JP2004280006A

JP2004280006A - Liquid crystal display device and method for manufacturing the same

Info

Publication number: JP2004280006A
Application number: JP2003074990A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kimura; 謙一木村; Tadatoshi Ozeki; 忠敏尾関; Toshio Fujii; 利夫藤井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the variation in the heights of spacers by preventing the deformation of the spacers due to baking treatment relating to a method for manufacturing a liquid crystal display device comprising simultaneously forming the spacers and projecting parts and to deform the projecting parts to desired shapes. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the liquid crystal display device includes a process of forming a negative type photoresist layer 40 on a substrate, a first exposure process of exposing regions of the negative type photoresist layer 40 where the spacers 35 are formed and regions where the projecting parts 36 for controlling the pretilt of a liquid crystal material are formed by using a first mask 41, a process of developing the negative type photoresist layer 40, a second exposure process of exposing only the residual films remaining in the regions where the spacers 35 are formed by using a second mask 42 and expediting the hardening of the residual films of the above regions earlier than the hardening of the residual films of the regions where the projecting parts are formed, and a process of subjecting the substrate to baking treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直配向型液晶材料を使用する液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置において、応答速度の向上と視覚特性の改善が要求されており、これらの要求を満たす技術の１つとして、垂直配向型液晶材料を用いたＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ＶａｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶表示装置が開発されている。
【０００３】
このＭＶＡ型液晶表示装置は、スペーサにより所定間隔に保たれた一対の基板間に、垂直配向型液晶が封入されている。上記ＭＶＡ型液晶表示装置の基板表面には、上記スペーサとは別に、上記液晶分子のプレチルトを制御するための突起部が形成されている。該突起部は、断面形状がドーム型の突条や半球状の突起体であって、上記スペーサよりは高さが低く形成されている。この突起部が形成されることにより、上記垂直配向型液晶分子は、上記ドーム型の突起表面に垂直に配向する結果、上記基板表面に対してプレチルトを有するようになる。垂直配向型液晶分子にプレチルトを持たせることにより、視覚特性が改善されるとともに、液晶分子の応答速度を向上させることができる。
【０００４】
このように主としてＭＶＡ型液晶表示装置の基板上には、基板間の間隔（以下、「セルギャップ」ともいう。）を保持するためのスペーサとプレチルト制御用の突起部が設けられるが、製造工程上、これら２種類の突起体を同時に形成する技術が開発されている（特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載された液晶表示装置の製造方法を説明する。図６は、特許文献１の液晶表示装置の製造工程を示す概略図である。特許文献１の技術において、図６の（ａ）に示すように、液晶セルを構成するカラーフィルタ基板１００の上面にポジ型フォトレジスト層２００が形成される。次に、図６の（ｂ）に示すように該フォトレジスト層２００の上面から、上記スペーサ及び突起部の形状に対応した開口パターンを有するマスク３００を用い、所定量の紫外線を照射する。該マスク３００は、上記スペーサ４００及び突起部５００が形成される領域以外の領域に紫外線を透過し、上記ポジ型フォトレジスト層２００を露光する。図６の（ｃ）に示すように、露光されたフォトレジスト層２００の上面から、更に別のマスク３１０を用い、上記突起部５００が形成される領域にのみ所定量の紫外線を照射し露光する。
【０００６】
この場合、上記スペーサ４００が形成される領域と突起部５００が形成される領域とでは、紫外線の照射量が異なる。即ち、スペーサ４００が形成される領域は、ほとんど紫外線が照射されず、突起部５００が形成される領域は、若干の紫外線が照射され、その他の領域には、十分な紫外線が照射される。
【０００７】
図６の（ｄ）に示すように、上記各領域に所定量の紫外線が照射されたフォトレジスト層２００を現像処理する。上記フォトレジスト層２００はポジ型のレジストで形成されているため、現像処理により、紫外線が照射された領域のレジストが除去される。従って、上記基板上には、当初のフォトレジスト層２００の厚みをその高さとするスペーサ４００と、若干の紫外線照射により、上記スペーサ４００よりは高さの低い突起部５００が形成される。
【０００８】
現像処理の完了した上記基板１００は、所定温度でポストベーク処理が施されて、上記スペーサ４００と突起部５００が硬化される。このようにして、１つの基板上に高さの異なる上記スペーサと突起部が形成される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２０１７５０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された液晶表示装置の製造方法では、以下の問題があった。上記製造方法において使用されているフォトレジストは、上記の通りポジ型フォトレジストである。従って、上記現像処理によって形成されたスペーサは、ポストベーク処理により加熱されて変形してしまうおそれがあった。
【００１１】
つまり、ポジ型フォトレジストは、紫外線露光により分解作用を受けるため、スペーサや突起部に対応する領域が硬化作用を受けることがない。そのため、それらスペーサ及び突起部がポストベーク処理で加熱された際、上記レジストが熱硬化する前に軟化することがある。特に、スペーサを形成しているレジストが軟化し、いわゆる「熱ダレ現象」を引き起こすことにより、該スペーサの高さにばらつきを生じるおそれがある。このようなスペーサの高さのばらつきは、セルギャップの不均一化を招き、液晶表示装置の表示品位を低下させることになる。
