(57)【要約】【課題】樹脂レジストを現像してスペーサ柱を形成する場合に、セルギャップが均一になるようにした液晶表示装置を提供する。【解決手段】アレイ基板１１０と対向基板１２０との間に複数のスペーサ柱３１が形成され、このスペーサ柱３１はアクリル樹脂レジストを露光・現像することによって形成され、スペーサ柱３１の横断面形状について、スペーサ柱３１へ向かって前記現像時の現像液の流れてくる上流側が、現像液が流れ出る下流側より大きいようにだるま型としたものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板と対向基板との間に複数のスペーサ柱が形成された液晶表示装置において、
前記スペーサ柱は、露光された樹脂レジストを現像することによって形成され、
前記スペーサ柱の横断面形状に関して、前記スペーサ柱へ向かって前記現像時の現像液が流れてくる上流側が、前記現像液が流れ出る下流側より大きい
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記スペーサ柱の横断面形状が異なる曲面を有し、前記現像液が流れてくる上流側の曲率半径が、前記現像液が流れ出る下流側の曲率半径より大きい
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記スペーサ柱の横断面形状が多角形である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記スペーサ柱における前記現像液が流れてくる上流側が、前記アレイ基板または前記対向基板のほぼ中心を向き、かつ、前記複数のスペーサ柱が螺旋状に前記アレイ基板または前記対向基板に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
アレイ基板と対向基板との間に複数のスペーサ柱が形成された液晶表示装置の製造方法において、
前記アレイ基板または前記対向基板上に前記スペーサ柱形成用の樹脂レジストを塗布する工程と、
前記塗布した樹脂レジストに対してマスクパターンを用いて露光する工程と、
前記露光した樹脂レジストに現像液を流して樹脂レジストを現像する工程とを有し、
前記スペーサ柱の横断面形状に関して、前記スペーサ柱へ向かって前記現像液が流れてくる上流側が、前記現像液が流れ出る下流側より大きくなるように前記マスクパターンが形成されている
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記現像液をスピンコータによって前記アレイ基板または前記対向基板に流すとともに、前記スペーサ柱の断面形状の大きな部分が前記スピンコータからの現像液供給点方向を向いている
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペーサ柱を有する液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板を配向膜が対向するように配置し、両基板の間に液晶層を挟持している。これら両基板は、周辺領域に配置されたシール材及び封止材によって貼り合わされている。また、液晶表示装置はカラー表示を行うために、アレイ基板または対向基板の一方に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）からなる着色層が配置されている。そして、この両基板の間には両基板間の距離であるセルギャップを保持するためにフォトリソグラフィ法により形成された樹脂からなるスペーサ柱が配置されている。
【０００３】
従来、このスペーサ柱に関して、配向膜を形成するときのラビング布の毛足の回りに起因する表示不良を防止するため、スペーサ柱の全体の配置をラビング方向に整列させ、更に、スペーサ柱の横断面形状を楕円としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−７３０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成のスペーサ柱であると、配向膜をラビングするラビング布へのダメージを軽減して、表示不良を防止することができる。しかしながら、スペーサ柱の目的はセルギャップの確保にあり、そのギャップが均一になることが必要である。ところが、スペーサ柱を樹脂によって形成する際に、露光された樹脂レジストを現像した場合に、現像レート（現像速度）の分布によって形状が不均一になり、セルギャップの均一性が確保できない場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、予めフォトマスクを用いて所定形状に露光された樹脂レジストを現像してスペーサ柱を形成する場合に、セルギャップが均一になるようにした液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、アレイ基板と対向基板との間に複数のスペーサ柱が形成された液晶表示装置において、前記スペーサ柱は、露光された樹脂レジストを現像することによって形成され、前記スペーサ柱の横断面形状に関して、前記スペーサ柱へ向かって前記現像時の現像液が流れてくる上流側が、前記現像液が流れ出る下流側より大きいことを特徴とする液晶表示装置である。
