JP2005084087A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程数の増加を抑え、安価で表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】液晶表示装置のアレイ基板においては、カラーフィルタ層を構成する着色樹脂層２４は、各画素の周縁に沿った周縁部２４Ｅ及びこの周縁部２４Ｅで囲まれた内側に周縁部２４Ｅより薄い膜厚の有効部２４Ｘを有している。画素電極１５１は、着色樹脂層２４の有効部２４Ｘ上に配置されている。周縁部及び有効部を有する着色樹脂層を配置してカラーフィルタ層を形成した後、カラーフィルタ層の表面全体に光透過性を有する導電膜を成膜し、導電膜の表面を研磨して着色樹脂層２４の周縁部２４Ｅを露出し、着色樹脂層２４の有効部２４Ｘ上に画素毎に独立した画素電極１５１を形成する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、液晶表示装置及びその製造方法に係り、特に、カラーフィルタ層上に画素電極を備えたアクティブマトリクス型カラー液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を有するため、ＯＡ機器、情報端末、時計、テレビなど様々な分野に応用されている。特に、薄膜トランジスタすなわちＴＦＴを有する液晶表示装置は、その高い応答性から、携帯テレビやコンピュータなどのように多量の情報を含むデータを表示するモニタとして適用されている。

一般的に用いられている液晶表示装置は、電極を有する２枚のガラス基板の間に液晶層を挟持して構成されている。これら２枚の基板は、その周囲を液晶封入口を除いて塗布された接着剤によって固定されている。また、カラー表示用の液晶表示装置は、２枚のガラス基板のうちの一方の基板の画素毎に配置され赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれ着色された着色樹脂層からなるカラーフィルタ層を備えている。

最近では、液晶表示装置において、画面サイズの大型化や表示品位の向上といった要求が高まっている。こうしたさらなる性能向上が求められる中で、その妨げとなっている要因の一つに、カラーフィルタ層表面の平坦性の問題がある。すなわち、カラーフィルタ層を形成する各色の着色樹脂層は、それぞれの周縁部で重ね合わせて配置されることで、着色樹脂層間の光漏れを抑制している。

しかしながら、着色樹脂層の周縁部は、周縁部で囲まれた内側の有効部より厚い膜厚となる。このように、カラーフィルタ層にはわずかではあるがその表面（液晶層を挟持するためのギャップを形成する側の面）に段差が存在し、液晶層を挟持するためのギャップが変化してしまうとともに、この段差周辺においては液晶分子の配列に乱れが生じ、コントラストなどの表示性能を低下する要因となっている。しかしながら、カラーフィルタ層の表面を完全なフラットに形成することは困難である。

そこで、カラーフィルタ層上に透明なオーバコート層を配置した後に、オーバコート層を機械研磨することでギャップを形成する側の表面をフラット化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２９４７２０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたようなオーバコート層を配置する方法は、製造工程数が増加することに繋がり、製造コストの増大を招くといった課題を有する。また、このようなオーバコート層上に透明導電膜層を形成する場合には、透明導電膜層をパターン化するためにフォトリソグラフィ工程等が必要となり、製造工程数が増加する。

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、製造工程数の増加を抑え、安価で表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

この発明の第１の様態による液晶表示装置の製造方法は、
第１基板と第２基板との間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置の製造方法であって、
前記第１基板においては、
各画素の周縁に沿った周縁部及びこの周縁部で囲まれた内側に周縁部より薄い膜厚の有効部を有する着色樹脂層を配置してカラーフィルタ層を形成し、
前記カラーフィルタ層の表面全体に光透過性を有する導電膜を成膜し、
前記着色樹脂層の周縁部上に配置された前記導電膜を研磨して前記着色樹脂層の周縁部を露出し、
前記着色樹脂層の有効部上に画素毎に独立した画素電極を形成することを特徴とする。

この発明の第２の様態による液晶表示装置は、
第１基板と第２基板との間に液晶層を挟持して構成され、
前記第１基板は、
画素毎に配置されたスイッチング素子と、
複数の色にそれぞれ着色された複数の着色樹脂層からなり、各色の着色樹脂層を対応する色用の画素に配置して構成されたカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層上に画素毎に配置され、前記カラーフィルタ層に形成されたコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備え、
前記着色樹脂は、各画素の周縁に沿った周縁部、及び、この周縁部で囲まれた内側に周縁部より薄い膜厚の有効部を有し、
前記画素電極は、前記着色樹脂層の有効部上に配置され、且つ、前記着色樹脂層の周縁部表面が全面に渡って略平坦であることを特徴とする。

