WO2011148557A1 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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WO2011148557A1
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substrate
crystal display
display device
photosensitive resin
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PCT/JP2011/002028
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海瀬泰佳
中島睦
吉田圭介
田坂泰俊
伊奈恵一
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シャープ株式会社
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    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/13625—Patterning using multi-mask exposure

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal display device in which a pair of substrates are overlapped at a predetermined interval and liquid crystal is sealed in a gap between the pair of substrates.
  • a liquid crystal display device which is one of the display devices, is thin and lightweight, and is therefore widely used in mobile devices such as notebook computers and mobile phones, and AV devices such as liquid crystal televisions.
  • a liquid crystal display device includes a pair of substrates (that is, a thin film transistor (TFT) substrate and a color filter (CF) substrate) disposed opposite to each other, and a liquid crystal layer provided between the pair of substrates.
  • TFT thin film transistor
  • CF color filter
  • the liquid crystal display device bonds a pair of substrates to each other and regulates the thickness of the liquid crystal layer (that is, the cell gap) and a sealing material provided in a frame shape to enclose the liquid crystal between the substrates.
  • a plurality of spacers are examples of spacers.
  • an active element such as a TFT is provided corresponding to each pixel region, and a wiring provided on an insulating substrate such as a glass substrate is provided for each pixel region via the active element.
  • An active matrix type liquid crystal display device connected to the pixel electrode formed can be given.
  • an active element is provided and connected between a wiring and a pixel electrode, and the potential applied from the wiring to the pixel electrode is controlled by the active element.
  • liquid crystal display device it is desired to display more information as the amount of information increases, and the market demand for higher contrast and wider viewing angle is increasing.
  • the vertical alignment type liquid crystal layer is generally composed of a vertical alignment film and a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy.
  • a liquid crystal display device provided with a protrusion protruding toward the liquid crystal layer has been proposed. More specifically, for example, provided on the opposing surfaces of a pair of substrates A liquid crystal display device in which a protrusion for regulating the alignment of liquid crystal is provided on at least one of the electrodes is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device capable of forming protrusions without increasing the number of manufacturing steps.
  • a method of manufacturing a liquid crystal display device is provided between a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, and the first substrate and the second substrate.
  • the liquid crystal layer is provided between the first substrate and the second substrate and is provided between the first substrate and the second substrate, and is provided between the first substrate and the second substrate.
  • a liquid crystal display device manufacturing method comprising: a plurality of pixels, wherein a display region that includes a protrusion that restricts alignment of liquid crystal molecules and displays an image is provided; and an insulating substrate for a first substrate or a second substrate is provided.
  • a step of preparing, a step of providing a photosensitive resin on the insulating substrate, a step of performing an exposure process by controlling an exposure amount irradiated to the photosensitive resin using a photomask, and an exposure process were performed.
  • the photosensitive resin protrusions and Characterized in that it comprises at least a step of forming a spacer at the same time.
  • the protrusion and the photospacer can be formed simultaneously with the same material (that is, photosensitive resin), in order to form the protrusion that regulates the orientation of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer, There is no need to provide a separate process. Therefore, protrusions can be formed without increasing the number of manufacturing steps, and an increase in cost can be suppressed.
  • the photomask is preferably a gray tone mask or a half tone mask.
  • the pixel has a transmissive region that transmits light and performs display, and a reflective region that reflects light and performs display, and the protrusion is formed of the transmissive region and the transmissive region. It is preferable to provide at least one of the reflection regions.
  • the orientation of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer can be regulated in at least one of the transmission region and the reflection region.
  • the protrusion and the photo spacer are formed with the same thickness.
  • the number of structures that regulate the thickness of the liquid crystal layer can be increased without reducing the transmittance and the reflectance, so that the display image can be effectively disturbed when the display surface is pressed. Can be suppressed.
  • an acrylic photosensitive resin may be used as the photosensitive resin.
  • protrusions can be formed without increasing the number of manufacturing steps, and an increase in cost can be suppressed.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the TFT substrate which comprises the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the display part of the pixel of the liquid crystal display panel which comprises the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. It is a top view which shows the structure of the display part of the pixel of the liquid crystal display panel which comprises the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the entire configuration of the TFT substrate constituting the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the display section of the pixel of the liquid crystal display panel constituting the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a liquid crystal display according to the embodiment of the present invention. It is a top view which shows the structure of the display part of the pixel of the liquid crystal display panel which comprises an apparatus.
  • the polarizing plate is not shown for convenience of explanation. 4 and 5, the alignment film is not shown for convenience of explanation.
  • the liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal display panel 2 and a backlight 40.
  • the liquid crystal display panel 2 is a first substrate substrate on which a polarizing plate 3 is disposed on the outer surface.
  • a certain TFT substrate (thin film transistor substrate) 5 and a CF substrate (color filter substrate) 6 which is a second substrate disposed opposite to the TFT substrate 5 and having the polarizing plate 4 disposed on the outer surface.
  • the liquid crystal display device 1 is sandwiched between a liquid crystal layer 8 which is a display medium layer sandwiched between the TFT substrate 5 and the CF substrate 6, and the TFT substrate 5 and the CF substrate 6.
  • the substrate 5 and the CF substrate 6 are bonded to each other and a sealing material 7 provided in a frame shape is provided to enclose the liquid crystal layer 8.
  • the seal material 7 is formed so as to go around the liquid crystal layer 8, and the TFT substrate 5 and the CF substrate 6 are bonded to each other via the seal material 7.
  • the liquid crystal display device 1 includes a plurality of photo spacers 35 for regulating the thickness of the liquid crystal layer 8 (that is, the cell gap).
  • the liquid crystal display device 1 is formed in a rectangular shape, and in the longitudinal direction X of the liquid crystal display device 1, the TFT substrate 5 protrudes from the CF substrate 6 on its upper side, and the protrusion In the region, a plurality of display wirings such as gate lines and source lines, which will be described later, are drawn out to form a terminal region R.
  • a display area D for displaying an image is defined in an area where the TFT substrate 5 and the CF substrate 6 overlap.
  • the display area D is configured by arranging a plurality of pixels 48 (see FIGS. 3 and 5) which are the minimum unit of an image in a matrix.
  • the sealing material 7 is provided in a rectangular frame shape surrounding the entire periphery of the display area D.
  • the TFT substrate 5 has a plurality of switching elements arranged in a matrix. More specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the TFT substrate 5 includes an insulating substrate 10 such as a glass substrate, a plurality of gate lines 11 extending in parallel with each other on the insulating substrate 10, and A gate insulating film 12 is provided so as to cover each gate line 11, and a plurality of source lines 14 are provided on the gate insulating film 12 so as to extend in parallel to each other in a direction orthogonal to each gate line 11. .
  • the TFT substrate 5 is provided so as to cover the TFTs (thin film transistors) 21 which are a plurality of switching elements provided at the intersections of the gate lines 11 and the source lines 14 and the source lines 14 and the TFTs 21.
  • the interlayer insulating film 15, the plurality of pixel electrodes 19 provided in a matrix on the interlayer insulating film 15, connected to each of the TFTs 21, and the alignment film 16 ( 2).
  • each rectangular area defined by the gate line 11 and the source line 14 is an area of the pixel 48.
