JP3472422B2 - 液晶装置の製造方法 - Google Patents

液晶装置の製造方法

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    • G02F2203/02—Function characteristic reflective

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置などに用
いられる液晶装置及びその製造方法に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、液晶装置の製造時に一般的に用い
られている一対の基板間の間隙を一定に保つためのスペ
ーサの形成方法は、一方の基板上に微小な粒径のビーズ
やファイバーを散布するというものであった。この方法
は非常に簡便であり、ほとんどの液晶装置で用いられて
きた。この方法で作製された液晶装置は、図３に示すよ
うに、薄膜トランジスタ２０及び画素電極２１等を形成
した基板１９と、対向電極２２を形成した基板１８とを
対向して配置し、これら基板１８と基板１９の間に液晶
２６を充填して構成される。このとき、基板１８と基板
１９の各向かい合う表面には、液晶配向膜２４と液晶配
向膜２３がそれぞれ形成され、さらに、基板１８と基板
１９の間には基板の間隙を面内で一定に保つためにスペ
ーサ２５が配置される。 【０００３】また、これ以外のものでは、特開平６−６
７１３５号公報に開示されているように、既にパターニ
ングされたスペーサの柱を転写するという方法が提案さ
れている。この方法は、画素電極を形成した基板と対向
電極を形成した基板に、各々の基板表面に配向膜を形成
して、それぞれの配向膜にラビング処理を行った後、対
向基板の表面に、これら基板とは別の基板に所定の位置
関係で形成された黒色樹脂柱のスペーサを画素以外の部
分（例えば、ゲート線、データ線上）に転写し、画素電
極を形成した基板と対向電極を形成した基板を対向配置
し、これら基板間に液晶を充填したものである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スペー
サを散布する方法は簡便である一方、スペーサ散布密度
のむらが発生しやすく、また、スペーサが凝固して欠陥
となるなど、問題点も多かった。また、パターニングさ
れたスペーサ柱を転写する方法では、アライメント精度
や基板のシュリンクの影響から、特定の位置に正確にス
ペーサを形成することが困難であった。 【０００５】さらに、特に近年では、１画素の大きさが
１００μｍ角以下の精細度が要求されるようになり、直
径５μｍ程度のスペーサ自身またはその近傍の液晶分子
による光の散乱が問題視されるようになってきた。ま
た、スペーサ自身による光の散乱を低減するために、ス
ペーサ自身に着色するという方法も提案されているが、
現時点では、液晶への不純物の溶出による信頼性の低下
などの問題があり、広く用いられるには至っていない。 【０００６】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、スペーサ自身の光の散乱をなくして、
表示品位を向上させた液晶装置を提供することを目的と
する。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の液晶装置の製造
方法は、２枚の基板間に液晶を挟持した液晶装置の製造
方法において、ベースフィルム上に金属またはその化合
物を真空蒸着法により形成し、スペーサの高さを構成す
るドライフィルムレジストを前記金属またはその化合物
上に均一に貼り付けた後、前記ドライフィルムレジスト
にマスクを介して選択的に光を照射した後、テトラメチ
ルアンモニウムハイドライドにより現像処理を行うこと
により、前記ドライフィルムレジストを柱状のスペーサ
のレジスト部として所定の形状に形成し、露出した前記
金属またはその化合物を酸によりエッチングして、前記
金属またはその化合物の堆積された柱状のスペーサの金
属部を形成し、前記ベースフィルム上に前記金属部とレ
ジスト部からなる柱状のスペーサを形成した後、前記ベ
ースフィルムを前記一方の基板に、前記柱状のスペーサ
のレジスト部が接するように向かい合わせて圧着し、そ
の後、前記ベースフィルムを剥がすことにより、前記一
