JP2001021915A - Ｃｆオンｔｆｔパネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＦオンＴＦＴ基板において、ブラックマト
リックスあるいはカラーフィルタを形成する前にＴＦＴ
基板表面を平坦化し、ブラックマトリックス及びカラー
フィルタの塗布不均一性を向上させ、ブラックマトリッ
クス及びカラーフィルタの膜厚均一性を向上させ、か
つ、カラーフィルタの色再現性を向上させること。 【構成】 アモルファスシリコンを用いた複数個の薄膜
トランジスタを表面に形成された絶縁基板１からなる当
該基板上にブラックマトリクス及びカラーフィルタを形
成したＣＦオンＴＦＴパネルにおいて、ＴＦＴ基板表面
を透明保護膜９で平坦化した後に、ブラックマトリクス
１２及びカラーフィルタ（１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ）を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示パ
ネル及びその製造方法、特に、アモルファスシリコンを
用いた複数個の薄膜トランジスタを表面に形成された透
明な絶縁基板からなるカラー液晶表示パネルのＴＦＴ
（Thin Film Transistor）基板上にブラックマトリック
ス及びカラーフィルタを形成したパネル（以下、「ＣＦ
オンＴＦＴパネル」という。）及びその製造方法に関す
る。また、ＣＦオンＴＦＴパネルを用いたカラー液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【発明の背景・先行技術】従来、カラー液晶パネルの構
成は図８に示すように、ゲート電極２，ゲート絶縁膜
４、ソース電極６、ドレイン電極７からなるＴＦＴなど
のスイッチング素子、各電極への配線層（図示せず）、
各画素毎の画素電極１０、これらを覆って形成されるパ
ッシベーション膜８、配向膜１８ａ、外部回路と接続す
るための端子３とを有する第一の基板１と、ブラックマ
トリックス１２、ＲＧＢの各色カラーフィルタ１４Ｒ、
１４Ｇ、１４Ｂ、ＩＴＯなどの透明電極１７，配向膜１
８ｂを有する第二の基板１６とを、両基板（１，１６）
間のギャップを所定距離に保つスペーサ２０を間に挟
み、基板周辺部に配設したシール材１９を介してそれぞ
れの形成面を対向させて貼り合わせてパネル組立を行
い、シール焼成の後、液晶材料２１をパネル内に注入す
る。液晶注入方法としては、パネルの所定位置の２カ所
の穴を設け、一方から液晶２１を注入するとともに、他
方からパネル内の排気を行って、液晶物質を吸い込む２
穴方式、１カ所の注入口を設けた空セルと液晶物質を真
空（１×１０^−２〜１０^−４Ｔｏｒｒ）状態にし、注入
口に液晶を付着させ、その後大気圧に徐々に戻し、液晶
セルの内外の圧力差を用いて液晶物質をセル内に注入す
る真空注入方式が知られており、現在はもっぱら後者の
方法が採られている。液晶注入後、注入口を封止し、両
基板の外側に偏光板２４ａ、２４ｂを貼り付け、液晶パ
ネルが完成する。

【０００３】液晶パネルの高精細化を図るためには、画
素の高密度化を達成する必要があるが、従来のカラーフ
ィルタ及びブラックマトリックスを対向基板側に配した
構成の液晶パネルでは、組立工程における位置合わせに
誤差を生じることからあらかじめマージンを見込んで形
成する必要があり、画素開口部の面積（開口率）を最大
限に確保することが困難であった。

【０００４】これに対して、ＴＦＴなどのスイッチング
素子の形成されるアクティブマトリックス基板側にカラ
ーフィルタ及びブラックマトリックスを形成する方法、
いわゆるＣＦオンＴＦＴが提案されている。この場合、
ＣＦオンＴＦＴ基板側にカラーフィルタ及びブラックマ
トリックスを形成するために位置合わせマージンを考慮
する必要がなく、製造工程が簡略化できると同時に、画
素開口率の拡大も達成される。

【０００５】また、カラーフィルタやブラックマトリッ
クスを直接配線等の上に形成すると、カラーフィルタや
ブラックマトリックスに含まれる元素あるいはイオンが
スイッチング素子の構成部分に侵入してスイッチング素
子を誤動作させるおそれがあることから、特開平８−１
２２８２４号公報及び特開平１０−３９２９２号公報に
は、スイッチング素子とカラーフィルタとの間にパッシ
ベーション保護膜を形成することが提案されている。

【０００６】しかしながら、このシリコン窒化膜等から
なる膜厚６００ｎｍのパッシベーション膜はスイッチン
グ素子を保護する効果はあるものの、スイッチング素子
上と開口部分の膜厚差１２００ｎｍを平坦化することは
難しく、このパッシベーション膜だけではＴＦＴ基板上
の配線等に起因する下地の段差を解消することはできな
い。従って、、パッシベーション膜の上層に形成するブ
ラックマトリックス及びＲＧＢ各色カラーフィルタを塗
布する際に、ＴＦＴ基板の下地段差が土手の役目をし、
段差が存在する近傍で塗布液溜まりが生るため膜厚が不
均一となり、基板中央部と開口部端部での色味、透過率
にも際が生じるという欠点があった。

