(57)【要約】【課題】光学特性に優れ、製品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】スイッチング素子１１および基板１０上に、着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを隣接して形成するとともにスイッチング素子１１に至るコンタクトホール２１を形成する。このコンタクトホール２１にレジスト２３を充填した後、着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの表面を平坦に研磨する。その後、充填されたレジスト２３を除去し、コンタクトホール２１および着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに重ねて画素電極を形成することで液晶表示装置を形成している。【選択図】      図４
2005084232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、前記基板上に形成された複数の着色層、前記着色層上に設けられた複数の画素電極、および前記着色層に形成されたコンタクトホールを介して前記画素電極にそれぞれ接続された複数のスイッチング素子を有したアレイ基板と、所定の隙間を保持して前記アレイ基板と対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板の間に狭持された液晶層と、を備えた液晶表示装置の製造方法において、
基板上に複数の着色層を形成するとともに前記着色層にそれぞれコンタクトホールを形成し、
前記コンタクトホールにレジストを充填した後、前記着色層の表面を平坦に研磨し、
前記レジストを除去した後、前記コンタクトホールおよび前記着色層に重ねて前記画素電極を形成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】
前記コンタクトホールにレジストを充填する際、ポジ型レジストを前記コンタクトホールおよび前記着色層上に塗布した後、前記コンタクトホールに対向した領域を除き、このポジ型レジストを露光、現像して除去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】
前記コンタクトホールに充填されたポジ型レジストを除去する際、前記ポジ型レジストを露光し現像す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。
【請求項４】
ネガ型レジストを用いて前記複数の着色層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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は、アレイ基板と、このアレイ基板に所定の距離を保持して対向配置された対向基板と、これら両基板の間に狭持された液晶層と、を備えている。
【０００３】
アレイ基板を構成するガラス基板上には、信号線および走査線がマトリクス状に配置され、その交差部に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）が配置されている。信号線、走査線、およびＴＦＴを含むガラス基板上に、赤色、緑色、および青色の着色層がそれぞれ配設されている。更に、各着色層上に、所要形状の画素電極が配設され、この画素電極は、着色層に形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴと電気的に接続されている。画素電極および着色層に重ねて配向膜が形成されている。一方、対向基板を構成するガラス基板上には、透明電極、および配向膜が順に形成されている。
【０００４】
上記のように構成されたアレイ基板において、各着色層を形成する場合、一色目、２色目、３色目の着色層を順次形成し、その際、隣合う他の色の着色層に、その周縁部を重ねて形成する。そのため、２色目、３色目の着色層の周縁部は、盛り上がって形成される。また、着色層の内、ガラス基板上に形成された信号線および走査線等に重なった部分も盛り上がって形成される。このように着色層の盛り上がった部分では、セルギャップが狭まり、液晶分子の配向不良が発生しやすくなる。そのため、液晶表示装置の光学特性（コントラスト）低下が問題となる場合がある。
【０００５】
したがって、液晶表示装置の光学特性の改善を図るためにはアレイ基板上に盛り上がって形成された部分、すなわち段差を小さくすることが不可欠となる。そこで、着色層を研磨して平坦化する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２３０１２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、着色層のコンタクトホールは、着色層と同時に形成される。そのため、コンタクトホールを有した着色層を機械研磨した場合、機械研磨により発生した研磨クズや研磨材がコンタクトホール内部に入り込む恐れがある。コンタクトホール内部に研磨クズや研磨材が入り込んだ状態で画素電極を形成すると、画素電極およびＴＦＴ間の接続不良が生じ、製品歩留まりの低下を招く問題がある。
【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、光学特性に優れ、製品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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置の製造方法は、基板、前記基板上に形成された複数の着色層、前記着色層状に設けられた複数の画素電極、および前記着色層に形成されたコンタクトホールを介して前記画素電極にそれぞれ接続された複数のスイッチング素子を有したアレイ基板と、所定の隙間を保持して前記アレイ基板と対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板の間に狭持された液晶層と、を備えた液晶表示装置の製造方法において、基板上に複数の着色層を形成するとともに前記着色層にそれぞれコンタクトホールを形成し、前記コンタクトホールにレジストを充填した後、前記着色層の表面を平坦に研磨し、前記レジストを除去し、前記コンタクトホールおよび前記着色層に重ねて前記画素電極を形成することを特徴としている。
【０００９】