方の基板に前記金属またはその化合物の堆積された前記
柱状のスペーサを貼り付けることを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】以下、上記構成による作用を説明する。 【００１４】本発明の液晶装置の製造方法は、２枚の基
板間に液晶を挟持した液晶装置の製造方法において、ベ
ースフィルム上に金属またはその化合物を真空蒸着法に
より形成し、スペーサの高さを構成するドライフィルム
レジストを前記金属またはその化合物上に均一に貼り付
けた後、前記ドライフィルムレジストにマスクを介して
選択的に光を照射した後、テトラメチルアンモニウムハ
イドライドにより現像処理を行うことにより、前記ドラ
イフィルムレジストを柱状のスペーサのレジスト部とし
て所定の形状に形成し、露出した前記金属またはその化
合物を酸によりエッチングして、前記金属またはその化
合物の堆積された柱状のスペーサの金属部を形成し、前
記ベースフィルム上に前記金属部とレジスト部からなる
柱状のスペーサを形成した後、前記ベースフィルムを前
記一方の基板に、前記柱状のスペーサのレジスト部が接
するように向かい合わせて圧着し、その後、前記ベース
フィルムを剥がすことにより、前記一方の基板に前記金
属またはその化合物の堆積された前記柱状のスペーサを
貼り付けるので、スペーサの形成とスペーサ部分を遮光
する部分を同時に基板面に形成することができ、プロセ
スを簡略化することができる。さらに、個々のスペーサ
を異なった場所に分離して確実に形成することができ
る。また、柱状のスペーサのレジスト部をドライフィル
ムレジストにより構成することで、従来の塗布方式のレ
ジスト材料に比べて、均一な膜厚を形成するのに要する
材料を効率的に使用することができるようになり、材料
費の削減を行うことができる。また、柱状のスペーサが
レジスト部と金属部とが積層されている構成であるの
で、スペーサに入射してくる光を金属部で遮断できるこ
とにより、基板上のいずれの場所に柱状のスペーサを配
置してもよい。したがって、スペーサを配置する位置精
度に厳密さを要求されないので、簡単な工程で製造で
き、さらなる液晶装置の高精細化による画素の微細化に
も十分対応することができる。 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。 【００２１】ここでは、アモルファスシリコン薄膜トラ
ンジスタを用いたアクティブマトリクス液晶表示装置を
例にして述べるが、本発明は単純マトリクス型や、高
温、低温ポリシリコンなどを用いたアクティブマトリク
ス液晶装置に適用できる。さらに、液晶の表示モードに
おいても捩れネマティック型のみならず、インプレーン
スイッチング型、高分子分散型や表面安定化強誘電性液
晶型などあらゆるタイプの液晶装置に用いることができ
る。ここで、液晶装置とは、テレビ、コンピュータのデ
ィスプレイとして機能する表示装置、空間（２次元）的
に広がった光入力に対して、それを変調して空間（２次
元）的な光出力を得る空間光変調素子等を用いた光コン
ピュータ、光演算処理などといった光情報処理装置等を
含んでいる。また、基板はガラスのみならずプラスティ
ックや石英、セラミック、シリコンウエハーなどに適用
することもできる。 【００２２】本発明の液晶表示装置の構造を図１に従っ
て説明する。 【００２３】本発明の液晶表示装置は、薄膜トランジス
タ３及び画素電極４等を形成した基板２と、対向電極５
を形成した基板１とを対向して配置し、これら基板１と
基板２の間に液晶１０を充填して構成される。このと
き、基板１と基板２の各向かい合う表面には、液晶配向
膜６と液晶配向膜７がそれぞれ形成され、さらに、基板
１と基板２の間には基板の間隙を面内で一定に保つため
に柱状のスペーサが配置される。ここで、柱状のスペー
サは、金属部９とレジスト部８とから構成されている。
尚、柱状のスペーサの金属部９は、柱状のスペーサと基
板面とが接する表面の少なくとも一方に形成されていれ
ばよい。さらに、金属部９は、柱状のスペーサの基板面
から柱状のスペーサの外周側面の一部に連続して形成さ
れていてもよい。 【００２４】次に、この液晶表示装置の製造方法につい
て説明する。 【００２５】まず、基板２上にタンタル、アルミニウ
ム、モリブデン、チタン、銅、インジウム酸化錫、ドー
プされたシリコンまたはこれらの物質を含む導電体を用
