JP2001511261A - カラーフィルタ構造及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アクティブマトリクスディスプレイを含む、カラーフィルタ構造を組み込んだディスプレイ装置の欠陥を減少するようにした改良された平坦なカラーフィルタ構造(140)。カラーフィルタ基板（102）は、その上に形成された厚いポリイミドブラックマトリクス（132）と、ブラックマトリクスを覆って形成された透明のポリイミド層（142）とを有する。透明な層は、ブラックマトリクスを通して露出され、ブラックマトリクスを覆う露出されていない部分を除去するために現像される。結果の表面（146）は実質的に平坦であり、実質的に平坦なカラーフィルタ構造を形成するように残りの層の形成を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】 カラーフィルタ構造及び製造方法 技術分野 本発明は、改良されたカラーフィルタ構造、該カラーフィルタ構造を製造する 方法、及び該カラーフィルタ構造を組み込んだディスプレイに関する。特に、本 発明は、性能を高めそれから製造される装置の歩留まりもしくは産出高を増加す るようカラーフィルタ構造を実質的に平坦にする、カラーフィルタ構造を製造す る方法に向けられている。 背景技術 近年、薄膜トランジスタ、並びに斯かる薄膜トランジスタを取入れた、メモリ アレイ、全てのタイプの集積回路、及び機械的スイッチやリレーの代替物などの デバイスに対する関心が高まっている。例えば、リードリレーは脆弱であり、MO Sスイッチは漏出電流が大きすぎる。 薄膜トランジスタの特に代表的な用途は、従来の陰極線管(CRT)の代替物とし て液晶、電界放出、プラズマ、エレクトロクロミックまたはエレクトロルミネッ センスを採用した平面パネルディスプレイである。平面パネルディスプレイでは CRTよりも確実に、重量が少なくなり、嵩張らず、かつ相当に電力消費が少なく なる。同様に、その動作態様の結果として、CRTでは殆ど定常的に一定の歪みが 生ずる。CRTは、蛍光体が被覆された画面に対して電子ビームを発射することに より機能する。該ビームはビームの焦点が合わせられたスポットを該ビームの強 度に比例した強度で発光せしめる。画面表示は、画面上の種々 のスポットを種々の強度で発光せしめるべく定常的に移動するビームにより行わ れる。画面の縁部に対して電子ビームはその固定源から画面の中央までよりも長 い距離を進むことから、ビームは画面の種々のスポットに対して異なる角度で衝 当し、スポットのサイズおよび形状の変動(すなわち歪み)に帰着する。 然るに平面パネルディスプレイには本質的に斯かる歪みが無い、と言うのも、 CRT電子ビームが画面上の蛍光体もしくは発光体に衝当する箇所により各ピクセ ルが形成されるのではなく、平面パネルディスプレイのピクセルの各々は基板上 にフォトリソグラフィによりパターン化されるからである。平面パネルディスプ レイの製造において、回路要素は、概して、ガラスなどの基板上にフォトリソグ ラフィにより沈積されてパターン化される。上記回路要素は種々の工程で沈積か つエッチングされ、制御ラインの行及び列の間にピクセル接点及び制御要素を備 えた回路制御ラインの直交行列マトリクスを有するデバイスを構築する。ピクセ ル接点は該ピクセル接点上に媒体を有するが、該媒体は、媒体制御要素に亙りス レッショルド電圧が印加されたときに発光する(発光性)か又は周囲光の透過を変 化させる(非発光性の)物質である。上記媒体は、液晶、硫化亜鉛などのエレクト ロルミネッセンス性またはエレクトロクロミック性材料、例えばネオン及びアル ゴンのガスプラズマ、二色性染料、または、電圧の印加に応じて発光しさもなく ば光学特性が変化する適切な材料またはデバイスであり得る。上記媒体に印加さ れた適切な電圧に応じ、光が生成されまたは他の光学的変化が生ずる。各接点上 の光学的活性媒体は一般的に画素または“ピクセル”と称される。 平面パネルディスプレイに対する回路は一般的に、全ての列ライン上でデータ が所定電圧まで略々シフトインされる如く設計される。次にひとつの行が励起さ れ、その行の全てのトランジスタが作動される(ひとつの行が一度に書き込まれ る)。