JP2001305523A - アレイ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】信頼性が高く安定に動作可能な液晶表示装置用
のアレイ基板の製造方法を提供する。 【解決手段】この発明のアレイ基板２は、光が照射され
た部分が撥水性を示す樹脂層１５を形成する工程と、樹
脂層にレーザビームを照射して、カラーフィルタ領域の
パターンＲ，Ｇ，Ｂとコンタクトホール領域パターン２
０に対応する撥水パターンを形成する工程と、樹脂層の
未露光部分に色素を供給して着色する工程と、樹脂層を
硬化する工程と、樹脂層に、コンタクトホールのレジス
トパターンを形成し、エッチングによりコンタクトホー
ルを形成するフォトエッチング工程と、樹脂層上に画素
電極材料を成膜し、パターニングして画素電極を形成す
る工程と、からなる各工程により製造される。

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、カラーフィルタ
がアレイ基板側に形成された、例えば液晶表示装置用の
アレイ基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄型の表示装置として広く利用されてい
る液晶表示装置は、画素電極を有するガラス基板（アレ
イ基板）と対向電極を有するガラス基板（対向基板）と
を対向させ、両基板間に液晶組成物を注入し、封止した
ものである。なお、カラー表示が可能な液晶表示装置
は、２枚のガラス基板のうちの１枚にＲ（赤）、Ｇ
（緑）およびＢ（青）の３色の着色層すなわちカラーフ
ィルタが設けられている。

【０００３】カラーフィルタは、製造の容易さから対向
基板に設けられる例が多かったが、対向基板とアレイ基
板との位置合わせに高い精度が要求されること、位置合
わせのためのマージンが必要であること等の理由から、
今日、アレイ基板側に設ける例が数多く提案されてい
る。

【０００４】アレイ基板にカラーフィルタを形成する方
法としては、Ｒ，ＧおよびＢのそれぞれに着色された有
機絶縁膜を、それぞれフォトリソグラフ工程によりパタ
ーン形成する方法が一般的である。

【０００５】なお、各色毎のフォトリソグラフ工程は、
工数の点で製造コストを増大させることから、今日、吐
出方式により３色のインクを同時にガラス基板上に吐出
し、１回のドライエッチング工程で、３色のカラーフィ
ルタにコンタクトホール等のパターンを形成する方法が
提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カラーフィ
ルタを、インクの吐出により形成する方法では、ドライ
エッチングによりコンタクトホールを開ける工程により
コンタクトホールを形成した後に、インク材料が残渣と
して残ったり、再付着によりインク材料が不所望に付着
することで、十分なコンタクト特性が得られない問題が
ある。

【０００７】このことは、アレイ基板と対向基板とを組
み合わせて液晶表示装置とした場合に、動作の信頼性を
低下するとともに、歩留まりを下げる問題がある。

【０００８】なお、レーザショットによる着色パターン
にコンタクトホールを形成する方法も知られているが、
Ｒ，ＧおよびＢの着色パターンのレーザエネルギーの吸
収の程度が異なるためにコンタクトホールの大きさを同
一とすることが困難であり、しかも工程数が増加するこ
とから、好ましい方法とはいえない問題がある。

【０００９】この発明の目的は、安定な動作を可能と
し、製造コストの低いカラーフィルタ付液晶表示装置向
けのアレイ基板の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、光透過性の絶縁基板に受
容層を形成する工程と、前記受容層の所定領域を撥水処
理する工程と、前記受容層を着色する工程と、前記受容
層の撥水処理が施された前記所定領域の少なくとも一部
を除去する工程と、前記受容層上に画素電極材料を成膜
し、パターニングして画素電極を形成する工程と、から
なるアレイ基板の製造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、この発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００１２】図１は、この発明の製造方法により製造さ
れるアレイ基板を有するアクティブマトリクス液晶表示
装置の１画素を抜き出した概略平面図で、図２は、図１
に示した表示装置をａ−ａ´に沿って切断した概略断面
図である。

【００１３】図２に示されるように、アクティブマトリ
クス形液晶表示装置１は、第一のガラス基板（アクティ
ブマトリクス基板）すなわちアレイ基板２と第二のガラ
ス基板すなわち対向基板３が、互いに主面が対向され、
且つそれぞれの基板が所定の間隔で配置された基板相互
間に液晶組成物４が封入されて、構成されている。