いてゲート電極をスパッタリング法により３００ｎｍの
膜厚で所定の形状に形成し、その上に酸化シリコン、窒
化シリコン、酸化タンタル等の絶縁体を用いてゲート絶
縁膜１００〜３００ｎｍの膜厚で所定の形状に形成し
た。尚、ゲート絶縁膜は、ゲート電極が酸化タンタルの
場合には陽極酸化により形成することができ、その他の
材料の場合にはプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成するこ
とができる。 【００２６】次に、アモルファスシリコンを用いプラズ
マＣＶＤ法により半導体層を５０ｎｍの膜厚で形成し、
続いてｎ＋アモルファスシリコン層を形成し、いずれも
所定の形状にパターニングした。尚、ｎ＋アモルファス
シリコン層は、プラズマＣＶＤ法で１０〜２０ｎｍの膜
厚で形成することができ、またはアモルファスシリコン
を用いた半導体層にマスクを介して選択的にＰ（リン）
を打ち込むイオンドーピング法により形成することがで
きる。 【００２７】次に、タンタル、アルミニウム、モリブデ
ン、チタン、銅、インジウム酸化錫、ドープされたシリ
コンまたはこれらの物質を含む導電体を用いてソース／
ドレイン電極を３００〜５００ｎｍの膜厚で所定の形状
に形成し、その上に酸化シリコン、窒化シリコン、酸化
タンタル等の絶縁体を用いてプラズマＣＶＤ法により３
００〜５００ｎｍの膜厚で層間絶縁膜を所定の形状に形
成して、薄膜トランジスタ３を構成した。 【００２８】さらに、その上にインジウム酸化錫を用い
てスパッタリング法により５０〜１００ｎｍの膜厚で画
素電極４を所定の形状に形成した。反射型で用いる場合
は、画素電極はアルミニウムなどの金属を用いてスパッ
タリング法により１００〜３００ｎｍの膜厚で形成して
もよい。 【００２９】このようにして形成した基板２と、必要で
あればブラックマトリクスやカラーフィルタを形成し、
インジウム酸化錫などを用いて透明電極からなる対向電
極５を形成した基板１の両方に、ポリイミドなどの耐熱
性樹脂を用いて液晶配向膜６、７を形成し、ラビング法
などの方法で表面を所定の方向に配向処理した。 【００３０】ここで、基板間の間隙を一定に制御するス
ペーサの形成方法について、図２に従って説明する。 【００３１】まず、図２（ａ）に示すように、耐熱性高
分子材料でできたベースフィルム１１上にアルミニウム
等からなる金属層１２を真空蒸着法により１００ｎｍの
膜厚で形成した。尚、この金属層１２は、アルミニウム
を例にして説明するが、これは他の金属、例えば、タン
タル、モリブデン、チタン、クロムなどでもよく、ま
た、直視で用いる場合は特に、酸化チタン、酸化クロム
など光を吸収する材料を用いることが好ましい。また、
金属層１２を形成する方法としてスパッタリング法を用
いることもできる。 【００３２】次に、図２（ｂ）に示すように、スペーサ
の高さを構成するドライフィルムレジスト１３を金属層
１２上に均一に貼り付ける。尚、このドライフィルムレ
ジスト１３は、上下の基板間で通電リークを防止するた
めに、絶縁性高分子からなっている。 【００３３】次に、図２（ｃ）に示すように、ドライフ
ィルムレジスト１３にマスク１４を介して選択的に光１
５を照射して、柱状のスペーサのパターンに感光させ
る。その後、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイ
ドライド）により現像処理を行うことにより柱状のスペ
ーサのレジスト部８を所定の形状に形成した。尚、ここ
では、ドライフィルムレジスト１３がネガ型レジストの
場合について説明しており、光１５を照射して感光した
部分は架橋反応または重合反応が誘起されて固化し、現
像処理により基板上に残る。また、ドライフィルムレジ
スト１３が、これ以外のポジ型レジストでも、同様に柱
状のスペーサのレジスト部８のパターン形状を形成する
ことができる。この場合、光１５を照射して感光した部
分は分解され、現像処理により基板から除去されるの
で、マスク１４をネガ型レジストの場合とは反転させた
ものを用いる。ドライフィルムレジスト１３の材料とし
ては、環化イソプレンゴム系、フェノール樹脂系、ノボ
ラック樹脂系、アクリレート系のものが好ましく、特
に、環化イソプレンゴム系、フェノール樹脂系、ノボラ
ック樹脂系がより好ましい。また、柱状のスペーサの基