【００１２】
上記ポストベーク処理によるスペーサの高さのばらつきを低減するために、スペーサの幅を広く形成する改良も行われていた。スペーサの幅を広く形成することにより、該スペーサの外縁部における熱ダレ現象を許容しつつ、その熱ダレ現象の影響が及ばない中心部において、当初のスペーサの高さを維持することができる。しかし、スペーサの幅を広くすることにより、画素の開口率が減少し、画面表示が暗くなるという問題があった。
【００１３】
そこで本発明は、上記所定の高さを有するスペーサと、液晶分子のプレチルトを制御する突起部を一括して形成する液晶表示装置の製造方法に関し、ベーク処理によるスペーサの変形を防止することでスペーサの高さのばらつきを防止するとともに、上記突起部を所望の形状に変形させることにより、画像が高品位であり信頼性の高い液晶表示装置の製造を課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、上記スペーサ及び突起部を形成する材料としてネガ型フォトレジストを用いることとし、上記スペーサ及び突起部を一括して形成することができる製造方法である。
【００１５】
具体的に本発明は、対向する一対の基板間に液晶材料を封入した液晶表示装置の製造方法であって、一方の基板上にネガ型フォトレジスト層を形成する工程と、第１のマスクを用いて、上記ネガ型フォトレジスト層の、上記基板間のセルギャップを保持するスペーサが形成される領域と、上記液晶材料のプレチルトを制御する突起部が形成される領域に露光する第１の露光工程と、上記ネガ型フォトレジスト層を現像し、上記スペーサが形成される領域と、上記突起部が形成される領域にネガ型フォトレジスト層の残膜を形成する工程と、第２のマスクを用いて、上記スペーサが形成される領域に残った残膜にのみ露光し、該領域の残膜の硬化を上記突起部が形成される領域の残膜の硬化よりも促進させる第２の露光工程と、上記残膜が形成された基板をベーク処理し、スペーサが形成される領域の残った残膜を硬化させてスペーサを形成するとともに、上記突起部が形成される領域に残った残膜を軟化させて断面形状がドーム型の突起部を形成する工程とを含む、液晶表示装置の製造方法である。
【００１６】
また、本発明は、対向する一対の基板間に液晶材料を封入した液晶表示装置の製造方法であって、一方の基板上にネガ型フォトレジスト層を形成する工程と、第１のマスクを用いて、上記ネガ型フォトレジスト層の、上記基板間のセルギャップを保持するスペーサが形成される領域と、上記液晶材料のプレチルトを制御する突起部が形成される領域に露光する第１の露光工程と、第２のマスクを用いて、上記ネガ型フォトレジスト層の、上記スペーサが形成される領域にのみ露光し、該領域の硬化を上記突起部が形成される領域よりも促進させる第２の露光工程と、上記ネガ型フォトレジスト層を現像し、上記スペーサが形成される領域と、上記突起部が形成される領域にネガ型フォトレジスト層の残膜を形成する工程と、上記残膜が形成された基板をベーク処理し、スペーサが形成される領域の残った残膜を硬化させてスペーサを形成するとともに、上記突起部が形成される領域に残った残膜を軟化させて断面形状がドーム型の突起部を形成する工程とを含む、液晶表示装置の製造方法である。
【００１７】
本発明は、上記液晶表示装置の製造方法であって、上記残膜が形成された基板をベーク処理し、断面形状がドーム型の突起部を形成する工程の後に、上記基板上に垂直配向膜を形成する工程を更に含むことも可能である。
【００１８】
本発明は、上記液晶表示装置の製造方法であって、上記垂直配向膜を形成する工程の後に、上記基板を、予め垂直配向膜が形成された他の基板と接合する工程と、接合された上記一対の基板間に垂直配向型液晶材料を封入する工程を更に含むことも可能である。
【００１９】
また、本発明は、上記いずれかの製造方法を用いて製造された液晶表示装置である。これらにより上記課題が解決される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１に示す本実施形態の液晶表示装置１は、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板２０とカラーフィルタ基板（以下、「ＣＦ基板」という。）３０とが所定のセルギャップを保持して接合されている。本実施形態に係る液晶表示装置１は、上記基板間のセルギャップに垂直配向型液晶材料２が封入された構造を有している。
【００２２】
ＴＦＴ基板２０は、ガラス等の透明材料からなる基板２１と、この基板２１の一方の表面に形成された、能動素子２２、画素電極（図示せず。）、絶縁膜（図示せず）、及び垂直配向膜２３等により構成される。また、ＴＦＴ基板２０には、上記能動素子２２、及び画素電極にゲート電圧とソース電圧を印加するゲートバスライン（図示せず。）、及びソースバスライン（図示せず。）が形成されている。
【００２３】
上記能動素子２２は、活性層となるシリコン薄膜を備えている。シリコン薄膜の一方の表面には、ゲート電極が該シリコン薄膜と積層されて形成されている。
【００２４】
また、シリコン薄膜の他の表面には、ソース電極とドレイン電極が対向するように形成されている。上記ゲートバスラインとソースバスラインは、互いに直交するように配置されている。ゲートバスラインとソースバスラインとにより区画された矩形の領域が、それぞれ１つの画素を含む。
【００２５】
ＴＦＴ基板２０のＣＦ基板３０と対向する面には、垂直配向膜２３が形成されている。
【００２６】
一方、ＣＦ基板３０は、ガラス基板３１と、ガラス基板３１の下面側に形成されたブラックマトリクス３２、カラーフィルタ層３３、及び垂直配向膜３７等により構成される。また本実施形態において、ＣＦ基板３０には、基板間のセルギャップを一定に保持するスペーサ３５と、上記液晶材料にプレチルトを与える突起部３６が形成されている。
【００２７】
ガラス基板３１の一方の表面に形成された上記ブラックマトリクス３２は、クロム等の遮光性を有する薄膜からなる。
【００２８】
上記カラーフィルタ層３３は、ガラス基板３１の一方の表面に赤色カラーフィルタ３３Ｒ，緑色カラーフィルタ３３Ｇ，青色カラーフィルタ３３Ｂが規則的に配列して形成されている。これら各カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、上記ＴＦＴ基板２０の画素電極に対向する位置に配置され、１つの画素電極に赤、緑又は青のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂのうちのいずれか１つのカラーフィルタが対応している。上記ブラックマトリクス３２は、各カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの境界線領域を覆うように配置されている。
【００２９】
ブラックマトリクス３２及び各カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの上面を被覆するように、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）からなる透明電極３４が形成されている。透明電極３４の上面には、上記スペーサ３５と突起部３６とが形成されている。
【００３０】
本実施形態におけるスペーサ３５は、四角柱状の突起であり、セルギャップを保持することができるよう十分な強度を有している。ただし、スペーサ３５の形状は四角柱状に限られるものではなく、セルギャップを安定して保持することができる限り、円柱状、多角錘台状、あるいは円錐台状などであってもよい。スペーサ３５は、後に説明するようにネガ型フォトレジストによって形成されている。
【００３１】
本実施形態における突起部３６は、図１に示すように断面形状がいわゆるドーム型をした突条部材である。図２に示すように、突起部３６は、上記ＣＦ基板３０の透明電極３４上にジグザグ状に形成されている。突起部３６の高さは、上記スペーサ３５の高さよりも低く形成されている。ただし、突起部の形状は、断面形状がドーム型の突条に限られるものではなく、図３に示すように、半球状の突起などであってもよい。突起部３６は、後の説明するようにネガ型フォトレジストによって形成されている。
【００３２】
