JP2004061849A - 液晶表示器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光ステージに光の反射率が異なる部分があっても、高精度のパターン形成を可能とし、液晶表示装置の表示ムラの発生を防止する。
【解決手段】ガラス１２２の上に形成された薄膜トランジスタ１２４と、ガラス１２２の上及び薄膜トランジスタ１２４の上に形成され、かつ厚さが異なる透過領域１３００と反射領域１３２０とを有する絶縁膜１２８を備える液晶表示器であって、透過領域１３００と反射領域１３２０との境界下に遮光膜１２６が設けられている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示器及びその製造方法に関し、特に感光性材料を露光して形成されるパターンについて高い寸法精度が要求される液晶表示器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半透過型液晶表示器に使用されるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板は、反射表示する部分（反射部）と透過表示する部分（透過部）を有する。一般的に、反射部は、基板上の複数個の薄膜トランジスタ上に絶縁膜、反射電極層が順次積層され、一方、透過部は、反射電極層の代わりに透明電極層が絶縁膜上に積層されている。
【０００３】
また、反射部の反射率と透過部の透過率をそれぞれ向上させるために、絶縁膜の膜厚を反射部と透過部とで意図的に異ならせ、対向基板と貼り合せたときに反射部と透過部とでそれぞれが最適なセルギャップを有するような構造も開発されている。この場合、ＴＦＴ基板は反射部及び透過部の両方に感光性樹脂を塗布した後、透過部のみを露光し、さらに現像、ポストベークを行うことで透過部の膜厚と反射部の膜厚の差を調整する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絶縁膜材料として透過率の高い感光性樹脂を使用するため、露光時に露光ステージからの反射光の影響を受け易い。
【０００５】
図５に示すように、露光ステージ２１０には基板吸着用又は基板突き上げ用の穴２１２が存在する。穴２１２は光を反射しないが、穴でない部分２１４は光を反射する。このため、穴２１２の上に位置する絶縁膜１２８は、マスク２０８の開口部を通って絶縁膜１２８に到達する光だけを受け取るが、穴でない部分２１４の上に位置する絶縁膜１２８は、マスク２０８の開口部を通って絶縁膜１２８に到達する光だけでなく、穴でない部分２１４によって反射される光も受け取る。パターン寸法は受光量によって左右されるため、受光量が少ない穴２１２の上はパターン幅が狭く、受光量が多い穴でない部分２１４の上はパターン幅が広くなる。そして、このようなパターン幅の違いが輝度ムラなどの表示ムラとして視認されてしまうという問題が生じていた。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、露光ステージによって反射される光量の多少によって発生するパターン寸法の差違を無くして、表示ムラの発生を防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の特徴は、基板の上に形成された薄膜トランジスタと、基板及び薄膜トランジスタの上に形成され、かつ厚さが異なる第１領域と第２領域とを有する絶縁膜を備える液晶表示器であって、第１領域と第２領域との境界下に遮光膜が設けられていることにある。また、第１領域上に透明電極膜が形成され、第２領域上に反射電極膜が形成されることが好ましい。
【０００８】
このような構成によれば、露光ステージによって反射され、第１領域と第２領域との境界下、又は透明電極膜が形成される領域（透過領域）と反射電極膜が形成される領域（反射領域）との境界下に戻ってくる光が絶縁膜に到達するのを防ぐことができ、露光ステージ表面に反射率が異なる部分があっても、絶縁膜の寸法精度を低下させることを防止できる。
【０００９】
さらに、遮光膜の材料が薄膜トランジスタの材料と同じであることが好ましい。遮光膜と薄膜トランジスタが同一材料であるなら、遮光膜と薄膜トランジスタを同一工程で形成することが可能となる。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、液晶表示器の製造方法であって、基板の上に遮光膜を形成するステップと、基板及び遮光膜の上に感光性を有する絶縁膜を形成するステップと、絶縁膜のパターン領域と非パターン領域の境界下に遮光膜が位置するように露光を行う露光ステップと、を含むことにある。
【００１１】
このような構成によれば、露光ステージによって反射され、絶縁膜のパターン領域と非パターン領域との境界下に戻ってくる光が、絶縁膜に到達するのを防ぐことができ、露光ステージ表面に反射率が異なる部分があっても、高い寸法精度の絶縁膜を形成することができる。
