JP2000298287A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂ＢＭを用いたカラーフィルタで、ＢＭパ
ターンの悪いエッジ形状やパターンずれに起因する画像
表示むらの発生を防止する。 【解決手段】 カラーフィルタ基板とアレイ基板を貼り
合わせた液晶表示パネルにおいて、アレイ基板の表示画
素領域における少なくともソース線１０ｓの直線部分１
１ｓと、それに対向するカラーフィルタ基板の表示画素
領域における遮光膜４部分とが、ソース線１０ｓの領域
内で対向するようにする。すなわち、遮光膜４の線幅Ｘ
１をソース線１０ｓの線幅Ｙ１より小さくする。これに
より、遮光膜４のパターンエッジが遮光効果のある金属
膜のソース線１０ｓに隠れて、表示むらの発生を防止す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＦＴ型液晶表示
装置のカラー化を目的としたカラーフィルタ基板および
ＴＦＴ型液晶表示装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の薄膜トランジスタ（Ｔｈ
ｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ、以下「ＴＦ
Ｔ」と称する）型の液晶表示装置（以下「液晶パネル」
と称する）の一例を示す断面模式図であり、図９はその
液晶パネルの表示領域の構成を示す平面図である。

【０００３】図８に示すように、スイッチング能動素子
（以下「能動素子」と称す）３が形成されたアレイ基板
１５と、ＲＧＢの着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂが形成された
カラーフィルタ基板２１とをスペーサ１２を介してシー
ル材１４にて貼り合わせ、両基板の間隙部に液晶１３が
封入されて、液晶パネルが構成されている。

【０００４】このように構成された液晶パネルのアレイ
基板１５の一例として、まず、アレイ基板１５は、ガラ
ス基板２ｂの上に、ソース線１０ｓおよびゲート線１０
ｇに接続された能動素子３がマトリックス状に配置さ
れ、その上に平坦化膜５が形成されている。さらに、こ
の平坦化膜５には、コンタクトホール７が形成されてお
り、能動素子３と画素電極８ｂが電気的に導通された構
成となっている。

【０００５】一方、カラーフィルタ基板２１は、ガラス
基板２ａの上にＲＧＢの着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂが形成
され、その間を埋めるようにマトリックス状の遮光膜４
が形成され、さらにその上には透明電極８ａが形成され
ている。

【０００６】これらアレイ基板１５とカラーフィルタ基
板２１との相対向する面には、それぞれ配向膜９ａ、９
ｂが形成されており、液晶パネルの表裏面には、用途に
応じて偏光板が貼り付けられる。

【０００７】また、これらカラーフィルタ基板の遮光膜
４として、クロム膜や顔料分散した樹脂ブラック等が用
いられる。また、カラーフィルタ基板の着色膜６Ｒ、６
Ｇ、６Ｂの形成方法として、染色法、顔料分散法、印刷
法、電着法、フィルム転写法、インクジェット法等の工
法が開発され、それぞれ開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のカラーフィルタ方式のうち、樹脂ＢＭ（ＢｌａｃｋＭ
ａｔｒｉｘ）を用いたカラーフィルタにおいては、ＢＭ
のパターニング精度の点で問題があり、このカラーフィ
ルタを用いて液晶パネル化し、画像表示をした場合、表
示むらが発生するという課題があった。さらに、下記に
樹脂ＢＭを用いたカラーフィルタ形成法を２方式説明す
るが、いずれの場合においても上記同様の課題があっ
た。以下、その２方式について説明する。

【０００９】まず、第１方式のカラーフィルタ製造時の
工程断面を図４に、その完成平面およびアレイ基板と貼
り合わせた液晶パネルの平面を図５にそれぞれ示す。こ
の方式は、樹脂ＢＭを先に形成した後、この上に着色膜
６Ｒ、６Ｇ、６Ｂをパターンニングしてカラーフィルタ
基板２１を製造するものである。以下、その製造方法を
詳述する。

