JP2001235754A

JP2001235754A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001235754A
Application number: JP2000052220A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Sugitani; 智行杉谷; Kazumi Kanesaka; 和美金坂
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】スペーサを形成する工程が簡略化された、液晶
表示装置を実現する。【解決手段】液晶表示装置において、カラーフィルタ基
板と、該カラーフィルタ基板に設けられた遮光膜と該遮
光膜の開口に形成されたカラーフィルタ層と、該カラー
フィルタ層に設けられた保護膜と、該保護膜に設けられ
たスペーサとを具備し、上記保護膜と、スペーサとを２
層の転写膜により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に一対の絶縁基板をスペーサ材を介して一定の間
隙で対向させ、当該間隙に液晶組成物を保持した液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、小型表示装置か
ら所謂ＯＡ機器等の表示端末用に広く普及している。こ
の液晶表示装置は、基本的には少なくとも一方が透明な
ガラス板やプラスチック基板等からなる一対の絶縁基板
の間に液晶組成物の層（液晶層）を挟持して所謂液晶パ
ネル（液晶セルとも言う）を構成し、この液晶パネルの
絶縁基板に形成した画素形成用の各種電極に選択的に電
圧を印加して所定画素部分の液晶組成物を構成する液晶
分子の配向方向を変化させて画素形成を行う形式（単純
マトリクス）、上記各種電極と画素選択用のアクティブ
素子を形成してこのアクティブ素子を選択することによ
り当該アクティブ素子に接続した画素電極と基準電極の
間にある画素の液晶分子の配向方向を変化させて画素形
成を行う形式（アクティブマトリクス）とに大きく分類
される。

【０００３】一般に、アクティブマトリクス型液晶表示
装置は、一方の基板に形成した電極と他方の基板に形成
した電極との間に液晶層の配向方向を変えるための電界
を印加する、所謂縦電界方式を採用している。

【０００４】一方、液晶層に印加する電界の方向を基板
面とほぼ平行な方向とする、所謂横電界方式（ＩＰＳ方
式とも言う）の液晶表示装置が実用化されている。この
横電界方式の液晶表示装置を開示したものとしては、二
枚の基板の一方に櫛歯電極を用いて非常に広い視野角を
得るようにしたものが知られている（特公昭６３−２１
９０７号公報、米国特許第４３４５２４９号明細書）。

【０００５】この種の液晶表示装置に使用される液晶パ
ネルは、その一対の絶縁基板間の液晶組成物を充填する
間隙にスペーサを介在させて当該間隙を所定値に保つよ
うにしている。

【０００６】従来のスペーサは、樹脂やガラス系の素材
からなる球状スペーサを用い、あるいはこれに着色剤や
接着剤、配向処理剤等の表面処理を施して、絶縁基板の
うち電極基板側の内面に静電散布法あるいはセミドライ
散布法等により散布しているのが一般的である。

【０００７】また、上記のような球状スペーサに替え
て、遮光部（遮光膜、ブラックマトリクス）で遮光され
る領域（非画素部）の少なくとも一部にホトリソグラフ
ィ技術や印刷技術等により所定のパターンの柱状スペー
サ（突起）を形成することも提案されている（特開平７
−３２５２９８号公報、特開平８−２８６１９４号公報
参照）。

【０００８】一般的に液晶表示装置でカラー表示を行う
場合には、赤色、青色、緑色の光を透過するカラーフィ
ルタを用いたカラーフィルタ基板が用いられる。カラー
フィルタ基板にはカラーフィルタ基板を液晶組成物の汚
染より保護する目的で、保護膜が形成されている。保護
膜の形成方法として、転写フィルムを用いるものが特開
平１１−２７７６６６号公報に記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】球状スペーサを散布す
る場合では、スペーサを選択的に配置できず、画素電極
上にまでスペーサが設けられるといった問題がある。フ
ォトリソグラフィ技術や印刷法により電極基板の非画素
部に選択的に突起を形成してなるスペーサは、その配置
位置が非画素部でさらに固定されているため、球状スペ
ーサのような問題は生じない。しかし、スペーサの製造
工程については考慮されていない。すなわち、フォトリ
ソグラフィ技術や印刷法によりスペーサを形成する場
合、スペーサを散布する方法に対して工程が長くなると
いった問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】液晶表示装置において、
カラーフィルタ基板と、該カラーフィルタ基板に設けら
れた遮光膜と、該遮光膜の開口に形成されたカラーフィ
ルタ層と、該カラーフィルタ層に設けられた保護膜と、
該保護膜に設けられたスペーサとを具備し、上記保護膜
と、スペーサとを２層の転写膜により形成する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明による液晶表示装置の一実施
例を説明するカラーフィルタ基板の一部を示した模式図
である。図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断
面図である。また図１（ｂ）は平面図であり、図１
（ａ）の図中上側から見た図である。