板面に対して平行な断面の形状は、円、楕円、外周が滑
らかな曲線により構成される面、外周が滑らかな曲線と
直線により構成される面、外周が複数の直線により構成
される面（例えば三角形、四角形、正方形、長方形など
の多角形）などにすることができ、円及び楕円がより好
ましい。また、柱状のスペーサは、基板面に形成する数
を厳密に制御することができ、例えば１画素に１個の割
合で配置することが可能であり、１画素の画素電極の大
きさに従って、適宜、柱状のスペーサの数を決定するこ
とができる。 【００３４】次に、図２（ｄ）に示すように、露出した
アルミニウム部分を酸（この場合Ａｌエッチャント）に
よりエッチングすることによって、柱状のスペーサの金
属部９を形成して、ベースフィルム１１上に金属部９と
レジスト部８からなる柱状のスペーサを形成した。尚、
レジスト部８及びベースフィルム１１は、耐酸性材料で
あるので、露出したアルミニウムのみを効率的に除去す
ることができる。また、柱状のスペーサがレジスト部８
と金属部９とが積層されている構成であるので、スペー
サに入射してくる光を金属部９で遮断できることによ
り、基板上のいずれの場所に柱状のスペーサを配置して
もよい。したがって、スペーサを配置する位置精度に厳
密さを要求されないので、簡単な工程で製造でき、さら
なる液晶装置の高精細化による画素の微細化にも十分対
応することができる。 【００３５】次に、図２（ｅ）に示すように、柱状のス
ペーサが形成されたベースフィルム基板１６を、薄膜ト
ランジスタが形成された基板１７に、柱状のスペーサの
レジスト部８が接するように向かい合わせて、圧着す
る。その後、ベースフィルム１１を剥がして、柱状のス
ペーサを薄膜トランジスタが形成された基板１７上に形
成した。尚、柱状のスペーサを薄膜トランジスタが形成
された基板１７上に圧着して形成する際に、同時に加熱
（例えば２００℃程度）しても良い。また、圧着は、柱
状のスペーサが形成されたベースフィルム基板１６を、
回転ローラに取り付けて、薄膜トランジスタが形成され
た基板１７に、一部を接触させて、回転ローラを回転さ
せるとともに、薄膜トランジスタが形成された基板１７
を移動させることにより、柱状のスペーサを順次、薄膜
トランジスタが形成された基板１７上に形成することが
できる。この場合、回転ローラを加熱することにより、
柱状のスペーサを加熱しながら圧着することができる。 【００３６】このようにして形成した基板２とシール樹
脂パターンを形成した対向基板１とを貼り合わせ、液晶
１０を封入することにより、液晶パネルを得ることがで
きた。尚、シール樹脂の材料として、エポキシ系の熱硬
化性樹脂またはエポキシ系の光硬化性樹脂等を用いるこ
とができる。また、液晶材料としては、表示モードによ
り適宜選択でき、本実施の形態では、ＴＮ（ツイストネ
マティック）モードにより表示を行うので、例えばＺＬ
Ｉ−４７９２（メルクジャパン（株）社製）のネマティ
ック液晶等を用いることができる。 【００３７】このパネルと２枚の偏光板を組み合わせ、
ドライバＩＣを実装し、駆動回路と接続することによ
り、液晶表示装置を得た。 【００３８】このようにして作製した液晶表示装置で
は、スペーサを起因とした光漏れがなく、非常に均一性
に優れ、かつコントラストが大きくなることにより極め
て良好な表示品位を得ることができた。 【００３９】この装置の表示コントラストが約４００で
あるのに対し、単にスペーサを散布しただけの同種の装
置では、コントラストは１００であった。 【００４０】尚、ここでは表示装置を例にしたが、本発
明の液晶パネルを情報処理装置などに用いた場合でも、
情報の誤認を低減するなどの効果が認められた。 【００４１】 【発明の効果】本発明の液晶装置の製造方法は、２枚の
基板間に液晶を挟持した液晶装置の製造方法において、
ベースフィルム上に金属またはその化合物を真空蒸着法
により形成し、スペーサの高さを構成するドライフィル
ムレジストを前記金属またはその化合物上に均一に貼り
付けた後、前記ドライフィルムレジストにマスクを介し
て選択的に光を照射した後、テトラメチルアンモニウム
ハイドライドにより現像処理を行うことにより、前記ド
ライフィルムレジストを柱状のスペーサのレジスト部と
して所定の形状に形成し、露出した前記金属またはその
化合物を酸によりエッチングして、前記金属またはその
化合物の堆積された柱状のスペーサの金属部を形成し、
