JPH07104308A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明電極を配設した後の透明電極側の表面が
平滑な液晶表示装置とその製造方法を提供する。 【構成】 パターン化されたフィルター層３とブラック
マスク２を形成し、さらに平坦化膜４を成膜したガラス
からなる基板１上にパターン化された透明電極５を配設
し、基板１を少なくともー方に備えて対向させた２枚の
ガラスからなる基板間に液晶を封入してなる液晶表示装
置において、平坦化膜４は、その表面において下地がフ
ィルター層３となる領域に凹形状領域を、下地がブラッ
クマスク２となる領域に凸形状領域を有するものであっ
て、凹形状領域に透明電極５を配設し、この透明電極５
の配線厚を凸形状領域の凸形状突出部６の高さに相当す
る厚さにする。さらに、平坦化膜４の表面を研磨して凸
形状領域と凹形状領域からなる凹凸形状表面を形成する
研磨工程と、凸形状領域の凸形状突出部６の高さに相当
する配線厚の透明電極５を凹形状領域に配設する平滑化
工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の液晶表示装置として、特開
平２−２４６２３号公報に開示のごとぐ、図４に示すよ
うな装置を提案している。図４における液晶表示装置
は、パターン化されたカラーフィルター層１３とブラッ
クマスク１２を形成したガラスからなる基板１１上に平
坦化膜１４と透明電極１５と配向膜１７とをこの順序で
形成し、また、ガラスからなる基板１６上に透明電極１
９と配向膜２０とをこの順序で形成して、それぞれの基
板１１、１６を互いに対向させて配置し、基板１１、１
６間に図示しないシールによって液晶１８を封入してい
る。

【０００３】このとき、パターン化されたカラーフィル
ター層１３による凹凸を解消するために、基板１１上に
成膜する平坦化膜１４として高分子の平坦化膜成膜材料
を塗布し、それをその場所で硬化させ、そのレベリング
効果によって透明電極１５を配設する前の透明電極側表
面を平坦化している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶表示装
置及び実施例に示される製造方法では、パターン化され
たカラーフィルター層上に高分子膜の平坦化膜を設ける
ことで透明電極側表面を平坦化しようとしている。しか
しこの方法は透明電極を配設する前の透明電極側表面の
平坦化であるため、一旦平坦化膜表面の平坦化は実現さ
れるものの、その後に配設される透明電極の配線厚分が
そのまま段差として残ってしまい最終的には完全に平滑
な透明電極側表面は達成されなかった。

【０００５】そこで実際に従来技術による液晶表示装置
を試作したところ、透明電極の配設される領域とそれ以
外の領域との間に、透明電極の配線厚から約０．２μｍ
もの段差が発生した。したがってこの段差のために、液
晶層の層厚を確保するのに従来より一般的に使用される
スペーサーに作用する荷重が不均一となり、このためセ
ルギャップにムラが生じてしまい、表示品位の劣る液晶
表示装置になるという問題があった。

【０００６】そこで本発明は、透明電極を配設した後の
透明電極側表面が平滑な液晶表示装置とその製造方法を
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】本発明は以上の目的を達
成するためになされたものであり、パターン化されたフ
ィルター層とブラックマスクを形成し、さらに平坦化膜
を成膜したガラスからなる基板上にパターン化された透
明電極を配設し、前記基板を少なくともー方に備えて対
向させた２枚のガラスからなる基板間に液晶を封入して
なる液晶表示装置において、前記平坦化膜は、その表面
において下地が前記フィルター層となる領域に凹形状領
域を、下地が前記ブラックマスクとなる領域に凸形状領
域を有するものであって、前記凹形状領域に前記透明電
極を配設し、該透明電極の配線厚を前記凸形状領域の凸
形状突出部の高さに相当する厚さにしたことを特徴とす
る。

