JP2010049248A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタ及び遮光部材を画素電極と同一の表示板に形成する構造で遮光部材を形成する時、アラインキーの認識を容易にする。
【解決手段】本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法は、基板上に金属を含むアラインキーを形成する段階と、アラインキーと重畳するように遮光膜をコーティングする段階と、アラインキー上の前記遮光膜に赤外線を透過する段階と、アラインキーと遮光膜に赤外線の透過によってアラインキーを認識する段階と、遮光膜を露光及び現像して遮光部材を形成する段階とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、現在、最も幅広く使用されている平板表示装置の一つであって、電極が形成されている２枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層とからなり、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって、透過する光の量を調節する表示装置である。

液晶表示装置の中でも、現在、主に使用されているものは、電場生成電極が２つの表示板にそれぞれ備えられている構造である。この中でも、一つの表示板（以下、‘薄膜トランジスタ表示板’という）には複数の薄膜トランジスタと画素電極とがマトリックス状に配列されており、他の表示板（以下、‘共通電極表示板’という）には赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタが形成され、その全面を共通電極が覆っている構造が主流である。

しかし、このような液晶表示装置は、画素電極とカラーフィルタとが別々の表示板に形成されるため、画素電極とカラーフィルタとを正確に整列（ａｌｉｇｎ）することが困難であり、整列誤差が発生する恐れがある。

これを解決するために、カラーフィルタ及びブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）という遮光部材を画素電極と同一の表示板に形成する構造が提案されている。

液晶表示装置の製造過程で、露光及び現像工程を実施して構造物を形成する場合、露光の正確な位置を判断するためにアラインキー（ａｌｉｇｎ ｋｅｙ）が要求される。

しかし、遮光部材を形成するための露光を実施する場合、遮光部材の特性上、アラインキーを認識することが難しい。アラインキーを認識するためには、アラインキー部分の遮光膜をレーザで除去してアラインキーを認識する必要がある。この場合、アラインキー部分の遮光膜をいちいちレーザで除去するため、工程時間が長くなり、レーザで遮光膜を除去する際に下部のアラインキーまで損傷が生じる恐れがあり、また、除去された遮光膜が基板内に異物となる問題点がある。

本発明の目的は、カラーフィルタ及び遮光部材を画素電極と同一の表示板に形成する構造で遮光部材を形成する時、アラインキーの認識を容易にすることにある。

本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法は、基板上に金属を含むアラインキーを形成する段階と、アラインキーと重畳するように遮光膜をコーティングする段階と、アラインキー上の遮光膜に赤外線を透過する段階と、アラインキーと遮光膜に赤外線の透過によってアラインキーを認識する段階と、遮光膜を露光及び現像して遮光部材を形成する段階とを含む。

赤外線の波長は１０００ｎｍ以上であり得る。

遮光膜は、赤外線透過率が６０％以上であり、光学密度が３．０であり得る。

遮光膜はカーボンブラックの含有量が７重量％以下であり得る。

遮光膜は有機ブラック物質で形成することができる。

赤外線の波長は１５００ｎｍ以上であり得る。

本発明の他の実施形態による液晶表示装置の製造方法は、基板上にカーボンブラックの含有量が７重量％以下である遮光膜を形成する段階を含む。

本発明の実施形態による液晶表示装置は、基板と、遮光部材とを含み、遮光部材は、赤外線の透過率が６０％以上であり、光学密度が３．０以上である。

前記遮光部材の下に金属層をさらに含むことができる。

遮光部材は、カーボンブラックの含有量が７重量％以下であり得る。

遮光部材は有機ブラック物質で形成することができる。

遮光部材はペリレンブラックまたはアニリンブラックからなることができる。

赤外線の波長は１０００ｎｍ以上であり得る。

赤外線の波長は１５００ｎｍ以上であり得る。

本発明の実施形態によれば、カラーフィルタ及び遮光部材を画素電極と同一の表示板に形成する構造で遮光部材を形成する時、アラインキーの認識を容易にすることで、工程時間を短縮させることができる。

本発明の実施形態による薄膜トランジスタ表示板の母基板の平面図である。 本発明の実施形態による液晶表示装置の配置図である。 図２の液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２及び図３の液晶表示装置の製造方法を順次に示した断面図である。 図２及び図３の液晶表示装置の製造方法を順次に示した断面図である。 図２及び図３の液晶表示装置の製造方法を順次に示した断面図である。 図２及び図３の液晶表示装置の製造方法を順次に示した断面図である。