【００１２】
また、遮光膜形成時に遮光膜と同一の材料を用いて薄膜トランジスタも形成することが好ましい。遮光膜と薄膜トランジスタが同一材料であるなら、遮光膜と薄膜トランジスタを同一工程で形成することが可能となる。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、液晶表示器の製造方法であって、基板の裏面に光反射膜、遮光膜又は光拡散膜を形成するステップと、基板の表面に感光性を有する絶縁膜を形成するステップと、絶縁膜のパターン領域に露光を行う露光ステップと、を含むことにある。
【００１４】
このような構成によれば、露光時に基板を透過する光は、基板裏面の光反射膜によって全て反射されるか、遮光膜が存在するため全て反射されないか、または光拡散膜が存在するため基板面の全領域から均等に反射される。このため露光ステージ表面に反射率が異なる部分があっても、絶縁膜の寸法精度を低下させることを防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、形状や寸法は現実のものとは異なる。従って、具体的な形状や寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。図１に示すように、第１実施形態の液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１２０、カラーフィルター基板１４０を有する。ＴＦＴ基板１２０とカラーフィルター基板１４０とはスペーサー１６０によって所定間隔で対向配置され、基板の周辺を囲むように形成された図示しないシール材によって貼り合わされている。また、ＴＦＴ基板１２０とカラーフィルター基板１４０との間には液晶１８０が注入され、充填されている。
【００１７】
ＴＦＴ基板１２０は、透明なガラス１２２の表面に、ＴＦＴ１２４と遮光膜１２６とが形成されている。また、ＴＦＴ１２４と遮光膜１２６の表面に、絶縁膜１２８が形成されている。さらに、絶縁膜１２８の表面に、ＩＴＯ膜（酸化インジウム薄膜）などの透明電極１３０と、金属膜などの反射電極１３２とが形成されている。なお、反射電極１３２は反射光の視野角を広げるため、表面に凹凸が形成されている。
【００１８】
遮光膜１２６の材質は、露光時に、透明電極形成領域に照射される光であって、露光ステージによって反射されて反射電極形成領域に到達してしまう光を、十分に遮ることができるだけの遮光性を有するものであれば良く、ＴＦＴ１２４と同時形成可能とするためにＴＦＴ１２４と同じ材料であることが好ましく、具体的には、モリブデンが例示される。
【００１９】
また、遮光膜１２６の形成位置は、図２に基づいて後述する透過領域１３００と反射領域１３２０との境界の下とする。さらに、遮光膜１２６の厚みと幅は、露光時に、透明電極形成領域に照射される光であって、露光ステージによって反射されて反射電極形成領域に到達してしまう光を、十分に遮ることができるものであれば良い。つまり、遮光膜１２６の厚みと幅は、照射光の波長、周波数、照射角度のずれ又は照射時間などの照射条件や、遮光膜の材質などによって決まる。例えば照射条件が３００ｍＪ／ｃｍ^２であり、遮光膜の材質がモリブデンであるなら、遮光膜１２６の厚みＴは０．３〜０．６マイクロメータ、幅Ｗは約６マイクロメータが好ましい。
【００２０】
図２は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の概略平面図である。図２に示すように、複数の信号線２０２とこれと直交する複数の走査線２０４がマトリクス状に配置され、このマトリクスの各格子（画素）毎に透過領域と１３００と反射領域１３２０が形成されている。また、走査線２０４と並行に補助容量線２０６が形成されている。そして、前記の如く、透過領域１３００と反射領域１３２０の境界下に遮光膜１２６は形成されるため、図２の概略平面図では透過領域１３００と反射領域１３２０との間に遮光膜１２６が表れる。つまり、遮光膜１２６は透過領域１３００を縁取るように形成される。
【００２１】
一方、図１に示すように、カラーフィルター基板１４０は、透明なガラス１４２の表面にカラーレジスト１４４Ｒ（赤）、１４４Ｇ（緑）、１４４Ｂ（青）が形成され、カラーレジスト１４４の表面に透明電極１４６が形成され、さらに透明電極１４６の表面を覆うように図示しない配光膜が形成されている。
【００２２】