【０００８】さらに、パターン化されたフィルター層と
ブラックマスクを有するガラスからなる基板上に平坦化
膜とパターン化された透明電極をこの順序で積層した前
記基板を有する液晶表示装置の製造方法において、前記
平坦化膜の表面を研磨して下地が前記フィルター層とな
る前記表面に凹形状領域を形成し下地が前記ブラックマ
スクとなる前記表面に凸形状領域を形成し前記平坦化膜
の表面に凹凸形状を形成する研磨工程と、前記凸形状領
域の凸形状突出部の高さに相当する配線厚の前記透明電
極を前記凹形状領域に配設する平滑化工程とを有するこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、平坦化膜の表面を研磨したの
でその表面には凹凸形状が生じ段差が形成される。そし
て、この凹凸形状の表面のうち凸形状領域の凸形状突出
部の高さに相当する配線厚の透明電極を凹形状領域に配
設したので、平坦化膜の表面の凹凸形状による段差は透
明電極により吸収される。

【００１０】

【実施例】本発明の液晶表示装置は、ー方の基板上に透
明電極と配向膜とをこの順序で形成すること、また他方
の基板上にカラーフィルター層とブラックマスクを形成
しその上に平坦化膜を成膜すること、そしてそれぞれの
基板を互いに対向させた間にシールにより液晶を封入す
ることは、総て従来技術と同じ構成でありかつ同じ材料
で以て同じ製造方法で十分製造可能である。

【００１１】従って、本発明の液晶表示装置の特徴であ
る構成と製造方法、即ち、基板上に成膜された平坦化膜
の表面を研磨してその表面に凹凸形状を形成すること、
そして凹凸形状表面に透明導電膜を成膜すること、さら
に凸形状領域にある透明導電膜を除去することにより凹
形状領域に透明電極を配設すること、それぞれについて
ー実施例を以下図に従って説明する。

【００１２】なお、本発明の液晶表示装置の特徴である
製造方法によって構成される液晶表示装置のー構成要素
を、本実施例においてフィルタ基板層と呼ぶ。図１は本
実施例の液晶表示装置の特徴であるフィルター基板層を
示す要部断面図である。ガラスからなる基板１上にＣｒ
からなるブラックマスク２を所定のパターンに形成し、
さらに着色してカラーフィルターとなるフィルター層３
をストライプ状に形成する。このように形成してなる基
板１上にアクリル系熱硬化性塗膜材料からなる平坦化膜
４を成膜し、さらに平坦化膜４の表面を研磨することに
よりその表面に凹凸形状の段差を発生させる。そして、
平坦化膜４の表面の凹凸形状のうち下地がブラックマス
ク２の領域となる凸形状突出部６の高さに相当する膜厚
を有する図示しない透明導電膜を凹凸形状の表面に成膜
する。最後に、平坦化膜４の表面の凹凸形状のうち下地
がフィルター層３である凹形状領域にある透明導電膜を
残して透明導電膜を総て除去し、凹形状領域のみに残っ
た透明導電膜を透明電極５とする。

【００１３】以上にような構成からなるフィルター基板
層は、図示しない液晶表示装置に組み込まれるー構成要
素であって、この液晶表示装置は図示しない外部接続の
ＩＣにより駆動される。次に、上記構成からなるフィル
ター基板層の製造方法を図２に従って説明する。