【００１０】図４（ａ）に示すように、ガラス基板２ａ
上に黒色顔料分散の樹脂ブラック４ａ膜を形成する。次
に、図４（ｂ）に示すように、フォトマスク１７ａを用
いて露光１８、現像することにより、図４（ｃ）のよう
にＢＭの所要パターン形状にパターニングする。この
後、図４（ｄ）に示すように、この上にＲ色顔料分散の
樹脂膜６Ｒを形成した後、フォトマスク１７ｂを用いて
フォトリソ法により、図４（ｅ）のようにＲパターンを
形成する。これを３色繰り返すことにより、図４（ｆ）
に示すようにＲＧＢを形成し、所望のカラーフィルタが
得られる。

【００１１】この方式においては、樹脂ブラック４ａを
フォトリソ法でパターニングする際、画素パターン形状
が悪い場合には、図５（ａ）にその平面を示したよう
に、画素エッジ形状（樹脂ブラック４ａのエッジ）の悪
いカラーフィルタとなる。このため、図５（ｂ）に示す
ように、アレイ基板と貼り合わせてパネル化した際、ソ
ース線１０ｓの直線部分１１ｓ（ゲート線と交わらない
ソース線のみの部分）の線幅より樹脂ブラック４ａの線
幅の方が広いため、この樹脂ブラック４ａの悪いエッジ
形状が表示品位を悪くし、表示むらのあるものとなる場
合があった。

【００１２】次に、第２方式のカラーフィルタ製造工程
時の断面を図６に、その完成平面およびアレイ基板と貼
り合わせた液晶パネルの平面を図７にそれぞれ示す。こ
の方式は、着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを形成した後、この
上に樹脂ブラック４ｂ膜を形成し、裏面から露光するこ
とにより着色膜の間隙部に樹脂ブラック４ｂを形成する
ものである。以下、詳述する。

【００１３】図６（ａ）に示すように、ガラス基板２ａ
上にＲ色顔料分散の樹脂膜６Ｒを形成する。次に、図６
（ｂ）に示すように、フォトマスク１７ｂを用いて露光
１８、現像することにより、図６（ｃ）のように所要の
Ｒパターンをパターニングする。この後、このＲパター
ンに合わせて、図６（ｄ）のようにＧパターン、Ｂパタ
ーンをそれぞれ形成する。最後に、図６（ｅ）に示すよ
うに、この上に樹脂ブラック４ｂ膜を形成した後、裏面
から露光することにより、図６（ｆ）に示すような所望
のカラーフィルタが形成される。なお、裏面から露光す
る際、パネルパターンの周辺部を露光させないように、
裏面露光用のマスク１９を用いてパターニングする。さ
らに、着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの中にも、光遮光剤を含
有させ、着色膜上の樹脂ブラック４ｂ膜にも光を当てな
いようにし、現像によりこの部分の樹脂ブラックも除去
するものである。

【００１４】この方式においては、図７（ａ）に示すよ
うに、Ｒ、Ｇ、Ｂパターンのそれぞれのパターニング位
置が、露光機のパターニング精度により微妙にずれるた
め、この間隙部に形成された樹脂ブラック４ｂの形状が
色ごとにずれたものになる。このため、図７（ｂ）に示
すように、このずれにより、アレイ基板と貼り合わせて
パネル化した際、ソース線１０ｓの直線部分１１ｓ（ゲ
ート線と交わらないソース線のみの部分）の線幅より樹
脂ブラック４ｂの線幅の方が広いため、表示むらのある
ものとなる場合があった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本発明は、カラーフィルタ基板とアレイ基板を
貼り合わせた液晶表示パネルにおいて、アレイ基板の表
示画素領域におけるソース線またはゲート線の直線部分
と、それに対向するカラーフィルタ基板の表示画素領域
における遮光膜部分とが、前記ソース線またはゲート線
の直線部分の範囲内で対向するようにしたものである。