前記ベースフィルム上に前記金属部とレジスト部からな
る柱状のスペーサを形成した後、前記ベースフィルムを
前記一方の基板に、前記柱状のスペーサのレジスト部が
接するように向かい合わせて圧着し、その後、前記ベー
スフィルムを剥がすことにより、前記一方の基板に前記
金属またはその化合物の堆積された前記柱状のスペーサ
を貼り付けるので、スペーサの形成とスペーサ部分を遮
光する部分を同時に基板面に形成することができ、プロ
セスを簡略化することができる。さらに、個々のスペー
サを異なった場所に分離して確実に形成することができ
る。また、柱状のスペーサのレジスト部をドライフィル
ムレジストにより構成することで、従来の塗布方式のレ
ジスト材料に比べて、均一な膜厚を形成するのに要する
材料を効率的に使用することができるようになり、材料
費の削減を行うことができる。また、柱状のスペーサが
レジスト部と金属部とが積層されている構成であるの
で、スペーサに入射してくる光を金属部で遮断できるこ
とにより、基板上のいずれの場所に柱状のスペーサを配
置してもよい。したがって、スペーサを配置する位置精
度に厳密さを要求されないので、簡単な工程で製造で
き、さらなる液晶装置の高精細化による画素の微細化に
も十分対応することができる。 【００４２】 【００４３】 【００４４】 【００４５】 【００４６】
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の液晶表示装置の断面構造図である。 【図２】本発明の柱状のスペーサの製造工程図である。 【図３】従来の液晶表示装置の断面構造図である。 【符号の説明】 １ 基板 ２ 基板 ３ 薄膜トランジスタ ４ 画素電極 ５ 対向電極 ６ 液晶配向膜 ７ 液晶配向膜 ８ 柱状のスペーサのレジスト部 ９ 柱状のスペーサの金属部 １０ 液晶 １１ ベースフィルム １２ 金属層 １３ ドライフィルムレジスト １４ フォトマスク １５ 光 １６ 柱状のスペーサが形成されたベースフィルム
基板 １７ 薄膜トランジスタが形成された基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−59228（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−67135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−240930（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−37627（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−223813（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1339

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ２枚の基板間に液晶を挟持した液晶装置
    の製造方法において、 ベースフィルム上に金属またはその化合物を真空蒸着法
    により形成し、スペーサの高さを構成するドライフィル
    ムレジストを前記金属またはその化合物上に均一に貼り
    付けた後、 前記ドライフィルムレジストにマスクを介して選択的に
    光を照射した後、テトラメチルアンモニウムハイドライ
    ドにより現像処理を行うこと により、前記ドライフィル
    ムレジストを柱状のスペーサのレジスト部として所定の
    形状に形成し、 露出した前記金属またはその化合物を酸によりエッチン
    グして、前記金属またはその化合物の堆積された柱状の
    スペーサの金属部を形成し、前記ベースフィルム上に前
    記金属部とレジスト部からなる柱状のスペーサを形成し
    た後、 前記ベースフィルムを前記一方の基板に、前記柱状のス
    ペーサのレジスト部が接するように向かい合わせて圧着
    し、その後、前記ベースフィルムを剥がすことにより、
    前記一方の基板に前記金属またはその化合物の堆積され
    た前記柱状のスペーサを貼り付けることを特徴とする液
    晶装置の製造方法。
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