以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施形態に対して添付した図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明は種々の相異な形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。

図面において、種々の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書の全体にわたって類似する部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“すぐ上”にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の“すぐ上”にあるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。

以下、本発明による液晶表示装置について、図１乃至図３を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態による薄膜トランジスタ表示板の母基板の平面図であり、図２は、本発明の実施形態による液晶表示装置の配置図であり、図３は、本発明の実施形態による液晶表示装置の断面図である。

図１に示したように、薄膜トランジスタ表示板の母基板１０００には、６個の薄膜トランジスタ表示板１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆが形成されている。なお、薄膜トランジスタ表示板の個数は６個以上とすることもできる。

薄膜トランジスタ表示板１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆのそれぞれの角部の薄膜トランジスタ表示板の母基板１０００には、アラインキー（ａｌｉｇｎ ｋｅｙ）８００が形成されている。このようなアラインキー８００は、薄膜トランジスタ表示板１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの製造工程中、露光工程を実施するとき、露光位置を正確に判断するためのものである。

図２及び図３に示したように、本発明の実施形態による液晶表示装置は、薄膜トランジスタ表示板１００、これと対向する共通電極表示板２００、及び２つの表示板１００、２００の間にある液晶層３を含む。

次に、薄膜トランジスタ表示板１００について説明する。

ガラスまたはプラスチックなどの絶縁物質からなる基板１１０の上に、ゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１、その上にはゲート絶縁膜１４０、複数の半導体１５４、複数のオーミックコンタクト部材１６３、１６５、複数のデータ線１７１、及び複数のドレイン電極（ｄｒａｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１７５が順次に形成されている。

ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達し、主に横方向に延びている。

データ線１７１は、データ信号を伝達し、図２中主に縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向かって延びた複数のソース電極１７３を含む。ドレイン電極１７５は、データ線１７１と分離されており、ゲート電極１２４を中心にソース電極１７３と対向する。

半導体１５４はゲート電極１２４の上に位置し、その上のオーミックコンタクト部材１６３、１６５は、半導体１５４とデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間にだけ配置され、この２つの間の接触抵抗を低くする。

一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３、及び一つのドレイン電極１７５は、半導体１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）を構成し、薄膜トランジスタのチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）はソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の半導体１５４に形成される。

ゲート線１２１及びデータ線１７１の上には遮光部材２２０が形成されており、遮光部材２２０が区画する画素領域内にカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが形成されている。遮光部材２２０は、カーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ ｂｌａｃｋ）の含有量が７重量％以下であり、また、カーボンブラックを含まずに、ペリレンブラック（ｐｅｒｙｌｅｎｅ ｂｌａｃｋ）またはアニリンブラック（ａｎｉｌｉｎｅ ｂｌａｃｋ）のような有機ブラック物質のみを含むことができる。このような遮光部材２２０は、赤外線透過率が６０％以上であり、光学密度が３．０以上である。この時、赤外線の波長は１０００ｎｍ以上であり、１５００ｎｍ以上であることがさらに好ましい。

カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及びカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂにはドレイン電極１７５を露出するコンタクトホール１８５が形成されている。

保護膜１８０の上には画素電極１９１が形成されており、コンタクトホール１８５によってドレイン電極１７５と接続されている。

共通電極表示板２００は、薄膜トランジスタ表示板１００と対向し、基板２１０と、その上に形成される共通電極２７０とを含む。しかし、共通電極２７０は薄膜トランジスタ表示板１００に形成されることもある。

共通電極表示板２００と薄膜トランジスタ表示板１００との間には液晶層３が位置する。

次に、図２及び図３に示した液晶表示装置の製造方法について、図４乃至図７を図２及び図３と共に参照しながら説明する。

図４乃至図７は、図２及び図３の液晶表示装置の製造方法を順次に示した断面図である。

最初に、図４に示したように、絶縁基板１１０の上に、ゲート電極１２４を含むゲート線１２１、アラインキー８００、ゲート絶縁膜１４０、半導体１５４、抵抗性接触層１６３、１６５、ソース電極１７３を含むデータ線１７１、及びドレイン電極１７５を形成した後、データ線１７１及びドレイン電極１７５を含むゲート絶縁膜１４０の全面に遮光膜２２０ａを塗布する。

