JP2001265257A - アレイ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示不良を改善することが可能な液晶表示装置
に適用されるアレイ基板の製造方法を提供することを目
的とする。 【解決手段】絶縁基板１０１上の表示エリアＤＡにＴＦ
Ｔ１１０を形成する工程と、絶縁基板上に複数の色のカ
ラーフィルタ層１３０Ｒ、Ｇ、Ｂを成膜すると同時にＴ
ＦＴにコンタクトするコンタクトホール１１８を形成す
る工程と、カラーフィルタ層上にコンタクトホールを介
してＴＦＴにコンタクトした画素電極１２０を形成する
工程と、を有するアレイ基板の製造方法において、表示
エリアＤＡの外周を囲む外周エリアＳＡの光漏れを低減
する着色膜１３３は、カラーフィルタ層の成膜工程にお
いて、最後に成膜される色のカラーフィルタ層１３０Ｒ
によって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アレイ基板の製
造方法に係り、特に、液晶表示装置に適用されるカラー
フィルタを備えたアレイ基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５の（ａ）乃至（ｃ）に示すように、
カラー液晶表示装置に適用されるアレイ基板、特に、カ
ラーフィルタ層３０を備えたいわゆるＣＯＡ（カラーフ
ィルタ・オン・アレイ）構造のアレイ基板では、ガラス
基板１上に形成されたスイッチング素子１０は、カラー
フィルタ層３０に形成されたコンタクトホール１８を介
して、カラーフィルタ層３０上に形成された画素電極２
０と電気的に接続されている。

【０００３】画素電極２０がマトリクス状に配置された
表示エリアＤＡは、ストライプ状に配列された３色のカ
ラーフィルタ層３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを備えている。
表示エリアＤＡの外周エリアＳＡ及び表示エリアＤＡと
外周エリアＳＡとの境界エリアＢＡは、光漏れを低減す
るための着色膜３３を備えている。この着色膜３３は、
製造工程数の増加を防止するために、表示エリアＤＡに
形成されるいずれかのカラーフィルタ層とともにパター
ニングされる。図５の（ａ）乃至（ｃ）に示した例で
は、着色膜３３は、青色カラーフィルタ層３０Ｂによっ
て形成されている。表示エリアＤＡと外周エリアＳＡと
の境界エリアＢＡは、パターンの合わせずれによる光抜
けを防止するために、複数のカラーフィルタ層が互いに
重なり合うようにして形成されている。

【０００４】ところで、上述したようなＣＯＡ構造のア
レイ基板では、スイッチング素子１０と画素電極２０と
を電気的に接続するために、カラーフィルタ層３０を形
成する際に、同時にコンタクトホール１８を形成する。

【０００５】すなわち、この例では、まず、緑色カラー
フィルタ層３０Ｇをコンタクトホール１８とともにパタ
ーニングした後、青色カラーフィルタ層３０Ｂをコンタ
クトホール１８とともにパターニングする。このとき、
外周エリアＳＡ及び境界エリアＢＡの光漏れを低減する
ための着色膜が、青色カラーフィルタ層３０によってパ
ターニングされる。これにより、境界エリアＢＡにおい
て、緑色カラーフィルタ層３０Ｇに青色カラーフィルタ
層３０Ｂが重なり合い、また、外周エリアＳＡにおい
て、青色カラーフィルタ層３０Ｂが成膜される。そし
て、最後に、赤色カラーフィルタ層３０Ｒをコンタクト
ホール１８とともにパターニングする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、外周
エリアＳＡ及び境界エリアＢＡにおける着色膜３３のパ
ターニングを、３色のカラーフィルタ層のうちの第１色
（上述した例の場合は緑色）及び第２色（上述した例の
場合は青色）と同時にパターニングして形成した場合、
境界エリアＢＡにおいて、着色膜３３としてのカラーフ
ィルタ層と第３色（上述した例の場合は赤色）のカラー
フィルタ層とが重なり合うことになる。このため、境界
エリアＢＡに近い列の画素のうち、第３色の画素におい
て、画素電極２０とスイッチング素子１０とのコンタク
ト不良が発生しやすい。

