WO2007037056A1 - 液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

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WO2007037056A1
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liquid crystal
display device
crystal display
spacer
substrates
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PCT/JP2006/313966
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takeshi Hirase
Shinji Shimada
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13394—Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device and a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device in which spacers are dispersed and arranged, and a liquid crystal display device manufactured by the method.
  • Liquid crystal display devices are widely used as various display devices such as computers and televisions.
  • the demand for liquid crystal televisions and the like has increased rapidly, and the display quality has further increased.
  • For improving the display quality in a liquid crystal display device it is known that, for example, it is important to uniformly control the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer.
  • a method of arranging a spacer between a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer is generally used.
  • a method of using a resin film integrally formed with a substrate as a cell gap adjusting spacer is known, and among them, a so-called photo spacer formed by patterning a photoresist film is used.
  • the method is used.
  • the spacer can be arranged at a predetermined position.
  • it is necessary to individually produce a photomask for patterning the photoresist film for each size and height of the photospacer. Therefore, there is room for improvement in terms of more easily realizing control of the cell gap.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-134465
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-029578
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-174819
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-188235
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 11-316380
  • Patent Document 6 JP-A-9-105946
  • Patent Document 7 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-206534
  • the present invention has been made in view of the above-described present situation, and when placing a spacer by an ink jet method, the placement accuracy of the spacer can be improved, and thereby the thickness of the liquid crystal layer can be improved.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device capable of improving the accuracy of (cell gap) and improving display quality, and a liquid crystal display device manufactured using the same.
  • the present inventors have made various studies on a method of manufacturing a liquid crystal display device that can control the cell gap with high accuracy by a simple and inexpensive method. We focused on how to spread the spacer. However, when this method is used, the spacer placement accuracy may not be sufficient due to the performance of the ink jet apparatus. As a result of further diligent investigations on this point, a pair of substrates constituting the liquid crystal cell has a recess on at least one opposing surface, and the coating solution containing the spacer is applied to the recess on the substrate by an inkjet method.
  • the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display device having a pair of substrates facing each other with a spacer and a liquid crystal layer interposed therebetween, and the pair of substrates is disposed on the facing surface of at least one of the substrates.
  • the manufacturing method is a method for manufacturing a liquid crystal display device including a step of spraying a coating solution containing a spacer around the recess on the substrate by an inkjet method.
  • the method for producing a liquid crystal display device of the present invention is a method for producing a liquid crystal display device having a pair of substrates facing each other with a spacer and a liquid crystal layer interposed therebetween.
  • the spacer is sandwiched between substrates to form and maintain the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer.
  • the material for the spacer is not particularly limited, and examples thereof include plastic beads and inorganic fine particles, and plastic beads are preferred.
  • the shape of the spacer is not particularly limited, and includes a spherical shape, a needle shape, a plate shape, a flake shape, a saddle shape, and the like, and a spherical shape is particularly preferable in terms of controlling the cell gap.
  • the liquid crystal layer also serves as a liquid crystal material containing liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal molecules are usually composed of one kind or two or more kinds.
  • the liquid crystal material may contain additives such as optically active substances and dichroic dyes.
  • the configuration of the liquid crystal display device manufactured according to the present invention is particularly as long as it is manufactured using a pair of substrates, a spacer disposed between the pair of substrates and a liquid crystal layer as essential components. It is not limited, For example, a sealing agent etc. may be included.
  • the pair of substrates is not particularly limited as long as it has a recess on the opposing surface of at least one of the substrates, but is preferably a color filter substrate and a thin film transistor substrate.
  • the color filter substrate usually has a black matrix, a colored layer, and the like.
  • the thin film transistor substrate usually has a thin film transistor, an insulating film, and the like.
  • the pair of substrates usually have a transparent electrode on at least one of the opposing surfaces. It is preferable that at least one pair of transparent electrodes is provided, one being a pixel electrode and the other being a common electrode.
  • the pixel electrode is an electrode that is individually driven for each pixel by a switching element such as a thin film transistor.
  • the common electrode is an electrode formed continuously over the entire substrate.
  • Material for the transparent electrode The material is not particularly limited, and examples thereof include indium tin oxide (hereinafter also referred to as “ITO”).
  • the substrate may include, for example, a polarizing plate and an alignment film.
  • the concave portion provided on the opposing surface of the substrate is formed by adjusting the film thickness of a black matrix, a colored layer, and a transparent electrode formed on the upper layer.
  • a concave portion formed by making the black matrix disposed between the colored layers thinner than the colored layer can be mentioned.
  • the thin film transistor substrate can be formed by adjusting the film thickness of the insulating film and the transparent electrode formed on the insulating film.
  • the thin film transistor substrate is formed by partially thinning the insulating film. A recessed part etc. are mentioned.
  • the opposing surface of the substrate is the substrate surface on the liquid crystal layer side.
  • the recessed portion is preferably formed in a non-display area in view of improving display quality.
  • a non-display area for example, in the area overlapping the black matrix provided in the color filter substrate, in the thin film transistor substrate.
  • a region overlapping with the provided thin film transistor is preferable.
  • the planar shape of the concave portion is not particularly limited, and examples thereof include a lattice shape, a stripe shape, and a dot shape.
  • at least one of the length and width of the recess is substantially the same as the diameter of the spacer from the viewpoint of controlling the arrangement of the spacer with high accuracy. It is preferably smaller than the diameter of the saw.
