方式では、製法的
に問題がある。即ち、上記スペーサ粒子１０７の分散媒
としてフロンを使用しているため、環境汚染の原因とな
る。

【００１３】これに対して、分散媒を用いず、スペーサ
粒子のみを加圧スプレーでランダム散布する乾式スプレ
ー法もあるが、上記湿式スプレー方式に比べて均一な分
散性に劣る。

【００１４】これらスペーサ粒子の分散方法の他に、図
１１に示すように、スペーサ１１１をフォトリソグラフ
法により形成する方法もある。この方法は、感光性樹脂
を所定の厚みになるようにガラス基板１１２ａ上に形成
された透明電極１１３ａの表面を覆って塗布し、所定の
パターン（例えば、ドット状やストライプ状等）を有す
るフォトマスクを介して紫外線を照射した後、現像して
上記スペーサ１１１を形成し、次いで表面に透明電極１
１３ｂが形成されたガラス基板１１２ｂを上記基板１１
２ａとシール材１４を介して貼り合わせ、その隙間部に
液晶を封入して液晶層１１５を形成するものである。こ
の方法によれば、スペーサ１１１を有効画素外に形成で
きるため、上述したスペーサ粒子の分散方法のように有
効画素内に存在するスペーサ粒子が入射光の散乱の原因
となることはない。

【００１５】しかしながら、この場合、感光性樹脂の塗
布、露光、現像等、スペーサ１１１を形成するための工
程が必要となり、製造工程が煩雑になってしまう。

【００１６】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
て提案されたものであって、良好なコントラストを確保
しつつ、生産性に優れた液晶パネルの製造方法を提供す
る事を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の目
的を達成線ものと鋭意研究の結果、フォトリソグラフ法
によりスペーサを形成するに際し、オーバーコート層と
スペーサを同時に形成することにより、工程数を削減す
る事ができ、良好な結果が得られることをみいだし、本
発明を完成するに至ったものである。

【００１８】即ち、本発明の液晶パネルは、少なくとも
一方にカラーフィルタ及び透明電極が順次形成されてな
る一対のガラス基板がスペーサを介して貼り合わされて
なる液晶パネルにおいて、上記カラーフィルタ上に感光
性樹脂からなるオーバーコート層が上記スペーサと一体
化されて形成されてなることを特徴とするものである。

【００１９】また、本発明の液晶パネルの製造方法は、
ガラス基板上に透明電極及びカラーフィルタを順次形成
する液晶パネルの製造方法において、上記カラーフィル
タ上に感光性樹脂を用いてオーバーコート層とスペーサ
を同時に形成することを特徴とするものである。

【００２０】上記スペーサの高さは、上記感光性樹脂の
現像時間を調節することにより制御することが可能であ
る。

【００２１】また、このスペーサを形成する際に、有効
画面外にもダミースペーサを形成することが好ましい。

【００２２】

【作用】ガラス基板上に透明電極を介して形成されたカ
ラーフィルタ上に感光性樹脂を用いてオーバーコート層
を形成する際に、上記感光性樹脂が薄く形成された部分
が上記オーバーコート層として機能するようにし、厚く
形成された部分がスペーサとして機能するようにして、
上記オーバーコート層とスペーサを同時に形成すること
により、スペーサを形成するための感光性樹脂の塗布、
露光、現像等の工程が省略され、製造工程が簡略化され
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明がこの実施例に限定されるものでないこと
は言うまでもない。

【００２４】本実施例は、感光性樹脂を用いてフォトリ
ソグラフィ法によりオーバーコート層とスペーサとが同
時に形成されてなるカラー液晶パネルを作製した例であ
る。

【００２５】先ず、本実施例のカラー液晶パネルの構成
について説明する。

【００２６】このカラー液晶パネルは、図１に示すよう
に入射側から出射側に向かって順に入射側偏光板１、液
晶セル２、出射側偏光板３が配列されてなるものであ
る。

【００２７】上記液晶セル２は、予めインジウム・スズ
酸化物（ＩＴＯ）等からなる透明電極４，４がそれそれ
形成された一対のガラス基板６ａ，６ｂが一定の間隔ｄ
を空けて対向配置され、これらガラス基板６ａ，６ｂの
周縁部でシール材７により互いに貼り付けられ、その隙
間部に液晶が注入されて液晶層８が形成された構成を有
してなる。この液晶層８に電圧が印加されると、光学的
透過率が変化して、所望の表示パターンが得られる。

