液晶显示装置及其制造方法

专利名称：液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置，特别涉及半透射型的液晶显示装置及 其制造方法。
背景技术：
专利文献1中公开了对液晶层施加横向电场的半透射型IPS (In Plane Switching,平面转换)方式的液晶显示装置。该半透射型液晶 显示装置不^f又限于IPS方式，也可以采用例如TN ( Twisted Nematic， 扭曲向列)方式、VA ( Vertical Alignment,垂直取向)方式，1个像 素中存在透射显示部和反射显示部。在专利文献1中列举的半透射型 液晶显示装置的反射显示部，形成延迟二分之一波长的内藏相位差 板。进而，将该半透射型液晶显示装置反射显示部的液晶层的延迟调 整为四分之 一 波长，能够实现包括明部至暗部的大范围环境中的反射 显示，并且能够以广—见角进行高画质的透射显示。内藏相位差4反由液晶分子等显示双折射的分子形成。上述液晶显示装置在滤色器侧的基板上按照RGB抗蚀剂层、用 于将该RGB抗蚀剂层平坦化的平坦化层、用于使内藏相位差板取向 的取向膜、被该取向膜取向的内藏相位差板、用于使液晶层取向的取 向膜这样的顺序纟皮层叠而构成。因此，在制造工序中，为了形成用于使内藏相位差板取向的取向 膜，例如，需要将聚酰亚胺类有机物进行涂布烧成，并通过摩擦法进 行耳又向处理的工序。
专利文献1:特开平2005 - 338256号公报 发明内容批量生产半透射型的液晶显示装置(特别是IPS方式的液晶显示 面板)时，迫切希望降低成本、缩短制造时间，减少制造工艺的工序。 本发明的目的在于减少半透射型液晶显示装置的制造工艺的工序。为了解决上述课题，本发明使设置有用于将着色抗蚀剂层平坦化 的平坦化层的相位差板的部分具有取向控制力。通过使该部分为相位 差板的基底层，省去取向膜的形成工序。本发明的第1方案为内藏相位差板的半透射型液晶显示装置的制 造方法，包括下述步骤涂布构成上述相位差板的基底层的光固化性 树脂组合物的步骤；通过利用掩模曝光的部分固化处理和除去未固化 部分的显影处理，在设置有涂布的上述光固化性树脂组合物的上述相 位差板的部分，选择性地形成凹凸的步骤；和涂布上述相位差板的材 料，利用形成了上述凹凸的部分的取向控制力形成相位差板的步骤。本发明的第2方案为在滤色器基板的反射显示部内藏有相位差板 的半透射型液晶显示装置的制造方法，包括下述步骤作为上述滤色 器基板的着色抗蚀剂层的平坦化层涂布光固化性树脂组合物的步骤； 使上述光固化性树脂组合物部分曝光、固化的平坦化层固化步骤；除 去上述光固化性树脂组合物的未固化部分的显影步骤；在上述光固化 性树脂组合物的层上涂布上述相位差板的材料的步骤；加热涂布的上 述相位差板的材料的加热步骤；使上述相位差板材料曝光固化的相位 差板固化步骤。上述平坦化层固化步骤在设置有上述光固化性树脂组 合物的上述相位差板的部分以曝光部分和非曝光部分交替排列的方 式进行掩模曝光。本发明的第3方案为具有反射显示部和透射显示部的半透射型液 晶显示装置，具备接触用于将滤色器一侧基板的着色抗蚀剂层平坦化 的平坦化层、跨接上述反射显示部及上述透射显示部形成的树脂层。 上述树脂层在反射显示部具备相位差性。


图1为液晶显示装置的1个像素的俯视图。图2为图1的A-A方向剖面图。 图3为表示制造工艺的一部分的图。图4为用于说明平坦化层及内藏相位差板的形成工序的图。 图5为表示光源的波长、聚合引发剂的吸收波长与发生着色的波 长的关系的图。图6为其他液晶显示装置的1个像素的剖面图和俯视图。
具体实施方式
下面，说明适用本发明的一个实施方案的液晶显示装置。图1是构成本实施方案的液晶显示装置的1个像素的俯视图。图 2是图1的A-A方向剖面图。反射光62表示的部分为反射显示部， 此外用透射光61表示的部分为透射显示部。图1及图2中，本发明 的液晶显示装置以IPS方式的半透射型液晶显示装置为例，根据本发 明的主旨，IPS方式以外的半透射型液晶显示装置也可以适用本发明。液晶显示装置主要由第一基板31、第二基板32、夹持在第一基 板31和第二基板32之间的液晶层IO构成。第一基板31在其反射显示部，于液晶层IO侧具有滤色器36、平 坦化层37、内藏相位差板38、阶梯形成抗蚀剂层39、第一取向膜33。 另外，第一基板31在其透射显示部，于液晶层IO侧具有滤色器36、 平坦化层37、残留层38n、第一取向膜33。第一基板31在其主面形 成滤色器36,因此包括形成在该主面(与液晶层10相对向)的上述 结构物也称为滤色器基板。第一基板31由离子性杂质少的硼硅酸玻璃制成，厚度约为 0.5mm。滤色器36由黑色矩阵和红(R)、绿(G)、青(B)的着色抗