【００１６】すなわち、アレイ基板上のソース線および
ゲート線は金属膜で形成されており、この部分で十分に
遮光効果が得られるので、両基板を重ねた際、カラーフ
ィルタ基板上の樹脂ブラックの領域がソース線およびゲ
ート線の領域で隠されるように配置することにより、表
示むらの発生しない液晶パネルが得られる。

【００１７】カラーフィルタ基板上の樹脂ブラックの領
域がソース線およびゲート線の領域で隠されるようにす
るために、樹脂ブラックの線幅を、ソース線またはゲー
ト線の線幅と略同一または細くする。さらには、樹脂ブ
ラックの線幅を実質的に０、すなわち、その部分の樹脂
ブラックを形成しないようにしてもよい。

【００１８】したがって、本発明の請求項１に記載の液
晶表示装置は、ソース線とゲート線に接続されたスイッ
チング能動素子および前記スイッチング能動素子により
駆動される画素電極を備えたアレイ基板と、前記画素電
極の対向電極を有するカラーフィルタ基板とを互いに対
向させて貼り合わせ、その間隙部に液晶を封入してなる
液晶表示装置において、前記アレイ基板の表示画素領域
における少なくともソース線の直線部分および／または
ゲート線の直線部分と、これに対向する前記カラーフィ
ルタ基板の表示画素領域における遮光膜部分との間で、
前記遮光膜部分が前記ソース線および／またはゲート線
の直線部分の領域内で対向することを特徴とするもので
ある。

【００１９】また、請求項２に記載の液晶表示装置は、
請求項１に記載の液晶表示装置において、カラーフィル
タ基板の表示画素領域における遮光膜を顔料分散の樹脂
ブラックで構成し、アレイ基板の表示画素領域における
少なくともソース線の直線部分の線幅に対し、それに対
向する遮光膜部分の線幅を細線としたものである。

【００２０】また、請求項３に記載の液晶表示装置は、
請求項１に記載の液晶表示装置において、カラーフィル
タ基板の表示画素領域における遮光膜を顔料分散の樹脂
ブラックで構成し、アレイ基板の表示画素領域における
少なくともソース線の直線部分の線幅に対し、それに対
向する遮光膜部分の線幅を略同じにしたものである。

【００２１】さらに、請求項４に記載の液晶表示装置
は、請求項１に記載の液晶表示装置において、アレイ基
板の表示画素領域における少なくともソース線の直線部
分および／またはゲート線の直線部分に対向するカラー
フィルタ基板の表示画素領域における遮光膜部分の線幅
を実質的に０にするものである。

【００２２】上記構成によれば、遮光膜のエッジ部分に
凹凸が生じても、またアライメントずれが生じた場合で
も、それらは遮光性のある金属膜からなるソース線やゲ
ート線の領域内でおこるので、表示むらの発生には至ら
ない。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２４】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１におけるカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装
置の断面模式図であり、図２はその平面図である。図
１，図２において、１はカラーフィルタ基板、１５はア
レイ基板である。

【００２５】まず、カラーフィルタ基板１の形成方法を
説明する。基本的には図４の従来例と同じである。まず
図４（ａ）に示したように、ガラス基板２ａ上に黒色顔
料分散の樹脂ブラック４ａ膜を形成する。次に、フォト
マスク１７ａを用いて露光１８、現像することにより、
図４（ｃ）に示す所要パターン形状の樹脂ブラック４ａ
をパターニングする。ここで、樹脂ブラック４ａの線幅
をＸ１とする。この後、図４（ｄ）に示すように、この
上にＲ色顔料分散の樹脂膜を形成した後、フォトマスク
１７ｂを用いて露光した後、現像することにより、図４
（ｅ）に示すようなＲパターン６Ｒが形成される。その
後、この工程を３色繰り返すことにより、図４（ｆ）に
示すように、ＲＧＢの形成された所望のカラーフィルタ
基板が得られる。

