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WO2011155133A1 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2011155133A1
WO2011155133A1 PCT/JP2011/002771 JP2011002771W WO2011155133A1 WO 2011155133 A1 WO2011155133 A1 WO 2011155133A1 JP 2011002771 W JP2011002771 W JP 2011002771W WO 2011155133 A1 WO2011155133 A1 WO 2011155133A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
liquid crystal
alignment film
region
display device
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/002771
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
神崎庸輔
森脇弘幸
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to CN2011800285246A priority Critical patent/CN102939560A/zh
Priority to JP2012519224A priority patent/JP5302460B2/ja
Priority to US13/702,697 priority patent/US8885127B2/en
Priority to EP11792095.9A priority patent/EP2581784A4/en
Publication of WO2011155133A1 publication Critical patent/WO2011155133A1/ja

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    • G02F1/1345—Conductors connecting electrodes to cell terminals

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, and more particularly to control of an application region of an alignment film.
  • the liquid crystal display device generally has a structure in which a liquid crystal layer is sealed between a pair of substrates.
  • the pair of substrates includes a TFT substrate and a counter substrate.
  • a plurality of gate wirings, a plurality of source wirings, a plurality of pixel electrodes, a plurality of TFTs, and the like are formed on the TFT substrate.
  • a common electrode common to the plurality of pixel electrodes is formed on the counter substrate.
  • the liquid crystal layer is sealed between a TFT substrate and a counter substrate, surrounded by a frame-shaped sealing member.
  • a pixel region as a display region and a frame region as a non-display region provided around the outside thereof are formed.
  • the frame region of the TFT substrate has a seal member forming region and a terminal region provided on the outer periphery thereof.
  • a plurality of terminals for supplying signals to the pixel area are formed.
  • the TFT substrate and the counter substrate are provided with an alignment film for regulating the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer on the surface on the liquid crystal layer side.
  • the alignment film is made of a resin film such as polyimide, and its surface is rubbed.
  • the alignment film is formed by applying liquid polyimide on the surface of the TFT substrate and the counter substrate, and then baking and curing.
  • Polyimide can be applied by, for example, a flexographic printing method or an inkjet printing method.
  • the viscosity of the alignment film material is relatively set so that the alignment film material such as polyimide discharged and landed toward the substrate is sufficiently spread on the substrate surface. Need to be low.
  • the low-viscosity alignment film material easily spreads on the substrate surface, it easily spreads to a frame area that is not originally required.
  • the alignment film material reaches the terminal region in the frame region, the plurality of terminals are covered with the alignment film, which is an insulating film, and as a result, conduction between the terminals and the circuit chip mounted on the terminals is hindered.
  • Patent Documents 1 and 2 an excessive alignment film material is formed by forming a groove structure between a sealing member forming region of a TFT substrate and a pixel region where display is performed, and accumulating the alignment film material in the groove. It has been proposed to prevent the spread of.
  • Patent Document 3 in order to control the wetting and spreading of the alignment film material, a water repellent region is provided on the surface of the TFT substrate, and a concavo-convex structure is formed with the same material as the wiring layer formed on the TFT substrate. It is disclosed to form. Since the concavo-convex structure is formed of the same material as the wiring layer, it can be formed simultaneously with the wiring by etching.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the principle of controlling the wetting and spreading of the alignment film material in Patent Document 3.
  • the concavo-convex structure 100 of Patent Document 3 is composed of a plurality of convex portions 102 arranged on a glass substrate 101 at a predetermined interval.
  • the convex part 102 is comprised with the same metal film as a wiring layer.
  • Patent Documents 1 and 2 in the configuration in which a plurality of grooves are formed in order to store the alignment film material, the formation areas of the plurality of grooves are compared in order to secure a volume for storing the alignment film material. It is necessary to provide a wide range. As a result, since the distance from the pixel region to the seal member forming region is increased, it is difficult to reduce the width of the frame-like non-display region.
  • the present invention has been made in view of these points, and the object of the present invention is to provide an alignment film material while narrowing the non-display area of the liquid crystal display device as much as possible regardless of the layout of the wiring. It is to suppress the spread of.
  • a liquid crystal display device includes a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, and the first substrate and the second substrate.
  • the present invention is directed to a liquid crystal display device including a liquid crystal layer provided and a sealing member provided between the first substrate and the second substrate and enclosing and sealing the liquid crystal layer.
  • Each of the first substrate and the second substrate has a pixel region as a display region and a frame region as a non-display region that is an outer peripheral region of the pixel region and includes the seal member formation region. Then, an alignment film formed by curing a fluid alignment film material is formed on the liquid crystal layer side of the first substrate and the second substrate so as to spread from the pixel region to the frame region side.
  • the first substrate is formed on the support substrate so as to cover the support substrate, the wiring layer formed on the support substrate, and a part of the surface opposite to the support substrate. Has an insulating film directly covered by the alignment film, and a concave portion is formed on the surface of the insulating film so as to be recessed without penetrating the insulating film.
  • edge of the recessed portion is disposed in the frame region, and the tangent plane of the edge moves toward the inside of the recessed portion, and the support substrate side is arranged.
  • the edge of the alignment film is supported by the edge of the recess, and the bottom of the recess supporting the edge of the alignment film is supported by the alignment film. Is exposed from.
  • the alignment film material before curing is formed so as to spread from the pixel region to the frame region side. And the edge part of an alignment film is formed in a frame area
  • an insulating film is formed on the support substrate of the first substrate so as to cover the wiring layer, and a recess is formed in the surface of the insulating film. The edge part of this recessed part is arrange
  • the wetting and spreading of the alignment film material is blocked by the edge of the recess.
  • the edge portion of the alignment film is supported by the edge portion of the recessed portion.
  • the edge portion of the recessed portion is formed so that the tangent plane thereof is inclined toward the support substrate side as it goes inward of the recessed portion, so that the alignment film material can be supported by its viscosity.
  • the insulating layer is interposed between the recessed portion and the wiring layer in a state where the recessed portion is disposed so as to overlap the wiring layer, the wiring layer is protected by the insulating layer, and the layout of the wiring layer is concerned.
  • the recess can be formed so as to extend continuously. Therefore, it is possible to more appropriately prevent the alignment film material from spreading.
  • the alignment film material is accumulated in the groove formed on the substrate, it is unclear to what extent the alignment film material is accumulated in the groove structure volume, so that the liquid crystal is deposited on the substrate.
  • a liquid crystal display device is manufactured by dropping the liquid crystal, it is difficult to appropriately define the volume of the liquid crystal material to be dropped, including the free space in the groove structure. If the volume of the liquid crystal material is less than the required amount, bubbles may occur in the liquid crystal layer.
  • the alignment film material is not accumulated in the recessed portion, and the alignment film material is dammed up at the edge of the recessed portion, so that the volume of the liquid crystal material to be dropped is made substantially constant. Can be maintained. Therefore, it is possible to prevent the generation of bubbles in the liquid crystal layer by supplying an appropriate volume of the liquid crystal material onto the support substrate.
  • the spread of the alignment film material can be suppressed while the non-display area of the liquid crystal display device is significantly narrowed.
  • the insulating layer is interposed between the recessed portion and the wiring layer in a state where the recessed portion is placed on the wiring layer, the wiring layer is protected by the insulating layer, and the layout of the wiring layer is concerned.
  • the recess can be formed so as to extend continuously. Therefore, it is possible to more appropriately prevent the alignment film material from spreading.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a region indicated by II in the TFT substrate of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing a region indicated by III in the TFT substrate of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the edge of the recessed portion in the TFT substrate.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view showing a part of the TFT substrate.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a halftone mask for forming a recessed portion.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a planarizing film developed after halftone exposure.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a region indicated by II in the TFT substrate of FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the planarized film after post-baking.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the liquid crystal display device.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the maximum angle at the edge and the depth of the recessed portion and the spread controllability of the alignment film material.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the recessed portion when ⁇ 1max is about 15 °.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the recessed portion when ⁇ 1max is about 50 °.
  • FIG. 14 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the recessed portion when ⁇ 1max is about 5 °.
