JP2003005168A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
を低減することができ、好ましくは原料の消費量を低減
することができる液晶表示装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 各ソース電極8の後に透明画素電極に接
続される領域を遮光するフォトマスク11を使用してネ
ガ型レジスト膜からなるカラーフィルタ10R、カラー
フィルタ10G及びカラーフィルタ10Bを同時に露光
する。次いで、カラーフィルタ10R、カラーフィルタ
10G及びカラーフィルタ10Bを同時に現像する。カ
ラーフィルタ10R、カラーフィルタ10G及びカラー
フィルタ10Bはネガ型レジスト膜からなるので、遮光
されていた領域、即ち各ソース電極8の後に透明画素電
極に接続される領域に相当する各カラーフィルタの領域
がこの現像により除去され、開口部が形成される。
Description
方法に関し、特に、スイッチング素子及び複数色のカラ
ーフィルタが同一の透明基板上に形成されたCFオンT
FT型の液晶表示装置の製造方法に関する。
N(Twisted Nematic)方式のカラー液晶表示装置にお
いては、TFTが設けられたTFT基板に対向する対向
基板にカラーフィルタが設けられたものがある。このよ
うな液晶表示装置の対向基板を形成する際には、熱硬化
性樹脂を含有する3色のカラーフィルタの原料膜を透明
基板に印刷し、その後原料膜を加熱することにより、硬
化させてカラーフィルタを形成している。このような製
造方法は、例えば特開平4−369605号公報に記載
されている。そして、TFT基板と対向基板とを貼り合
わせて液晶表示パネルを形成している。
T基板と対向基板との位置関係を示す断面図である。従
来の液晶表示装置においては、第1及び第2の透明基板
201及び223間に液晶層230が設けられている。
以下、第1及び第2の透明基板201及び223の液晶
層230側を内側、その反対側を外側という。
走査線(図示せず)に接続されたゲート電極203が形
成されており、ゲート電極203を覆うようにゲート絶
縁膜204が形成されている。ゲート絶縁膜204上で
各ゲート電極203に整合する位置には、半導体層20
5が形成されており、この半導体層205を挟むように
ドレイン電極207及びソース電極208が形成されて
いる。更に、これらを覆うようにしてパッシベーション
膜209が形成され、このパッシベーション膜209に
形成されたコンタクトホール(図示せず)を介してピク
セル毎にソース電極208に接続された画素電極216
がパッシベーション膜209上に形成されている。そし
て、画素電極216上に配向膜217が形成されてい
る。
には、ブラックマトリクス212及び各色のカラーフィ
ルタ210、透明共通電極221並びに配向膜222が
順次設けられている。
けられた従来の液晶表示装置を製造する場合、TFT基
板と対向基板とを貼り合わせる際に、TFT基板におい
て走査線及びデータ線により区画され画素電極216が
設けられている領域と対向基板においてブラックマトリ
クスにより区画されカラーフィルタが設けられている領
域との間で位置ずれが生じることがある。このような位
置ずれが生じると、設計上では発色が行われない位置で
発色が行われ、所望の発色が得られなくなる。このた
め、その位置ずれを補償するためのマージン、即ち理論
値よりも広いブラックマトリクスをピクセル間に設けて
おく必要があり、十分な面積のピクセルを得ることが困
難である。このため、十分な輝度を得ることができな
い。このような欠点は、解像度が向上してピクセル間の
ピッチが狭まるに連れて顕著になる。
板に設けられた液晶表示装置が開発されており、このよ
うな基板はCFオンTFT基板とよばれている(特開2
000−231123号公報)。
法について説明する。図17乃至図26は従来のCFオ
ンTFT基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
いては、先ず、透明基板101上に走査線102及びゲ
ート電極(図示せず)を選択的に形成し、図17に示す
ように、更に全面にゲート絶縁膜104を形成する。そ
の後、ゲート絶縁膜104の上に半導体層(図示せ
ず)、データ線106、ドレイン電極(図示せず)及び
ソース電極108を形成し、更に全面にパッシベーショ
ン膜109を形成する。この工程により、各ピクセルに
薄膜トランジスタ(TFT)が形成される。更に、パッ
シベーション膜109上に、スピンコートにより赤色の
ネガ型感光性樹脂膜110Raを形成する。感光性樹脂
膜110Raの粘度は10(mPa・s)程度である。
セルを除く領域及び赤色用のピクセルにおいて透明画素
電極とソース電極108とを接続するためのコンタクト