【０００７】また、特開平８−１２２８２４号公報にお
いては、ＴＦＴやカラーフィルタの凹凸を埋めるため
に、ブラックマトリックス及びカラーフィルタをパター
ニングした後に平坦化膜を形成することを提案してい
る。しかしながら、この場合もブラックマトリックス及
びカラーフィルタを形成する際には下地段差の影響を受
け、色味及び透過率に関しては上記と同様な不具合を解
消するに至っていない。

【０００８】さらに、特開平６−２４２４３３号公報に
より、画素と半導体としてポリシリコンを用いたスイッ
チング用薄膜トランジスタとが集積的に形成されたアク
ティブマトリックス基板の平坦化技術が提案されている
が、この技術はアクティブマトリックス基板表面の凹凸
をなくすため平坦化層を設け、この平坦化層の上に画素
電極を形成し、更にその上に遮光層を形成している。こ
の場合でも、ブラックマトリックス及びカラーフィルタ
を形成する際には下地段差の影響を受け、ブラックマト
リックス及びカラーフィルタの塗布均一性を向上させる
こと及び膜厚を制御することができない。

【０００９】前述したように従来のＣＦオンＴＦＴパネ
ルの構造は、ＴＦＴ基板上にブラックマトリクス及びカ
ラーフィルタを形成した後に透明保護膜を用いて基板表
面の平坦化を行っていた。しかしながらこの場合、ＴＦ
Ｔ基板には最大約１２００ｎｍの配線段差を有している
ため、この上にカラーフィルタを形成する際には、それ
らの配線段差が土手となりＲＧＢのカラーレジストの塗
布が均一にできないと言う欠点があった。

【００１０】

【発明の目的】従って、本発明は前記従来技術の欠点を
解消するために、本発明のアモルファスシリコンを用い
た複数個の薄膜トランジスタを表面に形成された透明な
絶縁基板からなるカラー液晶表示パネルのＴＦＴ（Thin
Film Transistor）基板上にブラックマトリックス及び
カラーフィルタを形成したパネル（以下、「ＣＦオンＴ
ＦＴパネル」という。）は、当該ＴＦＴ基板表面に透明
保護膜を形成し、その上にＣＦ（カラーフィルタ）の構
成要素であるブラックマトリクス及びＲＧＢのカラーフ
ィルタを有するものであって、本発明のＣＦオンＴＦＴ
パネルの構造では、まずＴＦＴ基板表面を平坦化してい
るために、その上に形成されるカラーフィルタに下地の
配線段差の影響がなくなる。従って、ブラックマトリク
ス及びＲＧＢのカラーレジストを塗布する際に面内均一
性が向上すると共に、膜厚均一性も向上し、膜厚不均一
による色味の濃淡等の不具合が解決できるＣＦオンＴＦ
Ｔパネルの構造及びその製造方法を提案するものであ
る。

【００１１】すなわち、本発明の主な目的は、（１）、
アモルファスシリコンを用いた複数個の薄膜トランジス
タを表面に形成された透明な絶縁基板からなるカラー液
晶表示パネルのＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板上
において、ブラックマトリックスあるいはカラーフィル
タを形成する前にＴＦＴ基板表面を平坦化すること、
（２）、ブラックマトリックス及びカラーフィルタの塗
布不均一性を向上させること、（３）、ブラックマトリ
ックス及びカラーフィルタの膜厚均一性を向上させるこ
と、（４）、カラーフィルタの色再現性を向上させるこ
とにある。

【００１２】

【本発明の特徴点】すなわち、本発明の特徴は、アモル
ファスシリコンを用いた複数個の薄膜トランジスタを表
面に形成された透明な絶縁基板からなるカラー液晶表示
パネルのＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板上にブラ
ックマトリックス及びカラーフィルタを形成したパネル
（以下、「ＣＦオンＴＦＴパネル」という。）におい
て、ＴＦＴ基板表面を透明保護膜で平坦化した後に、ブ
ラックマトリクス及びカラーフィルタを形成したことで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本願は、前記ＣＦオンＴＦＴパネルの構成を下記１〜
７記載のとおりとしたものである（請求項１〜７参
照）。 １．アモルファスシリコンを用いた複数個の薄膜トラン
ジスタを表面に形成された透明な絶縁基板からなるＴＦ
Ｔ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジスタを覆う平
坦化膜と、当該平坦化膜上に直接設けられたブラックマ
トリックス層とカラーフィルタでもって構成する。 ２．アモルファスシリコンを用いた複数個の薄膜トラン
ジスタを表面に形成された透明な絶縁基板からなるＴＦ
Ｔ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジスタを覆う平
坦化膜と、当該平坦化膜上に直接設けられたブラックマ
トリックス層とカラーフィルタと、前記ブラックマトリ
ックス層とカラーフィルタ上に直接設けられた画素電極
とでもって構成する。 ３．アモルファスシリコンを用いた複数個の薄膜トラン
ジスタを表面に形成された透明な絶縁基板からなるＴＦ
Ｔ基板と、前記薄膜トランジスタを覆うブラックマトリ
ックス層と、前記基板と薄膜トランジスタとブラックマ
トリックス層とを覆う平坦化膜と、前記平坦化膜上に直
接設けられたカラーフィルタとで構成する。 ４．アモルファスシリコンを用いた複数個の薄膜トラン
ジスタを表面に形成された透明な絶縁基板からなるＴＦ
Ｔ基板と、前記薄膜トランジスタを覆うブラックマトリ
ックス層と、前記基板と薄膜トランジスタとブラックマ
トリックス層とを覆う平坦化膜と、前記平坦化膜上に直
接設けられたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上
に直接設けられた画素電極とで構成する。 ５．アモルファスシリコンを用いた複数個の薄膜トラン
ジスタを表面に形成された透明な絶縁基板からなるＴＦ
Ｔ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジスタを覆う第
１の平坦化膜と、前記第１の平坦化膜上に直接設けられ
たブラックマトリックス層とカラーフィルタと、前記ブ
ラックマトリックス層とカラーフィルタを覆う第２の平
坦化膜とでもって構成する。 ６．アモルファスシリコンを用いた複数個の薄膜トラン
ジスタを表面に形成された透明な絶縁基板からなるＴＦ
Ｔ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジスタを覆う第
１の平坦化膜と、前記第１の平坦化膜上に直接設けられ
たブラックマトリックス層とカラーフィルタと、前記ブ
ラックマトリックス層とカラーフィルタを覆う第２の平
坦化膜と、前記第２の平坦化膜上に直接設けられた画素
電極とで構成する。 ７．前記１〜７記載の平坦化膜の材料として、ノボラッ
ク系透明樹脂等の有機材料を使用する。更に、本願は、
上記１〜７記載のＣＦオンＴＦＴパネルの製造方法を提
案するものである（請求項８〜１３参照）。更にまた、
本願は、上記１〜７記載のＣＦオンＴＦＴパネルを用い
たカラー液晶表示装置を提案するものである（請求項１
４〜２０参照）。

