JP2004301934A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置の製造工程において、着色層の剥離に起因した不要物の発生を抑え、製造歩留まりの高い液晶表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】アレイ基板を構成する有効領域６、および有効領域の外側に位置した非有効領域７を有した基板１０を用意し、有効領域および非有効領域に着色層２４Ｒを形成する。有効領域６の着色層に重ねて導電膜を形成し、複数の画素電極２６を形成するとともに、非有効領域７の着色層２４Ｒに重ねて導電膜２６ａを同時に形成する。導電膜の形成された基板１０を、有効領域６の周縁ｅに沿って分割し、アレイ基板を切出す。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は、所定の隙間をおいて対向配置されたアレイ基板および対向基板を備え、これら基板間に液晶層が形成されている。液晶表示装置によりカラー表示する場合、アレイ基板および対向基板のいずれか一方の表示領域に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の着色層を有したカラーフィルタが配置されている。
【０００３】
例えば、直視型のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、対向基板にカラーフィルタを形成し、カラー表示する構造とする他、アレイ基板にカラーフィルタを形成し、カラー表示する構造が開発されている。アレイ基板にカラーフィルタを形成する場合、対向基板にはカラーフィルタが不要となるため、画素の高開口率化および製造コストの低減を実現できる。
【０００４】
アレイ基板側にカラーフィルタを設けた液晶表示装置を製造する場合、アレイ基板より寸法の大きいマザーガラス上にアレイパターンおよび着色層を形成した後、対向基板を貼り合わせる。続いて、アレイ基板をマザーガラスから切出すことにより、空状態の液晶表示装置を形成する。この場合、液晶表示装置の厚みを均一に製造するため、マザーガラス上においてアレイ基板形成領域の外側部分にも着色層を形成し、マザーガラス全面の膜厚を均一にしている。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−４９０５７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成されたアレイ基板の製造工程において、アレイ基板を構成する着色層の大部分は画素電極で覆われるため、着色層が剥き出しになる面積はわずかとなる。しかしながら、アレイ基板形成領域の外側領域に形成された着色層は、画素電極で覆われることなく剥き出しの状態にある。そのため、製造工程、特に、ブラシを用いた洗浄工程において、外側領域の着色層が剥離してしまう恐れがある。剥離した着色層はゴミとなり、アレイ基板に付着すると製造歩留まりを落とす一因となる。
【０００７】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、着色層の剥離に起因した不要物の発生を抑え、製造歩留まりの高い液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明に係る液晶表示装置の製造方法は、着色層を有したアレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、を備えた液晶表示装置において、アレイ基板を構成する有効領域および前記有効領域の外側に位置した非有効領域を有した基板を用意し、前記有効領域および非有効領域に着色層を形成し、前記有効領域の着色層に重ねて導電膜を形成し、複数の画素電極を形成するとともに、前記非有効領域の着色層に重ねて前記導電膜を同時に形成し、前記導電膜の形成された基板を、前記有効領域の周縁に沿って分割し、前記アレイ基板を切出すことを特徴としている。
【０００９】
上記のように構成された液晶表示装置の製造方法によれば、着色層の剥離に起因した不要物の発生を抑え、製造歩留まりの高い液晶表示装置が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置ついて詳細に説明する。
【００１１】