  • the cross-sectional shape of the concave portion is not particularly limited, and examples include a substantially quadrangular shape, a semi-circular cut-out shape, a U shape, a V shape, and the like. preferable.
  • the depth of the recess is not particularly limited as long as it is at least shallower than the spacer.
  • the method for manufacturing a liquid crystal display device includes a step of spraying a coating liquid containing a spacer near the concave portion on the substrate by an ink jet method.
  • “spreading the coating solution near the recesses on the substrate” means that the coating solution is applied onto the substrate so that at least a part of the droplets that have landed on the substrate are located in the recesses.
  • the term “in the vicinity of the concave portion” means a region composed of the concave portion and a peripheral portion where the spacer can move into the concave portion when the coating liquid is dried.
  • the present invention by dispersing the coating liquid containing the spacer near the concave portion on the substrate, even if the spacer is disposed in the peripheral portion when the coating liquid is dispersed, Of the spacer
  • the placement accuracy can be improved, and as a result, the cell gap can be controlled with high accuracy.
  • the coating solution containing the spacer is not particularly limited, but those having good dispersibility of the spacer are preferred.
  • a spacer is added to a mixed dispersion medium of water ZIPA (isopropyl alcohol). Examples thereof include those dispersed, and those obtained by dispersing a spacer in a mixed dispersion medium of water Z ethylene glycol.
  • the amount of the coating liquid to be sprayed is not particularly limited, and may be appropriately adjusted so that the spacer is arranged in the concave portion by self-alignment according to the type of the spacer and the selected dispersion medium.
  • At least one of the pair of substrates includes a colored layer and a black matrix, and the concave portion includes a black matrix having a smaller film thickness than the colored layer between the colored layers. It is preferable that it is a part. As a result, it is possible to selectively arrange the spacers in the non-display area without reducing the display quality and productivity of the liquid crystal display device.
  • the arrangement of the colored layer is not particularly limited, and examples thereof include a stripe arrangement and a delta arrangement. Of these, the stripe arrangement is preferable from the viewpoint of spreading the coating solution containing a spacer.
  • the color of the colored layer constituting the pixel is not particularly limited, and examples thereof include three colors of red, blue and green, and five colors of red, blue, green, yellow and white.
  • the concave portion is a gap provided in the insulating film or a thin portion.
  • the spacer can be selectively arranged without degrading the display quality and productivity of the liquid crystal display device.
  • the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention can also be used for manufacturing a reflective liquid crystal display device and a transflective (semi-transmissive) liquid crystal display device that can be used only by a transmissive liquid crystal display device. it can.
  • a reflective electrode is provided in a region used for reflective display
  • a transmissive electrode is provided in a region used for transmissive display.
  • the thickness of the liquid crystal layer in the region used for reflective display is preferably approximately half that of the region used for the transparent region. Therefore, the reflective electrode and the A transparent resin layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer is preferably formed in the overlapping region.
  • the transparent resin layer is preferably formed at a position facing the reflective electrode on the substrate facing the substrate on which the transmissive electrode and the reflective electrode are provided.
  • the shape of the transparent resin layer is not particularly limited.
  • the present invention is also a liquid crystal display device having a pair of substrates facing each other with a spacer and a liquid crystal layer interposed therebetween, wherein the pair of substrates has a recess on an opposing surface of at least one of the substrates.
  • the liquid crystal display device is also a liquid crystal display device in which a spacer is disposed in a concave portion on a substrate.
  • Such a liquid crystal display device of the present invention can be manufactured by the method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, and the thickness of the liquid crystal layer is controlled with high accuracy, and the display quality is excellent. is there.
  • a preferred embodiment of the liquid crystal display device of the present invention corresponds to a preferred embodiment of the method for producing the liquid crystal display device of the present invention.
  • the pair of substrates is at least one of the substrates. Comprises a colored layer and a black matrix, and the recess is a portion in which a black matrix having a smaller film thickness than the colored layer is provided between the colored layers, (2) the pair of substrates is at least One substrate is provided with an insulating film, and the concave portion is a gap provided in the insulating film or a thin portion, (3) the spacer is a plastic bead, etc. Is mentioned.
  • a liquid crystal display device of the present invention According to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, it is possible to improve the placement accuracy of the spacers in the liquid crystal cell when using the ink jet method, and thereby the thickness of the liquid crystal layer (cell gap). Can be controlled with higher accuracy. As a result, a liquid crystal display device with improved display quality can be provided at low cost.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a transflective liquid crystal display device manufactured by the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view along line A-B in Fig. 1.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view taken along the line C-D in FIG.
  • the color filter substrate 10 according to the present embodiment is such that the spacers 13 are formed on the black matrix 11 by forming the black matrix 11 thinner than the colored layer 12. It is.
  • an example of a method for manufacturing the color filter substrate 10 will be described.
  • a glass substrate 14 is prepared. Then, a black matrix 11 having a width of 5 to 50 ⁇ m is formed on the glass substrate 14 by sputtering. In this embodiment, since the colored layer 12 has a stripe arrangement, the black matrix 11 is formed in a shape having an opening corresponding to it.