【００１３】図１において、１はスペーサ、２はカラー
フィルタ、３はブラックマスク、４は保護膜（ただし図
１（ｂ）では図をわかり易くするため省略した）、５は
透明基板である。透明基板５にブラックマスク３が形成
されている。ブラックマスク３は、黒色樹脂や金属の膜
で作られており、遮光する機能を有している。カラーフ
ィルタ２はブラックマスク３の開口部に設けられる。カ
ラーフィルタ２は樹脂に顔料または染料を用いて着色し
たものであり、特定の波長の光を透過するものである。

【００１４】本実施の形態では、カラーフィルタ２とブ
ラックマスク３とを覆うように、保護膜４が形成されて
いる。保護膜４はオーバーコート膜とも呼ばれており、
カラーフィルタ２表面及びブラックマスク３を保護する
とともに、カラーフィルタ成分の汚染から液晶組成物を
保護するものである。また、カラーフィルタ２の端部２
Ｂはブラックマスク３と重なっており、さらにカラーフ
ィルタ２とブラックマスク３とは膜厚に差があるため。
カラーフィルタ２の端部２Ｂで段差が生じている。保護
膜４はカラーフィルタ２とブラックマスク３とを覆うこ
とで、カラーフィルタ２とブラックマスク３とによりで
きる段差を埋めて平坦化する効果も有している。

【００１５】保護膜４にはスペーサ１が形成されてい
る。スペーサ１はカラーフィルタ基板と、対向して設け
られる基板（図示せず）との間に一定の間隔を保つため
のもので、このスペーサ１によって形成される隙間に液
晶組成物が保持される。図１（ｂ）の平面模式図に示す
ように、スペーサ１が形成される位置は、ブラックマス
ク３上である。ブラックマスク３によりスペーサ１が隠
されるため、液晶表示装置が画像を表示する際に、スペ
ーサ１が目立たない。図１ではスペーサ１は１個のみ示
しているが、一定の間隔を保つように多数のスペーサが
カラーフィルタ基板全面にマトリックス状に形成されて
いる。

【００１６】なお、スペーサの形成後、配向膜が形成さ
れ、配向膜を布等でラビングする配向処理が行われる
が、スペーサの突起によりラビングが均一にできないと
いう問題がある。そのため、図１（ｂ）の平面模式図に
おいてスペーサ１の形成される位置は、配向膜のラビン
グ処理において、ラビングの不均一な部分をなるべくブ
ラックマスクで隠す位置に形成してある。すなわち、図
１（ｂ）の矢印ＲＡに示す方向にラビングした場合、ス
ペーサ１から矢印方向に発生するラビングの不均一な部
分の多くは、ブラックマスク３によって隠すことが可能
である。

【００１７】また前述したように、スペーサ１は液晶組
成物が保持される間隔を一定に保つ役目をもつため、そ
の高さは高い精度が求められる。すなわち、スペーサの
高さが一定でないと、液晶層の厚みにばらつきが生じる
こととなる。液晶層の厚みにばらつきが生じると、液晶
層を通過する光の光路長にばらつきが生じことによる表
示品質の低下等の問題が生じる。そのため、スペーサ１
の材料となる層を形成する際、層の厚さを均一に形成す
ることが必要である。

【００１８】これまで述べてきたように、スペーサ１を
形成するには、特定の位置に多数のスペーサを高精度の
高さで形成することが必要である。そのために、スペー
サ１の材料となる層を均一な厚みで形成し、特定の形状
にパターンニングする方法が用いられる。また前述した
ように、カラーフィルタ基板上には、スペーサ１ととも
に保護膜４も形成する必要がある。

