JPH04318816A - Liquid crystal display device and its manufacture - Google Patents
Liquid crystal display device and its manufactureInfo
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Classifications
-
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置に
関し、とくに液晶を挟持する基板の間隔の保持に特徴を
有する液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device characterized in that the distance between substrates sandwiching liquid crystals is maintained.
【0002】0002
【従来の技術】液晶表示装置は、透明電極を設けたガラ
ス等の透明な基板を1ないし10μm程度のギャップを
設けてその間に液晶物質を封入し、電極間に印加した電
圧によって液晶を一定の方向に配向させることによって
形成される透明部分と不透明部分によって画像を表示し
ている。カラー液晶表示装置はいずれかの透明電極基板
上に光の三原色に対応する赤(R)、緑(G)、青(B
)の三色のカラーフィルターを設けており、液晶のシャ
ッター作用によって3原色を加色して所望の色を表示し
ている。BACKGROUND OF THE INVENTION A liquid crystal display device consists of a transparent substrate such as glass provided with transparent electrodes, a gap of about 1 to 10 μm, and a liquid crystal material sealed in between, and a voltage applied between the electrodes to control the liquid crystal. An image is displayed by transparent and opaque areas formed by aligning the image. A color liquid crystal display device displays red (R), green (G), and blue (B) corresponding to the three primary colors of light on any transparent electrode substrate.
) is provided, and the three primary colors are added to display the desired color using the shutter action of the liquid crystal.
【0003】カラー液晶表示装置用のカラーフィルター
は、透明基板、着色層、保護膜、透明導電膜という順に
積層されており、RGBの三原色の位置に対向する電極
あるいは薄膜トランジスタを形成した透明基板とを数μ
mの間隔を保持し液晶物質を封入して液晶表示装置を形
成している。A color filter for a color liquid crystal display device has a transparent substrate, a colored layer, a protective film, and a transparent conductive film laminated in this order, and a transparent substrate on which electrodes or thin film transistors are formed facing each other at the positions of the three primary colors of RGB. A few μ
A liquid crystal display device is formed by keeping a distance of m and filling a liquid crystal material.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】カラー液晶表示装置に
は、液晶の駆動方法によって単純マトリックス方式とア
クティブマトリックス方式があるが、最近ではパーソナ
ルコンピュータなどの表示装置用には画質に優れ、それ
ぞれの画素を確実に制御することが可能であり、また動
作速度も速いアクティブマトリックス方式の採用が進め
られている。[Problems to be Solved by the Invention] Color liquid crystal display devices include a simple matrix type and an active matrix type depending on the method of driving the liquid crystal.Recently, color liquid crystal display devices have excellent image quality for display devices such as personal computers, and each pixel The active matrix method is being adopted because it can reliably control the flow rate and operate at high speed.
【0005】アクティブマトリックス方式の液晶表示装
置では各画素毎に薄膜トランジスタ(TFT)素子をガ
ラス基板上に形成し、各素子のスイッチング作用によっ
て各画素の液晶のシャッター作用を制御している。これ
らの素子の対極には一様な透明電極が形成されている。In an active matrix type liquid crystal display device, a thin film transistor (TFT) element is formed on a glass substrate for each pixel, and the shutter action of the liquid crystal of each pixel is controlled by the switching action of each element. A uniform transparent electrode is formed on the opposite electrode of these elements.
【0006】透明電極には、酸化錫、酸化インジウムお
よびITOと称するこれらの複合酸化物が使用されてい
る。透明電極の成膜方法には、蒸着、イオンプレーティ
ング、スパッタリング等の各種の方法があるが、カラー
フィルターの透明電極の基体となる保護膜は合成樹脂で
形成されているので保護膜の耐熱性の面から比較的低温
での成膜が可能な方法が求められている。このためにカ
ラーフィルター用の透明電極の製造にはスパッタリング
が広く用いられている。[0006] Tin oxide, indium oxide, and a composite oxide of these called ITO are used for the transparent electrode. There are various methods for forming transparent electrodes, such as vapor deposition, ion plating, and sputtering. However, since the protective film that forms the base of the transparent electrode of the color filter is made of synthetic resin, the heat resistance of the protective film is limited. In view of this, there is a need for a method that allows film formation at relatively low temperatures. For this reason, sputtering is widely used to manufacture transparent electrodes for color filters.
【0007】TFTを用いた液晶表示装置の断面構造を
図4で示すが、液晶表示装置41はカラーフィルター4
2とTFTを形成した対向基板43とを所定の間隔を設
けて対向させ、カラーフィルターとTFT基板はエポキ
シ樹脂等に補強用の繊維を混合したシール剤44によっ
て接合している。カラーフィルターとTFT基板で形成
される空間には液晶45が封入されているが、カラーフ
ィルターとTFT基板との間隔を正確に保持しないと、
液晶層の厚みの相違により液晶の旋光特性の差が生じて
液晶が着色をしたり、あるいは色のむらが生じて正しく
表示されなくなるという現象が生じるので、液晶にスペ
ーサー46と称する3μmないし10μmの合成樹脂、
ガラス、アルミナ等からなる粒子あるいは棒状体を多数
混合し、液晶挟持間隔の保持を図っていた。FIG. 4 shows a cross-sectional structure of a liquid crystal display device using TFT.