この発明によれば、製造工程数の増加を抑え、安価で表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、この実施の形態に係る液晶表示装置、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置１は、透過型の液晶パネル１０と、この液晶パネル１０に駆動信号を供給する駆動回路基板５００と、液晶パネル１０を裏面側から照明するバックライトユニット８００と、を備えている。液晶パネル１００と駆動回路基板５００とは、フレキシブル配線基板９５０を介して電気的に接続される。フレキシブル配線基板９５０は、異方性導電膜（ＡＣＦ）などによって液晶パネル１００及び駆動回路基板５００に電気的に接続されている。

液晶パネル１０は、アレイ基板（第１基板）１００と、アレイ基板１００に対向配置された対向基板（第２基板）２００と、アレイ基板１００と対向基板２００との間に保持された液晶層３００とを有している。これらアレイ基板１００と対向基板２００とは、液晶層３００を挟持するための所定のギャップを形成しつつシール部材１０６によって貼り合わせられている。液晶層３００は、アレイ基板１００と対向基板２００との間に封入された液晶組成物によって構成されている。

このような液晶表示パネル１０において、画像を表示する表示領域１０２は、ｍ×ｎのマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。この表示領域１０２は、シール材１０６によって囲まれた内側に規定されている。

表示領域１０２において、アレイ基板１００は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁性基板１１上に、複数の走査線Ｙ、複数の信号線Ｘ、複数のスイッチング素子１２１、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、複数の画素電極１５１、複数の柱状スペーサ３１、配向膜１３Ａなどを備えている。また、表示領域１０２の周辺に規定された周辺領域１０４において、アレイ基板１００は、遮光層ＳＰなどを備えている。

すなわち、ｍ本の走査線Ｙは、画素電極１５１の行方向に沿って配列されている。ｎ本の信号線Ｘは、ｍ本の走査線Ｙと互いに直交するように配置され、画素電極１５１の列方向に沿って配列されている。ｍ×ｎ個のスイッチング素子１２１は、走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部近傍において画素毎に配置され、ポリシリコン半導体層を有するｎチャネル型の薄膜トランジスタすなわち画素ＴＦＴで構成されている。

カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、複数の色、すなわち、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）にそれぞれ着色された複数の着色樹脂層からなり、それぞれ赤色、緑色、及び青色の各色成分の光を透過する。各色の着色樹脂層は、対応する色用の画素に配置されたスイッチング素子１２１を覆うように配置されている。すなわち、赤色樹脂層２４Ｒ、緑色樹脂層２４Ｇ、及び、青色樹脂層２４Ｂは、それぞれ赤色用画素ＰＸＲ、緑色用画素ＰＸＧ、青色用画素ＰＸＢに配置されている。

図４に示すように、各画素ＰＸは、遮光性を有する配線部（例えば信号線Ｘ、走査線Ｙ、補助容量素子など）Ｗによって規定され、配線部Ｗで囲まれた内側にバックライトユニット８００からの照明光を透過可能な開口部ＡＰを有している。また、各着色樹脂層２４は、各画素ＰＸの周縁に沿った周縁部２４Ｅ、及び、この周縁部２４Ｅで囲まれた内側に有効部２４Ｘを有している。

有効部２４Ｘは、主に開口部ＡＰ上に位置している。また、周縁部２４Ｅは、主に配線部Ｗ上に位置している。この周縁部２４Ｅは、後述する研磨工程により機械研磨され、ほぼ平坦化されている。周縁部２４Ｅの膜厚Ｔ１は、有効部２４Ｘの膜厚Ｔ２より厚い。

膜厚Ｔ１と膜厚Ｔ２との差分は、配線部Ｗの厚さ分のみではなく、隣接する画素に配置された他の着色樹脂層の周縁部が重ね合わせられた膜厚分に相当する。または、膜厚Ｔ１と膜厚Ｔ２との差分は、配線部Ｗの厚さ分のみではなく、同一画素に配置された同一着色樹脂層において意図的に周縁部２４Ｅを有効部２４Ｘより厚く形成した膜厚の差分に相当する。

柱状スペーサ３１は、遮光性を有する配線部上に位置するようカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に配置され、アレイ基板１００と対向基板２００との間に液晶層３００を挟持するためのギャップを形成する。遮光層ＳＰは、有効表示領域１０２の周縁に沿って額縁状に配置されている。この遮光層ＳＰは、光の透過を遮るために有色樹脂、例えば黒色の樹脂材料によって形成されている。なお、柱状スペーサ３１は、遮光層ＳＰと同一の樹脂材料によって同一工程にて形成しても良い。これにより、柱状スペーサ３１及び遮光層ＳＰをそれぞれ別個に形成した場合よりも製造工程数を削減することができる。