  • the first to third colored layers 12R, 12G and 12B are formed for each pixel by a dry film laminating method. That is, first, a resin film (dry film) in which a red pigment is dispersed is laminated on the entire surface of the glass substrate 14, and exposure, development and beta (heat treatment) are performed, and the first colored layer (red) 12R Form. Next, a resin film in which a green pigment is dispersed is laminated on the entire surface of the glass substrate 14 including the first colored layer 12R, exposed to light, developed, and baked (heat treated) to obtain the second colored layer ( Green) 12G is formed. Similarly, the third colored layer (blue) 1 2B is formed.
  • the thickness of the colored layer 12 is made larger than the thickness of the black matrix 11, thereby Between the three colored layers 12R, 12G, and 12B, a stripe-shaped concave portion 13 having a bottom surface made of the black matrix 11 and a side surface made of the colored layer is formed.
  • the first to third colored layers 12R, 12G, and 12B are formed with a gap of about 3 to 40 / ⁇ ⁇ to prevent the black matrix 12 from protruding and mixing. Accordingly, the width of the recess 13 is about 3 to 40 / ⁇ ⁇ . Further, the depth of the four portion 13 is 0.5-2.
  • the transparent electrode 15 is used as a common electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer.
  • the film thickness is about 2.5 m so as to be orthogonal to the first to third colored layers 12R, 12G and 12B which are the stripe arrangement.
  • Transparent resin layer 16 first colored It is formed by the same method as for layer 12R. With this transparent resin layer 16, when the color filter substrate 10 and a thin film transistor substrate 20 described later are bonded together, the thickness of the liquid crystal layer 41 corresponding to the reflective display is set to the thickness of the liquid crystal layer 41 corresponding to the transmissive display.
  • the thickness of the liquid crystal layer 41 suitable for transmissive display and the thickness of the liquid crystal layer 41 suitable for reflective display can be respectively formed.
  • the first to third colored layers 12R, 12G, and 12B are formed so as to have a stripe arrangement, but are not particularly limited thereto, and may be, for example, a delta arrangement.
  • a photosensitive resin material in which a pigment is dispersed may be applied to the entire surface by spin or slit coating.
  • the order in which the colors of the colored layer 12 are formed is not particularly limited, and may be other orders other than the order of red, green and blue.
  • a thin film transistor substrate 20 according to the present embodiment is obtained by forming an interlayer insulating film 22 and a resin film 23 on a thin film transistor 21 and providing a transparent electrode 24 thereon, and a method for manufacturing a general thin film transistor substrate Can be produced.
  • a method for manufacturing the thin film transistor substrate 20 will be described.
  • a glass substrate 25 is prepared. Then, a Ta film or a laminated film of AlZTi is formed on the glass substrate 25 by sputtering, and gate electrodes 31 and scanning lines (not shown) are formed by notching. Next, a SiNx film is formed as the gate insulating film 32, and an island-shaped a-Si (amorphous silicon) film is formed as the semiconductor thin film 33. Next, a SiNx film is formed and patterned to form an etching protection film (stover) 34. Next, an interlayer insulating film 22 is formed. Subsequently, openings for contact holes 22a and 22b are formed in the interlayer insulating film 22, and then a conductive film is formed to form contact holes 22a and 22b.
  • the source electrode 35, the drain electrode 36 and the signal line (not shown) connected to the semiconductor thin film 33 by the contact holes 22a and 22b are formed, and the thin film transistor 21 is completed.
  • a scanning signal is input to the gate electrode 31 through the scanning line, and thereby the on state and the off state of the thin film transistor 21 are controlled.
  • the image signal input to the source electrode 35 via the signal line is transmitted to the drain electrode 36.
  • the image signal is not transmitted to the drain electrode 36 in the off state.
  • a resin layer 23 is formed on the interlayer insulating film 22.
  • ITO is vacuum-deposited to form a contact hole 23a. Further, by patterning ITO, the transparent electrode 24 connected to the drain electrode 36 by the contact hole 23a is formed.
  • the transparent electrode 24 is individually formed for each pixel, and is used for applying a voltage to the liquid crystal layer 41 as a pixel electrode. Thereby, the driving of the pixel can be controlled using the thin film transistor 21 as a switching element.
  • the reflective electrode 26 is formed on the transparent electrode 24 in a portion (reflective region) that becomes a display region when displaying using external light. As shown in FIG. 1, the reflective electrode 26 is formed in a region where the colored layer 12 and the transparent resin layer 16 of the color filter substrate 10 intersect. As a result, a transflective liquid crystal display device can be manufactured.
  • a dispersion liquid in which the spacer 40 is dispersed in a solvent is sprayed on the concave portions 13 of the color filter substrate 10 by an ink jet method.
  • the dispersion for example, spherical plastic beads (PB) having a diameter of 3 to: LO m dispersed in a water ZIPA mixed solvent, a water Z ethylene glycol mixed solvent, ethylene glycol or the like are used.
  • PB spherical plastic beads
  • the droplets that land on the color filter substrate 10 are usually about 60 pl per droplet and have a diameter force of about 0 m.
  • the droplet landing error is about 5 ⁇ m from the target position.