蚀剂层反复排列成带状而构成。各带与信号配线22平行。起因于滤 色器36的着色抗蚀剂的凹凸利用树脂制的平坦化层37平坦化。在构 成滤色器36的多个着色抗蚀剂、形成有该着色抗蚀剂和分隔上述着 色抗蚀剂的遮光层的第 一基板31的主面形成起伏。后述的"滤色器36 的平坦化，，是指通过用树脂等绝缘材料被覆多个着色抗蚀剂、或着色 抗蚀剂和遮光层，使该绝缘膜37上面的起伏少于作为其基底膜的滤 色器36上面的起伏，不排除在该绝缘膜(平坦化膜)37的上面残留 若干起伏的处理。平坦化层37优选为透明材料，从使着色抗蚀剂层充分平坦化的 观点考虑，其厚度通常在0.5pm 3jim的范围内。平坦化层37连接 内藏相位差板38的部分37a形成能够使内藏相位差板38取向的结构 (以下也称为"取向调节结构")。即，存在由微小凹凸形成的多条沟。 取向调节结构例如通过在平坦化层37的上面(形成有内藏相位差板 38的主面)，在与第1方向交叉的第2方向并列设置分别向第1方向 延伸的多条线状沟而形成。内藏相位差板38为具有双折射率的液晶物质固化形成的层。内 藏相位差板38通过接触的平坦化层37的取向调节结构进行取向。残留层38n是在制造过程中为了形成内藏相位差板38而全面涂 布的材料以不具有相位差性的状态固化的部分。阶梯形成抗蚀剂层39是为了在反射显示部和透射显示部形成四 分之一波长的延迟差而设置的。图2所示阶梯形成抗蚀剂层39形成在第一基板31的主面，将由液晶显示装置的外侧向第一基板:3i入射的光传输至液晶层10。但是，有时也将阶梯形成抗蚀剂层39、其等 效物在第二基板32的主面形成不透明层。第一取向膜33为聚酰亚胺类有机膜，通过摩擦法进行取向处理， 使邻近的液晶层10向耳又向处理方向取向。需要说明的是，用于将内藏相位差板38及残留层38n平坦化的 层例如也可以进一步设置在上述层与第一取向膜33之间。第二基板32在液晶层IO侧具有薄膜晶体管(TFT)。薄膜晶体
管连接扫描配线21、信号配线22、像素电极28。薄膜晶体管为反交 4昔结构(Inversely-staggered Structure ),其通道(channel)部由非晶 硅层25 (非晶质硅层)形成。也可以将非晶硅层25用激光退火，改 变为多晶,圭、连续晶粒珪(Continuous Grain Silicon )的通道部。此时， 薄膜晶体管可以由对通道部施加电场的控制电极(扫描配线21,门电极)被配置在通道部下侧的反交错型构造呈现控制电极被配置在通道 部上侧的正交错型结构(Staggered Structure )。除此之外，第二基板 32还具有共用配线23和共用电极29。扫描配线21和信号配线22交 叉。虽然图1及图2中并未示出，但是在第二基板32的主面(与液 晶层10相对向)二维配置多个像素电极28,分别向第l方向延伸的 多个扫描配线21被并列设置在与该第l方向交叉的第2方向、且分 别向该第2方向延伸的多个信号配线22被并列设置在该第1方向， 分隔各像素电极28和与其相邻的其他像素电极。各薄膜晶体管被设 置在与其对应的多个信号配线22中的一个和像素电极28之间、且被 多个扫描配线21中的一个控制，大致位于上述扫描配线21与信号配 线22的交叉部。第二基板32在其主面形成薄膜晶体管TFT (被虚线 框包围的结构)，因此包括形成在其主面(与液晶层IO相对向)的 上述结构物也被称为TFT基板。共用配线23与扫描配线21同样地向第l方向延伸，在与该像素 电极28交叉的部分，具有向像素电极28内(向扫描配线21内)伸 出的结构，如图2中反射光62所示，反射从第一基板31通过液晶层 IO到达此处的光。在图l及图2中，共用配线23与像素电极28重叠 的部分为反射显示部，此外的像素电极28与共用电极29的重叠部， 如图2中透射光61所示，通过背光灯的光形成透射显示部。在第二 基板32上与薄膜晶体管TFT —同形成的共用配线23是在该第二基板 32上形成了共用电极29的IPS方式的液晶显示装置特有的，包含共 用配线23构成的上述反射显示部在TN方式、VA方式的半透射型液 晶显示装置中是见不到的。透射显示部与反射显示部的最佳液晶层厚不同，因此可以在其边界设置阶梯。由于缩短透射显示部与反射显示部的边界，因此边界与 4象素短边平行地配置透射显示部和反射显示部。如果将共用配线23等配线兼用作反射板，则可以取得减少各自 所需制造过程的效果。如果由高反射率的铝、钽等金属形成共用配线 23,则能够达到更明亮的反射显示。用铬形成共用配线23，另外形成 铝或银合金的反射板，也能够取得同样的效果。液晶层10是取向方向的介电常数比其法线方向大的显示正介电 常数各向异性的液晶组合物。其双折射率在25t:下为0.067,在包括 室温区域的广温度范围内显示向列相。另外，使用薄膜晶体管，在以 频率60Hz驱动时的保持期间，充分保持反射率和透射率，显示不发 生闪烁的高电阻值。如上所述，在反射显示部的平坦化层37上形成内藏相位差板38。 目前，在平坦化层37上形成取向膜，在其上形成内藏相位差板38， 由此使由液晶分子等显示双折射的分子构成的内藏相位差板38具有 取向性。与此相反，在本实施方案中，为了使制造工艺简单化，不形 成取向膜。使平坦化层37的与内藏相位差板38接触的部分37a具有 取向控制力，直接形成内藏相位差板38。即，在本实施方案中，平坦 化层37除了将滤色器36平坦化的本来作用之外，还具有使内藏相位 差板38取向的作用。需要说明的是，现有取向膜形成过厚，虽然也考虑将其兼用作平 坦化层，但是取向膜的材料并不透明，因此如果为了平坦化而使其过 厚，则影响透射性，因此并不现实。如果较厚地形成决定构成液晶显 示装置的液晶层(其光的透射率被电场控制的区域)的液晶分子的初 期取向方位(例如不施加电场时液晶的光轴的方位)的取向膜，则产 生以下弊端。其中之一为透过该取向膜的光(例如在380 780nm的 波长带域的可见光)的强度显著衰减。即，取向膜的低透射率在较薄 地形成取向膜时可以忽略，随着较厚地形成取向膜，影响液晶显示装 置的图像显示功能。另外一个问题为透过该取向膜的光带有不希望的 颜色的透射光着色问题。而且，取向膜必须使被该取向膜在初期方位