2 and a counter substrate 43 on which TFTs are formed are opposed to each other with a predetermined interval, and the color filter and the TFT substrate are bonded by a sealant 44 made of epoxy resin or the like mixed with reinforcing fibers. A liquid crystal 45 is sealed in the space formed by the color filter and the TFT substrate, but if the distance between the color filter and the TFT substrate is not maintained accurately,
Differences in the thickness of the liquid crystal layer cause differences in the optical rotation properties of the liquid crystal, causing the liquid crystal to be colored or causing color unevenness, resulting in incorrect display. resin,
A large number of particles or rod-shaped bodies made of glass, alumina, etc. were mixed to maintain the liquid crystal sandwiching distance.
【0008】スペーサーとして100個/mm2 程度
の大量の粒子を液晶に混合しているので、粘性の高い液
晶と混合して挟持間隔内に注入した場合には、均一にス
ペーサーが分散せずに、スペーサーが一部にたまるとい
う現象が生じることがある。[0008] Since a large number of spacer particles (approximately 100 pieces/mm2) are mixed into the liquid crystal, when mixed with highly viscous liquid crystal and injected into the sandwiching interval, the spacers are not uniformly dispersed. A phenomenon in which the spacer accumulates in some areas may occur.
【0009】このような現象が生じると、スペーサーが
集まった部分の表示品質が悪化し、また間隔の正確な保
持の面でも問題があった。[0009] When such a phenomenon occurs, the display quality of the area where the spacers are gathered deteriorates, and there is also a problem in maintaining accurate spacing.
【0010】0010
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した問
題点を解決する手段を検討した結果、液晶表示装置のカ
ラーフィルターとこれに対向するTFT等の基板との間
の間隔を正確に保持するために、液晶にスペーサーを混
合せずに、カラーフィルターあるいはこれに対向する基
板の少なくともいずれか一方の液晶の挟持領域に、両者
の間隔を所定の間隔に保持するスペーサーを設けたもの
である。[Means for Solving the Problems] The present inventors have investigated means for solving the above-mentioned problems, and as a result, the present inventors have determined that the distance between the color filter of a liquid crystal display device and a substrate such as a TFT facing it can be accurately adjusted. In order to hold the liquid crystal, a spacer is provided in the sandwiching area of the liquid crystal of at least one of the color filter or the substrate facing the color filter to maintain the distance between the two at a predetermined distance, without mixing a spacer with the liquid crystal. be.
【0011】本発明は、カラーフィルターあるいはカラ
ーフィルターに対向するTFT等の基板上の液晶を挟持
した領域すなわち表示面上にスペーサーを形成したもの
あり、保護膜の材料には、各種の合成樹脂を使用するこ
とが可能であるが、とくに紫外線によって硬化する紫外
線硬化性樹脂を利用するならば、塗布した樹脂層上にフ
ォトレジストの層を形成しなくとも、紫外線硬化性樹脂
の塗布層上に直接にフォトマスクを用いて紫外線によっ
て露光した後に現像することによってスペーサーを形成
することが可能となる。紫外線硬化性樹脂としては光重
合性アクリレートオリゴマーと多官能光重合性アクリレ
ートモノマーからなるものを用いることができる。光重
合性アクリレートオリゴマーとしては、分子量1000
〜2000程度のものが好ましく、ポリエステルアクリ
レートまたは、フェノールノボラックエポキシアクリレ
ート、o−クレゾールノボラックエポキシアクリレート
等のエポキシアクリレートあるいは、ポリウレタンアク
リレート、ポリエーテルアクリレート、オリゴマアクリ
レート、アルキドアクリレート、ポリオールアクリレー
ト、メラミンアクリレート等をあげることができ、多官
能光重合性アクリレートモノマーとしては、1,4ブタ
ンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジア
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレー
ト等が挙げられる。[0011] The present invention has a spacer formed on a color filter or a region on a substrate such as a TFT facing the color filter that sandwiches a liquid crystal, that is, on the display surface, and various synthetic resins are used as the material for the protective film. However, if a UV-curable resin that is cured by ultraviolet light is used, it is possible to directly coat the coated layer of the UV-curable resin without forming a photoresist layer on the coated resin layer. Spacers can be formed by exposing the photomask to ultraviolet light and then developing it. As the ultraviolet curable resin, one consisting of a photopolymerizable acrylate oligomer and a polyfunctional photopolymerizable acrylate monomer can be used. The photopolymerizable acrylate oligomer has a molecular weight of 1000
~2000 is preferable, and examples include polyester acrylate, epoxy acrylate such as phenol novolac epoxy acrylate, o-cresol novolac epoxy acrylate, polyurethane acrylate, polyether acrylate, oligomer acrylate, alkyd acrylate, polyol acrylate, melamine acrylate, etc. The polyfunctional photopolymerizable acrylate monomers include 1,4 butanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate,
Examples include pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol acrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, and the like.
