(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔をあけて対向する一対の基板間にスペーサを介在し、その基板間に液晶が封入される液晶表示装置の製造方法において、
一方基板の液晶に臨む表面に凸部が形成される場合に、該凸部は樹脂からなるブラックマスクそのものによって形成され、他方基板の液晶に臨む表面の該ブラックマスクの凸部に対向する部分に凹部を形成し、
当該凹部における基板間隔が、ブラックマスクの凸部が存在しない領域の基板間隔以上となる様に形成され、凸部および凹部が形成される部分の基板間隔は、凹部に入り込むスペーサ以外の近郊に配置される他のスペーサによって規定されることにより、セルギャップを均一化することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
上記液晶表示装置は、少なくとも表示部と、表示部を囲む額縁部とからなり、上記ブラックマスクは、表示部において各画素のカラーフィルタを囲む様に形成されるとともに、額縁部にも凸部として設けられ、該ブラックマスクの凸部に対応する他方基板には凹部が形成されてい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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板を有し、スペーサによってセルギャップが一定に保持され、その基板間に液晶が封入されている。図３は、従来の液晶表示装置２０の構成を示す断面図である。液晶表示装置２０は、カラーフィルタ基板２５およびＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板２６を有する。
【０００３】
カラーフィルタ基板２５は、ガラスなどから成る透明基板８上に、カラーフィルタ２、ブラックマスク４および図示されない対向電極などが配置され、表面上に配向膜１５が被覆されている。ＴＦＴ基板２６は、透明基板９上にＴＦＴ素子などの液晶駆動素子、配線部３、絶縁膜７および図示されない画素電極などが配置され、表面上に配向膜１６が被覆されている。
【０００４】
液晶表示装置２０は、たとえばカラーフィルタ基板２５とＴＦＴ基板２６とを、セルギャップを保持する散布スペーサ１、および液晶表示装置２０の周辺部のセルギャップを保持するスペーサ１３が混入される液晶封止用シール材１４を介して貼合せることによって空セルを形成し、この空セル内に液晶１７を注入して、注入口を樹脂などの封止剤で封止することによって製造される。
【０００５】
セルギャップは、画素電極と対向電極とが対向する画素域におけるカラーフィルタ基板２５とＴＦＴ基板２６との間隔Ｇのことであり、主に散布スペーサ１およびシール材１４内のスペーサ１３の直径と液晶１７の注入および封止条件とによって決定される。また、セルギャップの均一性は、液晶表示装置２０の表示品位に密接な関係があり、セルギャップの均一性が低いと、表示画面に輝度むらおよび色むらなどの表示むらが発生するなどの問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置２０の矩形状の表示部には、対向電極と画素電極とが対向する画素が縦横に多数配置され、各画素に対応してカラーフィルタ２が設けられる。表示部では、隣接する各画素間からの光漏れを防ぐために、必要に応じて各画素のカラーフィルタ２を囲むブラックマスク４が表示部全域にわたって格子状に形成され、表示部を囲む額縁部には枠状のブラックマスク１０が形成される。
【０００７】
ブラックマスク４，１０は、カラーフィルタ２と同様に樹脂から形成されるので、充分な遮光性を得るために、その膜厚を厚く形成する必要がある。このため、ブラックマスク４，１０の膜厚はカラーフィルタ２の膜厚よりも厚く、これによってカラーフィルタ基板２５の配向膜１５面に凸部５，１２が形成される。
【０００８】
液晶表示装置２０では、カラーフィルタ基板２５の液晶１７に臨む表面にブラックマスク４，１０によって凸部５，１２が形成されているが、この他に、たとえばＴＦＴ基板２６の表面に配線部３および液晶駆動素子などによって生じる凸部が形成され、それぞれの基板２５，２６の液晶に臨む表面に凹凸が形成される場合がある。
【０００９】
図３では散布スペーサ１がブラックマスク４，１０によってできる凸部５，１２に配置されないで、セルギャップが均一に形成される状態を示している。しかしながら、散布スペーサ１は、カラーフィルタ基板２５またはＴＦＴ基板２６にランダムに散布されるので、配置位置は不特定である。
【００１０】