  • FIG. 15 is an enlarged plan view showing a part of a TFT substrate according to another embodiment.
  • FIG. 16 is an enlarged plan view showing a part of a TFT substrate according to another embodiment.
  • FIG. 17 is an enlarged plan view showing a corner portion of a TFT substrate according to another embodiment.
  • FIG. 18 is an enlarged plan view showing a corner portion of a TFT substrate according to another embodiment.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the principle of controlling the wetting and spreading of a conventional alignment film material.
  • Embodiment 1 of the Invention 1 to 10 show Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the liquid crystal display device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a region indicated by II in the TFT substrate 11 of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing a region indicated by III in the TFT substrate 11 of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the edge 51 of the recess 48 in the TFT substrate 11.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view showing a part of the TFT substrate 11. In FIG. 6, an alignment film 23 and a recessed portion 48 described later are not shown.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the liquid crystal display device 1.
  • the liquid crystal display device 1 includes a TFT substrate 11 as a first substrate, a counter substrate 12 that is a second substrate disposed to face the TFT substrate 11, a TFT substrate 11, And a liquid crystal layer 13 provided between the counter substrates 12.
  • the liquid crystal display device 1 includes a seal member 14 provided between the TFT substrate 11 and the counter substrate 12 so as to surround and seal the liquid crystal layer 13.
  • the seal member 14 is formed in a substantially rectangular frame shape, and is made of, for example, an ultraviolet heat combined curable resin such as an acrylic or epoxy resin.
  • a plurality of conductive particles are dispersed and mixed in the seal member 14.
  • the line width of the seal member 14 is, for example, about 0.5 mm to 2.5 mm.
  • the TFT substrate 11 and the counter substrate 12 each have a pixel region 31 as a display region and a frame region 32 as a non-display region that is a region around the outside of the pixel region 31.
  • the frame region 32 includes a seal member formation region 34 (a formation region of the seal member 14) provided at a predetermined interval from the pixel region 31.
  • an alignment film 23 formed by curing the alignment film material 24 having fluidity is formed from the pixel region 31 to the formation region side of the seal member 14. It is formed to spread.
  • the alignment film 23 is made of a resin material such as polyimide and regulates the initial alignment of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 13.
  • the alignment film material 24 has its viscosity lowered by adding a solvent to polyimide or the like.
  • a vertical alignment film material having a viscosity of 6.5 mPa ⁇ s manufactured by JSR Corporation can be applied.
  • the frame region 32 of the TFT substrate 11 is a region opposite to the pixel region 31 of the seal member forming region 34, and a plurality of terminals 28 for supplying signals to the pixel region 31 are formed.
  • the terminal area 33 is provided. As shown in FIG. 4, the terminal region 33 is formed in a side region of the TFT substrate 11.
  • a pad 20 as an electrode portion made of a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide) is provided on the surface of the planarizing film 43 as an insulating film. A plurality are formed.
  • the pads 20 are formed with a thickness of about 100 nm and are arranged along the seal member 14 at a predetermined interval. The pad 20 is for electrically connecting to the common electrode (not shown) of the counter substrate 12 through the conductive particles of the seal member 14.
  • a plurality of pixels 5 are arranged in a matrix in the pixel region 31 of the TFT substrate 11.
  • Each pixel 5 is formed with a pixel electrode 15 made of a transparent conductive film such as ITO.
  • the thickness of the pixel electrode 15 is, for example, about 100 nm.
  • Each pixel 5 is formed with a TFT (Thin-Film-Transistor: not shown) as a switching element connected to the pixel electrode 15.
  • the semiconductor layer (not shown) constituting the TFT has a configuration in which an i-Si film (intrinsic silicon film) having a thickness of 150 nm and an n + Si film having a thickness of 40 nm are stacked in this order. .
  • a SiNx film having a thickness of about 200 nm is stacked on the semiconductor layer as a channel protective film.
  • a gate wiring 18 and a source wiring 16 connected to the TFT are formed on the TFT substrate 11.
  • the gate wiring 18 has a configuration in which a Ti film having a thickness of about 30 nm, an Al film having a thickness of about 300 nm, and a Ti film having a thickness of about 100 nm are stacked in this order.
  • the source wiring 16 has a configuration in which a Ti film having a thickness of about 30 nm and an Al film having a thickness of about 300 nm are stacked in this order.
  • the line width of the gate wiring 18 and the source wiring 16 is about 10 ⁇ m. Further, as shown in FIG. 2, the interval between the adjacent gate wirings 18 is about 200 ⁇ m. On the other hand, the interval between adjacent source lines 16 is about 70 ⁇ m as shown in FIG.
  • the TFT substrate 11 has a glass substrate 21 that is a support substrate, and the gate wiring 18 and a gate that covers the gate wiring 18 are formed on the surface of the glass substrate 21 on the liquid crystal layer 13 side.
  • An insulating film 41 is formed.
  • a plurality of lead wires 17 made of the same material as the gate wire 18 are formed in the frame region 32 of the glass substrate 21.
  • the line width of the lead-out wiring 17 is about 10 ⁇ m.
  • a terminal 28 is provided at the end of the lead wiring 17.
  • the source wiring 16 is connected to the lead wiring 17 via a contact portion (not shown).
  • the gate insulating film 41 is made of, for example, SiNx and has a thickness of about 400 nm.
  • a passivation film 42 as a protective film is formed on the surface of the gate insulating film 41.
  • the passivation film 42 is made of an inorganic film such as SiN, and has a thickness of about 250 nm.
  • a passivation film 42 and a planarizing film 43 that is an insulating film covering the passivation film 42 are formed on the surface of the source wiring 16. That is, the planarizing film 43 is formed on the glass substrate 21 so as to cover the wiring layer such as the source wiring 16.
  • the planarizing film 43 is made of, for example, a photocurable resin (photosensitive resin) such as a photocurable acrylic resin, and has a thickness of about 2 to 2.5 ⁇ m.
  • the plurality of pixel electrodes 15 are formed on the surface of the planarizing film 43 in the pixel region 31.
  • the sealing member 14 is formed on the surface of the planarizing film 43 in the sealing member forming region 34. A part of the surface of the planarizing film 43 opposite to the glass substrate 21 is directly covered with the alignment film 23.
  • a concave portion 48 is formed which is recessed without penetrating the flattening film 43.
  • the recessed portion 48 is arranged so that at least a part thereof overlaps with a wiring layer such as the source wiring 16 or the gate wiring 18 when viewed from the normal direction of the surface of the glass substrate 21.
  • the recessed portion 48 of the present embodiment is formed so as to extend along the seal member forming region 34.
  • the recessed part 48 is formed in a frame shape as a whole by extending in a groove shape along the seal member forming region.
  • the groove width of the recessed portion 48 is, for example, about 20 ⁇ m, and the groove depth of the recessed portion 48 is, for example, about 1 ⁇ m.
  • the recessed portion 48 can be formed by photolithography as will be described later.
  • the edge 51 of the recessed portion 48 is disposed in the frame region 32, and in particular, is disposed between the pixel region 31 and the seal member forming region 34. Further, as shown in FIG. 5, the edge 51 of the recess 48 is formed so that the tangent plane 53 of the edge 51 is inclined toward the glass substrate 21 as it goes inward of the recess 48. ing.
  • the edge 25 of the alignment film 23 is supported by the edge 51 of the recess 48, and the bottom of the recess 48 that supports the edge 25 of the alignment film 23 extends from the alignment film 23. Exposed.
  • the maximum angle of the tangent plane 53 at the edge 51 of the recess 48 with respect to the surface of the glass substrate 21 is defined as ⁇ 1max. Further, an angle of the tangent plane 53 of the concave portion 48 with respect to the surface of the glass substrate 21 at a position supporting the edge 25 of the alignment film 23 (alignment film material 24) is ⁇ 1. The angle of the tangent plane 54 on the surface of the edge 25 of the alignment film 23 with respect to the tangential plane 53 is ⁇ 2.