ホールを形成すべき領域を遮光するフォトマスク111
Rを使用して感光性樹脂膜110Raを露光する。
る。感光性樹脂膜110Raはネガ型であるので、遮光
されていた領域、即ち赤色用のピクセルを除く領域及び
赤色用のピクセルにおいて透明画素電極とソース電極1
08とを接続するためのコンタクトホールを形成すべき
領域に相当する感光性樹脂膜110Raの領域が、図1
9に示すように、この現像により除去され、カラーフィ
ルタ110Rが形成される。
ンコートにより緑色のネガ型感光性樹脂膜110Gaを
形成する。感光性樹脂膜110Gaの粘度も10(mP
a・s)程度である。
セルを除く領域及び緑色用のピクセルにおいて透明画素
電極とソース電極108とを接続するためのコンタクト
ホールを形成すべき領域を遮光するフォトマスク111
Gを使用して感光性樹脂膜110Gaを露光する。
膜110Gaを現像する。感光性樹脂膜110Gaはネ
ガ型であるので、遮光されていた領域に相当する感光性
樹脂膜110Gaの領域が、この現像により除去され、
カラーフィルタ110Gが形成される。
ンコートにより青色のネガ型感光性樹脂膜110Baを
形成する。感光性樹脂膜110Baの粘度も10(mP
a・s)程度である。
セルを除く領域及び青色用のピクセルにおいて透明画素
電極とソース電極108とを接続するためのコンタクト
ホールを形成すべき領域を遮光するフォトマスク111
Bを使用して感光性樹脂膜110Baを露光する。
る。感光性樹脂膜110Baはネガ型であるので、遮光
されていた領域に相当する感光性樹脂膜110Baの領
域が、図25に示すように、この現像により除去され、
カラーフィルタ110Bが形成される。
ルタ上でTFT、走査線及びデータ線106に相当する
領域にブラックマトリクス112を形成する。更に、ブ
ラックマトリクス112上にオーバーコート層113を
形成し、各カラーフィルタ110R、110G及び11
0Bの開口部内に開口部114aが設けられたオーバー
コート層114を形成する。次に、パッシベーション膜
109の開口部114a内に露出する領域に開口部10
9aを形成する。開口部109a及び114aからソー
ス電極108まで到達するコンタクトホール115が構
成される。次いで、ピクセル毎にコンタクトホール11
5を介してソース電極108に接続される透明画素電極
116をオーバーコート層114上に形成する。その
後、透明画素電極116上に配向膜(図示せず)を形成
する。このようにして、CFオンTFT基板が製造され
る。
ンTFT基板を上述のような方法により製造する場合、
感光性レジスト膜の塗布、露光及び現像を色毎に行う必
要があるため、工程数が多い。また、感光性レジスト膜
を透明基板の全面に塗布しているため、即ちその感光性
レジスト膜を不要とするピクセルにも感光性レジスト膜
を塗布しているため、その後の露光及び現像により除去
される感光性レジスト膜の量が極めて多く、製造コスト
が必要以上に高いものとなっている。
ーフィルタの形成に、前述のような熱硬化性樹脂を使用
した印刷法を適用することも考えられる。しかし、印刷
法では、現在の印刷機自体の精度が高くないため、フォ
トリソグラフィ技術ほどのアライメント精度を得ること
はできない。対向基板にカラーフィルタが設けられた従
来の液晶表示装置においては、カラーフィルタはブラッ
クマトリクスにより区画された領域内に形成できればよ
いため、特に高いアライメント精度は必要とされない
が、CFオンTFT基板では、ソース電極と画素電極と
の間にカラーフィルタが存在するため、カラーフィルタ
に開口部が必要とされ、極めて高いアライメント精度が
要求される。即ち、CFオンTFT基板におけるアライ
メント精度が低いと、開口部の位置ずれが発生して抵抗
値の変動等により良好な画像を得ることができなくな
る。従って、CFオンTFT基板の製造に従来の印刷法
を単純に転用することはできない。
のであって、高いアライメント精度を確保しながら工程
数を低減することができ、好ましくは原料の消費量を低
減することができる液晶表示装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
置の製造方法は、透明基板上に各ピクセルについてスイ
ッチング素子を形成する工程と、前記透明基板上に前記
スイッチング素子を覆うようにして複数色のカラーフィ
ルタを形成する工程と、前記複数色のカラーフィルタに
前記スイッチング素子の所定の電極まで到達する開口部
を全ての色に対して同時に形成する工程と、前記開口部
を介して前記所定の電極に接続される画素電極を前記カ
ラーフィルタ上に形成する工程と、を有することを特徴
とする。
した後に、各カラーフィルタへの開口部の形成を全ての
色に対して同時に行うので、印刷法を採用した場合のア
ライメント精度の低下を回避することが可能である。ま