その行は次に遮断されると共に、次の行に対するデータは全ての 列ラインにシフトインされ、その後に第２行が励起されて書き込まれる。このプ ロセスは、全ての行がアドレス指定されるまで反復される。全ての行は一般的に は、典型的には約1／60秒すなわち約16.7msの１フレーム期間で書き込まれる。 そのとき、データを表す電圧が特定の列に選択的に供給され、行が書き込まれる ときに選択ピクセルは発光しまたはその光学特性が変化する。ピクセルは、大き な電圧もしくは電流、または、電圧もしくは電流の長パルスを印加することによ り、強度を変化することも可能である。ツイスティッド・ネマティック活性材料 を有する液晶ディスプレイ(LCD)を活用すると、起動されていないときにディス プレイは実質的に透明であるが、起動されたときは光を吸収し、或いは、極性配 向に依ってはこの逆となる。従って、ディスプレイに亙り行毎に順次にピクセル を起動することにより、ディスプレイ上には画像が生成される。CRTに関して上 述した幾何学的歪みは平面パネルディスプレイにおける要因では無い、と言うの も、各ピクセル位置はフォトリソグラフ的に決定されて固定されているからであ る。 (例えば各ピクセルにて薄膜トランジスタを採用したディスプレイのような)ア クティブ・マトリクス・ディスプレイの構造を製造する先行技術の方法に関して 生ずる主な問題のひとつは、集積回路のディスプレイと同様にそれらの方法が概 して製造歩留りの問題を被るということである。即ち、製造されたデバイスの歩 留りは100％ではないのが一般的であり、歩留り(欠陥の無いデバイスの百分率) は最悪の場合で０％にもなり得る。高品質のディスプレイは、欠陥のあるトラン ジスタまたは他の構成要素を殆ど許容しない。また、大型ディスプレイは一般的 に小型ディスプレイよりも望ましいものである。故に製造業者は、大型且つ／又 は高解像度のディスプレイを製造したいが、もし数個のトランジスタに欠陥があ り故に数個のピクセルが欠陥を有すれば製品全体を廃棄せねばならない、という ジレンマに陥る。換言すると、使用可能な製品の歩留りが低下すると製造業者は ユニット当たりで極めて大きな製造コストを蒙 るのである。 任意の型のディスプレイを製作する上で遭遇するひとつの問題は、全部でない にしても殆どの高品質のディスプレイにとって標準ディスプレイ型となりつつあ るカラーディスプレイを製造する際に生じる。カラーフィルタ構造は、ブラック マトリクスに渡るディスプレイのバックプレーン上に形成される。ブラックマト リクスが非常に薄くないならば、ブラックマトリクスに渡るフィルタ媒体の段差 被覆（ステップカバレージ）が、カラーフィルタ構造の表面に不均一さを生じる 。不均一なカラーフィルタ構造基板に対してバックプレーンが一緒に置かれると き、それらの間で用いられる空間は、欠陥ディスプレイもしくは時間の経過に渡 って故障するディスプレイを生じ得る。 発明の開示 カラーフィルタ構造、例えばアクティブマトリクスディスプレイを組み込んだ デバイスにおける欠陥を減らすためのカラーフィルタ構造を製造する改良された 方法が提供される。カラーフィルタ基板は、その上に形成された一層厚いポリア ミドブラックマトリクス、及びブラックマトリクスを覆って形成された透明のポ リアミド層を有する。透明の層は、ブラックマトリクスを通して露出され、ブラ ックマトリクスを覆う露出されない部分を除去するよう現像される。結果として 得られる表面は、実質的に平面であり、残りの層の形成を容易にして実質的に平 面のカラーフィルタ構造を形成する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のカラーフィルタ構造を組み込み得るアクティブ・マトリクス ・ディスプレイの概略平面図である。 図２は、図１のディスプレイのトランジスタ及び蓄電コンデンサの一実施形態 の交互配置断面図である。 図３は、図２のトランジスタ実施形態の第２の断面図である。 図４は、完成ディスプレイの部分的概略図である。 図５及び図６は、従来技術のカラーフィルタ構造である。 図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、本発明の平坦なカラーフィルタ構造の実施形 態である。 