  • the maximum angle ⁇ 1max of the edge 51 of the recessed portion 48 with respect to the surface of the glass substrate 21 of the tangent plane 53 is defined to be 5 ° or more. On the other hand, the maximum angle ⁇ 1max is preferably defined to be less than 88 °.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the maximum angle ⁇ 1max at the edge 51 and the depth of the recessed portion 48 and the spread controllability of the alignment film material 24.
  • ⁇ indicates that the edge 51 appropriately supported the alignment film material 24, and X indicates that the alignment film material 24 was not properly supported by the edge 51.
  • the viscosity of the alignment film material used in the experiment is 6.5 mPa ⁇ s.
  • FIGS. 12 to 14 are enlarged sectional views showing the vicinity of the recessed portion 48 when ⁇ 1max is about 15 °, about 50 °, and about 5 °, respectively.
  • the symbol A indicates a position where the angle ⁇ 1 of the tangent plane 53 of the recessed portion 48 becomes the maximum angle ⁇ 1max.
  • Reference symbol B indicates the position of the edge 25 of the alignment film 23 (alignment film material 24) that is blocked by the edge 51 of the recess 48.
  • the depth of the recess 48 has no correlation with the spread control of the alignment film material 24, and only the maximum angle ⁇ 1max of the edge 51 affects the spread control of the alignment film material 24.
  • the maximum angle ⁇ 1max is less than 5 °, the alignment film material 24 spreads without being supported by the edge portion 51.
  • the maximum angle ⁇ 1max is 88 ° or more, ⁇ 1max + ⁇ 2 is 90 ° or more and the alignment film cannot be blocked. Therefore, it was found that the alignment film material 24 can be satisfactorily supported at the edge portion 51 when the maximum angle ⁇ 1max is 5 ° or more and less than 88 °.
  • the alignment film material 24 flowing from the pixel region 31 side can be blocked by the angle ⁇ 2 at the edge 51.
  • the alignment film 23 and the alignment film material 24 swell toward the liquid crystal layer 13 in the vicinity of the edge 51 of the recess 48.
  • the region where the alignment film 23 and the alignment film material 24 are raised has a width of about 200 ⁇ m. Further, the thickness a of the raised region of the alignment film material 24 is about 10 ⁇ m or less, and the thickness a of the raised region of the alignment film 23 after curing is about 0.7 ⁇ m. On the other hand, the thickness b of the flat alignment film material 24 on the pixel region 31 side is about 3 ⁇ m, while the thickness b of the flat alignment film 23 after curing on the pixel region 31 side is about 0.1 ⁇ m. is there.
  • the counter substrate 12 has a glass substrate (not shown) which is a support substrate.
  • a glass substrate (not shown) which is a support substrate.
  • a plurality of colored layers (not shown) constituting a color filter (not shown) and a black matrix (not shown) as a light shielding film are formed.
  • a common electrode (not shown) made of a transparent conductive film such as ITO is formed on the surface of the color filter. Similar to the TFT substrate 11, the surface of the common electrode is covered with an alignment film (not shown).
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device 1 includes a step of forming the TFT substrate 11, a step of forming the counter substrate 12, and a step of bonding the TFT substrate 11 and the counter substrate 12 to each other via the liquid crystal layer 13 and the seal member 14. And have.
  • the liquid crystal display device 1 forms a frame-shaped seal member 14 on the TFT substrate 11 or the counter substrate 12, drops liquid crystal inside the seal member 14, and then attaches the TFT substrate 11 and the counter substrate 12 to each other. Manufactured by matching.
  • the process of forming the TFT substrate 11 includes a process of forming the wiring layers 16 and 18 on the glass substrate 21 that is a transparent support substrate, and a planarizing film 43 so as to cover the wiring layers 16 and 18 on the glass substrate 21. And a step of forming the alignment film 23 directly on the surface of the planarizing film 43 so as to cover the wiring layers 16 and 18.
  • the gate wiring 18 In the process of forming the wiring layers 16 and 18, the gate wiring 18, the gate insulating film 41, the silicon film (not shown), the source wiring 16, the passivation film 42, the planarization film 43, the ITO film, etc. are formed on the surface of the glass substrate 21. Form.
  • a metal film such as the gate wiring 18 is formed by a sputtering method, and a semiconductor layer, an insulating film, and a channel protective film constituting the TFT are formed by a CVD method and then formed into a predetermined shape by photolithography and wet etching or dry etching, respectively. .
  • the concave portion 48 that is recessed from the surface of the flattening film 43 without penetrating the flattening film 43 is viewed from the normal direction of the surface of the glass substrate 21.
  • the edge 51 of the recess 48 is disposed in the frame region 32, and the tangent plane of the edge 51 is the inner side of the recess 48. It forms so that it may incline to the glass substrate 21 side as it goes to.
  • the recess 48 is formed so as to extend along the formation region of the seal member 14. Further, the recessed portion 48 is disposed between the pixel region 31 and the formation region of the seal member 14.
  • the planarizing film 43 can be formed using a photosensitive organic material such as a photocurable acrylic resin or a non-photosensitive insulating film.
  • a photosensitive organic material such as a photocurable acrylic resin or a non-photosensitive insulating film.
  • the organic material is formed on the glass substrate 21 so as to have a flat surface by, for example, a spin coating method (also possible by a slit coating method or an ink jet method).
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a halftone mask 60 for forming the recessed portion 48.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the planarizing film 43 developed after halftone exposure.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the planarizing film 43 after post-baking.
  • each slit 61 has a width of about 3 ⁇ m and is arranged at a pitch of about 3 ⁇ m. Accordingly, the region where the slit 61 is formed has a width of about 15 ⁇ m as a whole.
  • a groove 62 made of a concave bent surface is formed as shown in FIG.
  • the planarizing film 43 in which the groove 62 is formed is post-baked and heated, so that the curved surface of the planarizing film 43 becomes a gentle curved surface.
  • the groove 62 is heated by heating, and the recessed portion 48 having the curved edge portion 51 is formed.
  • the insulating material layer is uniformly formed on the glass substrate 21 by, for example, a CVD method (also possible by a sputtering method or application of a coating type material). After forming with a sufficient film thickness, a photosensitive resist is applied to the entire surface of the insulating material layer. Next, a predetermined resist pattern is formed by photolithography. Thereafter, the recess 48 is formed by etching the insulating material layer (wet etching or dry etching) and removing the resist pattern.
  • the alignment film material 24 having fluidity is formed so as to spread from the pixel region to the frame region, and the edge 25 of the alignment film material 24 is formed into the recessed portion.
  • the bottom of the recess 48 that supports the edge portion 25 of the alignment film material 24 is exposed from the alignment film material 24.
  • an ITO layer is formed on the surface of the planarizing film 43, and a plurality of pixel electrodes 15 are formed by patterning the ITO layer by photolithography and etching. Thereafter, a fluid alignment film material 24 such as polyimide is supplied by an ink jet method so as to cover the pixel electrode 15 and the like.
  • the edge 25 of the alignment film material 24 is supported by the edge 51.
  • the alignment film material 24 rises toward the liquid crystal layer 13 and is dammed in the vicinity of the edge 51 of the recess 48. Thereafter, the alignment film material 24 is baked to form the alignment film 23. In this way, the TFT substrate 11 is manufactured.
  • the TFT substrate 11 is provided with the recessed portion 48 for supporting the alignment film 23 (alignment film material 24), and the glass substrate as the tangential plane 53 moves toward the inside of the recessed portion 48.
  • 21 is formed in the recessed portion 48 so that the alignment film 23 (alignment film material 24) is supported by the edge 51, and the edge of the alignment film 23 (alignment film material 24) is supported.
  • the edge 25 can be supported even when the alignment film material 24 has a relatively low viscosity.
  • the alignment film material 24 is placed closer to the seal member forming region 34 than the edge 51 of the recess 48. Since a groove structure or the like for storing is unnecessary, the alignment film material 24 and the seal member 14 are appropriately suppressed by appropriately suppressing the spread of the alignment film material 24 while greatly reducing the frame region 32 of the liquid crystal display device 1. Can be prevented.
  • the alignment film material 24 can be more reliably supported at the edge 51.