【００１４】

【実施例】図１〜５には、本発明に関するアモルファス
シリコンを用いた複数個の薄膜トランジスタを表面に形
成された透明な絶縁基板からなるカラー液晶表示パネル
のＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板上にブラックマ
トリックス及びカラーフィルタを形成したパネル（以
下、「ＣＦオンＴＦＴパネル」という。）の第一の実施
例（以下「実施例１」という）を示す図であって、図２
は実施例１のＣＦオンＴＦＴ構造を有する全体図、図３
はその画素部の平面図、図１は図３のＰーＰ’領域から
パネル端部までの断面図である。また、図４及び図５に
は実施例１の工程フローを示す。まず下地としてのＴＦ
Ｔ基板の構成及び製造方法について説明する。まず、板
厚０．７ｍｍ或いは１．１ｍｍの無アルカリガラスなど
の透明絶縁性材料からなる第一の基板１上にＴＦＴを形
成する。 ＴＦＴの形成は、まず第一の基板１上にアル
ミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃ
ｒ）等の金属からなる材料を１００〜４００ｎｍの膜厚
に例えばスパッタ法で成膜し、フォトリソグラフィ法に
より所望のゲート電極２及びＶ側端子３Ｖをパターニン
グする。ゲート電極２及び第一の基板１上にゲート絶縁
膜４としてシリコン窒化膜などの積層膜を１００〜２０
０ｎｍ程度の膜厚にＣＶＤ法などにより成膜する。次に
半導体層５としてアモルファスシリコンを膜厚約４００
ｎｍに成膜し、所望の形状にパターニングする。次にソ
ース電極６、ドレイン電極７及びデータ端子部であるＨ
側端子３ＨとなるＡｌ，Ｍｏ，Ｃｒ等の金属からなる材
料を１００〜４００ｎｍの膜厚に例えばスパッタ法で成
膜し、フォトリソグラフィ法により所望の電極形状にパ
ターニングする。さらにこれらを覆ってパッシベーショ
ン膜８をシリコン窒化膜により１００〜２００ｎｍ程度
の膜厚に形成する。 パッシベーション膜としてはシリ
コン窒化膜などの無機材料のほか、エポキシ系樹脂、ア
クリル系樹脂などの透明な樹脂材料を使用することもで
きる。

【００１５】次に、前記ＴＦＴ基板上に形成する平坦化
膜の構成及び製造方法について述べる。まず、前記ＴＦ
Ｔ基板上に平坦化膜９を形成する。平坦化膜９として
は、ポジ型感光性ノボラック系透明樹脂からなる材料を
用いた（例えば、ＪＳＲ（株）製オプトマーＰＣシリー
ズ）。 パッシベーション膜８まで形成された前記ＴＦ
Ｔ基板上の全面にスピン塗布法により平坦化膜９を形成
する。塗布均一性を考慮すると平坦化膜材料の粘度は１
０〜３０ｃＰ前後のものが望ましく、スピン塗布回転数
は１０００〜１２００ｒｐｍで約１０秒間行った。塗布
後の膜厚は１．０〜３．０μｍであった。次に、平坦化
膜材料に含まれる有機溶剤を除去するために、ホットプ
レート上で９０℃ｘ２分のプリベーク処理を実施した。
露光はｇｈｉ混合線を使用し、その露光量は６０〜８０
ｍＪ／ｃｍ２とし、ソース電極６と画素電極１０を電気
的に接続するためのコンタクトスルーホール１１の部分
に開口を有する形状にパターニングした。露光した後、
０．４ｗｔ％のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド）現像液で現像処理を行い、コンタク
トスルーホール以外の部分に平坦化膜を形成した。 現
像液は常温のまま使用し、現像時間は６０〜１２０秒の
間でスピン現像方式により行った。 次にクリーンオー
ブンで２２０℃ｘ６０分焼成を行い、平坦化膜を硬化さ
せた。ここで、平坦化膜材料としては前記のノボラック
系透明樹脂に限定されるものではなく、ネガ型感光性ア
クリル系透明樹脂あるいはエポキシ系透明樹脂を使用す
ることもできる。また、塗布方法としても前記のスピン
塗布方式に限定されるものではなく、スリット＆スピン
法、バーコート法あるいはオフセット印刷法等の種々の
塗布方法を使用することもできる。また、平坦化膜を塗
布する前処理として、前記ＴＦＴ基板にＵＶ／Ｏ３洗浄
を行うこともできる。これにより基板表面の有機物が分
解されかつ平坦化膜の密着性がさらに向上することは言
うまでもない。