【００１９】以下、スペーサ１を形成する工程と、保護
膜４を形成する工程について説明する。

【００２０】図２にカラーフィルタ基板上に、スペーサ
１とともに保護膜４を形成する工程を示す。図２では保
護膜の材料となる第１層目の膜がフィルム転写法によっ
て形成される。フィルム転写法では、あらかじめフィル
ムに特定の材料からなる膜が形成され、フィルムから転
写することで、一定の膜厚の膜を特定の箇所に形成する
ことが可能である。

【００２１】図２（ａ）ではブラックマスク３とカラー
フィルタ２を形成した基板が用意され、前洗浄、乾燥が
行われる。次に図２（ｂ）では、第１層目の膜がブラッ
クマスク３とカラーフィルタ２の上にフィルム転写法で
形成される。さらに第１層目の膜に加熱等行い硬化させ
て、保護膜を形成する。次に図２（ｃ）では、保護膜が
形成された基板に前洗浄、乾燥を行い、その後基板上に
溶液状のスペーサ材料を滴下、塗布し、さらにスペーサ
材料を乾燥させ、第２層目の膜を形成する。次に図２
（ｄ）では、第２層目の膜をパターンニングすること
で、スペーサ１を形成する。

【００２２】図２に示す工程では、保護膜を形成するの
に、従来行われていた溶液状の保護膜材料を基板上に滴
下、塗布する代わりに、フィルム転写法を用いた。フィ
ルム転写法を用いることで、従来の方法に比べて溶液状
の保護膜材料を塗布、乾燥する工程を短縮することが可
能である。

【００２３】しかしながら、図２に示す工程では、保護
膜４とスペーサ１とを別々に形成するために、ブラック
マスク３とカラーフィルタ２の形成後、まず保護膜が形
成され、その後スペーサが形成される。そのため、保護
膜を形成するには、材料を転写する工程と、硬化する工
程とを行ない、さらにスペーサを形成するためには、材
料を塗布する工程と、乾燥させる工程とを行う必要があ
る。

【００２４】工程を省略するために、第１層目の材料と
第２層目の材料とを同時に形成する方法を検討すると、
従来の基板上に溶液状の材料を滴下塗布し、さらに材料
を乾燥させ膜を形成する方法を用いる場合では、第１層
目の材料と第２層目の材料とが溶液状であるために、塗
布すると混合してしまうといった問題が生じる。そこ
で、２層の転写フィルムを用い、第１層目に保護膜の材
料と第２層目にスペーサの材料をフィルムにあらかじめ
形成して、フィルムから基板に２層同時に転写する方法
を用いる。

【００２５】図３に２層の転写フィルム１００の断面構
造を示す。１０２は保護フィルム層、１Ａはスペーサ１
を形成する第２層目の樹脂膜、４Ａは保護膜４を形成す
る第１層目の樹脂膜、１０３は剥離剤層、１０５はクッ
ション層、１０６はベースフィルムである。

【００２６】ベースフィルム１０６は厚さ約５０μｍの
膜であり、他の層を形成する基材になる。ベースフィル
ム１０６にクッション層１０５が厚さ約２０μｍで設け
らる。クッション層１０５は転写フィルム１００が加熱
加圧される際に、第１層目の樹脂膜４Ａと第２層目の樹
脂膜１Ａとを保護する役目を有する。１０３は剥離剤層
で、転写後にベースフィルム１０６とクッション層１０
５とを取り除き易くするために、第２層目の樹脂膜１Ａ
とクッション層１０５との間に、剥離剤層１０３が挟ま
れて形成される。保護フィルム層１０２は転写フィルム
１００の使用時まで、異物の付着等を防ぐ役目を有す
る。

【００２７】図４に保護膜４とスペーサ１の材料を２層
の転写フィルムを用いて、１度に形成する工程を示す。
図４（ａ）ではブラックマスク３とカラーフィルタ２を
形成した基板が用意され、前洗浄、乾燥が行われる。次
に図４（ｂ）では、前記転写フィルムの保護フィルム層
１０２を剥がしながら、加熱加圧しながらカラーフィル
タ基板上に２層の転写膜をラミネートする。なお図をわ
かり易くするため図４（ｂ）ではクッション層１０５と
剥離剤層１０３は省略した。次に図４（ｃ）では、ベー
スフィルム１０６、クッション層１０５を剥離剤層１０
３ごと除去する。このようにして、第１層目の材料と第
２層目の材料とが同時に２層の転写フィルムからブラッ
クマスク３とカラーフィルタ２の上に転写される。第１
層目の材料と第２層目の材料とを同時に形成すること
で、２度材料の層を形成する必要がなく、材料を塗布又
は転写する工程が１つ省略可能である。

