(57)【要約】【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】液晶表示装置１０の表示領域外にあるガラス基板１４上に各着色層をそれぞれ形成してストライプパターンの研磨検査用着色層４２Ｒ、Ｇ、Ｂを設け、着色層を研磨した後に研磨検査用着色層４２Ｒ、Ｇ、Ｂの高さを測定して、前記研磨量が適切な範囲であるか否かを判定するものである。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の一面に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を有するアレイ基板と、
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、
前記アレイ基板に着色層と、
を有する液晶表示装置の製造方法であって、
絶縁基板上に前記複数のゲート線及び前記複数の信号線を形成する第１工程と、
前記複数の信号線の上層に前記各着色層を形成する第２工程と、
前記着色層を研磨する第３工程と、
前記各研磨用着色層の研磨状態を検査する第４工程と
を有し、
前記第２工程が、前記液晶表示装置の表示領域外にある絶縁基板上に前記各着色層をそれぞれ形成して研磨検査用着色層となす工程を含む
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記各研磨検査用着色層は、突条と溝とが交互に形成されたストライプ状である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記各研磨検査用着色層の中で一つの色の着色層で額縁部を形成し、その額縁部の内側に各色の研磨検査用着色層を形成する
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記各研磨検査用着色層が、前記表示領域の角部に少なくとも１箇所形成されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記着色層及び前記研磨検査用着色層をＲ、Ｇ、Ｂ色の３色で形成する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項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】
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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、各々電極を有する２枚の基板が、その間にスペーサを介して液晶層を挟持してなる。それら２枚の基板のうちの一方は、もう一方と対向する面上にポリシリコンやアモルファスシリコンなどの半導体を有す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、ゲート電極とを有するアレイ基板で、他方がアレイ基板に対向する面上に対向電極を有する対向基板である。
【０００３】
そのアレイ基板上にＲＧＢの着色層のパターンよりなるカラーフィルターが形成され、それによってカラー表示するものが提案されている。１枚のガラスなどの透明基板上にアレイを形成された後、その上に顔料分散型ネガ型レジストを用いてＲ、Ｇ、Ｂの各カラーフィルターを形成する方法である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−４９９１号公報
【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着色層を有した液晶表示装置において、カラーフィルターのＲＧＢの各着色層パターンの端部は、パターンの平面的に中心部側に比べ、着色層材料の硬化時の収縮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材で研磨して除去している。
【０００５】
しかしながら、研磨量が多くなり過ぎると、各着色層そのものを過研磨してしまうこととなり、逆に研磨量が足らないと盛り上がり部分を充分に除去しきれないために光抜けの問題が解決できない。そのため、この盛り上がり部分の研磨量のばらつき管理は重要であるが、各着色層毎の研磨量が少ないため測定誤差が大きくなり、従来より充分に管理できない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、研磨量を正確に管理することができ、表示性能がよい液晶表示装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、絶縁基板の一面に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を有するアレイ基板と、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、前記アレイ基板に着色層と、を有する液晶表示装置の製造方法であって、絶縁基板上に前記複数のゲート線及び前記複数の信号線を形成する第１工程と、前記複数の信号線の上層に前記各着色層を形成する第２工程と、前記着色層を研磨する第３工程と、前記各研磨用着色層の研磨状態を検査する第４工程とを有し、前記第２工程が、前記液晶表示装置の表示領域外にある絶縁基板上に前記各着色層をそれぞれ形成して研磨検査用着色層となす工程を含む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】
【０００８】
本発明の液晶表示装置の製造方法であると、ストライプ状の研磨検査用着色層において、研磨量を測定することにより、測定精度の高い研磨量を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（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６に基づいて説明する。
【００１０】
本実施形態の液晶表示装置１０は、縦６４０ピクセル、横４８０ｘ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ピクセルの画素を有したアレイ基板１２を有している。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
図１１に示すように、アレイ基板１２と対向して対向基板１３が配置される。この対向基板１３とアレイ基板１２との間には液晶層１５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２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂの上に突起状に形成されている（図６、図１１参照）。
【００１５】
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。
【００１６】
（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１１上に４枚のアレイ基板１２を加工するものである。
【００１７】
（２−１）第１工程
第１工程においては、大型ガラス基板１１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穴部３０の周囲の一部を残しておく。穴部３０の大きさは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。
【００１８】
（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。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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、青色（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、青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（水酸化カリウム）０．０５%水溶液で２０秒間現像し、その部分に３．０μｍ厚さの緑色の着色層２６Ｇを形成する。
【００２１】