被取向的液晶分子进行其光轴的方位随着施加的电场而改变的移动。 因此，不仅该取向膜的材料本身受限，其价格也高。另一方面，本发明的内藏相位差板38例如由液晶分子(液晶聚 合物)等所谓显示双折射的分子构成，该分子被平坦化层37取向， 使该分子具有的折射率不同的多个光轴之一(例如显示高折射率的光 轴)朝向特定方位。但是，希望构成内藏相位差板38的上述分子与 施加在液晶层上的电场的强度无关地取向上述特定方位。因此，在本 发明中，平坦化层37的取向调节结构使构成内藏相位差板38的分子 (光学各向异性体)取向。<内藏相位差板的制造工序>在此说明用于形成平坦化层37及内藏相位差板38的本实施方案 的特征制造工艺。图3为表示从滤色器36的形成工序至第一取向膜33的形成工序 的工艺的图。首先，形成黑色矩阵(Sl 1 ),形成三原色的着色抗蚀剂层(S12 )。 然后，全面涂布作为平坦化层37的材料的光固化性树脂组合物 (S13 )。接下来，使涂布的光固化性树脂組合物部分光固化后(S14 )， 为了除去未固化部分进行显影(S15)。然后，全面涂布内藏相位差 板38的材料后(S16),进行加热(S17)。之后，对内藏相位差板 38的材料整体进行光照射使其固化(S18)。图4表示用于说明从平坦化层37的形成工序至内藏相位差板38 的形成工序的图。首先，在形成了滤色器36 (图4中未示出)的第一基板31上涂 布光固化性树脂组合物的平坦化层材料37p。由于该组合物(平坦化 层的前体)含有溶剂等，因此为了使后述的该组合物在后烘烤后的膜 厚(平坦化层的膜厚)在1 3nm的范围内，使涂布厚度比该膜厚厚。 预烘烤后，如图4 (A)所示，配置光掩模110,从光源120向平坦化 层材料37p照射紫外线(例如1000mJ/cm2)。然后，在200。C下将平 坦化层材料37p后烘烤30分钟。
光掩模110在与配置内藏相位差板38的部分相当的部分具有多 个线状掩模闭口部。另一方面，在与透射显示部相当的部分，无掩模 闭口部，光源120的光直接透射。图中，黑色部分是光被遮断的掩模 闭口部。图中，为了容易理解，增粗线宽，与其他部分相比放大掩模 闭口部进4亍描纟会。通过使用上述光掩模110,在配置平坦化层材料37p的内藏相位 差板38的部分37a，曝光部分和非曝光部分呈线状交替排列。即，固 化部分和未固化部分呈线状交替排列。使用光掩模110曝光后，进行碱有机显影，除去平坦化层材料37p 的未固化部分。由此，如图4(B)所示，平坦化层37在反射显示部 (配置内藏相位差板38的部分37a)形成排列多个微细裂缝状凹处的 结构，换言之形成微细的多条沟。在本实施例中，凹处形成ljim以 下的深度。但是，该凹处可以形成贯通平坦化层37的多条裂缝，也 可以通过上述各条裂缝使平坦化层37的基底层(例如滤色器36)露 出。上述微细的多条沟构成使内藏相位差板38取向的基底。为了维持对内藏相位差板38的取向控制力，裂缝状凹处的宽度 优选为2 5pm。另外，其间隔优选为2~ 5pm。另外，可以适当选裤， 凹处的宽度L和间隔S ，使其满足"L = S"的关系，或满足"L + S〇5 的关系。另外，为了使适当宽度的凹处可以以适当的间隔形成，必须 确定光掩模110的掩模闭口部的图案。例如，使光掩模110的线状掩 模闭口部的宽度为2pm、其间隔为2pm。在此说明本实施方案中使用的平坦化层37的材料。平坦化层37 的材料只要是能够形成将滤色器36的三原色着色抗蚀剂层充分地平 坦化、并且仅使内藏相位差板38适当地取向的取向调节结构的材料 即可，没有特别限定。本实施方案中，如上所述，利用光进行部分固化，因此，作为平 坦化层37的材料，优选以紫外线等光能量进行聚合反应。作为上述平坦化层37的材料，例如可以举出以丙烯酸类树脂成 分、溶剂、光固化引发剂、热聚合引发剂等为主剂、通过紫外线照射
及加热进行固化的组合物。为了赋予光固化性，丙烯酸类树脂成分优选含有具有聚合性丙烯 酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯或其低聚物，含有丙烯酸类树脂成分的50重量％以上较为有利。作为聚合性丙烯酸类树脂成分，还优选 含有3官能以上的多官能(曱基)丙烯酸酯或其低聚物，含有丙烯酸 类树脂成分的20重量％以上较为有利。作为优选的丙烯酸类树脂成分，可以举出具有芴骨架的多官能 (甲基)丙烯酸酯或其低聚物。例如，可以举出下述式(I)或式(II)表示的具有芴骨架的Cardo 结构的化合物。通过采用具有药骨架的树脂成分，可以提高树脂基质 的耐热性。具有药骨架的树脂成分含有丙烯酸类树脂成分的30重量 %以上较为有利。需要说明的是，也可以使用酚醛清漆树脂的环氧基 丙烯酸酯树脂代替具有芴骨架的树脂成分。需要说明的是，式(n) 表示的化合物可以通过例如式(III)表示的环氧化合物和(甲基)丙 烯酸的反应而得到。式(I)表示的化合物可以通过例如式(II)表示 的化合物与二元酸或四元酸的酸酐的反应而得到，二元酸及四元酸的 4吏用比例在0: 100 ~ 100: O的范围内。(I) 厂<formula>formula see original document page 12</formula>(II)<formula>formula see original document page 13</formula>在上迷式(I) ~ (III)中，结合在苯环上的R表示氬原子或碳 原子数为1 5的烷基，优选为氢原子，结合在丙烯酰基上的R表示 氢原子或甲基，n及m表示0~20的整数。