【００２８】しかしながら、第１層目の膜には保護膜を
形成する目的があり、第２層目の材料にはスペーサを形
成する目的がある。そのため第１層目と第２層目を同時
に形成して工程数が省略できたとしても、保護膜とスペ
ーサの形成に問題があれば第１層目と第２層目を同時に
形成する方法を用いることはできない。

【００２９】以下、第１層目と第２層目の膜を形成後、
第２層目をパターンニングする方法について説明する。

【００３０】パターンニングする方法は、第２層目の材
料の特定の部分以外を除去剤で除去する方法を用いる。
まず第２層目の膜を除去剤で除去可能な状態でカラーフ
ィルタ基板上に形成し、特定部分を除去剤による除去が
困難になるよう性質を変化させる。その後除去剤を用い
て不要部分を除去することで、所望の位置と形状にスペ
ーサを形成する。

【００３１】第２層目の材料を除去する場合に、第１層
目の材料も同じ除去剤で除去されてしまうと、第１層目
を保護膜として使用できず、また除去剤で変質するよう
では信頼性が低下する。

【００３２】しかしながら、第１層目は保護膜の役目だ
けではなく平坦化膜の役割もあるため、カラーフィルタ
とブラックマスクとの段差を埋めるような柔軟性と、カ
ラーフィルタやブラックマスクとの密着性も必要であ
る。また、保護膜上でスペーサが容易に剥がれたり、移
動したりしないためには、保護膜とスペーサとの接着力
も必要である。

【００３３】図５は樹脂の分子量とその性質の概念を説
明するための概略図である。図中ＤＡで示す分子量の分
布を持つ樹脂は、分子量が小さいため柔らかいが、除去
剤と反応しやすいため除去剤で除去されてしまう。図中
ＤＢの分布を持つ樹脂は、除去剤で除去しづらい程度の
分子量ではあるが、柔軟性と密着性を有する程度の分子
量の分布を持つものである。図中ＤＣの分布を持つ樹脂
は重合反応が進み高分子化したものである。

【００３４】図６は樹脂の分子量の違いを利用し、２層
の膜をパターンニングする方法を示す概略図である。図
６（ａ）では第１層目に図５の分布ＤＢの樹脂を用い、
第２層目に分布ＤＡの樹脂を用いて、第１層目と第２層
目を積層して形成する。図６（ｂ）では第２層目の樹脂
の特定部分にエネルギーＥを加えて重合反応を進行させ
て、分布ＤＢの分子量を持つ樹脂に変化させる。図６
（ｃ）では分布ＤＡの分子量を持つ樹脂を除去し、かつ
分布ＤＢの分子量を持つ樹脂を除去しづらい除去剤を用
いて、分布ＤＡの分子量を持つ樹脂を除去する。図６
（ｄ）では第１層目と第２層目の樹脂ともに、エネルギ
ーＥ’を加えてさらに重合反応を進行させ分子量を増加
させ、両層ともに分布ＤＣの分子量をもつ樹脂に変化さ
せる。このとき、第１層目と第２層目の樹脂の境界部
も、重合反応が進行して、分布ＤＢの分子量を持つ樹脂
から分布ＤＣの分子量を持つ樹脂へと変化する。このた
め第１層目と第２層目の樹脂の境界での接着性は良好な
ものとなる。

【００３５】図６を用いて説明した樹脂を用いれば、カ
ラーフィルタ基板と密着性も良好で、平坦膜としての柔
軟性をも有する保護膜と、保護膜との接着性が良好で精
度良くパターンニングされたスペーサを得ることが可能
である。