【００１４】アレイ基板２は、例えばコーニング社製、
＃１７３７等に代表される厚さ０．７ｍｍのガラス板２
ａの一主面に、スイッチング素子としての薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）１１、信号線１２（図１参照）、ゲート
線（走査線）１３、補助容量線（Ｃｓ線）１４、ＴＦＴ
１１のドレインと接続され、以下に説明するカラーフィ
ルタ層１５よりも対向基板３側に位置される画素電極と
の導通を確保するための電極パターン１６、電極パター
ン１６の一部をカラーフィルタ層１５から露出させるコ
ンタクトホール１７、コンタクトホール１７を介して電
極パターン１６と接続されるとともにカラーフィルタ層
１５上に形成された画素電極１８およびパッシベーショ
ンパターン（符号なし）等が、所定順かつ所定形状に積
層されたアクティブマトリクス基板である。なお、液晶
組成物４と接する側の面には、例えばＡＬ−１０５１
（商品名、日本合成ゴム株式会社製）を、所定の厚さに
塗布してラビング処理した図示しない配向膜が設けられ
ている。

【００１５】対向基板３は、例えばコーニング社製、＃
１７３７等に代表される厚さ０．７ｍｍのガラス板３ａ
の一方の面に、共通電極パターン（すなわち対向電極１
９）が形成されたものである。なお、対向電極１９の液
晶組成物４に面する側には、アレイ基板２で用いられる
と同様の材料からなる図示しない配向膜が配置されてい
る。

【００１６】液晶組成物４は、例えばＺＬＩ−１５６５
（商品名、Ｅ．メルク社製）に、同社製のＳ８１１（商
品名）を、０．１ｗｔ％（重量百分率）添加したものが
利用される。なお、液晶組成物４は、上述した対向基板
３と先に説明したアレイ基板２とを接着剤により接着し
た後、図示しない注入口から注入される。

【００１７】次に、カラーフィルタ層１５およびコンタ
クトホール１７の製造方法について詳細に説明する。

【００１８】図１に示されるように、カラーフィルタ層
１５は、対向基板３との間に封入される液晶組成物４
（図２に示されている）を通過して対向基板３から出射
される画像すなわち図示しない照明装置からの照明光が
アレイ基板２側から入射されて液晶組成物４および対向
基板３を順に透過した光に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）お
よび青色（Ｂ）を表示させるもので、ＴＦＴ１１と信号
線１２および走査線１３により区画されるマトリクス領
域毎に、Ｒ，ＧおよびＢのそれぞれが、一色ずつ割り当
てられたものである。なお、図２は、図１をａ−ａ´で
切断した断面であるから、一色分のみ示されている。

【００１９】カラーフィルタ層１５は、詳細には、染料
と結合して所定の色を呈する着色剤と感光材とを含むア
クリル系共重合樹脂の薄層の任意の領域に、Ｒ，Ｇおよ
びＢのそれぞれに対応する染料を選択的に供給すること
で提供される。なお、共重合樹脂の薄層の感光材は、例
えば所定波長のレーザビームや紫外線等、を照射するこ
とによりその部分が撥水性を示すもので染料が供給され
る際に染料が浸透することない領域を提供する。

【００２０】すなわち、カラーフィルタ層１５は、例え
ばスピンナーにより、１μｍ程度の厚さに塗布されたア
クリル共重合樹脂の薄層の所定の領域を、紫外線照射に
より撥水性に変化させ、この撥水性の領域に区分された
Ｒ，ＧおよびＢのそれぞれに対応する領域に、Ｒ，Ｇお
よびＢの染料それぞれを、例えばインクジェット方式に
より選択的に吐出することにより形成される。このと
き、図３に示すように、共重合樹脂の各領域を区分する
ための領域に加えて、コンタクトホール１７が開けられ
る領域２０も紫外線（レーザビーム）により撥水性に、
変化される（図３）。なお、Ｒ，ＧおよびＢの染料が吐
出されて着色された共重合樹脂は、アニール処理により
安定化される。

【００２１】続いて、Ｒ，ＧおよびＢのそれぞれに着色
されたフィルタ層１５に、レジスト剤ＯＦＰＲ５０００
（商品名、東京応化工業株式会社製）を、スピンナーに
より数μｍ塗布して硬化した後、電極パターン１６上に
コンタクトホール１７が位置するようレジストをパター
ニングし、Ｏ_２：ＣＦ_４ ＝ ４５：５［ｓｃｃｍ］
（ＣＦ_４濃度１０％）の組成であるエッチングガスによ
りドライエッチングしてコンタクトホール１７を形成す
る。なお、ドライエッチング装置には、ＣＳＥ−１２１
０（ＵＬＶＡＣ社製）を用いている。