また、図１に示す液晶表示装置では、反射表示時と透過表示時とで液晶１８０を通過する光の経路長が異なる。つまり、透過表示時には、バックライト１９０からの透過光が１回だけ液晶１８０を通過するのに対し、反射表示時にはカラーレジスト１４４側から入射した外光が液晶１８０を通過し、反射電極１３２で反射して再び液晶１８０を通過する。このため、もし反射電極１３２の高さと透明電極１３０の高さとが同じなら、反射光が液晶１８０を通過する距離は、透過光が液晶１８０を通過する距離よりも長くなる。従って、表示時と透過表示時のそれぞれにおいて最適な光学特性を得るために、反射電極１３２上のセルギャップと透明電極１３０上のセルギャップのそれぞれについて最適な設計をする必要がある。そこで、図１に示すように、反射電極１３２下の絶縁膜１２８を、透明電極１３０下の絶縁膜１２８よりも厚くすることによって、外光が液晶１８０を通過する距離とバックライト光が液晶１８０を通過する距離とを調整している。かかる通過距離調整のために透明電極１３０を形成する領域の絶縁膜のみを露光し、その後、現像、ポストベークを行う。
【００２３】
次に、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、第１実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。第１実施形態の製造方法の主な特徴は、図３（Ａ）に示すようにガラス基板１２２の上に遮光膜１２６を形成し、図３（Ｂ）に示すようにガラス１２２及び遮光膜１２６の上に、エネルギー照射に対し感光性を有する絶縁膜１２８を形成し、図３（Ｃ）に示すようにマスク２０８を用いて絶縁膜１２８の透過領域にのみ選択的にエネルギー照射を行うことにある。
【００２４】
図３（Ｃ）に示すように、露光ステージ２１０に基板吸着用の穴２１２などがあると、穴２１２の部分では照射光は反射することなく露光ステージ２１０の下へ進む。一方、穴以外の部分２１４で反射した光は、ガラス１２２内を再度進むが、遮光膜１２６によって遮られるため、絶縁膜１２８には到達しない。よって、穴２１２の上に位置する絶縁膜であっても、穴以外の部分２１４の上に位置する絶縁膜であっても受光量は同じである。
【００２５】
（１）反射電極下部の絶縁膜が厚く、透明電極下部の絶縁膜が薄くなるようにパターン形成され、かつ透過領域１３００を縁取るように遮光膜１２６を形成した第１実施形態の液晶表示器と、（２）反射電極下部の絶縁膜が厚く、透明電極下部の絶縁膜が薄くなるようにパターン形成されているが、遮光膜１２６を形成していない従来の液晶表示器とについて、表示ムラの発生を比較した。遮光膜を有しない従来の液晶表示器では７０％の表示ムラが視認されたのに対し、遮光膜を有する第１実施形態の液晶表示器では表示ムラは視認されなかった。
【００２６】
上記の如く、第１実施形態によれば、穴２１２の上に位置する絶縁膜であっても、穴以外の部分２１４の上に位置する絶縁膜であっても受光量は同じであるから、穴２１２の上に位置するパターンは幅が狭く、穴以外の部分２１４の上に位置するパターンは幅が広くなるという問題は生じない。よって、パターン幅の相違に起因する表示ムラは発生しない。
【００２７】
なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）では説明の都合上、ＴＦＴ１２４を省略している。しかし、製造工程を少なくすることによって、製造時間を短縮し、かつ製造コストを削減するためには、ＴＦＴ１２４と遮蔽膜１２６とを同一の材料によって同時に形成することが好ましい。
【００２８】
（第２の実施の形態）
前述の第１実施形態では、露光ステージの光反射率が均一ではないことに起因する表示ムラの発生を、ガラス１２２と絶縁膜１２８との間の所定位置に遮光膜１２６を設けることによって解消したが、第２実施形態ではＴＦＴ基板１２０の裏面全体に反射膜などを設けることによって、表示ムラの発生を防止する。
【００２９】
次に、図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、第２実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。第２実施形態の製造方法の主な特徴は、図４（Ａ）に示すようにガラス４０２の下に反射膜４０４を形成し、図４（Ｂ）に示すようにガラス４０２の上に、エネルギー照射に対し感光性を有する絶縁膜４０６を形成し、図４（Ｃ）に示すようにマスク４２０を用いて絶縁膜４０６の透過領域にのみ選択的にエネルギー照射を行うことにある。
【００３０】
以下、第２実施形態をより具体的に説明する。まず、４００ｍｍ×５００ｍｍのガラス４０２の裏面に、反射膜４０４として厚み５０ｎｍのクロム膜を均一に成膜する（図４（Ａ））。次に、ガラス４０２の表面に、ＴＦＴを形成する通常のプロセスと同様に成膜及びパターンニングを繰り返し、ＴＦＴ，電極配線及び表示電極を形成するが、説明の都合上、図４（Ａ）〜（Ｃ）にはＴＦＴ，電極配線及び表示電極は図示しない。
【００３１】