この時、アラインキー８００は、ゲート線１２１を形成する物質と同一の物質で形成し、遮光膜２２０ａはカーボンブラックの含有量が７重量％以下である。また、遮光膜２２０ａは、カーボンブラックを含まずに、ペリレンブラックまたはアニリンブラックのような有機ブラック物質のみを含むことができる。

次に、図５に示したように、絶縁基板１１０の背面で波長が１０００ｎｍ以上の赤外線を透過して、アラインキー８００を認識する。遮光膜２２０ａのカーボンブラック含有量が７重量％以下であるため、遮光膜２２０ａの赤外線透過率は６０％以上であり、光学密度は３．０以上である。遮光膜２２０ａを透過した赤外線は、対物レンズ１１００及び光学ユニット１２００を経て赤外線認識カメラ１３００でアラインキー８００を認識するようになる。

この時、遮光膜２２０ａは波長が１５００ｎｍ以上の赤外線を透過することがさらに好ましい。

このように、遮光膜２２０ａで塗布されたアラインキー８００を、赤外線を透過させて認識することで、遮光膜２２０ａの正確な露光位置を判断することができる。

次に、図６に示したように、遮光膜２２０ａを露光して現像し、ゲート線１２１とデータ線１７１の上に遮光部材２２０を形成する。

次に、図７に示したように、遮光部材２２０によって区画された各領域にカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂを形成した後、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ及び遮光部材２２０の上に保護膜１８０を形成した後、保護膜１８０及びカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂにドレイン電極１７５を露出するコンタクトホール１８５を形成する。

その後、保護膜１８０の上にコンタクトホール１８５によってドレイン電極１７５に接続する画素電極１９１を形成する。

共通電極表示板２００は、絶縁基板２１０の上に共通電極２７０を形成する。

次の薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００のうちのいずれか一つの上に液晶３１０を積荷した後、２つの表示板１００、２００を合着（ａｓｓｅｍｂｌｙ）する。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれらに限定されず、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。例えば、本実施形態は液晶表示装置を扱っているが、本発明は間隔材を含む他の色々な種類の表示装置に適用できる。

１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１０、２１０ 基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１７１ データ線
１７５ ドレイン電極
１８０ 保護膜
１８５ コンタクトホール
１９１ 画素電極
２００ 共通電極表示板
２２０ 遮光部材
２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ カラーフィルタ
２７０ 共通電極
８００ アラインキー

Claims (14)

1. 基板上に金属を含むアラインキーを形成する段階と、
   前記アラインキーと重畳するように遮光膜をコーティングする段階と、
   前記アラインキー上の前記遮光膜に赤外線を透過する段階と、
   前記アラインキーと前記遮光膜に前記赤外線の透過によって前記アラインキーを認識する段階と、
   前記遮光膜を露光及び現像して遮光部材を形成する段階と、
   を含む液晶表示装置の製造方法。
2. 前記赤外線の波長は１０００ｎｍ以上である、請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記遮光膜は、赤外線透過率が６０％以上であり、光学密度が３．０以上である、請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記遮光膜は、カーボンブラックの含有量が７重量％以下である、請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記遮光膜は有機ブラック物質で形成する、請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記赤外線の波長は１５００ｎｍ以上である、請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 基板上にカーボンブラックの含有量が７重量％以下の遮光膜を形成する段階を含む液晶表示装置の製造方法。
8. 基板と、
   遮光部材とを含み、
   前記遮光部材は、赤外線の透過率が６０％以上であり、光学密度が３．０以上である液晶表示装置。
9. 前記遮光部材の下に金属層をさらに含む、請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記遮光部材は、カーボンブラックの含有量が７重量％以下である、請求項８に記載の液晶表示装置。
11. 前記遮光部材は有機ブラック物質からなる、請求項８に記載の液晶表示装置。
12. 前記遮光部材はペリレンブラックまたはアニリンブラックからなる、請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記赤外線の波長は１０００ｎｍ以上である、請求項９に記載の液晶表示装置。
14. 前記赤外線の波長は１５００ｎｍ以上である、請求項１３に記載の液晶表示装置。

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