JP2001255519A

JP2001255519A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001255519A
Application number: JP2000068423A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Akamatsu; 孝義赤松
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】開口率を向上した横電界駆動方式の液晶表示素
子において、簡素化され、歩留まりが高い構造を提供す
る。【解決手段】駆動素子基板側にカラーフィルターを設け
た横電界駆動方式液晶表示装置において、カラーフィル
ターに設けられた有機透明保護層を挟んで液晶を駆動す
る１組の電極が形成されたことを特徴とする液晶表示素
子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高視野角で開口率
が大きい横電界駆動方式の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の大画面化やモニタ用途へ
の展開に伴い視野角の拡大が求められ、いくつかの技術
が提案されている。その中に液晶をパネル面内で回転さ
せ光透過率を制御する横電界駆動方式があるが、表示を
劣化させる電界が画素周辺に発生するので、この部分を
遮光する比較的幅が広いブラックマトリックスを設けた
り、画素内に遮光部分となる櫛形電極を形成するため
に、開口率が低下する課題がある。一般に、ＴＮ方式の
液晶表示装置の開口率が６０〜７０％であるのに対し
て、横電界駆動方式では３０〜４０％にとどまることが
多く、消費電力の点で不利である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常の液晶表示装置で
は、駆動素子を設けた基板とカラーフィルターを設けた
基板を別々に製造した後、両者を貼り合わせるが、駆動
素子基板上にカラーフィルターを積層する、いわゆるカ
ラーフィルターオンアレイ（ＣＯＡ）にすると開口率を
増大させることができ、一部ＴＮ方式の液晶表示装置に
適用され始めている。すなわち、両基板の貼り合わせズ
レを見込んだ設計でブラックマトリックスが幅広になる
が、貼り合わせ精度での設計から、フォトリソグラフィ
ー精度での設計に変更することでブラックマトリックス
の冗長部分を削減でき、開口率を増加させることができ
る。

【０００４】一方、ＣＯＡは、高コストの駆動素子基板
の上にカラーフィルターを設けるためにカラーフィルタ
ー部分の収率が生産コストに大きな影響を与える問題が
ある。ＣＯＡ用のカラーフィルターは、駆動素子基板の
対向基板上にカラーフィルターを製造する場合よりも大
きな膜厚が要求される上にカラーフィルター上に設けら
れる電極との電気接続孔を設ける必要があり、収率を悪
化させる要因となっている。ＴＮ方式の液晶表示装置に
おけるＣＯＡの一例を図２に示す。ガラス基板１の上
に、駆動素子２が形成されている。さらにこの上に接続
孔４を有する着色層３を設け、着色層上の透明導電層か
らなる画素電極５と駆動素子のドレイン電極とが接続孔
４を介して接続される。また、図では示されていない
が、画素電極は液晶層を挟んで対向基板上の透明導電層
からなる共通電極と向かい合っており、該画素電極と該
共通電極との間の電位差で液晶配向が制御される。

【０００５】ＴＮ方式では液晶駆動素子基板上の電極は
１種だけであるが、本発明の対象である横電界駆動方式
では、横電界を発生させるために駆動素子基板上に２種
の電極が必要であり、ＣＯＡが複雑な構造になる。

【０００６】本発明は、ＣＯＡで開口率を増加させた横
電界駆動方式の液晶表示装置において高い収率を実現す
る簡素化された構造を提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は以下の構
成により達成される。１）駆動素子基板側にカラーフィルターを設けた横電界
駆動方式液晶表示装置において、カラーフィルターに設
けられた有機透明保護層を挟んで液晶を駆動する１組の
電極が形成されたことを特徴とする液晶表示素子。２）前記有機透明保護層の膜厚が１μｍ以下であること
を特徴とする（１）に記載の液晶表示素子。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる基板として
は、特に限定されるものではなく、石英ガラス、ホウケ
イ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコ
ートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、有機
プラスチックのフィルム又はシート等が好ましく用いら
れる。また、反射型液晶表示装置の場合は、不透明な基
板を用いることもできる。