上記構成の液晶表示装置の製造方法では、コンタクトホールにレジストを充填した状態で、着色層の表面を研磨している。そのため、コンタクトホール内部への研磨クズおよび研磨剤の付着を抑制し、スイッチング素子と、画素電極と、を良好に接続することができる。これにより、光学特性に優れ、製品歩留まりの高い液晶表示装置の製造方法を提供できる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、光学特性に優れ、製品歩留まりの高い液晶表示装置の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。  
図１に示すように、液晶表示装置は、表示領域４を有したアレイ基板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、を備え、これらアレイ基板と対向基板との間に液晶層３が狭持されている。
【００１２】
アレイ基板１は、ガラス等の透明な絶縁基板１０を備えている。絶縁基板１０上には、図示しない複数の信号線、および複数の走査線がマトリクス状に設けられ、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ＴＦＴ１１が設けられている。ＴＦＴ１１は、走査線の一部を延在したゲート電極１２、ゲート絶縁膜１３を介してゲート電極と対向した半導体膜１４、この半導体膜の一方の領域に接続されたドレイン電極１５および他方の領域に接続されたソース電極１６を有している。ソース電極１６は信号線に接続され、ドレイン電極１５は後述する画素電極２５に接続されている。
【００１３】
表示領域４において、ＴＦＴ１１、走査線、および信号線を含む絶縁基板１０上には、赤色の着色層２０Ｒ、緑色の着色層２０Ｇ、および青色の着色層２０Ｂが互いに隣接し、交互に並んで配設されている。これら着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ上には、それぞれ画素電極２５が形成され、所定のパターンに配列されている。画素電極２５は着色層に貫通して形成されたコンタクトホール２１を介しＴＦＴ１１のドレイン電極１５と電気的に接続されている。画素電極２５に重ねてアレイ基板１のほぼ全面には配向膜２６が形成されている。  
一方、表示領域４の周縁部において、絶縁基板１０上には、表示領域より延在した走査線および信号線等の各種配線、図示しないアライメントマーク、および検査パターン等が形成されている。
【００１４】
対向基板２は、ガラス等の透明な絶縁基板３０を備えている。絶縁基板３０上には、対向電極３１、および配向膜３２が順に形成されている。アレイ基板１および対向基板２間には、基板間の隙間を保持するため、球状スペーサとして、例えば粒径の均一なプラスティックビーズ３５が散在されている。アレイ基板１および対向基板２は、両基板の周縁部に配設されたシール材３６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。
【００１５】
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。  
まず、図２（ａ）に示すように、絶縁基板１０上に、半導体薄膜成膜、絶縁膜製膜、およびフォトリソグラフィ法を用いたエッチングを繰り返し、ＴＦＴ１１、走査線、信号線、およびゲート絶縁膜１３を形成する。
【００１６】
その後、絶縁基板１０上に、有機顔料として緑色顔料を分散したネガ型の感光性着色レジスト（以下、緑色レジストと称する）を形成する。続いて、フォトマスクを用いて、緑色レジストを露光した後、現像および焼成して、表示領域４に着色層２０Ｇを形成する。同時に、着色層２０Ｇにコンタクトホール２１を形成する。続いて、着色層２０Ｇと同様、表示領域４に、赤色の着色層２０Ｒおよび青色の着色層２０Ｂを、それぞれ互いに隣接して順次形成するとともに各着色層にコンタクトホール２１を形成する。
【００１７】
なお、着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを形成する順番は本実施の形態に限らず、着色層の特性によりいずれの順番で形成しても良い。また、フォトリソグラフィ法に用いる露光機は、生産性の上からは、プロキシミティ露光装置が好ましい。その他、パターニング精度を向上させるためミラープロジェクション露光装置を用いても良い。
【００１８】
このようにフォトリソグラフィ法を用いて着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを形成した場合、図２（ｂ）に示すように、隣接した各着色層の周縁部同士が重なるため、各着色層は重複した段差２２を有し、盛り上がって形成される。また、着色層の内、走査線および信号線等の配線、並びにＴＦＴ１１に重なった部分は、盛り上がって形成される。
【００１９】
次に、図２（ｃ）に示すように、レジストとしてポジ型レジスト２３をコンタクトホール２１に充填するとともに着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含む絶縁基板１０上に塗布した後、プリベークする。次いで、コンタクトホール２１上のポジ型レジスト２３に対向してフォトマスクを配置した後、ポジ型レジストを露光し、更に現像する。これにより、図３に示すように、コンタクトホール２１を覆ったポジ型レジスト２３を選択的に残し、他は除去する。この際、アレイ配線、アライメントマーク、およびその他検査パターンは、後工程で行われる研磨により除去される恐れがあるため、コンタクトホール２１と同様にポジ型レジストを選択的に残す。ここで、選択的に残したポジ型レジストに対してはポストベークを行わず、続く研磨工程へ移行する。
【００２０】
その後、図４に示すように、絶縁基板１０を研磨装置のステージ４０上に固定した後、研磨装置の研磨ステージ４１をその研磨面４２が各着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂおよびポジ型レジスト２３と対向する位置に配置する。そして、ステージ４０および研磨ステージ４１を互いに逆方向に回転させるとともに研磨剤を供給し、着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを機械的に研磨する。これにより、コンタクトホール２１にポジ型レジスト２３が充填された状態で着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ全面が平坦化される。この際、コンタクトホール２１にはポジ型レジスト２３が残っているため、コンタクトホール内部に研磨クズや研磨材が入り込むことはない。
