JP2001183648A - カラー液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

カラー液晶表示装置及びその製造方法

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JP2001183648A JP36830499A JP36830499A JP2001183648A JP 2001183648 A JP2001183648 A JP 2001183648A JP 36830499 A JP36830499 A JP 36830499A JP 36830499 A JP36830499 A JP 36830499A JP 2001183648 A JP2001183648 A JP 2001183648A
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crystal display
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道昭 坂本
Yuji Yamamoto
勇司 山本
Mamoru Okamoto
守 岡本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタを構成する複数のフィルタを
重ねて遮光膜を形成する場合に、ＴＦＴの光リークの増
加を抑制する。 【解決手段】 開示されるカラー液晶表示装置は、ＴＦ
Ｔ基板１に、カラーフィルタを構成する赤色レジスト膜
１２Ｒから成る第１のフィルタと、第１のフィルタ上に
重ねられた青色レジスト膜１２Ｂから成る第２のフィル
タと、第２のフィルタ上の第１のフィルタの上方の位置
に重ねられた緑色レジスト膜１２Ｇから成る第３のフィ
ルタとから構成された遮光膜１３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】この発明は、カラー液晶表示
装置及びその製造方法に係り、詳しくは、ＴＦＴ（Thin
Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板にカラーフ
ィルタ及び遮光膜が形成されるカラー液晶表示装置及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の情報機器等のディスプレイ装置と
してカラー液晶表示装置が広く用いられている。図９
は、従来のカラー液晶表示装置（第１の従来例）の一例
の概略的構成を示す断面図である。同カラー液晶表示装
置は、図９に示すように、液晶を駆動するスイッチング
素子（駆動素子）として動作するＴＦＴが形成されたＴ
ＦＴ基板１０１と、対向基板１０２と、両基板１０１、
１０２間に挟持された液晶１０３とから構成されてい
る。
【０００３】ＴＦＴ基板１０１は、図９に示すように、
ガラス等から成る透明絶縁基板１０４と、透明絶縁基板
１０４上に形成されたＡｌ（アルミニウム）、モリブデ
ン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）等から成るゲート電極１０
５と、ゲート電極１０５上に形成されたＳｉ3Ｎ4（窒化
シリコン）等から成るゲート絶縁膜１０６と、ゲート電
極１０５の上方のゲート絶縁膜１０６上に形成された非
晶質シリコン等から成る半導体膜１０７と、半導体膜１
０７の両端からそれぞれ引き出されたＭｏ、Ｃｒ等から
成るソース電極１０８及びドレイン電極１０９と、ドレ
イン１０９に接続されたＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide)等
から成る画素電極１１５とを備えている。ここで、ゲー
ト電極１０５、ゲート絶縁膜１０６、半導体膜１０７、
ソース電極１０８及びドレイン電極１０９により、ＴＦ
Ｔ１１０が構成されている。
【０００４】一方、対向基板１０２は、ガラス等から成
る透明絶縁基板１１８と、上述のＴＦＴ１１０に対向す
る位置に形成されてＴＦＴ１１０の光入射防止あるいは
表示に関係のない部分を遮光するための遮光膜として働
くブラックマトリクス１１９と、ＴＦＴ基板１０１の画
素電極１１５に対向する位置にそれぞれ形成された赤(R
ed)色用フィルタ１２１Ｒ、緑(Green)色用フィルタ１２
１Ｇ及び青(Blue)色用フィルタ１２１Ｂから成るカラー
フィルタ１２１と、各フィルタ１２１Ｒ、１２１Ｇ及び
１２１Ｂを覆う平坦化膜（オーバーコート膜）１２２
と、平坦化膜１２２を覆うＩＴＯ等から成る共通の対向
電極１２３とを備えている。ここで、平坦化膜１２２
は、液晶１０３に各フィルタ１２１Ｒ、１２１Ｇ及び１
２１Ｂ等からイオン等の有害な物質が混入するのを防止
するために形成している。
【０００５】上述したような構成の従来のカラー液晶表
示装置は、ブラックマトリクス１１９、各フィルタ１２
１Ｒ、１２１Ｇ及び１２１ＢをＴＦＴ１１０が形成され
ない対向基板１０２に形成するので製法的に有利となる
反面、ＴＦＴ基板１０１と対向基板１０２との間に液晶
１０３を挟持してカラー液晶表示装置を組み立てる場合
に、対向基板１０２のブラックマトリクス１１９、各フ
ィルタ１２１Ｒ、１２１Ｇ及び１２１ＢをＴＦＴ基板１
０１に対して所定の位置関係となるように整合をとる必
要がある。したがって、両基板１０１、１０２のずれを
考慮した重ね合わせマージンをとる必要があるので、こ
の分開口率が小さくなるため、輝度の低下が避けられな
かった。
【０００６】それゆえ、開口率の低下を防止するため、
ブラックマトリクス及びカラーフィルタをＴＦＴ基板側
に形成するようにした、図１０に示すような構成のカラ
ー液晶表示装置（第２の従来例）が提供されるようにな
っている。同カラー液晶表示装置では、図１０に示すよ
うに、液晶を駆動するスイッチング素子として動作する
ＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板１０１と、対向基板１０
２と、両基板１０１、１０２間に挟持された液晶１０３
とから構成されている。ここで、ＴＦＴ基板１０１は、
ガラス等から成る透明絶縁基板１０４と、透明絶縁基板
１０４上に形成されたＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ等から成るゲー
ト電極１０５と、ゲート電極１０５上に形成されたＳｉ
3Ｎ4等から成るゲート絶縁膜１０６と、ゲート電極１０
５の上方のゲート絶縁膜１０６上に形成された非晶質シ
リコン等から成る半導体膜１０７と、半導体膜１０７の
両端からそれぞれ引き出されたＭｏ、Ｃｒ等から成るソ
ース電極１０８及びドレイン電極１０９と、ソース電極
１０８、半導体膜１０７及びドレイン電極１０９を覆う
Ｓｉ3Ｎ4等から成る絶縁保護膜１１１とを備えている。
ここで、ゲート電極１０５、ゲート絶縁膜１０６、半導
体膜１０７、ソース電極１０８及びドレイン電極１０９
により、ＴＦＴ１１０が構成されている。
【０００７】さらに、ＴＦＴ基板１０１は、絶縁保護膜
１１１上に形成されてＴＦＴ１１０の光入射防止あるい
は表示に関係のない部分を遮光するための遮光膜として
働くブラックマトリクス１１２と、絶縁保護膜１１１上
にそれぞれ形成された赤色用フィルタ１１３Ｒ、緑色用
フィルタ１１３Ｇ及び青色用フィルタ１１３Ｂ（但し、
赤色用フィルタ１１３Ｒのみ代表で図示している）から
成るカラーフィルタ１１３と、ブラックマトリクス１１
２及びカラーフィルタ１１３を覆う感光性レジスト等か
ら成る平坦化膜１１４と、平坦化膜１１４上にドレイン
電極１０９と接続されるように形成されたＩＴＯ等から
成る画素電極１１５とを備えている。
【０００８】上述したような構成の従来のカラー液晶表
示装置によれば、ブラックマトリクス１１２及びカラー
フィルタ１１３（１１３Ｒ、１１３Ｇ及び１１３Ｂ）が
ＴＦＴ１１０を有するＴＦＴ基板１０１に形成されてい
るので、図９のカラー液晶表示装置のように、ＴＦＴ基
板１０１と対向基板１０２との間に液晶１０３を挟持し
てカラー液晶表示装置を組み立てる場合に、両基板１０
１、１０２のずれを考慮した重ね合わせマージンをとる
必要がなくなる。したがって、その分開口率を大きくす
ることができるので、輝度の低下が避けられるため、明
るい表示を行うことが可能となっている。
【０００９】図１１は、図９及び図１０に示したそれぞ
れの従来例の、画素数ＰＰＩ（Pixel Per Inch）(横
軸）と開口率ＰＡＲ（Pixel Aperture Ratio）との関係
を示す図で、特性Ａは第１の従来例、特性Ｂは第２の従
来例を示している。図１１から明らかなように、ブラッ
クマトリクス１１２及びカラーフィルタ１１３をＴＦＴ
基板１０１に形成した構成の第２の従来例の方が、ブラ
ックマトリクス１１２及びカラーフィルタ１２１（１２
１Ｒ、１２１Ｇ及び１２１Ｂ）を対向基板１０２に形成
した構成の第１の従来例よりも開口率を大きくとること
ができる。
【００１０】次に、図１２及び図１３を参照して、図２
のカラー液晶表示装置の製造方法について工程順に説明
する。まず、図１２（ａ）に示すように、ガラス等から
成る透明絶縁基板１０４を用いて、スパッタ法により、
全面にＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ等から成る膜厚が１００〜３０
０ｎｍの導電膜を形成した後、周知のフォトリソグラフ
ィ法により導電膜をパターニングしてゲート電極１０５
を形成する。次に、ＣＶＤ(Chemical Vapor Depositio
n)法により、全面にＳｉ3Ｎ4等から成る膜厚が２００〜
４００ｎｍのゲート絶縁膜１０６を形成する。
【００１１】次に、図１２（ｂ）に示すように、ＣＶＤ
法により、全面に非晶質シリコン等から成る膜厚が１０
０〜４００ｎｍの半導体膜を形成した後、フォトリソグ
ラフィ法により半導体膜をパターニングして半導体膜１
０７を形成する。次に、スパッタ法により、全面にＭ
ｏ、Ｃｒ等から成る膜厚が１００〜３００ｎｍの導電膜
を形成した後、フォトリソグラフィ法により導電膜をパ
ターニングして、ソース電極１０８及びドレイン電極１
０９を形成する。次に、ＣＶＤ法により、全面にＳｉ3
Ｎ4等から成る膜厚が２００〜４００ｎｍの絶縁保護膜
１１１を形成する。以上により、透明絶縁基板１０４上
にゲート電極１０５、ゲート絶縁膜１０６、半導体膜１
０７、ソース電極１０８及びドレイン電極１０９から構
成されたＴＦＴ１１０を形成する。
【００１２】次に、図１２（ｃ）に示すように、スピン
コート法により、例えばアクリル系の感光性レジストに
黒色の顔料を分散したブラックレジスト膜を全面に塗布
した後、フォトリソグラフィ法によりブラックレジスト
膜をパターニングして、ＴＦＴ１１０の表面を覆うよう
に膜厚が１．２〜１．５μｍのブラックマトリクス１１
２を形成する。
【００１３】次に、図１３（ｄ）に示すように、スピン
コート法により、例えばアクリル系の感光性レジストに
赤色の顔料を分散した赤色レジスト膜を全面に塗布した
後、フォトリソグラフィ法により赤色レジスト膜をパタ
ーニングして、赤色用セルの画素構成位置に膜厚が１．
０〜１．２μｍの赤色用フィルタ１１３Ｒを形成する。
次に、同様な方法により、例えばアクリル系の感光性レ
ジストに緑色の顔料を分散した緑色レジスト膜を全面に
塗布した後、フォトリソグラフィ法により緑色レジスト
膜をパターニングして、緑色用セルの画素構成位置に膜
厚が１．０〜１．２μｍの緑色用フィルタ１１３Ｇ（図
示せず）を形成する。次に、同様な方法により、例えば
アクリル系の感光性レジストに青色の顔料を分散した青
色レジスト膜を全面に塗布した後、フォトリソグラフィ