另夕卜，Y及Z表示多元酸 的残基。此处，n的平均值(平均重复数)优选为0~ 1。当然可以在不影响平坦化层37的效果的范围内使用丙烯酸类树 脂成分以外的其他树脂成分。作为上述其他树脂成分，可以举出环氧 树脂、酚醛树脂等或烯烃类树脂、乙烯类树脂、聚酯类树脂或制得上 述树脂的单体、固化剂等树脂成分等。另外，平坦化层37的材料可以为如下所示的含有(A)碱可溶性 聚合物、(B) 1, 2-萘醌二叠氮基磺酸酯、(C)环氧化合物的光 固化性树脂组合物。上述光固化性树脂组合物例如是含有下述成分的光固化性树脂 组合物。含有式(1 )表示的结构单元(1 )或结构单元(1 )和下述式(2 ) 表示的结构单元(2)构成的、结构单元(1)在结构单元(1)和结 构单元(2)总和中所占的比例为100- 70摩尔％的聚合物环上被溴 取代的碱可溶性聚合物，<formula>formula see original document page 14</formula>(1)<formula>formula see original document page 14</formula>(2)(其中，Rl表示氢原子或碳原子数为1 5的烷基，R2表示氢原 子、甲基或甲氧基)(B)选自下述式(3)表示的化合物及下述式(4)表示的化合物 的1， 2-萘醌二叠氮基磺酸酯，<formula>formula see original document page 14</formula>(3)(其中，3个D相同或不同，表示l, 2-萘醌二叠氮基-4-磺酰 基或1， 2-萘醌二叠氮基-5-磺酰基，但至少其中的1个D为1， 2 -萘醌二叠氮基-4-磺酰基或1， 2-萘醌二叠氮基-5-磺酰基)<formula>formula see original document page 14</formula>〔4)(其中，D的定义包括附言均与上述式(3)中的定义相同) (C)分子内至少具有2个环氧基的化合物。另外，作为平坦化层37的材料，可以使用含有(a)具有光聚合 性不饱和基团的丙烯酸类聚合物、(b)至少具有1个乙烯性不饱和 基团的光聚合性不饱和化合物、(c)利用活性光线生成游离自由基
的光聚合引发剂的光固化性树脂组合物。作为(a)具有光聚合性不饱和基团的丙烯酸类聚合物，对其组成、 合成方法没有特别限定，例如可以使用具有羧基、羟基、氨基、异氰 酸酯基、环氧乙烷环、酸酐等官能团的乙烯类共聚物与具有至少l个 乙烯性不饱和基团、和l个环氧乙烷环、异氰酸酯基、羟基、羧基等 官能团的化合物发生加成反应而得到的侧链具有乙烯性不饱和基团 的自由基聚合性共聚物等。作为(b)具有至少1个乙烯性不饱和基团的光聚合性不饱和化 合物，例如可以举出使多元醇与a, (3 -不饱和羧酸反应得到的化合物、 2, 2-双(4- (二 (甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基)丙烷、含 有缩水甘油基的化合物与a， p-不饱和羧酸反应得到的化合物、氨基 曱酸乙酯单体、壬基苯基二亚环氧乙烷基(甲基)丙烯酸酯、氯 -|3-羟基丙基-(3，-(曱基)丙烯酰氧基乙基-邻苯二曱酸酯、(3-羟基乙基-(3，-(曱基)丙烯酰氧基乙基-邻苯二甲酸酯、|3-羟基 丙基-p，-丙烯酰氧基乙基-邻苯二曱酸酯、(甲基)丙烯酸烷基 酯等。需要说明的是，例如(曱基)丙烯酸是指丙烯酸及与其对应的 甲基丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯及与其对应的甲基丙烯酸酯。另外，作为市售的平坦化层37的材料，可以使用新日铁化学抹 式会社制的V - 259PA系列、JSR抹式会社制的OPTMER PC (正型 感光性)、同社制的NN系列(负型感光性)、日立化成工业抹式会 社制的CR-600等。返回图3继续说明内藏相位差板。形成平坦化层37后，接着在平坦化层37的整面涂布内藏相位差 板38的材料，在IO(TC下使用加热板等加热2~ 5分钟除去溶剂。然 后将加热温度在80。C下保持IO分钟左右，由此通过平坦化层37的取 向调节结构37a使内藏相位差板38的材料(分子)取向特定方位 (S17)。内藏相位差板38的材料例如为含有分子末端具有光反应性 的丙烯酰基的液晶和反应引发剂的有机溶剂。该工序(S17)中的上
述加热温度设定为高于内藏相位差板38的材料的熔点(例如70°C )、 且在该材料的向列.各向同性相转变温度(例如110。C)以下的值(例 如约80°C )。加热时间必须设定为相位差板的材冲牛充分取向的时间(例 如10分钟)。在该时间点，内藏相位差板38的材料的接触"平坦化 层37的具备取向调节结构的部分37a"的部分朝特定的取向方位取 向。由此使内藏相位差板38的材料层的该部分显示双折射性(相位 差性)。另一方面，内藏相位差板38的材料的接触"平坦化层37的 不具备取向调节结构的部分37b"的其他部分不耳又向。因此，内藏相 位差板38的材料层的上述其他部分不显示双折射性(相位差性)。之后将内藏相位差板38的材料全面曝光，使其固化(S18)。由 此如图4 (C)所示，形成具备相位差性的内藏相位差板38和不具备 相位差性的残留层38n。形成内藏相位差板38后，可以在第1基板31的主面(在该主面 上形成的内藏相位差板38及残留层38n的上面)的整个区域内形成 保护膜(绝缘膜、未图示)。