(57)【要約】      （修正有）【課題】着色層を研磨しても、階調反転などの表示ムラが起きず歩留りが向上する液晶表示装置を提供する。【解決手段】ガラス基板１４上に補助容量線２０を形成し、信号線１８との交差予定部分に補助容量線２０が断線されないように補助容量線２０に平面形状が六角形の穴を形成する。つぎに、層間絶縁膜３２を形成した後、信号線１８を形成し、その上に着色層２６を形成すると、穴形成領域の着色層２６は周辺部分の壁部３４よりも相対的に低くなった下地２７が形成される。着色層２６を研磨する場合でも、下地２７は研磨されないので、この下地２７の上にスペーサ２８を立設させる。【選択図】図６
2007192944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板と、前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、前記両基板間に配置された液晶層とを備え、
前記アレイ基板には、
マトリックス状に配線された複数のゲート線及び複数の信号線と、
前記ゲート線と前記信号線との交差部における画素毎に設けられ、前記ゲート線と前記信号線との各々に接続されたスイッチング半導体層と、
前記スイッチング半導体層に接続された画素電極と、
前記画素毎に色が異なるように形成された着色層と、
前記複数のゲート線と平行に配線された複数の補助容量線と、
を有し、
前記対向基板は対向電極を有する液晶表示装置において、
前記信号線と前記ゲート線、または、前記補助容量線の交点部分における着色層を相対的に周辺部分より低くし、前記低くした着色層にスペーサの機能を有する突起を形成する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数のゲート線と前記複数の補助容量線との上層に前記複数の信号線が配線され、
前記複数の信号線の上層に前記着色層が設けられ、
前記突起が形成される交点部分における前記ゲート線、または、前記補助容量線に穴部を形成して、前記交点部分における着色層を相対的に周辺部分より低くした
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】
前記複数のゲート線と前記複数の補助容量線の上層に前記複数の信号線が配線され、
前記複数の信号線の上層に前記着色層が設けられ、
前記突起が形成される交点部分における前記信号線に穴部を形成して、前記交点部分における着色層を相対的に周辺部分より低くした
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】
前記突起が形成される交点部分における前記着色層の周囲には、壁部が立設されている
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】
前記着色層がＲ，Ｇ，Ｂ色から形成された
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
アレイ基板を形成する工程と、前記アレイ基板に対向する対向基板を形成する工程と、前記両基板間に配置された液晶層とを形成する工程と、を備える液晶表示装置の製造方法であって、
前記アレイ基板を形成する工程が、
絶縁基板上に複数のゲート線と、前記複数のゲート線と略平行に複数の補助容量線と、前記ゲート線とつながる複数のスイッチング素子とを形成する第１工程と、
前記ゲート線及び前記補助容量線の上層に層間絶縁膜を形成する第２工程と、
前記層間絶縁膜の上層に、前記ゲート線及び前記補助容量線と略直交させて複数の信号線を形成する第３工程と、
前記複数の信号線の上層に着色層を形成する第４工程と、
前記着色層を研磨する第５工程と、
前記着色層の上層に画素電極を形成する第６工程と、
前記ゲート線及び前記補助容量線と前記信号線との交点にスペーサの機能を有する突起を形成する第７工程と、
を有し、
前記第１工程が、前記ゲート線及び前記補助容量線と前記信号線との交点に穴部を設ける工程を含み、
前記第７工程が、前記交点に設けた穴部にスペーサの機能を有する突起を形成する工程である
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
アレイ基板を形成する工程と、前記アレイ基板に対向する対向基板を形成する工程と、前記両基板間に配置された液晶層とを形成する工程と、を備える液晶表示装置の製造方法であって、
前記アレイ基板を形成する工程が、
絶縁基板上に複数のゲート線と複数の補助容量線とを略平行に形成する第１工程と、
前記ゲート線及び前記補助容量線の上層に層間絶縁膜を形成する第２工程と、