【００２２】このようにしてコンタクトホール１７を形
成した後、カラーフィルタ層１５上にＩＴＯからなる透
明な画素電極１８を形成する。なお、コンタクトホール
１７は、カラーフィルタ層１５を形成する際に色素（染
料）が注入されていない領域に設けられることから、エ
ッチングにより除去された色素（染料）が再付着するこ
となく、電極パターン１６との間のコンタクト抵抗が十
分に低減されている。

【００２３】なお、ドライエッチングの後に、超音波を
用いた水洗あるいはオゾン水による洗浄と、引き続い
て、Ｎ_２によりプラズマ処理することにより、エッチン
グ時にエッチング残渣が生じた場合でも、エッチング残
渣を完全に除去できる。また、洗浄とプラズマ処理によ
りレジストを除去することが可能であり、レジスト除去
の工程を削減可能である。

【００２４】上述したように、この発明によれば、アク
ティブマトリクス型液晶表示装置のアレイ基板におい
て、カラーフィルタ層上に形成される画素電極とＴＦＴ
のドレインとを接続するためのコンタクトホールは、カ
ラーフィルタ層を形成するための色素（染料）のエッチ
ング残渣や除去された色素（染料）が再付着することに
起因するコンタクト抵抗の増大の影響を受けずに、低い
コンタクト抵抗を示す。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の液晶表示
装置の製造方法によれば、画素電極とＴＦＴのドレイン
電極とを接続するためのコンタクトホールは、色素また
は染料の残渣による導通不良等が生じることなく確実に
穴あけされることから、安定に動作可能な液晶表示装置
を提供できる。

【００２６】これにより、工程数の低減および歩留まり
が向上され、液晶表示装置のコストが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造方法により製造されるアレイ基
板を有するアクティブマトリクス液晶表示装置の１画素
を抜き出した概略平面図。

【図２】図１に示した表示装置をａ−ａ´に沿って切断
した概略断面図。

【図３】図１に示した表示装置をａ−ａ´に沿って切断
し、コンタクトホールのための撥水領域を説明する概略
図。

【符号の説明】

１・・・液晶表示装置、 ２・・・アレイ基板、 ２ａ・・ガラス基板、 ３・・・対向基板、 ４・・・液晶組成物、 １１・・・ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、 １２・・・信号線、 １３・・・ゲート線、 １４・・・補助容量線、 １５・・・カラーフィルタ層、 １６・・・電極パターン、 １７・・・コンタクトホール、 １８・・・画素電極、 １９・・・対向電極、 ２０・・・フィルタ層のコンタクトホールの領域。

フロントページの続き (72)発明者 大本 信繁 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東 芝電子エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 BA43 BA47 BA48 BA64 BB08 BB43 2H091 FA02Y FB04 FC05 FC22 FC23 FC24 GA13 LA12 LA15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光透過性の絶縁基板に受容層を形成する工
   程と、 前記受容層の所定領域を撥水処理する工程と、 前記受容層を着色する工程と、 前記受容層の撥水処理が施された前記所定領域の少なく
   とも一部を除去する工程と、 前記受容層上に画素電極材料を成膜し、パターニングし
   て画素電極を形成する工程と、からなるアレイ基板の製
   造方法。
2. 【請求項２】前記受容層は、着色剤と感光材とを含むア
   クリル系共重合樹脂であり、前記撥水処理は、前記所定
   領域にレーザビームが照射されてなることを特徴とする
   請求項１記載のアレイ基板の製造方法。
3. 【請求項３】前記着色には色素が用いられ、前記色素
   は、着色剤と結合して所定の色を発色することを特徴と
   する請求項２記載のアレイ基板の製造方法。
4. 【請求項４】前記樹脂層を着色する方法は、インクジェ
   ット法であることを特徴とする請求項１記載のアレイ基
   板の製造方法。
5. 【請求項５】光透過性の絶縁基板に所定の電極パターン
   を形成する工程と、 前記基板に受容層を形成する工程と、 前記受容層の所定領域を撥水処理する工程と、 前記受容層を着色する工程と、 前記受容層の撥水処理が施された前記所定領域の少なく
   とも一部を除去する工程と、 前記受容層上に画素電極材料を成膜し、パターニングし
   て画素電極を形成する工程と、 前記電極パターンと前記画素電極材料を電気的に接続す
   る工程と、からなるアレイ基板の製造方法。