  • the spacer 40 when the dispersion is dried, the spacer 40 moves from the periphery of the recess 13 into the recess 13, and therefore, the self-alignment improves the landing accuracy of the dispersion by the inkjet apparatus. With accuracy, the spacer 40 can be accurately placed at a predetermined position. As described above, by using the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the placement accuracy of the spacer 40 is improved, and as a result, the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 41 is controlled with higher accuracy. The display quality of the display device can be improved. Further, the color filter substrate 10 and the thin film transistor substrate 20 are usually provided with an alignment film (not shown), but the alignment film may be formed before the spacer 40 is disposed. It may be formed after the arrangement.
  • a sealant is applied to the thin film transistor substrate 20, and the color film on which the spacer 40 is dispersed is applied.
  • the filter substrate 10 and the thin film transistor substrate 20 are bonded together.
  • the sealing agent is cured to form an empty liquid crystal cell.
  • a liquid crystal material is sealed in an empty liquid crystal cell, and a liquid crystal layer 41 is formed.
  • the liquid crystal inlet of the liquid crystal cell is sealed with an ultraviolet curable resin.
  • the polarizing plate 42 with the retardation film 43 attached is attached to the side of the color filter substrate 10 and the thin film transistor substrate 20 without touching the liquid crystal layer 41, and the liquid crystal display device is mounted. To manufacture.
  • the concave portion is formed in the resin layer 23 or the like of the thin film transistor substrate 20.
  • a dispersion liquid may be applied to the thin film transistor substrate 20.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a transflective liquid crystal display device manufactured by a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AB in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line CD in FIG.

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Abstract

本発明は、インクジェット法によりスペーサを配置する際に、スペーサの配置精度を向上させることができ、これにより、液晶層の厚み（セルギャップ）の精度を高め、表示品位の向上を図ることができる液晶表示装置の製造方法、及び、それを用いて製造された液晶表示装置を提供する。本発明は、スペーサ及び液晶層を介して対向する一対の基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、上記一対の基板は、少なくとも一方の基板の対向面に凹部を有し、上記製造方法は、インクジェット法により、スペーサを含む塗布液を基板上の凹部近傍に散布する工程を含んでなる液晶表示装置の製造方法、及び、それを用いて製造された液晶表示装置である。

Description

明 細 書
液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、ス ぺーサを散布して配置する液晶表示装置の製造方法、及び、その方法により製造さ れた液晶表示装置に関するものである。
背景技術
[0002] 液晶表示装置は、コンピュータやテレビジョンをはじめとする様々な表示装置として 広く用いられており、特に近年、液晶テレビ等の分野で需要が急激に増加しており、 表示品位の一層の向上や簡易に製造することによる製造コストの低減等が強く望ま れている。液晶表示装置における表示品位の向上については、例えば、液晶層の厚 み（セルギャップ）を均一に制御することが重要であることが知られている。