前記層間絶縁膜の上層に、前記ゲート線及び前記補助容量線と略直交させて複数の信号線と、前記ゲート線とつながる複数のスイッチング素子と、を形成する第３工程と、
前記複数の信号線の上層に着色層を形成する第４工程と、
前記着色層を研磨する第５工程と、
前記着色層の上層に画素電極を形成する第６工程と、
前記交点部分にスペーサの機能を有する突起を形成する第７工程と、
を有し、
前記第３工程が、前記ゲート線及び前記補助容量線と前記信号線との交点に穴部を設ける工程を含有し、
前記第７工程が、前記交点に設けた穴部にスペーサの機能を有する突起を形成する工程である
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、液晶表示装置に関し、特に、アレイ基板上に着色層が設けられた液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の液晶表示装置は、電極を有する２枚のガラス基板の間に液晶層を挟持し、２枚のガラス基板の周囲が液晶封入口を除いて接着剤で固定されていて、液晶封入口が封止材で封止された構成を成している。この２枚のガラス基板の間の距離を一定に保つためのスペーサが基板上に設置されている。
【０００３】
この中で、カラー表示用の液晶表示装置は、２枚のガラス基板の内１枚にＲＧＢの着色層の付いたカラーフィルタが形成されている。例えば、カラー型アクティブマトリックス駆動方法を用いた液晶表示装置においては、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどの半導体からなる薄膜トランジスタ（以下、単にＴＦＴという）よりなる半導体層と、この半導体層に接続された画素電極とソース電極、ゲート電極が形成されたアレイ基板と、それに対向設置された対向電極を有し、ＲＧＢの着色層をアレイ基板上に形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１７１７８４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなアレイ基板にカラーフィルタの機能を有する着色層を有した液晶表示装置において、各色の両端部分は、それ以外の部分に比べ硬化時の収縮および信号線の段差の影響で盛り上がっている。この盛り上がりの影響で黒表示した際にこの部分から光抜けしコントラストが低下する。そのためこのコントラストの低下を防止するために、盛り上がり部分を研磨剤で研磨して除去している。
【０００５】
しかしながら、このような着色層の盛り上がり部分を除去すると、階調反転などの表示ムラが起きて歩留りが低下するという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、着色層を研磨しても、階調反転などの表示ムラが起きず歩留りが向上する液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、アレイ基板と、前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、前記両基板間に配置された液晶層とを備え、前記アレイ基板には、マトリックス状に配線された複数のゲート線及び複数の信号線と、前記ゲート線と前記信号線との交差部における画素毎に設けられ、前記ゲート線と前記信号線との各々に接続されたスイッチング半導体層と、前記スイッチング半導体層に接続された画素電極と、前記画素毎に色が異なるように形成されたカラーフィルタの機能を有する着色層と、前記複数のゲート線と平行に配線された複数の補助容量線と、を有し、前記対向基板は対向電極を有する液晶表示装置において、前記信号線と前記ゲート線、または、前記補助容量線の交点部分における着色層を相対的に周辺部分より低くし、前記低くした着色層にスペーサの機能を有する突起を形成することを特徴とする液晶表示装置である。
【０００８】
請求項６の発明は、アレイ基板を形成する工程と、前記アレイ基板に対向する対向基板を形成する工程と、前記両基板間に配置された液晶層とを形成する工程と、を備える液晶表示装置の製造方法であって、前記アレイ基板を形成する工程が、絶縁基板上に複数のゲート線と、前記複数のゲート線と略平行に複数の補助容量線と、前記ゲート線とつながる複数のスイッチング素子とを形成する第１工程と、前記ゲート線及び前記補助容量線の上層に層間絶縁膜を形成する第２工程と、前記層間絶縁膜の上層に、前記ゲート線及び前記補助容量線と略直交させて複数の信号線を形成する第３工程と、前記複数の信号線の上層に着色層を形成する第４工程と、前記着色層を研磨する第５工程と、前記着色層の上層に画素電極を形成する第６工程と、前記ゲート線及び前記補助容量線と前記信号線との交点にスペーサの機能を有する突起を形成する第７工程と、を有し、前記第１工程が、前記ゲート線及び前記補助容量線と前記信号線との交点に穴部を設ける工程を含み、前記第７工程が、前記交点に設けた穴部にスペーサを形成する工程であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【０００９】
