JP2000137242A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング能動素子の電気特性を低下させ
ず、パタニング性向上による開口率のアップができる液
晶表示装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 画素電極９と画素電極９を駆動するスイ
ッチング能動素子４との間にＲＧＢ着色膜６を備えたカ
ラーフィルタオンアレイ基板１と、画素電極９の対向電
極を有する対向基板２とを有し、これらアレイ基板１と
対向基板２との間隙に液晶２３を封入した液晶表示装置
において、スイッチング能動素子部４上に絶縁膜１１を
形成する。これにより、スイッチング能動素子４のソー
スおよびドレインが絶縁膜１１により覆われて、スイッ
チング能動素子４に絶縁性の悪い膜が直に接することが
防止され、スイッチング能動素子４の電気特性が低下す
ることが防止されて、パネル表示特性の低下を招かな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
びその製造方法に関し、特に、液晶表示装置のカラー化
を目的として、画素電極を駆動するためのスイッチング
能動素子が形成されたアレイ基板の表面にカラーフィル
タを設けた、カラーフィルタオンアレイ型の液晶表示装
置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆ
ｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ、以下「ＴＦＴ」と称す
る）型の液晶表示装置（以下「液晶パネル」と称する）
の断面構成を、図６に示す。このＴＦＴ型液晶パネル４
５は、アレイ基板３１と、カラーフィルタ基板３２とを
有する。このうちアレイ基板３１には、ガラス基板３３
上に信号線および走査線が共に形成されるスイッチング
能動素子３４と、平坦化膜３８と、透明電極３９とが形
成されている。カラーフィルタ基板３２においては、ガ
ラス基板３３Ａ上に、遮光膜３５とカラーフィルタ３６
と透明電極３９Ａとが形成されている。これらアレイ基
板３１とカラーフィルタ基板３２との相対向する面に
は、配向膜４０，４０Ａが形成されている。そして、ガ
ラス基板３３，３３Ａの周辺部がシール材４１で固着さ
れ、球状のスペーサ４２を介して液晶４３が充填される
ことで、液晶パネル４５が形成されている。なお、液晶
パネル４５の用途に応じて、パネル表裏面に偏光板４
４，４４Ａが貼り付けられる。

【０００３】このような従来のＴＦＴ型の液晶パネル４
５においては、アレイ基板３１とカラーフィルタ基板３
２とを組み合わせる工程において、位置合わせ精度の問
題が生じる。このため、パタン設計の段階において、こ
の位置合わせ誤差を見込み、カラーフィルタ３６上に形
成されている遮光膜３５のパタン幅を広くし、位置ズレ
不良が発生しにくい設計をしている。なお、遮光膜３５
のパタン幅を広くすることにより、画素開口率が小さく
なり、液晶パネル４５の表示品位として暗いものとな
る。

【０００４】ところで、近年、液晶パネルの高輝度化の
実現のため、画素の高開口化が求められている。このた
め、画素の高開口化に伴って、製造設備における更なる
高精度アライメント技術の開発が行われている。しか
し、工法上、これ以上の高開口化は困難な状況になって
いる。

【０００５】そこで、近年、図７に示すように、アレイ
基板３１上にカラーフィルタ３６を形成して組立時にア
ライメントを不要としたカラーフィルタオンアレイ構造
の開発が行われ、またその技術開示が行われている。こ
のカラーフィルタオンアレイ構造により、カラーフィル
タ３６が形成されたアレイ基板３１と全面に電極が形成
された対向基板とのアライメントが不要となり、基板を
組み立てる際の位置ズレ不良が無くなると共に、アレイ
メント作業が不要になって、工程を簡略化できる。ま
た、両基板を組み合わせる際の位置合わせ精度の問題が
生じないため、この位置合わせ誤差を見込まなくてもよ
いパタン設計ができ、遮光膜のパタン幅を更に狭くした
究極の超高開口化が実現できる。

【０００６】また、これらカラーフィルタオンアレイに
おけるカラーフィルタ形成方法として、染色法，顔料分
散法，電着法，フィルム転写法等の工法が開発され、そ
れぞれ開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなカ
ラーフィルタ製造方法をカラーフィルタオンアレイに応
用するには、図７にその断面構成を示すように、カラー
フィルタ３６をスイッチング能動素子３４上に形成した
上、このカラーフィルタ３６にコンタクトホール３７を
形成し、画素電極３９とこの画素電極３９を駆動するス
イッチング能動素子３４とに電気的導電処理を施して、
両者を導通させることが必要である。