【０００７】
請求項５に係る発明は、アレイ基板と対向基板との間に複数のスペーサ柱が形成された液晶表示装置の製造方法において、前記アレイ基板または前記対向基板上にスペーサ柱形成用の樹脂レジストを塗布する工程と、前記塗布した樹脂レジストに対してマスクパターンを用いて露光する工程と、前記露光した樹脂レジストに現像液を流して樹脂レジストを現像する工程とを有し、前記スペーサ柱の横断面形状に関して、前記スペーサ柱へ向かって前記現像液が流れてくる上流側が、前記現像液が流れ出る下流側より大きくなるようにマスクパターンが形成されていることを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スペーサ柱の横断面形状に関して、スペーサ柱へ向かって現像時の現像液が流れ込んでくる上流側が、現像液が流れ出る下流側より大きいため、セルギャップを均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態の液晶表示装置１０について図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の液晶表示装置１０について図１〜図３に基づいて説明する。
【００１１】
（１）液晶表示装置１０の構成
液晶表示装置１０は、図２及び図３に示すように、アレイ基板１１０と、着色層２４を有する対向基板１２０の間に液晶層７０が挟持されている。これら両基板１１０，１２０の間の距離は、アクリル樹脂からなる複数のスペーサ柱３１によって保持されている。対向基板１２０とアレイ基板１１０は、液晶注入口３２を除く外周部を囲むように配置されるシール材２６によって接着され、液晶注入口３２には封止材３３が塗布されている。
【００１２】
対向基板１２０は、ガラス基板よりなる絶縁基板２１上にブラックマトリックス層２７、着色層２４、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）からなる透明電極２２、配向膜１３が順次積層配置されている。着色層２４は、３色からなり、赤色着色層２４ａ、緑色の着色層２４ｂ、青色の着色層２４ｃはストライプ状に配置されている。
【００１３】
このストライプ状に配置された着色層２４上の透明電極２２の上にスペーサ柱３１が複数形成されている。このスペーサ柱３１は、図１に示すように、複数の異なる曲面を有するいわゆる「だるま型」となっている。このだるま型の曲率半径が大きい側が、対向基板１２０の中心方向に向かい、曲率半径が小さい側が対向基板１２０の外周側に向かっている。そして、このような形状のスペーサ柱３１が、対向基板１２０の中心部を中心にして、螺旋状に配置されている。なお、図１においては、その形状及び配置を分かりやすくするために、中心部にある４つのスペーサ柱３１のみを拡大して平面から見た図を記載している。
【００１４】
（２）液晶表示装置１０の製造方法
上記構成の液晶表示装置１０の製造工程について図１〜図３に基づいて順番に説明する。
【００１５】
（２−１）第１工程
第１工程においては、アレイ基板１１０を製造する。すなわち、ガラス基板１１上にスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４を形成し、スパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、パターニングすることにより画素電極３０を形成する。その後、ポリイミドからなる配向膜材料を基板全面に塗布し、ラビング布等によって配向処理を施して配向膜１３を形成し、アレイ基板１１０を形成する。
【００１６】
（２−２）第２工程
第２工程から第７工程は対向基板１２０を製造する工程である。まず、第２工程においては、対向基板１２０を構成するガラス基板２１上に黒色レジスト液をスピナー塗布し、約９０度で約５分間プリベークし、所定のマスクパターンを用いて、３００ｍＪ／ｃｍ２の強度の紫外線により露光する。続いて、約０．１重量％のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）水溶液を用いて約６０秒間現像し、更に水洗いの後に、約２００度で１時間程ポストベイクすることによって、ブラックマトリックス層２７を形成する。
【００１７】
（２−３）第３工程
第３工程においては、赤色レジスト液をスピナー塗布し、約９０度で約５分間プリベークし、所定のマスクパターンを用いて、１５０ｍＪ／ｃｍ２の強度の紫外線により露光する。ここで用いるマスクパターンは、赤色着色層２４ａに対応するストライプ形状パターンである。続いて、約０．１重量％のＴＭＡＨ水溶液を用いて約４０秒間現像し、更に水洗いの後、約２００度で１時間程ポストベイクすることによって、赤色着色層２４ａを形成する。
【００１８】
（２−４）第４工程
第４工程においては、緑色着色層２４ｂ、青色着色層２４ｃも、赤色着色層２４ａと同様の工程で形成する。
【００１９】
（２−５）第５工程
第５工程においては、３色の着色層２４上にスパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、対向電極２２を形成する。