【００１６】次に、平坦化されたＴＦＴ基板上に形成す
るカラーフィルタの構成及び製造方法について説明す
る。まず、ＴＦＴ基板の平坦化膜９上に半導体層５の遮
光のためにブラックマトリクス１２をパターニングす
る。このブラックマトリクスの大きさは、光漏れ防止の
観点からゲート電極２幅よりもひとまわり小さくしてお
く。また、このときパネル周辺からの光漏れを防止する
ために額縁ブラックマトリクス１３も同時に形成する。
ブラックマトリクスは遮光性のある顔料を分散させたネ
ガ型感光性アクリル系レジスト（例えば、ＪＳＲ（株）
製オプトマーＣＲシリーズ）やカーボン系レジスト材料
などを塗布し、所望の形状に露光・現像することで形成
できる。このとき、膜厚としては約１〜３μｍに形成す
る。ブラックマトリクスに要求される特性としては、光
学濃度（ＯＤ値；optical density）が３以上であり、
シート抵抗値が１０^１０Ω／□以上あるものが望まし
い。

【００１７】次に、各画素毎に赤色カラーフィルタ１４
Ｒを形成する。例えば、赤色顔料をアクリル系樹脂に分
散させたネガ型感光性カラーレジスト（例えば、ＪＳＲ
（株）製オプトマーＣＲシリーズ）を、スピンコート法
で基板上に塗布する。膜厚は約１．０〜１．５μｍ程度
になるようにスピン回転数を調整する。次に、ホットプ
レートで８０℃ｘ２分プリベークを行い、露光した後、
ＴＭＡＨ現像液で現像し、対応する部分に赤色カラーフ
ィルタ１４Ｒを形成する。その際、後の工程でソース電
極６と画素電極１０を接続するためのコンタクトスルー
ホール１１を形成する領域には、開口を形成しておく。
この開口の大きさは、少なくともコンタクトスルーホー
ルが含まれる程度の大きさである。次にクリーンオーブ
ンで２２０℃ｘ６０分焼成を行い、赤色カラーフィルタ
を硬化させる。赤色カラーフィルタ形成と同様の方法で
緑色カラーフィルタ１４Ｇ、青色カラーフィルタ１４Ｂ
を形成する。各色カラーフィルタは順次隣接して形成す
れば良く、形成順序は特に限定されない。なお、図２の
全体図では各色に対応する画素開口部１５ＲＧＢとして
示している。

【００１８】次に、ブラックマトリクス１２、各色カラ
ーフィルタ１４ＲＧＢ、コンタクトスルーホール１１か
ら露出したソース電極６上にスパッタ法でＩＴＯ（indi
um tin oxide）等の透明導電膜を成膜し、パターニング
して画素電極１０を形成する。このとき膜厚は厚いほど
良好なカバレッジが得られ、ソース電極６との電気的な
接続が安定するが、透明導電膜に用いるＩＴＯ膜の加工
性を考慮すると６０〜１２０ｎｍ程度の膜厚が適当であ
る。このようにして、ＴＦＴ基板上にカラーフィルタの
要素を付加させたいわゆるＣＦオンＴＦＴ基板を作製し
た。

【００１９】次に、対向側基板の構成及び製造方法につ
いて説明する。対向側基板は、板厚０．７ｍｍもしくは
１．１ｍｍの無アルカリガラスなどの透明絶縁性材料か
らなる第二の基板１６上に、ＩＴＯからなる対向側透明
共通電極１７を例えば８０〜１５０ｎｍの厚みにスパッ
タ法などにより形成したものである。

【００２０】次に、上述の説明のようにして作製したＣ
ＦオンＴＦＴ基板と、対向側基板を貼り合わせて作製す
るＣＦオンＴＦＴパネルの構成及び製造方法を述べる。
ＣＦオンＴＦＴ基板の表示部全面にポリイミド系配向剤
（例えば日産化学（株）製サンエバーシリーズ、あるい
はＪＳＲ（株）製オプトマーＡＬシリーズ）をスピンコ
ート法あるいはオフセット印刷法などにより塗布し、２
２０℃ｘ１時間の温度条件で焼成する。次に、所望のプ
レチルト角を得るために、形成した配向膜１８ａの表面
層を一定方向にラビング処理を施す。ラビング処理はビ
スコースレーヨン等の導電性合成繊維を巻き付けたラビ
ングロールを配向膜に接触させ、押し込み量、回転速
度、回転方向、角度を調整して行えばよい。

【００２１】次に、基板周辺部にシール材１９をスクリ
ーン印刷法やディスペンサー塗布法などにより形成す
る。シール材としては、例えば、エポキシ系樹脂接着剤
（例えば、三井化学（株）製ストラクトボンドシリー
ズ）などが使用できる。シール材の幅は特に規定されな
いが、対向側基板との貼り合わせ強度が十分であり、注
入する液晶の漏れが発生しないようにすれば良く、ここ
では、出来上がりで１．５ｍｍ程度の幅となるようにし
た。また、シール材中には、５〜７μｍの棒状ガラスフ
ァイバーでマイクロロッドと呼ばれる周辺スペーサを分
散させておく。