【０００７】すなわち、図５の（ｃ）に示すように、境
界エリアＢＡに最も近い第３色のカラーフィルタ層の膜
厚は、境界エリアＢＡにおいて着色膜３３と第３色のカ
ラーフィルタ層とが重なるため、表示エリアＤＡ中央と
比較して厚くなる。このため、表示エリアＤＡ中央と同
一条件でカラーフィルタ層にコンタクトホール１８を形
成した場合、コンタクトホール１８の寸法が小さくな
り、画素電極２０とスイッチング素子１０とが十分にコ
ンタクトできなかったり、抵抗が大きくなって、表示不
良を発生させるおそれがある。

【０００８】この発明は、上述した問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、表示不良を改善すること
が可能な液晶表示装置に適用されるアレイ基板の製造方
法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載のアレイ基板の製造方
法は、絶縁基板上の表示エリアにスイッチング素子を形
成する工程と、絶縁基板上に複数の色のカラーフィルタ
層を成膜すると同時に、前記スイッチング素子にコンタ
クトするコンタクトホールを形成する工程と、前記カラ
ーフィルタ層上に前記コンタクトホールを介して前記ス
イッチング素子にコンタクトする画素電極を形成する工
程と、を有するアレイ基板の製造方法において、前記表
示エリアの外周を囲む外周エリアに形成され、光漏れを
低減する着色膜は、前記複数の色のカラーフィルタ層の
成膜工程のうち、最後に成膜される色のカラーフィルタ
層によって形成されることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明のアレイ基板の製
造方法の一実施の形態について図面を参照して説明す
る。

【００１１】図１及び図２に示すように、液晶表示装置
は、アレイ基板１００と、アレイ基板１００に対して所
定の間隔をおいて対向配置された対向基板２００と、ア
レイ基板１００と対向基板２００との間の所定のギャッ
プに保持された液晶組成物を含む液晶層３００とを有し
ている。

【００１２】アレイ基板１００は、透明な絶縁性基板、
すなわちガラス基板１０１上に配置された複数の走査線
１０３、これらの走査線１０３に直交するように配置さ
れた信号線１０５、走査線１０３と信号線１０５との交
差部近傍に配置されたスイッチング素子としての薄膜ト
ランジスタすなわちＴＦＴ１１０などを備えている。ま
た、アレイ基板１００は、走査線１０３及び信号線１０
５によって区画された画素領域に設けられているととも
に、ＴＦＴ１１０を介して信号線１０５に接続された透
明導電性部材としてのＩＴＯによって形成された画素電
極１２０を備えている。この画素電極１２０は、画像を
表示する表示エリアにマトリクス状に配置されている。
この表示エリアの周囲は、後述するように、着色膜が形
成された外周エリアによって囲まれている。

【００１３】走査線１０３及び信号線１０５の配線部
は、アルミニウムやモリブデン−タングステンなどの遮
光性を有する低抵抗材料によって形成されている。

【００１４】ＴＦＴ１１０は、ガラス基板１０１上に配
置された、チャネル領域１１２Ｃ、ソース領域１１２
Ｓ、及び、ドレイン領域１１２Ｄを有するポリシリコン
薄膜１１２と、ゲート絶縁膜１１３を介して走査線１０
３からチャネル領域１１２Ｃ上に延出されたゲート電極
１１４と、ゲート絶縁膜１１３及び層間絶縁膜１１５を
貫通してポリシリコン薄膜１１２のソース領域１１２Ｓ
にコンタクトするとともに信号線１０５と一体に形成さ
れたソース電極１１６Ｓと、ゲート絶縁膜１１３及び層
間絶縁膜１１５を貫通してポリシリコン薄膜１１２のド
レイン領域１１２Ｄにコンタクトするドレイン電極１１
６Ｄと、を備えている。