  • the pixel electrode 19 is formed of a transparent conductor such as ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide).
  • the TFT 21 includes a gate electrode 17 in which each gate line 11 protrudes to the side, a gate insulating film 12 provided so as to cover the gate electrode 17, and a gate on the gate insulating film 12.
  • a semiconductor layer 13 provided in an island shape at a position overlapping with the electrode 17, and a source electrode 18 and a drain electrode 20 provided so as to face each other on the semiconductor layer 13 are provided.
  • the source electrode 18 is a portion where each source line 14 protrudes to the side. Further, as shown in FIG. 4, the drain electrode 20 is connected to the pixel electrode 19 through a contact hole 30 formed in the interlayer insulating film 15.
  • the semiconductor layer 13 includes a lower intrinsic amorphous silicon layer 13 a and an upper n + amorphous silicon layer 13 b doped with phosphorus, and is exposed from the source electrode 18 and the drain electrode 20.
  • the intrinsic amorphous silicon layer 13a that constitutes the channel region.
  • the pixel electrode 19 is formed of a material such as ITO on the flat surface of the interlayer insulating film 15 and constitutes a transparent electrode. As shown in FIG. 5, the pixel electrode 19 has a cutout portion 39 formed at a predetermined position, and each pixel 48 is divided into a pixel pattern by the cutout portion 39.
  • the reflective region R is defined by the reflective electrode 32
  • the transmissive region T is defined by the transparent electrode 31 exposed from the reflective electrode 32. Yes.
  • the reflection region R is a region for displaying light by reflecting light from the display surface side (that is, the CF substrate 6 side), and the transmission region T is the back surface side (that is, the TFT substrate 5). This is a region in which display is performed by transmitting light from the backlight 40 from the side.
  • the material forming the interlayer insulating film 15 is not particularly limited, and examples thereof include silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiNx (x is a positive number)).
  • the thickness of the interlayer insulating film 15 is preferably 600 nm or more and 1000 nm or less. This is because when the thickness of the interlayer insulating film 15 is less than 600 nm, it may be difficult to planarize the interlayer insulating film 15, and when the thickness is larger than 1000 nm, the contact is caused by etching. This is because there may be a disadvantage that it is difficult to form the hole 30.
  • the CF substrate 6 includes an insulating substrate 46 such as a glass substrate, a color filter layer 47 provided on the insulating substrate 46, and a reflective region R in the reflective region R of the color filter layer 47. And a transparent dielectric layer 33 for compensating for the optical path difference in the region T.
  • the CF substrate 6 includes a common electrode 34 provided so as to cover the transmission region T of the color filter layer 47 and the transparent dielectric layer 33 (that is, the reflection region R), and a photo provided in a column shape on the common electrode 34.
  • the spacer 35 and the alignment film 9 provided so as to cover the common electrode 34 and the photo spacer 35 are included.
  • the color filter layer 47 includes a red layer R, a green layer G, and a blue layer B, which are provided for each pixel, and a black matrix 37 that is a light shielding film.
  • the black matrix 37 is provided between the adjacent colored layers 38 and serves to partition the plurality of colored layers 38. Further, as a component of the pixel pattern, complementary colors of cyan, magenta, and yellow may be used in addition to the combination of RGB.
  • the CF substrate 6 is provided on the common electrode 34 and has protrusions 25 for regulating the orientation of the liquid crystal molecules 8a constituting the liquid crystal layer.
  • the protrusion 25 is on the common electrode 34 and in the center of the reflection electrode 32, that is, the center of the reflection region R. It is formed in the part. As shown in FIGS. 5 and 6, the protrusion 25 is formed on the common electrode 34 in the transmissive region T and at the center of the transparent electrode 31, that is, at the center of the transmissive region T. .
  • the photo spacer 35 is made of a photosensitive resin (for example, an acrylic photosensitive resin), and is formed by a photolithography method.
  • a photosensitive resin for example, an acrylic photosensitive resin
  • the protrusion 25 is also made of a photosensitive resin (for example, an acrylic photosensitive resin) and is formed by a photolithography method.
  • a photosensitive resin for example, an acrylic photosensitive resin
  • the protrusion 25 is formed in a truncated cone shape extending to the opposing TFT substrate 5, and a gap is formed between the top of the projection and the TFT substrate 5.
  • the shape of the protrusion 25 is not limited, and may be formed in a conical shape, a pyramid shape, a truncated pyramid shape, or the like.
  • the black matrix 37 is made of a metal material such as Ta (tantalum), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ni (nickel), Ti (titanium), Cu (copper), Al (aluminum), or black such as carbon. It is formed of a resin material in which a pigment is dispersed or a resin material in which a plurality of colored layers having light transmittance are laminated.
  • a metal material such as Ta (tantalum), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ni (nickel), Ti (titanium), Cu (copper), Al (aluminum), or black such as carbon.
  • the liquid crystal layer 8 is provided between the TFT substrate 5 and the CF substrate 6.
  • the liquid crystal layer 8 includes a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, and further includes a chiral agent as necessary.
  • the liquid crystal molecules 8 a as the liquid crystal material are aligned substantially perpendicularly to the TFT substrate 5 and the CF substrate 6 by the alignment regulating force of the alignment films 9 and 16.
  • the transflective liquid crystal display device 1 configured as described above reflects light incident from the CF substrate 6 side in the reflective region R by the reflective electrode 32 and from the backlight 40 incident from the TFT substrate 5 side in the transmissive region T. It is configured to transmit light.
  • the liquid crystal display device 1 In the liquid crystal display device 1, one pixel is formed for each pixel electrode 19. When a gate signal is sent from the gate line 11 and the TFT 21 is turned on in each pixel, the liquid crystal display device 1 starts from the source line 14. A source signal is sent, and a predetermined charge is written into the pixel electrode 19 via the source electrode 18 and the drain electrode 20. A potential difference is generated between the pixel electrode 19 and the common electrode 34, and a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer 8. In the liquid crystal display device 1, the transmittance of light incident from the backlight 40 is adjusted by utilizing the change in the alignment state of the liquid crystal molecules 8 a according to the magnitude of the applied voltage. Is displayed.
  • FIG. 7 to 12 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a CF substrate constituting the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view for explaining a photomask used for the exposure process.
  • the manufacturing method described below is merely an example, and the liquid crystal display device 1 according to the present invention is not limited to the one manufactured by the method described below.
  • the manufacturing method of this embodiment includes a TFT substrate manufacturing process, a CF substrate manufacturing process, and a substrate bonding process.
  • a metal film is formed on the entire insulating substrate 10 by sputtering (for example, a titanium film, an aluminum film, a titanium film, and the like are sequentially formed), and then patterned by photolithography to form gate lines 11 and 11
  • the gate electrode 17 is formed to a thickness of about 4000 mm.
  • a silicon nitride film or the like is formed on the entire substrate on which the gate line 11 and the gate electrode 17 are formed by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the gate insulating film 12 is formed to a thickness of about 4000 mm. To do.