【００２２】次に、シール材の４隅に銀粉末を含むエポ
キシ系樹脂からなるトランスファ（図示せず）をディス
ペンスし、別途形成しておいた対向側基板と貼り合わ
せ、シール材を硬化させるために熱処理を行う。対向側
基板には、前記同様に配向膜１８ｂを形成し、ラビング
処理も施されている。ＣＦオンＴＦＴ基板と対向側基板
の貼り合わせに際しては、所定の基板間ギャップが得ら
れるように、対向側基板上に面内スペーサ２０を散布し
ておく。面内スペーサとしては、粒径４．５〜５．５μ
ｍのジビニルベンゼン系架橋重合体からなるいわゆる球
状ミクロパールを用いた。

【００２３】次に、所望のパネルサイズに両基板の切断
を行う（スクライブブレイク）。このとき、対向側基板
では図２の全体図に示すようにＨ側端子３Ｈ、Ｖ側端子
３Ｖとが露出するよう、第一の基板１より小さく切断す
るが、切断ラインにＩＴＯからなる透明共通電極１７が
形成されていると、第一の基板に形成された端子３にＩ
ＴＯの切断屑が付着し端子間ショートの原因となり好ま
しくない。そこで、切断ラインに透明共通電極１７がか
からないようにあらかじめパターニングしておくことが
望ましい。このようにして完成した液晶セルに液晶材２
１を注入する。液晶の注入は、所望の真空度を達成でき
る真空容器内に液晶セルを置き、セル内部の空気を排気
し、図２の全体図に示すように、シール材の配設されて
いない注入口２２に液晶材料を密着接触させ、徐々に大
気圧に戻す真空注入方式により行う。ここでは、液晶材
料としてフッ素系化合物、例えばチッソ石油化学（株）
製リクソンシリーズなどを用いて、１ｘ１０^−４Ｔｏｒ
ｒ程度の真空度から徐々に窒素ガスを導入しながら大気
圧に戻して実施した。液晶注入後、ＵＶ硬化型アクリレ
ート系樹脂などの封孔剤２３を用いて注入口２２を塞
ぐ。最後に両基板の外側に偏光板２４ａ、２４ｂを貼り
付けて図１に示すＣＦオンＴＦＴパネルが完成する。偏
光板としては、ヨウ素系偏光フィルム（例えば、日東電
工（株）製ＮＰＦシリーズあるいは住友化学（株）製ス
ミカランシリーズ）が使用できる。

【００２４】

【発明の効果】このようにして作製したＣＦオンＴＦＴ
パネルの本発明の実施例１の効果は、次のとおりであ
る。 （効果その１） ＴＦＴ基板の表面が平坦化される。 ＴＦＴ基板上で最も膜厚が厚くついているのは、ゲート
電極、半導体層、ドレイン電極及びソース電極が積層さ
れている部分であり、逆に最も膜厚が薄い開口部分との
膜厚差は最大で１２００ｎｍにも達している。ＴＦＴ基
板の表面にはシリコン窒化膜等の無機材料からなるパッ
シベーション膜が形成されているが、この膜だけでは下
地の段差を解消することができない。そこで、パッシベ
ーション膜を形成した後にさらに有機材料からなる透明
樹脂膜を形成することで、前記膜厚差をなくし下地の段
差の影響が上層に反映されることを抑制することができ
る。この場合の表面凹凸量は、最大でも約５０ｎｍ以内
に収まっている。

【００２５】（効果その２） カラーフィルタの塗布均
一性が向上する。 その理由は、効果その１で述べたように、ＴＦＴ基板上
に平坦化膜を形成することでＴＦＴ基板の段差が解消さ
れているため、その上に形成するブラックマトリクス及
び各色カラーフィルタを塗布する際に基板全体に渡って
均一に形成できるためである。ＴＦＴ基板の段差が存在
したままで、ブラックマトリクス及び各色カラーフィル
タを塗布する場合、段差が土手の役目をしてそこに塗布
液溜まりが生じるなど、基板全体に均一に形成すること
ができなかった。

【００２６】（効果その３） カラーフィルタの膜厚均
一性が向上する。 効果その１及び効果その２の結果として、ブラックマト
リクス及び各色カラーフィルタは基板全体に渡って均一
な膜厚で形成することができる。従来の構成及び製造方
法の場合、基板中央部と基板端部で各色カラーフィルタ
の膜厚差は０．１〜０．３μｍであるのに対して、本発
明の場合は各色カラーフィルタの膜厚差は０．０５μｍ
以内で収まっている。

【００２７】（効果その４） カラーフィルタの色再現
性が向上する。 各色カラーフィルタが均一な膜厚で塗布形成できるため
に、基板中央部と基板端部での色味もしくは透過率の差
がなくなる。あるいは一つのピクセル内おいても開口部
中央部と開口部端部での色味に関する差異が生じない。
従来の構成及び製造方法の場合、基板中央部と基板端部
で色差△Ｅ＊ａｂで１．０〜２．０、透過率で約１０％
の変化が生じていた。しかしながら、本発明の構成及び
製造方法の場合は、基板中央部と基板端部で色差△Ｅ＊
ａｂで０．１〜０．３、透過率で約２％の変化量しか発
生しないために、モジュール表示おいて色味及び透過率
の差を認識することができない。