図１に示すように、上記ＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０は、上記スペーサ３５を介して対向するように接合されている。ＣＦ基板上に形成された各スペーサ３５の上端部は、上記ＴＦＴ基板２０に形成されたゲートバスラインとソースバスラインの交差点付近で垂直配向膜２３に当接する。上記スペーサ３５の上端部は、上記交差点付近に限らず、ゲートバスライン上、ソースバスライン上、あるいは補助電極（図示せず。）上など不透明領域上に当接しておればよい。これにより、スペーサ３５が表示領域における液晶分子の配向を乱すことがなく、画面表示に悪影響を及ぼすおそれがない。
【００３３】
次に本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。
【００３４】
図４は、本実施形態に係る液晶表示装置１の上記ＣＦ基板３０の製造工程を示した図である。図４の（ａ）は、上記スペーサ３５及び突起部３６が形成される前のＣＦ基板３０を示している。該ＣＦ基板の製造について概説する。ガラス基板３１の一方の表面全面に遮光性を有する薄膜を形成する。該薄膜には、通常Ｃｒ等の金属薄膜が用いられる。その金属薄膜上にフォトレジストを塗布し、ブラックマトリクスの形状を転写するフォトマスクを用いて上記フォトレジストを露光する。露光した基板を現像処理することにより、所定形状（典型的には升目形状等）のブラックマトリクス３２が基板上に形成される。
【００３５】
次に、上記ブラックマトリクス３２によって区画される領域内に上記各色のカラーフィルタを形成する。具体的には、上記ブラックマトリクス３２の上方から赤色に着色されたフォトレジストを基板全面に塗布し、カラーフィルタの形状に対応した開口パターンを有するフォトマスクを用いて上記フォトレジストを露光する。露光された基板を現像処理することにより、赤色カラーフィルタ３３Ｒが基板上に形成される。順次、同様に緑色のフォトレジストと青色のフォトレジストを用い、緑色カラーフィルタ３３Ｇと青色カラーフィルタ３３Ｂを基板上に形成する。このようにして、上記カラーフィルタ層３３が形成される。
【００３６】
次に上記カラーフィルタ層３３の上面にＩＴＯ膜からなる透明電極３４が形成される。透明電極３４の形成には、スパッタ法などが用いられる。
【００３７】
次に、上記スペーサ３５及び突起部３６の形成工程について説明する。
【００３８】
図４の（ａ）に示すように、上記ＣＦ基板３０の透明電極３４の上方からネガ型フォトレジストをスピンコート法などにより所定の厚さに塗布する。塗布されたネガ型フォトレジストは、プリベーク処理が施されてネガ型フォトレジスト層４０となる。図４の（ｂ）に示すように、第１のマスク４１を用いて、上記ネガ型フォトレジスト層４０の、上記スペーサ３５が形成される領域と上記突起部３６が形成される領域に、所定量の紫外線を照射する。この第１の露光工程で紫外線が照射されることにより、上記各領域のネガ型フォトレジストは硬化し始め、上記スペーサと突起部の潜像を形成する。第１の露光工程おける露光量は、上記ネガ型フォトレジスト層４０の露光による硬化が飽和に達しない程度に止めることが必要である。
【００３９】
次に、第１の露光工程が終わったネガ型フォトレジスト層４０を現像する。図４の（ｃ）に示すように、上記現像処理によって、上記透明電極３４上にはスペーサ３５が形成される領域と突起部３６が形成される領域とに、ほぼ同じ厚さの残膜５０、５１が残る。
【００４０】
次に、図４の（ｄ）に示すように、上記現像処理が終わった基板に第２の露光が施される。第２の露光工程は、第２のマスク４２を用いて、上記基板上に残った残膜５０、５１のうち、スペーサが形成される領域に残った残膜５０にのみ紫外線が照射される。上記突起部が形成される領域に残った残膜５１は、上記第２のマスク４２により遮光され、紫外線は照射されない。これにより、上記スペーサが形成される領域に残った残膜５０の硬化が、上記突起部が形成されるよう行きに残った残膜５１の硬化よりも促進されることになる。第２の露光工程における露光量は、上記スペーサに対応する残膜５０が、続くベーク処理において熱ダレ現象を起こさないよう硬化する程度で足りる。
【００４１】
次に、図４の（ｅ）に示すように、上記第２の露光工程が終わった基板にベーク処理が行われる。上記ＣＦ基板３０は、加熱炉内に設置され、所定温度で所定時間加熱処理される。図５に示すように、上記スペーサが形成される領域に残った残膜５０は、第２の露光工程で十分に硬化しているため、熱ダレ現象を起こすことなく若干の収縮を伴いながら更に熱硬化して上記スペーサ３５となる。
【００４２】
一方、上記突起部が形成される領域に残った残膜５１は、第１の露光工程で露光されたのみであり十分に硬化していない。そのため、ベーク処理で加熱されると熱硬化が始まる前に、軟化し熱ダレ現象を起こすことになる。このように、突起部に対応する残膜５１が熱ダレ現象を起こすと、当初矩形状であった断面形状が徐々にドーム型に変形してゆく。また、このような変形に伴って、その高さも徐々に低くなってゆく。該残膜５１は、断面形状がドーム型形状の突条に変形した後、熱硬化して上記プレチルトを制御する突起部３６となる。
【００４３】
次に、スペーサ３５及び突起部３６の上方から、ＣＦ基板３０の全面に垂直配向膜を形成する。
【００４４】
このようにして形成されたＣＦ基板３０を、図１に示すように、予め形成された上記ＴＦＴ基板２０と接合する。両基板は、各基板の垂直配向膜２３、３７が形成された面を互いに対向させ、上記スペーサ３５の先端部が、ＴＦＴ基板２０の不透明領域（例えば、ゲートバスラインとデータバスラインとの交差点）に接触するように配置する。ＴＦＴ基板２０、又はＣＦ基板３０のいずれか一方の基板の表示領域の外側には、エポキシ樹脂などからなるシール材（図示せず。）が塗布されており、該シール材によりＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０が接合される。
【００４５】
次に、ＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０との間のセルギャップに垂直配向型液晶材料が注入される。液晶材料の注入は、減圧注入法や常圧注入法など、従来の注入法により行われる。上記セルギャップに液晶材料が充填されると、注入口をエポキシ樹脂等で封止する。このようにして本実施形態に係る液晶表示装置１が製造される。
【００４６】
本実施形態に係る液晶表示装置、及びその製造方法の作用、効果を説明する。
【００４７】
本実施形態では、フォトレジストを使用し、第１の露光工程、第２の露光工程及び現像処理を経て、スペーサ３５及び突起部３６を一括して形成することができる。そのため、本実施形態に係る製造方法は、従来の製造方法と比較して工程数の増加がない。
【００４８】
また、本実施形態に係る製造方法では、フォトレジストとしてネガ型フォトレジストを使用し、第１の露光と第２の露光を選択的に行う。そのため、基板上に形成された残膜にベーク処理を施す際、スペーサに対応する残膜５０は熱ダレ現象を起こすことなく熱硬化し、スペーサ３５の高さにばらつきを生じることがない。そのため、本実施形態に係る液晶表示装置は、セルギャップを高精度に均一化することができ、高い表示品位と信頼性を実現することができる。
【００４９】
また、従来、ポジ型フォトレジストを使用していた場合、ベーク処理における熱ダレ現象を考慮して、スペーサの幅を広く設計することが行われていた。しかし、本実施形態に係る液晶表示装置は、ネガ型フォトレジストを使用することにより、熱ダレを考慮してスペーサの幅を大きく設計する必要がない。その結果、画素の開口率を低下させることがないため、明るい画面表示を実現することができる。
【００５０】
一方、上記突起部に対応する残膜５１は、ベーク処理による熱ダレ現象を利用して断面形状をドーム型にすることができる。上記セルギャップに充填される垂直配向型液晶分子は、上記ドーム型の法線方向にプレチルトして配向する。そのため、基板間に電圧が印加された際の応答速度を向上させることができる。また、上記突起部３６は、画面表示の視覚特性を向上させる効果も有する。
【００５１】
【実施例】
本発明係る液晶表示装置の製造方法に関し、一実施例を示す。