発明を実施するための最良の形態 本発明のカラーフィルタ構造は、任意の型のカラーディスプレイで用いること ができるが、ここでは、薄膜トランジスタ（TFT）で形成されたアクティブマト リクス液晶ディスプレイ（AMLCD）に用いるものとして説明する。図１を参照す ると、従来技術のAMLCDの概略図が、1995年７月31日に出願された「改良されたT FT、製造方法及びTFTを組み込んだマトリクスディスプレイ」という名称の係属 中の出願、米国特許シリアル第08/497,371号に開示されており、参照によりここ に援用する。従来のTFTは総括的に参照数字10により示されている。 AMLCD 10は、任意選択的な一群の外側短絡バー部材12、14、16及び18を含んで 示されており、これは、1995年７月31日に出願された「アクティブ・マトリクス のESD保護および試験体系」という名称の係属中の出願、米国特許シ リアル第08/497,372号中に充分に記載されており、参照によりここに援用する。 外側短絡バー部材12、14、16及び18は、刻線20に沿ってそれらを分離または破断 することにより処理中に除去され、これは援用した出願に一層充分に記載されて いる。 AMLCD 10はまた、一群の内側短絡バー部材22、24、26及び28を含んで示される 。援用した出願に更に十分に記述される如く、これらの内側短絡バー部材22、24 、26及び28もまた処理中に活用される。但し、内側短絡バー部材22、24、26及び 28はレーザなどによりライン30に沿ってAMLCD 10から電子的に分離されるが、AM LCD 10の物理的部分として残存する。 AMLCD 10は、上述の如く刻線20に沿って破断されるガラスパネルから通常的に 形成された基板32上に沈積もしくは析出される。基板32はまた、光非透過用途に 対する絶縁被覆を備えた金属パネルなどの、他のタイプの絶縁材料からも形成さ れ得る。AMLCD 10には複数の行ライン34および複数の列ライン36が形成されて大 寸マトリクスを形成しているが、その僅かな部分だけが示されている。行ライン 34は該ライン34の各々に接続された複数のドライバ接点パッド38のひとつを含む と共に、列ライン36もまた該ライン36の各々に接続された複数のドライバ接点パ ッド40のひとつを含んでいる。 上記AMLCD 10は行ライン34及び列ライン36の間に形成された複数の同一ピクセ ルを含むことから、単一個のピクセル42のみを詳細に記述する。行ライン34及び 列ライン36が交差するマトリクス交差箇所44の各々においては、両ラインをピク セル接点48に接続するTFT 46が形成される。少なくとも接点48上にはアクティブ 液晶媒体が形成されるが、該媒体はピクセル42に印加されたバックプレーン電圧 及びデータ電圧に応じて特性が変化する。AMLCD 10の全体マトリクスにおいて上 記ピクセル42上の媒体は、略々正方形またはドッ トの様に見える。トランジスタ46及び接点48の実際のサイズが一定割合で拡大さ れているようには記述されておらず、例示のためだけにのみ概略的に示されてい る。 尚、使用され得る行ライン34及び列ライン36の本数、および、AMLCD 10の外側 寸法に関する理論的制約は無いことを銘記されたい。処理設備は外側寸法に対し て実際的な制限を課すが、この制限は設備が改良されるにつれて継続的に変化し て行く。 AMLCDを製造する上で遭遇する問題は、もしAMLCD 10が欠陥のあるTFTまたは他 の回路要素を含んで数個のピクセルが作動しない場合には通常はディスプレイが 廃棄されねばならないことである。欠陥のあるピクセル42を隠蔽もしくはマスキ ングするひとつの技術は、ピクセル42を隣接の行R1に連結すべくピクセル42と共 に付加的(任意選択的)トランジスタ49を採用することである。而して、行R1が書 き込まれたときにデータは先行ピクセル42'だけでなくトランジスタ49を介して ピクセル42にも印加される。次に行R2が書き込まれるとき、ピクセル42に対する データはトランジスタ46を介して先行ピクセルからのデータ上に書き込まれる。 しかし乍ら、もしトランジスタ46に欠陥があった場合にはピクセル42は作動しな い様に見えるのではなく、その代わりに先行行R1からのデータを保持する。