【0012】さらに、上記のような光重合性アクリレー
トオリゴマーに多官能光重合性アクリレートモノマーを
添加した光重合性の樹脂に比べて光重合性アクリレート
オリゴマーとエポキシ樹脂との混合物に一つの分子内に
複数の官能基を有する多官能光重合性アクリレートモノ
マーを添加した感光性アクリル樹脂を用いることにより
、樹脂の橋かけ度を高めて剛直で硬度が大きいスペーサ
ーを得ることができる。Furthermore, compared to the photopolymerizable resin in which a polyfunctional photopolymerizable acrylate monomer is added to the photopolymerizable acrylate oligomer as described above, the mixture of the photopolymerizable acrylate oligomer and the epoxy resin has a By using a photosensitive acrylic resin to which a polyfunctional photopolymerizable acrylate monomer having a plurality of functional groups is added, it is possible to increase the crosslinking degree of the resin and obtain a spacer that is rigid and hard.
【0013】このような目的で使用可能な光重合性アク
リレートオリゴマーとしては、分子量1000〜200
0程度のものが好ましく、ポリエステルアクリレートま
たは、フェノールノボラックエポキシアクリレート、o
−クレゾールノボラックエポキシアクリレート等のエポ
キシアクリレートあるいは、ポリウレタンアクリレート
、ポリエーテルアクリレート、オリゴマアクリレート、
アルキドアクリレート、ポリオールアクリレート、メラ
ミンアクリレート等をあげることができる。Photopolymerizable acrylate oligomers that can be used for this purpose include those with a molecular weight of 1000 to 200.
About 0 is preferable, and polyester acrylate or phenol novolac epoxy acrylate, o
- Epoxy acrylate such as cresol novolac epoxy acrylate, polyurethane acrylate, polyether acrylate, oligomer acrylate,
Examples include alkyd acrylate, polyol acrylate, and melamine acrylate.
【0014】エポキシ樹脂としては以下に化学構造式1
および化学構造式2で示すフェノールノボラック型のエ
ポキシ樹脂あるいはクレゾールノボラック型のエポキシ
樹脂をあげることができる。The epoxy resin has the following chemical structural formula 1.
and a phenol novolak type epoxy resin or a cresol novolac type epoxy resin shown by chemical structural formula 2.
【0015】[0015]
【化1】[Chemical formula 1]
【0016】また、多官能光重合性アクリレートモノマ
ーとしては、1,4ブタンジオールジアクリレート、ジ
エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアク
リレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、
ペンタエリスリトールアクリレート、ジペンタエリスリ
トールヘキサアクリレート等が挙げられる。[0016] As the polyfunctional photopolymerizable acrylate monomer, 1,4 butanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate,
Examples include pentaerythritol acrylate and dipentaerythritol hexaacrylate.
【0017】スペーサーの形成方法は、カラーフィルタ
ー上にスペーサーを設ける場合には、透明基板上に設け
た着色層上に、光重合性アクリレートオリゴマー、フェ
ノールノボラック型のエポキシ樹脂、多官能光重合性ア
クリレートモノマーに重合開始剤、エポキシ硬化剤を添
加した感光性樹脂をスピンナー法、ロール法、スプレイ
法、スクリーン印刷法などの任意の塗布方法によって塗
布した後に所定のフォトマスクを用いて紫外線を照射し
て必要な箇所を硬化し、紫外線が照射されなかった部分
の未硬化の感光性樹脂を溶剤で溶解除去することによっ
て保護膜を形成し、次いで、保護膜上にはカラーフィル
ターの全面にわたり、DCマグネトロンスパッタリング
法によって、電気抵抗などの特性に優れたITO膜を成
膜した後に、光重合性アクリレートオリゴマー、フェノ
ールノボラック型のエポキシ樹脂、多官能光重合性アク
リレートモノマーに重合開始剤、エポキシ硬化剤を添加
した感光性樹脂をスピンナー法、ロール法、スプレイ法
、スクリーン印刷法などの任意の塗布方法によって液晶
層の挟持間隔に相当する6μmないしは10μm程度の
厚みに塗布した後に所定のフォトマスクを用いて紫外線
を照射してスペーサーの形成箇所を硬化し、紫外線が照
射されなかった部分の未硬化の感光性樹脂を溶剤で溶解
除去することによってスペーサーを形成することができ
る。When providing a spacer on a color filter, the method for forming a spacer is to apply a photopolymerizable acrylate oligomer, a phenol novolac type epoxy resin, a multifunctional photopolymerizable acrylate on a colored layer provided on a transparent substrate. A photosensitive resin in which a polymerization initiator and an epoxy curing agent are added to a monomer is applied by any coating method such as a spinner method, a roll method, a spray method, or a screen printing method, and then ultraviolet rays are irradiated using a prescribed photomask. A protective film is formed by curing the necessary parts and dissolving and removing the uncured photosensitive resin in the parts that were not irradiated with ultraviolet rays with a solvent. After forming an ITO film with excellent properties such as electrical resistance by sputtering, a polymerization initiator and epoxy curing agent are added to the photopolymerizable acrylate oligomer, phenol novolac type epoxy resin, and multifunctional photopolymerizable acrylate monomer. The photosensitive resin is applied to a thickness of about 6 μm to 10 μm, which corresponds to the sandwiching interval of the liquid crystal layer, by any coating method such as a spinner method, roll method, spray method, or screen printing method, and then exposed to ultraviolet rays using a prescribed photomask. The spacer can be formed by curing the area where the spacer is to be formed by irradiating it with ultraviolet rays, and dissolving and removing the uncured photosensitive resin in the area that was not irradiated with ultraviolet rays using a solvent.