この第４工程において、アレイ基板１２の表示領域外に、図７に示すように青色で外部着色層３６を形成する。この外部着色層３６は、図８に示すように平面形状が長方形の額縁部３８と、この額縁部３８内部に設けられた３つの窓部４０とより形成されている。この３つの窓部４０の中で、１つの窓部４０には、研磨検査用着色層４２Ｂを形成する。この研磨検査用着色層４２Ｂはストライプ状で突条４３と溝４５とを図９に示すように交互に設けたストライプパターンである。外部着色層３６は、図７に示すように各アレイ基板１２の角部近傍に設け、大型ガラス基板１１においては合計１２箇所形成される。このように角部毎に外部着色層３６を設けるのは、各アレイ基板１２における研磨量を均一に測定するためである。なお、この外部着色層４２を設ける位置は、この配置に限らず、その数及び設ける位置は適宜変更してもよい。これについては後から詳しく説明する。
【００２２】
（２−５）第５工程
第５工程においては、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用いて、第４工程と同様に３．０μｍ厚さの緑色の着色層２６Ｇを形成する。第５工程においては、着色層２６Ｇを形成するときに、同時に外部着色層３６の１つの窓部４０内部に研磨検査用着色層４２Ｇを形成する。この研磨検査用着色層４２Ｇもストライプパターンとなっている。これについても後から詳しく説明する。
【００２３】
（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。第６工程においては、着色層２６Ｒを形成するときに、同時に外部着色層３６の１つの窓部４０に研磨検査用着色層４２Ｒを形成する。これについても後から詳しく説明する。
【００２４】
（２−７）第７工程
第７工程においては、シリカの研磨材と発泡ウレタン樹脂の研磨パッドを用いて研磨し、着色層２６Ｇ、２６Ｂ、２６Ｒの盛り上がり部分を除去する。そしてそのアレイ基板１２をシャワー洗浄し、ポリビニルアルコール製のスポンジで擦り洗いした後、純水で超音波洗浄し、アレイ基板１２を乾燥させる。
【００２５】
（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。
【００２６】
（２−９）第９工程
第９工程においては、黒色顔料を含む感光性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ＫＯＨ（水酸化カリウム）０．０５%水溶液で３０秒間現像し、２２０℃、６０分の焼成にて額縁部２７を形成する。
【００２７】
（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。
【００２８】
（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）を全面に５０ｎｍ塗布し、ラビング処理を行い、配向膜２９を形成する。
【００２９】
（２−１１）第１１工程
第１１工程においては、対向基板１３に透明電極として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塗布しラビング処理を行い配向膜を形成する。
【００３０】
（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２９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１３の対向電極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。
【００３１】
（２−１３）第１３工程
第１３工程においては、配向膜２９が対向ように対向基板１３を配置し、加熱してシール剤３１を硬化させアレイ基板１２と対向基板１３を貼り合わせる。このときに、アレイ基板１２と対向基板１３とのセルギャップは、スペーサ２８によって決まる。
【００３２】
（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。
【００３３】
（２−１５）第１５工程
第１５工程においては、大型ガラス基板１１を分断して、４枚の液晶セルを形成する。
【００３４】
（３）研磨検査用着色層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの役割
本発明者は、着色層２６を研磨するときに、その研磨量の管理を容易にするため、ストライプパターンの研磨検査用着色層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂを設けた。
【００３５】
このストライプパターンの研磨検査用着色層４２を設けた理由は、一面同じ状態で塗られたベタパターンよりもストライプパターンの方が研磨量が多いということを実験により見いだしたからである。
【００３６】
図１０は、ベタパターンとストライプパターンとの研磨時間と研磨量を実験により比較したものである。ストライプパターンの突状の幅が１５０μｍ、溝の幅が３００μｍであり、同じ条件でベタパターンの研磨時間と研磨量を測定したものである。
【００３７】
図１０によると、ストライプパターンであると８０秒研磨した場合には０．４５μｍほど削れている。研磨時間２０秒に相当する工程変動があるとして、研磨時間６０秒を想定すると研磨量の差は０．２０μｍである。
【００３８】
しかし、ベタパターンであると研磨時間８０秒で研磨量０．１３μｍで、研磨時間６０秒との差は０．０４μｍである。
【００３９】
したがって、ストライプパターンの方が５倍変動幅が大きく、さらに着色層厚みの測定基準となるガラス面も露出しており測定も容易となる。
【００４０】
研磨量を管理する場合には、ストライプパターンの研磨検査用着色層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂを設置し、その研磨量を測定することにより、測定精度が高い研磨工程の変動管理が可能となる。
【００４１】
上記各工程で形成した研磨検査用着色層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂについて説明する。
【００４２】
研磨前には、研磨検査用着色層４２Ｇでは、３．００μｍ、研磨検査用着色層４２Ｂでは２．７８μｍ、研磨検査用着色層４２Ｒでは２．５０μｍである。
【００４３】
研磨後には、Ｇ色では２．９４μｍとなり、０．０６μｍ減少した。Ｂ色では２．８８μｍとなり、０．１２μｍ減少した。Ｒ色では２．８９μｍであり、０．１１μｍ減少した。
【００４４】
そのため、その変化量が大きく接触式段差計でその研磨検査用着色層４２の高さを容易に測定することができる。
【００４５】
このように研磨検査用着色層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの高さを測定し、各色毎に閾値の範囲を設定し、その閾値の範囲よりも測定した高さが小さい場合には研磨量が多過ぎると判断して、その液晶表示装置１０を不良品と判断する。
【００４６】
一方、閾値の範囲よりも研磨量が大きい場合には研磨量が少ないため、その製品より後に製造される液晶表示装置１０については、より研磨量を増加させるように制御し直す。
【００４７】
このようにして研磨量を制御することにより、高コントラスト比で優れた表示品位の高い液晶表示装置１０を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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Ｃ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】大型ガラス基板において、アレイ基板と外部着色層の配置を示した平面図である。
【図８】外部着色層の平面図である。
【図９】外部着色層の縦断面図である。
【図１０】パターン別の研磨時間と研磨量を示すグラフである。
【図１１】本実施形態の液晶表示装置の一部を切り欠いた斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  液晶表示装置
１２  アレイ基板
１３  対向基板
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
３６  外部着色層
３８  縁部
４０  窓部
４２  研磨検査用着色層
【図１】
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【図２】
2007121468.tif 000004
【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】
2007121468.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007121468.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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