配向膜１３Ａは、複数の画素電極１５１全体を覆うように配置されている。この配向膜１３Ａは、液晶層３００に含まれる液晶分子をアレイ基板１００に対して所定方向に配向する。

ｍ×ｎ個の画素電極１５１は、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に画素ＰＸ毎に配置されている。このような画素電極１５１は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の光透過性導電部材によって形成されている。各画素電極１５１は、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を貫通するコンタクトホール２６を介して対応する画素ＴＦＴ１２１にそれぞれ電気的に接続されている。

すなわち、画素電極１５１は、図４に示すように、着色樹脂層２４の有効部２４Ｘ上に配置される。着色樹脂層２４は研磨工程にて機械研磨され、着色樹脂層２４の周縁部２４Ｅ表面が全面に渡って略平坦化されている。

各画素ＴＦＴ１２１は、図３に、より詳細な構造を示すように、ポリシリコン膜によって形成された半導体層１１２を有している。この半導体層１１２は、ガラス基板１１上に配置されたアンダーコーティング層６０上に配置され、チャネル領域１１２Ｃの両側にそれぞれ不純物をドープすることによって形成されたドレイン領域１１２Ｄ及びソース領域１１２Ｓを有している。

画素ＴＦＴ１２１のゲート電極６３は、例えば走査線Ｙと一体に形成され、ゲート絶縁膜６２を介して半導体層１１２のチャネル領域１１２Ｃに対向して配置されている。画素ＴＦＴ１２１のドレイン電極８８は、例えば信号線Ｘと一体に形成され、ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜７６を貫通するコンタクトホール７７を介して半導体層１１２のドレイン領域１１２Ｄに電気的に接続されることによって形成されている。画素ＴＦＴ１２１のソース電極８９は、ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜７６を貫通するコンタクトホール７８を介して半導体層１１２のソース領域１１２Ｓに電気的に接続されることによって形成されている。

このソース電極８９は、層間絶縁膜７６、ドレイン電極８８、及び、ソース電極８９を覆うカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に形成されたコンタクトホール２６を介して画素電極１５１に電気的に接続されている。これにより、画素ＴＦＴ１２１は、走査線Ｙ及び信号線Ｘに接続され、走査線Ｙからの駆動信号により導通し、信号線Ｘからの信号電圧を画素電極１５１に印加する。

画素電極１５１は、液晶容量ＣＬと電気的に並列な補助容量Ｃを形成する補助容量素子に電気的に接続されている。すなわち、補助容量電極６１は、半導体層１２１と同層のポリシリコン膜によって形成されるとともに、画素電極１５１と同電位になるよう構成されている。補助容量線５２は、その少なくとも一部がゲート絶縁膜６２を介して補助容量電極６１に対向配置され、所定電位に設定されている。

これら信号線Ｘ、走査線Ｙ、及び補助容量線５２等の配線部は、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。この実施の形態では、互いに略平行に配置された走査線Ｙ及び補助容量線５２は、モリブデン−タングステンによって形成されている。また、信号線Ｘ、ドレイン電極８８、及び、ソース電極８９は、主にアルミニウムによって形成されている。

一方、表示領域１０２において、対向基板２００は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁性基板２１上に形成された対向電極２０４、この対向電極２０４を覆う配向膜１３Ｂなどを有している。対向電極２０４は、ＩＴＯ等の光透過性導電部材によって形成されている。この対向電極２０４は、すべての画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対して共通に配置されており、液晶層３００を介してｍ×ｎ個の画素電極１５１すべてに対向する。配向膜１３Ｂは、液晶層３００に含まれる液晶分子を対向基板２００に対して所定方向に配向する。

周辺領域１０４において、アレイ基板１００は、走査線Ｙを駆動する駆動ＴＦＴを含む走査線駆動回路１８、信号線Ｘを駆動する駆動ＴＦＴを含む信号線駆動回路１９などを有している。これら走査線駆動回路１８及び信号線駆動回路１９に含まれる駆動ＴＦＴは、ポリシリコン半導体層を有するｎチャネル型薄膜トランジスタ及びｐチャネル型薄膜トランジスタによって構成されている。

液晶表示パネル１０におけるアレイ基板１００及び対向基板２００のそれぞれの外面には、偏光板ＰＬ１及び偏光板ＰＬ２が設けられている。偏向板ＰＬ１及びＰＬ２は、例えばそれぞれの偏光軸が互いに直交するように配置される。