【0018】スペーサー用の紫外線硬化性樹脂の塗布層
を設ける前に、シランカップリング剤などをITO膜上
に塗布して密着性を高めることができる。Before forming a coating layer of an ultraviolet curable resin for a spacer, a silane coupling agent or the like can be coated on the ITO film to improve adhesion.
【0019】以上の説明では着色層上に保護膜を設けた
後にITO膜を形成する方法について述べたが、保護膜
を形成せずに直接にITO膜を形成し、その面上にスペ
ーサーを形成しても良い。In the above explanation, a method was described in which an ITO film is formed after a protective film is provided on the colored layer, but it is also possible to form an ITO film directly without forming a protective film, and then form a spacer on the surface of the ITO film. You may do so.
【0020】さらに、本発明のスペーサーは、保護膜上
に保護膜と同一の材料によって形成することによって、
下地層である保護膜との密着強度の大きなスペーサーを
形成することも可能である。この場合には、スペーサー
を形成したのちにITO膜をスパッタリングで形成する
と、スペーサー上にもITO膜が形成されて対極との間
に導電接続が形成されるので、あらかじめスペーサー上
をマスキング処理をしてスペーサー上にはITO膜が形
成されないようにしたり、あるいは形成されたITO膜
をエッチングによってスペーサー上から除去することが
必要となる。Furthermore, the spacer of the present invention can be formed on the protective film using the same material as the protective film.
It is also possible to form a spacer with high adhesion strength to the protective film that is the underlying layer. In this case, if the ITO film is formed by sputtering after forming the spacer, the ITO film will also be formed on the spacer and a conductive connection will be formed between the counter electrode, so masking the spacer must be done in advance. It is necessary to prevent the ITO film from being formed on the spacer, or to remove the formed ITO film from the spacer by etching.
【0021】また、カラーフィルター側にスペーサーを
形成する方法以外に、対向するTFT基板上にスペーサ
ーを形成しても良い。In addition to the method of forming spacers on the color filter side, spacers may also be formed on the opposing TFT substrates.
【0022】[0022]
【作用】本発明は、液晶表示装置において、液晶層を挟
持する少なくともいずれか一方の基板上に、両基板を所
定の間隔を設けて保持することが可能であるスペーサー
を形成したので、液晶中にはスペーサーの粒子等を分散
させる必要がない。以下に本発明の実施例を示し、更に
詳細に説明する。[Function] In the liquid crystal display device of the present invention, a spacer is formed on at least one of the substrates sandwiching the liquid crystal layer, which can hold both substrates at a predetermined distance. There is no need to disperse spacer particles etc. Examples of the present invention will be shown below and explained in more detail.
【0023】[0023]
【実施例】本発明の液晶表示装置を図面を参照して説明
する。図1は、カラーフィルターにスペーサーを形成し
た液晶表示装置の1実施例を示す部分断面図である。液
晶表示装置1はカラーフィルター2とこれに対向するT
FT等の対向基板3から構成されており、カラーフィル
ターはガラス基板4上に金属クロムなどからなるブラッ
クマトリックス5が形成されており、ブラックマトリッ
クスを境界にしてR(赤)、G(緑)、B(青)の3原
色からなる着色層6が形成されている。着色層上には透
明な合成樹脂からなる保護膜7が設けられており、保護
膜上にはITO等からなる透明電極膜8を形成しており
、透明電極膜上には合成樹脂からなるスペーサー9が設
けられている。そして、カラーフィルターと対向基板の
液晶と接するそれぞれの面には配向膜12が形成されて
おり、エポキシ樹脂等のシール剤10によって接合され
て、カラーフィルターと対向基板の間には液晶11が封
入されている。スペーサーを形成する場所は、着色層を
区画するブラックマトリックス上などが表示品質に影響
を与えないので好ましい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A liquid crystal display device according to the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one embodiment of a liquid crystal display device in which a spacer is formed on a color filter. The liquid crystal display device 1 includes a color filter 2 and a T facing the color filter 2.
It is composed of a counter substrate 3 such as FT, and the color filter has a black matrix 5 made of metal chromium etc. formed on a glass substrate 4, and R (red), G (green), A colored layer 6 made of three primary colors of B (blue) is formed. A protective film 7 made of transparent synthetic resin is provided on the colored layer, a transparent electrode film 8 made of ITO or the like is formed on the protective film, and a spacer made of synthetic resin is formed on the transparent electrode film. 9 is provided. An alignment film 12 is formed on each surface of the color filter and the counter substrate in contact with the liquid crystal, and is bonded with a sealant 10 such as epoxy resin, and a liquid crystal 11 is sealed between the color filter and the counter substrate. has been done. The spacer is preferably formed on the black matrix that partitions the colored layer, since this does not affect the display quality.