【００１４】図２は液晶表示装置のー構成要素であるフ
ィルター基板層の製造方法の要部工程図であり、平坦化
工程、研磨工程、平滑化工程をこの順序を経てフィルタ
ー基板層は製造される。なお、平滑化工程では導電膜成
膜工程の後、導電膜除去工程を実施している。さて本実
施例においては、図２（ａ）は従来技術と同様な方法に
より製造される平坦化工程であって、ガラスからなる基
板１上にＣｒからなるブラックマスク２を所定のパター
ンに形成し、さらに三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に着色された
フィルタ層３をストライプ状に形成した。そして、この
ように形成してなる基板１上に、スピンコート法により
アクリル系熱硬化性塗膜材料を回転数８００ｒ．ｐ．
ｍ、時間４０秒のもとでスピンナーで塗布し、成膜し、
さらに初めは８０度、５分間、次に２００度、８０分間
の２回加熱処理をして３μｍの平坦化膜４を得た。次に
図２（ｂ）における研磨工程では、図２（ａ）において
成膜した３μｍの平坦化膜４をラッピング法により研磨
した。このとき、ブラックマスク２とフィルター層３に
は熱伝導率に差があるため、必然的に平坦化膜４の膜硬
度にバラツキが生じ、下地がブラックマスク２である領
域の平坦化膜４の膜硬度は下地がフィルター層３である
領域の膜硬度よりも高くなる。したがって、このように
膜硬度に差があるため研磨時の研磨量に差が生じて、平
坦化膜４の表面に凹凸形状が現れる。特に下地がブラッ
クマスク２である領域に相当する部分に凸形状突出部６
が発生する。凸形状突出部６の高さは研磨時間に比例し
て大きくなるため、研磨時間を管理することで容易に凸
形状突出部６が制御可能である。今回、研磨時に必要な
研磨荷重を１５０ｇ／ｃｍ² 、研磨時間を９００秒とし
た時に平坦化膜４に発生した凸形状突起部６の高さは
０．１５μｍであった。次に図２（ｃ）における導電膜
成膜工程では、図２（ｂ）で得た高さ０．１５μｍの凸
形状突起部６に合わせて透明導電膜７を膜厚０．１５μ
ｍで成膜した。そして最後に図２（ｄ）における導電膜
除去工程において、平坦化膜４の表面の凹凸形状のうち
下地がブラックマスク２である凸形状領域にある透明導
電膜７をフォトエッチング法にて除去した。これによ
り、下地がフィルター層３である凹形状領域全体を埋め
尽くすように、換言すれば、透明電極側表面全体が平滑
になるように透明電極５をパターン化して配設すること
ができ、図１に示すようなフィルター基板層を得た。

【００１５】次に、上記フィルター基板層を製造する際
に図２（ｂ）に示す研磨工程で採用したラッピング法に
ついて、図３により説明する。定盤９上に遊離砥粒８を
設けたラッピングマシンにフィルター基板層を平坦化膜
４が遊離砥粒８に接するように配置した。そして、基板
１側から図３の矢印の方向に荷重１０を基板１表面全体
に均一に加えながらフィルター基板層を回転させた。こ
のような研磨方法は非常に研磨精度が高いため、図２
（ｂ）に見られるような凸形状突出部６の高さを容易に
制御することができるのである。なお、凸形状突出部６
の高さが制御可能であれば、研磨方法としてラッピング
法に固守する必要はない。

【００１６】以上の方法により製造されたフィルター基
板層は、ラッピング法による研磨で制御した平坦化膜４
の表面の凸形状突出部６の高さに合わせて、ほぼ同じ寸
法の配線厚の透明電極５をフォトエッチングにて配設し
たため、透明電極５配設後の平坦化膜の表面が平滑化さ
れる。したがって、このフィルター基板層を用いて図示
しない液晶表示装置を製造する際の図示しないスペーサ
ーに作用する荷重は均ーになり、セルギャップ精度の高
い表示品位の極めて優れた液晶表示装置が得られる。

【００１７】なお、本実施例では、凸形状突出部６の高
さが０．１５μｍであるため透明電極５の配線厚をこれ
に合わせて０．１５μｍとしたが、凸形状突出部６の高
さが０．１５μｍ以外の場合であっても透明電極５の配
線厚をこれに合わせることは容易であり同様の効果が得
られる。ただし、研磨により制御する凸形状突出部６の
高さを低くし過ぎると、後工程で配設する透明電極５の
配線厚もこれに合わせて薄くなるため、電極抵抗が高く
なり、図示しない外部接続のＩＣで液晶表示装置を駆動
するための電圧がドロップしたり、印加電圧の波形が鈍
ったりする。逆に、凸形状突出部６の高さを高くし過ぎ
ると、後工程で配設する透明電極５の配線厚もこれに合
わせて厚くなるため、透過効率が悪くなったり、分光特
性が悪くなったりする。したがって、これらの発生を回
避した凸形状突出部６の高さの範囲として、下限値は図
示しない液晶表示装置の容量により異なるが、０．１μ
ｍ程度が妥当である。また上限値としては、透明導電膜
７をエッチングする際のプロセスの制約を受けるが、実
用上一般的に０．２μｍ〜０．３μｍ程度が妥当であ
る。