法により青色レジスト膜をパターニングして、青色用セ
ルの画素構成位置に膜厚が１．０〜１．２μｍの青色用
フィルタ１１３Ｂ（図示せず）を形成する。以上によ
り、絶縁保護膜１１１上にカラーフィルタ１１３を形成
する。
【００１４】次に、図１３（ｅ）に示すように、スピン
コート法により、例えばポジ型アクリル系の膜厚が２〜
３μｍの感光性レジスト膜を全面に塗布した後、フォト
リソグラフィ法により感光性レジスト膜をパターニング
して、ドレイン電極１０９上の絶縁保護膜１１１の一部
を露出させる平坦化膜１１４を形成する。次に、フォト
リソグラフィ法により、絶縁保護膜１１１にドレイン電
極１０９を露出させるコンタクトホール１１６を選択的
に形成する。
【００１５】次に、図１３（ｆ）に示すように、スパッ
タ法により、コンタクトホール１１６を含む全面にＩＴ
Ｏ等から成る導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ
法により導電膜をパターニングして膜厚が８０〜１００
ｎｍの画素電極１１５を形成する。以上により、ＴＦＴ
基板１０１を形成する。
【００１６】次に、上述のような工程を経て得られたＴ
ＦＴ基板１０１及び対向基板１０２を用いて、両基板１
０１、１０２間に液晶１０３を用いて挟持することによ
り、図１０に示したような構成のカラー液晶表示装置を
完成させる。
【００１７】ところで、上述のカラー液晶表示装置の製
造方法では、ブラックマトリクス１１２をカラーフィル
タ１１３の形成工程と別の工程で形成しているので、工
程数が増加してコストアップが避けられないという欠点
がある。また、ブラックマトリクス１１２はネガ型の感
光性レジスト膜を用いることが一般的であるが、この感
光性レジスト膜はほとんど光を透過させないので、露光
量を増加させても表面のみしか光架橋が起きないため、
現像時にブラックマトリクス１１２が剥がれる不良が発
生し易かった。
【００１８】上述したようなブラックマトリクスをカラ
ーフィルタの形成工程と同時に形成するようにしたカラ
ー液晶表示装置が、例えば特開昭６２−２５０４１６号
公報に開示されている。同カラー液晶表示装置は、図１
４に示すように、赤色用フィルタを形成する赤色用セル
のＴＦＴ１１０Ｒ表面にはこの赤色用フィルタ１１３Ｒ
の形成に続いて、緑色用フィルタ１１３Ｇ及び青色用フ
ィルタ１１３Ｂを重ねるように形成し、また緑色用フィ
ルタを形成する緑色用セルのＴＦＴ１１０Ｇ表面にはこ
の緑色用フィルタ１１３Ｇの形成に続いて、青色用フィ
ルタ１１３Ｂ及び赤色用フィルタ１１３Ｒを重ねるよう
に形成し、また青色用フィルタを形成する青色用セルの
ＴＦＴ１１０Ｂ表面にはこの青色用フィルタ１１３Ｂの
形成に続いて、赤色用フィルタ１１３Ｒ及び緑色用フィ
ルタ１１３Ｇを重ねるように形成したものである。これ
以外は、図１０の構成と略同様であるので、図１４の対
応する各部には同一の番号を付してその説明を省略す
る。
【００１９】上述のカラー液晶表示装置の構成によれ
ば、赤、緑及び青色用セルの各ＴＦＴ１１０Ｒ、１１０
Ｇ、１１０Ｂ表面にはいずれも赤、緑及び青色用フィル
タ１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの３層が重ねられて構
成されたブラックマトリクス１１２が形成されているの
で、カラーフィルタ１１３の形成と同時にブラックマト
リクス１１２を形成することができるようになる。した
がって、ブラックマトリクスを形成するための特別な工
程数の増加を防止できるだけでなく、ブラックマトリク
スの剥がれを防止することができるようになる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カラー液晶表示装置では、単に赤、緑及び青色用フィル
タを重ねてブラックマトリクスを形成しているので、Ｔ
ＦＴの光リークが増加する、という問題がある。すなわ
ち、赤、緑及び青色用フィルタを重ねてブラックマトリ
クスを形成する場合には、各フィルタの形成は各色レジ
スト膜をスピンコート法により塗布した後、露光、現
像、焼成工程等を含む周知のフォトリソグラフィ法を利
用して行うことになるが、本発明者は実験の結果、各フ
ィルタの重ね部分では第１層目のカラーフィルタ（例え
ば赤色用フィルタ）の膜厚に比べて、第３層目のカラー
フィルタ（例えば青色用フィルタ）の膜厚が極端に薄く
なることを見い出した。そのため、各フィルタの形成順
序、あるいは各フィルタの膜厚によっては、ＴＦＴの遮
光が不十分になるので、光リークの増加が避けられなく
なる。
【００２１】図１５は、ＴＦＴ基板に形成されたＴＦＴ
を構成している非晶質シリコンの波長λ（横軸）と量子
効率ＱＥ（Quantum Efficiency）（縦軸）との関係を示
す図である。ここで、量子効率の大きい波長は非晶質シ
リコンに対して感度が高いことを示しており、電流が流
れ易いことを意味している。したがって、図１５から明
らかなように、５００〜６５０ｎｍの範囲にある波長が
最も高い感度を示しており、この範囲に属する波長は緑
色となる。すなわち、非晶質シリコンにより構成される
ＴＦＴは、緑色の光が照射された場合に光リークが最も
増加することになる。一方、図１４の特性で波長が短く
なる領域に属する青色の光、あるいは波長が長くなる領
域に属する赤色の光では、緑色よりも量子効率が小さく
なるので、ＴＦＴに青色あるいは赤色の光が照射されて
も、光リークの増加は緑色の光の場合よりは抑えられる
ことになる。
【００２２】上述したような事実から、従来のカラー液
晶表示装置のように、単に赤、緑及び青色用フィルタを
重ねてブラックマトリクスを形成しても、緑色の光がＴ
ＦＴに多量に照射されるような構成のブラックマトリク
スが形成されている場合には、光リークの増加が避けら
れなくなる。このような望ましくない構成例としては、