【０００９】この基板上に画素に対応した液晶駆動素子
とそれらに信号を伝える配線を形成する。液晶駆動素子
はアモルファスシリコンやポリシリコンを用いたＴＦＴ
と呼ばれる能動素子である。該能動素子にゲート電圧を
与えてオン／オフし、データ電圧を画素電極に書き込む
ことで表示がおこなわれる。横電界駆動方式において
は、基板面内方向に電界を発生させるために、画素電極
は櫛歯になっており、同じく櫛歯形状で画素電極に対向
する共通電極と面内方向で所定の距離を隔てて対向して
いる。ゲート線、データ線および共通電極を繋ぐ共通線
がアルミなどの金属膜またはＩＴＯなどの透明導電膜で
形成される。液晶駆動素子および配線は立体構造を持つ
ために、層間絶縁膜が複数層挿入されている。すなわ
ち、ゲート線とＴＦＴのチャンネル層との絶縁や配線の
交差部分の絶縁などに窒化シリコン膜などの層間絶縁膜
が使われる。

【００１０】該能動素子、ゲート線、データ線、共通線
が形成された後、カラーフィルターが形成される。ゲー
ト線、データ線、共通線を組み合わせて、液晶が制御さ
れていない部分や能動素子の遮光をするためのブラック
マトリックスを形成することがコスト削減のためには望
ましい。一方、配線は金属で形成されるために外光を反
射してコントラストを落とすので、コントラストを重視
する場合は別途ブラックマトリックス層を設けることが
好ましい。

【００１１】別途ブラックマトリックス層を形成する場
合は、配線との干渉を避けるために抵抗値が高い材料で
あることが望ましい。着色膜の重ね塗りでブラックマト
リックスを形成してもよいが、樹脂及び遮光剤から成る
樹脂ブラックマトリックスを形成することが高い遮光性
を得られるので好ましい。また、セルギャップを決める
スペーサーを、球状粒子散布でなく、フォトリソグラフ
ィーで形成した柱とした場合に、該柱の土台にして、柱
の高さを大きくする面からも樹脂ブラックマトリックス
の採用が好ましい。

【００１２】ブラックマトリックスに用いられる樹脂と
しては、特に限定されないが、エポキシ系樹脂、アクリ
ル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ
イミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの感光性又は
非感光性の材料が好ましく用いられる。ブラックマトリ
ックス用樹脂は、画素や保護膜に用いられる樹脂よりも
高い耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、ブラックマ
トリックス形成後の工程で使用される有機溶剤に耐性を
持つ樹脂が好ましいことからポリイミド系樹脂が特に好
ましく用いられる感光性の樹脂としては、光分解型樹
脂、光架橋型樹脂、光重合型樹脂などのタイプがあり、
特に、エチレン不飽和結合を有するモノマ、オリゴマ又
はポリマと紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを
含む感光性組成物、感光性ポリアミック酸組成物等が好
適に用いられる。

【００１３】ブラックマトリックス用の遮光剤として
は、カーボンブラック、酸化チタン、酸化窒化チタン、
四酸化鉄等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉の他
に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を用いることがで
きる。この中でも、特にカーボンブラックは遮光性が優
れており、特に好ましい。分散の良い粒径の小さいカー
ボンブラックは主として茶系統の色調を呈するので、カ
ーボンブラックに対する補色の顔料を混合させて無彩色
にするのが好ましい。特に高い電気抵抗値が要求される
場合には酸化チタンや酸化窒化チタンの採用が好まし
い。

【００１４】遮光剤を分散させる方法としては、例え
ば、ポリイミド前駆体溶液中に遮光剤や分散剤等を混合
させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミ
ルなどの分散機中で分散させる方法などがあるが、この
方法に特に限定されない。また、遮光剤の分散性向上、
あるいは塗布性やレベリング性向上のために種々の添加
剤が加えられていてもよい。

【００１５】樹脂ブラックマトリックスは、黒色ペース
トを透明基板上に塗布、乾燥した後に、パターニングし
て形成される。黒色ペーストを塗布する方法としては、
ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコー
ティング法、ワイヤバーコーティング法などが好適に用
いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加
熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用
する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常
６０〜２００℃で１〜６０分加熱する。

【００１６】このようにして得られた黒色ペースト被膜
は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にフォ
トレジスト膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹
脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成
した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、ポジ形フ
ォトレジスト膜または酸素遮断膜を除去し、また、加熱
乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、前駆体からポ
リイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干異な
るが、２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般
的である。アクリル系樹脂の場合には、本キュア条件
は、通常１５０〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一
般的である。以上のプロセスにより、基板上にブラック
マトリックスが形成される。