図４は、表示部の凸部５に散布スペーサ６が配置される状態を概略的に示す断面図である。カラーフィルタ基板２５のブラックマスク４によって形成される凸部５に散布スペーサ６が配置されているので、凸部５に配置される散布スペーサ６によって規定されるセルギャップは、平坦な部分に配置される他の散布スペーサ１によって規定されるセルギャップに比べて凸部５の高さ分だけ大きく、この基板間隔の違いによってセルギャップにむらができ、表示画面に輝度むらおよび色むらなどの表示むらが発生する。
【００１１】
図５は、額縁部の凸部１２に散布スペーサ１１が配置される状態を概略的に示す断面図である。液晶駆動素子および配線部３を除く大部分が、画素電極光を透過することのできる透明薄膜から形成される表示部に対して、表示部の周辺の額縁部では、そこから光が漏れないようにするために、枠状のブラックマスク１０が形成されるので、表示部と額縁部とでは膜構造が異なる。
【００１２】
ブラックマスク１０の膜厚は、カラーフィルタ２の膜厚よりも厚く、これによって表示部と額縁部との間に段差が生じ、額縁部のカラーフィルタ基板２５の配向膜１５面に凸部１２が形成される。このため、額縁部の凸部１２に配置される散布スペーサ１１によって規定されるセルギャップは、シール材１４内のスペーサ１３によって規定されるセルギャップよりも大きく、散布スペーサ１１が表示部周辺のセルギャップを押上げ、セルギャップにむらができ、散布スペーサ１１近郊の表示画面に輝度むらおよび色むらなどの表示むらが発生する。
【００１３】
液晶表示装置のスペーサについての従来技術には、シール材１４内のスペーサ１３の直径を変更することによって、周辺部のセルギャップを調整しているものがある。しかしながら、図５に示されるように、額縁部のブラックマスク１０などの凸部１２に散布スペーサ１１が配置されている場合は、シール材１４内のスペーサ１３よりも散布スペーサ１１の方がセルギャップの値に対して支配的となるので、シール材１４内のスペーサ１３の直径を変更しても、額縁部に配置される散布スペーサ１１によるセルギャップのむらを防ぐことはできない。
【００１４】
一方、他の従来技術では、ブラックマスクなどの凸部を形成する膜の膜厚を薄くすることによってセルギャップの不均一性を改善しようとしているが、凸部を形成する膜の形成方法などの技術的な理由または膜厚を薄くすると充分な遮光性が得られないなどの表示品質上の理由によって、凸部を形成する膜の膜厚を薄くすることができない場合が多いという問題を有する。
【００１５】
さらに他の従来技術では、アクリル系の液状の樹脂などを基板にスピンコート法によって塗布し、塗布した薄膜を焼成して凸部をオーバーコーティングし、基板の平坦性を高める方法がとられている。しかしながら、この従来技術による方法では、オーバーコートプロセスが増えるという問題を有する。
【００１６】
また、特開平７−９２４７７号公報に開示されているさらに他の従来技術では、透明電極であるＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）膜が形成される部分のセルギャップと形成されない部分のセルギャップとの差を、ダミーのＩＴＯ膜を形成することによって是正している。しかしながらこの方法では、ＩＴＯ膜の形成できる位置およびＩＴＯ膜の膜厚が限定されるので、ブラックマスクなどによって形成される細かい凸部によるセルギャップのむらを改善することはできない。
【００１７】
本発明の目的は、セルギャップが均一な表示品位の高い液晶表示装置の製造方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定の間隔をあけて対向する一対の基板間にスペーサを介在し、その基板間に液晶が封入される液晶表示装置の製造方法において、
一方基板の液晶に臨む表面に凸部が形成される場合に、該凸部は樹脂からなるブラックマスクそのものによって形成され、他方基板の液晶に臨む表面の該ブラックマスクの凸部に対向する部分に凹部を形成し、
当該凹部における基板間隔が、ブラックマスクの凸部が存在しない領域の基板間隔以上となる様に形成され、凸部および凹部が形成される部分の基板間隔は、凹部に入り込むスペーサ以外の近郊に配置される他のスペーサによって規定されることにより、セルギャップを均一化することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００１９】