  • the planarizing film 43 is interposed between the concave portion 48 and the wiring layer in a state in which the concave portion 48 is disposed so as to overlap the wiring layer such as the source wiring 16, the wiring layer is formed by the planarizing film 43. While protecting from an etchant or the like, the recessed portion 48 can be formed to continuously extend regardless of the layout of the wiring layer. Therefore, since the recessed portion 48 can be formed in a ring shape surrounding the pixel region 31 along the seal member forming region 34, the alignment film material 24 can be more appropriately prevented from spreading.
  • the alignment film material is accumulated in the groove formed on the substrate, it is unclear to what extent the alignment film material is accumulated in the groove structure, so that the liquid crystal is deposited on the substrate.
  • the liquid crystal display device is manufactured by dropping the liquid crystal, it is difficult to appropriately define the volume of the liquid crystal material to be dropped, including the free space in the groove structure. If the volume of the liquid crystal material is less than the required amount, bubbles may occur in the liquid crystal layer.
  • the alignment film material 24 is dammed up at the edge 51 of the recess 48 without storing the alignment film material 24 inside the recess 48. Therefore, the volume of the liquid crystal material to be dropped can be maintained substantially constant. Therefore, an appropriate volume of liquid crystal material can be supplied onto the glass substrate 21 to prevent bubbles from being generated in the liquid crystal layer 13.
  • the planarizing film 43 is made of a photocurable acrylic resin, the recessed portion 48 and its edge portion 51 can be easily formed into an appropriate shape with good controllability by halftone exposure.
  • the recessed portion 48 is formed in a ring shape that seamlessly surrounds the pixel region 31 along the seal member forming region 34.
  • the present invention is not limited to this, and the recessed portion 48 is interrupted at least at one location. It may be a shape.
  • the recessed portion 48 can be formed in a discontinuous shape in a region where there is no problem even if the alignment film 23 spreads.
  • FIG. 15 and FIG. 16 are enlarged plan views showing a part of the TFT substrate in other embodiments.
  • the first embodiment the example in which the single concave portion 48 is provided along the seal member forming region 34 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of concave portions 48 are provided as shown in FIG. May be provided along the seal member forming region 34.
  • the edge portion 51 of the portion 48 can prevent the alignment film material 24 from spreading.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. It is good also as a shape. Even in this case, the spread of the alignment film material 24 can be suitably prevented.
  • 17 and 18 are plan views showing enlarged corners of the TFT substrate in other embodiments.
  • the recessed portion 48 may be bent at a substantially right angle as shown in FIG. 17, or may be arcuate as shown in FIG.
  • the present invention is useful for a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, and is particularly suitable for controlling an application region of an alignment film.
  • Liquid crystal display device 11 TFT substrate (first substrate) 12 Counter substrate (second substrate) 13 Liquid crystal layer 14 Seal member 16 Source wiring (wiring layer) 18 Gate wiring (wiring layer) 21 Glass substrate (support substrate) 23 Alignment film 24 Alignment film material 25 Edge 31 pixel area 32 Frame area 34 Seal member forming area 43 Planarizing film (insulating film) 48 Recess 51 edge

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Abstract

　本発明の液晶表示装置の第１基板は、支持基板（２１）上に形成された配線層（１６）（１８）と、配線層を覆うように支持基板上に形成された絶縁膜（４３）と、流動性を有する配向膜材料（２４）が硬化することによって形成された配向膜（２３）とを有している。　額縁領域（３２）には、シール部材（１４）の形成領域（３４）が含まれる。 絶縁膜（４３）の表面には、絶縁膜（４３）を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部（４８）が形成されていて、凹陥部（４８）の少なくとも一部は、支持基板（２１）の表面の法線方向から見て、配線層（１６）（１８）と重なる。 配向膜（２３）の端縁部（２５）は、凹陥部（４８）の縁部（５１）によって支持され、凹陥部（４８）の底は配向膜（２３）から露出している。　本発明によると、液晶表示装置の非表示領域を大幅に狭くしながらも、配向膜材料の広がりを抑制することができる。