  • a plasma CVD Chemical Vapor Deposition
  • an intrinsic amorphous silicon film (thickness of about 2000 mm) and phosphorus-doped n + amorphous silicon film (thickness of about 500 mm) are formed on the entire substrate on which the gate insulating film 12 is formed by plasma CVD, for example. Films are continuously formed, and then patterned into island shapes on the gate electrode 17 by photolithography to form a semiconductor formation layer in which an intrinsic amorphous silicon layer and an n + amorphous silicon layer are stacked.
  • an aluminum film and a titanium film are sequentially formed on the entire substrate on which the semiconductor formation layer has been formed by sputtering, and then patterned by photolithography to form the source line 14, the source electrode 18, and the drain.
  • the electrode 20 is formed to a thickness of about 2000 mm.
  • the n + amorphous silicon layer of the semiconductor formation layer is etched using the source electrode 18 and the drain electrode 20 as a mask to pattern the channel region, thereby forming the semiconductor layer 13 and the TFT 21 including the semiconductor layer 13.
  • a silicon nitride film or the like is formed on the entire substrate on which the TFT 21 is formed by plasma CVD, and the interlayer insulating film 15 is formed to a thickness of about 4000 mm. Thereafter, the interlayer insulating film 15 is etched to form contact holes 30.
  • a transparent conductive film made of an ITO film or the like is formed on the entire substrate on the interlayer insulating film 15 by sputtering, and then patterned by photolithography to form the transparent electrode 31 on the insulating substrate 10 to a thickness of about 1000 mm. Form. At this time, the above-described notch 39 is formed at a predetermined position of the transparent electrode 31.
  • a molybdenum film (thickness of about 750 mm) and an aluminum film (thickness of about 1000 mm) are sequentially formed on the entire substrate on which the transparent electrode 31 is formed by sputtering, and then patterned by photolithography to form a reflective region.
  • the reflective electrode 32 is formed on the surface of the transparent electrode 31, and the pixel electrode 19 including the transparent electrode 31 and the reflective electrode 32 is formed.
  • a polyimide resin is applied to the entire substrate on which the pixel electrodes 19 are formed by a printing method, and then a rubbing process is performed to form the alignment film 16 with a thickness of about 1000 mm.
  • the TFT substrate 5 can be manufactured as described above.
  • ⁇ CF substrate manufacturing process First, an insulating substrate 46 such as a glass substrate is prepared, and a positive photosensitive resin in which black pigments such as carbon fine particles are dispersed is applied to the entire substrate of the insulating substrate 46 by spin coating, for example. After the applied photosensitive resin is exposed through a photomask, the black matrix 37 is formed by developing and heating.
  • a positive photosensitive resin in which black pigments such as carbon fine particles are dispersed is applied to the entire substrate of the insulating substrate 46 by spin coating, for example. After the applied photosensitive resin is exposed through a photomask, the black matrix 37 is formed by developing and heating.
  • an acrylic photosensitive resin colored in red, green, or blue is applied on the substrate on which the black matrix 37 is formed, and the applied photosensitive resin is exposed through a photomask.
  • patterning is performed by developing to form a colored layer 38 (for example, red layer R) of a selected color with a thickness of about 2.0 ⁇ m.
  • the same process is repeated for the other two colors to form the other two colored layers 38 (for example, the green layer G and the blue layer B) with a thickness of about 2.0 ⁇ m, as shown in FIG.
  • the color filter layer 47 including the red layer R, the green layer G, and the blue layer B is formed.
  • an acrylic photosensitive resin is applied onto the substrate on which the color filter layer 47 is formed by spin coating, and the applied photosensitive resin is exposed through a photomask and then developed.
  • the transparent dielectric layer 33 is formed to a thickness of about 2 ⁇ m.
  • an ITO film is formed on the entire substrate on which the transparent dielectric layer 33 has been formed by sputtering, and then patterned by photolithography to form a common electrode 34 having a thickness as shown in FIG. Form about 1500 mm.
  • the protrusion 25 and the photo spacer 35 are simultaneously formed by a photolithography method.
  • exposure processing halftone exposure processing or graytone exposure processing
  • a halftone mask or a graytone mask as the photomask 43.
  • the amount of exposure with which the photosensitive resin 42 is irradiated is controlled.
  • a halftone mask or a gray tone mask having partially different light transmittances is used as the photomask 43, and the photosensitive resin 42 is exposed through the photomask 43.
  • the photomask 43 transmits light of intermediate intensity in addition to a light transmitting portion 61 that transmits light and a light shielding portion 62 that does not transmit light at all.
  • a photomask having a semi-transmissive portion 63 is used.
  • a light shielding layer 64 of Cr or the like is formed on the entire surface of the light shielding portion 62, and a plurality of the light shielding layers 64 are formed in a stripe shape in the semi-transmissive portion 63.
  • the width of each light shielding layer 64 is, for example, 1.0 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less, and the interval between adjacent light shielding layers 64 is, for example, 1.0 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less. is there.
  • the stripe pattern of the semi-transmissive part 63 by the light shielding layer 64 is fine, when the photosensitive resin 42 is exposed through the semi-transmissive part 63, the photosensitive resin 42 is exposed in a stripe shape. In other words, the exposure amount is reduced by the light shielding layer 64, and the exposure is performed on an average with an exposure amount smaller than that of the transmission portion 61.
  • the transmissive portion 61, the light shielding portion 62, and the semi-transmissive portion 63 are schematically illustrated so that the configuration of the photomask 43 can be easily understood, but the photomask 43 is opposed to the photosensitive resin 42.
  • the semi-transmissive portion 63 is disposed on the region where the protrusion 25 is formed and the light-shielding portion 62 is disposed on the region where the photo spacer 35 is formed. Yes.
  • the photomask 43 When exposure processing is performed on the photosensitive resin 42, the photomask 43 is disposed at the predetermined position so as to face the photosensitive resin 42 as shown in FIG.
  • the ultraviolet ray S is irradiated from the side opposite to the insulating substrate 46 of 43. Then, the photosensitive resin 42 is exposed through the photomask 43.
  • the photosensitive resin 42 is developed. That is, by immersing the photosensitive resin 42 in the developer, the photosensitive resin 42 in the portion irradiated with the ultraviolet light S is dissolved and removed, and then the entire substrate is washed.
  • the photo-resist 35 is formed by leaving the photosensitive resin 42 in the region not exposed by the light shielding portion 62, and the photosensitive resin 42 in the region exposed by the semi-transmissive portion 63 is left.
  • the protrusion 25 is formed.
  • a polyimide resin is applied to the entire substrate on which the protrusions 25 and the photo spacers 35 are formed by a printing method, and then a rubbing process is performed to form the alignment film 9 with a thickness of about 1000 mm.
  • the CF substrate 6 can be manufactured as described above.
  • a sealing material 7 made of ultraviolet curing and thermosetting resin or the like is drawn in a frame shape on the CF substrate 6 produced in the CF substrate production process.
  • a liquid crystal material is dropped onto a region inside the sealing material 7 on the CF substrate 6 on which the sealing material 7 is drawn.
  • the bonded body is released to atmospheric pressure.
  • the front and back surfaces of the bonded body are pressurized.
  • the sealing material 7 is cured by heating the bonded body.