本発明に従えば、一方基板に凸部が形成される場合には、該凸部は樹脂からなるブラックマスクそのものによって形成され、ブラックマスクは遮光性を得るためにカラーフィルタより厚く形成されるのでその凸部を利用し、他方基板の該凸部に対向する部分に凹部を形成することによって、凸部に配置されるスペーサによるセルギャップの押上げを防ぐことができ、しかも当該凹部における基板間隔が、凸部が存在しない領域の基板間隔以上となる様に形成され、凸部および凹部が形成される部分の基板間隔は、凹部に入り込むスペーサ以外の近郊に配置される他のスペーサによって規定されることにより、各基板が平坦でなくてもセルギャップを均一化することができる。このため、セルギャップのむらによる液晶表示装置の表示品位の低下を防ぐことができ、表示品位が向上する。
【００２０】
また、凹部の形成を他方基板を構成する薄膜によって行えば、基板表面に新たに膜を形成するオーバーコートプロセスなどの工程を追加する必要がなく、また製品のコストアップがない。
【００２６】
本発明は、上記液晶表示装置は、少なくとも表示部と、表示部を囲む額縁部とからなり、上記ブラックマスクは、表示部において各画素のカラーフィルタを囲む様に形成されるとともに、額縁部にも凸部として設けられ、該ブラックマスクの凸部に対応する他方基板には凹部が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、ブラックマスクが額縁部にも設けてあり、対応する凹部によりスペーサを収容し、セルギャップの均一化を図ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板を有し、スペーサによってセルギャップが一定に保持され、その基板間に液晶が封入されている。
【００３０】
一方基板は、ガラスなどから成る透明基板上に、カラーフィルタ、ブラックマスクおよび対向電極などが配置され、表面上に配向膜が被覆されるカラーフィルタ基板であり、他方基板は、透明基板上にＴＦＴ素子などの液晶駆動素子、配線部、絶縁膜および画素電極などが配置され、表面上に配向膜が被覆されるＴＦＴ基板である。
【００３１】
液晶表示装置の多くは、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とを、セルギャップを保持するスペーサおよび表示部周辺のセルギャップを規定するスペーサが混入された液晶封止用シール材を介して貼合せることによって空セルを形成し、この空セル内に液晶を注入して、注入口を樹脂などの封止剤で封止することによって製造される。
【００３２】
セルギャップは、画素電極と対向電極とが対向する画素域におけるカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間隔のことであり、主に散布スペーサおよびシール材内のスペーサの直径と液晶の注入および封止条件とによって決定される。また、セルギャップの均一性は、液晶表示装置の表示品位に密接な関係があり、表示部のセルギャップの均一性が低いと、表示画面に輝度むらおよび色むらなどの表示むらが発生する。
【００３３】
図１は、本発明の実施の一形態である液晶表示装置２３の表示部の構成を示す概略的な断面図である。液晶表示装置２３は、カラーフィルタ基板２５およびＴＦＴ基板２６を有する。
【００３４】
カラーフィルタ基板２５は、ガラスなどから成る透明基板上に、カラーフィルタ２、ブラックマスク４および図示されない対向電極などが配置され、表面上に図示されない配向膜が被覆されている。ＴＦＴ基板２６は、透明基板上に図示されないＴＦＴ素子などの液晶駆動素子、配線部、絶縁膜および画素電極などが配置され、表面上に配向膜などの樹脂膜（以下配向膜）１６が被覆されている。
【００３５】
液晶表示装置２３の対向電極と画素電極とが対向する領域は表示に直接かかわる画素域であり、矩形状の表示部に多数の画素が縦横に配置され、各画素に対応してカラーフィルタ２が設けられる。表示部では、隣接する各画素間からの光漏れを防ぐために、必要に応じて各画素のカラーフィルタ２を囲むブラックマスク４がカラーフィルタ基板２５の表示部全面にわたって格子状に形成される。
【００３６】
ブラックマスク４は、カラーフィルタ２と同様に樹脂から形成されるので、充分な遮光性を得るためには、その膜厚を厚く形成する必要がある。このため、ブラックマスク４の膜厚は隣接するカラーフィルタ２の膜厚よりも厚く、これによってカラーフィルタ基板２５の液晶１７に臨む表面に凸部５が形成される。
【００３７】
液晶表示装置２３では、カラーフィルタ基板２５の表面にブラックマスク４によって生じる凸部５が形成されているが、この他にＴＦＴ基板２６の表面に配線部および液晶駆動素子によって生じる凸部が形成される場合などがある。
【００３８】
