JP3277137B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置の製造
方法に関するものであり、より詳しくはＴＦＴ基板側に
カラーフィルタを形成した液晶表示装置の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜トランジスタを液晶駆動用の
スイッチング素子として用いるアクティブマトリクス型
液晶表示装置の開発が活発に行われている。一例とし
て、従来の液晶表示装置の平面模式図を図６に示す。ガ
ラスまたは石英よりなる基板３１上に、ゲートドライバ
３２、ソースドライバ３３、及びＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆ
ｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイ部３４が配置さ
れている。ゲートドライバ３２は、シフトレジスタ３２
ａ及びバッファ３２ｂから構成されている。ソースドラ
イバ３３は、シフトレジスタ３３ａと、バッファ３３ｂ
と、ビデオライン３８のサンプリングを行うアナログス
イッチ３９とから構成されている。ＴＦＴアレイ部３４
には、ゲートドライバ３２から延びる多数の平行するゲ
ートバスライン１１６が配設されている。ソースドライ
バ３３からは多数のソ−スバスライン１２０がゲートバ
スライン１１６に直交して配設されている。そしてゲー
トバスライン１１６に平行して付加容量共通配線１１４
が配設されている。

【０００３】２本のゲートバスライン１１６、ソ−スバ
スライン１２０、及び付加容量共通配線１１４に囲まれ
た矩形の領域には、ＴＦＴ３５、画素３６、及び付加容
量３７が設けられている。ＴＦＴ３５のゲート電極はゲ
ートバスライン１２０に接続され、ソ−ス電極はソ−ス
バスライン１２０に接続されている。ＴＦＴ３５のドレ
イン電極に接続された画素電極と対向基板上の対向電極
との間に液晶が封入され、画素３６が構成されている。
また、付加容量共通配線１１４は対向電極と同じ電位の
電極に接続されている。

【０００４】通常、対向基板の内面には、画素電極の隙
間からの光漏れを防止するためのブラックマトリクス
と、それぞれの画素電極に対応して赤色（Ｒ）カラーフ
ィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、青色（Ｂ）カラー
フィルタとが形成され、その上部には透明導電膜によっ
て対向電極が形成されている。このように、対向基板に
ブラックマトリクス及びカラーフィルタを形成した場合
には、ＴＦＴ基板と対向基板との貼り合わせ時に貼り合
わせずれが生じるため、その分ブラックマトリクスを大
きく形成しておく必要があり、開口率が低下する。ま
た、対向基板にカラーフィルタを形成する場合、寸法精
度が良いカラーフィルタを形成する必要があるため、例
えばフォトリソグラフィー工程が必要となりコスト高と
なってしまう。

【０００５】この問題を解決するために、特開平５−５
８７４に示されているようにＴＦＴ基板側にカラーフィ
ルタを形成することが考えられている。これは、フォト
リソグラフィー工程を用いず画素電極上にＲ、Ｇ、Ｂの
電着カラーフィルタを形成するものである。この従来例
は、画素電極に電圧を印加するためにゲートバスライン
に順次走査電圧を印加し、これに同期させて所定の画素
電極に対応するデ−タ配線に電着カラーフィルタを形成
するための電圧を印加している。このようにして、各ゲ
ートバスラインを順次選択するごとに、選択したゲート
バスラインに接続された画素電極のうち所定の画素電極
のみにソ−スバスラインから電圧が印加され、電圧の印
加された画素電極上に電着カラーフィルタが形成され
る。

【０００６】また、特開平３−８７７０２には、同一着
色を意図する群ごとに一括して電圧を印加しカラーフィ
ルタを形成することが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、１枚の基板から複数のＴＦＴ基板を取り
出す、いわゆる多数枚取りの基板にカラーフィルタを形
成する場合には、それぞれの基板にＲ、Ｇ、Ｂの３回の
カラーフィルタの形成を行う必要があり、例えば３枚取
りの場合３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）×３（３枚取り）＝９
（回）、カラーフィルタの形成を行う必要がある。