  • the manufactured TFT substrate 5 and the CF substrate 6 are opposed to each other with the photo spacer 35 interposed therebetween and bonded together with the sealing material 7, and the liquid crystal layer 8 is sealed between the substrates, thereby the liquid crystal display panel 2.
  • polarizing plates 3 and 4 are arranged on both sides of the liquid crystal display panel 2 in the thickness direction, and a drive circuit and a backlight 40 are attached.
  • the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1 can be manufactured.
  • exposure processing is performed by controlling the exposure amount irradiated to the photosensitive resin 42 using the photomask 43, and development is performed on the photosensitive resin 42 on which the exposure processing has been performed.
  • the protrusion 25 and the photo spacer 35 are formed at the same time. Therefore, since the protrusion 25 and the photo spacer 35 can be simultaneously formed of the same material (that is, the photosensitive resin 42), the protrusion 25 that regulates the orientation of the liquid crystal molecules 8a constituting the liquid crystal layer 8 is formed. Therefore, it is not necessary to provide a separate process. As a result, the protrusion 25 can be formed without increasing the number of manufacturing steps, and an increase in cost can be suppressed.
  • the photomask 43 is configured to use a gray tone mask or a halftone mask. Accordingly, since the exposure process with different exposure amounts can be easily performed on the photosensitive resin 42, the exposure amount irradiated on the photosensitive resin 42 can be easily controlled.
  • the protrusion 25 is provided at the center of the transmission region T. Accordingly, the liquid crystal molecules 8a can be aligned radially in a balanced manner over the entire transmission region T, with the central portion of the transmission region T being the center of alignment.
  • the protrusion 25 is provided at the center of the reflection region R. Therefore, the liquid crystal molecules 8a can be aligned radially in a well-balanced manner over the entire reflection region R with the central portion of the reflection region R as the center of alignment.
  • the projections 25 are formed in both the transmission region T and the reflection region R.
  • the projection 25 may be formed in at least one of the transmission region T and the reflection region R.
  • the orientation of the liquid crystal molecules 8a constituting the liquid crystal layer 8 can be regulated in at least one of the transmission region T and the reflection region R.
  • T 3 as the relationship T 4 is established, it may form a projection 25 and a photo spacer 35 at the same time.
  • the protrusion 25 provided in the reflection region R and the photo spacer 35 provided in the reflection region R are formed with the same thickness, and the protrusion 25 provided in the transmission region T and the photo spacer 35 provided with the transmission region May be formed with the same thickness.
  • At least one of the plurality of protrusions 25 may have the same thickness as the photo spacer 35.
  • the protrusion 25 is formed on the common electrode 34 constituting the CF substrate 6.
  • the protrusion 25 may be formed on the TFT substrate 5 side. More specifically, the protrusion 25 may be formed on the pixel electrode 19 constituting the TFT substrate 5.
  • the present invention is suitable for a manufacturing method of a liquid crystal display device in which a pair of substrates are overlapped at a predetermined interval and liquid crystal is sealed in a gap between the pair of substrates.
  • liquid crystal display device liquid crystal display panel 5 TFT substrate (first substrate) 6 CF substrate (second substrate) DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Liquid crystal layer 8a Liquid crystal molecule 10 Insulating substrate 25 Protrusion 35 Photo spacer 42 Photosensitive resin 43 Photo mask 46 Insulating substrate 48 Pixel D Display area T Transmission area R Reflection area

Abstract

　フォトマスク（４３）を用いて感光性樹脂（４２）に対して照射される露光量を制御して露光処理を行う。そして、露光処理が行われた感光性樹脂（４２）に対して現像処理を行うことにより、液晶層（８）を構成する液晶分子（８ａ）の配向を規制する突起（２５）とフォトスペーサ（３５）とを同時に形成する。

Description

液晶表示装置の製造方法