保护膜例如由与上述平坦化层相同的材 料或不包含光引发剂的透明材料形成。在残留层38n (或其上形成的 保护膜)的上面形成阶梯形成抗蚀剂层39 (图3的S19)后，形成用 于使液晶层10取向的取向膜33 (S20)。需要说明的是，可以在取 向膜33形成前，为了将基底平坦化而形成平坦化层，在该平坦化层 上形成取向膜33。以上说明了第一基板31的从滤色器36的形成工序至取向膜" 的形成工序的工艺。参照图2如下所述地说明之后的制造工艺。进行摩擦处理，使第一基板31的第一取向膜33、第二基板32的 第二取向膜34与信号配线22成15度的角度后，使第一基板31与第 二基板32相对向地组装，封入液晶材料形成液晶层10。进而，在第 一基板31和第二基板32的外侧配置第一偏光板41和第二偏光板42。 配置成第一偏光板41和第二偏光板42的透射轴分别与液晶取向方向 垂直、平行。
需要说明的是，第一偏光板41的粘结层使用内部混入了多个折 射率与粘结材料不同的透明微小球的光扩散性粘结层43。利用在粘结 材料与微小球的界面因两者的折射率差异而产生的折射的效果，具有 扩大入射光的光路的作用。由此可以减少像素电极28和共用电极29 处反射光的干涉产生的彩虹色的着色。<本发明的液晶显示装置的方案1>说明如上所述构成的液晶显示装置的功能。如图l所示，在由对可见光线透明的玻璃等材料构成的第二基板 32的主面，每个像素依次层叠共用电极29和像素电极28。在第二基 板32的主面，上述向第1方向延伸的扫描配线21和共用配线23在 上述第2方向交替重复并列设置，在覆盖扫描配线21及共用配线23 的绝缘层51上，向该第2方向延伸的多个信号配线22沿该第1方向 并列设置。在第二基板32的主面，设置与多个像素分别对应的多个 薄膜晶体管TFT。在图1及图2中被虚线框包围的薄膜晶体管TFT 被构成为具备与信号配线22的 一部分和输入输出电极24接合的半导 体层(上述非晶硅层)25、和对上述半导体层25施加电场控制"信 号配线22的一部分与输入输出电极24之间的载流子(电子或空穴) 的流动"的电极(也是扫描配线21的一部分)的电场效果型晶体管。 信号配线22的一部分和输入输出电极24是指对应于存在于上述电极 之间的半导体层25内的载流子的流动，其中一方称为源电极，另一 方称为漏电极。间隔绝缘层51对半导体层25施加电场的上述扫描配 线21的一部分也被称为门电极或控制电极，绝缘层51也被称为门绝 缘膜。信号配线22每隔规定周期(例如帧期间或场)传送应当输入像 素电极28内的图像信号。每隔该周期对扫描配线21施加使半导体层 25内产生载流子的流动的信号(扫描信号)，被信号配线22传送的 图像信号通过半导体层25、输入输出电极24供给到像素电极28。薄 膜晶体管TFT的输入输出电极24和像素电极28通过形成在贯穿层叠 在输入输出电极24上的绝缘层52及绝缘层53且露出输入输出电极24的通孔26的内壁上的导电膜电连接。该导电膜可以与像素电极28 一同形成。另一方面，共用配线23的电位与扫描配线21或信号配线 22相比变化小，多数保持基准电位( 一定的电位，例如接地电位)。 共用配线23和共用电极29通过形成在贯穿层叠在共用配线23上的 绝缘层51及绝缘层52并且露出共用配线23的一部分的通孔27的内 壁的导电膜电连接。该导电膜可以与共用电极29—同形成。共用电极29及像素电极28均由ITO (Indium - Tin - Oxide )或 IZO (Indium - Zinc - Oxide )等透过可见光线的导电性材料(所谓透 明导电膜)构成。像素电极28及共用电极29大致具有矩形的轮廓， 如图1的平面图所示，像素电极28的外周被共用电极29的外周包围。 在共用电极29的一部分，包围通孔26形成用于避免与形成在上述通 孔26上的导电膜电短路的开口 (未图示)。在各像素中，共用电极29形成1张薄片状，而像素电极28在该 共用电极29上形成梳齿状(Comb - teeth shaped )。矩形的透明导电 膜上向第1方向(扫描配线21的延伸方向)延伸的多个开口 (线状 开口 ) 30与第2方向(信号配线22的延伸方向)平行地形成在图1 所示的像素电极28上。由上述开口 30使构成像素电极28的透明导 电膜形成向第l方向延伸的多条带，所述带像梳齿一样与第2方向并 列。像素电极28和共用电极29被横跨其间的绝缘层53电分离，由 像素电极28和共用电极29之间的电位差产生的电力线由像素电极28 的各"梳齿"通过该"梳齿"间(透明导电膜的开口 30)到达共用电 极29。该电力线从像素电极28的"梳齿"向横跨该"梳齿"的间隙在 第二基板32的主面大致平行地延伸。与该第二基板32的主面大致平 行的电力线通过形成在该第二基板32上的第2取向膜34渗入到封入 (Seal) TFT基板32和滤色器基板31之间的液晶层10，使液晶层10内的液晶分子移动。在TFT基板32及滤色器基板31的外面(Outer Surface、与液晶 层相对侧的主面)分别设置偏光板(膜)42、 41。液晶层10内的液晶分子被设定成在未对其施加电场的状态下其 光轴偏离上述偏光板41, 42的光轴(例如正交)的方位。第一取向 膜33、第二取向膜34将液晶分子设定在上述方位。此处所说的光轴 是指液晶分子、偏光板41、 42相对于透过其的光显示例如高折射率 的方4立。