【００５２】
図３に示す本実施例について、上記ＣＦ基板の製造に関して説明する。この液晶表示装置に使用されるＴＦＴ基板の製造方法、基板の接合方法、液晶材料の注入方法などは、従来の方法から適宜選択することができる。図３に示すように、本実施例に係るスペーサは、直径１５μｍの円柱状であり、本実施例に係る突起部は、直径１０μｍの円形ドーム型である。
【００５３】
先ず、ガラス基板にフォトリソグラフィ法を用いて、クロム（Ｃｒ）薄膜からなるブラックマトリクスを形成した。次に、ブラックマトリクスの上方から、着色フォトレジスト（冨士フィルムオーリン製：カラーモザイクＢｌａｃｋ：ＣＭ−Ｋ、Ｒｅｄ：ＣＭ−Ｒ、Ｇｒｅｅｎ：ＣＭ−Ｇ、Ｂｌｕｅ：ＣＭ−Ｂ）を用いて、フォトリソグラフィ法により赤色、緑色及び青色の各色カラーフィルタを作成した。次に、上記カラーフィルタ層の上方から、スパッタ法を用いてＩＴＯ薄膜の透明電極を形成した。
【００５４】
次に、上記透明電極上にスペーサと突起部を形成した。本実施例において、スペーサ及び突起部の材料として、ネガ型フォトレジスト（ＪＳＲ社製：オプトマーＡＬ）使用した。このフォトレジストを上記透明電極の表面へスピンコート法により３μｍの厚みに塗布した。
【００５５】
その後、６０（ｍＪ）の紫外線を第１のマスクを通して上記フォトレジスト層に照射し、所定のスペーサ形状と突起形状を露光した（第１の露光工程）。
【００５６】
第１の露光工程の後、アルカリ性現像液を用いて、スペーサが形成される領域に直径１５μｍの円柱状の残膜を形成すると同時に、突起部が形成される領域に直径８μｍの残膜を形成した。
【００５７】
上記現像工程の後、第２のフォトマスクを用い、上記スペーサに対応する残膜のみに１０００ｍＪの紫外線を選択的に照射し露光した（第２の露光）。この第２の露光工程により、スペーサに対応する残膜の表面を十分に硬化させることができた。
【００５８】
第２の露光工程の後、加熱炉を用いて上記基板にベーク処理を施した。本実施例において、２３０℃で６０分の焼成を行った。このベーク処理により、上記スペーサに対応する残膜は、表面が十分に硬化されているため、熱ダレ現象を起こすことなく、若干、高さ方向の収縮を示しつつも、ほぼそのままの形状を保って熱硬化し、上記円柱状のスペーサ３５を得た。
【００５９】
一方、第２の露光がなされていない突起部に対応する残膜は、上記焼成条件の下、熱硬化が起こる前に軟化し始め、熱ダレ現象を引き起こした。この熱ダレ現象により、該残膜はその高さが低くなるとともに、円柱状からドーム型へ変形した。この状態で加熱を続けると、熱ダレ現象により軟化して変形した残膜が熱硬化し始め、最終的には円形ドーム型の突起部３６を得た。
【００６０】
本実施例において、上記スペーサは直径１５μｍ、高さ２．９μｍの円柱状になり、また突起部は直径１０μｍ、高さ２．５μｍの円形ドーム型となった。
【００６１】
次に、スペーサ及び突起部が形成されたＣＦ基板の表面に、垂直配向用の配向膜材を塗布し、垂直配向膜を形成した。
【００６２】
このようにして得られたＣＦ基板と、ＴＦＴ基板を接合し、垂直配向型液晶材料をセルギャップに封入することによって目的とする液晶表示装置を得ることができた。
【００６３】
上記の通り、本発明に係る実施の形態を図面と実施例を用いて説明した。しかし、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他の実施の形態によっても実現される。
【００６４】
例えば、他の実施の形態として、上記液晶表示装置の製造方法において、上記ＣＦ基板に形成されたネガ型フォトレジスト層の現像工程が、上記第２の露光工程の後であってもよい。
【００６５】
即ち、上記液晶表示装置の製造方法と同様、先ず対向する基板の一方の基板上にネガ型フォトレジスト層を形成する。
【００６６】
次に第１のマスクを用いて、上記ネガ型フォトレジスト層の、上記基板間のセルギャップを保持するスペーサが形成される領域と、上記液晶材料のプレチルトを制御する突起部が形成される領域に第１の露光を行う。
【００６７】
次に上記実施形態では、現像工程を行ったが、本実施形態では第２の露光工程を行う。即ち、第２のマスクを用いて、上記ネガ型フォトレジスト層の、上記スペーサが形成される領域にのみ露光し、該領域の硬化を上記突起部が形成される領域よりも促進させる第２の露光工程を行う。
【００６８】
次に、上記ネガ型フォトレジスト層を現像し、上記スペーサが形成される領域と、上記突起部が形成される領域にネガ型フォトレジスト層の残膜を形成する工程を行う。この状態で、上記スペーサに対応する残膜は、第１の露光と第２の露光を経ているのに対し、上記突起部に対応する残膜は、第１の露光を経ているだけである。従って、スペーサに対応する残膜の硬化は、突起に対応する残膜の硬化よりも促進されている。
【００６９】
次に、上記実施形態と同様、上記残膜が形成された基板をベーク処理し、スペーサが形成される領域に残った残膜を硬化させてスペーサを形成するとともに、上記突起部が形成される領域に残った残膜を軟化させて断面形状がドーム型の突起部を形成する工程を行う。
【００７０】
このようにして得られた本実施形態に係るＣＦ基板は、上記実施形態と同様、垂直配向膜の形成、ＴＦＴ基板との接合、及び垂直配向型液晶材料の封入等の各工程を経て、液晶表示装置となる。
【００７１】
本実施形態に係る液晶表示装置も、上記実施形態に係る液晶表示装置と同様、明るく高品位な画面表示、早い応答速度、高い信頼性などの効果を奏する。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によると、製造工程を増加させることなく、セルギャップを保持するためのスペーサと、液晶材料のプレチルトを制御する突起部を一括して形成することができる。また、本発明によると、上記スペーサ、及び突起部を形成する材料としてネガ型フォトレジストを用いたため、スペーサの高さを高精度に均一化することができ、また、ベーク処理時にける熱ダレ現象を考慮する必要がなくなり、スペーサの幅を広くする必要がなくなった。その結果、画面表示の明るさを向上させることができ、高品位な画面表示を実現できる。
【００７３】
また、スペーサと同時に形成される突起部により、垂直配向型液晶分子の応答速度が向上するとともに、画面の視角特性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の要部断面図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置のＣＦ基板の拡大平面図である。
【図３】本発明に係る液晶表示装置のＣＦ基板の拡大平面図である。
【図４】本発明に係る液晶表示装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明に係るスペーサと突起部のベーク処理に対する影響を説明する図である。
【図６】従来の液晶表示装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１液晶表示装置
２０ＴＦＴ基板
２３垂直配向膜
３０ＣＦ基板
３５スペーサ
３６突起部
４０ネガ型フォトレジスト層
４１第１のマスク
４２第２のマスク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device using a vertical alignment type liquid crystal material.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices have been required to improve response speed and visual characteristics, and as one of techniques for satisfying these requirements, a multi-vertical alignment (MVA) type liquid crystal using a vertical alignment type liquid crystal material is used. Display devices have been developed.