図１ないし図３に示すように液晶表示装置は、アレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板２と、これら両基板に狭持された液晶層３と、を備えている。
【００１２】
アレイ基板１は、中央部に位置した矩形状の表示領域４と、この表示領域の周縁部に沿って位置した枠状の非表示領域５と、を有している。アレイ基板１は透明な絶縁基板としてガラス基板１１を有している。ガラス基板１１上には、複数の信号線２１ｂ、および複数の走査線１５ａがマトリクス状に配置され、信号線と走査線との各交差部にスイッチング素子として、例えばｎ−ｃｈ型ＬＤＤ（ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造のＴＦＴ素子（以下、ｎ−ｃｈＴＦＴと称する）２０が設けられている。
【００１３】
ｎ−ｃｈＴＦＴ２０は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）あるいはポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）等の半導体膜で形成されソース／ドレイン領域１２ａ、１２ｂを有したチャネル層１２と、走査線１５ａの一部を延在してなるゲート電極１５ｂと、を有している。本実施の形態では、チャネル層１２および後述する補助容量下部電極１３はｐ−Ｓｉで形成されている。また、ガラス基板１１上には、補助容量素子３１の有したストライプ状の補助容量線１６が複数形成され、走査線１５ａと平行に延びている。
【００１４】
詳細に述べると、表示領域４において、ガラス基板１１上には、チャネル層１２と、補助容量下部電極１３と、が形成され、これらチャネル層および補助容量下部電極を含むガラス基板上にゲート絶縁膜１４が成膜されている。ゲート絶縁膜１４上に、走査線１５ａ、ゲート電極１５ｂ、および補助容量線１６が配設されている。補助容量線１６および補助容量下部電極１３はゲート絶縁膜１４を介し対向配置されている。走査線１５ａ、ゲート電極１５ｂ、および補助容量線１６を含むゲート絶縁膜１４上には層間絶縁膜１７が成膜されている。
【００１５】
層間絶縁膜１７上には、コンタクト電極２１ａ、および信号線２１ｂが形成されている。コンタクト電極２１ａは、それぞれコンタクトホールを介して、チャネル層１２のソース／ドレイン領域１２ａ、および後述する画素電極２６にそれぞれ接続されている。信号線２１ｂはコンタクトホールを介して、チャネル層１２のソース／ドレイン領域１２ｂと接続されている。
【００１６】
コンタクト電極２１ａ、信号線２１ｂ、および層間絶縁膜１７に重ねて保護絶縁膜２２が形成され、更に、保護絶縁膜上には、それぞれストライプ状の緑色の着色層２４Ｇ、赤色の着色層２４Ｒ、および青色の着色層２４Ｂが隣接し交互に並んで配設され、カラーフィルタを形成している。
【００１７】
着色層２４Ｇ、２４Ｒ、２４Ｂ上には、ＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）等の透明な導電膜により画素電極２６がそれぞれ形成されている。そして、各画素電極２６は、着色層および保護絶縁膜２２に形成されたコンタクトホール２５を介してコンタクト電極２１ａに接続されている。画素電極２６の周縁部は、補助容量線１６および信号線２１ｂに重ねて位置している。補助容量線１６および信号線２１ｂはブラックマトリクス（ＢＭ）として遮光機能を有している。各画素電極２６は補助容量下部電極１３に対し電気的に並列に接続されている。
【００１８】
着色層２４Ｒ、２４Ｇ上には、柱状スペーサ２７が形成されている。全てを図示しないが、柱状スペーサ２７は各着色層上に所望の密度で複数本形成されている。着色層２４Ｇ、２４Ｒ、２４Ｂおよび画素電極２６上には、配向膜２８が形成されている。
【００１９】
一方、非表示領域５において、ガラス基板１１上には、図示しないＮｃｈ型ＬＤＤ構造のＴＦＴ素子（以下、回路ｎ−ｃｈＴＦＴと称する）およびＰｃｈ型のＴＦＴ素子（以下、回路ｐ−ｃｈＴＦＴと称する）を有した液晶駆動回路が配設されている。そして、液晶駆動回路が配設された領域には、この液晶駆動回路を動作させるための各種配線等も設けられている。そして、非表示領域５のアレイ基板１最上面に、液晶駆動回路から延在してなる配線等を除き一面に着色層２４Ｒが配設されている。この着色層２４Ｒ上には、表示領域４と同様柱状スペーサ２７が複数本形成されている。
【００２０】