ところで、カラー液晶表示パネルにおいては、カラーフィルタ層を構成する赤色樹脂層２４Ｒ、緑色樹脂層２４Ｇ、及び、青色樹脂層２４Ｂを配列するためのレイアウトは、種々提案されている。例えば、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のレイアウトとしては、図５の（ａ）乃至（ｄ）に示すように、モザイク配列、デルタ配列、ストライプ配列、クワッド（正方）配列などがある。

モザイク配列、デルタ配列、及びクワッド配列では、ある色の着色樹脂層の行方向及び列方向に隣接して他の異なる色の着色樹脂層が配置される。このような配列の場合、ある色の着色樹脂層の全周縁部は、他の異なる色の着色樹脂層と重なり合い、有効部よりも厚い膜厚となる。

例えば、デルタ配列を例に説明すると、図６に示すように、緑色樹脂層２４Ｇの行方向Ｈ及び列方向Ｖに隣接して赤色樹脂層２４Ｒ及び青色樹脂層２４Ｂが配置されることになる。そして、この緑色樹脂層２４Ｇの行方向Ｈ及び列方向Ｖに沿った全周縁部２４Ｅは、配線部Ｗ上において、赤色樹脂層２４Ｒ及び青色樹脂層２４Ｂの周縁部２４Ｅと重なり合い、有効部２４Ｘよりも厚い膜厚となる。すなわち、周縁部２４Ｅの膜厚と有効部２４Ｘの膜厚Ｔ２との差分は、配線部Ｗの厚さ分のみではなく、隣接する画素に配置された他の着色樹脂層の周縁部２４Ｅが重ね合わせられた膜厚分に相当する。

また、ストライプ配列では、ある色の着色樹脂層の行方向または列方向のみに隣接して他の色の着色樹脂層が配置される。このような配列の場合、ある色の着色樹脂層の行方向または列方向に沿った周縁部は、他の異なる色の着色樹脂層と重なり合い、有効部よりも厚い膜厚となる。

例えば、図７に示すように、列方向Ｖに延出されたストライプ配列の場合、緑色樹脂層２５Ｇの行方向Ｈのみに隣接して赤色樹脂層２４Ｒ及び青色樹脂層２４Ｂが配置されることになる。そして、この緑色樹脂層２４Ｇの列方向Ｖに沿った周縁部２４Ｅは、配線部Ｗ上において、赤色樹脂層２４Ｒ及び青色樹脂層２４Ｂの周縁部２４Ｅと重なり合い、有効部２４Ｘよりも厚い膜厚となる。また、この緑色樹脂層２４Ｇの行方向Ｈに沿った周縁部２４Ｅは、配線部Ｗ上において、有効部２４Ｘよりも厚い膜厚に形成される。

すなわち、列方向に沿った周縁部２４Ｅの膜厚と有効部２４Ｘの膜厚Ｔ２との差分は、配線部Ｗの厚さ分のみではなく、隣接する画素に配置された他の着色樹脂層の周縁部２４Ｅが重ね合わせられた膜厚分に相当する。また、行方向に沿った周縁部２４Ｅの膜厚と有効部２４Ｘの膜厚Ｔ２との差分は、配線部Ｗの厚さ分のみではなく、有効部２４Ｘより厚く形成した膜厚の差分に相当する。

次に、上述した構造の液晶表示パネル１０の第１の製造方法について説明する。ここでは、デルタ配列の着色樹脂層からなるカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する場合を例に説明する。

アレイ基板１００の製造工程では、まず、ガラス基板１１上にアンダーコーティング層６０を形成した後、画素ＴＦＴ１２１などのポリシリコン半導体層１１２及び補助容量電極６１を形成する。続いて、ゲート絶縁膜６２を形成した後、走査線Ｙ、補助容量線５２、及び、走査線Ｙと一体のゲート電極６３などの各種配線部を形成する。

続いて、ゲート電極６３をマスクとして、ポリシリコン半導体層１１２に不純物を注入し、チャネル領域１１２Ｃの両側にドレイン領域１１２Ｄ及びソース領域１１２Ｓを形成した後、基板全体をアニールすることにより不純物を活性化する。続いて、層間絶縁膜７６を形成した後、信号線Ｘを形成するとともに、信号線Ｘと一体に画素ＴＦＴ１２１のドレイン電極８８、ソース電極８９、及びコンタクト電極８０を形成する。

続いて、各色の画素毎に対応する色のカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する。すなわち、スピンナーにより、感光性着色樹脂材料、例えば赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂材料ＣＲ−２０００（富士フィルムオーリン（株）製）を基板全面に塗布する。そして、この樹脂材料を、赤色用画素に対応した部分に光が照射されるようなフォトマスクを介して３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光する。そして、この樹脂材料をＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像し、さらに水洗した後、焼成する。これにより、図８の（ａ）に示すように、赤色樹脂層２４Ｒを赤色用画素に配置する。