[0003]
In this MVA liquid crystal display device, a vertically aligned liquid crystal is sealed between a pair of substrates kept at a predetermined interval by a spacer. Projections for controlling the pretilt of the liquid crystal molecules are formed separately from the spacers on the substrate surface of the MVA liquid crystal display device. The projection is a dome-shaped projection or a hemispheric projection having a dome-shaped cross section, and is formed lower than the spacer. With the formation of the protrusion, the vertical alignment type liquid crystal molecules are vertically aligned with the surface of the dome-shaped protrusion, and thus have a pretilt with respect to the surface of the substrate. By giving the pre-tilt to the vertically aligned liquid crystal molecules, the visual characteristics can be improved and the response speed of the liquid crystal molecules can be improved.
[0004]
As described above, mainly on the substrate of the MVA type liquid crystal display device, the spacer for maintaining the space between the substrates (hereinafter, also referred to as “cell gap”) and the protrusion for controlling the pretilt are provided. In addition, a technique for simultaneously forming these two types of protrusions has been developed (see Patent Document 1).
[0005]
A method for manufacturing the liquid crystal display device described in Patent Document 1 will be described. FIG. 6 is a schematic view showing a manufacturing process of the liquid crystal display device of Patent Document 1. In the technique of Patent Document 1, as shown in FIG. 6A, a positive photoresist layer 200 is formed on the upper surface of a color filter substrate 100 constituting a liquid crystal cell. Next, as shown in FIG. 6B, a predetermined amount of ultraviolet rays is irradiated from the upper surface of the photoresist layer 200 using a mask 300 having an opening pattern corresponding to the shapes of the spacers and the protrusions. The mask 300 transmits ultraviolet light to a region other than the region where the spacer 400 and the protrusion 500 are formed, and exposes the positive photoresist layer 200. As shown in FIG. 6C, a predetermined amount of ultraviolet light is applied only from the exposed upper surface of the photoresist layer 200 to a region where the protrusion 500 is to be formed by using another mask 310 to perform exposure. .
[0006]
In this case, the region where the spacer 400 is formed and the region where the protrusion 500 is formed have different ultraviolet irradiation doses. That is, the region where the spacer 400 is formed is hardly irradiated with ultraviolet light, the region where the protrusion 500 is formed is slightly irradiated with ultraviolet light, and the other regions are sufficiently irradiated with ultraviolet light.
[0007]
As shown in FIG. 6D, the photoresist layer 200 in which each of the regions is irradiated with a predetermined amount of ultraviolet rays is developed. Since the photoresist layer 200 is formed of a positive resist, the resist in the region irradiated with the ultraviolet rays is removed by the developing process. Therefore, on the substrate, a spacer 400 whose height is equal to the initial thickness of the photoresist layer 200 and a projection 500 having a height lower than that of the spacer 400 are formed by slightly irradiating ultraviolet rays.
[0008]
After completion of the developing process, the substrate 100 is subjected to a post-baking process at a predetermined temperature, so that the spacer 400 and the protrusion 500 are cured. In this way, the spacers and projections having different heights are formed on one substrate.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-201750 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of manufacturing a liquid crystal display device described in Patent Document 1 has the following problems. The photoresist used in the above manufacturing method is a positive photoresist as described above. Therefore, the spacer formed by the developing process may be heated and deformed by the post-baking process.
[0011]
In other words, since the positive type photoresist is decomposed by the exposure to ultraviolet light, the regions corresponding to the spacers and the projections are not subjected to the curing action. Therefore, when the spacers and the protrusions are heated by the post-baking process, the resist may soften before being thermally cured. In particular, the resist forming the spacer is softened, causing a so-called “thermal sagging phenomenon”, which may cause variations in the height of the spacer. Such a variation in the height of the spacer causes the cell gap to become non-uniform, which lowers the display quality of the liquid crystal display device.
[0012]
In order to reduce variations in the height of the spacer due to the post-baking process, improvements have been made to increase the width of the spacer. By making the width of the spacer wider, it is possible to maintain the initial height of the spacer in the center where the influence of the heat sagging does not affect, while allowing the heat sagging at the outer edge of the spacer. However, when the width of the spacer is increased, there is a problem that the aperture ratio of the pixel is reduced and the screen display becomes dark.
[0013]
Therefore, the present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device in which a spacer having the above-mentioned predetermined height and a projection for controlling the pretilt of liquid crystal molecules are collectively formed. Another object of the present invention is to manufacture a highly reliable liquid crystal display device with high quality images by preventing variations in the height of the image and by deforming the projections into a desired shape.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a manufacturing method in which a negative photoresist is used as a material for forming the spacer and the projection, and the spacer and the projection can be formed at a time.
[0015]
Specifically, the present invention is a method for manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal material is sealed between a pair of opposing substrates, wherein a step of forming a negative photoresist layer on one of the substrates, A first exposure for exposing a region of the negative photoresist layer where a spacer for maintaining a cell gap between the substrates is formed and a region where a protrusion for controlling the pretilt of the liquid crystal material is formed; Developing the negative photoresist layer to form a residual film of the negative photoresist layer in a region where the spacers are formed and in a region where the protrusions are formed; A second exposure step of exposing only the residual film remaining in the region where the spacer is formed, and curing the residual film in the region more than curing the residual film in the region where the protrusions are formed. And the residual film is formed Baking process, the remaining film remaining in the region where the spacer is formed is cured to form the spacer, and the remaining film remaining in the region where the protrusion is formed is softened so that the cross-sectional shape is dome. Forming a projection of the mold.
[0016]
Further, the present invention is a method for manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal material is sealed between a pair of opposing substrates, wherein a step of forming a negative photoresist layer on one of the substrates and a method using a first mask are provided. A first exposure step of exposing a region of the negative photoresist layer where a spacer for maintaining a cell gap between the substrates is formed and a region where a protrusion for controlling pretilt of the liquid crystal material is formed. Using a second mask, exposing only the region of the negative photoresist layer where the spacer is formed, and curing the region more than the region where the protrusion is formed. An exposing step, a step of developing the negative photoresist layer and forming a residual film of the negative photoresist layer in a region where the spacer is formed and a region where the protrusion is formed; Formed The substrate is baked, the remaining film in the region where the spacers are formed is cured to form the spacers, and the remaining film in the region where the protrusions are formed is softened to form a dome-shaped cross section. Forming a protrusion of the liquid crystal display device.
[0017]
The present invention is the method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein after the step of baking the substrate on which the residual film is formed and forming a projection having a dome-shaped cross section, a vertical alignment film is formed on the substrate. May be further included.
[0018]
The present invention is the method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein, after the step of forming the vertical alignment film, a step of bonding the substrate to another substrate on which a vertical alignment film is formed in advance, The method may further include a step of sealing a vertical alignment type liquid crystal material between the pair of substrates.
[0019]
Further, the present invention is a liquid crystal display device manufactured by using any one of the manufacturing methods described above. These solve the above-mentioned problems.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
In the liquid crystal display device 1 of the present embodiment shown in FIG. 1, a TFT (Thin Film Transistor) substrate 20 and a color filter substrate (hereinafter, referred to as a “CF substrate”) 30 are joined while maintaining a predetermined cell gap. I have. The liquid crystal display device 1 according to the present embodiment has a structure in which a vertically aligned liquid crystal material 2 is sealed in a cell gap between the substrates.