【００２８】

【発明の第２の実施例】図６には、第２の実施例を示
す。下地としてのＴＦＴ基板の構成及び製造方法につい
ては実施例１と同じである。 特徴となるのはＴＦＴ基
板上に形成する平坦化膜に関してである。まず、ＴＦＴ
基板上に半導体層５の遮光のためにブラックマトリクス
１２をパターニングする。このブラックマトリクスのパ
ターニングサイズ、形成方法及びプロセス条件、さらに
は材料種に関しては実施例１と同じである。次に、ブラ
ックマトリクスの上に平坦化膜９を形成する。この平坦
化膜の形成方法、プロセス条件及び材料に関しては実施
例１と同じである。平坦化膜９を形成した後に、赤色カ
ラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ及び青
色カラーフィルタ１４Ｂを順次パターニングする。この
各色カラーフィルタの形成方法、プロセス条件及び材料
に関しては実施例１と同じである。次に、透明導電膜か
らなる画素電極１０を形成し、ＣＦオンＴＦＴ基板を作
製した。対向側基板の構成及び製造方法に関しては、実
施例１と同じである。また、ＣＦオンＴＦＴ基板と対向
側基板とを貼り合わせて作製するＣＦオンＴＦＴパネル
の構成及び製造方法に関しては実施例１と同じである。
つまり、実施例１ではＴＦＴ基板表面を平坦化した後に
ブラックマトリクス、各色カラーフィルタを形成してい
るのに対して、実施例２ではＴＦＴ基板上にブラックマ
トリクスを形成した後に平坦化膜を形成し、その後に各
色カラーフィルタを形成していることが特徴である。

【００２９】ＴＦＴ基板上にブラックマトリクスを形成
した後に平坦化膜を形成することで、ＴＦＴ基板上の配
線及びブラックマトリクスの膜厚差をなくし下地の段差
の影響が上層に反映されることを抑制することができ
る。従って、実施例１と同様に塗布均一性が向上し、各
色の膜厚制御の精度が向上する。

【００３０】

【発明の第３の実施例】図７には、第３の実施例を示
す。第３の実施例の特徴は、ＴＦＴ基板上に第１の平坦
化膜９を形成し、その上にブラックマトリクス１２及び
各色カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを形成した
後に、さらに第２の平坦化膜２５を形成したことであ
る。第２の平坦化膜の形成方法、プロセス条件及び材料
に関しては、第１の平坦化膜と同様である。

【００３１】これにより第１の実施例と同等の効果が得
られる一方、各色カラーフィルタからの不純物の溶出が
抑えられることで、残像、焼き付き不良、あるいは表示
シミ不良の発生が抑制され、ＣＦオンＴＦＴパネルとし
ての信頼性が向上する。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係わるＣＦオンＴＦ
Ｔパネルの断面図

【図２】 本発明の第１の実施例に係わるＣＦオンＴＦ
Ｔパネルの全体図

【図３】 本発明の第１の実施例に係わるＣＦオンＴＦ
Ｔパネルの画素部平面図

【図４】 本発明の第１の実施例に係わるＣＦオンＴＦ
Ｔパネルの工程フロー

【図５】 本発明の第１の実施例に係わるＣＦオンＴＦ
Ｔパネルの工程フロー

【図６】 本発明の第２の実施例に係わるＣＦオンＴＦ
Ｔパネルの断面図

【図７】 本発明の第３の実施例に係わるＣＦオンＴＦ
Ｔパネルの断面図

【図８】 従来の液晶表示パネルの断面図

【符号の説明】

１ 第一の基板 ２ ゲート電極 ３ 端子 ４ ゲート絶縁膜 ５ 半導体層 ６ ソース電極 ７ ドレイン電極 ８ パッシベーション膜 ９ 平坦化膜 １０ 画素電極 １１ コンタクトスルーホール １２ ブラックマトリクス １３ 額縁ブラックマトリクス １４Ｒ 赤色カラーフィルタ １４Ｇ 緑色カラーフィルタ １４Ｂ 青色カラーフィルタ １５Ｒ 赤色開口部 １５Ｇ 緑色開口部 １５Ｂ 青色開口部 １６ 第二の基板 １７ 対向側透明共通電極 １８ａ ＣＦオンＴＦＴ側基板配向膜 １８ｂ 対向側基板配向膜 １９ シール材 ２０ スペーサ ２１ 液晶材 ２２ 注入口 ２３ 封孔剤 ２４ａ ＣＦオンＴＦＴ側基板偏光板 ２４ｂ 対向側基板偏光板 ２５ 第２の平坦化膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 道昭 東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式 会社内 (72)発明者 中田 真一 東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式 会社内 (72)発明者 吉川 周憲 東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式 会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA03Y FA35Y FB04 FC10 FC24 FC26 FC29 FC30 FD04 FD06 FD14 FD24 GA13 HA07 LA11 LA12 LA13 LA15 LA17 2H092 JA26 JA29 JA38 JA42 JA46 JB13 JB23 JB32 JB33 JB38 JB52 JB58 JB63 JB69 KA05 KA07 KA12 KA16 KA18 KB22 KB24 MA05 MA08 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA22 MA27 MA32 MA35 MA37 MA41 NA19 NA25 NA27 NA29 PA02 PA08 PA09 QA07