対向基板２は、ガラス等の絶縁性の透明基板５１を備えている。この透明基板５１上には、ＩＴＯ等の透明材料で形成された対向電極５２、および配向膜５３が順次形成されている。
【００２１】
アレイ基板１および対向基板２は、複数の柱状スペーサ２７により所定の隙間を保持して対向配置され、両基板の周縁部に配置されたシール材６０により互いに接合されている。そして、アレイ基板１および対向基板２の間に液晶層３が狭持されている。シール材６０の一部には液晶注入口６１が形成されており、この液晶注入口は封止材６２で封止されている。アレイ基板１および対向基板２の外面には、図示しない偏光板がそれぞれ配置されている。
【００２２】
次に、上記液晶表示装置の一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。
【００２３】
まず、透明な絶縁基板として高歪点ガラス基板や石英基板等からなり、アレイ基板１より大きな寸法の基板（以下、マザーガラスと称する）１０を用意する。図４に示すように、本実施の形態によれば、マザーガラス１０は、それぞれアレイ基板１を形成するための４つの有効領域６と、各有効領域の周囲に位置した非有効領域７と、を有している。各有効領域６は、表示領域４および非表示領域５を有している。以後４つのアレイ基板１を同時に形成するが、ここでは１つのアレイ基板を代表してその製造方法を説明する。
【００２４】
図２および３に示すように、用意したマザーガラス１０上に、ＣＶＤ法などによりａ−Ｓｉ膜を被着し、続いて炉アニールを行う。その後、ａ−Ｓｉ膜にＸｅＣｌエキシマレーザを照射し、多結晶化することによりｐ−Ｓｉ膜とする。このｐ−Ｓｉ膜をフォトエッチング法によりパターンニングし、表示領域４内のｎ−ｃｈＴＦＴ２０用ｐ−Ｓｉ膜、および補助容量下部電極１３を形成する。この際、液晶駆動回路領域内において、回路ｎ−ｃｈＴＦＴ用のｐ−Ｓｉ膜、および回路ｐ−ｃｈＴＦＴ用のｐ−Ｓｉ膜を同時に形成する。その後、ＣＶＤ法を用い、ゲート絶縁膜１４となるＳｉＯ_Ｘ膜をマザーガラス１０全面に被着する。
【００２５】
続いて、ゲート絶縁膜１４全面にＴａ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕなどの単体、またはその積層膜、あるいは合金膜を被着した後、フォトエッチング法により所定の形状にパターニングし、走査線１５ａ、ゲート電極１５ｂ、および補助容量線１６を形成する。この際、液晶駆動回路領域内において、図示しない回路ｎ−ｃｈＴＦＴおよび回路ｐ−ｃｈＴＦＴの走査線および走査線の一部を延在してなるゲート電極等、各種配線を同時に形成する。
【００２６】
その後、イオン注入、またはイオンドーピング法を用い、レジストをマスクとして、ｎ−ｃｈＴＦＴ２０用のｐ−Ｓｉ膜、および回路ｎ−ｃｈＴＦＴ用のｐ−Ｓｉ膜に不純物を注入する。これにより、ｎ−ｃｈＴＦＴ２０のソース／ドレイン領域１２ａ、１２ｂを有したチャネル層１２と、回路ｎ−ｃｈＴＦＴのソース／ドレイン領域を有したチャネル層と、が形成される。
【００２７】
次に、不純物が注入されないようチャネル層１２、および回路ｎ−ｃｈＴＦＴのチャネル層をレジストで被覆した後、回路ｐ−ｃｈＴＦＴのゲート電極をマスクとして、ボロンを高濃度注入する。これにより、回路ｐ−ｃｈＴＦＴのソース／ドレイン領域有したチャネル層が形成される。続いて、図示しないｎ−ｃｈＴＦＴのＬＤＤ構造を形成するために低濃度の不純物を注入する。不純物注入を行った後、マザーガラス１０をアニールすることにより不純物を活性化する。
【００２８】
続いて、プラズマＣＶＤ法（ＰＥ−ＣＶＤ）を用い、マザーガラス１０全面に層間絶縁膜１７を被膜した後、フォトエッチング法により、チャネル層１２のソース／ドレイン領域１２ａ、１２ｂに至るコンタクトホールと、液晶駆動回路領域内のチャネル層の有するソース／ドレイン領域に至るコンタクトホールと、を形成する。この際、補助容量線１６に至るコンタクトホール、および液晶駆動回路領域内のゲート電極に至るコンタクトホールを同時に形成する。
【００２９】
次に、層間絶縁膜１７上にＴａ、Ｃｒ、Ａｌ、ＭＯ、Ｗ、Ｃｕなどの単体またはその積層膜あるいは合金膜を被着した後、フォトエッチング法により所定の形状にパターニングする。これにより、チャネル層１２のソース／ドレイン領域１２ｂに接続した信号線２１ｂ、ソース／ドレイン領域１２ａ、および画素電極２６に接続したコンタクト電極２１ａ、並びに液晶駆動回路領域内の各種配線等を形成する。その後、ＰＥ−ＣＶＤを用い、ＳｉＮ_Ｘからなる保護絶縁膜２２をマザーガラス１０全面に成膜した後、フォトエッチング法によりコンタクト電極２１ａに至るコンタクトホール２３を形成する。