緑色用フィルタがＴＦＴの直上に形成されているような
構成、あるいは緑色用フィルタがＴＦＴの直上でなくと
も膜厚が大きく形成されているような構成等があげられ
る。
【００２３】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、カラーフィルタを構成する複数のフィルタを重
ねて遮光膜を形成する場合に、ＴＦＴの光リークの増加
を抑制することができるようにしたカラー液晶表示装置
及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、ＴＦＴ基板と対向基板との
間に液晶が挟持され、上記ＴＦＴ基板にカラーフィルタ
及び遮光膜が形成されるカラー液晶表示装置に係り、上
記ＴＦＴ基板に、上記カラーフィルタを構成する赤色あ
るいは青色レジスト膜から成る第１のフィルタと、該第
１のフィルタ上に重ねられた青色あるいは赤色レジスト
膜から成る第２のフィルタとから構成された遮光膜が形
成されていることを特徴としている。
【００２５】請求項２記載の発明は、ＴＦＴ基板と対向
基板との間に液晶が挟持され、上記ＴＦＴ基板にカラー
フィルタ及び遮光膜が形成されるカラー液晶表示装置に
係り、上記ＴＦＴ基板に、上記カラーフィルタを構成す
る赤色あるいは青色レジスト膜から成る第１のフィルタ
と、該第１のフィルタ上に重ねられた青色あるいは赤色
レジスト膜から成る第２のフィルタと、該第２のフィル
タ上の上記第１のフィルタの上方の位置に重ねられた緑
色レジスト膜から成る第３のフィルタとから構成された
遮光膜が形成されていることを特徴としている。
【００２６】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のカラー液晶表示装置に係り、上記遮光膜は、上記Ｔ
ＦＴ基板に形成されている液晶駆動素子の表面を覆うよ
うに形成されていることを特徴としている。
【００２７】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載のカラー液晶表示装置に係り、上記遮光膜を構成して
いる第１、第２及び第３のフィルタの内、第３のフィル
タが最小の膜厚を有していることを特徴としている。
【００２８】請求項５記載の発明は、請求項２、３又は
４記載のカラー液晶表示装置に係り、上記第１、第２及
び第３のフィルタは、顔料分散型の感光性レジストから
成ることを特徴としている。
【００２９】請求項６記載の発明は、ＴＦＴ基板と対向
基板との間に液晶が挟持され、上記ＴＦＴ基板にカラー
フィルタ及び該カラーフィルタを構成する複数の単位フ
ィルタを重ねて遮光膜を形成するカラー液晶表示装置の
製造方法に係り、上記ＴＦＴ基板上に複数の液晶駆動素
子を形成した後、該液晶駆動素子の表面に上記複数の単
位フィルタを順次に形成し、最後に緑色用フィルタを形
成することを特徴としている。
【００３０】請求項７記載の発明は、ＴＦＴ基板と対向
基板との間に液晶が挟持され、上記ＴＦＴ基板にカラー
フィルタ及び該カラーフィルタを構成する複数の単位フ
ィルタを重ねて遮光膜を形成するカラー液晶表示装置の
製造方法に係り、上記ＴＦＴ基板上に複数の液晶駆動素
子を形成する液晶駆動素子形成工程と、上記液晶駆動素
子を絶縁保護膜で覆った後、該絶縁保護膜上に赤色用フ
ィルタあるいは青色用フィルタから成る第１のフィルタ
を形成する第１のフィルタ形成工程と、上記第１のフィ
ルタを第１の画素構成位置及び上記液晶駆動素子表面に
残すようにパターニングする第１のパターニング工程
と、上記第１のフィルタを含む全面に青色用フィルタあ
るいは赤色用フィルタから成る第２のフィルタを形成す
る第２のフィルタ形成工程と、上記第２のフィルタを第
２の画素構成位置及び上記第１のフィルタ上に残すよう
にパターニングする第２のパターニング工程と、上記第
１及び第２のフィルタを含む全面に緑色用フィルタから
成る第３のフィルタを形成する第３のフィルタ形成工程
と、上記第３のフィルタを第３の画素構成位置及び上記
第２のフィルタ上に残すようにパターニングする第３の
パターニング工程とを含むことを特徴としている。
【００３１】請求項８記載の発明は、請求項７記載のカ
ラー液晶表示装置の製造方法に係り、上記第３のパター
ニング工程に続いて、上記第３のフィルタを含む全面に
平坦化膜を形成した後、該平坦化膜をパターニングして
上記液晶駆動素子の一電極を露出させるスルーホールを
形成する平坦化膜スルーホール形成工程を含むことを特
徴としている。
【００３２】請求項９記載の発明は、請求項８記載のカ
ラー液晶表示装置の製造方法に係り上記平坦化膜スルー
ホール形成工程に続いて、上記スルーホールに上記一電
極に接続させる画素電極を形成する画素電極形成工程を
含むことを特徴としている。
【００３３】請求項１０記載の発明は、請求項６乃至９
のいずれか１に記載のカラー液晶表示装置の製造方法に
係り、上記赤色用フィルタ、上記青色用フィルタ及び上
記緑色用フィルタとして、それぞれ赤色顔料、青色顔料
及び緑色顔料を分散した感光性レジスト膜を用いること
を特徴としている。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は実施例を用いて
具体的に行う。 ◇第１実施例 図１は、この発明の第１実施例であるカラー液晶表示装
置の構成を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面
図、図３は同カラー液晶表示装置の主要部を形成する方
法を概略的に示す図、図４は同カラー液晶表示装置にお
けるＴＦＴの印加電圧（横軸）とリーク電流（縦軸）と
の関係を示す図、また、図５乃至図７は同カラー液晶表
示装置の製造方法を工程順に示す工程図である。この例
のカラー液晶表示装置は、図２に示すように、液晶を駆
