JP2004264465A - 液晶ディスプレイのスペーサの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に低コストで液晶ディスプレイにスペーサを形成し、そのスペーサを精確に液晶ディスプレイの光透過不能な領域に位置させる液晶ディスプレイのスペーサの形成方法を提供する。
【解決手段】表面にマトリックス駆動回路が配置され、その駆動回路により定義される光透過不能な領域及び光透過可能な領域が形成される透明基板を用意する工程と、透明基板の表面にポジ型レジストを塗布する工程と、透明基板の光透過不能な領域をマスクパターンとして透明基板の裏面に露光する工程と、そのパターンが透明基板の光透過不能な領域と部分的に重なるように形成されるマスクを用いて、透明基板の表面に露光を行なう工程と、感光されたポジ型レジストを現像により除去し、残ったポジ型レジスト部分をスペーサとする工程と、を有することを特徴とする液晶ディスプレイのスペーサの形成方法。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に低コストで液晶ディスプレイにスペーサを形成し、そのスペーサを精確に液晶ディスプレイの光透過不能な領域に位置させる液晶ディスプレイのスペーサの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの基本的な製造工程は、
（１）上下側の透明基板を用意する。
（２）画素に透明電極を形成する。
（３）配向膜を形成する。
（４）シールを形成する。
（５）スペーサを形成する。
（６）組合わせて密封する。
（７）液晶を注入する。
（８）加圧により密封する。などが一般的である。
【０００３】
上述した基本的な製造工程以外に、異なる、表示システムや機能、角度、駆動方式を有する液晶ディスプレイを製造する時は、更に他の工程を加えてもよく、薄膜液晶ディスプレイにおいては、透明電極の前に薄膜トランジスタやキャパシタ、データ信号線、走査信号線などが成膜されると共に、スペーサは二つの基板の間に適当な間隙を形成するために用いられ、その間隙に液晶が注入される。そして、前記透明電極の信号の強弱により液晶分子の並びを変更するかどうか決定して、明暗状態を発生させる。また、現在、二つの基板の間に間隙を形成する方法としては二種類あり、一つ目は散布式スペーサを用いる方法であり、二つ目はオンチップスペーサを用いる方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記二つの方法の内、前者は主に顆粒状のスペーサを基板上に散布するだけの比較的簡単な工程であるが、スペーサの位置が不確定であるという欠点を有するため、光透過可能な領域に位置するスペーサ及びその付近の位置において光抜けが発生してしまう。
【０００５】
また、後者はポジ型或いはネガ型レジストを薄膜トランジスタガラス基板上に塗布し、ステップ式或いは走査式露光装置でパターンの形状及び位置を設定して現像することにより設定したパターンを残し、その後、加熱或いは紫外線によりベーキングを行なって、薄膜トランジスタ透明基板上にパターンを形成させ、この時のパターンの厚さをスペーサとする。また、このスペーサの位置はリソグラフィー工程により決定するので、液晶における光透過可能な領域への影響はない。しかし、この種のスペーサの製造工程ではスペーサを光透過不能な領域に形成できるが、それでは液晶ディスプレイ全体の製造コストが増大してしまうと共に、前記ステップ式露光装置或いは走査式露光装置を用いて製造した高解析度の液晶ディスプレイの価格も非常に高くなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
表面にマトリックス駆動回路が配置され、その駆動回路により定義される光透過不能な領域及び光透過可能な領域が形成される透明基板を用意する工程と、
透明基板の表面にポジ型レジストを塗布する工程と、
透明基板の光透過不能な領域をマスクパターンとして透明基板の裏面に露光する工程と、
そのパターンが透明基板の光透過不能な領域と部分的に重なるように形成されるマスクを用いて、透明基板の表面に露光を行なう工程と、
感光されたポジ型レジストを現像により除去し、残ったポジ型レジスト部分をスペーサとする工程と、を有することを特徴とする液晶ディスプレイのスペーサの形成方法、を提供する。
【０００７】
【作用】
本発明は上記の課題を解決するものであり、光透過可能な領域及び光透過不能な領域を有する駆動回路を含む透明基板を用意し、光透過不能な領域は駆動回路のレイアウト形状により決定すると共に、その駆動回路は薄膜トランジスタ、キャパシタ及びマトリックス配列の、データ信号線、走査信号線を含み、その内の薄膜トランジスタをマトリックス形状における交差部分の角部に位置させて、駆動回路のレイアウト形状をマトリックスパターンとし、マトリックスの中間部分を光透過可能な領域とする工程と、
透明基板の表面に一層のポジ型レジストを塗布した後、一回目の露光により、透明基板の背面に光線を照射して、透明基板の表面のポジ型レジストにおける、基板の光透過不能な領域と対応する位置にマトリックス状ポジ型レジストを形成する工程と、
続いて、二回目の露光により、透明基板の表面におけるポジ型レジストと対応する位置に光線を照射して、フォトマスクのパターンとマトリックス状ポジ型レジストの一部とを重ね合わせ、光透過不能な領域とする。
ポジ型レジストの光透過可能な領域を現像し、基板の光透過不能な領域上に残留したポジ型レジスト部分をスペーサとして用いる工程と、を有する。
【０００８】