【００３０】
次いで、紫外線硬化型アクリル系の緑色レジスト液を、例えばスピンナにてマザーガラス１０上に塗布する。続いて、緑色レジスト液が塗布されたマザーガラス１０をプリベークした後、所定のフォトマスクを用い露光する。これにより、残したい個所の緑色レジスト液が硬化する。露光に用いるフォトマスクは、ストライプ形状のパターンと、コンタクト電極２１ａに至るコンタクトホール２５を形成するためのコンタクトホールパターンと、を有している。
【００３１】
その後、緑色レジストを現像液により現像し、不要な部分を除去する。続いて、現像された緑色レジストをポストベークすることにより、コンタクトホール２５を有した緑色の着色層２４Ｇが形成される。以後、着色層２４Ｇと同様の工程を繰り返し、赤色の着色層２４Ｒおよび青色の着色層２４Ｂを表示領域４に順次形成する。図５に示すように、着色層２４Ｒを形成する際、非表示領域５、およびマザーガラス１０の非有効領域７に着色層２４Ｒを同時に形成する。
【００３２】
上記のように各着色層を形成した後、図４および図５に示すように、マザーガラス１０全面に、例えばスパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、導電膜を形成する。その後、導電膜をパターニングすることにより表示領域４の各着色層に重ねて画素電極２６を形成する。この際、非有効領域７の着色層２４Ｒ上にダミーパターンとして導電膜２６ａを残し、着色層をこの導電膜で被覆した状態とする。表示領域４に形成された画素電極２６は、コンタクトホール２５を介しコンタクト電極２１ａに接続される。
【００３３】
有効領域６において、導電膜は非表示領域５を除いて形成する。これは、非表示領域５の着色層２４Ｒ上には、液晶駆動回路から延在した配線等が形成されているため、導電膜による配線等のショートを抑制するためである。また、非有効領域７において、導電膜２６ａを有効領域６の周縁ｅから所定の幅ｗを置いて着色層２４Ｒ上に形成する。その後、有効領域６および非有効領域７を含むマザーガラス１０全面をブラシを用いて洗浄する。
【００３４】
次に、有効領域６および非有効領域７において、着色層２４Ｇ、２４Ｒ、２４Ｂ上に、例えば樹脂を用い柱状スペーサ２７を複数本形成する。続いて、ポリイミド等の配向膜材料をマザーガラス１０全面に塗布した後、パターニングすることにより表示領域４全域に配向膜２８を形成する。その後、配向膜２８を配向（ラビング）処理することによりカラーフィルタを有するアレイ基板１が完成する。上述した工程を各有効領域６に対して施すことにより、マザーガラス１０上に４枚分のアレイ基板が形成される。
【００３５】
一方、対向基板２は、透明基板５１を用いる。透明基板５１上には、ＩＴＯをスパッタ法により堆積し、対向電極５２を形成する。続いて、ポリイミド等の配向膜材料を透明基板５１全面に塗布した後、パターニングし、配向処理を施すことにより対向電極５２に重なった配向膜５３を形成する。これにより、対向基板２が完成する。
【００３６】
次に、図１、２、および５に示すように対向基板２の周縁部にシール材６０を塗布した後、対向基板２をマザーガラス１０の有効領域６に対向して配置し、シール材により貼り合わせる。続いて、マザーガラス１０を有効領域６の周縁ｅに沿って分割する。ここでは、有効領域６の周縁ｅに沿ってスクライブラインを形成した後、このスクライブラインに沿ってマザーガラス１０を割り分割する。これにより、マザーガラス１０から４枚のアレイ基板１をそれぞれ切り出し、空状態の液晶表示装置を得る。
【００３７】
その後、真空注入により、空状態の液晶表示装置のシール材６０の一部に形成された液晶注入口６１より、カイラル材が添加されたネマティック液晶を注入する。次いで、液晶注入口６１を紫外線硬化型樹脂等の封止材６２で封止する。これにより、アレイ基板１および対向基板２の間に液晶が封入され、液晶層３が形成される。続いて、アレイ基板１および対向基板２の外面に、図示しない偏光板をそれぞれ配置することにより、液晶表示装置が完成する。
【００３８】