【００１８】例えば、本発明者は良好な６インチサイズ
の液晶表示装置を得るために種々試作検討を実施したと
ころ、凸形状突出部６の高さとして０．１μｍ〜０．３
μｍの範囲が有効であることを確認した。また、本実施
例では図２（ａ）の平坦化工程に示すように、平坦化膜
４の成膜に使用する平坦化コーティング材としてアクリ
ル系熱硬化性塗膜材料を使用したが、他の熱硬化性のイ
ンク材料を使用しても問題はない。

【００１９】さらに、本実施例では平滑化工程として図
２（ｃ）の導電膜成膜工程の後図２（ｄ）の導電膜除去
工程を実施しているが、図２（ｂ）の研磨工程のすぐ後
に平坦化膜４の表面の凹凸形状のうち凸形状突出部６の
高さに相当する配線厚の透明電極５を凹形状領域のみに
配設するといった方法を実施すれば、導電膜除去工程を
実施する必要はなくなり平滑化工程がー回で可能とな
る。無論、この場合においても本実施例と同様な効果は
得られる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
平坦化膜の表面を研磨してなる凹凸形状表面のうち凸形
状突出部とほぼ同じ高さの配線厚の透明電極を凹形状領
域に配設したので、透明電極配設後の透明電極側表面が
平滑化されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の特徴の要部断面図を示
す。

【図２】（ａ）は従来技術による液晶表示装置製造の平
坦化工程を示す。（ｂ）は本発明のよる液晶表示装置製
造の研磨工程を示す。（ｃ）は本発明のよる液晶表示装
置製造の導電膜成膜工程を示す。（ｄ）は本発明のよる
液晶表示装置製造の導電膜除去工程を示す。

【図３】本発明の研磨工程で採用したラッピング法を示
す。

【図４】従来の液晶表示装置の要部断面図を示す。

【符号の説明】

３ フィルター層 ４ 平坦化膜 ５ 透明電極 ６ 凸形状突出部 ７ 透明導電膜 ８ 遊離砥粒 １０ 荷重

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターン化されたフィルター層とブラッ
   クマスクを形成し、さらに平坦化膜を成膜したガラスか
   らなる基板上にパターン化された透明電極を配設し、前
   記基板を少なくともー方に備えて対向させた２枚のガラ
   スからなる基板間に液晶を封入してなる液晶表示装置に
   おいて、 前記平坦化膜は、その表面において下地が前記フィルタ
   ー層となる領域に凹形状領域を、下地が前記ブラックマ
   スクとなる領域に凸形状領域を有するものであって、 前記凹形状領域に前記透明電極を配設し、該透明電極の
   配線厚を前記凸形状領域の凸形状突出部の高さに相当す
   る厚さにしたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 パターン化されたフィルター層とブラッ
   クマスクを有するガラスからなる基板上に平坦化膜とパ
   ターン化された透明電極をこの順序で積層した前記基板
   を有する液晶表示装置の製造方法において、 前記平坦化膜の表面を研磨して下地が前記フィルター層
   となる前記表面に凹形状領域を形成し下地が前記ブラッ
   クマスクとなる前記表面に凸形状領域を形成し前記平坦
   化膜の表面に凹凸形状を形成する研磨工程と、前記凸形
   状領域の凸形状突出部の高さに相当する配線厚の前記透
   明電極を前記凹形状領域に配設する平滑化工程とを有す
   ることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。