【０００８】さらに、上記従来例においては、電着カラ
ーフィルタ形成時に少なくともゲートバスラインとＲの
画素に対応するソースバスラインとＧの画素に対応する
ソースバスラインとＢの画素に対応するソースバスライ
ンとが互いに分離されている必要があるが、この前後の
工程でこれらのバスライン同士が分離されていると、例
えば静電気によってダメージを受け薄膜トランジスタが
破壊され、この薄膜トランジスタの破壊によって液晶表
示装置の表示部に点欠陥が起こる。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、１枚の基板から複数のＴＦＴ基板を
取り出す、いわゆる多数枚取りの液晶表示装置の製造方
法において、カラーフィルタを簡便に形成する方法を提
供することを目的とする。さらには、静電気対策をとり
つつ簡単な方法でカラーフィルタを形成することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、１枚の絶縁性
基板から複数のＴＦＴ基板を取り出す液晶表示装置の製
造方法において、複数のＴＦＴ基板のそれぞれのゲート
バスラインが短絡されたゲート用ショートリングと、複
数のＴＦＴ基板にそれぞれ設けられ、それぞれの系列の
ソース用ショートリングが短絡された３系列のソース用
ショートリングとを前記絶縁性基板上に形成する工程
と、前記ゲート用ショートリングが接続したゲート信号
入力端子に電圧を印加するとともにソース用ショートリ
ングが接続したソース信号入力端子に電圧を印加し、そ
れぞれのＴＦＴ基板に順次カラーフィルタを形成する工
程とカラーフィルタを形成後に、ゲート信号入力端子近
傍に形成されたソース信号入力端子とゲート信号入力端
子との短絡を行う工程とを含むことを特徴とし、それに
よって上記目的が達成される。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】前記ソース信号入力端子とゲート信号入力
端子との短絡は、レーザーを用いて行うことが好まし
い。

【００１５】

【００１６】

【００１７】以下、作用について説明を行う。

【００１８】本発明は、１枚の絶縁性基板から複数のＴ
ＦＴ基板を取り出す液晶表示装置の製造方法において、
複数のＴＦＴ基板のそれぞれのゲートバスラインが短絡
されたゲート用ショートリングと、複数のＴＦＴ基板に
それぞれ設けられそれぞれの系列のソース用ショートリ
ングが短絡された３系列のソース用ショートリングとを
前記絶縁性基板上に形成する工程と、前記ゲート用ショ
ートリングが接続したゲート信号入力端子に電圧を印加
するとともにソース用ショートリングが接続したソース
信号入力端子に電圧を印加し、それぞれのＴＦＴ基板に
順次カラーフィルタを形成する工程とカラーフィルタを
形成後に、ゲート信号入力端子近傍に形成されたソース
信号入力端子とゲート信号入力端子との短絡を行う工程
とを含むことを特徴としているので、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラ
ーフィルタの形成がそれぞれ１回づつで済むので、カラ
ーフィルタの形成プロセスが大幅に短縮できる。またド
ライバーを動作させずにショートリングを利用してカラ
ーフィルタ形成用の信号を入力するので、必要となる入
力信号数も少なく簡便にカラーフィルタの形成を行うこ
とができる。

【００１９】

【００２０】

【００２１】また、カラーフィルタ形成後に、ソース信
号入力端子とゲート信号入力端子との短絡を行う工程を
含むので、後の工程例えばラビング工程において静電気
が発生したとしてもスイッチング素子アレイがダメージ
を受けることはなく点欠陥が発生しない。その結果、Ｔ
ＦＴ基板の良品率が向上する。