以上のように構成された、液晶表示装置の製造方法によれば、有効領域６の着色層に重ねて導電膜を形成する際、非有効領域７の着色層２４Ｒに重ねて導電膜２６ａを同時に形成し、着色層２４Ｒを覆っている。これにより、導電膜の形成後のアレイ基板１の製造工程において、例えばブラシによりマザーガラス１０を洗浄する際、有効領域６における着色層は勿論、非有効領域７に形成された着色層２４Ｒの剥離を防止することができる。したがって、着色層２４Ｒの剥離によるゴミの発生を防止し、製造歩留まりの高い液晶表示装置を得ることができる。
【００３９】
また、非有効領域７の導電膜２６ａと着色層２４Ｒは、有効領域６の周縁ｅから幅ｗだけ外側に形成されている。そのため、スクライブラインを形成する際、導電膜２６ａを介することなく、直接、マザーガラス１０に形成することができる。これにより、マザーガラス１０を容易に分割することができる。更に、この導電膜２６ａは、表示領域４の導電膜と同時に形成するため、製造工程を増やすことなく容易に形成することができる。
【００４０】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、共通のマザーガラス１０に形成するアレイ基板１の枚数は４枚に限定されることはなく、３枚以下あるいは５枚以上としても良い。非表示領域５、および非有効領域７に形成される着色層は着色層２４Ｒに限らず、着色層２４Ｇ、２４Ｂのいずれかを用いて形成しても良い。上述した実施の形態では、スクライブラインを形成してマザーガラス１０を分割したが、マザーガラスを良好に分割できればどのような方法で行っても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、着色層の剥離に起因した不要物の発生を抑え、製造歩留まりの高い液晶表示装置の製造方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の斜視図。
【図２】図１に示した液晶表示装置の一部を拡大して示す断面図。
【図３】図１に示した液晶表示装置におけるアレイ基板の一部を拡大して示す平面図。
【図４】液晶表示装置の製造方法において、マザーガラス上に４枚のアレイ基板を形成した状態を示す平面図。
【図５】図４の線Ａ１−Ａ２に沿った断面図。
【符号の説明】
１…アレイ基板，２…対向基板，４…表示領域，５…非表示領域，６…有効領域，７…非有効領域，１０…マザーガラス，１１…ガラス基板，２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ…着色層，２６…画素電極，２６ａ…導電膜，２７…柱状スペーサ，２８…配向膜，５１…透明基板

Claims (6)

1. 着色層を有したアレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、を備えた液晶表示装置の製造方法において、
   アレイ基板を構成する有効領域および前記有効領域の外側に位置した非有効領域を有した基板を用意し、
   前記有効領域および非有効領域に着色層を形成し、
   前記有効領域の着色層に重ねて導電膜を形成し、複数の画素電極を形成するとともに、前記非有効領域の着色層に重ねて前記導電膜を同時に形成し、
   前記導電膜の形成された基板を、前記有効領域の周縁に沿って分割し、前記アレイ基板を切出すことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記導電膜が形成された基板を洗浄した後、前記有効領域に配向膜を形成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。
3. 前記配向膜を所定方向に沿ってラビングした後、前記有効領域に対向基板を貼り合せることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記基板を分割する際、前記有効領域の周縁に沿ってスクライブラインを引き、このスクライブラインに沿って前記基板を分割することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記非有効領域の着色層に重ねて導電膜を形成する際、前記有効領域の周縁から所定の幅を置いて前記導電膜を形成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。
6. 複数の有効領域および前記有効領域の周囲に位置した非有効領域を有した基板を用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。

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