【００２０】
（２−６）第６工程
第６工程においては、アクリル樹脂を用いて上記で説明した複数のスペーサ柱３１を対向基板１２０にフォトリソグラフィ法により形成する。そのために、まず対向基板１２０上の対向電極２２面の上にアクリル樹脂レジストを塗布し、マスクパターンによって露光を行う。このマスクパターンの形状は、上記で説明したように複数のスペーサ柱３１が螺旋状に配置され、各スペーサ柱３１の横断面形状がだるま型となり、曲率半径が大きい方が対向基板１２０の中心方向を向いているような状態に露光できる形状となっている。
【００２１】
上記のようにして、露光を行った後、図１に示すように対向基板１２０を時計回りの方向に回転させながら対向基板１２０の中心から現像液をスピナー塗布し、現像を行う。この場合に、現像液は対向基板１２０の中心から螺旋状（渦状）で外周方向に向かって流れ出る。このときに、各スペーサ柱３１の現像液が流れてくる上流側が、現像液が流れ出る下流側より大きくなるように形成されているため、下流側よりも現像液がより多くスペーサ柱に衝突することになる。これにより、現像液が確実にスペーサ柱３１を現像し、現像時のパターン変形やサイドエッチングに対する加工マージンを大きくすることができ、スペーサ柱３１の高さや形状の均一性が向上する。
【００２２】
換言すれば、アクリル樹脂レジスト上を流れる現像液の上流側の面積を大きくし、下流側の面積が小さくなるスペーサ柱３１を形成するように形成されたマスクパターンを用いて露光・現像することで、現像時に発生する上流側の過度のエッチングを抑制しつつ、下流側のレジストのエッチングを行うことにより、確実に所定形状及び高さを有するスペーサ柱３１を形成するようにしたものである。
【００２３】
（２−７）第７工程
第７工程においては、ポリイミドからなる配向膜１３の材料を基板全面に塗布して、配向処理を施して配向膜１３を形成し、対向基板１２０を得る。
【００２４】
（２−８）第８工程
第８工程においては、対向基板１２０の外周周辺部にシール材２６を、液晶注入用の注入口３２を除いて塗布する。そして、アレイ基板１１０と対向基板１２０とをシール材２６により貼り合わせ、空状態のセル４０が完成する。
【００２５】
（２−９）第９工程
第９工程においては、カイラル材が添加されたネマチック液晶材料を、液晶注入口３２から空状態のセル４０内に真空注入し、注入後液晶注入口３２を封止材３３によって封止する。この場合に封止材３３は紫外線硬化樹脂であるため、紫外線を当てて硬化させる。
【００２６】
（２−１０）第１０工程
第１０工程においては、セルの両側にそれぞれ偏光板（図示せず）を貼り付けて、液晶表示装置１０が完成する。
【００２７】
（３）効果
上記構成の液晶表示装置１０であると、スペーサ柱３１を現像するときに、現像時間の設定を長くしてもスペーサ柱３１の欠落や変形の発生率が少なく、また、サイドエッチングの影響による高さの不均一もなく、ギャップ均一性の低下もない。
【００２８】
この理由は、現像液が流れ込んでくる上流側のスペーサ柱３１の断面面積、すなわち曲率半径が大きく形成されているため、現像液が衝突してもスペーサ柱３１のアクリル樹脂レジストの欠落や変形が少なく、スペーサ柱３１が先細りとなってその高さが低くなることがないからである。すなわち、高さが均一になる理由は、サイドエッチングの影響があっても、スペーサ柱３１の曲率半径の大きい部分によってその高さを維持されるからである。
【００２９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の液晶表示装置１０について、図４に基づいて説明する。
【００３０】
（１）液晶表示装置１０の構成
本実施形態の液晶表示装置１０は、アレイ基板１１０側に着色層２４、ブラックマトリックス層２７及びシール材２６を配置しているもので、ガラス基板１１上にＴＦＴ１４と、このＴＦＴ１４に接続する各画素電極３０が配置されている。各画素電極３０の一面を覆うように、赤色着色層２４ａ、緑色の着色層２４ｂ、青色の着色層２４ｃがストライプ状にガラス基板１１上に配置されている。画素電極３０は、これら着色層２４上に配置されており、着色層２４に形成されているスルーホール２５を介してＴＦＴ１４と接続している。
【００３１】
このように形成した画素電極３０上に、スペーサ柱３１が形成されている。そして、画素電極３０及び着色層２４を覆うように基板全面に配向膜１３が配置されている。
【００３２】
このスペーサ柱３１は、第１の実施形態と同様にアレイ基板１１０の中央を中心として螺旋状に配置され、かつ、スペーサ柱３１の横断面形状がだるま型となっている。そして、このスペーサ柱３１の曲率が大きい側がアレイ基板１１０の中心方向に向かっている（図１参照）。一方、対向基板１２０には、ガラス基板２１の下面に透明電極２２及び配向膜１３が積層されている。
【００３３】
（２）液晶表示装置１０の製造方法
（２−１）第１工程
第１工程においては、アレイ基板１１０を構成するガラス基板１１上にＴＦＴ１４を形成する。
【００３４】
（２−２）第２工程