【００１７】また、基板上に黒ペーストを塗布する方法
以外に、別基板上に塗布、セミキュアされた黒色層を加
熱加圧して転写する方法（転写法）によって樹脂ブラッ
クマトリックスを形成してもよい。

【００１８】樹脂ブラックマトリックスの膜厚は、好ま
しくは０．５〜２．０μｍ、より好しくは０．８〜１．
５μｍである。この膜厚が０．５μｍよりも薄い場合に
は、樹脂ブラックマトリックス上に樹脂層を積層してス
ペーサーを作製する場合、十分な高さのスペーサーを形
成することが難しくなり、また、遮光性が不十分になる
ことからも好ましくない。一方、膜厚が２．０μｍより
も厚い場合には、遮光性は確保できるものの、平坦性が
犠牲になり易く、段差が生じやすい。樹脂ブラックマ
トリックスの遮光性は、ＯＤ値（透過率の逆数の常用対
数）で表される。液晶表示装置の表示品位を向上させる
ためには、好ましくは１．６以上であり、より好ましく
は２．０以上であるが、前述した配線層での遮光との組
み合わせで、樹脂ブラックマトリックスのＯＤ値および
膜厚の好適な範囲が定められる。

【００１９】フルカラーを実現するカラーフィルター
は、赤、緑、青または黄、マゼンタ、シアンの三原色の
着色層を有する。ＣＯＡにおいては、液晶を駆動する画
素電極や共通電極が着色層上に形成されるが、これらの
電極が信号配線と干渉して、信号遅延を大きくしないよ
うに、着色層の厚さは２〜３μｍ以上であることが求め
られることがある。画素電極を着色層下に設けた場合
は、誘電体である着色層による電圧降下で、液晶に印加
される実効電圧が低下する問題があるので、着色層下部
に設けられた駆動素子と該画素電極を繋ぐためや共通配
線と共通電極を繋ぐために着色層にスルーホールを形成
する。

【００２０】着色層に用いられる着色剤としては、有機
顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さ
らには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等の種々
の添加剤を添加してもよい。顔料の具体的な例をカラー
インデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーで表す。赤色顔料と
してはピグメントレッド９、９７、１２２、１２３、１
４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１８０、１９
０、１９２、２０９、２１５、２１６、２２４、２４５
などが、緑顔料としてはピグメントグリーンＣ．Ｉ．Ｎ
ｏ．７、１０、３６、３７、３８、４７などが、青色顔
料としてはピグメントブルー１５、１５：１、１５：
２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７、２
１、２２、６０、６４などが、黄色顔料としてはピグメ
ントイエロー１３、１７、２０、２４、８３、８６、９
３、９４、９５、１０９、１１０、１１７、１２５、１
３７、１３８、１３９、１５０、１５３、１５４、１６
６、１７３などが、紫色顔料としてはピグメントバイオ
レット１９、２３、２９、３０、３２、３３、３６、３
７、３８などが、橙色顔料としてはピグメントオレンジ
１３、３１、３６、３８、４０、４２、４３、５１、５
５、５９、６１、６４、６５などが、藍色顔料としては
ピグメントブルー１５、１６などが、紅色顔料としては
ピグメントレッド８１、１２２、１４４、１４６、１６
９、１７７、ピグメントバイオレット１９などが採用で
きる。これらの顔料は１種類のみで使用しても良く、２
種類以上で組み合わせて使用しても良い。顔料は必要に
応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理などの表
面処理がされてもよい。分散剤としては界面活性剤、顔
料の中間体、染料の中間体、高分子分散剤などの広範囲
のものが使用される。

【００２１】着色層に用いられる樹脂としては、特に限
定されないが、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレ
タン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、
ポリオレフィン系樹脂などの感光性又は非感光性の材料
が採用できる。

【００２２】着色層を形成する方法としては、ブラック
マトリックスと同様の方法が採用できる。基板上に着色
剤を含むペーストを塗布、乾燥した後に、パターニング
を行う。着色剤を分散又は溶解させ着色ペーストを得る
方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤を混合させた後、
三本ロール、サンドグラインダー、ボールミルなどの分
散機中で分散させる方法などがある。

【００２３】着色ペーストを塗布する方法としては、黒
色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコーター
法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーコ
ーティング法等が好適に用いられ、この後、オーブンや
ホットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行
う。セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト
塗布量により異なるが通常６０〜２００℃で１〜６０分
加熱する。