上記製造工程では、基板上に駆動回路により限定された光透過不能な領域を露光装置のフォトマスクのパターンを用いて、精確にポジ型レジストの位置を基板の光透過不能な領域に位置合わせすると共に、駆動回路のパターンと異なる他のパターンを有するフォトマスクを組合わせ、光透過不能な領域に位置合わせしたポジ型レジストを露光し、そして、二回の露光により感光したポジ型レジストを一回の現像により除去して、基板の光透過不能な領域に残留したポジ型レジスト部分をスペーサとして用いる。
【０００９】
上述したように、本発明によれば、直接に駆動回路によるパターンを用いることにより、優れた位置合わせ精度を有する露光装置の使用頻度を減少させても、スペーサを光透過不能な領域に位置合わせできるので、光透過可能な領域から光抜けする恐れはない。更に本発明ではマトリックス状ポジ型レジストのパターンを完全に形成する機能を有する。即ち、駆動回路のトランジスタ及び信号線の側縁における光抜けの現象を防止するために、本発明では透明基板の光透過不能な領域を駆動回路及び遮光膜から形成する。このように、透明基板における、トランジスタ及び信号線の位置に更に遮光膜を形成して駆動回路の光抜けを防ぐことにより、完全なマトリックス配列のパターンを有する光透過不能な領域を限定することができる。
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板における薄膜トランジスタ、データ信号線及び走査信号線の位置を示す側面断面図であり、図２は図１に示す基板の表面にポジ型レジストを塗布した状態を示す側面断面図であり、図３は本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板の背面における露光位置を示す側面断面図であり、図４は本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板の表面にマトリックス状ポジ型レジストを形成した状態を示す側面断面図であり、図５Ａは本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板におけるポジ型レジスト上に、露光によりフォトマスクを形成させる状態を示す側面断面図であり、図５Ｂは本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板におけるフォトマスクの平面図であり、図６は本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板におけるポジ型レジストを除去した状態を示す側面断面図であり、図７は図６に示す透明基板の平面図である。
【００１２】
図１及び図７に示すように、本発明の液晶ディスプレイのスペーサの形成方法は、ガラス或いはポリマー材質の透明基板（１０）の表面に、レイアウトを有し且つ薄膜トランジスタ（１１）、キャパシタ（符号なし）及びマトリックス配列のデータ、走査信号線（１２，１３）を含む駆動回路を形成するものである。
【００１３】
また、前記駆動回路は光透過不能な特性を有することから、前記透明基板（１０）は該駆動回路により光透過可能な領域（１００）及び光透過不能な領域（１０１）に分け、更に、薄膜トランジスタ（１１）は光抜けの恐れがあるため、透明基板（１０）上における、薄膜トランジスタ（１１）と対応する位置の上方に黒色遮光膜（１５）を形成して、透明基板（１０）における光透過可能な領域（１００）や光透過不能な領域（１０１）を確実に設定する。
【００１４】
また、前記透明基板（１０）の間隙は以下の工程により形成される。
図２に示すように、ポジ型レジスト（２０）を透明基板（１０）の表面に塗布する工程と、
図３及び図４に示すように、一回目の露光により、透明基板（１０）の背面に光線を照射して、透明基板（１０）の表面のポジ型レジスト（２０）における、基板の光透過可能な領域（１００）と対応する位置を感光させると共に、光透過不能な領域（１０１）と対応する位置を非感光とすることにより、非感光のポジ型レジスト（２０）にマトリックス状ポジ型レジスト（２１）を形成する工程と、
図５Ｂに示すように、二回目の露光により、パターン（３１）とマトリックス状ポジ型レジスト（２１）とが重なる部分が感光しないように、透明基板（１０）の表面におけるポジ型レジスト（２０）と対応する位置に光線を照射して、特定のパターン（３１）を有する菱形のフォトマスク（３０）を形成する工程と、図６に示すように、前記二回の露光により感光させたポジ型レジスト（２０）を現像して除去し、僅かに残留した相当の厚さのポジ型レジスト部分をスペーサ（２２）とする工程と、を行なうことによりスペーサを得る。
【００１５】
以上が本発明のスペーサ形成方法の好ましい実施例であり、既に透明基板上に形成された駆動回路を一回目の露光のためのフォトマスクとし、予めポジ型レジストの位置を光透過不能な領域に位置合わせすることにより、高価な露光装置を使用してポジ型レジストを精確に位置決めする必要はないので、位置決めが非常に簡単であり、その後、更に異なるサイズの駆動回路及びパターンのフォトマスクを使用する場合は、二回の露光を行なって現像すれば、精確に位置合わせされたオンチップスペーサを形成することができる。
【００１６】