Description

液晶表示装置及びその製造方法
　本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、配向膜の塗布領域の制御に関するものである。
　液晶表示装置は、一般に、一対の基板の間に液晶層が封入された構造を有している。一対の基板は、ＴＦＴ基板及び対向基板により構成されている。ＴＦＴ基板には、複数のゲート配線、複数のソース配線、複数の画素電極及び複数のＴＦＴ等が形成されている。対向基板には、上記複数の画素電極に共通の共通電極が形成されている。液晶層は、ＴＦＴ基板と対向基板との間で、枠状のシール部材に囲まれて封止されている。
　上記一対の基板には、表示領域としての画素領域と、その外側周囲に設けられた非表示領域としての額縁領域とが形成されている。ＴＦＴ基板の額縁領域は、シール部材の形成領域と、その外側周囲に設けられた端子領域とを有している。端子領域には、画素領域へ信号を供給するための複数の端子が形成されている。
　ＴＦＴ基板及び対向基板には、液晶層側の表面に、当該液晶層における液晶分子の配向を規制する配向膜が設けられている。配向膜は、例えばポリイミド等の樹脂膜によって構成され、その表面がラビング処理されている。
　配向膜は、ＴＦＴ基板及び対向基板の表面に、液状のポリイミドを塗布した後に、焼成して硬化させることによって形成する。ポリイミドは、例えばフレキソ印刷法やインクジェット印刷法等によって塗布することが可能である。
　ここで、上記インクジェット法を利用した配向膜の形成工程では、基板へ向かって吐出されて着弾したポリイミド等の配向膜材料が基板表面で十分に広がるように、当該配向膜材料の粘性を比較的低くする必要がある。
　低粘性の配向膜材料は、基板表面で容易に広がるために、本来必要がない額縁領域にまで広がり易い。配向膜材料が額縁領域における端子領域にまで至ると、複数の端子が絶縁膜である配向膜に覆われる結果、端子と、当該端子に実装される回路チップとの導通が阻害されてしまう。
　特許文献１及び２には、ＴＦＴ基板のシール部材形成領域と、表示が行われる画素領域との間に溝構造を形成し、その溝内に配向膜材料を溜めることによって、過剰な配向膜材料の広がりを防止することが提案されている。
　また、特許文献３には、配向膜材料の濡れ広がりを制御するために、ＴＦＴ基板の表面に撥水処理した領域を設けること、及びＴＦＴ基板に形成される配線層と同じ材料で凹凸構造を形成することが開示されている。凹凸構造は配線層と同じ材料によって形成されているので、エッチングにより配線と同時に形成することができる。
　ここで、図１９は、特許文献３における配向膜材料の濡れ広がりを制御する原理を示す断面図である。図１９に示すように、特許文献３の凹凸構造１００は、ガラス基板１０１上に所定間隔で配置された複数の凸部１０２によって構成されている。凸部１０２は、配線層と同じ金属膜によって構成されている。そして、この凹凸構造１００に配向膜材料の液滴１０３が滴下されると、液滴１０３とガラス基板１０１との間には、空気層１０４が形成されるため、液滴１０３が弾かれやすくなり、液滴１０３の濡れ広がりを制御ことが可能になる。
特開２００８－２６３４５号公報 特開２００７－３２２６２７号公報 特開２００７－１１４５８６号公報
　しかし、上記特許文献１及び２のように、配向膜材料を溜めるために複数の凹溝を形成する構成では、配向膜材料を溜める容積を確保するために、複数の凹溝の形成領域を比較的幅広に設ける必要がある。その結果、画素領域からシール部材形成領域までの距離が長くなるため、額縁状の非表示領域の幅を狭くすることが困難である。
　また、上記特許文献３に記載された発明については、配線が形成されている領域では、凹凸構造を形成すると配線を切断することになってしまうので、当該凹凸構造を形成することができない。すなわち、凹凸構造を形成する領域が制限され、その凹凸構造が形成されない領域では、配向膜材料がシール部材形成領域へ向かって濡れ広がるため、液晶表示装置の信頼性を著しく低下させる虞がある。
　本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、配線のレイアウトに拘わらず、液晶表示装置の非表示領域を可及的に狭くしながらも、配向膜材料の広がりを抑制することにある。
　上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、上記第１基板及び第２基板の間に設けられて上記液晶層を囲んで封止するシール部材とを備えた液晶表示装置を対象としている。
　そして、上記第１基板及び第２基板は、表示領域としての画素領域と、該画素領域の外側周囲の領域であって上記シール部材の形成領域を含む非表示領域としての額縁領域とをそれぞれ有し、上記第１基板及び第２基板の上記液晶層側には、流動性を有する配向膜材料が硬化することによって形成された配向膜が、上記画素領域から上記額縁領域側へ広がるように形成され、上記第１基板は、支持基板と、該支持基板上に形成された配線層と、該配線層を覆うように上記支持基板上に形成され、上記支持基板と反対側の表面の一部が上記配向膜によって直接に覆われた絶縁膜とを有し、上記絶縁膜の表面には、当該絶縁膜を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部が形成され、上記凹陥部は、上記支持基板の表面の法線方向から見て少なくとも一部が上記配線層と重なるように配置され、上記凹陥部の縁部は、上記額縁領域に配置されると共に、当該縁部の接平面が当該凹陥部の内側へ向かうに連れて上記支持基板側へ傾斜するように形成され、上記配向膜の端縁部は、上記凹陥部の縁部によって支持されると共に、当該配向膜の端縁部を支持している凹陥部の底は、上記配向膜から露出している。
　　　－作用－
　次に、本発明の作用について説明する。
　上記液晶表示装置を製造する場合、硬化する前の配向膜材料は、画素領域から額縁領域側へ広がるように形成される。そして、配向膜の端縁部は、額縁領域に形成される。一方、第１基板の支持基板上には、絶縁膜が配線層を覆うように形成され、当該絶縁膜の表面に凹陥部が窪んで形成されている。この凹陥部の縁部は額縁領域に配置されている。
　そして、配向膜材料の濡れ広がりは、上記凹陥部の縁部によって堰き止められる。その結果、配向膜の端縁部は、凹陥部の縁部によって支持されることとなる。凹陥部の縁部は、その接平面が凹陥部の内側へ向かうに連れて支持基板側へ傾斜するように形成されているため、配向膜材料をその粘性によって支持することができる。
　したがって、第１基板において支持構造部の側部と複数の端子との間に配向膜材料を溜めるための溝構造等が不要になるため、液晶表示装置の非表示領域を例えば１～２ｍｍ程度に大幅に狭くしながらも、配向膜材料の広がりを抑制することが可能になる。
　しかも、凹陥部を配線層に重ねて配置した状態で、凹陥部と配線層との間に絶縁層が介在されているので、絶縁層によって配線層を保護しつつ、その配線層のレイアウトに拘わらずに凹陥部を連続して延びるように形成できる。よって、配向膜材料の広がりをより適切に防止することが可能になる。
　ところで、従来のように、基板上に形成した溝内に配向膜材料を溜める構成では、溝構造の容積のうちどの程度まで配向膜材料が溜まっているのかが不明であるため、液晶を基板上に滴下して液晶表示装置を製造する場合に、溝構造における空き容量を含めた滴下すべき液晶材料の体積を適切に規定することが難しい。液晶材料の体積が必要量よりも少なければ、液晶層に気泡が生じる虞がある。
　これに対し、本発明では、凹陥部の内部に配向膜材料を溜めずに、その凹陥部の縁部で配向膜材料を堰き止めるようにしたので、滴下すべき液晶材料の体積を略一定に維持することができる。したがって、適切な体積の液晶材料を支持基板上に供給して、液晶層における気泡の発生を防止することが可能になる。
　本発明によれば、配向膜の樹脂材料を溜めるための溝構造が不要になるため、液晶表示装置の非表示領域を大幅に狭くしながらも、配向膜材料の広がりを抑制することができる。しかも、凹陥部を配線層に重ねて配置した状態で、凹陥部と配線層との間に絶縁層が介在されているので、配線層を絶縁層によって保護しつつ、その配線層のレイアウトに拘わらずに凹陥部を連続して延びるように形成できる。よって、配向膜材料の広がりをより適切に防止することができる。
図１は、本実施形態１における液晶表示装置の概略構成を示す平面図である。 図２は、図１のＴＦＴ基板においてIIで示す領域を拡大して示す平面図である。 図３は、図１のＴＦＴ基板においてIIIで示す領域を拡大して示す平面図である。 図４は、図３におけるIV－IV線断面図である。 図５は、ＴＦＴ基板における凹陥部の縁部近傍を拡大して示す断面図である。 図６は、ＴＦＴ基板の一部を拡大して示す平面図である。 図７は、凹陥部を形成するためのハーフトーンマスクを模式的に示す平面図である。 図８は、ハーフトーン露光後に現像された平坦化膜を示す断面図である。 図９は、ポストベーク後の平坦化膜を示す断面図である。 図１０は、液晶表示装置の概略構造を示す断面図である。 図１１は、縁部における最大角度及び凹陥部の窪み深さと、配向膜材料の広がり制御性との関係を示すグラフである。 図１２は、θ１maxが約１５°であるときの凹陥部の近傍を拡大して示す断面図である。 図１３は、θ１maxが約５０°であるときの凹陥部の近傍を拡大して示す断面図である。 図１４は、θ１maxが約５°であるときの凹陥部の近傍を拡大して示す断面図である。 図１５は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の一部を拡大して示す平面図である。 図１６は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の一部を拡大して示す平面図である。 図１７は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の角部を拡大して示す平面図である。 図１８は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の角部を拡大して示す平面図である。 図１９は、従来の配向膜材料の濡れ広がりを制御する原理を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