　本発明は、一対の基板を所定の間隔を隔てて重ね合わせ、一対の基板の間隙に液晶を封入する液晶表示装置の製造方法に関する。
　表示装置の１つである液晶表示装置は、薄型で軽量であるため、ノートパソコンや携帯電話機等のモバイル機器や、液晶テレビ等のＡＶ機器に広く用いられている。
　一般に、液晶表示装置は、互いに対向して配置された一対の基板（即ち、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板とＣＦ（Color Filter）基板）と、一対の基板の間に設けられた液晶層とを備えている。また、液晶表示装置は、一対の基板を互いに接着するとともに、両基板の間に液晶を封入するために枠状に設けられたシール材と、液晶層の厚み（即ち、セルギャップ）を規制するための複数のスペーサとを備えている。
　また、液晶表示装置としては、例えば、各画素領域に対応させてＴＦＴ等のアクティブ素子を設け、当該アクティブ素子を介して、ガラス基板等の絶縁基板上に設けられた配線を画素領域毎に設けられた画素電極に接続させたアクティブマトリクス型の液晶表示装置が挙げられる。
　このアクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、アクティブ素子を配線と画素電極との間に設けて接続し、アクティブ素子によって、配線から画素電極へ与えられる電位を制御するように構成されている。
　また、液晶表示装置においては、情報量の増加に伴い、より多くの情報を表示することが望まれ、高コントラスト化及び広視野角化への市場の要求が高まっている。
　そこで、近年、高コントラスト化及び広視野角化を実現できる半透過型の液晶表示装置の表示モードとして、垂直配向型液晶層を利用した垂直配向モードが注目されている。垂直配向型液晶層は、一般に、垂直配向膜と誘電異方性が負の液晶材料とで構成されるものである。
　ここで、液晶の配向状態を安定化させるために、液晶層に向けて突出した突起を設けた液晶表示装置が提案されている、より具体的には、例えば、一対の基板の対向面に設けられた電極のうち、少なくとも一方の電極上に、液晶の配向を規制するための突起が設けられた液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－１６５１９１号公報
　しかし、上記従来の液晶表示装置においては、上述の液晶の配向を規制するための突起を形成するために、別個の工程を設ける必要があるため、工程数が増加して、コストアップになるという問題があった。
　そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、製造工程数を増加させることなく、突起を形成することができる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置の製造方法は、第１基板と、第１基板に対向して配置された第２基板と、第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、第１基板及び第２基板の間に設けられ、液晶層の厚みを規制する複数のフォトスペーサと、第１基板及び第２基板の間に設けられ、液晶層を構成する液晶分子の配向を規制する突起とを備え、画像表示を行う表示領域が、複数の画素により構成された液晶表示装置の製造方法であって、第１基板用または第２基板用の絶縁基板を準備する工程と、絶縁基板上に感光性樹脂を設ける工程と、フォトマスクを用いて感光性樹脂に対して照射される露光量を制御して露光処理を行う工程と、露光処理が行われた感光性樹脂に対して現像処理を行うことにより、突起とフォトスペーサを同時に形成する工程とを少なくとも備えることを特徴とする。
　同構成によれば、突起とフォトスペーサを同一の材料（即ち、感光性樹脂）により、同時に形成することができるため、液晶層を構成する液晶分子の配向を規制する突起を形成するために、別個の工程を設ける必要がなくなる。従って、製造工程数を増加することなく突起を形成することができ、コストアップを抑制することができる。
　また、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、フォトマスクが、グレートーンマスクまたはハーフトーンマスクであることが好ましい。
　同構成によれば、露光量を異ならせた露光処理を感光性樹脂に対して容易に行うことができるため、感光性樹脂に対して照射する露光量の制御が容易になる。
　また、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、画素は、光を透過して表示を行う透過領域と、光を反射して表示を行う反射領域とを有し、突起を、透過領域及び反射領域の少なくとも一方に設けることが好ましい。
　同構成によれば、透過領域及び反射領域の少なくとも一方において、液晶層を構成する液晶分子の配向を規制することができる。
　また、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、突起を、透過領域の中央部に設けることが好ましい。
　同構成によれば、透過領域の中央部を配向の中心として、透過領域の全体に渡ってバランスよく放射状に液晶分子を配向させることが可能になる。
　また、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、突起を、反射領域の中央部に設けることが好ましい。
　同構成によれば、反射領域の中央部を配向の中心として、反射領域の全体に渡ってバランスよく放射状に液晶分子を配向させることが可能になる。
　また、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、突起とフォトスペーサとを同じ厚みで形成することが好ましい。
　同構成によれば、透過率や反射率を低減させることなく、液晶層の厚みを規制する構造物の数を多くすることができるため、表示面を押圧した際の表示画像の乱れ等を効果的に抑制することができる。
　また、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、感光性樹脂として、アクリル系の感光性樹脂を使用する構成としても良い。
　本発明によれば、製造工程数を増加させることなく、突起を形成することができ、コストアップを抑制することができる。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の等価回路図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＴＦＴ基板の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素の表示部の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素の表示部の構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＣＦ基板の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＣＦ基板の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＣＦ基板の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＣＦ基板の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＣＦ基板の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＣＦ基板の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法における露光処理に使用するフォトマスクを説明するための平面図である。 本発明における液晶表示パネルの画素の表示部の変形例を示す断面図である。 本発明における液晶表示パネルの画素の表示部の変形例を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成、及び、その製造方法について、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。
　図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す平面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す断面図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の等価回路図であり、図４は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＴＦＴ基板の全体構成を示す断面図である。また、図５は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素の表示部の全体構成を示す断面図であり、図６は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素の表示部の構成を示す平面図である。なお、図１においては、説明の便宜上、偏光板を図示していない。また、図４、図５においては、説明の便宜上、配向膜を図示していない。
　図１、図２に示すように、液晶表示装置１は、液晶表示パネル２とバックライト４０により構成されおり、液晶表示パネル２は、偏光板３が外表面に配置された第１基板基板であるＴＦＴ基板（薄膜トランジスタ基板）５と、ＴＦＴ基板５に対向して配置され、偏光板４が外表面に配置された第２基板であるＣＦ基板（カラーフィルタ基板）６とを備えている。また、液晶表示装置１は、ＴＦＴ基板５及びＣＦ基板６の間に挟持して設けられた表示媒体層である液晶層８と、ＴＦＴ基板５とＣＦ基板６との間に狭持され、ＴＦＴ基板５及びＣＦ基板６を互いに接着するとともに液晶層８を封入するために枠状に設けられたシール材７とを備えている。