続いて、同様の工程を繰り返すことにより、図８の（ｂ）に示すように、緑色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂材料ＣＧ−２０００（富士フィルムオーリン（株）製）からなる緑色樹脂層２４Ｇを形成する。このとき、緑色樹脂層２４Ｇは、緑色用画素に配置されるとともに、先に形成された赤色樹脂層２４Ｒの一部の周縁部に重ねて配置される。

続いて、同様の工程を繰り返すことにより、図８の（ｂ）に示すように、青色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂材料ＣＢ−２０００（富士フィルムオーリン（株）製）からなる青色樹脂層２４Ｂを形成する。このとき、青色樹脂層２４Ｂは、青色用画素に配置されるとともに、先に形成された緑色樹脂層２４Ｇの一部の周縁部及び赤色樹脂層２４Ｒの露出された周縁部に重ねて配置される。
また、これらの着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の形成工程では、画素ＴＦＴ１２１にコンタクト可能なコンタクトホール２６も同時に形成する。

このようにして形成したカラーフィルタ層は、赤色樹脂層２４Ｒ、緑色樹脂層２４Ｇ、及び、青色樹脂層２４Ｂの周縁部が互いに重なり合い、この実施の形態では例えば２μｍの幅で重なり合っている。また、各着色樹脂層の有効部における膜厚の平均値は約３μｍであり、複数の着色樹脂層が重なり合った周縁部の膜厚は約３．７μｍである。有効部と周縁部との膜厚の差は、重なり幅を調整することで容易に変更可能である。

続いて、図９の（ａ）に示すように、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の表面全体に、スパッタ法などにより光透過性を有する導電膜例えばＩＴＯを１５００オングストロームの膜厚で成膜する。このとき、各コンタクトホール２６にも導電膜が充填される。

続いて、図９の（ｂ）に示すように、導電膜の表面を研磨して各着色樹脂層の周縁部を露出する。すなわち、ＩＴＯ膜の表面を機械研磨し、複数の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が重なり合う厚膜の周縁部２４Ｅ及びこの周縁部２４Ｅ上のＩＴＯ膜を除去する。

これにより、各着色樹脂層の有効部２４Ｘ上のみにＩＴＯ膜が残り、有効部２４Ｘを取り囲む全周縁部２４Ｅ上のＩＴＯ膜が除去され、画素毎に独立した画素電極１５１が形成される。この実施の形態では、０．５μｍ程度の研磨量で除去しており、着色樹脂層の有効部２４Ｘ上に残った画素電極１５１の表面と、露出された着色樹脂層の周縁部２４Ｅの表面とがほぼ面一となる。

つまり、このような機械研磨により、アレイ基板における液晶層に接触する側の表面を平坦化すると同時に、画素電極１５１を画素毎にパターニングすることが可能となる。なお、隣接する画素電極１５１の間隔は、着色樹脂層の重なり量による周縁部２４Ｅと有効部２４Ｘとの膜厚さ及び研磨量によって任意に調整可能である。

なお、上述したような機械研磨は、例えばバフ研磨装置を用いて行われる。すなわち、水平な載置台上に基板を固定し、載置台と平行な平面内で回転駆動する研磨面を有する回転盤を所定回転速度で回転させ、基板表面のＩＴＯ膜に研磨面を所定圧力で接触させる。これにより、ＩＴＯ膜及び着色樹脂層の周縁部は、研磨面上に供給された研磨剤によって研磨される。

続いて、スピンナーにより、例えば黒色の紫外線硬化性アクリル樹脂レジストＮＮ７００（ＪＳＲ（株）製）を基板全面に塗布する。その後、このレジスト膜を９０℃で１０分間乾燥した後に、所定のパターン形状のフォトマスクを用いて３６５ｎｍの波長で、３００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光する。そして、このレジスト膜をｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像し、２００℃で６０分間焼成する。これにより、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）上に柱状スペーサ３１を形成するとともに、表示領域１０２の周縁に沿って遮光層ＳＰを形成する。

続いて、基板全面に、配向膜材料としてＳＥ−７５１１Ｌ（日産化学工業（株）製）を５００オングストロームの膜厚で塗布し、焼成し、配向膜１３Ａを形成する。
これにより、アレイ基板１００が製造される。