　《発明の実施形態１》
　図１～図１０は、本発明の実施形態１を示している。
　図１は、本実施形態１における液晶表示装置１の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＴＦＴ基板１１においてIIで示す領域を拡大して示す平面図である。図３は、図１のＴＦＴ基板１１においてIIIで示す領域を拡大して示す平面図である。図４は、図３におけるIV－IV線断面図である。
　図５は、ＴＦＴ基板１１における凹陥部４８の縁部５１近傍を拡大して示す断面図である。図６は、ＴＦＴ基板１１の一部を拡大して示す平面図である。尚、図６では、後述する配向膜２３及び凹陥部４８の図示を省略している。図１０は、液晶表示装置１の概略構造を示す断面図である。
　液晶表示装置１は、図１及び図１０に示すように、第１基板としてのＴＦＴ基板１１と、ＴＦＴ基板１１に対向して配置された第２基板である対向基板１２と、ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２の間に設けられた液晶層１３とを有する。
　また、液晶表示装置１は、ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２の間に設けられて液晶層１３を囲んで封止するシール部材１４を有している。シール部材１４は、図１に示すように、略矩形枠状に形成され、例えば、アクリル又はエポキシ系樹脂等の紫外線熱併用硬化型樹脂によって構成されている。シール部材１４には、例えば複数の導電性粒子（不図示）が分散して混入されている。シール部材１４の線幅は、例えば０．５ｍｍ～２．５ｍｍ程度である。
　ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２は、表示領域としての画素領域３１と、画素領域３１の外側周囲の領域である非表示領域としての額縁領域３２とをそれぞれ有している。額縁領域３２には、画素領域３１と所定の間隔をおいて設けられたシール部材形成領域３４（シール部材１４の形成領域）が含まれる。
　また、ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２の液晶層１３側には、流動性を有する配向膜材料２４が硬化することによって形成された配向膜２３が、画素領域３１からシール部材１４の形成領域側へ広がるように形成されている。
　配向膜２３は、ポリイミド等の樹脂材料からなり、液晶層１３の液晶分子の初期配向を規制するためのものである。配向膜材料２４は、ポリイミド等に溶剤が添加されることにより、その粘性が低下されたものである。配向膜材料２４には、例えば、ＪＳＲ株式会社製の粘度が６．５ｍＰａ・ｓである垂直配向膜材料を適用することが可能である。
　ＴＦＴ基板１１の額縁領域３２は、図６に示すように、シール部材形成領域３４の画素領域３１と反対側の領域であって画素領域３１へ信号を供給するための複数の端子２８が形成された端子領域３３を有している。端子領域３３は、図４に示すように、ＴＦＴ基板１１の側部領域に形成されている。
　ＴＦＴ基板１１におけるシール部材形成領域３４には、図６に示すように、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる電極部としてのパッド２０が、絶縁膜としての平坦化膜４３の表面に複数形成されている。パッド２０は、１００ｎｍ程度の厚みに形成され、シール部材１４に沿って所定の間隔で配置されている。このパッド２０は、シール部材１４の導電性粒子を介して対向基板１２の共通電極（図示省略）に電気的に接続するためのものである。
　ＴＦＴ基板１１の画素領域３１には、複数の画素５がマトリクス状に配置されている。各画素５には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極１５がそれぞれ形成されている。画素電極１５の厚みは例えば１００ｎｍ程度である。また、各画素５には、画素電極１５に接続されたスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin-Film Transistor：不図示）が形成されている。
　尚、ＴＦＴを構成する半導体層（不図示）は、厚みが１５０ｎｍであるｉ－Ｓｉ膜（真性シリコン膜）と、厚みが４０ｎｍであるｎ＋Ｓｉ膜とがこの順に積層された構成を有している。また、上記半導体層にはチャネル保護膜として２００ｎｍ程度の厚みのＳｉＮｘ膜が積層されている。
　さらに、ＴＦＴ基板１１には、図２及び図３に示すように、上記ＴＦＴに接続されたゲート配線１８及びソース配線１６等が形成されている。ゲート配線１８は、３０ｎｍ程度の厚みのＴｉ膜と、３００ｎｍ程度の厚みのＡｌ膜と、１００ｎｍ程度の厚みのＴｉ膜とがこの順に積層された構成を有する。一方、ソース配線１６は、３０ｎｍ程度の厚みのＴｉ膜と、３００ｎｍ程度の厚みのＡｌ膜とがこの順に積層された構成を有している。
　上記ゲート配線１８及びソース配線１６の線幅は１０μｍ程度である。また、隣り合うゲート配線１８同士の間隔は、図２に示すように、２００μｍ程度になっている。一方、隣り合うソース配線１６同士の間隔は、図３に示すように、７０μｍ程度になっている。
　また、ＴＦＴ基板１１は、図４に示すように、支持基板であるガラス基板２１を有し、このガラス基板２１の液晶層１３側表面には、上記ゲート配線１８と、ゲート配線１８を覆うゲート絶縁膜４１とが形成されている。また、図１に示すように、ガラス基板２１の額縁領域３２には、上記ゲート配線１８と同じ材料からなる複数の引き出し配線１７が形成されている。引き出し配線１７の線幅は１０μｍ程度である。この引き出し配線１７の端部に端子２８が設けられている。
　そして、ソース配線１６は、コンタクト部（不図示）を介して引き出し配線１７に接続されている。ゲート絶縁膜４１は、例えばＳｉＮｘ等によって構成され、４００ｎｍ程度の厚みに形成されている。
　ゲート絶縁膜４１の表面には、保護膜としてのパッシベーション膜４２が形成されている。パッシベーション膜４２は、例えばＳｉＮ等の無機膜によって構成され、２５０ｎｍ程度の厚みに形成されている。
　ソース配線１６の表面には、パッシベーション膜４２及びこれを覆う絶縁膜である平坦化膜４３が形成されている。つまり、平坦化膜４３は、ガラス基板２１上にソース配線１６等の配線層を覆うように形成されている。平坦化膜４３は、例えば光硬化性アクリル樹脂等の光硬化性樹脂（感光性樹脂）によって構成され、２～２．５μｍ程度の厚みに形成されている。
　画素領域３１における平坦化膜４３の表面には、上記複数の画素電極１５が形成されている。一方、シール部材形成領域３４における上記平坦化膜４３の表面には、上記シール部材１４が形成されている。また、平坦化膜４３におけるガラス基板２１と反対側の表面の一部は、配向膜２３によって直接に覆われている。
　そして、平坦化膜４３の表面には、この平坦化膜４３を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部４８が形成されている。
　ここで、凹陥部４８は、ガラス基板２１の表面の法線方向から見て少なくとも一部がソース配線１６又はゲート配線１８等の配線層と重なるように配置されている。本実施形態の凹陥部４８は、図２及び図３に示すように、シール部材形成領域３４に沿って延びるように形成されている。凹陥部４８は、シール部材形成領域に沿って溝状に延びることにより、全体として枠状に形成されている。
　凹陥部４８の溝幅は例えば２０μｍ程度であり、凹陥部４８の溝深さは例えば１μｍ程度である。凹陥部４８は、後述するようにフォトリソグラフィによって形成することができる。
　凹陥部４８の縁部５１は、額縁領域３２に配置され、特に、画素領域３１とシール部材形成領域３４との間に配置されている。さらに、この凹陥部４８の縁部５１は、図５に示すように、当該縁部５１の接平面５３が当該凹陥部４８の内側へ向かうに連れてガラス基板２１側へ傾斜するように形成されている。そして、配向膜２３の端縁部２５は、凹陥部４８の縁部５１によって支持されると共に、当該配向膜２３の端縁部２５を支持している凹陥部４８の底は、配向膜２３から露出している。
　ここで、上記凹陥部４８の縁部５１における接平面５３のガラス基板２１表面に対する最大の角度をθ１maxとする。また、配向膜２３（配向膜材料２４）の端縁部２５を支持している位置における上記凹陥部４８の接平面５３のガラス基板２１表面に対する角度をθ１とする。また、上記配向膜２３の端縁部２５表面における接平面５４の上記接平面５３に対する角度をθ２とする。
　そして、凹陥部４８の縁部５１は、その接平面５３のガラス基板２１表面に対する最大角度θ１maxが、５°以上に規定されている。一方、上記最大の角度θ１maxは８８°未満に規定することが好ましい。