[0003] セルギャップの制御には、液晶層を挟持する一対の基板間にスぺーサを配置する方 法が一般的に用いられている。例えば、基板と一体的に形成した榭脂膜をセルギヤ ップ調整用スぺーサとして用いる方法が知られており、中でも、フォトレジスト膜をバタ 一ユングして形成した、いわゆるフォトスぺーサを用いる方法が用いられている。この フォトスぺーサを用いる方法によれば、所定の位置にスぺーサを配置することができ る。し力しながら、この方法では、フォトスぺーサの大きさ'高さごとに、フォトレジスト膜 のパター-ングを行うためのフォトマスクを個別に作製する必要がある。したがって、 セルギャップの制御をより簡易に実現する点において、改善の余地があった。
[0004] これに対して、球状、棒状等の形状を有するスぺーサを溶媒に分散させた塗布液や 、スぺーサの材料を含有した塗布液を、インクジェット法により散布する方法が開示さ れている（例えば、特許文献 1〜7参照。 )0これらの方法は、フォトスぺーサを用いる 方法と比較すると、所定の領域に塗布液を散布することでスぺーサを選択的に配置 できるため、より簡易にスぺーサを配置することができる。また、これらの方法によれ ば、塗布液に分散させるスぺーサの大きさを制御することでセルギャップの制御を行 うことができるので、フォトスぺーサを用いる方法よりも、セルギャップを高い精度で制 御することが容易である。しかしながら、このような従来のインクジェット法によっても、 スぺーサの配置を完全には制御することができな 、ことから、更に精度よくスぺーサ を配置し、表示品位を向上させる点において、未だ改善の余地があった。
特許文献 1 :特開 2005— 134465号公報
特許文献 2 :特開 2004— 029578号公報
特許文献 3：特開 2001— 174819号公報
特許文献 4:特開 2001— 188235号公報
特許文献 5：特開平 11— 316380号公報
特許文献 6：特開平 9 - 105946号公報
特許文献 7：特開 2000— 206534号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、インクジェット法によりスぺーサを 配置する際に、スぺーサの配置精度を向上させることができ、これにより、液晶層の 厚み (セルギャップ）の精度を高め、表示品位の向上を図ることができる液晶表示装 置の製造方法、及び、それを用いて製造された液晶表示装置を提供することを目的 とするちのである。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明者らは、簡便であり、かつ安価な方法により、セルギャップを高い精度で制御 することができる液晶表示装置の製造方法にっ 、て種々検討したところ、インクジェ ット法によりスぺーサを散布する方法に着目した。し力しながら、この方法を用いた場 合、インクジェット装置の性能等に起因して、スぺーサの配置精度が充分ではないこ とがある。この点について、更に鋭意検討した結果、液晶セルを構成する一対の基 板を、少なくとも一方の対向面に凹部を有するものとし、インクジェット法により、スぺ ーサを含む塗布液を基板上の凹部近傍に散布することにより、凹部の外側に散布さ れ、凹部に配置されな力つたスぺーサであっても、塗布液の乾燥の際にスぺーサが 凹部へ移動し、凹部に配置されることとなるため、セルファライメントにより、スぺーサ の配置精度を向上させることができ、その結果、セルギャップを高精度で制御するこ とが可能となることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到 し、本発明に到達したものである。
[0007] すなわち、本発明は、スぺーサ及び液晶層を介して対向する一対の基板を有する液 晶表示装置の製造方法であって、上記一対の基板は、少なくとも一方の基板の対向 面に凹部を有し、上記製造方法は、インクジェット法により、スぺーサを含む塗布液を 基板上の凹部近傍に散布する工程を含んでなる液晶表示装置の製造方法である。 以下に本発明を詳述する。
[0008] 本発明の液晶表示装置の製造方法は、スぺーサ及び液晶層を介して対向する一対 の基板を有する液晶表示装置を製造するものである。上記スぺーサは、基板間に挟 持され、液晶層の厚み (セルギャップ)を形成 ·維持するものである。上記スぺーサの 材料としては特に限定されず、プラスチックビーズ、無機質微粒子等が挙げられ、プ ラスチックビーズであることが好まし 、。上記スぺーサの形状としては特に限定されず 、球状、針状、板状、燐片状、俵状等が挙げられるが、セルギャップを制御する点で、 特に球状であることが好ましい。上記液晶層は、液晶分子を含む液晶材料力もなるも のである。液晶分子は、通常、 1種又は 2種以上のものより構成される。液晶材料には 、光学活性物質や二色性染料等の添加剤が含有されて 、てもよ 、。
[0009] 本発明で製造される液晶表示装置の構成としては、一対の基板、該一対の基板間に 配置されたスぺーサ及び液晶層を必須の構成要素として製造されるものである限り 特に限定されず、例えば、シール剤等を含むものであってもよい。
[0010] 本発明において、上記一対の基板は、少なくとも一方の基板の対向面に凹部を有す るものであれば特に限定されな ヽが、カラーフィルタ基板及び薄膜トランジスタ基板 であることが好ましい。カラーフィルタ基板は、通常、ブラックマトリクス、着色層等を有 する。薄膜トランジスタ基板は、通常、薄膜トランジスタ、絶縁膜等を有する。また、透 過型又は透過反射両用型の液晶表示装置においては、上記一対の基板は、通常、 対向面の少なくとも一方に透明電極を有する。透明電極は、少なくとも一対設けられ 、一方が画素電極、他方が共通（コモン）電極であることが好ましい。なお、画素電極 は、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子により、画素毎に個々に駆動される電極で ある。共通電極は、基板全体に連続して形成された電極である。上記透明電極の材 料としては特に限定されず、例えば、酸化インジウム錫 (Indium Tin Oxide ;以下 、「ITO」ともいう）等が挙げられる。更に、上記基板は、例えば、偏光板、配向膜等を 含んでいてもよい。