【００２４】このようにして得られた着色ペースト被膜
は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にフォ
トレジスト膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹
脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成
した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、フォトレ
ジスト膜または酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥（本キュ
ア）する。

【００２５】本キュア条件は、前駆体からポリイミド系
樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、２０
０〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。
アクリル系樹脂の場合には、本キュア条件は、通常１５
０〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。
以上のプロセスにより、基板上にパターニングされた着
色層が形成される。また、いわゆる転写法で着色層を形
成してもよい。

【００２６】基板上に、上記のように、第１色目の着色
層を全面にわたって形成した後に、不必要な部分をフォ
トリソグラフィ法により除去し、所望の第１色目の着色
層のパターンを形成する。同様の操作を繰り返し、第２
色目の着色パターン、第３色目の着色パターンを形成す
る。

【００２７】着色層の上に液晶駆動のための画素電極お
よび共通電極が設けられるが、ＣＯＡにおいて高開口率
を実現するために、これらの電極と能動素子駆動用のゲ
ート線およびデータ線は、着色層を挟んで基板面に垂直
方向に積層されることが望ましい。すなわち、ゲート線
およびデータ線の上にまで画素電極の一部を配置して液
晶が制御されて、かつ光透過に寄与する領域を最大限に
する構造である。一方、ゲート線およびデータ線と画素
電極および共通電極の一部が着色膜を介して積層され
て、これらの間に静電容量が形成されるが、この静電容
量は信号遅延を起こし特に液晶表示装置が大型で高精細
になったときに問題となる。着色膜の膜厚は１〜２μｍ
であるのが通常であるが、厚みを２〜３μｍ以上にして
この静電容量を低減させることが好ましい。

【００２８】着色層の上に設けられた画素電極、共通電
極と能動素子または共通線の導通をとるために着色層に
は接続孔が開けられる。該接続孔は着色層のパターニン
グ時に同時に作製され、直径は５〜３０μｍである。導
通を確実にするため接続孔壁面はテーパー状であること
が好ましい。基板上に着色ペーストを塗布する方法以外
に、転写法によって着色層を形成しても良い。

【００２９】着色層の上には櫛歯状の画素電極もしくは
共通電極が設けられる。また、横電界駆動方式の変形で
あるフリンジフィールドスイッチング法ではベタの透明
導電膜が設けられる。三原色の着色膜が設けられた基板
全面にスパッタ法でアルミ膜やクロム膜などの金属薄膜
やＩＴＯ膜などの透明導電膜を付着させ、前述の接続孔
内や櫛歯状電極をフォトリソグラフィー法でパーターニ
ングする。これらの導電膜の膜厚は、電位の伝達や接続
孔の信頼性を充分確保できる厚さであればよい。また、
厚すぎると段差の原因になり液晶配向を乱すので、０．
０５〜１μｍの範囲が好ましい。櫛歯状電極は公知の横
電界駆動方式の液晶表示装置と同様の形状が採用でき
る。通常、画素内に１５μｍ程度の間隔で、画素電極と
共通電極が交互に配置され、画素内に双方の電極を合わ
せて３本ないし５本の電極が設けらる。画素電極と共通
電極はそれぞれが同電位になるように画素外で接続され
て櫛歯状電極とされている。

【００３０】本発明のカラーフィルターは、画素電極も
しくは共通電極を形成した後に、有機透明保護層を積層
する。該有機透明保護層の上には、櫛歯状電極が設けら
れるので、着色層と同様に導通を取るための接続孔を形
成する。透明保護層は、表面の平坦化の他、カラーフィ
ルターなどからの不純物のしみ出し防止の働きがある。
該透明保護層の膜厚は、平坦性向上、絶縁信頼性向上や
不純物溶出防止のためには大きい方が良い。一方、透明
保護層の下に設けられた画素電極または共通電極からの
液晶に印加される実効電圧低下抑制や微細な接続孔を形
成するためには小さい方が良いので、０．０５〜１μｍ
であることが好ましく、０．１〜０．８μｍであること
がさらに好ましい。最も好ましくは、０．２〜０．６μ
ｍの範囲である。