一方、対向基板２００の製造工程では、まず、ガラス基板２１上にスパッタ法などによりＩＴＯを１５００オングストロームの膜厚で成膜し、パターニングすることによって対向電極２０４を形成する。その後、基板全体に配向膜材料としてＳＥ−７５１１Ｌ（日産化学工業（株）製）を５００オングストロームの膜厚で塗布し、焼成し、配向膜１３Ｂを形成する。
これにより、対向基板２００が製造される。

液晶表示パネル１０の製造工程では、シール部材１０６を液晶注入口を残して対向基板２００の外縁に沿って印刷塗布し、さらに、アレイ基板１００から対向電極２００に電圧を印加するための電極転移材をシール部材１０６の周辺の電極転移電極上に形成する。続いて、アレイ基板１００の配向膜１３Ａと対向基板２００の配向膜１３Ｂとが互いに対向するようにアレイ基板１００と対向基板２００とを配置し、加熱してシール部材１０６を硬化させて両基板を貼り合わせる。続いて、正の誘電率異方性を有するＺＬＩ−１５６５（ＭＥＲＣＫ社製）などの液晶組成物を液晶注入口から注入し、さらに液晶注入口を紫外線硬化樹脂などで封止することによって液晶層３００を形成する。さらに、アレイ基板１００の外面に偏向板ＰＬ１を設けるとともに、対向基板２００の外面に偏向板ＰＬ２を設ける。

以上のような製造方法によってアクティブマトリクス型カラー液晶表示パネルが製造される。

上述した第１の製造方法により製造した液晶表示装置によれば、カラーフィルタ層を構成する各着色樹脂層の周縁部での重なりによる段差を平坦化することができ、液晶層に接触する配向膜表面をフラットに形成することが可能となる。これにより、液晶層を挟持するためのギャップが均一化され、しかも液晶分子の配列の乱れを抑制することができ、表示性能を向上することが可能となる。

しかも、カラーフィルタ層上にオーバコート層を設ける必要がない。また、カラーフィルタ層を構成する各着色樹脂層の全周縁部を有効部より厚い膜厚とし、カラーフィルタ層の表面全体に成膜した導電膜の表面を研磨することにより、画素電極を画素毎にパターニングする。つまり、カラーフィルタ層の平坦化と画素電極のパターニングとを同時に行うことができ、カラーフィルタ層上の導電膜をパターン化するためのフォトリソグラフィ工程が不要となる。

このため、製造工程数を削減することができ、製造コストの増加を抑えることができる。したがって、安価で表示品位の優れた液晶表示装置を提供することができる。

また、この研磨工程は、カラーフィルタ層の表面全体に導電膜を成膜した後に行われる。すなわち、各着色樹脂層に形成したコンタクトホールに導電膜を充填した後に着色樹脂層及び導電膜の研磨が行われる。このため、コンタクトホールが研磨工程で削られた着色樹脂材料で埋まってしまうことがなく、画素ＴＦＴ１２１と画素電極１５１との接続不良の発生を防止することができる。

なお、上述した製造方法では、研磨工程で画素電極をパターン化することが可能であるが、より確実に各画素電極を分離するために、通常のフォトリソグラフィ工程を追加して化学的に導電膜を除去しても良い。この場合は補助的な工程となるので、従来に比べて短時間でパターン化することが可能である。

次に、上述した構造の液晶表示パネル１０の第２の製造方法について説明する。ここでは、ストライプ配列の着色樹脂層からなるカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する場合を例に説明する。なお、この第２の製造方法は、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の製造工程が異なるのみで、他の工程は第１の製造方法と実質的に同一であるため説明を省略する。

すなわち、図１０の（ａ）に示すように、第１の製造方法と同様に、各色の画素毎に対応する色のカラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する。まず、スピンナーにより、感光性着色樹脂材料、例えば赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂材料ＣＲ−２０００（富士フィルムオーリン（株）製）を基板全面に塗布する。

そして、この樹脂材料を、赤色用画素の行方向に沿った周縁部を形成する第１領域に対応して第１露光量で露光し、また、赤色用画素の他の部分を形成する第２領域に対応して第１露光量とは異なる第２露光量で露光する。この樹脂材料の露光工程では、例えば第１領域及び第２領域にそれぞれ対応するパターンでの透過率が異なるフォトマスクを用いて、３６５ｎｍの波長で樹脂材料を一括露光する。感光性着色樹脂材料がネガタイプの場合、厚膜の周縁部を形成するための第１露光量を第２露光量より大きく設定される。
そして、この樹脂材料をＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像し、さらに水洗した後、焼成する。