【0024】図2には、カラーフィルターの一部の着色
画素の平面図を示すが、カラーフィルター21の着色画
素22は、ブラックマトリックス23で区画されており
、着色画素の周囲には表示に有効でない部分が形成され
ているので、この部分にスペーサー24を設けることが
できる。着色画素の大きさは縦0.3mm、横0.1m
m程度の小さなものであるが、その一部には対向するT
FT基板などに形成された素子が表示面から見えないよ
うにするための領域が設けられることがある。スペーサ
ーをそのような領域に設けるならば表示にはなんら障害
とはならない。また、縦0.3mm、横0.1mmの着
色画素に1個のスペーサーを設けるならば、1mm2
には約33個のスペーサーが形成可能である。この数は
通常の液晶にスペーサーを混合した場合の数字である1
00個/mm2 という値に比べて小さいが、表示面全
体にわたり均一に配置しているので、このような数のス
ペーサーによって充分に目的を達することが可能である
。FIG. 2 shows a plan view of some of the colored pixels of the color filter. The colored pixels 22 of the color filter 21 are divided by a black matrix 23, and the colored pixels are surrounded by pixels that are effective for display. Since there is a portion where the spacer 24 is not attached, the spacer 24 can be provided in this portion. The size of the colored pixel is 0.3 mm in height and 0.1 m in width.
Although it is small, about m, some of it has an opposing T
A region may be provided to prevent elements formed on an FT substrate or the like from being seen from the display surface. If a spacer is provided in such an area, it will not interfere with display. Also, if one spacer is provided for a colored pixel with a length of 0.3 mm and a width of 0.1 mm, the spacer will be 1 mm2.
Approximately 33 spacers can be formed. This number is 1 when a spacer is mixed with a normal liquid crystal.
Although this value is smaller than the value of 00 spacers/mm2, since they are uniformly arranged over the entire display surface, it is possible to sufficiently achieve the purpose with such a number of spacers.
【0025】更に、図3はカラーフィルターの着色層を
利用したスペーサーの形成方法を示すものであるが、カ
ラーフィルター31の基板には、着色層とした赤、緑お
よび青の3色の着色画素を形成する際に、図では赤の着
色画素である第一色目の着色画素32を形成した上に、
第2色目の着色画素33である緑が部分的に赤の着色画
素を覆うフォトマスクを用いて露光して緑の着色画素を
形成し、ついで第3色目の着色画素34である青のフォ
トマスクにもスペーサーを形成すべき箇所にも着色画素
が形成可能となるようなフォトマスクを用いて、スペー
サー形成箇所にも青の着色画素を形成した後に、ITO
膜等の透明電極膜35を成膜し、最後にスペーサー36
を形成しても良い。このような方法によれば、着色画素
の積み重ねによってスペーサーの高さを確保することが
できるので、透明電極膜上に形成するスペーサーの高さ
は厚みの薄いものでも良い。Furthermore, FIG. 3 shows a method of forming a spacer using a colored layer of a color filter. The substrate of the color filter 31 has three colored pixels of red, green and blue as a colored layer. When forming, in addition to forming the first colored pixel 32, which is the red colored pixel in the figure,
The green coloring pixel 33 of the second color is exposed using a photomask that partially covers the red coloring pixel to form a green coloring pixel, and then the third coloring pixel 34 is exposed using a blue photomask. Using a photomask that allows colored pixels to be formed also at the locations where spacers are to be formed, blue colored pixels are also formed at the spacer locations, and then ITO is applied.
A transparent electrode film 35 such as a film is formed, and finally a spacer 36 is formed.
may be formed. According to this method, the height of the spacer can be ensured by stacking colored pixels, so the height of the spacer formed on the transparent electrode film may be thin.
【0026】スペーサーの材質としては多くのものを用
いることが可能であるが、光重合性アクリレートオリゴ
マーに多官能光重合性アクリレートモノマーを添加した
感光性樹脂は、硬化後の特性に優れているので好ましい
。Although many materials can be used for the spacer, a photosensitive resin made by adding a multifunctional photopolymerizable acrylate monomer to a photopolymerizable acrylate oligomer has excellent properties after curing. preferable.
【0027】光重合性アクリレートオリゴマーとしては
、ポリエステルアクリレートまたは、フェノールノボラ
ックエポキシアクリレート、o−クレゾールノボラック
エポキシアクリレート等のエポキシアクリレートあるい
は、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレ
ート、オリゴマアクリレート、アルキドアクリレート、
ポリオールアクリレート、メラミンアクリレート等をあ
げることができ、多官能光重合性アクリレートモノマー
としてはモノマーとしては、1,4ブタンジオールジア
クリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネ
オペンチルグリコールジアクリレート、ペンタエリスリ
トールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリ
アクリレート、ペンタエリスリトールアクリレート、ジ
ペンタエリスリトールヘキサアクリレート等があげられ
る。Examples of the photopolymerizable acrylate oligomer include polyester acrylate, epoxy acrylate such as phenol novolac epoxy acrylate, o-cresol novolac epoxy acrylate, polyurethane acrylate, polyether acrylate, oligomer acrylate, alkyd acrylate,
Polyol acrylate, melamine acrylate, etc. can be mentioned, and examples of the polyfunctional photopolymerizable acrylate monomer include 1,4 butanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, pentaerythritol triacrylate, and trimethylol. Examples include propane triacrylate, pentaerythritol acrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, and the like.