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アモルファスシリコンを用いた複数個の
   薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板か
   らなるＴＦＴ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジス
   タを覆う平坦化膜と、当該平坦化膜上に直接設けられた
   ブラックマトリックス層とカラーフィルタと、からなる
   ことを特徴とするＣＦオンＴＦＴパネル。
2. 【請求項２】 アモルファスシリコンを用いた複数個の
   薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板か
   らなるＴＦＴ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジス
   タを覆う平坦化膜と、当該平坦化膜上に直接設けられた
   ブラックマトリックス層とカラーフィルタと、前記ブラ
   ックマトリックス層とカラーフィルタ上に直接設けられ
   た画素電極と、からなることを特徴とするＣＦオンＴＦ
   Ｔパネル。
3. 【請求項３】 アモルファスシリコンを用いた複数個の
   薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板か
   らなるＴＦＴ基板と、前記薄膜トランジスタを覆うブラ
   ックマトリックス層と、前記基板と薄膜トランジスタと
   ブラックマトリックス層とを覆う平坦化膜と、前記平坦
   化膜上に直接設けられたカラーフィルタと、からなるこ
   とを特徴とするＣＦオンＴＦＴパネル。
4. 【請求項４】 アモルファスシリコンを用いた複数個の
   薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板か
   らなるＴＦＴ基板と、前記薄膜トランジスタを覆うブラ
   ックマトリックス層と、前記基板と薄膜トランジスタと
   ブラックマトリックス層とを覆う平坦化膜と、前記平坦
   化膜上に直接設けられたカラーフィルタと、前記カラー
   フィルタ上に直接設けられた画素電極と、からなること
   を特徴とするＣＦオンＴＦＴパネル。
5. 【請求項５】 アモルファスシリコンを用いた複数個の
   薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板か
   らなるＴＦＴ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジス
   タを覆う第１の平坦化膜と、前記第１の平坦化膜上に直
   接設けられたブラックマトリックス層とカラーフィルタ
   と、前記ブラックマトリックス層とカラーフィルタを覆
   う第２の平坦化膜と、からなることを特徴とするＣＦオ
   ンＴＦＴパネル。
6. 【請求項６】 アモルファスシリコンを用いた複数個の
   薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板か
   らなるＴＦＴ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジス
   タを覆う第１の平坦化膜と、前記第１の平坦化膜上に直
   接設けられたブラックマトリックス層とカラーフィルタ
   と、前記ブラックマトリックス層とカラーフィルタを覆
   う第２の平坦化膜と、前記第２の平坦化膜上に直接設け
   られた画素電極と、からなることを特徴とするＣＦオン
   ＴＦＴパネル。
7. 【請求項７】 前記平坦膜の材料として、ノボラック系
   透明樹脂等の有機材料を使用したこと、を特徴とする請
   求項１〜６いずれか記載のＣＦオンＴＦＴパネル。
8. 【請求項８】 透明な絶縁基板上にアモルファスシリコ
   ンを用いた複数個の薄膜トランジスタを形成する工程
   と、上記基板と薄膜トランジスタを覆う平坦化膜を形成
   する工程と、当該平坦化膜上にブラックマトリックス層
   とカラーフィルタとを直接形成する工程と、からなるこ
   とを特徴とするＣＦオンＴＦＴパネルの製造方法。
9. 【請求項９】 透明な絶縁基板上にアモルファスシリコ
   ンを用いた複数個の薄膜トランジスタを形成する工程
   と、上記基板と薄膜トランジスタを覆う平坦化膜を形成
   する工程と、当該平坦化膜上にブラックマトリックス層
   とカラーフィルタとを直接形成する工程と、前記ブラッ
   クマトリックス層とカラーフィルタ上に直接画素電極を
   形成する工程と、からなることを特徴とするＣＦオンＴ
   ＦＴパネルの製造方法。
10. 【請求項１０】 透明な絶縁基板上にアモルファスシリ
    コンを用いた複数個の薄膜トランジスタを形成する工程
    と、前記薄膜トランジスタを覆うブラックマトリックス
    層を形成する工程と、前記基板と薄膜トランジスタとブ
    ラックマトリックス層とを覆う平坦化膜を形成する工程
    と、前記平坦化膜上にカラーフィルタを直接形成する工
    程と、からなることを特徴とするＣＦオンＴＦＴパネル
    の製造方法。
11. 【請求項１１】 透明な絶縁基板上にアモルファスシリ
    コンを用いた複数個の薄膜トランジスタを形成する工程
    と、前記薄膜トランジスタを覆うブラックマトリックス
    層を形成する工程と、前記基板と薄膜トランジスタとブ
    ラックマトリックス層とを覆う平坦化膜を形成する工程
    と、前記平坦化膜上にカラーフィルタを直接形成する工
    程と、前記カラーフィルタ上に画素電極を形成する工程
    と、からなることを特徴とするＣＦオンＴＦＴパネルの
    製造方法。
12. 【請求項１２】 透明な絶縁基板上にアモルファスシリ
    コンを用いた複数個の薄膜トランジスタを形成する工程
    と、前記基板と薄膜トランジスタを覆う第１の平坦化膜
    を形成する工程と、前記第１の平坦化膜上にブラックマ