これにより、図１０の（ａ）に示すように、赤色樹脂層２４Ｒを列方向Ｖに沿って配列された複数の赤色用画素にわたってストライプ状に配置する。しかも、赤色樹脂層２４Ｒの行方向Ｈに沿った周縁部２４Ｅを、有効部２４Ｘより厚い膜厚に形成する。

続いて、同様の工程を繰り返すことにより、図１０の（ｂ）に示すように、緑色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂材料ＣＧ−２０００（富士フィルムオーリン（株）製）からなる緑色樹脂層２４Ｇを形成する。このとき、緑色樹脂層２４Ｇを列方向Ｖに沿って配列された複数の緑色用画素にわたってストライプ状に配置するとともに、緑色樹脂層２４Ｇの列方向Ｖに沿った一方の周縁部を、先に形成した赤色樹脂層２４Ｒの列方向Ｖに沿った一方の周縁部に重ねて配置する。しかも、緑色樹脂層２４Ｇの行方向Ｈに沿った周縁部２４Ｅを、有効部２４Ｘより厚い膜厚に形成する。

続いて、同様の工程を繰り返すことにより、図１０の（ｃ）に示すように、青色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂材料ＣＢ−２０００（富士フィルムオーリン（株）製）からなる青色樹脂層２４Ｂを形成する。このとき、青色樹脂層２４Ｂを列方向Ｖに沿って配列された複数の青色用画素にわたってストライプ状に配置するとともに、青色樹脂層２４Ｂの列方向Ｖに沿った周縁部を、先に形成した緑色樹脂層２４Ｇの列方向Ｖに沿った他方の周縁部及び赤色樹脂層２４Ｒの列方向Ｖに沿った他方の周縁部に重ねて配置する。しかも、青色樹脂層２４Ｂの行方向Ｈに沿った周縁部２４Ｅを、有効部２４Ｘより厚い膜厚に形成する。

このようにして形成したカラーフィルタ層は、赤色樹脂層２４Ｒ、緑色樹脂層２４Ｇ、及び、青色樹脂層２４Ｂの列方向Ｖに沿った周縁部のみが互いに重なり合い、この実施の形態では例えば２μｍの幅で重なり合っている。また、各着色樹脂層の有効部における膜厚の平均値は約３μｍであり、複数の着色樹脂層が重なり合った周縁部の膜厚は約３．７μｍである。

続いて、図９の（ａ）及び（ｂ）を参照して説明したように、カラーフィルタ層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の表面全体に、スパッタ法などにより光透過性を有する導電膜を１５００オングストロームの膜厚で成膜する。このとき、各コンタクトホール２６にも導電膜が充填される。そして、導電膜の表面を研磨して各着色樹脂層の周縁部を露出する。すなわち、ＩＴＯ膜の表面を機械研磨し、複数の着色樹脂層２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が重なり合う列方向に沿った周縁部２４Ｅ、単色の着色樹脂層を厚膜に形成した行方向に沿った周縁部２４Ｅ、及びこれらの周縁部２４Ｅ上のＩＴＯ膜を除去する。
また、これらの着色樹脂層の形成工程では、画素ＴＦＴ１２１にコンタクト可能なコンタクトホール２６も同時に形成する。

これにより、各着色樹脂層の有効部２４Ｘ上のみにＩＴＯ膜が残り、有効部２４Ｘを取り囲む全周縁部２４Ｅ上のＩＴＯ膜が除去され、画素毎に独立した画素電極１５１が形成される。

上述した第２の製造方法により製造した液晶表示装置によれば、第１の製造方法と同様の効果が得られ、安価で表示品位の優れた液晶表示装置を提供することができる。なお、第２の製造方法では、各着色樹脂層を形成する工程において、透過率の異なるフォトマスクを用いて感光性着色樹脂材料を一括して露光したが、２種類のフォトマスクを用いて厚膜の周縁部及びその他の部分を別個に露光しても良い。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの構造を概略的に示す断面図である。 図３は、図２に示した液晶表示パネルにおけるアレイ基板の構造を概略的に示す断面図である。 図４は、カラーフィルタ層を構成する着色樹脂層の構造を説明するための概略的な平面図である。 図５の（ａ）乃至（ｄ）は、カラー画素配列のレイアウト例を説明するための図である。 図６は、デルタ配列の着色樹脂層の重なり状態を説明するための図である。 図７は、ストライプ配列の着色樹脂層の重なり状態を説明するための図である。 図８の（ａ）乃至（ｃ）は、デルタ配列のカラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図である。 図９の（ａ）及び（ｂ）は、研磨工程を説明するための図である。 図１０の（ａ）乃至（ｃ）は、ストライプ配列のカラーフィルタ層を形成するための工程を説明するための図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１０…液晶表示パネル、２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カラーフィルタ層、２６…コンタクトホール、３１…柱状スペーサ、１００…アレイ基板、１２１…画素ＴＦＴ（スイッチング素子）、１５１…画素電極、２００…対向基板、２０４…対向電極、３００…液晶層、ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…（赤色、緑色、青色）画素、Ｘ…信号線、Ｙ…走査線