　ここで、図１１は、縁部５１における最大角度θ１max及び凹陥部４８の窪み深さと、配向膜材料２４の広がり制御性との関係を示すグラフである。図１１において○印は縁部５１が配向膜材料２４を適切に支持したことを示し、×印は縁部５１によって配向膜材料２４を適切に支持しなかったことを示している。また、実験で用いた配向膜材料の粘度は、６．５ｍＰａ・ｓである。
　また、図１２～図１４は、それぞれθ１maxが約１５°、約５０°、約５°であるときの凹陥部４８近傍を拡大して示す断面図である。図１２～図１４において、符号Ａは、凹陥部４８の接平面５３の角度θ１が最大角度θ１maxとなる位置を示している。また、符号Ｂは、凹陥部４８の縁部５１によって堰き止められた配向膜２３（配向膜材料２４）の端縁部２５の位置を示している。
　実験により、図１２に示すように、位置Ａにおける最大角度θ１maxが約１５°である場合には、位置Ｂにおいて角度θ１が約５°であり且つ角度θ２が約２°であることが分かった。また、図１３に示すように、位置Ａにおける最大角度θ１maxが約５０°である場合には、位置Ｂにおいて角度θ１が約５°であり且つ角度θ２が約２°であることが分かった。また、図１４に示すように、位置Ａにおける最大角度θ１maxが約５°である場合には、位置Ａと位置Ｂとが一致し、その位置Ｂにおける角度θ１が約５°であり且つ角度θ２が約２°であることが分かった。
　そして、図１１の実験結果に示すように、凹陥部４８の窪み深さは配向膜材料２４の広がり制御と相関が無く、縁部５１の最大角度θ１maxのみが配向膜材料２４の広がり制御に影響することが分かった。そして、最大角度θ１maxが５°未満である場合には、配向膜材料２４が上記縁部５１によって支持されずに広がってしまう。一方、最大角度θ１maxが８８°以上である場合には、θ１max＋θ２が９０°以上となって配向膜を堰き止められない。よって、最大角度θ１maxが５°以上８８°未満である場合に、配向膜材料２４を縁部５１において良好に支持できることが分かった。
　このように、縁部５１の接平面５３の最大角度θ１maxを適切に規定したので、画素領域３１側から流れてきた配向膜材料２４を、当該縁部５１において角度θ２だけ堰き止めることができる。その結果、配向膜２３及び配向膜材料２４は、上記凹陥部４８の縁部５１近傍において液晶層１３側に盛り上がることとなる。
　図４に示すように、上記配向膜２３及び配向膜材料２４の盛り上がっている領域は、２００μｍ程度の幅である。また、配向膜材料２４の盛り上がっている領域の厚みａは、およそ１０μｍ以下程度であり、硬化後の配向膜２３の盛り上がっている領域の厚みａは、およそ０．７μｍ程度である。一方、画素領域３１側の平坦な配向膜材料２４の厚ｂみは、およそ３μｍ程度である一方、画素領域３１側における硬化後の平坦な配向膜２３の厚みｂは、およそ０．１μｍ程度である。
　一方、対向基板１２は、支持基板であるガラス基板（不図示）を有している。このガラス基板の液晶層１３側には、カラーフィルタ（不図示）を構成する複数の着色層（不図示）及び遮光膜であるブラックマトリクス（不図示）が形成されている。そして、カラーフィルタの表面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極（不図示）が形成されている。共通電極の表面は、ＴＦＴ基板１１と同様に配向膜（不図示）によって覆われている。
　　－製造方法－
　次に、上記液晶表示装置１の製造方法について説明する。
　液晶表示装置１の製造方法は、ＴＦＴ基板１１を形成する工程と、対向基板１２を形成する工程と、ＴＦＴ基板１１と対向基板１２とを液晶層１３及びシール部材１４を介して互いに貼り合わせる工程とを有する。
　すなわち、液晶表示装置１は、ＴＦＴ基板１１又は対向基板１２に枠状のシール部材１４を形成し、当該シール部材１４の内側に液晶を滴下した後に、上記ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２を互いに貼り合わせることによって製造する。
　ＴＦＴ基板１１を形成する工程には、透明な支持基板であるガラス基板２１上に配線層１６，１８を形成する工程と、ガラス基板２１上に配線層１６，１８を覆うように平坦化膜４３を形成する工程と、配線層１６，１８を覆うように平坦化膜４３の表面に直接に配向膜２３を形成する工程とが含まれる。
　配線層１６，１８を形成する工程では、ガラス基板２１の表面に、ゲート配線１８、ゲート絶縁膜４１、シリコン膜（不図示）、ソース配線１６、パッシベーション膜４２、平坦化膜４３、ＩＴＯ膜等を形成する。
　ゲート配線１８等の金属膜はスパッタ法により形成し、ＴＦＴを構成する半導体層、絶縁膜及びチャネル保護膜はＣＶＤ法によって形成した後に、それぞれフォトリソグラフィ及びウェットエッチング又はドライエッチングによって所定形状に形成する。
　平坦化膜４３を形成する工程では、平坦化膜４３の表面に対し、当該平坦化膜４３を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部４８を、ガラス基板２１の表面の法線方向から見て少なくとも一部が配線層１６，１８と重なるように形成し、且つ、凹陥部４８の縁部５１を、額縁領域３２に配置すると共に、当該縁部５１の接平面が当該凹陥部４８の内側へ向かうに連れてガラス基板２１側へ傾斜するように形成する。
　また、凹陥部４８はシール部材１４の形成領域に沿って延びるように形成する。さらに、この凹陥部４８を画素領域３１とシール部材１４の形成領域との間に配置する。
　平坦化膜４３は、光硬化性アクリル樹脂等の感光性有機材料や、非感光性絶縁膜を用いて形成することができる。感光性有機材料を用いる場合には、例えばスピンコート法により（スリットコート法やインクジェット法によっても可能である。）、有機材料をガラス基板２１上に表面が平坦となるように形成する。
　続いて、上記平坦化膜４３の凹陥部４８をハーフトーン露光によって形成する。ここで、図７は、凹陥部４８を形成するためのハーフトーンマスク６０を模式的に示す平面図である。図８は、ハーフトーン露光後に現像された平坦化膜４３を示す断面図である。図９は、ポストベーク後の平坦化膜４３を示す断面図である。
　このハーフトーン露光で用いるハーフトーンマスク６０には、図７に示すように、複数のスリット６１が所定間隔で形成されている。各スリット６１の幅は３μｍ程度であり、３μｍ程度のピッチで配置されている。したがって、スリット６１が形成されている領域は、全体として１５μｍ程度の幅となっている。
　上記ハーフトーンマスク６０によって、平坦化膜４３におけるシール部材形成領域３４に沿った領域を露光した後に現像すると、図８に示すように、凹状の屈曲面からなる溝部６２が形成される。その後、上記溝部６２が形成された平坦化膜４３をポストベークして加熱することにより、当該平坦化膜４３の屈曲面がなだらかな曲面となる。その結果、上記溝部６２が加熱によって熱だれし、曲面状の縁部５１を有する凹陥部４８が形成されることとなる。
　非感光性絶縁膜を用いて平坦化膜４３を形成する場合には、例えばＣＶＤ法により（スパッタ法や塗布型材料の塗布によっても可能である。）、絶縁材料層をガラス基板２１上に均一な膜厚で形成した後、その絶縁材料層の表面に感光性レジストを全面に塗布する。次に、フォトリソグラフィ法によって所定のレジストパターンを形成する。その後、絶縁材料層のエッチング（ウェットエッチング又はドライエッチング）を行い、上記レジストパターンを除去することによって、上記凹陥部４８を形成する。
　次に、上記配向膜２３を形成する工程では、流動性を有する配向膜材料２４を上記画素領域から上記額縁領域へ広がるように形成し、当該配向膜材料２４の端縁部２５を上記凹陥部４８の縁部によって支持すると共に、当該配向膜材料２４の端縁部２５を支持している凹陥部４８の底を配向膜材料２４から露出させる。
　まず、上記平坦化膜４３の表面にＩＴＯ層を形成し、これをフォトリソグラフィ及びエッチングによってパターニングすることにより、複数の画素電極１５を形成する。その後、上記画素電極１５等を覆うように、ポリイミド等の流動性を有する配向膜材料２４をインクジェット法により供給する。
　配向膜材料２４は、画素領域３１から額縁領域３２へ流動し、凹陥部４８の縁部５１に達したときに、その配向膜材料２４の端縁部２５が上記縁部５１によって支持される。その結果、図４に示すように、配向膜材料２４は、凹陥部４８の縁部５１近傍において、液晶層１３側に盛り上がって堰き止められる。その後、配向膜材料２４を焼成することによって、配向膜２３を形成する。こうして、ＴＦＴ基板１１を製造する。
　　－実施形態１の効果－
　したがって、この実施形態１によると、ＴＦＴ基板１１に配向膜２３（配向膜材料２４）を支持するための凹陥部４８を設けると共に、接平面５３が凹陥部４８の内側へ向かうに連れてガラス基板２１へ傾斜するような縁部５１を当該凹陥部４８に形成したので、その縁部５１によって配向膜２３（配向膜材料２４）を支持すると共に、当該配向膜２３（配向膜材料２４）の端縁部２５を、その配向膜材料２４の粘性が比較的低くても支持することが可能になる。
　よって、余分な配向膜材料２４を凹陥部４８の縁部５１における液晶層１３側に溜めることができることから、凹陥部４８の縁部５１よりもシール部材形成領域３４側に、配向膜材料２４を溜めるための溝構造等が不要になるため、液晶表示装置１の額縁領域３２を大幅に狭くしながらも、配向膜材料２４の広がりを適切に抑制して当該配向膜材料２４とシール部材１４との重なりを防止することができる。
　さらに、上記縁部５１における接平面５３のガラス基板２１に対する最大の角度θ１maxを５°以上８８°未満に規定したので、縁部５１においてより確実に配向膜材料２４を支持することができる。