【００１５】アレイ基板１００は、さらに、層間絶縁膜
１１５上、及びＴＦＴ１１０などの配線部上に、各画素
領域毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ着
色されたカラーフィルタ層１３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を備え
ている。これらのカラーフィルタ層１３０は、各画素列
ごとに、例えば赤、緑、青の順にストライプ状に配列さ
れている。外周エリアに形成された着色膜は、これらの
カラーフィルタ層のうちの１つを利用して形成される。

【００１６】カラーフィルタ層１３０上に形成された画
素電極１２０は、カラーフィルタ層１３０に形成された
コンタクトホール１１８を介して、ＴＦＴ１１０のドレ
イン電極１１６Ｄに電気的に接続されている。アレイ基
板１００の表面には、カラーフィルタ層１３０や画素電
極１２０を覆うように配向膜１６０が設けられている。

【００１７】図２に示すように、対向基板２００は、透
明な絶縁性基板、すなわちガラス基板２０１上に配置さ
れた透明導電性部材としてのＩＴＯによって形成された
対向電極２０３を備えている。対向電極２０３の表面
は、液晶層３００に含まれる液晶組成物を所定の方向に
配向する配向膜２０７によって覆われている。

【００１８】これらのアレイ基板１００及び対向基板２
００は、図示しないスペーサによって所定のギャップを
形成した状態で図示しないシール材によって貼り合わさ
れる。液晶層３００は、このアレイ基板１００と対向基
板２００との間に形成された所定のギャップに封入され
る。

【００１９】また、アレイ基板１００及び対向基板２０
０の外表面には、偏光方向が互いに直交するように配置
された偏光板１７０、２１０がそれぞれ配置されてい
る。

【００２０】ところで、図３の（ａ）に示すように、ア
レイ基板１００における表示エリアＤＡは、ストライプ
状に配列された３色のカラーフィルタ層１３０Ｒ、１３
０Ｇ、１３０Ｂを備えているとともに、これらのカラー
フィルタ層１３０上にマトリクス状に配置された複数の
画素電極１２０を備えている。

【００２１】表示エリアＤＡの外周を囲む外周エリアＳ
Ａ、及び表示エリアＤＡと外周エリアＳＡとの境界エリ
アＢＡは、光漏れを低減するための着色膜１３３を備え
ている。この着色膜は、製造工程数の増加を防止するた
めに、表示エリアＤＡに形成されるいずれかのカラーフ
ィルタ層とともにパターニングされる。このとき、着色
膜１３３としては、比較的透過率の低い赤色または青色
のカラーフィルタ層が選択される。図５の（ａ）乃至
（ｃ）に示した例では、着色膜１３３は、赤色カラーフ
ィルタ層１３０Ｒによって形成されている。

【００２２】境界エリアＢＡは、表示エリアＤＡ内のカ
ラーフィルタパターンと、外周エリアＳＡの着色膜パタ
ーンとの合わせずれによる光抜けを防止するために、一
部のカラーフィルタ層が互いに重なり合うようにして形
成される。

【００２３】表示エリアＤＡにおけるカラーフィルタ層
１３０は、まず、第１工程として、第１色のカラーフィ
ルタ層を成膜し、画素列に対応したストライプ状のパタ
ーンとともに各画素のＴＦＴ１１０と画素電極１２０と
を接続するコンタクトホール１１８をパターニングす
る。続いて、第２工程として、第２色のカラーフィルタ
層の成膜及びパターニングを行い、第３工程として第３
色のカラーフィルタ層の成膜及びパターニングを行う。

【００２４】この第３工程では、境界エリアＢＡ及び外
周エリアＳＡの着色膜１３３も同時に形成する。すなわ
ち、着色膜１３３は、第３工程における第３色のカラー
フィルタ層を同時にパターニングすることによって形成
される。

【００２５】上述した実施の形態では、第１工程におい
て、第１色として緑色カラーフィルタ層１３０Ｇの成膜
及びパターニングを行い、第２工程において、第２色と
して青色カラーフィルタ層１３０Ｂの成膜及びパターニ
ングを行い、第３工程において、第３色として赤色カラ
ーフィルタ層１３０Ｒの成膜及びパターニングを行う。
このとき、着色膜１３３は、第３色、すなわち赤色のカ
ラーフィルタ層１３０Ｒによって形成される。