【００２６】一方、アレイ基板は、まず、一般的な半導
体薄膜の成膜と絶縁膜の成膜とフォトリソ法によるエッ
チングを繰り返して、基板２ｂの上に、ソース線１０
ｓ、ゲート線１０ｇのアレイ配線を形成すると共に、能
動素子３を形成する。この時の直線部分１１ｓにおける
ソース線の線幅をＹ１とする。次に、この上に、画素電
極８ｂと能動素子３をコンタクトホール７で導通させた
平坦化膜５を形成する。

【００２７】次に、上記のようにして得られたカラーフ
ィルタ基板１とアレイ基板１５を組み合わせた液晶パネ
ルについて説明する。図１に示すように、液晶パネル
は、アレイ基板１５とカラーフィルタ基板１とが球状の
スペーサ１２を介してシール剤１４にて貼り合わされ、
両基板の間に液晶１３が封入された構成となっている
が、図２に示した液晶パネルの平面図からわかるよう
に、カラーフィルタ基板上の遮光膜４（図４における樹
脂ブラック４ａ）の線幅Ｘ１が、ソース線１０ｓの直線
部分１１ｓの線幅Ｙ１より小さくなるように設計するこ
とにより、遮光膜４のエッジ形状が悪い状態であって
も、金属膜であり遮光効果のあるソース線１０ｓにより
遮光され、液晶パネルとしての各画素のエッジ形状はシ
ャープなものとなって表示むらのない液晶パネルが得ら
れる。

【００２８】（実施の形態２）図３は、本発明の実施の
形態２におけるカラーフィルタ基板を用いた液晶表示素
子の断面模式図である。

【００２９】まず、カラーフィルタ基板１の形成方法を
説明する。基本的には図６の従来例と同じである。カラ
ーフィルタ基板の形成は、図６（ａ）に示すように、ガ
ラス基板２ａ上にＲ色顔料分散の樹脂膜６Ｒを形成す
る。次に、図６（ｂ）に示すように、フォトマスク１７
ｂを用いて露光１８、現像することにより、図６（ｃ）
のように所要のＲパターンをパターニングする。この
後、このＲパターンと同時に形成された図示しないアラ
イメントマークに合わせて、図６（ｄ）に示すように、
Ｇパターン、Ｂパターンをそれぞれ形成する。さらに、
図６（ｅ）に示すように、この上に樹脂ブラック４ｂ膜
を形成した後、ガラス基板２ａの裏面から露光した後、
現像することにより、図６（ｆ）に示すような所望のカ
ラーフィルタが形成される。この時、裏面から露光する
際、パネルパターンの周辺部を露光させないように、裏
面露光用のマスク１９を用いてパターニングを行う。さ
らに、着色膜６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの中にも、光遮光剤を含
有させることにより、着色膜上の樹脂ブラック４ｂにも
光が当たらないため、現像することによりこの部分の樹
脂ブラックも除去でき、所望のパターン形状のカラーフ
ィルタが得られるものである。また場合によっては、こ
の上に平坦化膜を形成することにより、平坦性の優れた
カラーフィルタ基板が得られる。

【００３０】但し、ここで得られたカラーフィルタ基板
のＲ、Ｇ、Ｂパターンは、それぞれのパターニング位置
が、露光機のパターニング精度により微妙にずれるた
め、この間隙部に形成された樹脂ブラック４ｂの形状が
色ごとに変動したものになる。すなわち、露光時のアラ
イメントずれにより、色ごとに、樹脂ブラック４ｂの線
幅Ｘ２がばらつくことになる。