また、本発明のスペーサの材料は直接にポジ型レジストを用いる以外に、有機或いは無機材料層（符号なし）を利用してもよく、即ち、前記ポジ型レジストを塗布する工程の前に、透明基板上に透明の有機或いは無機材料層を形成し、その上にポジ型レジストを塗布した後、スペーサのパターンを設定する工程を行なってもよい。但し、有機或いは無機材料層上にスペーサのパターンを設定する場合は、ポジ型レジストを用いて露光及びエッチング工程を行なう必要がある。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は上記の構成を有し、透明基板上におけるスペーサのパターンを二回の露光により得るので、基板の上背面に順に行なう露光工程を入れ換えることもできる。即ち、第一実施例では先ず背面を露光してから表面を露光する。また、反対に先ず表面に組合わされるフォトマスクに一回目の露光を行なった後、基板の背面に対して二回目の露光を行なう方法をとってもよい。
【００１８】
また、スペーサは液晶ディスプレイと対応する二つの基板の間に間隙を形成し、その間隙に液晶を注入すると共に、パターンを有するフォトマスクを基板における不透明のパターンと組合わせることにより、スペーサの位置を決めるので、本発明のスペーサは高・低解析度の何れの液晶ディスプレイにも適用できる。故に、言うまでもなく本発明のパターンを有するフォトマスクも特定のサイズ、パターンに限定されるものではない。
【００１９】
上述したように、本発明のスペーサの製造工程では、二回の露光工程及びエッチング工程によりスペーサを得るものであり、単に一層のフォトマスクを用いて、ポジ型レジストにより予め光透過不能な領域を設定するので、二回目の露光工程においてステップ式露光装置や走査式露光装置よりも安価なアライナ装置を用いても高解析度の液晶ディスプレイを製造することができる。故に、安価な露光設備の使用により液晶ディスプレイ全体の製造コストを引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板における薄膜トランジスタ、データ信号線及び走査信号線の位置を示す側面断面図である。
【図２】図１に示す基板の表面にポジ型レジストを塗布した状態を示す側面断面図である。
【図３】本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板の背面における露光位置を示す側面断面図である。
【図４】本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板の表面にマトリックス状ポジ型レジストを形成した状態を示す側面断面図である。
【図５Ａ】本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板におけるポジ型レジスト上に、露光によりフォトマスクを形成させる状態を示す側面断面図である。
【図５Ｂ】本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板におけるフォトマスクの平面図である。
【図６】本発明に係る液晶ディスプレイのスペーサの形成方法の透明基板におけるポジ型レジストを除去した状態を示す側面断面図である。
【図７】図６に示す透明基板の平面図である。
【符号の説明】
１０ 透明基板
１００ 光透過可能な領域
１０１ 光透過不能な領域
１１ 薄膜トランジスタ
１２ データ信号線
１３ 走査信号線
１４ 透明電極
１５ 遮光膜
２０ ポジ型レジスト
２１ マトリックス状レジスト
２２ スペーサ
３０ フォトマスク
３１ パターン

Claims (7)

1. 表面にマトリックス駆動回路が配置され、その駆動回路により定義される光透過不能な領域及び光透過可能な領域が形成される透明基板を用意する工程と、
   透明基板の表面にポジ型レジストを塗布する工程と、
   透明基板の光透過不能な領域をマスクパターンとして透明基板の裏面に露光する工程と、
   そのパターンが透明基板の光透過不能な領域と部分的に重なるように形成されるマスクを用いて、透明基板の表面に露光を行なう工程と、
   感光されたポジ型レジストを現像により除去し、残ったポジ型レジスト部分をスペーサとする工程と、を有することを特徴とする、液晶ディスプレイのスペーサの形成方法。
2. 前記透明基板の裏面に対する露光工程は、前記透明基板の表面に対する露光工程の後に行なうことを特徴とする、請求項１に記載の液晶ディスプレイのスペーサの形成方法。
3. 前記透明基板の表面にポジ型レジストを塗布する工程においては、その透明基板の表面に無機又は有機材料を塗布してからポジ型レジストを塗布し、
   前記現像による除去工程においては、感光されたポジ型レジストを現像により除去し、残ったポジ型レジスト部分をレジストとして無機又は有機材料層に対してエッチングを施し、残った無機又は有機材料層をスペーサとする、ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の液晶ディスプレイのスペーサの形成方法。
4. 前記駆動回路は薄膜トランジスタ、キャパシタ、データ信号線及び走査信号線を含み、その中のデータ信号線と走査信号線はマトリックス状に配置されることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の液晶ディスプレイのスペーサの形成方法。
5. 前記透明基板の光透過不能な領域は、駆動回路の薄膜トランジスタ及び信号線をカバーできる遮光膜により定義されることを特徴とする、請求項４に記載の液晶ディスプレイのスペーサの形成方法。
6. 前記透明基板の素材はガラス或いはポリマーであることを特徴とする、請求項１乃至５の何れかに記載の液晶ディスプレイのスペーサの形成方法。
7. フォトマスクのパターンは、多数の菱形を縦横に配列させて格子状とすることを特徴とする、請求項１乃至６の何れかに記載の液晶ディスプレイのスペーサの形成方法。

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