【００２１】
次に、図５（ａ）に示すように、絶縁基板１０の全面に紫外線５０を照射してポジ型レジスト２３を露光した後、現像し、図５（ｂ）に示すように、コンタクトホール２１に充填されたポジ型レジストを除去する。この際、表示領域４の周縁部の各種配線、アライメントマーク、および検査パターン等を覆ったポジ型レジスト２３も除去する。上記のような研磨を行うことにより着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ表面の段差２２は最大０．２μｍとなった。
【００２２】
その後、コンタクトホール２１、および着色層２０Ｇ、２０Ｒ、２０Ｂを含むアレイ基板１全面に、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の導電性を有する透明材料を、例えば、スパッタ法により堆積する。続いて、フォトリソグラフィ法を用い、堆積したＩＴＯをパターニングし、図５（ｃ）に示すように、それぞれコンタクトホール２１および各着色層に重なった多数の画素電極２５を形成する。この際、画素電極２５は、コンタクトホール２１を介してＴＦＴのドレイン電極１５と電気的に接続される。次いで、画素電極２５および着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ上に配向膜２６を形成し、所定のラビング処理を施すことによりアレイ基板１が完成する。
【００２３】
一方、対向基板２は、絶縁基板３０上にＩＴＯ等からなる対向電極３１を形成し、この対向電極に重ねて配向膜３２を形成した後、所定のラビング処理を施すことにより得られる。
【００２４】
その後、例えばアレイ基板１の周縁部に印刷方式または描画方式によりシール材として感光性シール材３６を枠状に塗布した後、アレイ基板上にプラスティックビーズ３５を散布する。感光性シール材３６はアレイ基板１に限らず、対向基板２の周縁部に塗布しても良い。次に、アレイ基板１に塗布された感光性シール材３６の枠内に液晶を所望量滴下する。
【００２５】
次いで、真空槽の中でアレイ基板１および対向基板２の周縁部同士を感光性シール材３６で貼り合わせた後、真空槽を大気開放する。その後、感光性シール材３６に紫外線を照射して硬化させることにより、アレイ基板１と対向基板２とを固定する。これにより、アレイ基板１および対向基板２の間に液晶層３が狭持された液晶表示装置が得られる。
【００２６】
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、盛り上がって形成された着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを研磨し、平坦化している。そのため、液晶分子の配向不良を防止し、黒色表示で生じる画素電極２５周縁部による光抜けを解消することができる。上記液晶表示装置は、着色層を研磨せずに完成した液晶表示装置に比べ、画素電極２５周縁部による光抜けが皆無となり、良好な光学特性が得られた。また、着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを平坦化する際、コンタクトホール２１にレジスト２３を充填した状態で研磨しているため、コンタクトホール２１内部に入り込む研磨クズや研磨材の発生を防止することができる。そのため、画素電極２５とＴＦＴ１１のドレイン電極１５との接続不良を防止し、製品歩留まりの高い液晶表示装置を得ることができる。
【００２７】
また、ポジ型レジスト２３を用いた場合、研磨後、レジストを露光、現像することによりレジストを容易に除去することができる。その他、ポジ型レジスト２３をポストベークせずに形成することにより、このポジ型レジストを容易に除去することができる。また、表示領域４周縁部に形成した各種配線、アライメントマーク、および検査パターン等に重なったポジ型レジスト２３を残した状態で機械的な研磨を行うことにより、研磨による各種配線、アライメントマーク、および検査パターン等の除去を防止することができる。
【００２８】
また、ポジ型レジスト２３でコンタクトホール２１を覆う場合、着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂをネガ型の感光性着色レジストを用いて形成することにより、このポジ型レジストの形成と除去とが容易である。
【００２９】
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、レジストとしてポジ型レジスト２３を用いたが、代わりにネガ型レジストを用いても良い。この場合、コンタクトホール２１に残ったネガ型レジストを除去する際、強力な現像液を用いることが望ましい。上述した着色層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂはネガ型の感光性着色レジストを用いて形成したが、ポジ型の感光性着色レジストを用いて形成しても良い。上述した実施の形態では、プラスティックビーズ３５によりアレイ基板１と対向基板２との隙間を保持する構成としたが、このような球状スペーサに限らず、柱状スペーサを用いても良い。
【００３０】
また、上述した実施の形態においてはポジ型レジストをコンタクトホールの領域にのみ残してから研磨を行ったが、ポジ型レジストを塗布した後に現像せずに研磨を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図２】図１に示した液晶表示装置におけるアレイ基板の製造工程を示す断面図。
【図３】上記アレイ基板の製造工程を示す断面図。
【図４】上記アレイ基板の製造工程における研磨工程を示す断面図。
【図５】上記アレイ基板の製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１…アレイ基板，２…対向基板，３…液晶層，１０、３０…絶縁基板，１１…ＴＦＴ，２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ…着色層，２１…コンタクトホール，２３…レジスト，２５…画素電極
【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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