　このシール材７は、液晶層８を周回するように形成されており、ＴＦＴ基板５とＣＦ基板６は、このシール材７を介して相互に貼り合わされている。また、図５に示すように、液晶表示装置１は、液晶層８の厚み（即ち、セルギャップ）を規制するための複数のフォトスペーサ３５を備えている。
　また、図１に示すように、液晶表示装置１は、矩形状に形成されており、液晶表示装置１の長手方向Ｘにおいて、ＴＦＴ基板５がその上辺においてＣＦ基板６よりも突出し、その突出した領域には、後述するゲート線やソース線等の複数の表示用配線が引き出され、端子領域Ｒが構成されている。
　また、液晶表示装置１では、ＴＦＴ基板５及びＣＦ基板６が重なる領域に画像表示を行う表示領域Ｄが規定されている。ここで、表示領域Ｄは、画像の最小単位である画素４８（図３、図５参照）がマトリクス状に複数配列されることにより構成されている。
　また、シール材７は、図１に示すように、表示領域Ｄの周囲全体を囲む矩形枠状に設けられている。
　ＴＦＴ基板５は、複数のスイッチング素子がマトリクス状に配置されたものである。より具体的には、図３、図４に示すように、ＴＦＴ基板５は、ガラス基板等の絶縁基板１０と、当該絶縁基板１０上に互いに平行に延設された複数のゲート線１１と、各ゲート線１１を覆うように設けられたゲート絶縁膜１２と、ゲート絶縁膜１２上に各ゲート線１１と直交する方向に互いに平行に延設された複数のソース線１４とを有している。また、ＴＦＴ基板５は、各ゲート線１１及び各ソース線１４の交差部分毎にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２１と、各ソース線１４及び各ＴＦＴ２１を覆うように設けられた層間絶縁膜１５と、層間絶縁膜１５上にマトリクス状に設けられ、各ＴＦＴ２１の各々に接続された複数の画素電極１９と、各画素電極１９を覆うように設けられた配向膜１６（図２参照）とを有している。
　なお、ゲート線１１及びソース線１４により区画される矩形の領域がそれぞれ画素４８の領域となる。また、画素電極１９は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）またはＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電体により形成されている。
　また、ＴＦＴ２１は、図４に示すように、各ゲート線１１が側方に突出したゲート電極１７と、ゲート電極１７を覆うように設けられたゲート絶縁膜１２と、ゲート絶縁膜１２上でゲート電極１７に重なる位置において島状に設けられた半導体層１３と、半導体層１３上で互いに対峙するように設けられたソース電極１８及びドレイン電極２０とを備えている。
　ここで、ソース電極１８は、各ソース線１４が側方に突出した部分である。また、ドレイン電極２０は、図４に示すように、層間絶縁膜１５に形成されたコンタクトホール３０を介して画素電極１９に接続されている。
　また、半導体層１３は、図４に示すように、下層の真性アモルファスシリコン層１３ａと、その上層のリンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン層１３ｂとを備え、ソース電極１８及びドレイン電極２０から露出する真性アモルファスシリコン層１３ａがチャネル領域を構成している。
　また、画素電極１９は、層間絶縁膜１５の平坦な表面上に、ＩＴＯ等の材料により形成されており、透明電極を構成している。この画素電極１９は、図５に示す様に、所定の位置に形成された切り欠き部３９を有しており、各画素４８は、この切り欠き部３９によって画素パターンに分割されている。
　また、液晶表示パネル２の各画素４８における表示部では、図５に示すように、反射電極３２により反射領域Ｒが規定され、反射電極３２から露出する透明電極３１により透過領域Ｔが規定されている。
　ここで、反射領域Ｒとは、表示面側（即ち、ＣＦ基板６側）からの光を反射して表示を行う領域のことであり、透過領域Ｔとは、背面側（即ち、ＴＦＴ基板５側）からのバックライト４０の光を透過して表示を行う領域のことである。
　なお、層間絶縁膜１５を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））等が挙げられる。また、層間絶縁膜１５の厚みは、６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましい。これは、層間絶縁膜１５の厚みが６００ｎｍ未満の場合は、層間絶縁膜１５を平坦化することが困難になるという不都合が生じる場合があるためであり、１０００ｎｍより大きい場合は、エッチングにより、コンタクトホール３０を形成することが困難になるという不都合が生じる場合があるためである。
　ＣＦ基板６は、図５に示すように、ガラス基板等の絶縁基板４６と、絶縁基板４６上に設けられたカラーフィルター層４７と、カラーフィルター層４７の反射領域Ｒにおいて、反射領域Ｒ及び透過領域Ｔにおける光路差を補償するための透明誘電体層３３とを有している。また、ＣＦ基板６は、カラーフィルター層４７の透過領域Ｔ及び透明誘電体層３３（即ち、反射領域Ｒ）覆うように設けられた共通電極３４と、共通電極３４上に柱状に設けられたフォトスペーサ３５と、共通電極３４及びフォトスペーサ３５を覆うように設けられた配向膜９（図２参照）とを有している。
　なお、カラーフィルター層４７には、各画素に対して設けられた赤色層Ｒ、緑色層Ｇ、および青色層Ｂの着色層３８と、遮光膜であるブラックマトリクス３７とが含まれる。ブラックマトリクス３７は、隣接する着色層３８の間に設けられ、これら複数の着色層３８を区画する役割を有するものである。また、画素パターンを構成するものとしては、ＲＧＢの組合せ以外に、シアン、マゼンタ、イエローの補色を用いてもよい。
　また、ＣＦ基板６は、図５に示すように、共通電極３４上に設けられ、液晶層を構成する液晶分子８ａの配向を規制するための突起２５を有している。
　この突起２５は、図５、図６に示すように、複数個形成されており、反射領域Ｒにおいては、共通電極３４上であって、反射電極３２の中央部、即ち、反射領域Ｒの中央部に形成されている。また、突起２５は、図５、図６に示すように、透過領域Ｔにおいては、共通電極３４上であって、透明電極３１の中央部、即ち、透過領域Ｔの中央部に形成されている。
　また、フォトスペーサ３５は、感光性樹脂（例えば、アクリル系の感光性樹脂）からなり、フォトリソグラフィー法により形成される。
　また、本実施形態においては、フォトスペーサ３５と同様に、突起２５も、感光性樹脂（例えば、アクリル系の感光性樹脂）からなり、フォトリソグラフィー法により形成される。
　また、突起２５は、対向するＴＦＴ基板５へ延びるような切頭円錐状に形成されており、その頭頂部とＴＦＴ基板５との間に間隙が形成されている。突起２５は、その形状は限定されず、円錐形状、角錐形状又は切頭角錐形状等に形成されていてもよい。
　また、ブラックマトリクス３７は、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属材料、カーボンなどの黒色顔料が分散された樹脂材料、または、各々、光透過性を有する複数色の着色層が積層された樹脂材料などにより形成される。
　液晶層８は、ＴＦＴ基板５及びＣＦ基板６の間に設けられている。液晶層８は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じてカイラル剤をさらに含む。液晶層８は、電圧無印加状態においては、配向膜９，１６の配向規制力により、その液晶材料である液晶分子８ａがＴＦＴ基板５及びＣＦ基板６に概ね垂直に配向されている。
　液晶層８に所定の電圧を印加すると、画素電極１９の周囲及び切り欠き部３９の近傍に生成される斜め電界の配向規制によって、複数の画素パターンのそれぞれに放射状傾斜配向を施す液晶ドメインが形成され、液晶分子８ａが電界によって傾く方向が規定される。そして、ＣＦ基板６の液晶層８側の表面から液晶層８に向けて突出した突起２５による配向規制力によって、図５に示すように、液晶分子８ａの放射状傾斜配向が更に安定化される構成となっている。
　上記構成の半透過型の液晶表示装置１は、反射領域ＲにおいてＣＦ基板６側から入射する光を反射電極３２で反射するとともに、透過領域ＴにおいてＴＦＴ基板５側から入射するバックライト４０からの光を透過するように構成されている。
　そして、液晶表示装置１は、各画素電極１９毎に１つの画素が構成されており、各画素において、ゲート線１１からゲート信号が送られてＴＦＴ２１をオン状態にした場合に、ソース線１４からソース信号が送られてソース電極１８及びドレイン電極２０を介して、画素電極１９に所定の電荷が書き込まれる。そして、画素電極１９と共通電極３４との間で電位差が生じ、液晶層８に所定の電圧が印加されるように構成されている。そして、液晶表示装置１では、印加された電圧の大きさに応じて、液晶分子８ａの配向状態が変わることを利用して、バックライト４０から入射する光の透過率を調整することにより、画像が表示される構成となっている。
　次に、本実施形態の液晶表示装置の製造方法について一例を挙げて説明する。図７～図１２は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＣＦ基板の製造方法を説明するための断面図である。また、図１３は、露光処理に使用する使用するフォトマスクを説明するための平面図である。なお、以下に示す製造方法は単なる例示であり、本発明に係る液晶表示装置１は以下に示す方法により製造されるものに限定されない。また、本実施形態の製造方法は、ＴＦＴ基板作製工程、ＣＦ基板作製工程、及び基板貼り合わせ工程を備える。
