(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上にマトリックス状に配線された複数の走査線及び複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線との交差部における画素毎に設けられ、前記走査線と前記信号線との各々に接続されたスイッチング能動素子と、
前記スイッチング能動素子上に形成された複数色の着色膜と、
前記着色膜上に形成され、前記スイッチング能動素子によって駆動する画素電極とを有するアレイ基板を備え、
前記着色膜の一部は周辺部分より相対的に低く形成され、この低く形成された着色膜に柱状スペーサが設けられる共に、
前記低く形成された着色膜は、その研磨レートが前記複数色の着色膜の中で最も小さい
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記低い着色膜は、前記配線の膜厚差によって周辺部分より低く形成される
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記低い着色膜は、一の着色膜の回りに他の着色膜を島状に積層して形成される
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記着色膜が赤色、青色、緑色からなり、前記低い着色膜が緑色である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
絶縁基板上にマトリックス状に配線された複数の走査線及び複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線との交差部における画素毎に設けられ、前記走査線と前記信号線との各々に接続されたスイッチング能動素子と、
前記スイッチング能動素子上に形成された複数色の着色膜と、
前記着色膜上に形成され、前記スイッチング能動素子によって駆動する画素電極とを有するアレイ基板を備えた液晶表示装置の製造方法において、
前記着色膜の一部であって、前記複数色の着色膜の中で最も小さい研磨レートを有する部分を周辺部分より相対的に低く形成する工程と、
前記着色膜を研磨する工程と、
前記低く形成された着色膜に柱状スペーサを形成する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状スペーサを有する液晶表示装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の一例として、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ、以下、「ＴＦＴ」という）型の液晶表示装置の液晶パネル２１ｃの縦断面構成を図７に基づいて説明する。
【０００３】
この液晶パネル２１ｃは、対向基板１ｃと着色膜をパターニング形成したアレイ基板１１ｃとを有する。
【０００４】
対向基板１ｃは、ガラス基板２ａと、この上に形成されている透明電極３とを有している。
【０００５】
アレイ基板１１ｃは、ガラス基板２ｂと、この上にマトリックス状に配線された信号線７ｓ、走査線７ｇと、前記走査線７ｇと平行に配線された補助容量７ｃと、信号線７ｓと走査線７ｇの交差部近傍に配されたスイッチング能動素子であるＴＦＴ５を有している。また、その上には、着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂが形成され、さらにその上に所要パターン形状の画素電極８が形成されている。なお、この画素電極８とＴＦＴ５とは、着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂに形成されたコンタクトホール４により電気的に導通している。次に、柱状スペーサ１４は、レジスト塗布、露光、現像、ポストベークにより、所望パターン、所望高さに形成されている。
【０００６】
これら対向基板１ｃとアレイ基板１１ｃとが相対向する面には、配向膜９ａ、９ｂが形成されており、ラビングすることにより配向処理がされている。そして、両基板１ｃ、１１ｃの周辺部がシール材１３で固着され、柱状スペーサ１４を介して液晶１０が充填されることで、液晶パネル２１ｃが形成されている。なお、液晶パネル２１ｃの用途に応じて、パネル表裏面に各種機能をもった偏向板が貼り付けられている。
【０００７】
ところで、アレイ基板１１ｃの信号線７ｓや走査線７ｇ等のアレイ配線上に形成された着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂには、ミクロンオーダの段差が生じており、液晶モードによっては、この段差により配向不良による光抜けが生じコントラスト低下を起こす場合がある。
【０００８】
このため、図８に示すような研磨装置を用いて着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを形成したアレイ基板１１ｄの表面を研磨することにより、図９に示すようにこれらの段差を小さくした液晶パネル２１ｄを形成する（例えば、特許文献１参照）。研磨装置は、研磨ヘッド１５ａに吸着させたアレイ基板１１ｃとステージ１５ｂ上の研磨パッド１６とを接触させた状態で研磨ヘッド１５ａとステージ１５ｂとを互いに回転させることにより行う。
【特許文献１】特開平１１−２４２１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図９に示すように、研磨装置によって表面研磨を行ったアレイ基板１１ｄにおいては、基板面内で研磨分布が生じ易い。すなわち、研磨装置の構成上、装置に取り付けられた基板の中央部と周辺部では研磨速度に差が生じ易いため基板表面段差に研磨面内バラツキが生じるものである。
【００１０】