次に、ＴＦＴ等が形成されたガラス４０２上に感光性有機材料を塗布し、絶縁膜４０６を形成する（図４（Ｂ））。さらに、反射膜４０４及び絶縁膜４０６などが形成されたガラス４０２を、露光ステージ４１０上に設置する。露光ステージ４１０には真空吸着用、基板突き上げ用の穴４１２が設けられている。そして、マスク４２０を用いて、光源４２２の光を透過領域にのみ照射する。透過領域に照射された光は、ガラス４０２の裏面に透過することなく、反射膜４０４によって反射され、再びガラス４０２及び絶縁膜４０６を透過し、マスク４２０側へ戻ってくる。このため光が照射された場所がどこであるかにかかわらず、具体的には穴４１２の上であるか否かにかかわらず、絶縁膜４０６の受光量は同じである。よって、感光性を有する絶縁膜４０６を露光し、現像等することによって形成される凹凸部の寸法、形状は穴４１２の上であるか否かにかかわらず、ばらつきは生じない。従って、かかる凹凸部の寸法、形状のばらつきに起因する反射輝度のばらつき、表示ムラが視認されることはない。
【００３２】
ガラス４０２の裏面に反射膜４０４を成膜する代わりに、遮光フィルムを貼付しても同様の効果が得られる。また、ガラス４０２の裏面に光拡散フィルムを貼付しても同様の効果が得られる。なぜなら、遮光フィルムによって、露光ステージ４１０側への光の進行を遮ることができれば、穴４１２の上であっても、穴４１２がない部分の上であっても絶縁膜４０６に届く反射光の量は０となるので、反射光の量に差は生じないからである。また、拡散フィルムによって、露光ステージ４１０側へ進む光を拡散することができれば、穴４１２の上であっても、穴４１２がない部分の上であっても絶縁膜４０６に届く反射光の量はほぼ同じとなるので、やはり反射光の量に差が生じないからである。
【００３３】
なお、絶縁膜４０６に凹凸部を形成した後、凹部には透明電極を形成して、透過領域とし、また凸部には反射電極を形成して、反射領域とする。透明電極としてはＩＴＯ膜が好ましく、また反射電極としてはモリブデン膜、アルミニウム膜が好ましい。さらに、反射領域となる凸部表面は、より微少な凹凸を形成することによって適度に光を拡散し、反射表示時の視角を広げることが好ましい。
【００３４】
かかる構成によれば、露光ステージ４１０の穴４１２の上に位置「する」絶縁膜４０６の総受光量と、穴４１２の上に位置「しない」絶縁膜４０６の総受光量とは同じになる。よって、絶縁膜４０６に形成されるパターンサイズが、露光ステージ４１０の穴４１２の上か否かによって異なることはなく、穴４１２の上か否かによってパターンサイズが異なることに起因する表示ムラが視認されることはない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、露光ステージ表面に光の反射率が均一でない部分が存在しても、感光性樹脂が露光ステージ側から受け取る光量を０にする又は均一化することができるので、輝度ムラなどの表示ムラのない液晶表示装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の概略平面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程図である。
【図４】第２の実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程図である。
【図５】従来の露光時における反射光の影響を説明するための図である。
【符号の説明】
１２０…ＴＦＴ基板、１２２…ガラス、１２４…ＴＦＴ、１２６…遮光膜、１２８…絶縁膜、１３０…透明電極、１３２…反射電極

Claims (6)

1. 基板の上に形成された薄膜トランジスタと、前記基板上及び前記薄膜トランジスタ上に形成され、かつ厚さが異なる第１領域と第２領域とを有する絶縁膜を備える液晶表示器であって、
   前記第１領域と前記第２領域との境界下に遮光膜が設けられていることを特徴とする液晶表示器。
2. さらに、前記第１領域上に透明電極膜が形成され、前記第２領域上に反射電極膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示器。
3. 前記遮光膜の材料が前記薄膜トランジスタの材料と同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示器。
4. 基板の上に遮光膜を形成するステップと、
   前記基板及び前記遮光膜の上に感光性を有する絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜のパターン領域と非パターン領域の境界下に前記遮光膜が位置するように露光を行う露光ステップと、
   を含むことを特徴とする液晶表示器の製造方法。
5. 前記遮光膜形成時に前記遮光膜と同一の材料を用いて薄膜トランジスタも形成することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示器の製造方法。
6. 基板の裏面に光反射膜、遮光膜又は光拡散膜を形成するステップと、
   前記基板の表面に感光性を有する絶縁膜を形成するステップと、
   前記絶縁膜のパターン領域に露光を行う露光ステップと、を含むことを特徴とする液晶表示器の製造方法。

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