液晶表示装置２３では、ＴＦＴ基板２６の配向膜１６が、カラーフィルタ基板２５の凸部５に対向する部分を除いて形成されており、これによってＴＦＴ基板２６の液晶１７に臨む表面に凹部１８が形成される。この凹部１８での基板２５と基板２６との間隔は、凸部５が存在しない領域のセルギャップである基板間隔Ｇと等しいか、またはそれ以上となるように形成される。
【００３９】
散布スペーサ１は、ランダムにカラーフィルタ基板２５の配向膜またはＴＦＴ基板２６の配向膜１６の表面に散布される。このため、図４に示すように、従来の液晶表示装置２０では、各基板２５，２６が貼合わせられてセルが形成されたときに、凸部５に散布スペーサ６が配置すると、凸部５の散布スペーサ６が支えとなって、その周囲のセルギャップが大きくなり表示むらの原因となる。
【００４０】
しかしながら、液晶表示装置２３では、ＴＦＴ基板２６の凸部５に対向する部分には凹部１８が形成されているので、凸部５に配置される散布スペーサ２１は、ＴＦＴ基板２６に形成された凹部１８に入りこみ、散布スペーサ２１によるセルギャップの押上げを防ぐことができる。このため、凸部５および凹部１８が形成される部分のセルギャップは、近郊に配置される他の散布スペーサ１によって規定されるので、液晶表示装置２３のセルギャップは均一となる。液晶表示装置２３では、このように各基板２５，２６が平坦でなくてもセルギャップが均一化されるので、凸部が形成された基板表面をオーバーコート膜によって平坦化する従来技術のように、オーバーコートプロセスを追加する必要はなく、製品のコストアップを防ぐことができる。
【００４１】
次に配向膜１６の形成方法の一例について説明する。まず、透明基板上に配線部、液晶駆動素子、絶縁膜および画素電極などが配置される基板の表面に、配向膜１６となる液体材料をスピンコート法などによって塗布し乾燥させてポリイミド薄膜を形成し、その表面に紫外線硬化樹脂であるレジスト樹脂を塗布してレジスト被膜を形成する。
【００４２】
その後、所定のマスクパターンが形成されたマスク版をレジスト被膜の上方に、凹部１８が形成される部分を遮光するように位置を合わせて配置する。次にマスク版の上方からレジスト被膜に紫外線を照射して露光する。露光によって配向膜１６となるポリイミド膜の表面を覆う部分が硬化したレジスト被膜を現像し、凹部１８が形成される部分のレジストを除去する。
【００４３】
レジストパターンが形成されたポリイミド膜の凹部１８が形成される部分をエッチングで除去し、さらにレジスト被膜を除去する。このようにしてパターン形成されたポリイミド膜に、布などを用いて表面をこするラビング処理を行うことによって、パターニングされた配向膜１６は形成される。
【００４４】
凹部１８を形成する膜としては、配向膜１６の他に、ＴＦＴ基板２６を構成するアクリル系樹脂から成るコーティング膜、水ガラスから成る無機絶縁性コート膜などの液晶表示に悪影響を与えない膜を選択する。凹部１８を形成する膜が、たとえば露光および現像を行うフォトプロセスによってパターニングされるのであれば、マスク版のマスクパターンの形状を変更することによって凹部１８を形成することができる。また、これらの膜の形成方法としては、前述のフォトリソグラフィ法の他に印刷法などがある。
【００４５】
図２は、本発明の実施の形態である液晶表示装置２３の額縁部の構成を示す概略的な断面図である。液晶表示装置２３の表示部を囲む額縁部には、そこからの光漏れを防ぐために、カラーフィルタ２よりも膜厚の厚い枠状のブラックマスク１０が形成される。このため、カラーフィルタ基板２５の額縁部の液晶１７に臨む表面には、凸部１２が形成される。また、ＴＦＴ基板２６の液晶１７に臨む表面には、配向膜１６によって凹部１９が形成される。この凹部１９での基板２５と基板２６との間隔は、凸部５が存在しない領域のセルギャップである基板間隔Ｇと等しいか、またはそれ以上となるように形成される。
【００４６】
図５に示すように、従来の液晶表示装置２０では、額縁部のブラックマスク１０に散布スペーサ１１が配置されると、図４に示す表示部のブラックマスク４に散布スペーサ６が配置される場合と同様にブラックマスク１０の膜厚が厚いので、散布スペーサ１１によるセルギャップの押上げが発生する。
【００４７】
液晶表示装置の周辺セルギャップは、主にシール材内のスペーサによって最適化されるが、図５に示すように凸部１２に散布スペーサ１１が配置される場合には、シール材１４内のスペーサ１３よりも、散布スペーサ１１の方がセルギャップに対して支配的となるので、散布スペーサ１１によって額縁部のセルギャップは押上げられ、額縁部の近傍のセルギャップが大きくなる。このため、従来の液晶表示装置２０では、散布スペーサ１１が額縁部近傍の表示部にまで影響し、表示部の周辺に表示むらが発生する。
【００４８】