　しかも、凹陥部４８をソース配線１６等の配線層に重ねて配置した状態で、凹陥部４８と配線層との間に平坦化膜４３が介在されているので、平坦化膜４３によって配線層をエッチャント等から保護しつつ、その配線層のレイアウトに拘わらずに凹陥部４８を連続して延びるように形成できる。よって、凹陥部４８をシール部材形成領域３４に沿って画素領域３１を囲むリング状に形成することができるため、配向膜材料２４の広がりをより適切に防止できることとなる。
　ところで、従来のように、基板上に形成した溝内に配向膜材料を溜める構成では、溝構造の容積のうちどの程度まで配向膜材料が溜まっているのかが不明であるため、液晶を基板上に滴下して液晶表示装置を製造する場合に、溝構造における空き容量を含めた滴下すべき液晶材料の体積を適切に規定することが難しい。液晶材料の体積が必要量よりも少なければ、液晶層に気泡が生じる虞がある。
　これに対し、本実施形態では、図４に示すように、凹陥部４８の内部に配向膜材料２４を溜めずに、その凹陥部４８の縁部５１で配向膜材料２４を堰き止めるようにしたので、滴下すべき液晶材料の体積を略一定に維持することができる。したがって、適切な体積の液晶材料をガラス基板２１上に供給して、液晶層１３における気泡の発生を防止することができる。
　さらにまた、平坦化膜４３を光硬化性アクリル樹脂によって構成したので、ハーフトーン露光により凹陥部４８及びその縁部５１を制御性良く容易に適切な形状に形成することができる。
　《その他の実施形態》
　上記実施形態１では、凹陥部４８をシール部材形成領域３４に沿って画素領域３１を途切れなく囲むリング状に形成したが、本発明はこれに限らず、凹陥部４８は少なくとも一箇所において途切れた形状であってもよい。例えば、ＴＦＴ基板１１における配線パターン等に応じて、配向膜２３が広がっても問題がない領域では、凹陥部４８を途切れた形状に形成することが可能である。
　ここで、図１５及び図１６は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の一部を拡大して示す平面図である。上記実施形態１では、１本の凹陥部４８をシール部材形成領域３４に沿って設けた例について説明したが、本発明はこれに限らず、図１５に示すように、複数本の凹陥部４８をそれぞれシール部材形成領域３４に沿って設けるようにしてもよい。
　このようにすれば、たとえ配向膜材料２４が画素領域３１側に配置されている凹陥部４８を越えて外側（図１１で左側）へ広がったとしても、その外側に配置されている他方の凹陥部４８の縁部５１によって、当該配向膜材料２４の広がりを防止することができる。
　また、上記実施形態１では凹陥部４８が直線状に延びる例について説明したが、本発明はこれに限らず、図１６に示すように、シール部材形成領域３４に沿って蛇行して延びるような形状としてもよい。このようにしても、配向膜材料２４の広がりを好適に防止できる。
　また、図１７及び図１８は、その他の実施形態におけるＴＦＴ基板の角部を拡大して示す平面図である。凹陥部４８は、シール部材形成領域３４の角領域において、図１７に示すように略直角に屈曲した形状としてもよく、図１８に示すように円弧状としてもよい。
　以上説明したように、本発明は、液晶表示装置及びその製造方法について有用であり、特に、配向膜の塗布領域を制御する場合に適している。
　　　　　　１　　　液晶表示装置 
　　　　　１１　　　ＴＦＴ基板（第１基板） 
　　　　　１２　　　対向基板（第２基板） 
　　　　　１３　　　液晶層 
　　　　　１４　　　シール部材 
　　　　　１６　　　ソース配線（配線層）
　　　　　１８　　　ゲート配線（配線層） 
　　　　　２１　　　ガラス基板（支持基板） 
　　　　　２３　　　配向膜 
　　　　　２４　　　配向膜材料 
　　　　　２５　　　端縁部 
　　　　　３１　　　画素領域 
　　　　　３２　　　額縁領域 
　　　　　３４　　　シール部材形成領域 
　　　　　４３　　　平坦化膜（絶縁膜） 
　　　　　４８　　　凹陥部 
　　　　　５１　　　縁部 　　

Claims (10)

  1. 　第１基板と、
    　上記第１基板に対向して配置された第２基板と、
    　上記第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層と、
    　上記第１基板及び第２基板の間に設けられて上記液晶層を囲んで封止するシール部材とを備えた液晶表示装置であって、
    　上記第１基板及び第２基板は、表示領域としての画素領域と、該画素領域の外側周囲の領域であって上記シール部材の形成領域を含む非表示領域としての額縁領域とをそれぞれ有し、
    　上記第１基板及び第２基板の上記液晶層側には、流動性を有する配向膜材料が硬化することによって形成された配向膜が、上記画素領域から上記額縁領域側へ広がるように形成され、
    　上記第１基板は、支持基板と、該支持基板上に形成された配線層と、該配線層を覆うように上記支持基板上に形成され、上記支持基板と反対側の表面の一部が上記配向膜によって直接に覆われた絶縁膜とを有し、
    　上記絶縁膜の表面には、当該絶縁膜を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部が形成され、
    　上記凹陥部は、上記支持基板の表面の法線方向から見て少なくとも一部が上記配線層と重なるように配置され、
    　上記凹陥部の縁部は、上記額縁領域に配置されると共に、当該縁部の接平面が当該凹陥部の内側へ向かうに連れて上記支持基板側へ傾斜するように形成され、
    　上記配向膜の端縁部は、上記凹陥部の縁部によって支持されると共に、当該配向膜の端縁部を支持している凹陥部の底は、上記配向膜から露出している
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 　請求項１に記載された液晶表示装置において、
    　上記凹陥部は、上記シール部材の形成領域に沿って延びるように形成されている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 　請求項１又は２に記載された液晶表示装置において、
    　上記凹陥部は、上記画素領域と上記シール部材の形成領域との間に配置されている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  4. 　請求項１乃至３の何れか１つに記載された液晶表示装置において、
    　上記配向膜は、上記凹陥部の縁部近傍において上記液晶層側に盛り上がっている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  5. 　請求項１乃至４の何れか１つに記載された液晶表示装置において、
    　上記絶縁膜は、光硬化性樹脂によって構成されている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 　互いに対向する第１基板及び第２基板が、表示領域としての画素領域と、該画素領域の外側周囲の領域であってシール部材の形成領域を含む非表示領域としての額縁領域とをそれぞれ有する液晶表示装置を製造する方法であって、
    　第１基板を形成する工程と、
    　第２基板を形成する工程と、
    　上記第１基板と第２基板とを液晶層及びシール部材を介して互いに貼り合わせる工程とを有し、
    　上記第１基板を形成する工程には、支持基板上に配線層を形成する工程と、上記支持基板上に上記配線層を覆うように絶縁膜を形成する工程と、上記配線層を覆うように上記絶縁膜の表面に直接に配向膜を形成する工程とが含まれ、
    　上記絶縁膜を形成する工程では、上記絶縁膜の表面に対し、当該絶縁膜を貫通せずに窪んで設けられた凹陥部を、上記支持基板の表面の法線方向から見て少なくとも一部が上記配線層と重なるように形成し、且つ、上記凹陥部の縁部を、上記額縁領域に配置すると共に、当該縁部の接平面が当該凹陥部の内側へ向かうに連れて上記支持基板側へ傾斜するように形成し、
    　上記配向膜を形成する工程では、流動性を有する配向膜材料を上記画素領域から上記額縁領域へ広がるように形成し、当該配向膜材料の端縁部を上記凹陥部の縁部によって支持すると共に、当該配向膜材料の端縁部を支持している凹陥部の底を上記配向膜材料から露出させる
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  7. 　請求項６に記載された液晶表示装置の製造方法において、
    　上記絶縁膜を形成する工程では、上記凹陥部を上記シール部材の形成領域に沿って延びるように形成する
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  8. 　請求項６又は７に記載された液晶表示装置の製造方法において、
    　上記絶縁膜を形成する工程では、上記凹陥部を上記画素領域と上記シール部材の形成領域との間に配置する
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  9. 　請求項６乃至８の何れか１つに記載された液晶表示装置の製造方法において、
    　上記配向膜を形成する工程では、上記配向膜を上記凹陥部の縁部近傍において上記液晶層側に盛り上がらせる
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  10. 　請求項６乃至９の何れか１つに記載された液晶表示装置の製造方法において、
    　上記絶縁膜を形成する工程では、上記絶縁膜を光硬化性樹脂によって構成する
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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