【００３１】有機透明保護層は、真空薄膜形成方法を用
いる必要がなく低コストにできるばかりでなく、無機透
明保護層に比べて平坦化能に優れている。また、誘電率
が低く横電界駆動方式に有利である。有機透明保護層に
用いられる樹脂としては、特に限定されないが、エポキ
シ系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ変性のアクリル樹
脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド
系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シロキサンポリマー、
シリコーンポリイミド、ベンゾシクロブテン樹脂などの
感光性又は非感光性の材料が好ましく用いられる。感光
性の樹脂としては、光分解型樹脂、光架橋型樹脂、光重
合型樹脂などのタイプがあり、特に、エチレン不飽和結
合を有するモノマ、オリゴマ又はポリマと紫外線により
ラジカルを発生する開始剤とを含む感光性組成物、感光
性ポリアミック酸組成物等が好適に用いられる。平坦化
特性に優れるという観点から、エポキシ変性のアクリル
樹脂や、エポキシ樹脂を使用することが好ましく、ま
た、不純物成分の遮断性に優れるという観点から、シロ
キサンポリマー、シリコーンポリイミドを使用すること
が好ましい。また、平坦化特性と不純物の遮断性を両立
させるためには、シロキサン結合を有するエポキシ変性
のアクリル樹脂、シロキサン結合を有するエポキシ樹
脂、シロキサン結合を有するベンゾシクロブテン樹脂を
使用することが好ましい。

【００３２】該有機透明保護層材料を基板上に塗布する
方法としては、スピンコーター、バーコーター、ブレー
ドコーター、ロールコーター、ダイコーター、スクリー
ン印刷法などで基板に塗布する方法、基板を透明保護層
材料中に浸漬する方法、透明保護層材料を基板に噴霧す
るなどの着色層と同様の手法を採用することができる。
該透明保護層は基板全面に塗布されるが、その後、接続
孔などがパターニングされる。アクリル樹脂をオーブン
で加熱乾燥する場合は、８０℃ から１８０℃で３０秒
間から１時間のセミキュア、次いで２００℃ から２８
０℃ で３０分間から２時間の本キュアを実施する。

【００３３】該有機透明保護層の上には着色層の上に設
けられた櫛歯状の画素電極もしくは共通電極に対応する
ように共通電極または画素電極が設けられる。有機透明
保護層が設けられた基板全面にスパッタ法でアルミ膜や
クロム膜などの金属薄膜やＩＴＯ膜などの透明導電膜を
付着させ、前述の接続孔内や櫛歯状電極をフォトリソグ
ラフィー法でパーターニングする。これらの導電膜の膜
厚は、電圧の伝達や接続孔の信頼性を充分確保できる厚
さであればよい。また、厚すぎると段差の原因になり液
晶配向を乱すので、０．０５〜１μｍの範囲が好まし
い。有機透明保護層上に設けられた櫛歯状電極の上に、
平坦性向上などを目的として、さらに透明保護層を積層
することは適宜許される。以下、本発明の液晶表示装置
の製造方法の一例を図１を用いて説明するが、これに限
定されるものではない。

【００３４】基板１上にアルミニウム膜６とチタニウム
膜７を連続して形成する。該アルミニウム膜とチタニウ
ム膜をフォトレジストとウエットエッチングにてパター
ニングして駆動素子のゲート電極とゲート線、共通線か
らなる所定のパターンを得る。不要となったフォトレジ
スト被膜を剥離する。該ゲート電極およびゲート線上に
プラズマＣＶＤ法にて窒化シリコン膜８、アモルファス
シリコン膜９、窒化シリコン膜１０を連続して形成す
る。フォトレジストとリアクティブイオンエッチング法
で最上層の窒化シリコン膜１０をチャンネル保護部分の
み残してエッチングした。リアクティブイオンエッチン
グ後、不要となったフォトレジスト膜を剥離した。次に
プラズマＣＶＤ法にてボロンをドープしたアモルファス
シリコン膜１１を形成し、続いてスパッタ法にてチタニ
ウム膜１２、アルミニウム膜１３、チタニウム膜１４を
連続して積層した。フォトレジストとウエットエッチン
グを用いてチタニウム膜／アルミニウム膜／チタニウム
膜をパターニングして、データ線、駆動素子のソース電
極とドレイン電極を形成した。レジストを剥離後、該チ
タニウム膜／アルミニウム膜／チタニウム膜をマスクと
して、リアクティブイオンエッチングを用いてボロンを
ドープしたアモルファスシリコン膜１１をパターニング
した。プラズマＣＶＤ法に窒化シリコン膜１５を形成し
てフォトレジストとリアクティブイオンエッチングを用
いてパターニングし、ソース電極およびドレイン電極接
続部分にスルーホールを形成した。スパッタ法にてチタ
ニウム膜１６、アルミニウム膜１７、チタニウム膜１８
を連続して積層した。フォトレジストとウエットエッチ
ングトを用いてパターニングし、ソース電極およびデー
タ線を形成した。