[0011] 上記基板の対向面に設けられる凹部としては、カラーフィルタ基板であれば、ブラック マトリクス、着色層、及び、その上層に形成される透明電極等の膜厚を調整すること により形成することができ、例えば、着色層間に配置されるブラックマトリクスを着色層 よりも薄くして形成された凹部等が挙げられる。また、薄膜トランジスタ基板であれば、 絶縁膜、及び、その上層に形成される透明電極等の膜厚を調整することにより形成 することができ、例えば、絶縁膜を部分的に薄くして形成された凹部等が挙げられる 。なお、本明細書において、基板の対向面とは、液晶層側の基板面である。
[0012] 上記凹部の形成位置としては、表示品位の向上を図る点で、非表示領域に形成する ことが好ましぐ例えば、カラーフィルタ基板に設けられたブラックマトリクスと重なる領 域、薄膜トランジスタ基板に設けられた薄膜トランジスタと重なる領域が好ましい。上 記凹部の平面形状としては特に限定されず、格子状、ストライプ状、点状等が挙げら れる。また、球形のスぺーサを用いる場合、凹部の長さ及び幅の少なくとも一方は、ス ぺーサの配置を高い精度で制御する観点から、スぺーサの径と略同一、又は、スぺ 一サの径よりも小さいことが好ましい。上記凹部の断面形状としては特に限定されず 、略四角形や略半円形に切り欠いた形状、 U字形状、 V字形状等が挙げられ、特に 製造工程の点から、略四角形状であることが好ましい。また、上記凹部の深さとして は、少なくともスぺーサの高さよりも浅ければ特に限定されない。
[0013] 上記液晶表示装置の製造方法は、インクジェット法により、スぺーサを含む塗布液を 基板上の凹部近傍に散布する工程を含んでなるものである。なお、本明細書におい て、「塗布液を基板上の凹部近傍に散布する」とは、基板上に着弾した液滴の少なく とも一部分が凹部内に位置するように、塗布液を基板上に散布することをいい、上記 凹部近傍とは、凹部と、塗布液の乾燥時にスぺーサが凹部内に移動することができ る周辺部とから構成される領域を意味する。本発明においては、スぺーサを含む塗 布液を基板上の凹部近傍に散布することにより、塗布液散布時に周辺部に配置され たスぺーサであっても、塗布液乾燥後には凹部内に配置されることから、スぺーサの 配置精度を向上させることができ、その結果、セルギャップを高精度で制御すること が可能となる。
[0014] 上記スぺーサを含む塗布液としては特に限定されないが、スぺーサの分散性がよい ものが好ましぐ例えば、水 ZIPA (イソピロピルアルコール）の混合分散媒にスぺー サを分散させたもの、水 Zエチレングリコールの混合分散媒にスぺーサを分散させた もの等が挙げられる。また、散布する塗布液の量としては特に限定されず、スぺーサ の種類、選択する分散媒に応じて、スぺーサがセルファライメントにより凹部に配置さ れるように適宜調整すればょ ヽ。
[0015] 本発明において、上記一対の基板は、少なくとも一方の基板が着色層及びブラック マトリクスを備えるものであり、上記凹部は、着色層間に、着色層よりも膜厚が小さい ブラックマトリクスが設けられた部分であることが好ましい。これにより、液晶表示装置 の表示品位や生産性を低下させることなぐスぺーサを非表示領域に選択的に配置 することができる。上記着色層の配列としては特に限定されず、ストライプ配列、デル タ配列等が挙げられる。なかでも、スぺーサを含む塗布液の散布の点から、ストライプ 配列であることが好ましい。画素を構成する着色層の色としては特に限定されず、赤 色、青色及び緑色の 3色、赤色、青色、緑色、黄色及び白色の 5色等が挙げられる。
[0016] また本発明において、上記一対の基板は、少なくとも一方の基板が絶縁膜を備える ものであり、上記凹部は、絶縁膜に設けられた隙間、又は、膜厚の薄い部分であるこ とが好ましい。例えば薄膜トランジスタ基板では、高開口率ィ匕ゃ平坦ィ匕を目的として 薄膜トランジスタの液晶層側に絶縁膜を設けることが好ましぐ本発明において、この ような絶縁膜を利用して凹部を形成すれば、液晶表示装置の表示品位や生産性を 低下させることなく、スぺーサを選択的に配置することができる。
[0017] 本発明の液晶表示装置の製造方法は、反射型液晶表示装置、及び、透過型液晶表 示装置だけでなぐ透過反射両用型 (半透過型)液晶表示装置の製造にも用いること ができる。この場合、反射表示に用いられる領域に反射電極が設けられ、透過表示 に用いられる領域に透過電極が設けられる。また、反射電極を用いて表示を行う際 に、輝度の高い表示を行うため、反射表示に用いられる領域の液晶層の厚みは、透 過領域に用いられる領域の略半分であることが好ましい。したがって、反射電極と重 複する領域に、液晶層の厚みを調整するための透明榭脂層が形成されることが好ま しい。上記透明榭脂層の形成位置としては、透過電極及び反射電極が設けられる基 板に対向する基板において、反射電極と対向する位置に設けられることが好ましい。 上記透明榭脂層の形状としては、特に限定されるものではない。
[0018] 本発明はまた、スぺーサ及び液晶層を介して対向する一対の基板を有する液晶表 示装置であって、上記一対の基板は、少なくとも一方の基板の対向面に凹部を有し 、上記液晶表示装置は、基板上の凹部にスぺーサが配置された液晶表示装置でも ある。このような本発明の液晶表示装置は、本発明の液晶表示装置の製造方法によ り製造することができるものであり、液晶層の厚みが高い精度で制御され、表示品位 に優れたものである。
[0019] 本発明の液晶表示装置の好ましい形態としては、本発明の液晶表示装置の製造方 法の好ましい態様に対応したものであり、例えば、（1)上記一対の基板は、少なくとも 一方の基板が着色層及びブラックマトリクスを備えるものであり、上記凹部は、着色層 間に、着色層よりも膜厚が小さいブラックマトリクスが設けられた部分である形態、（2) 上記一対の基板は、少なくとも一方の基板が絶縁膜を備えるものであり、上記凹部は 、絶縁膜に設けられた隙間、又は、膜厚の薄い部分である形態、（3)上記スぺーサ は、プラスチックビーズである形態等が挙げられる。
発明の効果