【0028】さらに光重合性樹脂中に開始剤としてベン
ゾフェノンあるいは、イルガキュアー184、イルガキ
ュアー907、イルガキャアー651(いずれもチバガ
イギー社商品名)、ダロキュアー(メルク社商品名)な
どを固形分比1〜3%程度添加してもよい。Furthermore, in the photopolymerizable resin, as an initiator, benzophenone, Irgacure 184, Irgacure 907, Irgacure 651 (all brand names of Ciba Geigy Co., Ltd.), Darocure (trade name of Merck Co., Ltd.), etc. are added at a solid content ratio of 1 to 3. % may be added.
【0029】とくに好適な光重合性アクリレートオリゴ
マーと多官能性光重合性モノマーの配合比(重量%)は
配合例1
フェノールノボラックエポキシアクリレート …
60%トリメチロールプロパントリアクリレート
…17%ジペンタエリスリトールヘキサアクリレ
ート …20%イルガキュアー184
…3%配合例
2
O−クレゾールノボラックエポキシアクリレート…60
%ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
…38%イルガキュアー184
…2%配合例3
ポリウレタンアクリレート
…50%ジペンタエリスリトールヘキサ
アクリレート …48%イルガキュアー651
…2
%配合例4
メラミンアクリレート
…70%トリメチロールプロパント
リアクリレート …27%イルガキュアー1
84
…2%等をあげることができる。A particularly suitable blending ratio (% by weight) of the photopolymerizable acrylate oligomer and the polyfunctional photopolymerizable monomer is shown in Blend Example 1: Phenol novolak epoxy acrylate...
60% trimethylolpropane triacrylate
…17% dipentaerythritol hexaacrylate …20% Irgacure 184
...3% blending example 2 O-cresol novolac epoxy acrylate...60
% dipentaerythritol hexaacrylate
…38% Irgacure 184
...2% blending example 3 Polyurethane acrylate
…50% dipentaerythritol hexaacrylate …48% Irgacure 651
…2
% combination example 4 melamine acrylate
…70% trimethylolpropane triacrylate …27% Irgacure 1
84
...2%, etc. can be raised.
【0030】さらに、光重合性アクリレートオリゴマー
と多官能性光重合性モノマーにエポキシ樹脂を含有する
組成物の配合比(重量%)は、
配合例5
フェノールノボラックエポキシアクリレート …
40%フェノールノボラック型エポキシ樹脂
…18%トリメチロールプロパントリアクリ
レート …17%ジペンタエリスリトールヘ
キサアクリレート …20%イルガキュアー18
4
…3%UVE1014(GE社製)
…2%配合例6
o−クレゾールノボラックエポキシアクリレート…38
%クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
…18%ジペンタエリスリトールヘキサアクリレ
ート …38%イルガキュアー184
…2%UVE
1014(GE社製)
…2%配合例7
ポリウレタンアクリレート
…35%フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂 …13%ジペンタエリスリ
トールヘキサアクリレート …48%UVE10
14(GE社製)
…2%イルガキュアー651
…2%配合例8
メラミンアクリレート
…49%フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂 …20%トリメチロー
ルプロパントリアクリレート …27%UV
E1014(GE社製)
…2%イルガキュアー184
…2%等をあげるこ
とができる。Furthermore, the blending ratio (% by weight) of a composition containing an epoxy resin in a photopolymerizable acrylate oligomer and a polyfunctional photopolymerizable monomer is as follows: Blend Example 5 Phenol novolac epoxy acrylate...
40% phenol novolac type epoxy resin
…18% trimethylolpropane triacrylate …17% dipentaerythritol hexaacrylate …20% Irgacure 18
4
...3% UVE1014 (manufactured by GE)
...2% blending example 6 o-cresol novolac epoxy acrylate...38
%Cresol novolac type epoxy resin
…18% dipentaerythritol hexaacrylate …38% Irgacure 184
…2% UVE
1014 (manufactured by GE)
...2% blending example 7 Polyurethane acrylate
…35% phenol novolac type epoxy resin …13% dipentaerythritol hexaacrylate …48% UVE10
14 (manufactured by GE)
…2% Irgacure 651
...2% blending example 8 Melamine acrylate
…49% phenol novolac type epoxy resin …20% trimethylolpropane triacrylate …27% UV
E1014 (manufactured by GE)
…2% Irgacure 184
...2%, etc. can be raised.
【0031】実施例1
カラーフィルターにスペーサを形成した液晶表示装置の
実施例を示す。Example 1 An example of a liquid crystal display device in which a spacer is formed on a color filter is shown.