【００３５】続いて着色層パターンを作る。赤ペースト
を塗布、乾燥した後、フォトレジストとウエットエッチ
ングでドレイン電極上の接続孔２２と共通線２１上の接
続孔２０をパターニングする。フォトレジストを剥離し
た後、赤着色層をキュアする。同様にして、青着色層、
緑着色層を形成する。

【００３６】チタニウム膜／アルミニウム膜／チタニウ
ム膜を着色層１９上にスパッタし、フォトレジストとウ
エットエッチングで共通電極２３を形成すると共に、接
続孔２０を埋めて共通電極２３と共通線２１を接続す
る。

【００３７】次いで有機透明保護層２４を塗布、乾燥し
て、フォトレジストとウエットエッチングで着色層に設
けられた接続孔２２の延長になるよう接続孔を形成す
る。チタニウム膜／アルミニウム膜／チタニウム膜を透
明保護層２４上にスパッタし、フォトレジストとウエッ
トエッチングで画素電極２５を形成すると共に、接続孔
２２を埋めて画素電極２５とドレイン電極１４を接続す
る。図１では画素電極および共通電極は１本づつ描かれ
ているが、１画素につき複数本の画素電極および共通電
極が設けられてそれぞれが画素外の一端で結合されて櫛
歯状にされる。平坦化などの目的で、共通電極上にさら
に透明保護層を設けることは適宜許される。かくしてカ
ラーフィルターを備えた横電界駆動方式の駆動素子基板
を得る。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、開口率の低さが指摘される横
電界駆動方式液晶表示装置において、駆動素子基板側に
カラーフィルターを設けることで、開口率を向上し、さ
らにカラーフィルターに設けられた有機透明保護層を挟
んで液晶を駆動する１組の電極を形成することで、簡素
化され歩留まりが高い構造を実現するものである。

【００３９】

【実施例】実施例１（液晶駆動素子および信号線の作製）ホウケイ酸ガラス
基板上に厚さ０．２μｍのアルミニウム膜と０．０５μ
ｍのチタニウム膜をスパッタ法にて連続して形成した。
該チタニウム膜上にポジ型フォトレジストをスピナーで
塗布し、ホットプレートで８０℃ 、１０分間乾燥して
厚さ１μｍのフォトレジスト被膜を形成した。続いて該
フォトレジスト被膜上にフォトマスクを置き、露光装置
を用いて紫外線を照射した。露光後、アルカリ現像液に
より、フォトレジスト被膜を現像した。次いでチタニウ
ム膜とアルミニウム膜をエッチングしゲート電極とゲー
ト線からなる所定のパターンを得た。不要となったフォ
トレジスト被膜を剥離液にて剥離した。該ゲート電極お
よびゲート線上にプラズマＣＶＤ法にて厚さ０．７μｍ
の窒化シリコン膜、厚さ０．０８μｍのアモルファスシ
リコン膜、厚さ０．５μｍの窒化シリコン膜を連続して
形成した。ポジ型フォトレジストを塗布、乾燥してフォ
トレジスト被膜を形成した。続いて該フォトレジスト被
膜上にフォトマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を
照射した。露光後、アルカリ現像液により、フォトレジ
スト被膜を現像した。次いでリアクティブイオンエッチ
ング法で最上層の窒化シリコン膜をチャンネル保護部分
のみ残してエッチングした。リアクティブイオンエッチ
ング後、不要となったフォトレジスト被膜をアッシング
および剥離液にて剥離した。次にプラズマＣＶＤ法にて
ボロンをドープしたアモルファスシリコン膜を厚さ０．
２μｍに形成し、続いてスパッタ法にて０．０５μｍの
チタニウム膜、０．２μｍのアルミニウム膜、０．０５
μｍのチタニウム膜を連続して積層した。フォトレジス
トとウエットエッチングを用いてチタニウム膜／アルミ
ニウム膜／チタニウム膜をパターニングして、データ
線、駆動素子のソース電極とドレイン電極を形成した。
レジストを剥離後、該チタニウム膜／アルミニウム膜／
チタニウム膜をマスクとして、リアクティブイオンエッ
チングを用いてボロンをドープしたアモルファスシリコ
ン膜をパターニングした。プラズマＣＶＤ法にて厚さ
０．５μｍの窒化シリコン膜を形成してフォトレジスト
とリアクティブイオンエッチングを用いてパターニング
し、ソース電極およびドレイン電極接続部分にスルーホ
ールを形成した。スパッタ法にて０．０５μｍのチタニ
ウム膜、０．２μｍのアルミニウム膜、０．０５μｍの
チタニウム膜を連続して積層した。フォトレジストとウ
エットエッチングトを用いてパターニングし、ソース電
極およびデータ線を形成した。