請求項７の発明は、アレイ基板を形成する工程と、前記アレイ基板に対向する対向基板を形成する工程と、前記両基板間に配置された液晶層とを形成する工程と、を備える液晶表示装置の製造方法であって、前記アレイ基板を形成する工程が、絶縁基板上に複数のゲート線と複数の補助容量線とを略平行に形成する第１工程と、前記ゲート線及び前記補助容量線の上層に層間絶縁膜を形成する第２工程と、前記層間絶縁膜の上層に、前記ゲート線及び前記補助容量線と略直交させて複数の信号線と、前記ゲート線とつながる複数のスイッチング素子と、を形成する第３工程と、前記複数の信号線の上層に着色層を形成する第４工程と、前記着色層を研磨する第５工程と、前記着色層の上層に画素電極を形成する第６工程と、前記交点部分にスペーサを形成する第７工程と、を有し、前記第３工程が、前記ゲート線及び前記補助容量線と前記信号線との交点に穴部を設ける工程を含有し、前記第７工程が、前記交点に設けた穴部にスペーサの機能を有する突起を形成する工程であ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】
【００１０】
本発明者は、着色層を研磨すると階調反転などの表示ムラが起きる理由を調査した結果、セルギャップにばらつきができることが原因であるということが明らかになった。そして、このようなセルギャップにばらつきができる原因としては、着色層の研磨によりスペーサの下地の高さが変動していることも見出した。
【００１１】
そこで、本発明は、このスペーサの下地の高さの変動を防止するために、信号線とゲート線または補助容量線の交点部分における着色層を相対的に周辺部分より低くし、研磨による下地の削れを防止し、この低くした着色層にスペーサを立設させることにより、常に同じ高さのスペーサを配するようにした。
【００１２】
以下に理由を説明する。スペーサはスペーサ自体からの光抜けの影響を防止するために、アレイ基板上の遮光部分、例えば、補助容量線またはゲート線の上に設置する必要がある。この際、スペーサの下地は配線の上となるため、配線の厚みに相当する分、周辺より高くなり、その上に形成する着色層も周辺より高くなる。研磨の際に周辺より高いと着色層の削れ量が大きくなるため、研磨条件の面内分布が変動した際に、研磨後の高さの変動が平坦部や周辺より低い部分に比べて大きくなる。そのため、従来においてはセルギャップの変動が大きくなっていた。
【００１３】
そこで、本発明はスペーサの下地を相対的に周囲の部分よりも低くすることにより、着色層の研磨の条件が変化してもスペーサの下地の高さの変動を小さくした。
【００１４】
これにより、研磨により着色層の盛り上がり部分を除去してもギャップ変動を防止することができ、安価で表示性能の優れた液晶表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置１０について、図１〜図７に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態の液晶表示装置は、縦６４０ピクセル、横４８０ｘ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ピクセルを有したアレイ基板１２を有している。
【００１７】
アレイ基板１２は、ガラス基板１４の横方向に６４０本のゲート線１６が配線され、また、このゲート線１６と直交するようにマトリックス状に４８０ｘ３本の信号線１８が配線されている。また、ゲート線１６と平行に６４０本の補助容量線２０も配線されている。
【００１８】
ゲート線１６と信号線１８の交差部近傍には、ポリシリコン半導体よりなるスイッチング素子であるＴＦＴ２２が形成されている。ＴＦＴ２２のゲート電極にはゲート線１６が接続され、ＴＦＴ２２のソース電極には信号線１８が接続され、ＴＦＴ２２のドレイン電極には画素電極２４が接続されている。
【００１９】
各画素毎には異なる色のカラーフィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を形成する着色層２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが形成されている。