【００２８】上記出射側のガラス基板６ａの表面には、
図１の紙面に対して垂直方向を延在方向とするストライ
プ状の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカラーフィルタ
９が交互に形成されている。そして、隣接する上記カラ
ーフィルタ９同士に挟まれた領域の上記ガラス基板６ａ
上には、コントラストを向上させる目的から、ブラック
マスク１０が形成されている。

【００２９】上記カラーフィルタ９上には、感光性樹脂
からなるオーバーコート層５が形成され、また上記ブラ
ックマスク１０上には、上記スペーサ１１が形成され
る。これらオーバーコート層５及びスペーサ１１は、後
述のようにフォトリソグラフィ法により同時に形成され
るものであり、上記感光性樹脂の膜厚の薄い部分が上記
オーバーコート層として機能し、膜厚の厚い部分が上記
スペーサ１１として機能するようになされている。

【００３０】上記オーバーコート層５は、上記カラーフ
ィルタ９を保護すると同時に、該カラーフィルタ９が形
成された上記ガラス基板６ａの表面を平坦化する目的で
形成されるものである。

【００３１】一方、上記スペーサ１１は、図２に示すよ
うに、上記透明電極４，４によって規制される有効画素
部ｅ以外の有効画素外ｄ（即ち、上記ブラックマスク１
０上）に形成されているので、入射光の散乱による液晶
パネルのコントラストの低下が起こる虞れがない。

【００３２】以上のような構成を有するカラー液晶パネ
ルは、次のようにして作製した。

【００３３】先ず、図３に示すように、入射側のガラス
基板６ａ上に、通常の方法により所定のパターンで透明
電極４を形成した後、該透明電極４同士の間で露出する
上記ガラス基板６ａ上に選択的にブラックマスク１０を
形成し、更に上記透明電極４上にカラーフィルタ９を形
成した。このカラーフィルタ９の形成方法としては、例
えば顔料分布法、印刷法等が挙げられる。

【００３４】尚、本実施例では、上記透明電極４を上記
ガラス基板６ａとカラーフィルタ９の間に設けたが、オ
ーバーコート層５上に形成する場合もある。

【００３５】次に、図４に示すように、上記カラーフィ
ルタ９表面を覆って感光性樹脂をスピンコート法或いは
印刷法等により十分な膜厚（例えば９μｍ）に塗布し、
感光性樹脂層１３を形成した。

【００３６】上記感光性樹脂材料としては、例えばエポ
キシ系、アクリル系、ポリイミド系樹脂等の無色透明な
ものが使用可能である。本実施例では、奥野製薬株式会
社製のエポキシ系感光性樹脂（商品名，ＵＬＣ−２００
０，ネガ型）を用いた。

【００３７】塗布後、温度８０度、４分間程度のプリベ
ークを行って溶剤を揮発させた。

【００３８】続いて、図５に示すように、フォトマスク
１４を介して２００ｍＪ／ｃｍ² 程度の紫外線露光を行
った。この時、上記フォトマスク１４のパターンは、有
効画素外（上記ブラックマスク１０上）に、後述のスペ
ーサ１１が形成されるような島状パターンとする。

【００３９】その後、例えばＮａ₂ＣＯ₃ ３１％のアル
カリ溶液により現像を行い、未露光部分を除去した。こ
の結果、有効画素外（上記ブラックマスク１０上）にス
ペーサ１１が形成された。

【００４０】この際、現像時間を変化させることによ
り、図６に示すように、上記スペーサ１１の高さを制御
することができる。例えば、図８より、塗布膜厚９μｍ
分をスペーサ１１とするには、３０秒間現像を行えばよ
いが、２０秒であると、スペーサ１１の高さは７μｍと
なり、２μｍ分は現像されずに残膜となる。この残膜分
をオーバーコート層５として利用することができる。

【００４１】従って、上記オーバーコート層５とスペー
サ１１を同時に形成するためには、感光性樹脂の初期塗
布厚をオーバーコート層５の厚さにスペーサ１１の高さ
を加えた厚さにしておけばよい。

【００４２】そして、温度２００度、１時間程度のポス
トベークにより樹脂を硬化させた。このように、上記オ
ーバーコート層５とスペーサ１１を同時に形成すること
によることにより、スペーサを形成するための感光性樹
脂の塗布、露光、現像等の工程が省略され、製造工程が
簡略化される。

【００４３】更に、このスペーサ１１が形成された上記
ガラス基板６ａと、予め表面に透明電極４が形成された
ガラス基板６ｂとを、その周縁部でシール材７により接
着し、その隙間部に液晶を封入して液晶パネルを得た。