【００３６】次に、図７に第１層目と第２層目ともに図
５の分布ＤＡの樹脂を用いる場合を示す。図７（ａ）で
は第１層目と第２層目ともに図５の分布ＤＡの樹脂を用
いて、第１層目と第２層目を積層して形成する。図７
（ｂ）では第２層目の樹脂の特定パターン部分にエネル
ギーＥを加えて重合反応を進行させて、分布ＤＢの分子
量を持つ樹脂に変化させる。図７（ｃ）では第１層目の
樹脂の特定部分にエネルギーＥを加えて重合反応を進行
させて、分布ＤＢの分子量を持つ樹脂に変化させる。図
７（ｄ）では除去剤を用いて、分布ＤＡの分子量を持つ
樹脂を除去する。図７（ｅ）では第１層目と第２層目の
樹脂ともに、エネルギーＥ’を加えてさらに重合反応を
進行させ分子量を増加させ、両層ともに分布ＤＣの分子
量をもつ樹脂に変化させる。この場合では図６を用いて
説明した場合に比べ、第１層目の樹脂は保護膜の材料と
して、カラーフィルタ基板と密着性も良好で、平坦膜と
しての柔軟性を優れたものとなる。

【００３７】図８に第１層目が熱硬化樹脂で、第２層目
が光硬化樹脂の２層の転写フィルムを用い、２層の樹脂
膜を形成後、第２層目を露光現像してスペーサを形成
し、その後第１層目、第２層目ともに加熱硬化させ保護
膜とスペーサとを形成する工程を示す。

【００３８】まず、図８（ａ）ではカラーフィルタ基板
に第１層目と第２層目の樹脂が転写フィルムを用いるこ
とで、一度に形成される。次に図８（ｂ）では第２層目
の樹脂をマスク６を用いて光Ｗで露光する、第２層目の
樹脂はマスクパターンに従い露光され、露光された部分
が光硬化する。図８（ｃ）ではアルカリ性の現像液を用
いて現像が行われる。第２層目の樹脂の光硬化しなかっ
た部分は現像液に溶解し除去され、露光され光硬化した
部分が残りスペーサ１を形成する。保護膜４の材料であ
る第１層目の樹脂は現像により除去されない樹脂が選ば
れる。この場合、第１層目の樹脂はアルカリ性の現像液
に溶解または、変質しないものであればよく、必ずしも
光硬化した第２層目の樹脂と同じ分子量である必要はな
い。現像後、第１層目と第２層目の樹脂ともに加熱され
熱硬化する。なお、第２層目の樹脂は光硬化樹脂ではあ
るが、一般に樹脂組成の一部に熱硬化性成分を含むた
め、加熱することで硬化する。また、第２層目の樹脂に
光硬化性の熱硬化樹脂を用いたり、第２層目の樹脂に熱
で架橋反応が進行する架橋剤を添加することも有効であ
るが、これに限定するものではない例えば、第１層目の
光硬化性の樹脂として、アクリル系樹脂など、一般に知
られる不飽和二重結合を含む感放射線性樹脂組成物の
硬化物を用いることができる。また、第２層目の熱硬化
樹脂としてエポキシ樹脂、イミド系樹脂など、一般に知
られる加熱により重合反応が促進される樹脂組成物の硬
化物を用いることができる。

【００３９】図８に示す工程ではカラーフィルタ基板上
に２層の材料を同時に形成でき、１層分の工程を短縮し
かつスペーサを精度よく形成することが可能である。特
にカラーフィルタ基板に比較して広い面積の転写フィル
ムを作成し、それを切断して使用する場合には、複数の
カラーフィルタ基板分の多層膜を一度に作成することに
なり、量産時に有効である。

【００４０】保護膜を２層の転写膜で形成する場合に
は、保護膜の平坦性が悪く、カラーフィルタ層２とブラ
ックマスク３との膜厚差等による段差が保護膜４に生じ
る。そのためスペーサ１の膜厚は、保護膜４の段差を考
慮して補正している。

【００４１】図９に第２層目を露光した後に、第１層目
を全面露光する工程を示す。第１層目の上に第２層目の
樹脂があるため、第１層目を露光するためには、第２層
目も露光されてしまうことになる。そこで、第２層目の
樹脂の感光する波長域と、第１層目の樹脂の感光する波
長域を異ならせる。