このため、研磨後に基板表面に形成された柱状スペーサ１４は、高さが異なった部位上に形成されることとなり、この部位高さが液晶パネル２１ｄのセルギャップに影響を与えセルギャップ長を変動させるために表示品位を悪化させる。
【００１１】
すなわち、図９のＡ点、Ｂ点における各々のセルギャップは、それぞれ着色膜６からの柱状スペーサ形成部２８ａ、２８ｂまでの段差と、柱状スペーサ１４の高さで概ね決定されるが、Ａ点とＢ点では、研磨による内面分布による段差に差が生じており、この差がセルギャップの差になる。
【００１２】
そこで、本発明は、研磨によるセルギャップに差が生じない液晶表示装置とその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板上にマトリックス状に配線された複数の走査線及び複数の信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部における画素毎に設けられ、前記走査線と前記信号線との各々に接続されたスイッチング能動素子と、前記スイッチング能動素子上に形成された複数色の着色膜と、前記着色膜上に形成され、前記スイッチング能動素子によって駆動する画素電極とを有するアレイ基板を備え、前記着色膜の一部は周辺部分より相対的に低く形成され、この低く形成された着色膜に柱状スペーサが設けられる共に、前記低く形成された着色膜は、その研磨レートが前記複数色の着色膜の中で最も小さいことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、絶縁基板上にマトリックス状に配線された複数の走査線及び複数の信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部における画素毎に設けられ、前記走査線と前記信号線との各々に接続されたスイッチング能動素子と、前記スイッチング能動素子上に形成された複数色の着色膜と、前記着色膜上に形成され、前記スイッチング能動素子によって駆動する画素電極とを有するアレイ基板を備えた液晶表示装置の製造方法において、前記着色膜の一部であって、前記複数色の着色膜の中で最も小さい研磨レートを有する部分を周辺部分より相対的に低く形成する工程と、前記着色膜を研磨する工程と、前記低く形成された着色膜に柱状スペーサを形成する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、柱状スペーサを形成する部分を周辺部より低くすることにより、柱状スペーサ部位と研磨パッドとの接触圧を低減し、また、研磨レートが小さくなることにより研磨バラツキの影響を受けにくく、セルギャップのバラツキが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態に基づく液晶表示装置の液晶パネル２１ａについて図１〜図４に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態の液晶パネル２１ａの縦断面図であり、この構造を製造工程に従って順番に図２と図３に基づき説明する。
【００１８】
第１の工程においては、図２に示すように、ガラス基板２ｂ上に、信号線７ｓ、走査線７ｇ、補助容量７ｃ、スイッチング能動素子であるＴＦＴ５を、一般的な半導体薄膜成膜と絶縁膜成膜とフォトリソ法によるエッチングとを繰り返すことにより形成する。前記各アレイ配線の膜厚は、０．３５±０．２μｍ、０．５５±０．２μｍとした。このため、段差は、最大０．９±０．３μｍとなる。
【００１９】
第２の工程においては、ＴＦＴ５を形成したガラス基板２ｂ上に有機顔料を分散した感光性着色レジストを形成し露光現像により着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを所定パターン形状に形成する。この時、コンタクトホール４においても、ＴＦＴ５上部にパターニングされる。なお、着色膜ＲＧＢの形成は、それぞれの着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの特性により、いずれの順で行ってもよい。今回、着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの仕上り膜厚は、３．０±０．３μｍとした。
【００２０】
この時、着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの下層に形成された信号線７ｓ、走査線７ｇ、補助容量７ｃのアレイ配線の段差２０により着色膜にも段差１９が形成され、柱状スペーサ１４を形成する部位（以下「スペーサ形成部」という）１８の周辺部にも着色膜段差１９が生じる。なお、この部分の段差１９は、０．３±０．１μｍとなったが、好ましい段差は、アレイ配線総厚でできる段差０．９±０．３μｍ上部に形成される着色膜段差０．８±０．２μｍである。
【００２１】
また、スペーサ形成部１８の周辺部の段差１９は、スペーサ形成部１８よりアレイ配線をさらに積層することにより形成する。スペーサ形成部１８よりアレイ配線を多く積層することにより形成された周辺の段差１９のエリアは、補助容量７ｃ、信号線７ｓ、走査線７ｇで形成した。また、このエリアは、設計上、可能な限り面積を大きくし、少なくともスペーサ形成部１８より大きい面積とする。
【００２２】
なお、このフォトリソに用いる露光機としては、プロキシミティ露光装置が生産性の上からは、好適であるが、今回は、アライメント精度を向上させ、重なり段差バラツキを小さくするため、ミラープロジェクション露光装置を用いた。
【００２３】
第３工程においては、図８に示すような研磨装置を用いて基板表面を研磨する。この研磨装置によって研磨された基板表面は、面内に研磨バラツキが生じるため、図３に示したように、Ａ点、Ｂ点のスペーサ形成部１８ａ、１８ｂの周辺部の段差１９に差が生じる。しかし、スペーサ形成部１８ａ、１８ｂそれ自体の高さバラツキは大きく改善されている。これは、高い所から研磨が進み、低い部分は削れにくいためである。