【０００８】すなわち、カラーフィルタ３６がスイッチ
ング能動素子３４に直に接触するため、カラーフィルタ
３６の絶縁性が要求され、カラーフィルタ３６の体積抵
抗値が小さい場合には、スイッチング能動素子３４のソ
ース，ドレイン間にリーク電流が生じ、スイッチング能
動素子３４の電気特性が低下し、ひいては表示特性の低
下を招くという課題がある。この場合に、スイッチング
能動素子３４のソース，ドレイン間にリーク電流が生じ
ないようなカラーフィルタ３６を用いようとすると、カ
ラーフィルタ３６の体積抵抗値として１０¹²Ω・ｃｍ以
上が望ましい。

【０００９】その中で、カラーフィルタ材の１つとして
ブラックレジストを用いる場合があるが、ブラックレジ
ストとして前記体積抵抗値を満たすためには、着色材，
樹脂，架橋剤等の材料選択範囲を限定しなければなら
ず、これにより、ブラックレジストのパタニング性の低
下およびそのパタニング性低下により開口率低下を招く
こととなっている。

【００１０】本発明は、このような課題を解決するもの
で、スイッチング能動素子の電気特性を低下させず、パ
タニング性向上による開口率のアップができる液晶表示
装置およびその製造方法を提供することを目的とするも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、スイッチング能動素子上に絶縁膜を形成
するものであり、これにより、スイッチング能動素子の
電気特性を低下させず、パタニング性向上による開口率
のアップができる液晶表示装置およびその製造方法を提
供することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】請求項１記載の本発明は、画素電
極と前記画素電極を駆動するスイッチング能動素子との
間に着色層を設けたアレイ基板と、前記画素電極の対向
電極を有する対向基板とを有し、これらアレイ基板と対
向基板との間隙に液晶を封入した液晶表示装置におい
て、前記スイッチング能動素子部上に絶縁膜を形成した
ことを特徴とするものである。

【００１３】これにより、スイッチング能動素子のソー
スおよびドレインが絶縁膜により覆われて、スイッチン
グ能動素子に絶縁性の悪い膜が直に接することが防止さ
れ、スイッチング能動素子のソース、ドレイン間にリー
ク電流が生じることないため、スイッチング能動素子の
電気特性が低下することが防止され、パネル表示特性の
低下を招かない。

【００１４】請求項２記載の本発明は、絶縁膜として樹
脂膜を用いたことを特徴としたものである。請求項３記
載の本発明は、樹脂膜として着色樹脂膜を用いたことを
特徴としたものである。すなわち、着色樹脂膜を形成し
た後、ブラックマスク（遮光膜）などを形成するもので
ある。

【００１５】請求項４記載の本発明は、絶縁膜として無
機膜を用いたことを特徴としたものである。請求項５記
載の本発明は、無機膜としてＳｉＮｘ膜を用いたことを
特徴としたものである。

【００１６】請求項６記載の本発明は、画素電極と前記
画素電極を駆動するスイッチング能動素子との間に着色
層を設けたアレイ基板と、前記画素電極の対向電極を有
する対向基板とを対向させて配置し、これらアレイ基板
と対向基板との間隙に液晶を封入することで液晶表示装
置を製造するに際し、前記スイッチング能動素子部上に
絶縁膜を形成して、スイッチング能動素子のソースおよ
びドレインを絶縁膜により覆うことを特徴とした液晶表
示装置の製造方法である。

【００１７】この製造方法によれば、スイッチング能動
素子のソースおよびドレインが絶縁膜により覆われて、
スイッチング能動素子に絶縁性の悪い膜が直に接するこ
とが防止され、スイッチング能動素子のソース、ドレイ
ン間にリーク電流が生じることないため、スイッチング
能動素子の電気特性が低下することが防止され、パネル
表示特性の低下を招かない。

【００１８】請求項７記載の本発明は、絶縁膜として樹
脂膜を用いたことを特徴とした液晶表示装置の製造方法
である。請求項８記載の本発明は、樹脂膜として着色樹
脂膜を用いたことを特徴とした液晶表示装置の製造方法
である。

【００１９】請求項９記載の本発明は、絶縁膜として無
機膜を用いたことを特徴とした液晶表示装置の製造方法
である。請求項１０記載の本発明は、無機膜としてＳｉ
Ｎｘ膜を用いたことを特徴とした液晶表示装置の製造方
法である。