【0032】赤色、緑色及び青色の顔料を、それぞれ下
記に示したような組成割合で感光性樹脂に分散させて、
赤色、緑色及び青色の着色感光性樹脂を作製する。[0032] Red, green, and blue pigments are dispersed in a photosensitive resin in the composition ratios shown below, respectively.
Produce colored photosensitive resins of red, green, and blue.
【0033】
(1)赤色感光性樹脂
ピラゾロンレッド(赤色顔料)
…10ポリビニルアルコール/5%スチ
ルバ
ゾリウムキノリウム(感光性樹脂)
…5水
…85(2)緑色感光性樹脂
リオノールグリーン 2Y−301(緑色顔料)
…9ポリビニルアルコール/5%スチルバ
ゾリウムキノリウム(感光性樹脂)
…5水
…86(3)青色感光性樹脂
ファストドゲンブルー(青色顔料)
…3ポリビニルアルコール/5%スチルバ
ゾリウムキノリウム(感光性樹脂)
…5水
…92カラーフィルターの基板には、縦300mm、横
350mm、厚さ1.1mmのガラス基板(旭硝子(株
)製AL材)を充分に洗浄して用い、ガラス基板には金
属クロムからなる厚み100nm、開口率50%、各画
素の大きさ20μm×40μmのブラックマトリックス
をスパッタリングによって形成した。(1) Red photosensitive resin pyrazolone red (red pigment)
...10 polyvinyl alcohol/5% stilbazolium quinolium (photosensitive resin)
…5 water
...85(2) Green photosensitive resin Lionol Green 2Y-301 (green pigment)
...9 polyvinyl alcohol/5% stilbazolium quinolium (photosensitive resin)
…5 water
...86(3) Blue photosensitive resin Fast Dogen Blue (blue pigment)
...3 polyvinyl alcohol/5% stilbazolium quinolium (photosensitive resin)
…5 water
...92 A glass substrate (AL material manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) with a length of 300 mm, a width of 350 mm, and a thickness of 1.1 mm was used for the substrate of the 92 color filter after being thoroughly cleaned. A black matrix with an aperture ratio of 50% and a size of each pixel of 20 μm×40 μm was formed by sputtering.
【0034】その上に、赤色感光性樹脂を1.2μmの
膜厚になるように塗布し、その後温度70℃で30分間
オ−ブン中で乾燥させ、水銀ランプを用いて露光し、水
によるスプレー現像を1分間行い、赤色画素を形成すべ
き領域に赤色のレリーフ画像を形成し、さらに150℃
で30分間、加熱硬化させた。A red photosensitive resin was applied thereon to a thickness of 1.2 μm, then dried in an oven at a temperature of 70°C for 30 minutes, exposed using a mercury lamp, and exposed to water. Spray development is performed for 1 minute to form a red relief image in the area where red pixels are to be formed, and further developed at 150°C.
It was heated and cured for 30 minutes.
【0035】同様の工程を繰り返して、緑色画素を形成
すべき領域に緑色のレリーフ画素を形成し、青色画素を
形成すべき領域に青色のレリーフ画素を形成して着色層
を形成した。The same process was repeated to form a green relief pixel in the area where the green pixel was to be formed, and a blue relief pixel in the area where the blue pixel was to be formed, thereby forming a colored layer.
【0036】次に、基板温度200℃でアルゴンと酸素
とを放電ガスとし、DCマグネトロンスパッタリング法
によってITOをターゲットとして透明電極膜を基板の
全面に成膜した。Next, at a substrate temperature of 200° C., a transparent electrode film was formed on the entire surface of the substrate using ITO as a target by DC magnetron sputtering using argon and oxygen as discharge gases.
【0037】続いて光硬化性アクリレートオリゴマーと
して、o−クレゾールノボラックエポキシアクリレート
(分子量1500〜2000)を50重量部、多官能重
合性モノマーとして、ジペンタエリスリトールヘキサア
クリレート(日本化薬(株)製DPHA)を50重量部
混合し、さらに重合開始剤としてイルガキュアー(チバ
ガイギー社(株)製)2重量部を混合した配合物を、エ
チルセルソルブアセテート200重量部中に溶解させ、
その溶液10gを用いてスピンコーターでITO膜上に
6.0μmの厚さに塗布した。Next, as a photocurable acrylate oligomer, 50 parts by weight of o-cresol novolac epoxy acrylate (molecular weight 1500 to 2000), and as a polyfunctional polymerizable monomer, dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) was added. ), and further mixed with 2 parts by weight of Irgacure (manufactured by Ciba Geigy) as a polymerization initiator, was dissolved in 200 parts by weight of ethyl cellosolve acetate,
10 g of the solution was applied onto the ITO film to a thickness of 6.0 μm using a spin coater.