【００４４】尚、上記スペーサ１１は、上記透明電極
４，４が存在する有効画面内（図２中、破線内）に形成
されるとともに、上記液晶パネルの周縁部の有効画面外
にも形成されるようなパターンを上記フォトマスク１４
に組み込んでおくことによって、ダミースペーサ１２を
同時に形成することができる。これにより、上記ガラス
基板６ａ，６ｂ（例えば、列電極と行電極をそれぞれ有
する基板）を貼り合わせ加圧によりギャップ制御を行う
場合、有効画面外のギャップも有効画面内に合わせるこ
とができる。この結果、ガラス基板６ａ，６ｂが湾曲す
ることなく、均一なギャップを得ることができ、寸法精
度が向上する。

【００４５】また、本実施例のように、オーバーコート
層とスペーサを同時に形成する方法は、カラーフィルタ
を有する液晶パネルであれば、単純マトリクス、アクテ
ィブマトリクス（ＴＦＴ，ＭＩＭ、プラズマアドレス）
等、いずれのモードのものにも適用することが可能であ
る。特に、プラズマアドレス液晶パネルの場合は、スペ
ーサ形成位置をリブの位置と合わせることにより、薄板
ガラスが割れにくくなり、ギャップ制御を行うことが容
易になる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては、オーバーコート層とスペーサを同時に形成
しているので、スペーサを形成するための工程を削減す
ることができ、製造工程が簡略化される。

【００４７】また、本発明では、上記スペーサの高さを
現像時間により制御できるので、感光性樹脂の初期塗布
膜厚の厳密な合わせ込みが必要ない。

【００４８】更に、本発明によれば、設計通りの位置に
スペーサを形成することができるので、有効画素内にス
ペーサを配置することがなくなり、スペーサへの光散乱
による液晶パネルのコントラストの低下がなくなり、ま
た開口率も向上する。

【００４９】また、上記スペーサは、高温下でセル厚が
膨張しても移動することがなく、単位面積当たりのスペ
ーサの数を特定できるので、セルギャップが安定する。

【００５０】更に、本発明によれば、有効画面外にも同
時にダミースペーサを形成することができるので、パネ
ル組立時に競るギャップが安定しやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液晶パネルの一構成例を示す断
面図である。

【図２】スペーサのパターンを示す模式図である。

【図３】本発明を適用して液晶パネルを製造する際の製
造工程におけるカラーフィルタの形成工程を示す要部拡
大断面図である。

【図４】感光性樹脂層の形成工程を示す要部拡大断面図
である。

【図５】感光性樹脂層の露光工程を示す要部拡大断面図
である。

【図６】オーバーコート層及びスペーサの形成工程を示
す要部拡大断面図である。

【図７】ガラス基板の貼り合わせ工程を示す要部拡大断
面図である。

【図８】感光性樹脂の現像時間とスペーサの高さの関係
を示す特性図である。

【図９】スペーサ粒子を用いた従来の液晶パネルの一構
成例を示す断面図である。

【図１０】湿式スプレー法によりスペーサ粒子を分散さ
せる際に使用される装置の構成を示す模式図である。

【図１１】フォトリソグラフィ法により形成されるスペ
ーサを用いた従来の液晶パネルの一構成例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１入射偏光板２液晶セル３出射偏光板４透明電極５オーバーコート層６ａ，６ｂガラス基板７シール材８液晶層９カラーフィルタ１０ブラックマスク１１スペーサ

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【手続補正書】

【提出日】平成７年７月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】その後、例えばＮａ₂ＣＯ₃１％のアルカリ
溶液により現像を行い、未露光部分を除去した。この結
果、有効画素外（上記ブラックマスク１０上）にスペー
サ１１が形成された。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方にカラーフィルタ及び透
明電極が順次形成されてなる一対のガラス基板がスペー
サを介して貼り合わされてなる液晶パネルにおいて、上記カラーフィルタ上に感光性樹脂からなるオーバーコ
ート層が上記スペーサと一体化されて形成されてなるこ
とを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】ガラス基板上に透明電極及びカラーフィ
ルタを順次形成する液晶パネルの製造方法において、上記カラーフィルタ上に感光性樹脂を用いてオーバーコ
ート層とスペーサを同時に形成することを特徴とする液
晶パネルの製造方法。
【請求項３】上記スペーサの高さを上記感光性樹脂の
現像時間を調節することにより制御することを特徴とす
る請求項２記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項４】上記スペーサを形成する際に、有効画面
外にもダミースペーサを形成することを特徴とする請求
項３記載の液晶パネルの製造方法。