【００４２】図１０に波長域が異なる感光剤の吸収強度
を示す。感光剤ＰＡは波長域ＷＡに吸収強度の分布があ
り、感光剤ＰＢは波長域ＷＢに吸収強度の分布がある。
図１０に示すように、感光剤ＰＡは波長域ＷＢでは感光
性の吸収が少ない。そのため、感光剤ＰＡに波長域ＷＢ
の光を照射しても、ラジカル放出性の光吸収は小さい。
ラジカルの発生量が充分でなければ、光重合反は進行せ
ず、感光剤ＰＡが添加された樹脂は高分子化しない、い
わゆる光硬化反応が進行しない。なお、光重合反応が進
行する場合でも、後述するように現像液に可溶な範囲で
あれば問題とはならない。

【００４３】図９（ａ）では第１層目に感光剤ＰＡを添
加したネガ型感光性樹脂を用い、第２層目には感光剤Ｐ
Ｂを添加したネガ型感光性樹脂を用いる。特定の波長分
布を有する光源からフィルタを用いて、波長域ＷＢの光
を分離し照射する。第２層目の特定部分はマスク６のパ
ターンに従い波長域ＷＢの光で露光される。図９（ｂ）
では第２層目を露光した後、第１層目、第２層目が波長
域ＷＡの光で全面露光される。

【００４４】第１層目に添加される感光剤ＰＡに波長域
ＷＢでの感光性の吸収があったとしても、第１層目の樹
脂は、図９（ｂ）で全面露光して膜を残すため問題はな
い。対して第２層目に添加する感光剤ＰＢに波長域ＷA
で感光性の吸収があれば、図９（ｂ）で全面露光する場
合に、第２層目も同時に露光され、感光剤ＰＢは吸収強
度に比例するラジカルを放出し重合反応が進行する。こ
のとき、ラジカルの放出量が樹脂を除去剤で除去可能な
程度である必要がある。

【００４５】図１１に第２層目の感光剤ＰＢの吸収強度
に対するラジカル放出量および現像残膜率を示す。図１
１に示すようにラジカル放出量がＥＲ以下の場合、分子
量の増加が充分進行せず、現像液に可溶となり、第２層
目の樹脂は除去可能である。

【００４６】第１層目と第２層目の樹脂ともに、光硬化
型樹脂を使用する場合、２つの層の感光剤の感光波長域
が完全に分離することが困難なため、現像時に樹脂が除
去されず残る問題がある。しかしながら２層ともに光硬
化型樹脂を用いる場合、同じ主成分の樹脂を第１層目と
第２層目に用いることができ、フィルムの製造、取扱い
が容易になる。

【００４７】感光波長域が異なる感光剤としては、例え
ば２００ｎｍ〜３６０ｎｍの波長領域には、Ｉｒｇａ
ｃｕｒｅ２９５９（１−［４−（２−ヒドロキシエト
キシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１
−プロパン−１−オン）（チバ・スペシャルティ・ケミ
カルズ（株）製）などを用いることができ、２００ｎｍ
〜４５０ｎｍの波長領域では、Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０
７（２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−
２−モルフォリノプロパン−１−オン）（チバ・スペシ
ャルティ・ケミカルズ（株）製）などを用いることがで
き、例えば４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域には、
複合感光材として、波長４００〜５００ｎｍに吸収を有
する増感色素と共に、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェ
ニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニルビイミダ
ゾール、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，
４’，５，５’−テトラ（ｐ−カルボエトキシフェニ
ル）ビイミダゾール、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェ
ニル）−４，４’，５，５’−テトラ（ｐ−ブロモフェ
ニル）ビイミダゾール、２，２’−ビス（ｏ−クロロフ
ェニル）−４，４’，５，５’−テトラ（ｏ，ｐ−ジク
ロロフェニル）ビイミダゾール等のヘキサアリールビイ
ミダゾール、及び、２−メルカプトベンズチアゾール、
２−メルカプトベンズオキサゾール、２−メルカプトベ
ンズイミダゾール等の有機チオール化合物からなる複合
光重合開始剤、或いは、ジシクロペンタジエニル−Ｔｉ
−ビス−２，６−ジフルオロ−３−（ピロール−１−イ
ル）−フェニル−１−イル、ジシクロペンタジエニル−
Ｔｉ−ビス−２，３，５，６−テトラフルオロフェニル
−１−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ｔｉ−ビス−
２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル−１−イ
ル等のチタノセン化合物、更に、ｐ−ジエチルアミノ安
息香酸エチル、ミヒラーズケトン等のジアルキルアミノ
フェニル化合物からなる複合光重合開始剤を用いること
ができる。