た、色毎に開口部を形成する必要がなく、工程数を低減
して生産性を向上させることが可能である。
程において、所定の色に着色したカラーフィルタの原料
を前記透明基板上に印刷することにより、容易に複数色
のカラーフィルタを形成することが可能となる。
程を、前記複数色のカラーフィルタを全ての色に対して
同時に形成する工程とすることにより、色毎にカラーフ
ィルタを塗布する必要がなくなり、工程数をより一層低
減することが可能となる。
ジスト膜を使用することにより、開口部の形成にフォト
リソグラフィ技術を採用することができ、高い精度で開
口部を形成することが可能となる。従って、前記開口部
を形成する工程に、前記各所定の電極に整合する位置を
遮光するフォトマスクを使用して前記複数色のカラーフ
ィルタを露光する工程と、前記複数色のカラーフィルタ
を現像する工程と、を設けることができる。
は、スイッチング素子及び複数色のカラーフィルタが同
一の透明基板上に形成されている液晶表示装置の製造方
法において、透明基板上に感光性レジスト膜からなる複
数色のカラーフィルタを全ての色に対して同時に印刷す
る工程と、前記スイッチング素子の所定の電極に整合す
る位置を遮光するフォトマスクを使用して前記複数色の
カラーフィルタを露光する工程と、前記複数色のカラー
フィルタを現像する工程と、を有することを特徴とす
る。
産性の向上及び原料の消費量が低減されると共に、開口
部の形成に高いアライメント精度が確保される。
表示装置の製造方法について、添付の図面を参照して具
体的に説明する。図1乃至図8は本発明の実施例に係る
液晶表示装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
また、図9は本発明の実施例により製造された液晶表示
装置における各電極及びブラックマトリクスの配置を示
すレイアウト図であり、図10乃至図12は、夫々図9
中のA−A線、B−B線、C−C線に沿った断面図であ
る。なお、図1乃至図8は図9中のD−D線に沿った断
面図に相当する。また、図9では透明画素電極を省略し
ている。
に走査線2及びゲート電極3(図9及び図10参照)を
選択的に形成し、図1に示すように、更に全面にゲート
絶縁膜4を形成する。その後、ゲート絶縁膜4の上に、
例えばアモルファスシリコン又はポリシリコンからなる
半導体層5(図10参照)、データ線6、ドレイン電極
7及びソース電極8を形成し、更に全面にパッシベーシ
ョン膜9を形成する。この工程により、各ピクセルに薄
膜トランジスタ(TFT)が形成される。走査線2に
は、一方向に延出する直線状の領域と、その直線状の領
域からゲート電極3とは反対側に突出してゲート絶縁膜
4を介してソース電極8と重なり合う領域とが設けられ
ている。透明基板1には、例えばガラス基板又は透明樹
脂基板が使用される。ゲート絶縁膜4は、例えばSiO
x膜とSiNx膜との積層膜からなり、その総膜厚は、
例えば1000乃至2000Åである。走査線2、ゲー
ト電極3、データ線6、ドレイン電極7及びソース電極
8は、例えば膜厚が1000乃至4000ÅのAl膜、
Mo膜又はCr膜等である。半導体層5は、例えば膜厚
が4000Å程度のアモルファスシリコン層であり、T
FTのチャネルとして機能する。パッシベーション膜9
は、例えば膜厚が1000乃至2000ÅのSiNx膜
である。
ン膜9上に、印刷法により赤色のカラーフィルタ10
R、緑色のカラーフィルタ10G及び青色のカラーフィ
ルタ10Bを各色のピクセルに対応するようにして一括
して形成する。カラーフィルタ10R、カラーフィルタ
10G及びカラーフィルタ10Bには、例えば膜厚が
1.0乃至2.0μmの所望の顔料を分散させたネガ型
感光性アクリル系レジスト膜を使用し、その粘度は、例
えば10乃至20(mPa・s)程度である。カラーフ
ィルタ10R、カラーフィルタ10G及びカラーフィル
タ10Bを形成する際には、印刷機により各ピクセルの
中央部に5乃至10μmの膜を印刷した後にこれに定盤
等を使用して圧力をかけて平坦化させることにより、各
カラーフィルタの厚さを均一にしてもよく、印刷機によ
り厚さが均一な平坦な膜をカラーフィルタとして印刷し
てもよい。
いて透明画素電極とソース電極8とを接続するためのコ
ンタクトホールを形成すべき領域を遮光するフォトマス
ク11を使用してカラーフィルタ10R、カラーフィル
タ10G及びカラーフィルタ10Bを同時に露光する。
ィルタ10G及びカラーフィルタ10Bを同時に現像す
る。このときの現像液としては、例えばTMAH(テト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)系アルカリ
現像液を使用することができる。カラーフィルタ10
R、カラーフィルタ10G及びカラーフィルタ10Bは