【００２２】前記ソース信号入力端子とゲート信号入力
端子との短絡をレーザーを用いて行うので、例えば銀ペ
ーストなど他の導電材料によってショートリングの短絡
を行った場合のように、この導電材料が不純物となって
後の工程例えば洗浄工程において装置が汚染されること
がない。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１に本発明の実施形態１における画素
１個分のレイアウト図を、図２に図１におけるＡ−Ａの
断面図を示す。以下、図１及び図２に従って本発明を説
明する。

【００２６】まず、従来例と同様に絶縁性基板１０上に
活性層となる多結晶シリコン薄膜１１を４０ｎｍ〜８０
ｎｍの厚さで形成する。次に、ゲート絶縁膜１３をスパ
ッタリングもしくはＣＶＤ法を用いてＳｉＯ₂ もしくは
ＳｉＮ_X により８０ｎｍの厚さで形成する。次に、斜線
部の付加容量領域１１Ａにリンイオンを導入し、この部
分の低抵抗化を行う。この斜線部は付加容量下部電極と
なる。次に、付加容量上部電極１４及びゲート電極１６
をＡｌもしくは多結晶シリコンを用いて形成する。

【００２７】次に、この薄膜トランジスタの導電型を決
定するために、ゲート電極１６上方からゲート電極１６
をマスクとして、リンイオンを１×１０¹⁵ｃｍ^-2で導入
し、活性層のゲート電極１６下部にノンドープのチャン
ネル部１２を形成し、チャンネル部１２以外の領域は高
濃度の不純物領域とする。ＴＦＴの活性層において、チ
ャンネル部１２近傍に低濃度不純物領域もしくはノンド
ープ領域を設けてＴＦＴのオフ時にリーク電流が少ない
構造としてもよい。次に、第１の層間絶縁膜１５を全面
に形成後、コンタクトホール１８及び１９の形成を行
う。次に、ソ−スバスライン２０及びドレイン電極２１
をＡｌなどの低抵抗の金属を用いて形成する。次に、第
２の層間絶縁膜２４を形成するが、例えば透明な感光性
の有機膜をスピンコート法を用いて形成することができ
る。また、本実施形態においては、このＴＦＴ基板を透
過型液晶表示装置として使用するため、層間絶縁膜２４
の材質としては着色のある有機材料ではなく、透明なア
クリル樹脂を使用した。

【００２８】次に、ドレイン電極２１にコンタクトホー
ル２３を形成し、コンタクトホール２３を覆って画素電
極２５をＩＴＯなどの透明導電膜材料によって形成す
る。この画素電極２５は少なくともＴＦＴ基板の開口部
に形成する。

【００２９】次に、この基板をＲ用の電着溶液に浸漬
し、Ｒ用の画素電極に電着電圧を印加することにより画
素電極上部にＲの電着カラーフィルタ３０Ｒを形成し、
続いて、同じようにしてＧの電着カラーフィルタ３０
Ｇ、Ｂの電着カラーフィルタ（図示せず）を形成する。

【００３０】本実施形態における電着カラーフィルタの
形成方法を図３を用いて説明する。図３は、１枚のガラ
ス基板に２枚のＴＦＴ基板を形成した場合を示す。それ
ぞれの基板上に、ＴＦＴアレイ１０１、ゲートバスライ
ン１０４に接続されたゲートドライバ１０２、ソースバ
スライン１０５に接続されたソースドライバ１０３を配
置するが、ドライバ一体型液晶表示装置においてはゲー
トドライバ１０２及びソ−スドライバ１０３はＴＦＴア
レイ１０１と同時に基板上に形成し、それ以外の場合
は、ＴＦＴ基板と対向基板が貼り合わされた後でドライ
バＩＣが基板に実装する。尚、カラーフィルタを形成す
るために、ゲートバスライン１０４の一端は短絡してゲ
ート信号入力端子１０７に接続する。また、ソースバス
ライン１０５の一端は３本おきに短絡して３系列のショ
ートリングを形成する。それぞれのショートリングはソ
ース信号入力端子１０８、１０９、１１０に接続する。
また、それぞれの基板のゲート用ショートリング同士、
ソース用ショートリング同士は接続して、ゲート信号入
力端子１０７、ソース信号入力端子１０８、１０９、１
１０に接続する。