動するスイッチング素子として動作するＴＦＴが形成さ
れたＴＦＴ基板１と、対向基板２と、両基板１、２間に
挟持された液晶３とから構成されている。
【００３５】ＴＦＴ基板１は、ガラス等から成る透明絶
縁基板４と、透明絶縁基板４上に形成されたＡｌ、Ｍ
ｏ、Ｃｒ等から成る膜厚が１００〜３００ｎｍのゲート
電極５と、ゲート電極５上に形成されたＳｉ3Ｎ4等から
成る膜厚が２００〜４００ｎｍのゲート絶縁膜６と、ゲ
ート電極５の上方のゲート絶縁膜６上に形成された非晶
質シリコン等から成る膜厚が１００〜４００ｎｍの半導
体膜７と、半導体膜７の両端からそれぞれ引き出された
Ｍｏ、Ｃｒ等から成る１００〜３００ｎｍのソース電極
８及びドレイン電極９と、半導体膜７、ソース電極８及
びドレイン電極９を覆うＳｉ3Ｎ4等から成る膜厚が２０
０〜４００ｎｍの絶縁保護膜１１とを備えている。ここ
で、ゲート電極５、ゲート絶縁膜６、半導体膜７、ソー
ス電極８及びドレイン電極９により、ＴＦＴ１０が構成
されている。
【００３６】さらに、ＴＦＴ基板１は、絶縁保護膜１１
上に赤色用フィルタ１２Ｒ、緑色用フィルタ１２Ｇ及び
青色用フィルタ１２Ｂがそれぞれ１．４〜１．６μｍの
膜厚となるように形成されて構成されたカラーフィルタ
１２と、絶縁保護膜１１上に形成されてＴＦＴ１０の光
入射防止あるいは表示に関係のない部分を遮光するため
の遮光膜１３と、カラーフィルタ１２及び遮光膜１３を
覆う感光性レジスト等から成る膜厚が２．０〜４．０μ
ｍの平坦化膜１４と、平坦化膜１４上にドレイン極９と
接続されるように形成されたＩＴＯ等から成る膜厚が５
０〜１００ｎｍの画素電極１５とを備えている。一方、
対向基板２は、ガラス等から成る透明絶縁基板１８と、
ＩＴＯ膜等から成る共通の対向電極１９とを備えてい
る。
【００３７】この例では、ＴＦＴ１０の表面を覆う遮光
膜１３は、第１層目となる赤色用フィルタ１２Ｒ、第２
層目となる青色用フィルタ１２Ｂ及び第３層目となる緑
色用フィルタ１２Ｇの重ね合わせにより形成されてい
る。そのため、上述したように、各フィルタ１２Ｒ、１
２Ｇ、１２Ｂの膜厚がそれぞれ１．４〜１．６μｍとな
るように形成されているのにもかかわらず、その重ね部
分では以下に示すような膜厚となる。すなわち、第１層
目の赤色用フィルタ１２Ｒは、例えばアクリル系の感光
性レジストに赤色の顔料を分散した膜厚が１．４〜１．
６μｍの赤色レジスト膜から構成され、第２層目の青色
用フィルタ１２Ｂは、例えばアクリル系の感光性レジス
トに青色の顔料を分散した膜厚が０．９〜１．１μｍの
青色レジスト膜から構成され、第３層目の緑用フィルタ
１２Ｇは、例えばアクリル系の感光性レジストに緑色の
顔料を分散した膜厚が０．３〜０．５μｍの緑色レジス
ト膜から構成されている。各レジスト膜１２Ｒ、１２
Ｂ、１２Ｇは、後述するように、スピンコート法により
塗布されるが、後の段階で塗布されるレジスト膜ほど膜
厚は小さくなる傾向になる。
【００３８】図３は、赤色レジスト膜、青色用フィルタ
及び緑色用レジスト膜を順次に塗布して、それぞれ赤色
用フィルタ１２Ｒ、青色用フィルタ１２Ｂ及び緑色用フ
ィルタ１２Ｇを形成する方法を概略的に示す図である。
まず、図３（ａ）に示すように、スピンコート法によ
り、基板１７の全面に膜厚が１．４〜１．６μｍの赤色
用レジスト膜を塗布した後、フォトリソグラフィ法によ
りパターニングして同膜厚の赤色用フィルタ（第１層
目）１２Ｒを形成する。
【００３９】次に、図３（ｂ）に示すように、スピンコ
ート法により、全面に破線のように赤色用レジスト膜と
略同膜厚の青色用レジスト膜を塗布するが、スピンによ
りこの青色用レジスト膜の一部は周囲に流れるので膜厚
が減少して、赤色用フィルタ１２Ｒ上には膜厚が０．９
〜１．１μｍの青色用フィルタ（第２層目）１２Ｂが形
成される。
【００４０】次に、図３（ｃ）に示すように、スピンコ
ート法により、全面に破線のように赤色用レジスト膜と
略同膜厚の緑色用レジスト膜を塗布するが、スピンによ
りこの緑色用レジスト膜の大部分は周囲に流れるので膜
厚が大幅に減少して、赤色用フィルタ１２Ｒの上方の位
置の青色用フィルタ１２Ｂ上には膜厚が０．３〜０．５
μｍの緑色用フィルタ（第３層目）１２Ｇが形成され
る。すなわち、第３層目の緑色用フィルタ１２Ｇの膜厚
は、既に形成されている第１層目の赤色用フィルタ１２
Ｒ及び第２層目の青色用フィルタ１２Ｂの重ね合わせ部
分の段差分だけ小さくなるように形成される。
【００４１】上述したように、この例によれば、赤色用
フィルタ１２Ｒ、青色用フィルタ１２Ｂ及び緑色用フィ
ルタ１２Ｇの順序で形成した各フィルタを重ね合わせて
遮光膜１３を形成することにより、ＴＦＴ１０の光リー
クの増加の原因となる緑色フィルタ１２ＧをＴＦＴ１０
から最も離れた位置に、かつ膜厚を最も小さく形成して
いるので、ＴＦＴの光リークの増加を抑制することがで
きるようになる。
【００４２】図４は、この例の構成による遮光膜１３が
形成されたＴＦＴ基板１上のＴＦＴ１０の印加電圧ＶＧ
（横軸）とリーク電流ＩＳ（縦軸）との関係を示す図
で、特性Ａは光照射後の特性、特性Ｂは光照射前の特性
を示している。図４から明らかなように、光照射後には
光照射前よりもリーク電流は増加しているが、リーク電
流の値は相対的に抑制されている。
【００４３】次に、図５乃至図７を参照して、同カラー
液晶表示装置の製造方法について工程順に説明する。ま
ず、図５（ａ）に示すように、ガラス等から成る透明絶
縁基板４を用いて、スパッタ法により、全面にＡｌ、Ｍ
ｏ、Ｃｒ等から成る導電膜を形成した後、周知のフォト
リソグラフィ法により導電膜をパターニングし膜厚が１
００〜３００ｎｍのてゲート電極５を形成する。次に、
ＣＶＤ法により、全面にＳｉ3Ｎ4等から成る膜厚が２０
０〜４００ｎｍのゲート絶縁膜６を形成する。
【００４４】次に、図５（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法