ネガ型レジスト膜からなるので、遮光されていた領域、
即ち各ソース電極8の後に透明画素電極に接続される領
域に相当する各カラーフィルタの領域が、図3に示すよ
うに、この現像により除去され、開口部が形成される。
タ上でTFT、走査線2のピクセル内に突出せずに一方
向に延びる直線状の領域及びデータ線6に相当する領域
にブラックマトリクス12を形成する。即ち、図9に示
すように、ブラックマトリクス12には、赤色開口部1
2R、緑色開口部12G及び青色開口部12Bが設けら
れている。ブラックマトリクス12は、例えば膜厚が1
乃至3μmの所望の顔料又は絶縁カーボンを分散させた
ネガ型感光性アクリル系レジスト膜からなる。
上方に位置するブラックマトリクス12上にオーバーコ
ート層13を形成する。
タ10R、10G及び10Bの開口部内に開口部14a
が設けられたオーバーコート層14を形成する。オーバ
ーコート層13及び14は、例えば膜厚が1.0乃至
3.0μmのポジ型感光性レジスト膜からなる。
ン膜9の開口部14a内に露出する領域に開口部9aを
形成する。開口部9a及び14aからソース電極8まで
到達するコンタクトホール15が構成される。
5を介してソース電極8に接続される透明画素電極16
をオーバーコート層14上に形成する。透明画素電極1
6は、例えば膜厚が600乃至1200ÅのITO(In
dium-Tin-Oxide)膜からなる。
(図13参照)を形成する。配向膜17は、例えばポリ
イミド系配向剤を含有し、その膜厚は、例えば300乃
至600Åである。このようにして、CFオンTFT基
板が製造される。
により製造された液晶表示装置を示す断面図、平面図で
ある。上述のようにして製造されたCFオンTFT基板
を液晶表示パネルに組み込む場合、配向膜17を形成し
た後、図13に示すように、シール材18をオーバーコ
ート層14上に形成する。シール材18は、例えばエポ
キシ系樹脂接着剤からなる。また、シール材18には、
液晶注入用の孔18aが設けられている。
明共通電極21及び配向膜22が形成されて構成された
対向基板を透明共通電極21及び配向膜22が配向膜1
7と対向するようにしてシール材18により接着する。
透明共通電極21は、例えばITOからなり、その膜厚
は、例えば800乃至1500Å、そのシート抵抗は、
例えば20乃至40Ω/□である。配向膜22は、例え
ばポリイミド系配向剤を含有し、その膜厚は、例えば3
00乃至600Åである。透明基板23には、例えばガ
ラス基板又は透明樹脂基板が使用される。なお、透明基
板23の内側表面には、カップリング処理剤としてのシ
ラン系表面処理剤により処理されていてもよい。
内部に液晶を注入することにより、液晶層30を形成す
る。液晶層30中には面内スペーサ31が分散し、シー
ル材18中には、周辺スペーサ(図示せず)が分散して
いる。面内スペーサ(ミクロパール)31は、例えば直
径が4.5乃至5.5μmのジビニルベンゼン系架橋重
合体からなり、周辺スペーサ(マイクロロッド)は、例
えば直径が5乃至7μmのガラスファイバからなる。液
晶層30は、例えばフッ素系化合物を含有している。液
晶を注入した後、シール材18の孔18aを封孔剤19
により封止する。封孔剤19としては、例えば紫外線
(UV)硬化型アクリレート系樹脂剤が使用可能であ
る。
1及び23の液晶層30とは反対側の表面上に偏光板3
2を貼り付け、更に、図14に示すように、複数のデー
タ線6に接続されるデータ線用端子33及び複数の走査
線2に接続される走査線用端子34を適当な個数ずつ取
り付ける。このようにして、液晶表示パネルを製造す
る。更に、データドライバ及び走査ドライバ等の駆動回
路等を接続する工程、及び筐体を取り付ける工程等を経
て液晶表示装置を完成させる。
ト膜からなる3色のカラーフィルタ10R、10G及び
10Bを同時に形成し、これらに開口部を同時に形成し
ているので、透明基板全面における原料膜の塗布及び開
口部の形成を色毎に行っている従来のスピンコートを採
用した製造方法と比較すると、工程数を著しく低減で
き、生産性を向上させることができる。また、従来の製
造方法では、各色のカラーフィルタをそのカラーフィル
タが必要とされないピクセルにも塗布しているため、そ
の後そのカラーフィルタの多くを除去する必要がある
が、本実施例で除去される領域は、開口部に相当する領
域のみである。従って、原料の消費量を従来の約1/3
程度まで低減できる。更に、カラーフィルタ10R、1
0G及び10Bの同時形成に印刷法を採用しているが、
開口部の形成を別工程として行っているため、必要とさ
れるアライメント精度は十分に確保できる。
区画し、各領域において上述のような工程を同時に行
い、その後その透明基板を8個に分割すれば、8個のC
FオンTFT基板を一括して形成することができる。図
15は透明基板とCFオンTFT基板との関係を示す模