【００３１】次に、上記のようにして得られたカラーフ
ィルタ基板１とアレイ基板１５を組み合わせた液晶パネ
ルについて説明する。図３に示すように、液晶パネル
は、アレイ基板１５とカラーフィルタ基板１とが球状の
スペーサ１２を介してシール剤１４にて貼り合わされ、
両基板の間隙部に液晶１３が封入された構成となってい
るが、実施の形態１と同様にカラーフィルタ基板１上の
遮光膜４（図６の樹脂ブラック４ｂ）の線幅Ｘ２が、ソ
ース線１０ｓの直線部分１１ｓの線幅Ｙ２より細い設計
にすることにより、遮光膜４の線幅にばらつきがあった
状態においても、金属膜であり遮光効果のあるソース線
１０ｓにより遮光され、液晶パネルとしての各画素のエ
ッジ形状はシャープなものとなり、表示むらのない液晶
パネルが得られるものである。

【００３２】なお、実施の形態１および２では、遮光膜
４の線幅をソース線１０ｓの直線部分１１ｓの線幅より
細くしたが、遮光膜４の線幅を実質的に０、すなわち、
この部分の遮光膜を形成しなくても、同様の効果が得ら
れる。

【００３３】また、ソース線の直線部分とそれに対応す
る遮光膜について説明したが、ゲート線の直線部分とそ
れに対応する遮光膜においても同様の線幅を設定するこ
ともできる。

【００３４】（実施の形態３）本実施の形態３における
液晶表示素子の断面模式図は、図１と同様のものであ
る。また、カラーフィルタ形成法も図４を用いて説明す
る。

【００３５】まず、図４（ａ）に示したように、ガラス
基板２ａ上に黒色顔料分散レジストをスピンナーにより
塗布する。次に、プロキシミティ露光法により露光、現
像することにより、図４（ｃ）に示す所要パターン形状
の樹脂ブラックをパターニングする（この時の樹脂ブラ
ック４ａの線幅は、Ｘ３とする）。この後、図４（ｄ）
に示すように、この上にＲ色顔料分散の樹脂膜を形成し
た後、フォトマスク１７ｂを用いて露光した後、現像す
ることにより、Ｒパターン６Ｒが形成される。同様にし
て、この工程を３色繰り返すことにより、ＲＧＢの形成
された所望のカラーフィルタ基板が得られる。また場合
によっては、この上に平坦化膜を形成することにより、
平坦性の優れたカラーフィルタ基板が得られる。

【００３６】一方、アレイ基板は、まず、一般的な半導
体薄膜の成膜と絶縁膜の成膜とフォトリソ法によるエッ
チングを繰り返して、基板２ｂの上に、ソース線１０
ｓ、ゲート線１０ｇのアレイ配線を形成すると共に、能
動素子３を形成する。なお、ここでソース線の直線部分
１１ｓの線幅をＹ３とする。次に、この上に画素電極８
ｂと能動素子３をコンタクトホール７で導通させた平坦
化膜５を形成し、アレイ基板１５が得られる。

【００３７】ここで、カラーフィルタ基板上の樹脂ブラ
ック４ａの線幅Ｘ３を、ソース線１０ｓの直線部分１１
ｓの線幅Ｙ３と同じ線幅に設計にすることにより、現像
工程の現像ばらつき等による樹脂ブラック４ａのエッジ
形状が悪化しても、金属膜であり遮光効果のあるソース
線１０ｓにより遮光され、液晶パネルとしての各画素の
エッジ形状はシャープなものとなり、表示むらのない液
晶パネルが得られるものである。

【００３８】ソース線１０ｓは金属膜であるため金属光
沢があるが、カラーフィルタの樹脂ブラックの線幅Ｘ３
がアレイ基板のソース線の直線部分１１ｓの線幅Ｙ３よ
り細い場合、ソース線の金属光沢が露出するため、液晶
パネルの表示特性が低下するが、樹脂ブラック線幅Ｘ３
とソース線幅Ｙ３を同じにすることにより、金属光沢の
露出も防止できるものである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カラーフィルタ基板の遮光膜のパターニング形状が悪
い場合、ＲＧＢパターニング後このパターンの間隙に
遮光膜を形成し、アライメントずれにより遮光膜の線幅
にバラツキが生じた場合、このいずれの場合において
も、従来の液晶パネルの構成では、表示むらが発生して
いたが、カラーフィルタの遮光膜を、対向するアレイ基
板のソース線あるいはゲート線の領域内で対向させるよ
うに設計することにより、液晶パネルでの表示むらの発
生を防止することができる。