【００２４】
ここで、本実施形態で用いた研磨条件での研磨特性を示す。基板表面で最も低い部分に位置する画素部の研磨レート（研磨速度）は、０．５〜３ｎｍ／秒であるのに対して、柱状スペーサ１４を形成する最も段差の高い部分の研磨レートを５〜１２ｎｍ／秒とする。そして、本実施形態では、スペーサ形成部１８の周辺部に０．３±０．１μｍの段差を設けることにより、スペーサ形成部１８の研磨レートを３〜５ｎｍ／秒と大きく低減でき、ギャップバラツキが大きく改善した。なお、上記で示したように、スペーサ形成部１８の周辺の段差を０．８±０．１μｍにすることにより、画素部の研磨レートと同等となり、研磨による段差バラツキがなくなる。
【００２５】
また、本実施形態では、スペーサ形成部１８を形成する着色膜を研磨レートの小さい着色膜にする。本実施形態では、緑色を用いてスペーサ形成部１８を形成した。含有される顔料等の差により緑色が最も研磨レートが小さく研磨バラツキがより小さくなる。本実施形態で用いた条件での各色の研磨特性を以下に示す。ここでは、段差の最も高い部分での研磨レートを示す。赤色は５〜８ｎｍ／秒、緑色は４〜６ｎｍ／秒、青色は６〜１２ｎｍ／秒であり、緑色が最も研磨レートが小さいことが確認された。
【００２６】
第４工程においては、図１に示すように、ＩＴＯスパッタにより基板全面に透明電極を形成した後、フォトリソ法によって画素電極８をパターニングすることにより、コンタクトホール７を介してＴＦＴ５と電気的に導通させた。
【００２７】
第５工程においては、基板上に、レジスト塗布、露光、現像、ポストベークすることにより、柱状スペーサ１４を形成する。この形成は、スペーサ形成部１８上に形成する。
【００２８】
これにより、ガラス基板２ｂ上の膜構成は、アレイ配線、着色膜６、柱状スペーサ１４となり、セルギャップに相当する柱状スペーサ１４の高さと画素とスペーサ形成部１８との段差の合計となり、面内バラツキが生じず、均一なセルギャップを実現できた。なお、今回の柱状スペーサ１４の目標高さは、液晶パネルのセルギャップと画素からの柱状スペーサ１８との段差から任意に変えることができる。
【００２９】
第６工程においては、対向基板１ａとアレイ基板１１ａとの相対向する面に、配向膜９ａ、９ｂを形成する。
【００３０】
第７工程においては、ラビングにより配向処理を行い、両基板１ａ、１１ａの周辺部がシール材１３を形成し柱状スペーサ１４を介して液晶１０が充填されることで、液晶パネル２１ａを得る。
【００３１】
柱状スペーサ１４を形成するスペーサ形成部１８の周辺部を高くして段差を持たせ、かつ、スペーサ形成部１８の材質を研磨レートの小さい材質にすることにより、セルギャップバラツキが低減される。図４に示すように、一般的に研磨は、段差の高い部位２２から選択的に研磨が進み、低い部位２４においては、その周辺の高い部位が研磨されるまでは研磨が進みにくい。そのため、スペーサ形成部１８の周辺部を高くすることにより、スペーサ形成部１８の研磨量を低減でき、研磨によるバラツキも低減できる。また、研磨レートの小さい材料をスペーサ形成部１８に用いることにより研磨バラツキを低減できる。本実施形態では、緑色の着色膜が、含有される顔料等で他色に比べ研磨され難く、この緑色の着色膜上にスペーサ形成部１８を設けることがより効果的である。
【００３２】
次に、第２の実施形態に基づく液晶表示装置のアレイ基板２１の構成を図５、図６に基づいて説明する。なお、製造方法は、第１の実施形態の第２，３工程以外は同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００３３】
本実施形態では、図５に示すように、スペーサ形成部１８の周辺部に段差を設ける方法として、スペーサ形成部１８ａ、１８ｂの周辺部の着色膜６上に他色の着色膜６により島状パターンを形成する。この着色膜パターンは、スペーサ形成部１８の研磨レートに応じて所望量の面積を有した島状パターンとする。
【００３４】
次に、図６に示すように、スペーサ形成部周辺に設けた着色膜を研磨する。これにより研磨を行いたい画素部周辺の段差はなくなり、また、研磨バラツキが基板面内で生じてもスペーサ形成部１８ａ、１８ｂの研磨量は、ほぼ同じとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示した液晶パネルの縦断面図である。
【図２】第１の実施形態を示した研磨プロセス前のアレイ基板の縦断面図である。
【図３】第１の実施形態を示した研磨プロセス後のアレイ基板の縦断面図である。
【図４】第２の実施形態を示した研磨プロセス前のアレイ基板の縦断面図である。
【図５】第２の実施形態を示した研磨プロセス後のアレイ基板の縦断面図である。
【図６】アレイ配線段差と着色膜上段部を示した断面図を示す。
【図７】従来の研磨プロセスを通さないアレイ基板を用いた液晶パネルの縦断面図である。
【図８】研磨装置の斜視図である。
【図９】従来の研磨プロセスを通したアレイ基板を用いた液晶パネルの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  対向基板
２  ガラス基板
３  対向電極
４  コンタクトホール
５  ＴＦＴ
６  着色膜
７ｓ  信号線
７ｇ  走査線
７ｃ  補助容量
８  画素電極
９  配向膜
１０  液晶
１１  アレイ基板
１３  シール剤
１４  柱状スペーサ
１９  アレイ段差
２０  着色膜段差
２１  液晶表示素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004777076.tif 000008
【図８】
0004777076.tif 000009
【図９】
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