【００２６】図５の（ｂ）に示すように、境界エリアＢ
Ａにおける緑色の画素列では、第１工程で形成された緑
色カラーフィルタ層１３０Ｇの上に、第３工程で形成さ
れた赤色カラーフィルタ層１３０Ｒが重なり、青色の画
素列では、第２工程で形成された青色カラーフィルタ層
１３０Ｂの上に、第３工程で形成された赤色カラーフィ
ルタ層１３０Ｒが重なる。境界エリアＢＡにおける赤色
の画素列では、第３工程で形成された赤色のカラーフィ
ルタ層１３０Ｒのみが配置される。

【００２７】図５の（ｃ）に示すように、第３工程で形
成された赤色の画素列では、赤色カラーフィルタ層１３
０Ｒは、境界エリアＢＡにおいて、第１工程及び第２工
程で形成されたカラーフィルタ層１３０Ｇ及び１３０Ｂ
と重ならないため、境界エリアＢＡに最も近い画素にお
いてもカラーフィルタ層１３０Ｒの膜厚は、表示エリア
ＤＡの中央とほぼ同一である。

【００２８】したがって、このカラーフィルタ層１３０
Ｒに、表示エリアＤＡの中央と同一の条件でコンタクト
ホールを形成しても、コンタクトホール１１８の寸法の
ばらつきが少ない。このため、ＴＦＴ１１０と画素電極
１２０とのコンタクト不良の発生を防止することがで
き、表示不良の発生を抑制することが可能となる。

【００２９】もちろん、第１工程で形成された緑色の画
素列、及び、第２工程で形成された青色の画素列では、
境界エリアＢＡにおいて、緑色カラーフィルタ層１３０
Ｇ及び青色カラーフィルタ層１３０Ｂの上に、赤色カラ
ーフィルタ層１３０Ｒが重なるが、赤色カラーフィルタ
層１３０Ｒより先にアレイ基板上に成膜及びパターニン
グされているため、境界エリアＢＡに最も近い画素にお
いてもカラーフィルタ層の膜厚は、表示エリアＤＡの中
央とほぼ同一であるしたがって、これらのカラーフィル
タ層１３０Ｇ及び１３０Ｂに、表示エリアＤＡの中央と
同一の条件でコンタクトホールを形成しても、コンタク
トホール１１８の寸法のばらつきが少ない。このため、
ＴＦＴ１１０と画素電極１２０とのコンタクト不良の発
生を防止することができ、表示不良の発生を抑制するこ
とが可能となる。

【００３０】次に、この液晶表示装置の製造方法につい
て説明する。

【００３１】すなわち、図４の（ａ）に示すように、厚
さ０．７ｍｍのガラス基板１０１上に、成膜とパターニ
ングとを繰り返し、走査線１０３と、信号線１０５と、
ポリシリコン薄膜１１２の半導体層を有するＴＦＴ１１
０と、を形成する。なお、図４の（ａ）では、ＴＦＴ１
１０のみを図示している。

【００３２】続いて、スピンナーにより、第１色として
緑色の顔料を分散させた紫外線硬化性アクリル樹脂レジ
ストを基板全面に塗布し、緑色画素列に対応した部分、
及び緑色画素列の境界エリアに対応した部分に光が照射
されるとともにコンタクトホールに対応した部分を遮光
するようなフォトマスクを介して３６５ｎｍの波長光を
１００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギで照射し、所定の現像液
によって５０秒間現像する。これにより、図４の（ｂ）
に示すように、緑色のカラーフィルタ層１３０Ｇ及びカ
ラーフィルタ層１３０ＲをＴＦＴ１１０まで貫通するコ
ンタクトホールを形成する。