[0022]
The TFT substrate 20 includes a substrate 21 made of a transparent material such as glass, an active element 22, a pixel electrode (not shown), an insulating film (not shown), and an active element 22 formed on one surface of the substrate 21. It is composed of a vertical alignment film 23 and the like. Further, on the TFT substrate 20, the active element 22, a gate bus line (not shown) for applying a gate voltage and a source voltage to the pixel electrode, and a source bus line (not shown) are formed. .
[0023]
The active element 22 includes a silicon thin film serving as an active layer. On one surface of the silicon thin film, a gate electrode is formed by being laminated with the silicon thin film.
[0024]
On the other surface of the silicon thin film, a source electrode and a drain electrode are formed so as to face each other. The gate bus lines and the source bus lines are arranged to be orthogonal to each other. Each rectangular region defined by the gate bus line and the source bus line includes one pixel.
[0025]
On the surface of the TFT substrate 20 facing the CF substrate 30, a vertical alignment film 23 is formed.
[0026]
On the other hand, the CF substrate 30 includes a glass substrate 31, a black matrix 32 formed on the lower surface side of the glass substrate 31, a color filter layer 33, a vertical alignment film 37, and the like. In this embodiment, the CF substrate 30 is provided with a spacer 35 for maintaining a constant cell gap between the substrates and a projection 36 for pretilting the liquid crystal material.
[0027]
The black matrix 32 formed on one surface of the glass substrate 31 is made of a light-shielding thin film such as chrome.
[0028]
The color filter layer 33 is formed such that a red color filter 33R, a green color filter 33G, and a blue color filter 33B are regularly arranged on one surface of the glass substrate 31. Each of these color filters 33R, 33G, 33B is arranged at a position facing the pixel electrode of the TFT substrate 20, and one of the red, green or blue color filters 33R, 33G, 33B is provided on one pixel electrode. Two color filters correspond. The black matrix 32 is disposed so as to cover a boundary region between the color filters 33R, 33G, and 33B.
[0029]
A transparent electrode 34 made of ITO (Indium Tin Oxide) is formed so as to cover the upper surfaces of the black matrix 32 and the color filters 33R, 33G, 33B. The spacer 35 and the protrusion 36 are formed on the upper surface of the transparent electrode 34.
[0030]
The spacer 35 in the present embodiment is a quadrangular prism-shaped protrusion, and has sufficient strength to maintain a cell gap. However, the shape of the spacer 35 is not limited to a quadrangular prism shape, and may be a cylindrical shape, a polygonal truncated cone shape, a truncated cone shape, or the like as long as the cell gap can be stably maintained. The spacer 35 is formed of a negative photoresist as described later.
[0031]
The protrusion 36 in the present embodiment is a so-called dome-shaped ridge member as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the protrusions 36 are formed in a zigzag on the transparent electrodes 34 of the CF substrate 30. The height of the protrusion 36 is formed lower than the height of the spacer 35. However, the shape of the projection is not limited to a dome-shaped ridge, and may be a hemispherical projection as shown in FIG. The protrusion 36 is formed of a negative photoresist as described later.
[0032]
As shown in FIG. 1, the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 are joined to face each other with the spacer 35 interposed therebetween. The upper end of each spacer 35 formed on the CF substrate contacts the vertical alignment film 23 near the intersection of the gate bus line and the source bus line formed on the TFT substrate 20. The upper end of the spacer 35 is not limited to the vicinity of the intersection, but may be in contact with an opaque region such as a gate bus line, a source bus line, or an auxiliary electrode (not shown). Thereby, the spacer 35 does not disturb the alignment of the liquid crystal molecules in the display area, and there is no possibility that the screen display is adversely affected.
[0033]
Next, a method for manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described.
[0034]
FIG. 4 is a view showing a process of manufacturing the CF substrate 30 of the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment. FIG. 4A shows the CF substrate 30 before the spacer 35 and the protrusion 36 are formed. The production of the CF substrate will be outlined. A thin film having a light-shielding property is formed on one entire surface of the glass substrate 31. As the thin film, a metal thin film such as Cr is usually used. A photoresist is applied on the metal thin film, and the photoresist is exposed using a photomask that transfers the shape of a black matrix. By developing the exposed substrate, a black matrix 32 having a predetermined shape (typically, a square shape or the like) is formed on the substrate.
[0035]
Next, a color filter of each color is formed in a region defined by the black matrix 32. Specifically, a photoresist colored red is applied to the entire surface of the substrate from above the black matrix 32, and the photoresist is exposed using a photomask having an opening pattern corresponding to the shape of the color filter. By developing the exposed substrate, a red color filter 33R is formed on the substrate. Similarly, using a green photoresist and a blue photoresist, a green color filter 33G and a blue color filter 33B are formed on the substrate. Thus, the color filter layer 33 is formed.
[0036]
Next, a transparent electrode 34 made of an ITO film is formed on the upper surface of the color filter layer 33. For forming the transparent electrode 34, a sputtering method or the like is used.
[0037]
Next, a process of forming the spacer 35 and the protrusion 36 will be described.
[0038]
As shown in FIG. 4A, a negative photoresist is applied to a predetermined thickness from above the transparent electrode 34 of the CF substrate 30 by spin coating or the like. The applied negative photoresist is subjected to a pre-baking process to form a negative photoresist layer 40. As shown in FIG. 4B, the first mask 41 is used to place the negative photoresist layer 40 in the region where the spacer 35 is formed and the region where the protrusion 36 is formed. Irradiate a fixed amount of ultraviolet light. By irradiating ultraviolet rays in the first exposure step, the negative photoresist in each of the above-mentioned regions starts to be hardened, and forms a latent image of the above-mentioned spacers and projections. It is necessary to limit the exposure amount in the first exposure step to such an extent that the curing of the negative photoresist layer 40 by exposure does not reach saturation.
[0039]
Next, the negative photoresist layer 40 after the first exposure step is developed. As shown in FIG. 4C, the remaining film 50 having substantially the same thickness is formed on the transparent electrode 34 in the region where the spacer 35 is formed and the region where the protrusion 36 is formed by the developing process. , 51 remain.
[0040]
Next, as shown in FIG. 4D, a second exposure is performed on the substrate after the development processing. In the second exposure step, the second mask 42 is used to irradiate only the remaining film 50 of the remaining films 50 and 51 remaining on the substrate with the ultraviolet rays in the region where the spacer is to be formed. The remaining film 51 remaining in the region where the protrusion is formed is shielded from light by the second mask 42 and is not irradiated with ultraviolet rays. Thereby, the hardening of the remaining film 50 remaining in the region where the spacer is formed is promoted more than the hardening of the remaining film 51 left so as to form the protrusion. The exposure amount in the second exposure step is sufficient to cure the residual film 50 corresponding to the spacer so as not to cause the heat sagging phenomenon in the subsequent baking process.
[0041]
Next, as shown in FIG. 4E, a baking process is performed on the substrate after the second exposure process. The CF substrate 30 is placed in a heating furnace and is heated at a predetermined temperature for a predetermined time. As shown in FIG. 5, the remaining film 50 remaining in the region where the spacer is formed is sufficiently hardened in the second exposure step, so that the remaining film 50 is slightly shrunk without causing heat sagging. The spacer 35 is cured by heat.
