(57)【要約】【課題】液晶表示素子の製造方法において、ボールスペーサをＢＭ層と同時に塗布し乾燥させて形成することによって、ボールスペーサが画素領域に移動されることなくＢＭ層内にのみ存在するようにし、画像品質を向上させる。【解決手段】ＢＭレジンとボールスペーサ混合溶液が装着されたインクジェット装備を用意する工程と、前記インクジェット装備を用いて基板上の所定領域に前記混合溶液を塗布してＢＭ層及びボールスペーサを同時に形成する工程と、を備えてなる液晶表示素子の製造方法を提供する。【選択図】図２Ｂ
2006259743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液が装着されたインクジェット装置を用意する工程と、
前記インクジェット装置を用いて基板上の所定領域に前記混合溶液を塗布し、ＢＭ層及びボールスペーサを同時に形成する工程と、
を備えてなる、液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記ＢＭ層及びボールスペーサ形成領域以外の領域にカラーフィルタ層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記カラーフィルタ層形成工程は、前記ＢＭ層及びボールスペーサ形成工程以前に行われることを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記カラーフィルタ層形成工程は、前記ＢＭ層及びボールスペーサ形成工程以降に行われることを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】
前記基板の全面に共通電極またはオーバーコート層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
前記基板の全面に配向膜を形成する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記配向膜形成工程は、光照射配向法を用いることを特徴とする、請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記基板と対向する対向基板を用意する工程と、
前記両基板間に液晶層を形成する工程と、
前記両基板を合着する工程と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記対向基板を用意する工程は、
透明基板上に互いに交差形成されて画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線及びデータ配線の交差領域に形成され、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極を含んで構成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続される画素電極と、を形成する工程を備えることを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記液晶層を形成する工程は、前記両基板のいずれか一つの基板上に液晶を滴下した後に、両基板を合着する工程からなることを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１１】
前記液晶層を形成する工程は、前記両基板を合着した後に、前記両基板間に液晶層を注入する工程からなることを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１２】
ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液を第１基板上の非画素領域にコーティングする工程と、
第１基板上の非画素領域にＢＭ層及びボールスペーサを同時に形成するために前記混合溶液を乾燥する工程と、
前記第１基板に対向する第２基板を提供する工程と、
前記第１基板及び第２基板との間に液晶層を形成する工程と、
を備えてなる、液晶表示素子の製造方法。
【請求項１３】
前記ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液をコーティングする工程は、インクジェット装置を用いて前記混合溶液をディペンシングする工程からなることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１基板上の画素領域にカラーフィルタ層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１５】
前記カラーフィルタ層形成工程は、前記ＢＭ層及びボールスペーサ形成工程以前に行われることを特徴とする、請求項１４に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１６】
前記カラーフィルタ層形成工程は、前記ＢＭ層及びボールスペーサ形成工程以降に行われることを特徴とする、請求項１４に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１７】
前記液晶層を形成する工程は、前記両基板のうちいずれか一つの基板上に液晶を滴下した後に、両基板を合着する工程からなることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１８】
前記液晶層を形成する工程は、前記両基板を合着した後に、前記両基板間に液晶層を注入する工程からなることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第１基板は、薄膜トランジスタ基板であることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第１基板は、カラーフィルタ基板であることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項２１】