【００３３】続いて、スピンナーにより、第２色として
青色の顔料を分散させた紫外線硬化性アクリル樹脂レジ
ストを基板全面に塗布し、青色画素列に対応した部分、
及び青色画素列の境界エリアに対応した部分に光が照射
されるとともにコンタクトホールに対応した部分を遮光
するようなフォトマスクを介して３６５ｎｍの波長光を
１００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギで照射し、所定の現像液
によって５０秒間現像する。これにより、図４の（ｃ）
に示すように、青色のカラーフィルタ層１３０Ｂ及びカ
ラーフィルタ層１３０ＢをＴＦＴ１１０まで貫通するコ
ンタクトホール１１８を形成する。

【００３４】続いて、スピンナーにより、第３色として
赤色の顔料を分散させた紫外線硬化性アクリル樹脂レジ
ストを基板全面に塗布し、所定パターンを有するフォト
マスクを介して３６５ｎｍの波長光を１００ｍＪ／ｃｍ
２のエネルギで照射し、所定の現像液によって５０秒間
現像する。このときに使用されるフォトマスクは、赤色
画素列に対応した部分、境界エリア全体に対応した部
分、及び、外周エリア全体に対応した部分に光が照射さ
れるとともに、コンタクトホールに対応した部分を遮光
するようなパターンを有している。これにより、図４の
（ｄ）に示すように、赤色のカラーフィルタ層１３０Ｒ
及びカラーフィルタ層１３０ＲをＴＦＴ１１０まで貫通
するコンタクトホール１１８を形成する。また、このと
き、同時に、外周エリアＳＡに、赤色カラーフィルタ層
１３０Ｒにより、着色膜１３３を形成する。

【００３５】続いて、それぞれ２３０℃で１時間焼成す
る。このときのカラーフィルタ層１３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
の膜厚は、それぞれ３μｍである。

【００３６】続いて、スパッタリング法により、ＩＴＯ
を成膜し、所定の画素パターンにパターニングする。こ
れにより、図４の（ｅ）に示すように、各画素のＴＦＴ
１１０にコンタクトした画素電極１２０を形成する。

【００３７】続いて、基板全面に、配向膜材料を５００
オングストロームの膜厚で塗布し、焼成した後、ラビン
グ処理を行い、配向膜１６０を形成する。

【００３８】一方、厚さ０．７ｍｍのガラス基板２０１
上に、対向電極２０３と、配向膜２０７とを備えた対向
基板２００を形成する。

【００３９】続いて、対向基板２００の配向膜２０７の
周辺に沿って接着剤を注入口を除いて印刷し、アレイ基
板１００から対向電極２０３に電圧を印加するための電
極転移材を接着剤の周辺の電極転移電極上に形成する。

【００４０】続いて、それぞれの配向膜１６０及び２０
７が対向するように、且つ、それぞれのラビング方向が
９０度となるように、アレイ基板１００及び対向基板２
００を配置し、加熱して接着剤を硬化させ、両基板を貼
り合わせる。

【００４１】続いて、注入口から液晶組成物を注入し、
この注入口を紫外線硬化樹脂によって封止する。

【００４２】上述したように、第３工程における第３色
で着色膜を形成した場合と、従来のように第２工程にお
ける第２色（もしくは第１工程における第１色）で着色
膜を形成した場合とで、境界エリアに最も近い画素列の
コンタクトホールサイズを比較した。比較結果を図６に
示す。

【００４３】このとき、コンタクトホールのマスクは、
一辺１５μｍの正方形であり、境界エリア近傍の画素列
におけるコンタクトホールから境界エリアまでの距離
は、２０μｍである。図６の比較結果では、境界エリア
近傍の画素１０個、及び、表示エリア中央の画素１０個
におけるそれぞれのコンタクトホールの一辺の大きさの
平均値、及びそのばらつき（標準偏差σの３倍）をμｍ
の単位で示している。

【００４４】図６に示すように、従来のように、第２工
程における第２色のカラーフィルタ層を外周エリアに形
成した場合、境界エリア近傍の画素列において、コンタ
クトホールの一辺のサイズが極めて縮小し、また、ばら
つきも大きくなる。そして、１０個の画素のうち、５個
で表示不良を発生した。これは、コンタクトホールのサ
イズが縮小したことにより、ＴＦＴと画素電極との間の
電気的な接続不良、または、抵抗の増大が生じたためと
考えられる。