【００４０】さらに、液晶パネルの超高開口率化が実現
できるため、液晶表示装置として、高輝度化および低消
費電力化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の
断面模式図

【図２】本発明の実施の形態１におけるアレイ基板のソ
ース線とカラーフィルタ基板の遮光膜との位置関係を示
す平面図

【図３】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の
断面模式図

【図４】従来の第１方式によるカラーフィルタ基板の製
造工程を示す断面図

【図５】従来の第１方式によるカラーフィルタ基板にお
ける樹脂ブラックのパターンエッジを示す平面図

【図６】従来の第２方式によるカラーフィルタ基板の製
造工程を示す断面図

【図７】従来の第２方式によるカラーフィルタ基板にお
ける樹脂ブラックのパターンエッジとアレイ基板におけ
るソース線との位置関係を示す平面図

【図８】従来例の液晶表示装置の断面模式図

【図９】従来例のカラーフィルタ基板における樹脂ブラ
ックのパターンエッジとアレイ基板におけるソース線と
の位置関係を示す平面図

【符号の説明】

１ カラーフィルタ基板 ２ａ，２ｂ ガラス基板 ３ スイッチング能動素子 ４ 遮光膜 ５ 平坦化膜 ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ ＲＧＢ着色膜 ７ コンタクトホール ８ａ 透明電極 ８ｂ 画素電極 ９ａ，９ｂ 配向膜 １０ｓ ソース線 １０ｇ ゲート線 １１ｓ ソース線の直線部分 １２ スペーサ １３ 液晶 １５ アレイ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松川 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 廣瀬 貴司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA35Y FB02 FC10 FC26 FC29 FD04 FD14 FD21 GA13 GA17 LA03 2H092 JA26 JA29 JA38 JA42 JB13 JB23 JB32 JB38 JB51 JB58 KB26 MA10 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA35 MA37 NA01 NA25 NA29 PA08 PA09 QA07 2H113 AA05 BB09 BB22 CA17 5G435 AA04 BB12 CC09 CC12 EE12 FF13 GG12 HH09 KK05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソース線とゲート線に接続されたスイッ
   チング能動素子および前記スイッチング能動素子により
   駆動される画素電極を備えたアレイ基板と、前記画素電
   極の対向電極を有するカラーフィルタ基板とを互いに対
   向させて貼り合わせ、その間隙部に液晶を封入してなる
   液晶表示装置において、 前記アレイ基板の表示画素領域における少なくともソー
   ス線の直線部分および／またはゲート線の直線部分と、
   これに対向する前記カラーフィルタ基板の表示画素領域
   における遮光膜部分との間で、前記遮光膜部分が前記ソ
   ース線および／またはゲート線の直線部分の領域内で対
   向することを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 カラーフィルタ基板の表示画素領域にお
   ける遮光膜は、顔料分散の樹脂ブラックからなり、アレ
   イ基板の表示画素領域における少なくともソース線の直
   線部分の線幅に対し、それに対向する前記遮光膜部分の
   線幅は細線である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】 カラーフィルタ基板の表示画素領域にお
   ける遮光膜は、顔料分散の樹脂ブラックからなり、アレ
   イ基板の表示画素領域における少なくともソース線の直
   線部分の線幅に対し、それに対向する前記遮光膜部分の
   線幅は略同じであることを特徴とする請求項１記載の液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】 アレイ基板の表示画素領域における少な
   くともソース線の直線部分および／またはゲート線の直
   線部分に対向するカラーフィルタ基板の表示画素領域に
   おける遮光膜部分の線幅は実質的に０であることを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示装置。