[0042]
On the other hand, the remaining film 51 remaining in the region where the protrusion is formed is only exposed in the first exposure step and is not sufficiently cured. For this reason, when heated in the baking process, the material softens and a heat sag phenomenon occurs before the thermosetting starts. As described above, when the residual film 51 corresponding to the protruding portion causes the heat sagging phenomenon, the cross-sectional shape which was initially rectangular gradually changes to a dome shape. In addition, the height gradually decreases with such deformation. The residual film 51 is deformed into a dome-shaped projection with a cross-sectional shape, and then thermally cured to form the projection 36 for controlling the pretilt.
[0043]
Next, a vertical alignment film is formed on the entire surface of the CF substrate 30 from above the spacer 35 and the protrusion 36.
[0044]
The thus formed CF substrate 30 is joined to the previously formed TFT substrate 20 as shown in FIG. The two substrates face each other on the surfaces of the substrates on which the vertical alignment films 23 and 37 are formed, and the leading end of the spacer 35 is placed in an opaque region of the TFT substrate 20 (for example, at the intersection of a gate bus line and a data bus line). ). A sealing material (not shown) made of epoxy resin or the like is applied to the outside of the display area of one of the TFT substrate 20 and the CF substrate 30, and the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 are coated with the sealing material. The substrate 30 is joined.
[0045]
Next, a vertical alignment type liquid crystal material is injected into a cell gap between the TFT substrate 20 and the CF substrate 30. The liquid crystal material is injected by a conventional injection method such as a reduced pressure injection method or a normal pressure injection method. When the liquid crystal material is filled in the cell gap, the injection port is sealed with an epoxy resin or the like. Thus, the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment is manufactured.
[0046]
The operation and effect of the liquid crystal display device according to the present embodiment and the method for manufacturing the same will be described.
[0047]
In the present embodiment, the spacer 35 and the protrusion 36 can be formed collectively through the first exposure step, the second exposure step, and the development processing using a photoresist. Therefore, the manufacturing method according to the present embodiment does not increase the number of steps as compared with the conventional manufacturing method.
[0048]
Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, the first exposure and the second exposure are selectively performed using a negative photoresist as the photoresist. Therefore, when baking is performed on the remaining film formed on the substrate, the remaining film 50 corresponding to the spacer is thermally cured without causing the heat sagging phenomenon, and the height of the spacer 35 does not vary. Therefore, the liquid crystal display device according to the present embodiment can make the cell gap uniform with high accuracy, and can realize high display quality and reliability.
[0049]
In the past, when a positive photoresist was used, the width of the spacer was designed to be wide in consideration of the heat sagging phenomenon in the baking process. However, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, by using the negative photoresist, it is not necessary to design the width of the spacer to be large in consideration of heat sag. As a result, a bright screen display can be realized because the aperture ratio of the pixel is not reduced.
[0050]
On the other hand, the remaining film 51 corresponding to the protrusions can have a dome-shaped cross section by utilizing the heat sagging phenomenon caused by the baking process. The vertically aligned liquid crystal molecules filling the cell gap are pretilted and aligned in the normal direction of the dome shape. Therefore, the response speed when a voltage is applied between the substrates can be improved. Further, the projections 36 also have the effect of improving the visual characteristics of screen display.
[0051]
【Example】
An example of the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention will be described.
[0052]
The present embodiment shown in FIG. 3 will be described with respect to the production of the CF substrate. A method for manufacturing a TFT substrate, a method for bonding the substrates, a method for injecting a liquid crystal material, and the like used in the liquid crystal display device can be appropriately selected from conventional methods. As shown in FIG. 3, the spacer according to the present embodiment has a cylindrical shape with a diameter of 15 μm, and the protrusion according to the present embodiment has a circular dome shape with a diameter of 10 μm.
[0053]
First, a black matrix made of a chromium (Cr) thin film was formed on a glass substrate by photolithography. Next, from above the black matrix, using a colored photoresist (Fuji Film Olin: Color Mosaic Black: CM-K, Red: CM-R, Green: CM-G, Blue: CM-B), and photolithography. Each color filter of red, green and blue was prepared by the method. Next, a transparent electrode of an ITO thin film was formed from above the color filter layer by a sputtering method.
[0054]
Next, a spacer and a projection were formed on the transparent electrode. In this embodiment, a negative photoresist (Optomer AL, manufactured by JSR Corporation) was used as a material for the spacer and the projection. This photoresist was applied on the surface of the transparent electrode to a thickness of 3 μm by spin coating.
[0055]
Thereafter, the photoresist layer was irradiated with ultraviolet rays of 60 (mJ) through the first mask to expose predetermined spacer shapes and protrusion shapes (first exposure step).
[0056]
After the first exposure step, a columnar residual film having a diameter of 15 μm is formed in a region where a spacer is formed using an alkaline developer, and a residual film having a diameter of 8 μm is formed in a region where a protrusion is formed. did.
[0057]
After the developing step, only the remaining film corresponding to the spacer was selectively irradiated with 1000 mJ of ultraviolet light using a second photomask to perform exposure (second exposure). By the second exposure step, the surface of the remaining film corresponding to the spacer was sufficiently cured.
[0058]
After the second exposure step, the substrate was baked using a heating furnace. In this example, baking was performed at 230 ° C. for 60 minutes. As a result of this baking treatment, the surface of the residual film corresponding to the spacer is hardened sufficiently, so that the sagging phenomenon does not occur, and the shrinkage in the height direction is slightly maintained, but the shape of the remaining film is maintained as it is. Thus, the columnar spacer 35 was obtained.
[0059]
On the other hand, the remaining film corresponding to the protrusions not subjected to the second exposure began to soften before the thermosetting occurred under the above-mentioned firing conditions, causing a heat sagging phenomenon. Due to this heat sagging phenomenon, the residual film was reduced in height and deformed from a cylindrical shape to a dome shape. When heating was continued in this state, the remaining film softened and deformed by the heat sagging phenomenon began to harden, and finally a circular dome-shaped projection 36 was obtained.
[0060]
In this embodiment, the spacer was a column having a diameter of 15 μm and a height of 2.9 μm, and the protrusion was a circular dome having a diameter of 10 μm and a height of 2.5 μm.
[0061]
Next, an alignment film material for vertical alignment was applied to the surface of the CF substrate on which the spacers and the protrusions were formed, to form a vertical alignment film.
[0062]
The target liquid crystal display device was obtained by bonding the thus obtained CF substrate and the TFT substrate and sealing the vertical alignment type liquid crystal material in the cell gap.
[0063]
As described above, the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings and the examples. However, the present invention is not limited to the above embodiment, but can be realized by other embodiments.
[0064]
For example, as another embodiment, in the method for manufacturing a liquid crystal display device, the step of developing the negative photoresist layer formed on the CF substrate may be after the second exposure step.
[0065]
That is, similarly to the method of manufacturing the liquid crystal display device, first, a negative photoresist layer is formed on one of the opposing substrates.
[0066]
Next, using a first mask, a region of the negative photoresist layer where a spacer for maintaining a cell gap between the substrates is formed and a region where a protrusion for controlling the pretilt of the liquid crystal material is formed. First exposure is performed.