前記ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液を第１基板上の非画素領域にコーティングする工程は、前記ボールスペーサが第１基板上の画素領域に侵入しない程度にＢＭレジンを充分な厚さにコーティングすることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項２２】
非画素領域にＢＭ層を有する第１基板と、
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第１基板及び第２基板との間に形成された液晶層と、を備えてなり、
前記ＢＭ層は、その内部にボールスペーサを含有していることを特徴とする、液晶表示素子。
【請求項２３】
前記第１基板の画素領域にカラーフィルタ層をさらに備えることを特徴とする、請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項２４】
前記第１基板は、カラーフィルタ基板であることを特徴とする、請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項２５】
前記第１基板は、薄膜トランジスタ基板であることを特徴とする、請求項２２に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の製造方法に関し、より詳細には、セルギャップ維持のために液晶表示素子の両基板間にボールスペーサを形成する液晶表示素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示画面の厚さが数センチメートル（ｃｍ）に過ぎない超薄型の平板表示素子(Flat Panel Display)、なかでも液晶表示素子は、動作電圧が低いために消費電力が少なく且つ携帯用に向いている点から、ノートブックコンピュータ、モニタ、宇宙船、航空機など広範囲で多様な分野に応用されている。
【０００３】
かかる液晶表示素子は、一般に、所定間隔をおいて互いに対向している下部基板及び上部基板と、これら両基板間に形成された液晶層とを含んで構成される。さらに、これら両基板の間には、液晶表示素子のセルギャップを均一に維持すべくスペーサが形成されている。
【０００４】
このようなスペーサは、従来、球形状のボールスペーサを適正濃度で溶液中に混合し噴射ノズルから高圧で散布することで基板上に形成してきた。
【０００５】
しかしながら、前記噴射ノズルを用いた散布方式によれば、ボールスペーサが希望する領域に正確に形成されず、基板上の画素領域に形成されることもあるため、画像品質が劣化するという問題点があった。
【０００６】
そこで、ボールスペーサを、噴射ノズルを用いて散布する方式の代わりに、インクジェット装置を用いて基板上に形成する方式が考案された。
【０００７】
図１は、このような従来のインクジェット方式を用いたボールスペーサ形成工程を概略的に示す斜視図である。
【０００８】
図１に示すように、画素領域と非画素領域とに区分された基板１０上をインクジェット装置３０を矢印方向に移動させながら、非画素領域にボールスペーサ５０を形成する。
【０００９】
インクジェット装置３０は、ボールスペーサが混合された溶液を収容するインクヘッドと、該溶液を基板１０上に滴下するためのノズルとを備える。
【００１０】
該インクヘッドが基板１０上で移動しながら、ボールスペーサが混合された溶液をノズルから滴下し、基板１０への滴下工程が完了した後には、滴下された溶液の溶媒を乾燥させてボールスペーサのみを残すことで、ボールスペーサ５０の形成工程が完了する。
【００１１】
このようにインクジェット装置３０を用いる方法は、インクジェット装置３０を構成するノズルを適宜調節することによって、ボールスペーサ５０を基板上の望む領域に形成し、ボールスペーサ５０を非画素領域にのみ形成できるので、画像品質の低下といった問題点が解消される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のインクジェット装置を用いてボールスペーサ５０を基板１０上の非画素領域に形成できるとしても、基板１０の移送中に、非画素領域に形成されたボールスペーサが画素領域に移動してしまう可能性がある。
【００１３】
また、ボールスペーサが混合された溶液が前記ノズルから滴下される場合、滴下された溶液の滴が集まって、滴の大きな集まりになってしまうことがある。その場合には、その集まりが大きいほど、ボールスペーサ５２が画素領域へ移動してしまう可能性がある。
【００１４】
要するに、インクジェット装置を用いた場合にも、基板の移送中あるいは溶液の滴下中に、ボールスペーサが画素領域から非画素領域に移動する場合があり、これは画像品質に悪影響を及ぼし、結果として所望の効果が得られないという問題点があった。
【００１５】
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、ボールスペーサが所望の非画素領域にのみ形成されるようにする液晶表示素子の製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、ボールスペーサが所望の非画素領域にのみ形成された液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の一形態は、ＢＭレジン（ブラックマトリックスレジン（Black Matrix Resin））とボールスペーサとの混合溶液が装着されたインクジェット装置を用意する工程と、前記インクジェット装置を用いて基板上の所定領域に前記混合溶液を塗布してＢＭ層及びボールスペーサを同時に形成する工程と、を備えてなる液晶表示素子の製造方法を提供する。