【００４０】（着色層の作製）３，３´，４，４´−ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物１４４．１ｇをγ−
ブチロラクトン１０９５ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン２０９ｇに混合し、４，４´−ジアミノジフェニルエ
ーテル９５．１ｇ、ビス（３−アミノプロピル）テトラ
メチルジシロキサン６．２ｇを添加して７０℃で３時間
反応させた後、無水フタル酸２．９６ｇを添加してさら
に７０℃で１時間反応させてポリイミド前駆体（ポリア
ミック酸）溶液を得た。

【００４１】赤、緑、青の顔料として各々Color index
No.65300 Pigment Red 177で示されるジアントラキノン
系顔料、Color Index No.74265 Pigment Green 36 で示
されるフタロシアニングリーン系顔料、Color Index N
o.74160 Pigment Blue 15:4で示されるフタロシアニン
ブルー系顔料を用意した。上記ポリイミド前駆体溶液に
上記顔料とＮ−メチル−２−ピロリドンを各々混合分散
させて、赤、緑、青の３種類の着色ペーストを得た。ま
ず、駆動素子が形成された基板上に青ペーストを塗布
し、１２０℃、２０分間セミキュアした。この後、ポジ
型フォトレジストをスピナーで塗布後、８０℃で１０分
乾燥した。フォトマスクを用いて露光し、テトラメチル
アンモニウムヒドロキド２重量％水溶液に基板を浸漬し
揺動させながら、ポジ型レフォトジストの現像およびポ
リイミド前駆体のエッチングを同時に行なった。その
後、ポジ型フォトレジストをメチルセルソルブアセテー
トで剥離し、さらに、３００℃で３０分間キュアした。
青着色層の膜厚は３μｍであり、画素ごとに独立したア
イランドストライプ形状とした。透明保護層上に設ける
画素電極と駆動素子のドレイン電極を接続するための直
径２０μｍの接続孔と着色層上に設ける共通電極と共通
線とを接続するための直径２０μｍの接続孔も同時に形
成した。基板水洗後に、青着色層と同様にして、厚さ３
μｍの緑画素を形成した。さらに基板水洗後に、青着
色層と同様にして、厚さ３μｍの赤画素を形成した。

【００４２】（画素電極、透明保護層、共通電極の作
製）チタニウム膜／アルミニウム膜／チタニウム膜を着
色層上にスパッタし、フォトレジストとウエットエッチ
ングで共通電極を形成すると共に、接続孔を埋めて共通
電極と共通線を接続した。着色層に用いたポリイミド前
駆体を透明保護層に適用した。ポリイミド前駆体を塗
布、乾燥して、フォトレジストとウエットエッチングで
着色層に設けられた接続孔の延長になるよう接続孔を形
成した。透明保護層の厚みは、０．６μｍとした。チタ
ニウム膜／アルミニウム膜／チタニウム膜を該透明保護
層上にスパッタし、フォトレジストとウエットエッチン
グで画素電極を形成すると共に、接続孔を埋めて画素電
極とドレイン電極を接続した。かくして、カラーフィル
ターを備えた駆動素子基板を得た。