与此相反，随着从像素电极的"梳齿"向共用电极29在第二基 板32的主面大致平行地形成的上述电场增强，液晶分子各自光轴的 方位逐渐接近上述偏光板41, 42的光轴。即，形成在第二基板32内 (In-plane)的电场越强，透过液晶层的光量越多。这就是将图示的 像素结构称为平面转换(In-plane Switching)型，简称IPS型的原 因。像素电极28的电位随着薄膜晶体管的输出(图像信息)而改变， 另一方面，共用电极29的电位取决于由共用配线23施加的例如基准 电压。即，分别具备连接某一共用配线23的共用电极29的一组像素 中，各像素电极的电位各不相同时，各共用电位也显示大致相同的电位。共用配线23由铝或钽等金属形成，与像素电极或共用电极相比， 容易反射入射其中的光。图示的共用配线23从连接共用配线23和共 用电极29的通孔27向像素内延伸。因此，共用配线23的延伸部分 被配置在像素电极28及共用电极29的下侧，将从滤色器基板31通 过液晶层10、像素电极28及共用电极29向该延伸部分(其上面)入 射的光向滤色器基板31反射。对应每个像素形成上述区域的结构是 半透射型(Transfiective )液晶显示装置的特征。以上说明了本发明的一个实施方案。根据上述实施方案，在制造工艺中，涂布透射显示部和反射显示 部的整面形成的平坦化层中，仅使反射显示部的部分通过光固化时的 才喿作具有:f又向控制力。整面涂布的内藏相位差^1的材料中，^U吏相当 于反射显示部的部分取向，保持相位差性。即，可以省略用于使内藏
相位差板38取向的取向膜的涂布工序及随之的摩擦工程。因此，通 过减少工艺，可以缩短制造所需的时间、削减材料费。另外，目前，产生进行摩擦处理时发生的摩擦布或取向膜的剥离 异物，其后必须增加清洗工序，进而，即使实施清洗，也无法避免其 流入后续工序，导致成品率降低。与此相反，在本实施方案的制造工 艺中，没有用于使内藏相位差板38取向的取向膜的摩擦工序，因此 不产生摩擦异物，无需担心成品率降低的问题。进而，在本实施方案的液晶显示装置中，没有用于使内藏相位差 板38取向的取向膜，由此提高透射显示部及反射显示部的透射率。需要说明的是，本发明不限于上述实施方案。上述实施方案可以 有各种变形。<本发明的液晶显示装置的方案2>作为上述液晶显示装置的方案1的变形，参照图6说明本发明的 VA方式的半透射型液晶显示装置。图6 (a)表示VA方式的半透射 型液晶显示装置中形成的像素之一的剖面结构，图6(b)表示该一个 像素的平面结构。图6 (a)将液晶显示装置(其中的一个像素)绘制 成用图6 (b)所示的A-A，线切断的剖面。图6所示的构成要素中， 其等效物涉及到图1或图2所示结构的，带有与图1、图2的等效物相同的参考编号，避免重复说明。 一个像素可以定义为被黑色矩阵(遮 光膜)35的开口 35h包围的区域，也可以定义为4皮滤色器(着色抗蚀 剂)36的轮廓(外周)包围的区域。在图6(b)中，信号配线22a 不与图示的像素的薄膜晶体管TFT连接，除此之外，与信号配线22 同样地形成。在图6(b)中，在其轮廓用点线框表示的半导体层25 上信号配线22的一部分与输入输出电极24相互对向形成。信号配线 22的一部分弯曲成U字状包围输入输出电极24。首先，说明VA方式的半透射型液晶显示装置与IPS方式的半透 射型液晶显示装置的区别。VA方式的液晶显示装置中，共用电极29 形成在第1基板31上，在对应每个像素设置的各反射显示部及透射 显示部形成共用电极29的开口 ( Opening ) 29h。该开口29h对应于
像素电极28的形状形成为裂缝(Slit)或切口 (Notch)。图6 (a) 中，像素电极28和共用电极29之间的被施加了电场的液晶分子100、 和未施加电场(换言之为被初期取向)的液晶分子100n用长椭圆形 表示。在像素电极28和共用电极29之间产生的电场用虛线的箭头表 示。间隔液晶层10对向的像素电极28和共用电极29之间产生的电 场通过共用电极的开口 29h相对于横跨第l及第2基板31、 32的方 向(以下称为液晶盒间隙，图6 (a)的gR、 gT)以规定角度倾斜。 像素电极28和共用电极29之间不产生电场时，单轴性、具有双折射 率的液晶分子100n以其分子轴(上述"长椭圓"的长轴)顺应液晶 盒间隙的方式初期取向。上述液晶分子100n的初期取向称为"垂直 取向(VA)"。液晶分子100n被初期取向的液晶层10阻断入射其 中的光的透射。对应于像素电极28和共用电极29之间的电场强度， 被垂直取向的液晶分子100n的分子轴像液晶分子100那样相对于液 晶盒间隙倾斜，随着倾斜，液晶层IO的光的透射量增加。不需要在像素电极28上形成共用电极29那样的裂缝、切口或开 口，如图6(b)所示，本方案的像素电极28对应每个共用电极的开 口 29h分为1个反射型像素电极28R和2个透射型像素电极28T。薄 膜晶体管TFT的输入输出电极24通过通孔26电连接在反射型像素电 极28R上，进而反射型像素电极28R和透射型像素电极28T、及透射 型像素电极28T间通过连接部28C彼此电连接。反射型像素电极28R 由铝、钛、钽等的金属膜或含有铝、钛、钽等的合金膜形成，透射型 像素电极28T由ITO (铟-锡-氧化物)、IZO (铟-锌-氧化物)、 ATO (添加锑的氧化锡)、AZO (添加铝的氧化锌)等透明导电性氧 化物形成。薄膜晶体管TFT与上述方案1同样，具有将连接信号配线22和 输入输出电极24的半导体层25间隔绝缘层51配置在扫描配线的一 部分(控制电极)21的上部的所谓反交错型结构，也可以用绝缘层 51覆盖半导体层25且在该绝缘层51上配置控制电极21。