【００１８】
すなわち、本発明は、ＢＭ（Black Matrix）層とボールスペーサをインクジェット装置を用いて同時に形成することによって、ボールスペーサが非画素領域にのみ形成されるようにする。
【００１９】
ここで、前記ＢＭ層及びボールスペーサ形成領域以外の領域にカラーフィルタ層を形成する工程をさらに備えることができる。
【００２０】
また、前記基板の全面に共通電極またはオーバーコート層を形成する工程をさらに備えることができる。
【００２１】
また、前記基板の全面に配向膜を形成する工程をさらに備えることができる。
【００２２】
また、前記基板と対向する対向基板を用意する工程と、前記両基板間に液晶層を形成する工程と、前記両基板を合着する工程と、をさらに備えることができる。
【００２３】
また、本発明の他の形態は、ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液を第１基板上の非画素領域にコーティングする工程と、第１基板上の非画素領域にＢＭ層及びボールスペーサを同時に形成するために前記混合溶液を乾燥する工程と、前記第１基板に対向する第２基板を提供する工程と、前記第１基板及び第２基板との間に液晶層を形成する工程と、を備えてなる液晶表示素子の製造方法を提供する。
【００２４】
ここで、前記ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液をコーティングする工程は、インクジェット装置を用いて前記混合溶液をディペンシングする工程からなることが好ましい。
【００２５】
前記液晶表示素子の製造方法は、前記第１基板上の画素領域にカラーフィルタ層を形成する工程をさらに備えることができる。
【００２６】
前記カラーフィルタ層形成工程は、前記ＢＭ層及びボールスペーサ形成工程以前に行われても良く、前記ＢＭ層及びボールスペーサ形成工程以降に行われても良い。
【００２７】
前記液晶層を形成する工程は、前記両基板のうちいずれか一つの基板上に液晶を滴下した後に、両基板を合着する工程からなっても良く、前記両基板を合着した後に、前記両基板間に液晶層を注入する工程からなっても良い。
【００２８】
前記第１基板は、薄膜トランジスタ基板であっても、カラーフィルタ基板であっても良い。
【００２９】
前記ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液を第１基板上の非画素領域にコーティングする工程は、前記ボールスペーサが第１基板上の画素領域に侵入しない程度にＢＭレジンを充分な厚さにコーティングすることが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記他の目的を達成するために、非画素領域にＢＭ層を有する第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板及び第２基板との間に形成された液晶層と、を備えてなり、ここで、前記ＢＭ層は、その内部にボールスペーサを含有していることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００３１】
ここで、前記第１基板の画素領域にカラーフィルタ層をさらに備えることができる。
【００３２】
前記第１基板は、カラーフィルタ基板であっても、薄膜トランジスタ基板であっても良い。
【発明の効果】
【００３３】
本発明による液晶表示素子は、ボールスペーサをＢＭ層と同時に塗布し乾燥して形成するため、ボールスペーサは画素領域に移動することなくＢＭ層内にのみ存在し、結果として画像品質が向上するという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る液晶表示素子の製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、それらの図において、同一の構成要素については同一符号を付して示す。
【００３５】
図２Ａ乃至図２Ｃは、本発明の一実施の形態による液晶表示素子の製造工程図である。
【００３６】
まず、図２Ａに示すように、ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液が充填されたインクジェット装置３００を用意する。
【００３７】
このインクジェット装置３００は、混合溶液を収容するインクヘッドと、混合溶液を基板上に滴下するためのノズルとを備えている。ＢＭレジンは、それが滴下された基板上の位置に、ＢＭ層を形成する。
【００３８】
なお、ＢＭ層は、液晶表示素子における光の洩れを防止するために形成されるものである。ＢＭレジンは、当業者が知り得る公知の材質から構成される。
【００３９】
その後、図２Ｂに示すように、インクジェット装置３００を用いて基板１００上の所定領域に混合溶液を塗布し、ＢＭ層４００及びボールスペーサ５００を同時に形成する。基板１００は、薄膜トランジスタと他のスイッチを含む薄膜トランジスタ基板から構成してもよく、あるいは、対向した２枚の薄膜トランジスタ基板の間に液晶を挿入したカラーフィルタ基板から構成するようにしてもよい。
【００４０】
ＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液は、基板１００上の所定領域に塗布された後に乾燥され、乾燥によってＢＭレジンはＢＭ層４００を構成し、また、ＢＭ層４００内部にボールスペーサ５００が形成されるようになる。
【００４１】
このＢＭレジンとボールスペーサとの混合溶液を基板上に塗布する工程は、インクジェット装置３００を矢印方向に基板１００上で移動させながら行っても良く、基板１００を移動させながら行っても良い。
【００４２】
ＢＭ層４００は、基板１００上の非画素領域に形成されるので、結果としてボールスペーサ５００は、それらが滴下された領域から実質的に移動することなく、基板１００の画非画素領域にのみ形成されるようになる。