【００２０】
図７に本実施形態における液晶表示装置の概略断面図を示す。アレイ基板１２と対向して対向基板が配置される。この対向基板とアレイ基板１２との間には液晶層が挟持され、このセルギャップを保持するためにスペーサ２８が前記した着色層２６の上に突起状に形成されている。
【００２１】
以下、このアレイ基板１２の製造方法について順番に説明する。
【００２２】
（２）アレイ基板１２の製造方法
以下の工程では、大型ガラス基板上に４枚のアレイ基板１２を加工するものである。
【００２３】
（２−１）第１工程
第１工程においては、大型ガラス基板を構成するガラス基板１４の上に横方向に６４０本のゲート線１６と６４０本の補助容量線２０を形成する。この補助容量線２０の幅を８０μｍで形成し、信号線１８との交点部分において平面形状が略六角形の穴部３０を形成する。この穴部３０によって補助容量線２０が断線されないように一部を接続する。穴部３０の幅は２０μｍである。なお、ＴＦＴ２２を形成する工程は、この工程と以下の工程で同時に行うものである。
【００２４】
（２−２）第２工程
第２工程においては、ゲート線１６及び補助容量線２０を形成した上の層に、層間絶縁膜３２を形成する。
【００２５】
（２−３）第３工程
第３工程においては、４８０ｘ３本の信号線１８を形成する。信号線１８の幅は２６μｍであり、補助容量線２０との重なり部分は図２に示すように、穴部６０の上層では平面形状が略六角形であり、他の信号線１８の部分より太くなっている。
【００２６】
（２−４）第４工程
第４工程においては、信号線１８を形成した上に、緑色（Ｇ）の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストをスピナーによって全面に塗布し、いったん３０Ｐａに減圧した後、常圧に戻し８０℃のホットプレートで３分間加熱して、溶剤を除去する。次いで、緑色に着色したい部分に光が照射されるようなフォトマスクを介し３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ２を照射する。その後、界面活性剤を含むＫＯＨの０．０５％水溶液で３０秒間現像し、２２０℃で６０分間焼成して、その部分に３．０μｍ厚さの緑色の着色層２６Ｇを形成する。
【００２７】
（２−５）第５工程
第５工程においては、青色（Ｂ）の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストを用いて、第４工程と同様に３．０μｍ厚さの青色の着色層２６Ｂを形成する。
【００２８】
（２−６）第６工程
第６工程においては、赤色（Ｒ）の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストを用いて、第４工程と同様に３．０μｍ厚さの赤色の着色層２６Ｒを形成する。
【００２９】
（２−７）第７工程
第７工程においては、シリカを主成分とする研磨剤と発泡ウレタン樹脂の研磨パッドを用いて研磨して着色層２６Ｇ、２６Ｂ、２６Ｒの盛り上がり部分を除去し、ポリビニルアルコール製のスポンジで擦り洗いした後、純水でメガソニック洗浄し、エアナイフ乾燥でアレイ基板１２を乾燥させる。
【００３０】
（２−８）第８工程
第８工程においては、透明な画素電極２４としてＩＴＯ膜をスパッタ法にて１５０ｎｍ成膜し、画素電極形状にパターニングする。
【００３１】
（２−９）第９工程
第９工程においては、感光性のカーボンレス黒色樹脂をスピナーを用いて３．０μｍの厚みに塗布し、９０℃、１０分の乾燥後、フォトマスクを用いて３６５ｎｍの波長で、５００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光した後、界面活性剤を含む０．０５％のＫＯＨ水溶液にて６０秒間現像し、２２０℃、６０分の焼成にて額縁部を形成する。
【００３２】
（２−９）第９工程
第９工程においては、感光性透明アクリル樹脂をスピナーで５．５μｍの厚みに塗布し、９０℃、１０分の乾燥後フォトマスクを用いて３６５ｎｍの波長で、５００ｍＪ／ｃｍ２で露光し、０．０５％のＫＯＨ水溶液で３０秒間現像し、２２０℃、６０分の焼成にてスペーサ２８を下地２７に形成する。このスペーサ２８は、図６に示すように突起形状となっている。スペーサ２８は、直径８μｍで、穴部３０の上方に立設している。
【００３３】
（２−１０）第１０工程
第１０工程においては、配向膜材料としてＡＬ−１０５１（ＪＳＲ株式会社製）をアレイ基板１２のアレイ形成面表示領域部に５０ｎｍ厚に印刷し、ラビング処理を行い、不図示の配向膜を形成する。