【００２０】（実施の形態１）以下、本発明の第１の実
施の形態に基づく液晶表示装置およびその製造方法につ
いて、図１の液晶パネルの断面図と、図２のカラーフィ
ルタが形成されたアレイ基板の形成工程を示す基板の断
面図とを用いながら説明する。

【００２１】カラーフィルタが形成されたアレイ基板の
形成に際しては、まず、図２（ａ）に示すように、ガラ
ス基板３上に、スイッチング能動素子４を、一般的な半
導体薄膜成膜と、絶縁膜成膜と、フォトリソ法によるエ
ッチングとを繰り返すことにより形成する。次に、同図
（ｂ）に示すように、スイッチング能動素子４上に所要
パターン形状に形成した絶縁膜１１を形成する。さら
に、同図（ｃ），（ｄ）に示すように、スイッチング能
動素子４上に絶縁膜１１を形成したガラス基板３上に、
顔料を分散したブラックレジストを塗布し、フォトリソ
法により遮光膜５を所要パターン形状に形成する。この
後、同様にしてＲＧＢ着色層６を形成する。このフォト
リソ法に用いる露光機としては、プロキシミティ露光装
置が好適である。ただし、パタニング精度を向上させる
ためには、ミラープロジェクション露光装置を用いても
よい。

【００２２】この後、場合によっては同図（ｅ）に示す
ようにＲＧＢ着色層６上に平坦化膜８を塗布する。この
平坦化膜８としては、アクリル系の感光性タイプの樹脂
が好適である。この場合、上記のようにしてコンタクト
ホール形成部７上に塗布された平坦化膜８に、フォトリ
ソ法によりコンタクトホール７Ａを形成する。最後に、
同図（ｆ）に示すようにＩＴＯスパッタ法により全面に
透明電極を形成し、その上でフォトリソ法によって画素
電極９をパタニングすることにより、コンタクトホール
７Ａを介してスイッチング能動素子４と電気的に導通さ
れた画素電極９を形成することができる。これにより、
カラーフィルタオンアレイ基板１が製造される。

【００２３】図１は、上記のようにして製造されたカラ
ーフィルタオンアレイ基板１を用いたＴＦＴ型液晶パネ
ルの断面図である。このＴＦＴ型液晶パネルを製造する
際には、まず、上記のカラーフィルタオンアレイ基板１
と、ガラス基板３Ａの上に透明電極９Ａが形成された対
向基板２との相対向する面に、配向膜１０，１０Ａをそ
れぞれ形成する。次に、両ガラス基板３，３Ａの周辺部
をシール材２１で閉じ、球状のスペーサ２２を介して、
アレイ基板１と対向基板２とを固着し、その間隙に液晶
２３を充填するものである。

【００２４】このＴＦＴ型液晶パネルによれば、カラー
フィルタオンアレイ基板１におけるスイッチング能動素
子４のソースおよびドレインが絶縁膜１１により覆われ
て、スイッチング能動素子４に絶縁性の悪い膜が直に接
することが防止され、スイッチング能動素子４のソー
ス、ドレイン間にリーク電流が生じることがない。した
がって、スイッチング能動素子４の電気特性が低下する
ことが防止され、パネル表示特性の低下を招かない。

【００２５】（実施の形態２）以下、本発明の第２の実
施の形態に基づく液晶表示装置の製造方法について、図
２の液晶パネルのカラーフィルタの形成工程を示す基板
断面図を用いて説明する。

【００２６】カラーフィルタの形成に際しては、まず、
図２（ａ）に示すように、ガラス基板３上に、スイッチ
ング能動素子４を、一般的な半導体薄膜成膜と、絶縁膜
成膜と、フォトリソ法によるエッチングとを繰り返すこ
とにより形成する。次に、同図（ｂ）に示すように、ス
イッチング能動素子４上に所要パターン形状にスピンナ
ーを用いて樹脂膜１１Ａを形成する。今回、樹脂膜の樹
脂材料として、アクリル樹脂を用いた。次に、露光、現
像を行うことにより、所要パターン形状に形成された樹
脂膜１１Ａによる絶縁膜１１が形成される。これ以降の
遮光膜５およびＲＧＢ着色層６の形成以降は、上記第１
の実施の形態と同様である。

【００２７】このＴＦＴ型液晶パネルによれば、カラー
フィルタオンアレイ基板１におけるスイッチング能動素
子４のソースおよびドレインが樹脂膜１１Ａからなる絶
縁膜１１により覆われて、スイッチング能動素子４に絶
縁性の悪い膜が直に接することが防止され、スイッチン
グ能動素子４のソース、ドレイン間にリーク電流が生じ
ることがなく、スイッチング能動素子４の電気特性が低
下することが防止され、パネル表示特性の低下を招かな
い。