    トリックス層とカラーフィルタを形成する工程と、前記
    ブラックマトリックス層とカラーフィルタを覆う第２の
    平坦化膜を形成する工程と、からなることを特徴とする
    ＣＦオンＴＦＴパネルの製造方法。
13. 【請求項１３】 透明な絶縁基板上にアモルファスシリ
    コンを用いた複数個の薄膜トランジスタを形成する工程
    と、前記基板と薄膜トランジスタを覆う第１の平坦化膜
    を形成する工程と、前記第１の平坦化膜上にブラックマ
    トリックス層とカラーフィルタを形成する工程と、前記
    ブラックマトリックス層とカラーフィルタを覆う第２の
    平坦化膜を形成する工程と、前記第２の平坦化膜上に画
    素電極を直接形成する工程と、からなることを特徴とす
    るＣＦオンＴＦＴパネルの製造方法。
14. 【請求項１４】 アモルファスシリコンを用いた複数個
    の薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板
    からなるＴＦＴ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジ
    スタを覆う平坦化膜と、当該平坦化膜上に直接設けられ
    たブラックマトリックス層とカラーフィルタとからなる
    ＣＦオンＴＦＴパネルと、 対向共通電極が設けられ、前記ＣＦオンＴＦＴパネルと
    所定の間隙を隔てて配置された第２の透明な絶縁基板か
    らなる対向側基板と、前記間隙内に満たされた液晶物質
    と、からなることを特徴とするカラー液晶表示装置。
15. 【請求項１５】 アモルファスシリコンを用いた複数個
    の薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板
    からなるＴＦＴ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジ
    スタを覆う平坦化膜と、当該平坦化膜上に直接設けられ
    たブラックマトリックス層とカラーフィルタと、前記ブ
    ラックマトリックス層とカラーフィルタ上に直接設けら
    れた画素電極とからなるＣＦオンＴＦＴパネルと、 対向共通電極が設けられ、前記ＣＦオンＴＦＴパネルと
    所定の間隙を隔てて配置された第２の透明な絶縁基板か
    らなる対向側基板と、前記間隙内に満たされた液晶物質
    と、からなることを特徴とするカラー液晶表示装置。
16. 【請求項１６】 アモルファスシリコンを用いた複数個
    の薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板
    からなるＴＦＴ基板と、前記薄膜トランジスタを覆うブ
    ラックマトリックス層と、前記基板と薄膜トランジスタ
    とブラックマトリックス層とを覆う平坦化膜と、前記平
    坦化膜上に直接設けられたカラーフィルタと、からなる
    ＣＦオンＴＦＴパネルと、 対向共通電極が設けられ、前記ＣＦオンＴＦＴパネルと
    所定の間隙を隔てて配置された第２の透明な絶縁基板か
    らなる対向側基板と、前記間隙内に満たされた液晶物質
    と、からなることを特徴とするカラー液晶表示装置。
17. 【請求項１７】 アモルファスシリコンを用いた複数個
    の薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板
    からなるＴＦＴ基板と、前記薄膜トランジスタを覆うブ
    ラックマトリックス層と、前記基板と薄膜トランジスタ
    とブラックマトリックス層とを覆う平坦化膜と、前記平
    坦化膜上に直接設けられたカラーフィルタと、前記カラ
    ーフィルタ上に直接設けられた画素電極とからなるＣＦ
    オンＴＦＴパネルと、 対向共通電極が設けられ、前記ＣＦオンＴＦＴパネルと
    所定の間隙を隔てて配置された第２の透明な絶縁基板か
    らなる対向側基板と、前記間隙内に満たされた液晶物質
    と、からなることを特徴とするカラー液晶表示装置。
18. 【請求項１８】 アモルファスシリコンを用いた複数個
    の薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板
    からなるＴＦＴ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジ
    スタを覆う第１の平坦化膜と、前記第１の平坦化膜上に
    直接設けられたブラックマトリックス層とカラーフィル
    タと、前記ブラックマトリックス層とカラーフィルタを
    覆う第２の平坦化膜とからなるＣＦオンＴＦＴパネル
    と、 対向共通電極が設けられ、前記ＣＦオンＴＦＴパネルと
    所定の間隙を隔てて配置された第２の透明な絶縁基板か
    らなる対向側基板と、前記間隙内に満たされた液晶物質
    と、からなることを特徴とするカラー液晶表示装置。
19. 【請求項１９】 アモルファスシリコンを用いた複数個
    の薄膜トランジスタを表面に形成された透明な絶縁基板
    からなるＴＦＴ基板と、上記ＴＦＴ基板と薄膜トランジ
    スタを覆う第１の平坦化膜と、前記第１の平坦化膜上に
    直接設けられたブラックマトリックス層とカラーフィル
    タと、前記ブラックマトリックス層とカラーフィルタを
    覆う第２の平坦化膜と、前記第２の平坦化膜上に直接設
    けられた画素電極とからなるＣＦオンＴＦＴパネルと、 対向共通電極が設けられ、前記ＣＦオンＴＦＴパネルと
    所定の間隙を隔てて配置された第２の透明な絶縁基板か
    らなる対向側基板と、前記間隙内に満たされた液晶物質
    と、からなることを特徴とするカラー液晶表示装置。
20. 【請求項２０】 前記平坦膜の材料として、ノボラック
    系透明樹脂等の有機材料を使用したこと、を特徴とする
    請求項１４〜１９のいずれかに記載されたカラー液晶表
    示装置。