により、全面に非晶質シリコン等から成る半導体膜を形
成した後、フォトリソグラフィ法により半導体膜をパタ
ーニングして膜厚が１００〜４００ｎｍの半導体膜７を
形成する。次に、スパッタ法により、全面にＭｏ、Ｃｒ
等から成る導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ法
により導電膜をパターニングして、膜厚が１００〜３０
０ｎｍのソース電極８及びドレイン電極９を形成する。
次に、ＣＶＤ法により、全面にＳｉ3Ｎ4等から成る膜厚
が２００〜４００ｎｍの絶縁保護膜１１を形成する。以
上により、透明絶縁基板４上にゲート電極５、ゲート絶
縁膜６、半導体膜７、ソース電極８及びドレイン電極９
から構成されたＴＦＴ１０を形成する。
【００４５】次に、図５（ｃ）に示すように、スピンコ
ート法により、例えばアクリル系の感光性レジストに赤
色の顔料を分散した赤色レジスト膜を全面に塗布した
後、フォトリソグラフィ法により赤色レジスト膜をパタ
ーニングして、赤色用フィルタを形成すべきセルの画素
構成位置に及びすべてのＴＦＴ１０の表面に膜厚が１．
４〜１．６μｍの赤色用フィルタ１２Ｒを形成する。
【００４６】次に、図６（ｄ）に示すように、スピンコ
ート法により、例えばアクリル系の感光性レジストに青
色の顔料を分散した青色レジスト膜を全面に塗布した
後、フォトリソグラフィ法により青色レジスト膜をパタ
ーニングして、青色用フィルタを形成すべきセルの所望
の位置とすべてのＴＦＴ１０の表面の赤色用フィルタ１
２Ｒ上に青色用フィルタ１２Ｂを形成する。このとき、
青色用セルの所望の位置には赤色用フィルタ１２Ｒと略
同膜厚の青色用フィルタ１２Ｂが形成されるが、ＴＦＴ
１０の表面の赤色用フィルタ１２Ｒ上には、図３に説明
した理由により、膜厚が０．９〜１．１μｍの青色用フ
ィルタ１２Ｂが形成される。
【００４７】次に、図６（ｅ）に示すように、スピンコ
ート法により、例えばアクリル系の感光性レジストに緑
色の顔料を分散した緑色レジスト膜を全面に塗布した
後、フォトリソグラフィ法により緑色レジスト膜をパタ
ーニングして、緑色用フィルタを形成すべきセルの所望
の位置とすべてのＴＦＴ１０の表面の青色用フィルタ１
２Ｂ上に緑色用フィルタ１２Ｇを形成する。このとき、
緑色用セルの所望の位置には赤色用フィルタ１２Ｒと略
同膜厚の緑色用フィルタ１２Ｇが形成されるが、ＴＦＴ
１０の表面の赤色用フィルタ１２Ｒの上方の位置の青色
用フィルタ１２Ｂ上には、図３に説明した理由により、
膜厚が０．３〜０．５μｍの緑色用フィルタ１２Ｇが形
成される。以上により、ＴＦＴ１０の表面には、第１層
目となる赤色用フィルタ１２Ｒ、第２層目となる青色用
フィルタ１２Ｂ及び第３層目となる緑色用フィルタ１２
Ｇの重ね合わせによる遮光膜１３が形成される。
【００４８】次に、図６（ｆ）に示すように、スピンコ
ート法により、例えばポジ型アクリル系の膜厚が２〜３
μｍの感光性レジスト膜を全面に塗布した後、フォトリ
ソグラフィ法により感光性レジスト膜をパターニングし
て、ドレイン電極９上の絶縁保護膜１１の一部を露出す
るように平坦化膜１４を形成する。次に、フォトリソグ
ラフィ法により、絶縁保護膜１１にドレイン電極９を露
出するコンタクトホール１６を選択的に形成する。
【００４９】次に、図７（ｇ）に示すように、スパッタ
法により、コンタクトホール１６を含む全面にＩＴＯ等
から成る導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ法に
より導電膜をパターニングして膜厚が８０〜１００ｎｍ
の画素電極１５を形成する。以上により、ＴＦＴ基板１
を形成する。
【００５０】次に、図７（ｈ）に示すように、ガラス等
から成る透明絶縁基板１８を用いて、スパッタ法によ
り、全面にＩＴＯ等から成る膜厚が８０〜１００ｎｍの
導電膜を形成して、対向電極１９を形成する。以上によ
り、対向基板２を形成する。
【００５１】次に、上述のような工程を経て得られたＴ
ＦＴ基板１及び対向基板２を用いて、両基板１、２間に
液晶３を用いて挟持することにより、図１及び図２に示
したような構成のカラー液晶表示装置を完成させる。
【００５２】このように、この例のカラー液晶表示装置
の構成によれば、ＴＦＴ基板１に、カラーフィルタを構
成する赤色レジスト膜１２Ｒから成る第１のフィルタ
と、第１のフィルタ上に重ねられた青色レジスト膜１２
Ｂから成る第２のフィルタと、第２のフィルタ上の第１
のフィルタの上方の位置に重ねられた緑色レジスト膜１
２Ｇから成る第３のフィルタとから構成された遮光膜１
３を形成するので、量子効率の最も大きい波長である緑
色の光を遮光することができる。また、この例のカラー
液晶表示装置の構成によれば、赤色用フィルタ１２Ｒ、
青色用フィルタ１２Ｂ及び緑色用フィルタ１２Ｇの形成
工程と同時に遮光膜１３を形成することができるので、
遮光膜形成のための工程数を増加させることがなく、コ
ストアップを避けることができる。したがって、カラー
フィルタを構成する複数のフィルタを重ねて遮光膜を形
成する場合に、ＴＦＴの光リークの増加を抑制すること
ができる。
【００５３】◇第２実施例 図８はこの発明の第２実施例であるカラー液晶表示装置
の構成を示す断面図である。この発明の第２実施例であ
るカラー液晶表示装置の構成が、上述した第１実施例の
構成と大きく異なるところは、遮光膜を構成する赤色用
フィルタと青色あ用フィルタとの重ね順序を逆にするよ
うにした点である。すなわち、この例においては、図８
に示すように、第１層目の青色用フィルタ１２Ｂは、例
えばアクリル系の感光性レジストに青色の顔料を分散し
た膜厚が１．４〜１．６μｍの青色レジスト膜から構成
され、第２層目の赤色用フィルタ１２Ｒは、例えばアク