【００４３】（液晶セルの作製）上記のカラーフィルタ
ーを備えた駆動素子基板ともう１枚のガラス基板上にポ
リイミドからなる配向剤を塗布し、８０℃ で１０分間
乾燥し１８０℃ で１時間キュアして厚さ０．５μｍの
配向膜を得た。該配向膜を綿布やレーヨン布によりラビ
ング処理した。ガラス基板に直径４．５μｍのポリスチ
レンからなるスペーサーを散布した。一方、液晶駆動素
子が形成された基板上には直径４．８μｍのガラスロッ
ドを混入したエポキシ系のシール剤をスクリーン印刷
し、１００℃にて乾燥した。シール剤は液晶表示素子の
額縁部分に接合されるように配置され、液晶注入口が設
けられた。カラーフィルター基板と液晶駆動素子が形成
された基板を位置合わせし、圧力をかけつつ加熱処理し
た。加熱処理は１５０℃で１時間実施され、２つの基板
が固定された。かくして得られたセルに液晶を注入し
た。まずセルを減圧中に置き充分脱気した。シール剤に
設けられた液晶注入口を液晶中に浸した後、減圧雰囲気
を常圧もしくは加圧雰囲気に変化させ、液晶をセルの中
に導入した。液晶が注入されたセルの液晶注入口を紫外
線硬化樹脂で塞ぐ。ラビング方向に合わせて、基板外側
に偏光フィルムを貼り付ける。かくして液晶表示装置を
得た。比較例に比べて層構成が少なくプロセスが簡略化
されているが、良好な表示特性が得られた。

【００４４】比較例１図３を用いて説明する。実施例１と同様にして、液晶駆
動素子、信号線、着色層を形成した。次いで、着色層に
用いたポリイミド前駆体を透明保護層に適用した。ポリ
イミド前駆体を塗布、乾燥して、フォトレジストとウエ
ットエッチングで着色層に設けられた接続孔の延長にな
るよう接続孔を形成した。透明保護層の厚みは、０．６
μｍとした。チタニウム膜／アルミニウム膜／チタニウ
ム膜を該透明保護層上にスパッタし、フォトレジストと
ウエットエッチングで共通電極を形成すると共に、接続
孔を埋めて共通電極と共通線を接続した。

【００４５】この上に厚さ０．５μｍの窒化シリコン膜
２６を形成して、フォトレジストとリアクティブイオン
エッチングを用いてパターニングし、着色膜と透明保護
層に設けられた接続孔２２の延長になるように接続孔を
形成した。チタニウム膜／アルミニウム膜／チタニウム
膜を該窒化シリコン膜上にスパッタし、フォトレジスト
とウエットエッチングで画素電極を形成すると共に、接
続孔を埋めて画素電極とドレイン電極を接続した。

【００４６】かくして、カラーフィルターを備えた駆動
素子基板を得た。実施例に比べて、１層分の工程が増え
る他に、有機透明保護層に比べて平坦化能に劣る窒化シ
リコン膜が上層にくることにより、接続孔２０の穴埋め
がやや不良であった。

【００４７】続いて、実施例１と同様の工程で、液晶表
示装置を作製した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動素子基板上にカラーフィルターを
積層した横電界駆動方式の液晶表示装置の断面の一例で
ある。

【図２】駆動素子基板上にカラーフィルターを積層した
ＴＮ方式の液晶表示装置の断面の一例である。

【図３】従来技術の延長である駆動素子基板上にカラー
フィルターを積層した横電界駆動方式の液晶表示装置の
断面の一例である。

【符号の説明】

１：ガラス基板２：駆動素子３、１９：着色層４、２０、２２：接続孔５：透明導電膜２３：共通電極２４：有機透明保護層２５：画素電極２６：窒化シリコン膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００Ｆターム(参考） 2H090 HA03 HA04 HB07X HC05 HC08 HD05 HD07 JB02 JD14 LA04 MB02 MB03 2H091 FA02Y FB03 FC10 FC26 FD04 FD14 FD24 GA13 LA03 LA11 LA12 LA15 LA30 2H092 GA14 JA26 JA29 JA38 JA42 JA44 JB13 JB23 JB32 JB33 JB38 JB51 JB56 JB63 JB69 KA05 KA07 KA16 KA18 KA24 MA08 MA13 MA17 MA27 NA04 NA25 NA27 PA08 QA18 5C058 AA06 AB05 BA31 BA35 5C094 AA01 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 EA04 EA05 EA07 EB02 ED03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動素子基板側にカラーフィルターを設け
た横電界駆動方式液晶表示装置において、カラーフィル
ターに設けられた有機透明保護層を挟んで液晶を駆動す
る１組の電極が形成されたことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】前記有機透明保護層の膜厚が１μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。