半导体层 25可以由非晶硅(非晶质硅)、多晶硅、并列设置多个从与信号配线22的接合部向与输入输出电极24的接合部延伸的晶粒(带状单结晶) 而构成的连续粒界结晶硅中的任一个形成，作为半导体材料，也可以 利用硅(硅)以外的元素或分子。在薄膜晶体管TFT的最上层(图6中信号配线22和输入输出电 极24)的上面，按照绝缘层52、阶梯形成抗蚀剂层(绝缘层)39R 及反射型像素电极28R这样的顺序被层叠。阶梯形成抗蚀剂层39R 与方案1不同，形成在第2基板32 (TFT基板)上。阶梯形成抗蚀剂 层39R以超过绝缘层51、 52各2倍的厚度形成在与方案1的绝缘层 53相同的位置。即，将阶梯形成抗蚀剂层39R的厚度调整为反射显 示部的第l基板31的最上面(图6中共用电极29的上面)和第2基 板32的最上面(图6中反射型像素电极28R的上面)之间的间隙gR 小于透射显示部的第l基板31的最上面(共用电极29的上面)与第 2基板32的最上面(图6中透射型像素电极28T的上面)之间的间 隙gT，优选为间隙gT的大致1/2。利用光刻法等成形阶梯形成抗蚀剂 层39R时，在其上面形成波状的图案(例如、波紋图案(corrugated pattern)),也可以将该图案形成在反射型像素电极28R的上面。被 反射型像素电极28R反射的光由于其上面的波状图案而在设置有该 反射型像素电极28R的像素内适度扩散。第l基板31由玻璃或塑料等能透过可见区域(380nm 780nm的波长带域)的光的材料(以下称为透明材料)构成，在其主面上形成 多个滤色器(着色抗蚀剂)36和横跨邻接的一对滤色器的遮光膜35。 图2所示的液晶显示装置的方案1中，在滤色器36间形成遮光膜35。 滤色器36例如由含有颜料、染料及荧光材料中的至少一种的树脂材 料(例如抗蚀剂材料等有机材料)形成。遮光膜35形成为铬(Cr) 等金属或合金等无机薄膜、或分散有碳、钴氧化物、黑色颜料等光吸 收率高的粒子的树脂的薄膜(有机薄膜)。遮光膜35对可见区域的 光的透射率低于滤色器36,因此也称为不透明。本方案2中也形成平坦化层37,使由于滤色器36和配置在其间 的遮光膜35在第l基板31的主面生成的起伏平坦。进而，与方案l
同样地，赋予平坦化层37的一部分(37a)使被供给到平坦化层37 的上面的内藏相位差板38的原料(前体)的分子取向所希望的方位 的"取向控制力，，。因此，平坦化层37的赋予了取向控制力的部分 37a的上面形成内藏相位差板38 (由取向的分子形成的有机膜)，在 平坦化层37的未赋予取向控制力的部分37b的上面形成内藏相位差 板的残留层38n (由未取向的分子构成的有机膜)。内藏相位差板38 及其残留层38n上面的起伏被作为其基底的平坦化层37抑制，在其 上面形成具备开口 29h的共用电极29。利用电子显微镜观察形状，发 现内藏相位差板38和其残留层38n是作为一个有机薄膜而形成的， 也发现其具有相同组成。但是，通过内藏相位差板38显示"双折射 (相位差性)"、其残留层38n不能显示"双折射(相位差性)"， 能够确实地加以区分二者。如图6 (b)所示，内藏相位差板38 (粗 线框)在第1基板31的主面内，作为分别与反射型像素电极28R对 向的多个岛分布在该残留层38n内。需要说明的是，内藏相位差板38和其残留层38n也可以间隔上 述平坦化层37形成在具备开口 29h的共用电极29的上侧。另外，也 可以在第1基板31的最上层(图6中共用电极29)及第2基板32 的最上层(图6中像素电极28R, 28T)中的至少一方形成使液晶层 IO的液晶分子IOO、 100n取向的取向膜(未图示)。〈适用于形成内藏相位差板的材料〉例如，在内藏相位差板38的形成工序中，通过适当选择形成内 藏相位差板38的材料、对其照射的光的波长、及添加到其中的光聚 合引发剂，可以抑制内藏相位差板38及残留层38n的着色。图5是用于说明形成内藏相位差板38的液晶物质发生着色的波 长的图。如果用于形成内藏相位差板38的液晶物质吸收波长不足 300nm的光，则发生着色。因此，优选不照射波长不足300nm的光。因此，可以使用能够照射特定波长的光的灯。例如，使用波长 300nm以上的光的强度强、波长不足300nm的光的强度极弱的灯。也可以使用遮挡波长不足300nm的光的过滤器。例如使用遮挡短 波长光的短波长截止紫外线过滤器等。另外，也可以使用将形成内藏相位差板38的液晶物质的吸收波长完全截止的过滤器。例如可以使 用帝人DuPont Films制的Teijin Tetoron Film G2。另外，由于照射300nm以上的光，因此需要内藏相位差板38的 材料通过照射波长300nm以上的光而固化。光聚合引发剂优选在 300 ~ 400nm处有吸收的物质。优选在内藏相位差4反38的材料(作为 其中包含的溶剂或光聚合引发剂的溶剂的甲醇)中的吸光系数在 365nm处为1000ml/gcm以上、405nm处为100ml/gcm以上的范围内的引发剂。作为形成内藏相位差板38的材料，可以使用如下所示的在分子 末端具有光反应性的丙烯酰基的液晶单体。