リル系の感光性レジストに赤色の顔料を分散した膜厚が
０．９〜１．１μｍの赤色レジスト膜から構成され、第
３層目の緑用フィルタ１２Ｇは、例えばアクリル系の感
光性レジストに緑色の顔料を分散した膜厚が０．３〜
０．５μｍの緑色レジスト膜から構成されている。
【００５４】図４において、特性Ｃは光照射後の特性、
特性Ｄは光照射前の特性を示している。図４から明らか
なように、光照射後には光照射前よりもリーク電流は増
加しているが、リーク電流の値は相対的に抑制されてお
り、第１実施例と略同様な効果が得られる。これ以外
は、上述した第１実施例と略同様である。それゆえ、図
８において、図１及び図２の構成部分と対応する各部に
は、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００５５】このように、この例の構成によっても、第
１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。
【００５６】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、カラー
フィルタを構成する複数のフィルタを重ねて形成する遮
光膜は、必ずしも赤色用フィルタ、青色用フィルタ及び
緑色用フィルタの３種類のフィルタを用いる必要はな
く、少なくとも赤色用フィルタ及び青色用フィルタの２
種類のフィルタが重ねられていても良い。また、液晶を
駆動するスイッチング素子としてはＴＦＴを用いる例で
示したが、これに限らずダイオード等の他のスイッチン
グ素子を用いることができる。
【００５７】また、ＴＦＴ基板としては透明絶縁基板を
用いて、この上に形成した半導体膜にスイッチング素子
を形成する例で示したが、これに限らずシリコン基板等
から成る半導体基板等の他の基板を用いてこれにスイッ
チング素子を形成することができる。また、各種絶縁
膜、導電膜等の形成手段、膜厚等の条件等は一例を示し
たものであり、目的、用途等に応じて変更することがで
きる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のカラー
液晶表示装置の構成によれば、ＴＦＴ基板に、カラーフ
ィルタを構成する赤色レジスト膜あるいは青色用レジス
ト膜から成る第１のフィルタと、第１のフィルタ上に重
ねられた赤色レジスト膜から成る第２のフィルタと、第
２のフィルタ上の第１のフィルタの上方の位置に重ねら
れた緑色レジスト膜から成る第３のフィルタとから構成
された遮光膜を形成するので、量子効率の最も大きい波
長である緑色の光を遮光することができる。また、この
発明のカラー液晶表示装置の製造方法によれば、赤色用
フィルタ、青色用フィルタ及び緑色用フィルタの形成工
程と同時に遮光膜を形成することができるので、遮光膜
形成のための工程数を増加させることがなく、コストア
ップを避けることができる。したがって、カラーフィル
タを構成する複数のフィルタを重ねて遮光膜を形成する
場合に、ＴＦＴの光リークの増加を抑制することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例であるカラー液晶表示装
置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】同カラー液晶表示装置の主要部を形成する方法
を概略的に示す図である。
【図４】同カラー液晶表示装置におけるＴＦＴの印加電
圧（横軸）とリーク電流（縦軸）との関係を示す図であ
る。
【図５】同カラー液晶表示装置の製造方法を工程順に示
す工程図である。
【図６】同カラー液晶表示装置の製造方法を工程順に示
す工程図である。
【図７】同カラー液晶表示装置の製造方法を工程順に示
す工程図である。
【図８】この発明の第２実施例であるカラー液晶表示装
置の構成を示す断面図である。
【図９】従来のカラー液晶表示装置の構成を示す断面図
である。
【図１０】従来のカラー液晶表示装置の構成を示す断面
図である。
【図１１】従来のカラー液晶表示装置の画素数ＰＰＩ
（Pixel Per Inch）(横軸）と開口率ＰＡＲ（Pixel Ape
rture Ratio）との関係を示す図である。
【図１２】従来のカラー液晶表示装置の製造方法を工程
順に示す工程図である。
【図１３】従来のカラー液晶表示装置の製造方法を工程
順に示す工程図である。
【図１４】従来のカラー液晶表示装置の構成を示す断面
図である。
【図１５】カラー液晶表示装置のＴＦＴを構成している
非晶質シリコンの波長λ（横軸）と量子効率ＱＥ（Quan
tum Efficiency）（縦軸）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ ＴＦＴ基板 ２ 対向基板 ３ 液晶 ４、１８ 透明絶縁基板 ５ ゲート電極 ６ ゲート絶縁膜 ７ 半導体膜 ８ ソース電極 ９ ドレイン電極 １０ ＴＦＴ １１ 絶縁保護膜 １２ カラーフィルタ １２Ｒ 赤色用フィルタ １２Ｇ 緑色用フィルタ １２Ｂ 青色用フィルタ １３ 遮光膜 １４ 平坦化膜 １５ 画素電極 １６ コンタクトホール １７ 基板 １９ 対向電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 守 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） 2H048 BA02 BA45 BB02 BB07 BB23 BB42 2H091 FA02Y FA34Y FB04 FD03 FD06 GA13 LA03 LA30 2H092 JA24 JB51 KB26 NA11 NA22 PA08 PA09 5C094 AA10 AA15 AA25 AA43 AA44 AA48 AA53 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 DB04 EA04 EA05 EB02 ED03 ED15 FA01 FA02 FB01 FB15 GB10 5F110 AA06 AA16 CC07 DD02 EE03 EE04 EE44 FF03 FF29 GG02 GG15 GG24 GG44 HK04 HK33 NN04 NN24 NN72