しかしながら、図２に示す液晶表示装置２３のようにＴＦＴ基板２６の凸部１２に対向する部分に、凹部１９が形成されると、凸部１２に散布スペーサ２２が配置されても、散布スペーサ２２は凹部１９に入り込むので、散布スペーサ２２によるセルギャップの押上げがなくなる。このため、周辺セルギャップはシール材１４内のスペーサ１３の直径によって規定され、スペーサ１３の直径の適正化によってセルギャップを均一化することが可能となる。
【００４９】
凹部１９は、パターニングされた配向膜１６によって形成され、配向膜１６は前述したフォトリソグラフィ法によってパターニングされる。
【００５０】
凹部１９を形成する膜としては、配向膜１６の他に、ＴＦＴ基板２６を構成するアクリル系樹脂から成るコーティング膜、水ガラスから成る無機絶縁性コート膜などの液晶表示に悪影響を与えない膜を選択する。凹部１９を形成する膜が、たとえば露光および現像を行うフォトプロセスによってパターニングされるのであれば、マスク版のマスクパターンの形状を変更することによって、凹部１９を形成することができる。またこれらの膜の形成方法は、フォトリソグラフィ法の他に印刷法などがある。
【００５１】
以上のように、液晶表示装置２３では、表示品質上の理由によって、ブラックマスク４，１０の膜厚を薄くすることができない場合でも、対向するＴＦＴ基板２６の液晶１７に臨む表面に凹部１８，１９を形成することによって、各基板２５，２６が平坦でなくてもセルギャップを均一化することができる。このように液晶表示装置２３では、凸部５，１２を形成する膜の形成方法などの技術的な理由または前述の膜厚を薄くすると充分な遮光性が得られないなどの表示品質上の理由によって、膜厚を薄くすることができない場合でも、凸部５，１２に対向する基板２６の液晶１７に臨む表面を調整することによって、セルギャップを均一化することができる。
【００５２】
なお、液晶表示装置の各基板は、上述の凸部だけではなく、凹部が形成される場合があり、基板に形成された凹部によって、セルギャップの一部が小さくなり、セルギャップにむらが生じる場合がある。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一方基板に凸部が形成される場合に、該凸部は樹脂からなるブラックマスクそのものによって形成され、ブラックマスクは遮光性を得るためにカラーフィルタより厚く形成されるのでその凸部を利用し、他方基板の該凸部に対向する部分に凹部を形成し、該凹部における基板間隔が凸部が存在しない領域の基板間隔以上となる様に形成され、凸部および凹部が形成される部分の基板間隔は、凹部に入り込むスペーサ以外の近郊に配置される他のスペーサによって規定されることにより、凸部に配置されるスペーサによるセルギャップの押上げを防ぐことができ、各基板が平坦でなくてもセルギャップを均一化することができる。このため、セルギャップのむらによる液晶表示装置の色むらおよび輝度むらなどの表示むらを防ぐことができ、表示品位が向上する。
【００５８】
また、凹部の形成を他方基板を構成する薄膜によって行えば、基板表面に新たに膜を形成するオーバーコートプロセスなどの工程を追加する必要がなく、また製品のコストアップがない。
【００６２】
また本発明によれば、ブラックマスクにより表示部のカラーフィルタを囲みおよび額縁部を形成し、対応する基板に凹部があるから、ここでスペーサを収容し、セルギャップの均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である液晶表示装置２３の表示部の構成を示す概略的な断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態である液晶表示装置２３の額縁部の構成を示す概略的な断面図である。
【図３】従来の液晶表示装置２０の構成を示す断面図である。
【図４】表示部の凸部５に散布スペーサ６が配置される状態を概略的に示す断面図である。
【図５】額縁部の凸部１２に散布スペーサ１１が配置される状態を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１，２１，２２  散布スペーサ
２  カラーフィルタ
４，１０  ブラックマスク
５，１２  凸部
１３  シール材内のスペーサ
１４  シール材
１６  配向膜などの樹脂膜
１７  液晶
１８，１９  凹部
２３  液晶表示装置
２５  カラーフィルタ基板
２６  ＴＦＴ基板
【図１】
0003809043.tif 000002
【図２】
0003809043.tif 000003
【図３】
0003809043.tif 000004
【図４】
0003809043.tif 000005
【図５】
0003809043.tif 000006