【００３１】カラーフィルタ形成前の静電気対策は、４
つの入力端子１０７、１０８、１０９、１１０を短絡す
ることによって行う。この短絡部は、カラーフィルタ形
成時には、図３の点線の部分１１２で端子間の分離を行
う。ここでは分離の方法として、レーザーによって短絡
部を切断する方法を用いた。

【００３２】次に、基板をＲ用の電着溶液に浸漬し、ゲ
ート信号入力端子１０７に１５Ｖ、Ｒ用のソース信号入
力端子１０８に５Ｖ、Ｇ用のソース信号入力端子１０９
に０Ｖ、Ｂ用のソース信号入力端子１１０に０Ｖの電圧
を印加する。２枚のＴＦＴ基板のそれぞれのゲート用シ
ョートリング、ソース用ショートリングは、信号入力端
子において短絡されているので、この信号入力端子に電
着カラーフィルタ形成用の電圧を印加することによって
複数のＴＦＴ基板に同時にカラーフィルタを形成するこ
とができる。

【００３３】このようにして、２枚のＴＦＴ基板のＲに
対応する画素電極にＲの電着カラーフィルタを形成す
る。続いて、同様の工程によって２枚のＴＦＴ基板の
Ｇ，Ｂの電着カラーフィルタを形成する。

【００３４】次に、後の工程で配向膜を塗布しラビング
を行って液晶材料の配向を行うが、この工程でソース用
ショートリングとゲート用ショートリングが接続されて
いないと、この工程において静電気により表示部の薄膜
トランジスタが破壊され点欠陥となってしまう。従っ
て、カラーフィルタ形成後ソース用ショートリングとゲ
ート用ショートリングを再び短絡させることが望まし
い。この短絡方法として本実施形態においてはレーザー
を用いた。この際、レーザー照射によりショートリング
を短絡させるために、予め図４（ａ）に示すような短絡
用パターンを形成しておく。図４（ａ）Ｆ−Ｆにおける
断面図を図４（ｂ）に示す。この短絡用パターンは、ゲ
ート信号入力端子１０７とソース信号入力端子１０８、
１０９、１１０との間に設け、例えばゲート信号入力端
子１０７とゲート電極材料１０７ａを介して電気的に接
続したゲート電極材料１０７ｂとソース信号入力端子１
０８と電気的に接続したソース電極材料１０８ａを絶縁
膜を介して積層し、斜線部１２０においてパターンをオ
ーバーラップさせておく。このような短絡パターンの斜
線部１２０にレーザーを照射することにより、１０７ｂ
と１０８ａの短絡を行う。こうして、ゲート信号入力端
子１０７とソース信号入力端子１０８の電気的な接続を
行いゲート用ショートリングとソース用ショートリング
が同電位となるようにする。本実施形態では、レーザー
を照射することによってパターンの短絡を行っているの
で、例えば銀ペーストを用いてパターンの短絡を行った
場合のようにダストは発生しない。

【００３５】このパターンの短絡方法としては、他にレ
ーザーＣＶＤ法によって金属配線を形成し、ゲート用シ
ョートリングとソース用ショートリングの短絡を行うこ
とも可能である。本実施形態において、ゲート信号入力
端子１０７近傍にソース信号入力端子１０８、１０９、
１１０が形成されているのでレーザーＣＶＤによる入力
端子同士の短絡を容易に行うことができる。このように
レーザーＣＶＤを用いた場合においてもダストの発生は
起こらない。

【００３６】次に、ＴＦＴ基板と対向基板との貼りあわ
せを行い、基板間に液晶材料の封入及び封止を行って液
晶セルを作成する。

【００３７】最後に全ての隣り合うショートリング同士
の短絡を解除するためにガラスの端部においてショート
リングの分断を行う。

【００３８】このように、本実施形態においては、カラ
ーフィルタ形成工程以外はショートリングは短絡してい
るので、静電気による薄膜トランジスタの破壊を防止す
ることができる。