式図である。例えば長辺の長さが470mm程度、短辺
の長さが370mm程度の矩形状透明基板41からは、
例えば6.3型のCFオンTFT基板42を8個得るこ
とができる。
タ線と重なる領域の幅は、上述の実施例では、高い輝度
を得るためにデータ線の幅とほぼ一致しているが、十分
な輝度が得られる場合にはデータ線の幅よりも広く形成
してもよい。その一方で、所望のコントラストが得られ
る場合には、ブラックマトリクスを形成しなくてもよ
い。
ように、走査線2に、直線状の領域だけでなく、ゲート
電極3とは反対側に突出してソース電極8とゲート絶縁
膜4を介して重なり合う領域を設けている。この突出し
た領域は、ソース電極8との間の容量をより大きく確保
し、ソース電極8の電位の不要な変動を抑制して、画像
のちらつきを防止するために設けられたものである。但
し、十分な質の画像が得られる場合には、必ずしもこの
領域は必要とされるものではなく、また、コンタクトホ
ール15がゲート電極3の近傍に配置される構造を採用
してもよい。
ィルタが互いに隣り合って重なり合う領域が存在しない
が、隣り合うカラーフィルタの間に若干重なり合う領域
があってもよい。
カラーフィルタに色毎に開口部を形成する必要がないた
め、工程数を低減することができ、生産性を向上するこ
とができる。また、この開口部を形成する工程におい
て、印刷法を採用した場合のアライメント精度の低下を
回避することができる。更に、所定の色に着色したカラ
ーフィルタの原料を透明基板上に印刷すれば、容易に複
数色のカラーフィルタを形成することができ、複数色の
カラーフィルタを全ての色に対して同時に形成すれば、
色毎にカラーフィルタを塗布する必要がなくなり、工程
数をより一層低減することができる。更にまた、カラー
フィルタを感光性レジスト膜から構成すれば、開口部の
形成にフォトリソグラフィ技術を採用することができ、
高い精度で開口部を形成することができる。
を示す断面図である。
における各電極及びブラックマトリクスの配置を示すレ
イアウト図である。
置を示す断面図である。
置を示す平面図である。
す模式図である。
向基板との位置関係を示す断面図である。
断面図である。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 透明基板上に各ピクセルについてスイッ
チング素子を形成する工程と、前記透明基板上に前記ス
イッチング素子を覆うようにして複数色のカラーフィル
タを形成する工程と、前記複数色のカラーフィルタに前
記スイッチング素子の所定の電極まで到達する開口部を
全ての色に対して同時に形成する工程と、前記開口部を
介して前記所定の電極に接続される画素電極を前記カラ
ーフィルタ上に形成する工程と、を有することを特徴と
する液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記複数色のカラーフィルタを形成する
工程は、所定の色に着色したカラーフィルタの原料を前
記透明基板上に印刷する工程を有することを特徴とする
請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記複数色のカラーフィルタを形成する
工程は、前記複数色のカラーフィルタを全ての色に対し
て同時に形成する工程であることを特徴とする請求項1
又は2に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記カラーフィルタは、感光性レジスト
膜からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1項に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記開口部を形成する工程は、前記各所
定の電極に整合する位置を遮光するフォトマスクを使用
して前記複数色のカラーフィルタを露光する工程と、前
記複数色のカラーフィルタを現像する工程と、を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置の製造
方法。 - 【請求項6】 スイッチング素子及び複数色のカラーフ
ィルタが同一の透明基板上に形成されている液晶表示装
置の製造方法において、透明基板上に感光性レジスト膜
からなる複数色のカラーフィルタを全ての色に対して同
時に印刷する工程と、前記スイッチング素子の所定の電
極に整合する位置を遮光するフォトマスクを使用して前
記複数色のカラーフィルタを露光する工程と、前記複数
色のカラーフィルタを現像する工程と、を有することを
特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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