[0020] 本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、インクジェット法を用いた際の液晶セ ル内スぺーサの配置精度を向上させることができ、これにより液晶層の厚み（セルギ ヤップ)をより高い精度で制御することができる。その結果、表示品位を向上させた液 晶表示装置を低コストで提供することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下に実施例を掲げ、図面を参照して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこ れらの実施例のみに限定されるものではない。
[0022] (実施例 1)
図 1は、本発明の液晶表示装置の製造方法によって製造した透過反射両用型液晶 表示装置の平面模式図である。図 2は、図 1の A— B線に沿った断面模式図であり、 図 3は、図 1の C— D線に沿った断面模式図である。
[0023] 〔カラーフィルタ基板 10の製造〕
本実施例に係るカラーフィルタ基板 10は、ブラックマトリクス 11の膜厚を着色層 12の 膜厚よりも薄く形成することにより、ブラックマトリクス 11上にスぺーサ配置用の凹部 1 3を設けたものである。以下に、カラーフィルタ基板 10の製造方法の一例を説明する
[0024] まず、ガラス基板 14を用意する。そして、ガラス基板 14上に幅 5〜50 μ mのブラック マトリクス 11をスパッタ法により形成する。本実施例においては、着色層 12をストライ プ配列とするため、ブラックマトリクス 11をそれに対応する開口を持つ形状に形成す る。
[0025] 次に、ドライフィルムラミネート方式により一画素毎に第 1〜第 3の着色層 12R、 12G 及び 12Bを形成する。すなわち、最初に、ガラス基板 14の全面に赤の顔料が分散さ れた榭脂フィルム（ドライフィルム）をラミネートし、露光、現像及びベータ (熱処理)を 行って、第 1着色層（赤） 12Rを形成する。次に、第 1着色層 12R上を含むガラス基板 14全面に、緑色の顔料が分散された榭脂フィルムをラミネートし、露光、現像及びべ ーク (熱処理)を行って、第 2着色層（緑） 12Gを形成する。同様に、第 3着色層（青） 1 2Bを形成する。
[0026] ここで、本実施例においては、ブラックマトリクス 11及び着色層 12の形成の際に、ブ ラックマトリクス 11の膜厚よりも着色層 12の膜厚を大きくすることにより、第 1〜第 3着 色層 12R、 12G及び 12Bの間に、底面がブラックマトリクス 11で構成され、側面が着 色層で構成されるストライプ状の凹部 13を形成する。第 1〜第 3着色層 12R、 12G及 び 12Bは、ブラックマトリクス 12からはみ出して混合することを防止するために、約 3 〜40 /ζ πιの間を開けて形成する。したがって、凹部 13の幅は約 3〜40 /ζ πιである。 また、四部 13の深さは、 0. 5〜2. である。
[0027] 次に、着色層 12の上層に ITOを蒸着し、透明電極 15を形成する。透明電極 15は、 共通電極として液晶層への電圧の印加に用いられる。そして、後述の薄膜トランジス タ基板 20の反射表示部と対向する領域に、ストライプ配列である第 1〜第 3着色層 1 2R、 12G及び 12Bと直交するように、膜厚約 2. 5 mの透明榭脂層 16を第 1着色 層 12Rと同様の方法で形成する。この透明榭脂層 16により、カラーフィルタ基板 10と 後述の薄膜トランジスタ基板 20とを貼り合わせた際に、反射表示に対応する部分の 液晶層 41の厚みを透過表示に対応する部分の液晶層 41の厚みよりも薄くすることが でき、透過表示に適した液晶層 41の厚みと反射表示に適した液晶層 41の厚みとを それぞれ形成することができる。
[0028] 本実施例では、第 1〜第 3着色層 12R、 12G及び 12Bは、ストライプ配列となるように 形成するが、特にこれに限定されず、例えば、デルタ配列であってもよい。また、着色 層 12の形成方法は、ドライフィルムをラミネートする代わりに、顔料が分散された感光 性榭脂材料をスピン、スリットコートにより全面に塗布してもよい。更に、着色層 12の 各色の形成順序は特に限定されず、赤緑青の順以外の他の順序でもよ 、。
[0029] 〔薄膜トランジスタ基板 20の製造〕
本実施例に係る薄膜トランジスタ基板 20は、薄膜トランジスタ 21上に層間絶縁膜 22 及び榭脂膜 23を形成し、その上に透明電極 24を設けたものであり、一般的な薄膜ト ランジスタ基板の製造方法により作製することができる。以下に、薄膜トランジスタ基 板 20の製造方法の一例を説明する。
[0030] まず、ガラス基板 25を用意する。そして、ガラス基板 25上にスパッタ法により Ta膜又 は AlZTiの積層膜を成膜し、ノターユングしてゲート電極 31及び走査線（図示せず )を形成する。次に、ゲート絶縁膜 32として SiNx膜、半導体薄膜 33として島状の a— Si (アモルファスシリコン)膜を形成する。次に、 SiNx膜を成膜し、パターユングして エッチング保護膜 (ストツバ） 34を形成する。次に、層間絶縁膜 22を形成する。続い て、層間絶縁膜 22にコンタクトホール 22a及び 22b用の開口を形成した後、導電膜 を成膜し、コンタクトホール 22a及び 22bを形成する。更に、導電膜をパターユングす ることで、コンタクトホール 22a及び 22bにより半導体薄膜 33に接続されたソース電極 35、ドレイン電極 36及び信号線（図示せず)を形成し、薄膜トランジスタ 21が完成す る。薄膜トランジスタ基板 20では、走査線を介してゲート電極 31に走査信号が入力さ れ、これにより薄膜トランジスタ 21のオン状態とオフ状態が制御される。オン状態では 、信号線を介してソース電極 35に入力された画像信号がドレイン電極 36に伝送され る。一方、オフ状態では、画像信号はドレイン電極 36に伝送されない。 [0031] 続いて、層間絶縁膜 22上に榭脂層 23を形成する。次に、榭脂層 23にコンタクトホー ル 23a用の開口を形成した後、 ITOを真空蒸着し、コンタクトホール 23aを形成する。 更に、 ITOをパター-ングすることで、コンタクトホール 23aによりドレイン電極 36と接 続された透明電極 24を形成する。透明電極 24は、画素毎に個別に形成され、画素 電極として液晶層 41への電圧の印加に用いられる。これにより、薄膜トランジスタ 21 をスイッチング素子として画素の駆動を制御することができる。