【００４５】これに対して、上述した実施の形態のよう
に、第３工程における第３色のカラーフィルタ層を外周
エリアに形成した場合、境界エリア近傍の画素に置ける
コンタクトホールのサイズは、表示エリア中央の画素と
差が無く、マスクパターンとほぼ同形状のコンタクトホ
ールを形成することが可能となる。また、従来と比較し
て、コンタクトホールのサイズにばらつきが少なく、１
０個の画素のうち、表示不良は０個であった。

【００４６】したがって、外周エリアＳＡに形成する着
色膜１３３は、表示エリアＤＡを形成する３色のカラー
フィルタ層の成膜工程において、最後に成膜される色の
カラーフィルタ層によって形成されることにより、表示
エリアＤＡと外周エリアＳＡとの境界エリアＢＡに最も
近い画素列のコンタクトホール１１８の寸法のばらつき
を抑えることができる。このため、ＴＦＴ１１０と画素
電極１２０とのコンタクト不良の発生を防止することが
でき、表示不良の発生を抑制することが可能となる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、表示不良を改善することが可能な液晶表示装置に適
用されるアレイ基板の製造方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の製造方法によって製造され
るアレイ基板の構造を概略的に示す平面図である。

【図２】図２は、図１に示したアレイ基板が適用される
液晶表示装置の構造を概略的に示す断面図である。

【図３】図３の（ａ）は、図１に示したアレイ基板の表
示エリア、境界エリア、及び外周エリアを概略的に示す
平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した
時のアレイ基板を概略的に示す断面図であり、（ｃ）
は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した時のアレイ基板を概略
的に示す断面図である。

【図４】図４の（ａ）乃至（ｅ）は、図３の（ａ）にお
けるＣ−Ｃ線で切断した時の断面図であり、この発明の
アレイ基板の製造方法を説明するための図である。

【図５】図５は、（ａ）は、従来のアレイ基板の表示エ
リア、境界エリア、及び外周エリアを概略的に示す平面
図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線で切断した時の
アレイ基板を概略的に示す断面図であり、（ｃ）は、
（ａ）のＥ−Ｅ線で切断した時のアレイ基板を概略的に
示す断面図である。

【図６】図６は、この発明の製造方法によって製造され
たアレイ基板と、従来のアレイ基板とでコンタクトホー
ルの出来上がり寸法を比較した比較結果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００…アレイ基板 １０１…絶縁性基板 １１０…薄膜トランジスタ １１８…コンタクトホール １２０…画素電極 １３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カラーフィルタ層 １３３…着色膜 ２００…対向基板 ３００…液晶層 ＢＡ…境界エリア ＤＡ…表示エリア ＳＡ…外周エリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA45 BA48 BB03 BB08 BB44 2H091 FA02Y FB02 FC01 GA03 GA09 GA13 LA16 LA30 2H092 GA29 HA04 HA06 JA24 JA46 KB04 KB25 NA01 NA15 NA29 PA04 PA08 5C094 AA08 AA16 AA42 AA43 AA48 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 EB02 ED03 FA01 GB10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上の表示エリアにスイッチング素
   子を形成する工程と、 絶縁基板上に複数の色のカラーフィルタ層を成膜すると
   同時に、前記スイッチング素子にコンタクトするコンタ
   クトホールを形成する工程と、 前記カラーフィルタ層上に前記コンタクトホールを介し
   て前記スイッチング素子にコンタクトする画素電極を形
   成する工程と、を有するアレイ基板の製造方法におい
   て、 前記表示エリアの外周を囲む外周エリアに形成され、光
   漏れを低減する着色膜は、前記複数の色のカラーフィル
   タ層の成膜工程のうち、最後に成膜される色のカラーフ
   ィルタ層によって形成されることを特徴とするアレイ基
   板の製造方法。
2. 【請求項２】前記着色膜は、青色または赤色の樹脂によ
   って形成されることを特徴とする請求項１に記載のアレ
   イ基板の製造方法。