Claims (8)

1. 第１基板と第２基板との間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置の製造方法において、
   前記第１基板においては、
   各画素の周縁に沿った周縁部及びこの周縁部で囲まれた内側に周縁部より薄い膜厚の有効部を有する着色樹脂層を配置してカラーフィルタ層を形成し、
   前記カラーフィルタ層の表面全体に光透過性を有する導電膜を成膜し、
   前記着色樹脂層の周縁部上に配置された前記導電膜を研磨して前記着色樹脂層の周縁部を露出し、
   前記着色樹脂層の有効部上に画素毎に独立した画素電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記カラーフィルタ層は、第１色に着色された第１着色樹脂層、第２色に着色された第２着色樹脂層、及び、第３色に着色された第３着色樹脂層によって構成され、
   前記第１着色樹脂層の行方向及び列方向に隣接して前記第２着色樹脂層及び前記第３着色樹脂層を配置することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記カラーフィルタ層を形成する工程では、
   前記第１着色樹脂層を対応する第１色用画素に配置し、
   前記第２着色樹脂層を対応する第２色用画素に配置するとともに、前記第１着色樹脂層の一部の周縁部に重ね合わせて配置し、
   前記第３着色樹脂層を対応する第３色用画素に配置するとともに、前記第２着色樹脂層の一部の周縁部及び前記第１着色樹脂層の露出された周縁部に重ねて配置する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記カラーフィルタ層は、第１色に着色された第１着色樹脂層、第２色に着色された第２着色樹脂層、及び、第３色に着色された第３着色樹脂層によって構成され、
   前記第１着色樹脂層の行方向に隣接して前記第２着色樹脂層及び前記第３着色樹脂層を配置することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記カラーフィルタ層を形成する工程では、
   前記第１着色樹脂層を対応する列方向に沿って配列された複数の第１色用画素にわたってストライプ状に配置し、しかも、行方向に沿った周縁部を有効部より厚い膜厚に形成し、
   前記第２着色樹脂層を対応する列方向に沿って配列された複数の第２色用画素にわたってストライプ状に配置するとともに、前記第２着色樹脂層の列方向に沿った一方の周縁部を前記第１着色樹脂層の列方向に沿った一方の周縁部に重ね合わせて配置し、しかも、行方向に沿った周縁部を有効部より厚い膜厚に形成し、
   前記第３着色樹脂層を対応する列方向に沿って配列された複数の第３色用画素にわたってストライプ状に配置するとともに、前記第２着色樹脂層の列方向に沿った他方の周縁部及び前記第１着色樹脂層の列方向に沿った他方の周縁部に重ねて配置し、しかも、行方向に沿った周縁部を有効部より厚い膜厚に形成する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記第１着色樹脂層、前記第２着色樹脂層、及び、前記第３着色樹脂層をそれぞれ配置する工程では、
   感光性着色樹脂材料を成膜し、
   各画素の行方向に沿った周縁部を形成する第１領域に対応して前記感光性着色樹脂材料を第１露光量で露光し、
   各画素の他の部分を形成する第２領域に対応して前記感光性着色樹脂材料を前記第１露光量とは異なる第２露光量で露光し、
   前記感光性着色樹脂材料を現像する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記第１領域及び前記第２領域にそれぞれ対応するパターンでの透過率が異なるフォトマスクを用いて、前記感光性着色樹脂材料を一括して露光することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 第１基板と第２基板との間に液晶層を挟持して構成され、
   前記第１基板は、
   画素毎に配置されたスイッチング素子と、
   複数の色にそれぞれ着色された複数の着色樹脂層からなり、各色の着色樹脂層を対応する色用の画素に配置して構成されたカラーフィルタ層と、
   前記カラーフィルタ層上に画素毎に配置され、前記カラーフィルタ層に形成されたコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備え、
   前記着色樹脂層は、各画素の周縁に沿った周縁部、及び、この周縁部で囲まれた内側に周縁部より薄い膜厚の有効部を有し、
   前記画素電極は、前記着色樹脂層の有効部上に配置され、且つ、前記着色樹脂層の周縁部表面が全面に渡って略平坦であることを特徴とする液晶表示装置。

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