【００４３】
その後、図２Ｃに示すように、ＢＭ層４００及びボールスペーサ５００形成領域以外の基板１００上の他の領域に、カラーフィルタ層７００を形成する。
【００４４】
カラーフィルタ層７００は、赤色、緑色、青色の顔料からなるもので、ここでは、ＢＭ層４００及びボールスペーサ５００の形成工程以降に形成されるものとしたが、これに限定されず、ＢＭ層４００及びボールスペーサ５００の形成工程の前にカラーフィルタ層７００を形成しても良い。
【００４５】
その後、図示していないが、基板１００の全面に共通電極またはオーバーコート層を形成することができる。製造する液晶表示素子がＴＮ（Twisted Nematic）モード液晶表示素子の場合は、共通電極がカラーフィルタ基板上に形成されるので、該基板１００の全面には共通電極が形成される。また、製造する液晶表示素子がＩＰＳ（In Plane Switching）モード液晶表示素子の場合は、共通電極が薄膜トランジスタ基板に形成されるので、該基板１００の全面にはオーバーコート層が形成される。
【００４６】
また、図示していないが、基板１００の全面に配向膜を形成することができる。この配向膜は、基板１００上に配向物質を塗布する工程及び塗布された配向物質に方向性を付与する工程からなる。
【００４７】
ここで、配向物質を塗布する工程は、インクジェット装置を用いて行うと良いが、これに限定されず、スピンコーティング法、スリットコーティング法など当業界における公知の方法によって行っても良い。
【００４８】
また、塗布された配向物質に方向性を付与する工程は、ラビング配向法または光照射配向法などを用いることができるが、ラビング配向法を用いるとボールスペーサが移動する恐れがあるので、光照射配向法を用いることが好ましい。
【００４９】
この光照射配向法を用いる場合には配向物質として、ＰＶＣＮ（polyvinylcinnamate）、ＰＳＣＮ（polysiloxanecinnamate）、またはＣｅｌＣＮ（cellulosecinnamate）系化合物のような光反応性物質を適用できるが、これに限定されるのではない。
【００５０】
続いて、図示していないが、基板１００に対向する対向基板を用意する工程と、これら両基板間に液晶層を形成する工程と、これら両基板を合着する工程を行うことで、液晶表示素子を完成する。
【００５１】
ここで、対向基板は、透明基板上に互いに交差形成されて画素領域を定義するようにゲート配線及びデータ配線が形成されており、ゲート配線及びデータ配線の交差領域にゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極を含んで構成された薄膜トランジスタが形成されており、また、薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されるように画素領域に画素電極が形成されている。ただし、ＩＰＳモード液晶表示素子では、画素電極と平行な共通電極が対向基板にさらに形成される。さらに、ＢＭ層４００及びボールスペーサ５００が薄膜トランジスタ基板上に形成される場合および液晶を介在させて対向している薄膜基板上に形成される場合のいずれにおいても、カラーフィルタは、ＣＯＴ（color filter-on-transistor）またはＴＯＣ（transistor-on-color filter）配列で構成される。
【００５２】
上記両基板間に液晶層を形成する工程は、液晶滴下法または真空注入法によって行われる。
【００５３】
液晶滴下法は、両量基板のいずれか一つの基板上に液晶を滴下し液晶層を形成した後、両基板を合着する方法である。
真空注入法は、両基板を、注入口の形成されたシール材を用いて合着した後、合着された基板間の注入口から毛細管現象と圧力差を用いて液晶層を注入する方法である。
【００５４】
基板１００上に形成される構成要素の材質や形成方法などは、当業者に自明な範囲内で変更して形成可能である。
【００５５】
この発明の液晶表示素子の製造においては、ＢＭレジンとボールスペーサとを基板上に同時に形成して、ＢＭレジンを乾燥させてＢＭ層を形成する。従って、ボールスペーサは、
ＢＭ層によってカバーされている領域にのみ形成される。すなわち、ボールスペーサは画層領域へ移動しないので、画像品質を向上させることができる。なお、基板のコーティング方法として、インクジェット工程を例に挙げて説明したが、他の方法を用いてもよい。なお、本願発明の範囲における種々の改良および変更を行うことができることは言うまでもなく、上記以外にも、液晶表示素子の構成要素及びその形成方法は、当業者における公知の方法によってさまざまに変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来インクジェット方式を用いたボールスペーサ形成工程を概略的に示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態による液晶表示素子の製造工程図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施の形態による液晶表示素子の製造工程図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施の形態による液晶表示素子の製造工程図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００  基板、３００  インクジェット装置、４００  ＢＭ層、５００  ボールスペーサ、７００  カラーフィルタ層。
【図１】
2006259743.tif 000003
【図２Ａ】
2006259743.tif 000004
【図２Ｂ】
2006259743.tif 000005
【図２Ｃ】
2006259743.tif 000006