[0067]
Next, in the above embodiment, the developing step is performed, but in the present embodiment, the second exposure step is performed. That is, a second mask is used to expose only the region of the negative photoresist layer where the spacer is formed, and to cure the region more than the region where the protrusions are formed. An exposure step is performed.
[0068]
Next, a step of developing the negative photoresist layer and forming a residual film of the negative photoresist layer in a region where the spacer is formed and a region where the protrusion is formed is performed. In this state, the remaining film corresponding to the spacer has undergone the first exposure and the second exposure, whereas the remaining film corresponding to the protrusion has only undergone the first exposure. Therefore, the hardening of the remaining film corresponding to the spacer is promoted more than the hardening of the remaining film corresponding to the protrusion.
[0069]
Next, similarly to the above embodiment, the substrate on which the residual film is formed is baked, and the residual film remaining in the region where the spacer is formed is cured to form the spacer, and the protrusion is formed. A step of softening the remaining film remaining in the region to form a projection having a dome-shaped cross section is performed.
[0070]
The CF substrate according to the present embodiment obtained in this manner is subjected to the steps of forming a vertical alignment film, bonding to a TFT substrate, and enclosing a vertical alignment type liquid crystal material in the same manner as in the above-described embodiment. It becomes a display device.
[0071]
The liquid crystal display device according to the present embodiment also has effects such as a bright and high-quality screen display, a fast response speed, and high reliability, similarly to the liquid crystal display device according to the above embodiment.
[0072]
【The invention's effect】
According to the present invention, a spacer for maintaining a cell gap and a projection for controlling a pretilt of a liquid crystal material can be collectively formed without increasing the number of manufacturing steps. Further, according to the present invention, since a negative type photoresist is used as a material for forming the spacer and the protrusion, the height of the spacer can be made uniform with high precision, and a heat sag phenomenon during a baking process can be achieved. Need not be taken into account, and it is no longer necessary to increase the width of the spacer. As a result, the brightness of the screen display can be improved, and a high-quality screen display can be realized.
[0073]
In addition, the response speed of the vertically aligned liquid crystal molecules can be improved and the viewing angle characteristics of the screen can be improved by the projections formed simultaneously with the spacers.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view of a CF substrate of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged plan view of a CF substrate of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the spacer and the protrusion on the baking process according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional method for manufacturing a liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal display device
20 TFT substrate
23 Vertical alignment film
30 CF substrate
35 Spacer
36 Projection
40 Negative photoresist layer
41 First Mask
42 Second Mask

Claims

対向する一対の基板間に液晶材料を封入した液晶表示装置の製造方法であって、
一方の基板上にネガ型フォトレジスト層を形成する工程と、
第１のマスクを用いて、上記ネガ型フォトレジスト層の、上記基板間のセルギャップを保持するスペーサが形成される領域と、上記液晶材料のプレチルトを制御する突起部が形成される領域に露光する第１の露光工程と、
上記ネガ型フォトレジスト層を現像し、上記スペーサが形成される領域と、上記突起部が形成される領域にネガ型フォトレジスト層の残膜を形成する工程と、
第２のマスクを用いて、上記スペーサが形成される領域に残った残膜にのみ露光し、該領域の残膜の硬化を上記突起部が形成される領域の残膜の硬化よりも促進させる第２の露光工程と、
上記残膜が形成された基板をベーク処理し、スペーサが形成される領域に残った残膜を硬化させてスペーサを形成するとともに、上記突起部が形成される領域に残った残膜を軟化させて断面形状がドーム型の突起部を形成する工程とを含む、液晶表示装置の製造方法。A method for manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal material is sealed between a pair of opposed substrates,
Forming a negative photoresist layer on one of the substrates;
Using a first mask, exposure is performed on a region of the negative photoresist layer where a spacer for maintaining a cell gap between the substrates is formed and a region where a protrusion for controlling pretilt of the liquid crystal material is formed. A first exposure step,
Developing the negative photoresist layer, forming a residual film of the negative photoresist layer in the region where the spacer is formed and the region where the protrusion is formed;
Using the second mask, only the remaining film remaining in the region where the spacer is formed is exposed, and the hardening of the remaining film in the region is accelerated more than the hardening of the remaining film in the region where the protrusion is formed. A second exposure step;
The substrate on which the remaining film is formed is baked, and the remaining film remaining in the region where the spacer is formed is cured to form the spacer, and the remaining film remaining in the region where the protrusion is formed is softened. Forming a projection having a dome-shaped cross section.

対向する一対の基板間に液晶材料を封入した液晶表示装置の製造方法であって、
一方の基板上にネガ型フォトレジスト層を形成する工程と、
第１のマスクを用いて、上記ネガ型フォトレジスト層の、上記基板間のセルギャップを保持するスペーサが形成される領域と、上記液晶材料のプレチルトを制御する突起部が形成される領域に露光する第１の露光工程と、
第２のマスクを用いて、上記ネガ型フォトレジスト層の、上記スペーサが形成される領域にのみ露光し、該領域の硬化を上記突起部が形成される領域よりも促進させる第２の露光工程と、
上記ネガ型フォトレジスト層を現像し、上記スペーサが形成される領域と、上記突起部が形成される領域にネガ型フォトレジスト層の残膜を形成する工程と、
上記残膜が形成された基板をベーク処理し、スペーサが形成される領域に残った残膜を硬化させてスペーサを形成するとともに、上記突起部が形成される領域に残った残膜を軟化させて断面形状がドーム型の突起部を形成する工程とを含む、液晶表示装置の製造方法。A method for manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal material is sealed between a pair of opposed substrates,
Forming a negative photoresist layer on one of the substrates;
Using a first mask, exposure is performed on a region of the negative photoresist layer where a spacer for maintaining a cell gap between the substrates is formed and a region where a protrusion for controlling pretilt of the liquid crystal material is formed. A first exposure step,
Using a second mask, exposing only the region of the negative photoresist layer where the spacers are to be formed, and curing the region more than the region where the protrusions are to be formed; When,
Developing the negative photoresist layer, forming a residual film of the negative photoresist layer in the region where the spacer is formed and the region where the protrusion is formed;
The substrate on which the remaining film is formed is baked, and the remaining film remaining in the region where the spacer is formed is cured to form the spacer, and the remaining film remaining in the region where the protrusion is formed is softened. Forming a projection having a dome-shaped cross section.

上記残膜が形成された基板をベーク処理し、断面形状がドーム型の突起部を形成する工程の後に、
上記基板上に垂直配向膜を形成する工程を更に含む、請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。After the step of baking the substrate on which the residual film is formed, and forming a projection having a dome-shaped cross section,
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a step of forming a vertical alignment film on the substrate.

上記垂直配向膜を形成する工程の後に、
上記基板を、予め垂直配向膜が形成された他の基板と接合する工程と、
接合された上記一対の基板間に垂直配向型液晶材料を封入する工程を更に含む、請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。After the step of forming the vertical alignment film,
Bonding the substrate to another substrate on which a vertical alignment film has been formed in advance;
The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 4, further comprising a step of enclosing a vertical alignment type liquid crystal material between the pair of substrates bonded to each other.

上記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法を用いて製造された液晶表示装置。A liquid crystal display device manufactured by using the method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1.