【００４８】なお、第１層目の膜は保護膜であり、カラ
ーフィルタ層を覆っているために着色してないことが望
ましい。そのため第１層目の膜に用いられる感光剤は、
可視領域での吸収が少ない感光剤が選定される。

【００４９】第１層目の感光剤に可視領域での吸収が少
ない感光剤を選ぶために、第１層目に用いられる感光剤
の感光波長を第２層目に用いられる感光剤の感光波長よ
りも短波長側とすることが考えられる。この場合、第１
層目の感光剤に第２層目の感光剤の感光波長でも吸収を
持つものを選べば、第２層目を感光する際に第１層目も
感光することが可能である。ただし、有機物は一般に紫
外域に吸収を有するので、光の透過性を考慮するなら
ば、下層である第１層に長波長側の感光剤を用いること
が望ましい。

【００５０】図１２に本願発明の液晶表示装置の概略断
面図を示す。５は透明基板であり、前述したスペーサ
１、保護膜４、カラーフィルタ２、ブラックマスク３が
設けられている。透明基板５に相対するようにＴＦＴ
（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１
５が設けられる、ＴＦＴ基板１５と区別するために透明
基板５はカラーフィルタ基板とも呼ばれる。なお、図１
２では、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の構成は省略して
ある。１２は画素電極で、１１は信号線（走査信号線ま
たは映像信号線）、１４は絶縁膜で、１６はＴＦＴ基板
１５側に設けられた配向膜、１７はカラーフィルタ基板
５側に設けられた配向膜である。カラーフィルタ基板５
とＴＦＴ基板１５との隙間に液晶層１３が設けられてい
る。スペーサ１はこの隙間の間隔を保持する役割があ
る。図１２に示すように、保護膜４にはカラーフィルタ
２とブラックマスク３との膜厚の差による段差が生じて
いる。このためスペーサ１の膜厚はこの段差を考慮し補
正したものになっている。なお、信号線１１と画素電極
１２との間にも段差があるために、スペーサ１の膜厚の
補正はＴＦＴ基板１５側の形状も考慮したものとなって
いる。

【００５１】図１３にカラーフィルタ基板のブラックマ
スクを用いてスペーサをパターン形状に露光する方法を
示す。図１３（ａ）に示すように、ブラックマスクのス
ペーサを形成する位置にホトマスクの代用となる孔７を
形成し、図１３（ｂ）では矢印ＷＢで示す方向から露光
を行う。図１３（ｃ）では矢印ＷＡで示すように全面露
光が行われる。図１３（ｄ）では現像が行われスペーサ
と保護膜が形成される。図１３に示す方法で露光する
と、露光のための開口と第２層目の樹脂との距離が短い
ため、開口周辺の回折による光の強度のばらつきが抑え
られ、スペーサ形状の精度が向上する。また従来のプロ
セスで必要となるホトマスクが不要になり、露光装置も
ホトマスクの合わせ機能を有する必要のない簡単な構成
のものが使用可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるカラ
ーフィルタ基板を用いた液晶表示装置によれば、液晶層
の間隔が高精度に形成され、表示品質の高い液晶表示装
置を実現することが可能である。また、液晶層の間隔が
高精度でかつ製造工程が簡略された液晶表示装置が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板を説明する概略図である。

【図２】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板の製造工程を示す概略図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の製造に用いる転写
フィルムの概略断面図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の製造工程において
転写フィルムを転写する様子を示すの概略図である。

【図５】樹脂の分子量とその性質の概念を説明する概略
図である。

【図６】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板のパターンニング方法を示す概略図である。

【図７】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板のパターンニング方法を示す概略図である。

【図８】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板のパターンニング方法を示す概略図である。

【図９】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板のパターンニング方法を示す概略図である。

【図１０】感光剤の吸収強度の概略を示す概念図であ
る。

【図１１】感光剤のラジカル放出量と現像残膜率を示す
概略図である。

【図１２】本発明による液晶表示装置を説明する概略断
面図である。

【図１３】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ
基板をブラックマスクを用いてパターンニングする方法
を示す概略図である。