【0038】次いで、スペーサー部分のパターンを形成
したフォトマスクを配置したプロキシミティーアライナ
ーによって、超高圧水銀ランプによって紫外線を5J/
cm2 照射した。続いて温度25℃の1,1,2,2
−テトラクロロエタンからなる現像液中に1分間浸漬し
て、塗布膜の光が照射されなかった未硬化部分のみを除
去した。[0038] Next, ultra-high pressure mercury lamps were used to emit ultraviolet rays at 5 J/cm using a proximity aligner on which a photomask with a pattern of the spacer portion was placed.
cm2 was irradiated. Next, 1, 1, 2, 2 at a temperature of 25℃
- Only the uncured portion of the coating film that was not irradiated with light was removed by immersing it in a developer consisting of tetrachloroethane for 1 minute.
【0039】このようにして得られたカラーフィルター
にポリイミドよりなる配向膜を形成した後、エポキシ樹
脂をシール材としてTFTを形成したガラス基板とを接
合して、液晶としてTN液晶を封入した。得られた液晶
表示装置は表示面全体に均一な間隔が保持されているの
で色むら等が生じることがなく良好な表示特性が得られ
た。After forming an alignment film made of polyimide on the color filter thus obtained, it was bonded to a glass substrate on which a TFT was formed using an epoxy resin as a sealing material, and TN liquid crystal was sealed as a liquid crystal. In the obtained liquid crystal display device, uniform intervals were maintained over the entire display surface, so that color unevenness did not occur and good display characteristics were obtained.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明は、2枚の基板の間に液晶を挟持
した液晶表示装置において、液晶表示装置を構成するカ
ラーフィルターとカラーフィルターに対向するTFT等
の基板の少なくとも一方の基板上の液晶挟持領域部分に
、基板の間隔を保持するスペーサーを設けたもので、液
晶に粒子状あるいは棒状のスペーサー部材を混合する必
要がなく、また、スペーサーが表示面全面に配置されて
いるので、表示面積が大きくなった場合に生じる混合し
たスペーサー部材の偏在等による表示むら等の問題もな
く高品位な液晶表示装置を得ることができる。Effects of the Invention The present invention provides a liquid crystal display device in which a liquid crystal is sandwiched between two substrates. A spacer is provided in the liquid crystal holding area to maintain the distance between the substrates, so there is no need to mix particulate or rod-shaped spacer members with the liquid crystal, and since the spacer is placed over the entire display surface, the display A high-quality liquid crystal display device can be obtained without problems such as display unevenness due to uneven distribution of mixed spacer members that occur when the area becomes large.
【図1】本発明の液晶表示装置の1実施例を示す部分断
面図。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
【図2】スペーサーを形成したカラーフィルターを示す
平面図。FIG. 2 is a plan view showing a color filter with spacers formed thereon.
【図3】スペーサーを形成したカラーフィルターの他の
実施例を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing another example of a color filter in which spacers are formed.
【図4】従来の液晶表示装置の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device.
1…液晶表示装置、2…カラーフィルター、3…対向基
板、4…ガラス基板、5…ブラックマトリックス、6…
着色層、7…保護膜、8…透明電極膜、9…スペーサー
、10…シール剤、11…液晶、12…配向膜、21…
カラーフィルター、22…着色画素、23…ブラックマ
トリックス、24…スペーサー、31…カラーフィルタ
ー、32…第一色目の着色画素、33…第2色目の着色
画素、34…第3色目の着色画素、35…透明電極膜、
36…スペーサー、41…液晶表示装置、42…カラー
フィルター、43…対向基板、44…シール剤、45…
液晶、46…スペーサーDESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Liquid crystal display device, 2...Color filter, 3...Counter substrate, 4...Glass substrate, 5...Black matrix, 6...
Colored layer, 7... Protective film, 8... Transparent electrode film, 9... Spacer, 10... Sealing agent, 11... Liquid crystal, 12... Alignment film, 21...
Color filter, 22... colored pixel, 23... black matrix, 24... spacer, 31... color filter, 32... first color colored pixel, 33... second color colored pixel, 34... third color colored pixel, 35 ...transparent electrode film,
36...Spacer, 41...Liquid crystal display device, 42...Color filter, 43...Counter substrate, 44...Sealant, 45...
LCD, 46...Spacer
Claims (4)
装置において、少なくとも一方の基板上の液晶挟持領域
部分に、基板の間隔を保持するスペーサーを設けたこと
を特徴とする液晶表示装置。1. A liquid crystal display device in which a liquid crystal is sandwiched between two substrates, characterized in that a spacer for maintaining the distance between the substrates is provided in a liquid crystal sandwiching area on at least one of the substrates. Device.
ーであることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置
。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the substrate provided with the spacer is a color filter.
くとも一方の液晶挟持領域部分に光硬化性樹脂をスペー
サーの厚みに塗布した後に、スペーサー形成部分以外に
は光が照射されないフォトマスクを設けて露光し、現像
することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。3. After applying a photocurable resin to the thickness of a spacer on at least one liquid crystal sandwiching region of a substrate sandwiching a liquid crystal of a liquid crystal display device, a photomask is provided so that light is not irradiated to areas other than the area where the spacer is formed. 1. A method for manufacturing a liquid crystal display device, which comprises exposing and developing a liquid crystal display device.
ーであることを特徴とする請求項3記載の液晶表示装置
の製造方法。4. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 3, wherein the substrate on which the spacer is provided is a color filter.
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