<formula>formula see original document page 24</formula><formula>formula see original document page 25</formula><formula>formula see original document page 25</formula><formula>formula see original document page 25</formula>HjC-HCCOOtHjCJeOH^y-COOH^^-OOC^H^^-CHCHAOOCH-CHj 考虑到加热曝光，优选光聚合引发剂具有不挥发性。例如可以选择汽巴精化有限公司(Ciba Specialty Chemicals)制的IRUGACURE (IRUGACURE (R) ) 907、 IRUGACURE 369、 IRUGACURE 819、 IRUGACURE 127、 DAROCUR (R) TPO、 IRUGACURE OXEOl等。 特别是IRUGACURE 819能够防止着色、挥发性低，因此曝光量少。IRGACURE 651 1RGACURE 184 ,RGACUF E 2959如上所述，通过适当选择内藏相位差板38的材料、照射的光的 波长、光聚合引发剂，可以使内藏相位差板38及残留层38n的透射 率相对于可见光(Visible Light,例如波长在400nm至800nm范围内 的光)分别在90%以上的范围内，能够抑制上述着色。即，如果内藏 相位差板38及残留层38n能够使入射其中的可见光区域(例如400nm 至800nm的波长带域)的光透射90%以上，则能够将液晶显示装置
的显示亮度保持在足够高的水平。虽然以上列举了几个本发明的实施方案，但是本发明并不限定于 此，其中也包括许多本领域技术人员可以理解的变形和修改。本发明 并不限定于以上给出的说明，权利要求书的范围内所包括的全部变形 和修改也都包括在本发明中。
权利要求
1、一种半透射型液晶显示装置的制造方法，是在第1基板的内藏有相位差板的主面和第2基板之间包封液晶层的半透射型液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法按以下顺序进行下述步骤在所述第1基板的主面涂布作为所述相位差板的基底层的光固化性树脂组合物的第1步骤；通过利用掩模曝光使所述光固化性树脂组合物的涂膜部分固化的处理、和除去该固化处理后残留的该涂膜的未固化部分的显影处理，在涂布的所述光固化性树脂组合物的配置所述相位差板的部分选择性地形成凹凸的第2步骤；在所述光固化性树脂组合物固化的涂膜上涂布所述相位差板的材料，利用该固化后的涂膜的形成了所述凹凸的部分的取向控制力形成相位差板的第3步骤。
2、 一种半透射型液晶显示装置的制造方法，该半透射型液晶显 示装置具备主面形成了对应于多个像素的滤色器的滤色器基板，对应 于该像素的该滤色器分别由反射显示部和透射显示部构成，该滤色器 基板的该反射显示部内藏有相位差板，其特征在于，该制造方法按以 下顺序进行下述步骤抗蚀剂层的上面，作为其平坦化层涂布光固化性树脂组合物的平坦化 层涂布步骤；部分曝光所述光固化性树脂组合物使其固化的平坦化层固化步骤；除去所述光固化性树脂组合物的未固化部分的显影步骤； 在所述光固化性树脂组合物的层上涂布所述相位差板的材料的 步骤；加热涂布的所述相位差板的材料的加热步骤； 曝光所述相位差板材料使其固化的相位差板固化步骤； 所述平坦化层固化步骤在所述光固化性树脂组合物的配置所述 相位差板的部分进行掩模曝光，使曝光部分与非曝光部分交替排列。
3、 如权利要求2所述的半透射型液晶显示装置的制造方法，其 特征在于，所述加热步骤在高于所述相位差板的材料的熔点、并且低 于向列 等方相转变温度的温度下加热。
4、 一种半透射型IPS方式的液晶显示装置，所述半透射型液晶显 示装置具备在主面形成有滤色器的第l基板、与该主面相对向且贴合 在该第1基板上的第2基板、及被封入该第1基板和该第2基板之间 的液晶层，所述滤色器的对应每个像素的区域分别具有反射显示部和透射 显示部，其特征在于，在所述第1基板的主面按照所述滤色器、第1树脂层及第2树脂 层这样的顺序被层叠，所述第2树脂层与所述第1树脂层相接触，且该第1树脂层及该 第2树脂层分别在对应于所述像素的每个区域从所述反射显示部向所 述透射显示部延伸，所述第2树脂层在所述反射显示部具备相位差性。
5、 如权利要求4所述的半透射型液晶显示装置，其特征在于， 在与所述第2树脂层的具备相位差性的部分相接触的所述第l树脂层 的部分，形成用于使构成所述第2树脂层的分子取向的结构。
全文摘要
本发明涉及半透射型液晶显示装置制造方法，该装置具备具有分别分成反射显示部和透射显示部的多个像素、在与液晶层对向的主面的对应于反射显示部的区域分别内藏相位差板的滤色器基板，特征为按以下顺序进行下列工序在滤色器基板的主面涂布光固化性树脂组合物的第1工序；利用掩模曝光使光固化性树脂膜的反射显示部分别对应的区域部分固化的第2工序；经显影除去第2工序残留的光固化性树脂膜的未固化部分的第3工序；在固化的光固化性树脂膜的主面对应于反射显示部的区域选择性地形成凹凸的第4工序；在形成了凹凸的光固化性树脂膜上涂布相位差板的材料，由形成了凹凸的部分对相位差板材料的取向控制力，在对应于反射显示部的区域分别形成相位差板的第5工序。
文档编号G02F1/1333GK101149505SQ200710141998
公开日2008年3月26日 申请日期2007年8月17日 优先权日2006年9月22日
发明者佐野靖, 关口慎司, 原浩二, 松浦宏育, 鹰栖庆治 申请人:株式会社日立显示器