【００３９】また、本実施形態においては半導体層とし
て多結晶シリコンを使用しＴＦＴの構造としてはコプラ
ナ型のものを使用したが、これに限るものではなく半導
体層として他の半導体材料を使用してもよく、ＴＦＴの
構造として逆スタガなど他の構造を採用してもよい。ま
た、カラーフィルタの作製法として電着法を利用したが
他の方法として、例えばミセル電解法が利用できる。

【００４０】（実施形態２）実施形態１においては、複
数のＴＦＴ基板のショートリングを共用化することによ
って複数のＴＦＴ基板に同時にカラーフィルタを形成し
ているが、図５に示すように上下のＴＦＴ基板のソ−ス
バスラインを５１において短絡させることによって上下
のＴＦＴ基板のカラーフィルタを同時に形成することが
できる。以下、実施形態２のカラーフィルタ形成方法を
図５を用いて説明する。

【００４１】図５において、１枚の絶縁性基板に２つの
ＴＦＴ基板が上下に配置され、それらのソ−スバスライ
ン同士は短絡部５１において短絡されている。カラーフ
ィルタ形成時、ゲートバスラインには、それぞれのＴＦ
Ｔアレイに配置されたゲート駆動回路５２及び５３が接
続される。また、それぞれのＴＦＴ基板にはソース駆動
回路５４及び５５が配置されている。これらゲート駆動
回路及びソース駆動回路は高移動度の素子を使用すれば
ＴＦＴアレイと同時に形成することもできる。ゲート駆
動回路５２の出力はゲート駆動回路５３の入力部に接続
され、ゲート駆動回路５２と５３が順次動作するように
なっている。

【００４２】まず、基板をＲ用の電着溶液に浸漬し、ス
タートパルスＳＰ及びクロック信号ＣＬＫを入力しゲー
ト駆動回路５２、５３順次動作させ、ゲート駆動回路と
同期して同様にソース駆動回路５４または５５を動作さ
せる。そして、端子部５６もしくは５７から電着用の電
圧を印加することによってＴＦＴアレイにおけるＲの画
素電極に順次電圧を印加し、電着カラーフィルタを形成
する。このようにしてカラーフィルタ形成用の信号を入
力することによって１本のソースバスラインに１色の画
素が対応する画素配列だけではなく、任意の画素配列の
カラーフィルタが形成可能である。

【００４３】続いて、同様にしてＧ、Ｂの電着カラーフ
ィルタを形成する。カラーフィルタ形成前後の工程は実
施形態１と同様である。

【００４４】このように上下のＴＦＴ基板のソ−スバス
ラインを短絡部５１において短絡させて電着カラーフィ
ルタの形成を行っているので、１枚の基板から複数のＴ
ＦＴ基板を取り出す場合であってもＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ
１回の工程で複数のＴＦＴ基板のカラーフィルタが形成
可能であり、製造プロセスが短縮される。