　＜ＴＦＴ基板作製工程＞
　まず、絶縁基板１０の全体に、スパッタリング法により、金属膜を成膜（例えば、チタン膜、アルミニウム膜及びチタン膜などを順に成膜）し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、ゲート線１１及びゲート電極１７を厚さ４０００Å程度に形成する。
　続いて、ゲート線１１及びゲート電極１７が形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、例えば、窒化シリコン膜などを成膜し、ゲート絶縁膜１２を厚さ４０００Å程度に形成する。
　さらに、ゲート絶縁膜１２が形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、例えば、真性アモルファスシリコン膜（厚さ２０００Å程度）、及びリンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン膜（厚さ５００Å程度）を連続して成膜し、その後、フォトリソグラフィによりゲート電極１７上に島状にパターニングして、真性アモルファスシリコン層及びｎ＋アモルファスシリコン層が積層された半導体形成層を形成する。
　そして、上記半導体形成層が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、アルミニウム膜及びチタン膜などを順に成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、ソース線１４、ソース電極１８及びドレイン電極２０を厚さ２０００Å程度に形成する。
　続いて、ソース電極１８及びドレイン電極２０をマスクとして上記半導体形成層のｎ＋アモルファスシリコン層をエッチングすることにより、チャネル領域をパターニングして、半導体層１３及びそれを備えたＴＦＴ２１を形成する。
　さらに、ＴＦＴ２１が形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、例えば、窒化シリコン膜などを成膜し、層間絶縁膜１５を厚さ４０００Å程度に形成する。その後、層間絶縁膜１５をエッチングして、コンタクトホール３０を形成する。
　次いで、層間絶縁膜１５上の基板全体に、ＩＴＯ膜などからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、絶縁基板１０に透明電極３１を厚さ１０００Å程度に形成する。この際、透明電極３１の所定の位置に、上述の切り欠き部３９を形成する。
　次いで、透明電極３１が形成された基板全体に、モリブデン膜（厚さ７５０Å程度）及びアルミニウム膜（厚さ１０００Å程度）をスパッタリング法により順に成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、反射領域Ｒにおいて、透明電極３１の表面上に反射電極３２を形成して、透明電極３１及び反射電極３２を備えた画素電極１９を形成する。
　次いで、画素電極１９が形成された基板全体に、印刷法によりポリイミド樹脂を塗布し、その後、ラビング処理を行って、配向膜１６を厚さ１０００Å程度に形成する。
　以上のようにして、ＴＦＴ基板５を作製することができる。
　＜ＣＦ基板作製工程＞
　まず、ガラス基板などの絶縁基板４６を準備し、この絶縁基板４６の基板全体に、スピンコート法により、例えば、カーボン微粒子などの黒色顔料が分散されたポジ型の感光性樹脂を塗布し、その塗布された感光性樹脂をフォトマスクを介して露光した後に、現像及び加熱することにより、ブラックマトリクス３７を形成する。
　続いて、ブラックマトリクス３７が形成された基板上に、例えば、赤、緑又は青に着色されたアクリル系の感光性樹脂を塗布し、その塗布された感光性樹脂をフォトマスクを介して露光した後に、現像することによりパターニングして、選択した色の着色層３８（例えば、赤色層Ｒ）を厚さ２．０μｍ程度に形成する。さらに、他の２色についても同様な工程を繰り返して、他の２色の着色層３８（例えば、緑色層Ｇ及び青色層Ｂ）を厚さ２．０μｍ程度に形成して、図７に示すように、赤色層Ｒ、緑色層Ｇ及び青色層Ｂを備えたカラーフィルター層４７を形成する。
　次いで、カラーフィルター層４７が形成された基板上に、スピンコート法により、アクリル系の感光性樹脂を塗布し、その塗布された感光性樹脂をフォトマスクを介して露光した後に、現像することにより、図８に示すように、透明誘電体層３３を厚さ２μｍ程度に形成する。
　次いで、透明誘電体層３３が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、ＩＴＯ膜を成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、図９に示すように、共通電極３４を厚さ１５００Å程度に形成する。
　次いで、フォトリソグラフィー法により突起２５及びフォトスペーサ３５を同時に形成する。
　より具体的には、まず、図１０に示すように、共通電極３４上に、スピンコート法により、例えば、ポジ型（露光された部分が現像処理により溶解して除去される型）の感光性樹脂（例えば、アクリル系の感光性樹脂）４２を厚さ３．５μｍ程度に塗布する。次いで、図１１に示すように、フォトマスク４３を用いて感光性樹脂４２を露光して現像することにより、図１２に示すように、厚さ２．５μｍの突起２５及び厚さ３．５μｍのフォトスペーサ３５を同時に形成する。
　ここで、本実施形態においては、図１１に示すように、フォトマスク４３として、ハーフトーンマスク又はグレートーンマスクを使用して露光処理（ハーフトーン露光処理又はグレートーン露光処理）することにより、感光性樹脂４２に対して照射される露光量を制御する構成としている。
　即ち、部分的に光透過率が異なるハーフトーンマスク又はグレートーンマスクをフォトマスク４３として使用し、当該フォトマスク４３を介して、感光性樹脂４２に対して露光処理することを特徴とする。
　このような露光処理を行うことにより、感光性樹脂４２に対して、異なる露光量で露光処理を行うことが可能になる。従って、このような露光処理が行われた感光性樹脂４２に対して現像処理を行うことにより、図１２に示すように、突起２５及びフォトスペーサ３５を同一の材料により同時に形成することが可能になる。
　なお、本実施形態においては、フォトマスク４３として、図１３に示すように、光を透過する透過部６１と、光を全く透過しない遮光部６２との他に、中間の強度の光を透過する半透過部６３を有するフォトマスクを用いる。
　遮光部６２には、例えば、Ｃｒ等の遮光層６４が全面に形成されており、半透過部６３には、複数の上記遮光層６４がストライプ状に形成されている。半透過部６３では、各遮光層６４の幅は、例えば、１．０μｍ以上２．０μｍ以下の大きさであり、隣り合う遮光層６４の間隔は、例えば、１．０μｍ以上２．０μｍ以下である。
　このように、上記遮光層６４による半透過部６３のストライプパターンは微細であるため、半透過部６３を介して感光性樹脂４２を露光した場合には、感光性樹脂４２がストライプ状に露光されず、遮光層６４により露光量が低減されて透過部６１よりも少ない露光量で平均的に露光されることになる。
　また、図１３では、フォトマスク４３の構成を理解しやすいように、透過部６１、遮光部６２及び半透過部６３を模式的に示したが、フォトマスク４３は、感光性樹脂４２に対向させて所定の位置に配置させたときに、半透過部６３が突起２５を形成する領域上に配置されるとともに、遮光部６２がフォトスペーサ３５を形成する領域上に配置されるように形成されている。
　そして、感光性樹脂４２に対して露光処理を行う際には、このフォトマスク４３を、図１１に示すように、感光性樹脂４２に対向させて上記所定の位置に配置させた後、フォトマスク４３の絶縁基板４６とは反対側から紫外線Ｓを照射する。そうして、フォトマスク４３を介して感光性樹脂４２を露光する。
　次に、感光性樹脂４２に対して現像処理を行う。即ち、感光性樹脂４２を現像液に浸すことにより、紫外線Ｓが照射された部分の感光性樹脂４２を溶解して除去した後、基板全体を洗浄する。
　この際、遮光部６２によって露光されなかった領域の感光性樹脂４２が残存することによりフォトスペーサ３５が形成されるとともに、半透過部６３によって露光された領域の感光性樹脂４２が残存することにより突起２５が形成されることになる。
　次いで、突起２５及びフォトスペーサ３５が形成された基板全体に、印刷法によりポリイミド系樹脂を塗布し、その後、ラビング処理を行って、配向膜９を厚さ１０００Å程度に形成する。
　以上のようにして、ＣＦ基板６を作製することができる。
　＜貼り合わせ工程＞
　まず、例えば、ディスペンサを用いて、上記ＣＦ基板作製工程で作製されたＣＦ基板６に、紫外線硬化及び熱硬化併用型樹脂などにより構成されたシール材７を枠状に描画する。
　次いで、上記シール材７が描画されたＣＦ基板６におけるシール材７の内側の領域に液晶材料を滴下する。
　さらに、上記液晶材料が滴下されたＣＦ基板６と、上記ＴＦＴ基板作製工程で作製されたＴＦＴ基板５とを、減圧下で貼り合わせた後に、その貼り合わせた貼合体を大気圧に開放することにより、その貼合体の表面及び裏面を加圧する。
　次いで、上記貼合体に挟持されたシール材７にＵＶ光を照射した後に、その貼合体を加熱することによりシール材７を硬化させる。
　以上のように、製造したＴＦＴ基板５とＣＦ基板６とをフォトスペーサ３５を挟んで相互に対向させてシール材７で貼り合わせ、両基板の間に液晶層８を封入して液晶表示パネル２とする。