第２工程においては、ブラックマトリックス層２７及び赤色着色層２４ａを、第１の実施形態と同様の方法で形成する。但し、フォトマスクパターンは、赤色着色層２４ａに対応するストライプ形状パターンと、スルーホール２５のための直径１５μｍの円形形状のパターンを有している。これにより、スルーホール２５を有する赤色着色層２４ａを形成することができる。
【００３５】
（２−３）第３工程
第３工程においては、赤色着色層２４ａと同様に夫々スルーホール２５を有する緑色着色層２４ｂと青色着色層２４ｃを形成する。
【００３６】
（２−４）第４工程
第４工程においては、着色層２４上にスパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、各画素電極３０を形成するとともに、この各画素電極３０と各ＴＦＴ１４とを各スルーホール２５を介して電気的に接続する。
【００３７】
（２−５）第５工程
第５工程においては、第１の実施形態と同様にアクリル樹脂レジストを用いて画素電極３０上にスペーサ柱３１を形成する。このときに用いるマスクパターンは、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
（２−６）第６工程
第６工程においては、第１の実施形態と同様に配向膜１３及びシール材２６を形成する。
【００３９】
（２−７）第７工程
第７工程においては、対向基板１２０を構成するガラス基板２１上に透明電極２２と配向膜１３を形成する。
【００４０】
（２−８）第８工程
第８工程においては、第１の実施形態の第８工程における空状態のセル形成工程と同様に液晶表示装置１０を組み立てる。
【００４１】
（３）効果
本実施形態の液晶表示装置１０であっても、スペーサ柱３１が、アレイ基板１１０の中央を中心として、螺旋状に配置され、かつ、その横断面形状がだるま型であって、曲率半径が大きい方がアレイ基板１１０の中心を向いているため、スペーサ柱３１の欠落や変形の発生率が少なく、また、サイドエッチングの影響によるスペーサ柱３１の高さの不均一もなく、ギャップ均一性の低下もない。この高さが均一になる理由は、サイドエッチングの影響があっても、スペーサ柱３１の曲率半径の大きい部分によってその高さを維持されるからである。
【００４２】
（変更例）
上記実施形態ではスペーサ柱３１の横断面形状をだるま型にし、現像液が流れてくる上流側が流れ出る下流側より大きい形状とした。しかしこれに限らず、横断面形状を多角形にし、この多角形の内角θが、異なるようにしてもよい。例えば図５に示すように、現像液が流れ込んでくる上流側の内角θ１が、流れ出る下流側の内角θ２よりも大きく形成すればよい。
【００４３】
また、この際に、内角θ１の大きな角部分を現像液の上流側方向に向けておくことにより、だるま型の曲面の場合と同様に傾斜面となるので、流れる現像液分布をさほど撹乱させることなく下流側に流すことが可能となるので、現像レートの分布に与える影響を最小限にすることが可能となる。
【００４４】
更に、上記実施形態の場合においては、単一の空状態のセルを形成する場合に適用した例について説明しているが、このスペーサ柱を形成する方法は、複数のセル領域を配置した大型のマザー基板状態の対向基板もしくはアレイ基板においても適用することが可能で、この場合には、大型の基板の回転中心部分にスペーサ柱形成用の現像液が供給されるので、この中心方向に対して上述のようにスペーサ柱を配置することで、同様の効果を達成することができる。
【００４５】
また、上記実施形態の場合には、スペーサ柱を平坦な透明電極もしくは画素電極上に形成した場合について説明しているが、製造工程を変更することにより、このスペーサ柱を着色層上に形成するように構成することも可能である。
【００４６】
さらに、同様に製造工程を変更することにより、先にガラス基板上に画素電極を形成した後に、この画素電極上に着色層を形成するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態を示すスペーサ柱の配置状態を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態の液晶表示装置の縦断面図である。
【図３】同じく液晶表示装置を横方向に切断して示す対向基板側の平面図である。
【図４】第２の実施形態の液晶表示装置の縦断面図である。
【図５】変更例のスペーサ柱の横断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  液晶表示装置
１１，２１  ガラス基板
１４  ＴＦＴ
２４  着色層
３１  スペーサ柱
１１０  アレイ基板
１２０  対向基板
【図１】
2007193240.tif 000003
【図２】
2007193240.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007193240.tif 000006
【図５】
2007193240.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月1日(2006.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007193240.tif 000008