[0032] 次に、透明電極 24上であって、外部光を利用して表示を行う際に表示領域となる部 分 (反射領域）に、反射電極 26を形成する。反射電極 26は、図 1に示すように、カラ 一フィルタ基板 10の着色層 12と透明榭脂層 16とが交差する領域に形成する。これ により、透過反射両用型液晶表示装置を製造することができる。
[0033] 〔スぺーサ 40の配置方法〕
次に、カラーフィルタ基板 10の凹部 13に、スぺーサ 40を溶媒に分散させた分散液を インクジェット法により散布する。分散液としては、例えば、直径 3〜： LO mの球状プ ラスチックビーズ (PB)を水 ZIPA混合溶媒、水 Zエチレングリコール混合溶媒、ェ チレングリコール等に分散させたものが用いられる。カラーフィルタ基板 10上に着弾 する液滴は、通常、 1滴あたりの量が 60pl程度であり、直径力 0 m程度となる。ま た、液滴の着弾誤差は、狙いの位置から 5 μ m程度である。
[0034] 本実施例においては、分散液を乾燥させる際に、凹部 13の周囲から凹部 13内にス ぺーサ 40が移動するため、セルファライメントにより、インクジェット装置による分散液 の着弾精度よりも高 、精度で、スぺーサ 40を所定の位置に正確に配置することがで きる。このように、本発明の液晶表示装置の製造方法を用いれば、スぺーサ 40の配 置精度が向上し、その結果、液晶層 41の厚み (セルギャップ)をより高い精度で制御 して液晶表示装置の表示品位を向上させることが可能となる。また、カラーフィルタ基 板 10及び薄膜トランジスタ基板 20には、通常、配向膜 (図示せず)が設けられるが、 配向膜は、スぺーサ 40の配置前に形成されてもよぐスぺーサ 40の配置後に形成さ れてもよい。
[0035] 〔液晶セルの形成方法〕
次に、シール剤を薄膜トランジスタ基板 20に塗布し、スぺーサ 40を散布したカラーフ ィルタ基板 10と薄膜トランジスタ基板 20とを貼り合わせる。その後、シール剤を硬化 させ、空の液晶セルを形成する。そして、空の液晶セルへ液晶材料を封入し、液晶 層 41を形成する。最後に、液晶セルの液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止する。 次に、図 2に示すように、偏光板 42に位相差板 43が貼り付けられたものをカラーフィ ルタ基板 10及び薄膜トランジスタ基板 20の液晶層 41と接しな 、側に貼り付け、液晶 表示装置を製造する。
[0036] なお、本実施例においては、カラーフィルタ基板 10に凹部 13を形成し、カラーフィル タ基板 10に分散液を塗布した力 本発明においては、薄膜トランジスタ基板 20の榭 脂層 23等に凹部を形成し、薄膜トランジスタ基板 20に分散液を塗布してもよい。
[0037] なお、本願は、 2005年 9月 29曰に出願された曰本国特許出願 2005— 285045号 を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するも のである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。 図面の簡単な説明
[0038] [図 1]本発明の液晶表示装置の製造方法によって製造した透過反射両用型液晶表 示装置の平面模式図である。
[図 2]図 1の A—B線に沿った断面模式図である。
[図 3]図 1の C— D線に沿った断面模式図である。
符号の説明
[0039] 10 :カラーフィルタ基板
11 :ブラックマトリクス
12 :着色層
13 :凹部
14、 25 :ガラス基板
15、 24 :透明電極
16 :透明榭脂層
20 :薄膜トランジスタ基板
21 :薄膜トランジスタ
22 :層間絶縁膜 a, 22b、 23a :コンタク卜ホール:榭脂層
:反射電極
:ゲート電極
:ゲート絶縁膜
:半導体薄膜
：エッチング保護膜 (ストツバ）:ソース電極
：ドレイン電極
:スぺーサ
:液晶層
:偏光板
:位相差板

Claims

請求の範囲
[1] スぺーサ及び液晶層を介して対向する一対の基板を有する液晶表示装置の製造方 法であって、
該一対の基板は、少なくとも一方の基板の対向面に凹部を有し、
該製造方法は、インクジェット法により、スぺーサを含む塗布液を基板上の凹部近傍 に散布する工程を含んでなる
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
[2] 前記一対の基板は、少なくとも一方の基板が着色層及びブラックマトリクスを備えるも のであり、
前記凹部は、着色層間に、着色層よりも膜厚が小さいブラックマトリクスが設けられた 部分である
ことを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置の製造方法。
[3] 前記一対の基板は、少なくとも一方の基板が絶縁膜を備えるものであり、
前記凹部は、絶縁膜に設けられた隙間、又は、膜厚の薄い部分である
ことを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置の製造方法。
[4] 前記スぺーサは、プラスチックビーズであることを特徴とする請求項 1のいずれかに記 載の液晶表示装置の製造方法。
[5] スぺーサ及び液晶層を介して対向する一対の基板を有する液晶表示装置であって、 該一対の基板は、少なくとも一方の基板の対向面に凹部を有し、
該液晶表示装置は、基板上の凹部にスぺーサが配置された
ことを特徴とする液晶表示装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000235188A (ja) * 1999-02-17 2000-08-29 Hitachi Ltd 液晶表示装置
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