【００３４】
（２−１１）第１１工程
第１１工程においては、対向基板に透明電極３６としてＩＴＯ膜をスパッタ法にて１５０ｎｍ成膜し、その後に配向膜材料として上記と同様のものを印刷しラビング処理を行い配向膜を形成する。
【００３５】
（２−１２）第１２工程
第１２工程においては、アレイ基板１２の配向膜の周辺に沿って接着剤を液晶注入口以外に印刷し、対向基板の透明電極３６に電圧を印加するための電極転位材を接着剤の周辺の電極転位電極上に形成する。
【００３６】
（２−１３）第１３工程
第１３工程においては、配向膜が対向し、またそれぞれのラビング方向が９０度となるように対向基板１３を配置し、加熱して接着剤を硬化させアレイ基板１２と対向基板を貼り合わせる。このときに、アレイ基板１２と対向基板とのセルギャップは、スペーサ２８によって決まる。
【００３７】
（２−１４）第１４工程
第１４工程においては、液晶注入口より液晶組成物１５を注入し、その後に液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止する。
【００３８】
（２−１５）第１５工程
第１５工程においては、大型ガラス基板を分断して、４枚の液晶セルを形成する。
【００３９】
（３）本実施形態の効果
上記のようにして着色層２６の下地２７にスペーサ２８を形成すると、図６に示すように、穴部３０の影響で、スペーサ２８の下地２７である着色層２６の部分が相対的に他の着色層２６の部分より低くなる。すなわち、穴部３０によって、着色層２６の交点部分における上面には壁部３４が形成されることとなる。そのため、着色層２６を研磨する場合でも、この壁部３４の上端部に研磨部分が当たり、この壁３４に囲まれた着色層２６の下地２７は研磨されず、設計通りの高さを有することとなる。そのため、この部分に突起状のスペーサ２８を形成しても従来のようにその高さにばらつきがなく、対向基板を設置した場合であってもセルギャップにばらつきが発生せず、良好な表示状態を維持することができる。
【００４０】
また、この穴部３０の製造は、補助容量線２０に設けるだけでよく、その製造方法が容易である。
【００４１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、穴部３０を補助容量線２０に設けたが、これに代えて、ゲート線１６に設け、信号線１８とゲート線１６の交点部分にスペーサ２８を立設してもよい。
【００４２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、補助容量線２０に穴部３０を設けたが、これに代えて信号線１８に穴部３０を設け、着色層２６に相対的な低い部分を形成してもよい。この場合であっても、スペーサ２８の高さのばらつきを防止することができる。
【００４３】
（第４の実施形態）
第１の実施形態は、Twisted Nematic型表示モードの液晶表示装置であったが、これに変えてＯＣＢ型表示モードの液晶表示装置でもよい。
【００４４】
例えば、第９工程の感光性アクリル樹脂は４．６μｍの厚みに塗布し、第１１の配向膜は高プレチルト角を得られるものを印刷し、ラビング方向はアレイ・対向基板側ともパネルの上から下方向への平行ラビングとする。液晶材料はＯＣＢ用液晶材料を注入する。この場合であっても、スペーサ２８の高さのばらつきを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態を示すアレイ基板において、補助容量線、ゲート線及び信号線を配線した状態の平面図である。
【図２】図１におけるＡ部分の拡大図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】アレイ基板の平面図である。
【図５】図４におけるＢ部分の拡大図である。
【図６】図５におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】本実施形態における液晶表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  液晶表示装置
１２  アレイ基板
１４  ガラス基板
１６  ゲート線
１８  信号線
２０  補助容量線
２２  ＴＦＴ
２４  画素電極
２６  着色層
２８  スペーサ
３０  穴部
３２  層間絶縁膜
３４  壁部
【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】
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