【００２８】（実施の形態３）以下、本発明の第３の実
施の形態に基づく液晶表示装置の製造方法について、図
３の液晶パネルのカラーフィルタの形成工程を示す基板
断面図を用いて説明する。

【００２９】まず、図３（ａ）に示すように、スイッチ
ング能動素子４をガラス基板３上に形成する。次に、同
図（ｂ）に示すように、スイッチング能動素子４を形成
したガラス基板３上に絶縁性を有する着色レジストを塗
布する。この後、第１，第２，第３のネガ型感光性樹脂
膜をそれぞれ塗布，露光，現像を繰り返すことにより所
要パターン形状に着色樹脂膜としての着色レジスト膜６
Ａを形成する。これにより、絶縁膜としても機能する着
色レジスト膜６Ａを形成することができる。この後、ブ
ラックレジストをフォトリソによりパタニングしてブラ
ックマスク（遮光膜）５を形成した。これ以降の工程は
上記第１の実施の形態と同様である。

【００３０】このＴＦＴ型液晶パネルによれば、カラー
フィルタオンアレイ基板１におけるスイッチング能動素
子４のソースおよびドレインが絶縁性を有する着色レジ
スト膜６Ａにより覆われて、スイッチング能動素子４に
絶縁性の悪い膜が直に接することが防止され、スイッチ
ング能動素子４のソース、ドレイン間にリーク電流が生
じることがなく、スイッチング能動素子４の電気特性が
低下することが防止され、パネル表示特性の低下を招か
ない。

【００３１】（実施の形態４）以下、本発明の第４の実
施の形態に基づく液晶表示装置の製造方法について、図
４，図５の液晶パネルのカラーフィルタの形成工程を示
す基板断面図を用いて説明する。

【００３２】カラーフィルタが形成されたアレイ基板の
形成に際しては、まず、図４（ａ）に示すように、ガラ
ス基板３上に、スイッチング能動素子４を、一般的な半
導体薄膜成膜と、絶縁膜成膜と、フォトリソ法によるエ
ッチングとを繰り返すことにより形成する。次に、同図
（ｂ）に示すように、スイッチング能動素子４を形成し
たガラス基板３上に絶縁性を有する無機膜１２を成膜す
る。更に、同図（ｃ）〜（ｅ）、図５（ａ）に示すよう
に、この無機膜１２上にレジスト１３を塗布，露光，現
像，無機膜１２のエッチングにより、所要パターン形状
に形成した無機膜１２を形成できる。この後、この上に
ブラックレジスト（遮光膜）５、着色レジスト膜６をフ
ォトリソ法にてパタニングし、所要パターン形状のカラ
ーフィルタを形成する。これ以降の工程は上記第１の実
施の形態と同様である。

【００３３】このＴＦＴ型液晶パネルによれば、カラー
フィルタオンアレイ基板１におけるスイッチング能動素
子４のソースおよびドレインが無機膜１２により覆われ
て、スイッチング能動素子４に絶縁性の悪い膜が直に接
することが防止され、スイッチング能動素子４のソー
ス、ドレイン間にリーク電流が生じることがなく、スイ
ッチング能動素子４の電気特性が低下することが防止さ
れ、パネル表示特性の低下を招かない。

【００３４】（実施の形態５）以下、本発明の実施の形
態に基づく液晶表示装置の製造方法について、図４、図
５の液晶パネルのカラーフィルタの形成工程を示す基板
断面図を用いて説明する。

【００３５】カラーフィルタが形成されたアレイ基板の
形成に際しては、まず、図４（ａ）に示すように、ガラ
ス基板３上に、スイッチング能動素子４を、一般的な半
導体薄膜成膜と、絶縁膜成膜と、フォトリソ法によるエ
ッチングとを繰り返すことにより形成する。次に、同図
（ｂ）に示すように、スイッチング能動素子４を形成し
たガラス基板３上に絶縁膜（および無機膜）としてのＳ
ｉＮｘ膜１２Ａを成膜する。更に、同図（ｃ）〜（ｆ）
に示すように、このＳｉＮｘ膜１２Ａ上にレジスト１３
を塗布、露光、現像して、ドライエッチングにより所要
パターン形状に形成したＳｉＮｘ膜１２Ａを形成する。
この後、この上にブラックレジスト（遮光膜）５、ＲＧ
Ｂ着色レジスト膜６ををフォトリソ法にてパタニングし
て所要パターン形状のカラーフィルタを形成する。これ
以降の工程は上記第１の実施の形態と同様である。