【符号の説明】

１…スペーサ、２…カラーフィルタ、３…ブラックマス
ク、４…保護膜、１５…透明基板、６…フォトマスク、
７…ブラック膜に設けた孔、１１…信号線、１２…画素
電極、１３…液晶層、１４…絶縁膜、１５…ＴＦＴ側基
板、１６、１７…配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金坂和美千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 2H048 BA11 BA43 BA48 BB02 BB08 BB24 BB37 2H089 LA09 LA10 LA16 MA03X NA13 NA14 QA12 QA14 TA05 TA12 TA13 2H091 FA02Y FA35Y FC01 FC22 FC23 GA08 GA16 LA12 LA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板と、第２の基板と、上記第１と
第２の基板との間に配置された液晶層と、上記第１の基
板の上記第２の基板に対向する側に設けられた遮光膜
と、該遮光膜に形成された開口と、該開口に形成された
カラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層に設けられた
保護膜と、該保護膜に設けられたスペーサとを有し、上
記保護膜と、上記スペーサとは２層の転写膜により形成
されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】請求項１において、保護膜を形成する転写
膜は熱により硬化する樹脂で、スペーサを形成する転写
膜は光により硬化する樹脂であることを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項３】２つの対向する面を有する液晶表示パネル
と、上記２つの面の間の隙間を保持するスペーサと、上
記隙間に配置された液晶層と、上記液晶表示パネルに設
けられたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層に設
けられた保護膜とを有し、上記スペーサは上記保護膜に
設けられ、上記保護膜は熱硬化樹脂からなる第１の転写
膜と、上記スペーサは光硬化樹脂からなる第２の転写膜
により形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】第１の基板と、第２の基板と、上記第１と
第２の基板に挟持された液晶層と、上記第１の基板に設
けられたブラックマトリクスと、該ブラックマトリクス
の開口に形成されたカラーフィルタ層と、該カラーフィ
ルタ層に設けられた保護膜と、該保護膜に設けられたス
ペーサとを有し、上記保護膜と上記スペーサは２層の光
硬化樹脂により形成され、上記保護膜を形成する第１の
光硬化樹脂の感光剤と、上記スペーサを形成する第２の
光硬化樹脂の感光剤の反応する波長領域が異なることを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】第１の基板と、第２の基板と、上記第１と
第２の基板に挟持された液晶層と、上記第１の基板に設
けられた遮光膜と、該遮光膜に形成された開口と、該開
口に形成されたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ
層に設けられた保護膜と、該保護膜に設けられたスペー
サとを有し、上記保護膜を形成する第１の転写膜と、ス
ペーサを形成する第２の転写膜とからなる２層の転写膜
により形成され、上記第２の転写膜はマスクを用いてス
ペーサ形状に第１の波長領域の光で露光されることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項６】請求項５において、第２の転写膜を第１の
波長領域の光で露光した後、第１の転写膜と第２の転写
膜とを第２の波長領域の光で露光することを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項７】カラーフィルタ基板を用意する工程と、上
記カラーフィルタ基板に２層の転写膜をラミネートする
工程と、上記２層の転写膜にマスクを設ける工程と、マ
スクを設けた転写膜に光を照射し転写膜の一部を露光す
る工程と、露光されマスクパターンに従い光硬化した転
写膜を除去剤で現像する工程と、上記現像によりパター
ン形成された転写膜を加熱硬化させる工程とからなるこ
とを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】請求項７において、第２層目の転写膜を第
１の波長領域の光で露光した後、第１層目の転写膜と第
２層目の転写膜とを第２の波長領域の光で露光すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】第１の基板と、第２の基板と、上記第１と
第２の基板に挟持された液晶層と、上記第１の基板に設
けられた遮光膜と、該遮光膜に形成された開口と、該開
口に形成されたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ
層に設けられた保護膜と、該保護膜に設けられたスペー
サとを有し、上記保護膜は第１の膜により形成され、上
記スペーサは第２の膜により形成され、上記カラーフィ
ルタ層の端部において上記保護膜は段差を有することを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】請求項９において、上記スペーサの膜厚
は上記保護膜の段差を考慮した補正がされていることを
特徴とする液晶表示装置。