　次に、液晶表示パネル２の厚さ方向の両側にそれぞれ偏光板３，４を配置し、さらに駆動回路及びバックライト４０を取り付ける。
　以上のようにして、図１に示す液晶表示装置１を作製することができる。
　以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
　（１）本実施形態においては、フォトマスク４３を用いて感光性樹脂４２に対して照射される露光量を制御して露光処理を行い、露光処理が行われた感光性樹脂４２に対して現像処理を行うことにより、突起２５とフォトスペーサ３５を同時に形成する構成としている。従って、突起２５とフォトスペーサ３５を同一の材料（即ち、感光性樹脂４２）により、同時に形成することができるため、液晶層８を構成する液晶分子８ａの配向を規制する突起２５を形成するために、別個の工程を設ける必要がなくなる。その結果、製造工程数を増加をすることなく突起２５を形成することができ、コストアップを抑制することができる。
　（２）本実施形態においては、フォトマスク４３として、グレートーンマスクまたはハーフトーンマスクを使用する構成としている。従って、露光量を異ならせた露光処理を感光性樹脂４２に対して容易に行うことができるため、感光性樹脂４２に対して照射される露光量の制御が容易になる。
　（３）本実施形態においては、突起２５を、透過領域Ｔの中央部に設ける構成としている。従って、透過領域Ｔの中央部を配向の中心として、透過領域Ｔの全体に渡ってバランスよく放射状に液晶分子８ａを配向させることが可能になる。
　（４）本実施形態においては、突起２５を、反射領域Ｒの中央部に設ける構成としている。従って、反射領域Ｒの中央部を配向の中心として、反射領域Ｒの全体に渡ってバランスよく放射状に液晶分子８ａを配向させることが可能になる。
　なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
　上記実施形態においては、透過領域Ｔ及び反射領域Ｒの双方に突起２５を形成する構成としたが、当該突起２５は、透過領域Ｔ及び反射領域Ｒの少なくとも一方に形成されればよい。このような構成により、透過領域Ｔ及び反射領域Ｒの少なくとも一方において、液晶層８を構成する液晶分子８ａの配向を規制することができる。
　また、突起２５の厚みとフォトスペーサ３５の厚みとを同じ厚みに設定する構成としても良い。即ち、図１４に示すように、反射領域Ｒに設けられたフォトスペーサ３５の厚みをＴ１、反射領域Ｒに設けられた突起２５の厚みをＴ２とした場合に、Ｔ１＝Ｔ２の関係が成立するように構成しても良い。
　この場合、上述の図１１において説明した工程において、フォトマスクを用いて、突起２５の厚みＴ２とフォトスペーサ３５の厚みＴ１とが同じ厚みとなるように、感光性樹脂４２に対して照射される露光量を制御して露光処理を行い、次いで、露光処理が行われた感光性樹脂４２に対して現像処理を行うことにより、突起２５とフォトスペーサ３５を同じ厚みで同時に形成する。
　また、同様に、図１５に示すように、透過領域Ｔに設けられた突起２５の厚みをＴ３、透過領域Ｔに設けられたフォトスペーサ３５の厚みをＴ４とした場合に、Ｔ３＝Ｔ４の関係が成立するように、突起２５とフォトスペーサ３５を同時に形成してもよい。
　なお、反射領域Ｒに設けられた突起２５と反射領域Ｒに設けられたフォトスペーサ３５とを同じ厚みで形成し、透過領域Ｔに設けられた突起２５と透過領域の設けられたフォトスペーサ３５とを同じ厚みで形成しても良い。
　即ち、複数の突起２５のうち、少なくとも１つがフォトスペーサ３５と同じ厚みを有する構成とすればよい。
　このような構成により、透過率や反射率を低減させることなく、液晶層８の厚みを規制する構造物の数を多くすることができるため、表示面を押圧した際の表示画像の乱れ等を効果的に抑制することができる。
　また、上記実施形態においては、突起２５を、ＣＦ基板６を構成する共通電極３４上に形成する構成としたが、当該突起２５をＴＦＴ基板５側に形成する構成としても良い。より具体的には、突起２５をＴＦＴ基板５を構成する画素電極１９上に形成する構成としても良い。
　以上説明したように、本発明は、一対の基板を所定の間隔を隔てて重ね合わせ、一対の基板の間隙に液晶を封入する液晶表示装置の製造方法に適している。
　１　　液晶表示装置
　２　　液晶表示パネル
　５　　ＴＦＴ基板（第１基板）
　６　　ＣＦ基板（第２基板）
　８　　液晶層
　８ａ　　液晶分子
　１０　　絶縁基板
　２５　　突起
　３５　　フォトスペーサ
　４２　　感光性樹脂
　４３　　フォトマスク
　４６　　絶縁基板
　４８　　画素
　Ｄ　　表示領域
　Ｔ　　透過領域
　Ｒ　　反射領域

Claims (7)

  1. 　第１基板と、前記第１基板に対向して配置された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に設けられた液晶層と、前記第１基板及び前記第２基板の間に設けられ、前記液晶層の厚みを規制する複数のフォトスペーサと、前記第１基板及び前記第２基板の間に設けられ、前記液晶層を構成する液晶分子の配向を規制する突起とを備え、画像表示を行う表示領域が、複数の画素により構成された液晶表示装置の製造方法であって、
    　前記第１基板用または前記第２基板用の絶縁基板を準備する工程と、
    　前記絶縁基板上に感光性樹脂を設ける工程と、
    　フォトマスクを用いて前記感光性樹脂に対して照射される露光量を制御して露光処理を行う工程と、
    　前記露光処理が行われた前記感光性樹脂に対して現像処理を行うことにより、前記突起と前記フォトスペーサを同時に形成する工程と
    　を少なくとも備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 　前記フォトマスクが、グレートーンマスクまたはハーフトーンマスクであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 　前記画素は、光を透過して表示を行う透過領域と、光を反射して表示を行う反射領域とを有し、前記突起を、前記透過領域及び前記反射領域の少なくとも一方に設けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
  4. 　前記突起を、前記透過領域の中央部に設けることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。
  5. 　前記突起を、前記反射領域の中央部に設けることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。
  6. 　前記突起と前記フォトスペーサとを同じ厚みで形成することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
  7. 　前記感光性樹脂が、アクリル系の感光性樹脂であることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013231796A (ja) * 2012-04-27 2013-11-14 Japan Display Inc 液晶表示装置の製造方法
KR102167008B1 (ko) * 2014-09-18 2020-10-19 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004326140A (ja) * 2000-10-31 2004-11-18 Sharp Corp 液晶表示装置
JP2006098673A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Toppan Printing Co Ltd 配向制御用突起を有する基板及びそれを用いた液晶表示装置
JP2008256755A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Dainippon Printing Co Ltd カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002333632A (ja) * 2001-05-10 2002-11-22 Nec Corp 液晶表示装置の製造方法
JP4744156B2 (ja) * 2005-01-19 2011-08-10 シャープ株式会社 液晶表示装置
TWI338172B (en) * 2005-12-30 2011-03-01 Au Optronics Corp Method of forming spacers and alignment protrusions simultaneously on color filter substrate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004326140A (ja) * 2000-10-31 2004-11-18 Sharp Corp 液晶表示装置
JP2006098673A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Toppan Printing Co Ltd 配向制御用突起を有する基板及びそれを用いた液晶表示装置
JP2008256755A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Dainippon Printing Co Ltd カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法

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