【００３６】このＴＦＴ型液晶パネルによれば、カラー
フィルタオンアレイ基板１におけるスイッチング能動素
子４のソースおよびドレインがＳｉＮｘ膜１２Ａにより
覆われて、スイッチング能動素子４に絶縁性の悪い膜が
直に接することが防止され、スイッチング能動素子４の
ソース、ドレイン間にリーク電流が生じることがなく、
スイッチング能動素子４の電気特性が低下することが防
止され、パネル表示特性の低下を招かない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、スイッ
チング能動素子上に絶縁膜を形成することにより、スイ
ッチング能動素子の電気特性が低下すること、ひいては
液晶表示装置の表示特性の低下することを防止でき、ま
た、この上に形成するブラックレジスト材料の選択範囲
を広くすることもでき、パタニング性向上による開口率
のアップができるとともに、製造工程の合理化が実現で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルタオンアレイ基板を用いた本発明
の実施の形態の液晶表示装置の断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１，第２の実施
の形態の液晶表示装置の製造方法にかかる絶縁膜を形成
したカラーフィルタオンアレイ基板製造時の工程毎の断
面図である。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第３の液晶表示装
置の製造方法にかかる、ＲＧＢ着色膜を絶縁膜としたカ
ラーフィルタオンアレイ基板製造時の工程毎の断面図で
ある。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第４，第５の液晶
表示装置の製造方法にかかる、無機膜を絶縁膜としたカ
ラーフィルタオンアレイ基板製造時の工程毎の断面図で
ある。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第４，第５の液晶
表示装置の製造方法にかかる、無機膜を絶縁膜としたカ
ラーフィルタオンアレイ基板製造時の工程毎の断面図で
ある。

【図６】一般的なＴＦＴ型の液晶表示装置の断面図であ
る。

【図７】一般的なカラーフィルタオンアレイ基板の断面
図である。

【符号の説明】

１ カラーフィルタオンアレイ基板 ２ 対向基板 ４ スイッチング能動素子 ５ 遮光膜 ６ ＲＧＢ着色膜 ６Ａ 着色レジスト膜 ８ 平坦化膜 ９ 画素電極 ９Ａ 対向電極 １１ 絶縁膜 １１Ａ 樹脂膜 １２ 無機膜 １２Ａ ＳｉＮｘ膜 ２３ 液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 HA03 HB03X HC01 HC12 HD05 HD06 LA04 LA15 2H091 FA02Y FA35Y FC02 FC05 FC26 FD04 GA07 GA13 LA03 LA15 LA30 2H092 HA28 JA24 JB52 JB56 MA05 MA10 MA13 MA16 MA17 MA35 NA07 NA22 PA08 PA09

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素電極と前記画素電極を駆動するスイ
   ッチング能動素子との間に着色層を設けたアレイ基板
   と、前記画素電極の対向電極を有する対向基板とを有
   し、これらアレイ基板と対向基板との間隙に液晶を封入
   した液晶表示装置において、前記スイッチング能動素子
   部上に絶縁膜を形成したことを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 絶縁膜として樹脂膜を用いたことを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 樹脂膜として着色樹脂膜を用いたことを
   特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 絶縁膜として無機膜を用いたことを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 無機膜としてＳｉＮｘ膜を用いたことを
   特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 画素電極と前記画素電極を駆動するスイ
   ッチング能動素子との間に着色層を設けたアレイ基板
   と、前記画素電極の対向電極を有する対向基板とを対向
   させて配置し、これらアレイ基板と対向基板との間隙に
   液晶を封入することで液晶表示装置を製造するに際し、
   前記スイッチング能動素子部上に絶縁膜を形成して、ス
   イッチング能動素子のソースおよびドレインを絶縁膜に
   より覆うことを特徴とした液晶表示装置の製造方法。
7. 【請求項７】 絶縁膜として樹脂膜を用いたことを特徴
   とする請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 【請求項８】 樹脂膜として着色樹脂膜を用いたことを
   特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 絶縁膜として無機膜を用いたことを特徴
   とする請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 無機膜としてＳｉＮｘ膜を用いたこと
    を特徴とする請求項９記載の液晶表示装置の製造方法。