【００４５】なお、上述した実施形態においては、基板
上にＴＦＴ基板が上下に２枚形成された場合について説
明を行ったが本発明はこれに限ったものではなく、左右
に２枚ＴＦＴ基板を形成し、左右のゲートバスラインを
短絡させることによって２枚同時にカラーフィルタの形
成を行ってもよい。さらには、２（縦方向）×２（横方
向）＝４枚以上のＴＦＴ基板が１枚の基板から取りださ
れる場合に上下方向のＴＦＴ基板のソ−スバスラインを
短絡させるとともに左右方向のゲートバスラインを短絡
させることによって４枚以上のＴＦＴ基板に同時にカラ
ーフィルタを形成することもできる。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、１枚の絶縁性基板から複数の
ＴＦＴ基板を取り出す液晶表示装置の製造方法におい
て、複数のＴＦＴ基板のそれぞれのゲートバスラインが
短絡されたゲート用ショートリングと、複数のＴＦＴ基
板にそれぞれ設けられそれぞれの系列のソース用ショー
トリングが短絡された３系列のソース用ショートリング
とを前記絶縁性基板上に形成する工程と、前記ゲート用
ショートリングが接続したゲート信号入力端子に電圧を
印加するとともにソース用ショートリングが接続したソ
ース信号入力端子に電圧を印加し、それぞれのＴＦＴ基
板に順次カラーフィルタを形成する工程とカラーフィル
タを形成後に、ゲート信号入力端子近傍に形成されたソ
ース信号入力端子とゲート信号入力端子との短絡を行う
工程とを含むことを特徴としているので、Ｒ、Ｇ、Ｂの
カラーフィルタの形成がそれぞれ１回づつで済むので、
カラーフィルタの形成プロセスが大幅に短縮できる。ま
た、ドライバーを動作させずにショートリングを利用し
てカラーフィルタ形成用の信号を入力するので必要とな
る入力信号数も少なく簡便にカラーフィルタの形成を行
うことができる。

【００４７】

【００４８】

【００４９】カラーフィルタ形成後にソース信号入力端
子とゲート信号入力端子との短絡を行う工程を含むの
で、後の工程例えばラビング工程において静電気が発生
したとしてもスイッチング素子アレイはダメージを受け
ることはなく点欠陥が発生しない。従って、ＴＦＴ基板
の良品率が向上する。

【００５０】前記ソース信号入力端子とゲート信号入力
端子との短絡を行う工程はレーザーを用いて行われるの
で、例えば銀ペーストなど他の導電材料によってショー
トリングの短絡を行った場合のようにこの導電材料が不
純物となって後の工程例えば洗浄工程において装置が汚
染されることはない。

【００５１】

【００５２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による液晶表示装置の画素１
個分の平面図である。

【図２】本発明の実施形態による液晶表示装置の画素１
個分の断面図である。

【図３】本発明の実施形態による電着カラーフィルタの
形成方法説明する図である。

【図４】本発明の実施形態によるショートリング部分を
示す図である。

【図５】本発明の実施形態による電着カラーフィルタの
形成方法説明する図である。

【図６】従来の液晶表示装置の構成を示す平面模式図で
ある。

【符号の説明】

１０ 絶縁性基板 １１ 多結晶シリコン薄膜 １２ チャネル部 １３ ゲート絶縁膜 １４ 付加容量上部電極 １５ 第１の層間絶縁膜 １６ ゲート電極 １８ コンタクトホール １９ コンタクトホール ２０ ソ−ス電極 ２１ ドレイン電極 ２３ コンタクトホール ２４ 第２の層間絶縁膜 ２５ 画素電極 ２６ カラーフィルタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １枚の絶縁性基板から複数のＴＦＴ基板
   を取り出す液晶表示装置の製造方法において、 前記複数のＴＦＴ基板のそれぞれのゲートバスラインが
   短絡されたゲート用ショートリングと、複数のＴＦＴ基
   板にそれぞれ設けられ、それぞれの系列のソース用ショ
   ートリングが短絡された３系列のソース用ショートリン
   グとを前記絶縁性基板上に形成する工程と、 前記ゲート用ショートリングが接続したゲート信号入力
   端子に電圧を印加するとともにソース用ショートリング
   が接続したソース信号入力端子に電圧を印加しそれぞれ
   のＴＦＴ基板に順次カラーフィルタを形成する工程と、カラーフィルタを形成後に、ゲート信号入力端子近傍に
   形成されたソース信号入力端子とゲート信号入力端子と
   の短絡を行う工程とを含む液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ソース信号入力端子とゲート信号入
   力端子との短絡を、レーザーを用いて行うことを特徴と
   する請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。