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶が挟
    持され、前記ＴＦＴ基板にカラーフィルタ及び遮光膜が
    形成されるカラー液晶表示装置であって、 前記ＴＦＴ基板に、前記カラーフィルタを構成する赤色
    あるいは青色レジスト膜から成る第１のフィルタと、該
    第１のフィルタ上に重ねられた青色あるいは赤色レジス
    ト膜から成る第２のフィルタとから構成された遮光膜が
    形成されていることを特徴とするカラー液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶が挟
    持され、前記ＴＦＴ基板にカラーフィルタ及び遮光膜が
    形成されるカラー液晶表示装置であって、 前記ＴＦＴ基板に、前記カラーフィルタを構成する赤色
    あるいは青色レジスト膜から成る第１のフィルタと、該
    第１のフィルタ上に重ねられた青色あるいは赤色レジス
    ト膜から成る第２のフィルタと、該第２のフィルタ上の
    前記第１のフィルタの上方の位置に重ねられた緑色レジ
    スト膜から成る第３のフィルタとから構成された遮光膜
    が形成されていることを特徴とするカラー液晶表示装
    置。
  3. 【請求項３】 前記遮光膜は、前記ＴＦＴ基板に形成さ
    れている液晶駆動素子の表面を覆うように形成されてい
    ることを特徴とする請求項１又は２記載のカラー液晶表
    示装置。
  4. 【請求項４】 前記遮光膜を構成している第１、第２及
    び第３のフィルタの内、第３のフィルタが最小の膜厚を
    有していることを特徴とする請求項２又は３記載のカラ
    ー液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記第１、第２及び第３のフィルタは、
    顔料分散型の感光性レジストから成ることを特徴とする
    請求項２、３又は４記載のカラー液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶が挟
    持され、前記ＴＦＴ基板にカラーフィルタ及び該カラー
    フィルタを構成する複数の単位フィルタを重ねて遮光膜
    を形成するカラー液晶表示装置の製造方法であって、 前記ＴＦＴ基板上に複数の液晶駆動素子を形成した後、
    該液晶駆動素子の表面に前記複数の単位フィルタを順次
    に形成し、最後に緑色用フィルタを形成することを特徴
    とするカラー液晶表示装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶が挟
    持され、前記ＴＦＴ基板にカラーフィルタ及び該カラー
    フィルタを構成する複数の単位フィルタを重ねて遮光膜
    を形成するカラー液晶表示装置の製造方法であって、 前記ＴＦＴ基板上に複数の液晶駆動素子を形成する液晶
    駆動素子形成工程と、 前記液晶駆動素子を絶縁保護膜で覆った後、該絶縁保護
    膜上に赤色用フィルタあるいは青色用フィルタから成る
    第１のフィルタを形成する第１のフィルタ形成工程と、 前記第１のフィルタを第１の画素構成位置及び前記液晶
    駆動素子表面に残すようにパターニングする第１のパタ
    ーニング工程と、 前記第１のフィルタを含む全面に青色用フィルタあるい
    は赤色用フィルタから成る第２のフィルタを形成する第
    ２のフィルタ形成工程と、 前記第２のフィルタを第２の画素構成位置及び前記第１
    のフィルタ上に残すようにパターニングする第２のパタ
    ーニング工程と、 前記第１及び第２のフィルタを含む全面に緑色用フィル
    タから成る第３のフィルタを形成する第３のフィルタ形
    成工程と、 前記第３のフィルタを第３の画素構成位置及び前記第２
    のフィルタ上に残すようにパターニングする第３のパタ
    ーニング工程とを含むことを特徴とするカラー液晶表示
    装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記第３のパターニング工程に続いて、
    前記第３のフィルタを含む全面に平坦化膜を形成した
    後、該平坦化膜をパターニングして前記液晶駆動素子の
    一電極を露出させるスルーホールを形成する平坦化膜ス
    ルーホール形成工程を含むことを特徴とする請求項７記
    載のカラー液晶表示装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記平坦化膜スルーホール形成工程に続
    いて、前記スルーホールに前記一電極に接続させる画素
    電極を形成する画素電極形成工程を含むことを特徴とす
    る請求項８記載のカラー液晶表示装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記赤色用フィルタ、前記青色用フィ
    ルタ及び前記緑色用フィルタとして、それぞれ赤色顔
    料、青色顔料及び緑色顔料を分散した感光性レジスト膜
    を用いることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１
    に記載のカラー液晶表示装置の製造方法。
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