これ は、ピクセル42が正しく作動しないという事実を隠蔽もしくはマスキングする。 図４でさらに説明するように、ピクセル42はまた行R1に連結された蓄電コンデ ンサ50を含むが、該蓄電コンデンサは各フレームの間でピクセル42に書き込まれ た電圧を維持かつ安定化する。 TFT 46およびAMLCD 10は、アクティブ・ピクセルの歩留りを高めるべく形 成される。TFT 46を、図２及び図３を参照して説明する。TFT 46には、行ライン 34として最初に沈積もしくは析出されるゲート52が形成される。完成されたTFT 46は図２および図３に示しているが、種々のプロセス工程については、先に援用 した係属中の米国出願に最も良く示されている。種々の層の厚みは重要では無い が、TFT 46およびAMLCD 10の好適な実施形態を形成すべく好適な厚みおよび材料 が記述される。 ゲート52は好適には２つの金属層から形成される。好適にはアルミニウム／銅 の合金である第１のアルミニウム層は、ライン要素54を形成すべく沈積（析出） かつパターン化される。冗長行ライン34を形成するために、タンタルの第２ゲー ト層は、アルミニウム要素54上に沈積（析出）されると共に、要素54を覆うライ ン要素56を形成すべくパターン化される。要素56はまた、個々のTFT 46に対する 実際のゲートを形成するフィンガ58も有している。ライン要素54は好適には、ア ルミニウムまたはアルミニウム合金から形成される。アルミニウムはその高導電 性の故に長寸ラインに活用されるが、小型ディスプレイでは重要でなく、所望で あれば小型ディスプレイでは省略され得る。アルミニウムは約1,200オングスト ロームまで沈積されて導電性を提供するが、依然として、要素54上の段状被覆問 題を防止するに充分な薄さである。タンタル要素56または他の陽極耐火金属は好 適には冗長性のために約2,000オングストロームまで別個に沈積される。TFT 46 に対するゲートを形成するフィンガ58はアルミニウム層を必要とせず、典型的に はタンタルのみから形成される。 次に、露出されたタンタル要素56を陽極処理することにより第１ゲート絶縁層 60が形成されるが、該要素56は、硬質陽極処理されて酸化タンタルTa₂O₂から上 記絶縁層60を形成するものである。硬質陽極処理は、脱イオン水中で約0.1乃至4 .0％のクエン酸溶液を利用することで実施され得る。極めて精密 で均一な酸化物層60を、ボルト当たり約15オングストローム、即ち約900オング ストロームまでの厚みで形成すべく、約60ボルトの電圧が利用され得る。上記パ ッド38および40はフォトレジストにより覆われて該パッドの陽極化を防止するこ とが可能であるし、または、陽極化された後で食刻（エッチング）することが可 能である。 代替的に、第１ゲート絶縁層60は沈積誘電層により形成され得る。次に、好適 には窒化ケイ素Si₃N₄である第２のまたは冗長ゲート絶縁体62が約3,000オングス トロームの厚みに沈積される。ふたつの付加層が順次に沈積されるが、これは、 非晶質シリコンの層64及び次のN+添加（ドーピング）された非晶質シリコンの層 66である。N+層66および非晶質シリコン層64は選択的に食刻（エッチング）され 、窒化物層62上でゲート部分58に亙り独立領域70を残す。非晶質シリコン層64は 約1,500オングストロームの厚みまで沈積されると共に、N+層66は約300オングス トロームの厚みまで沈積される。パターン化の後、残存するN+層は抵抗性接点部 分68を形成する。次の金属層が沈積される前に再陽極化が実施され、特にゲート 金属上にドレンまたはソース金属が被さる一切の箇所における潜在的短絡を防止 する。斯かる再陽極化は、ソースラインおよびゲートラインの間に通常的に印加 される最大電圧の少なくとも２倍の電圧で実施される。再陽極化はタンタルまた は下側のアルミニウム層に新たな酸化物を形成し、後で沈積された金属が、ゲー ト金属を露出したピンホールを介してゲートラインに短絡するのを防止する。 次に、大型ディスプレイに対する複数の金属層から好適に形成されたソース− ドレン(S-D)層72が沈積される。小型ディスプレイに対して層72はアルミニウム またはモリブデンなどの単一金属層とされ得る。好適な大寸デバイス多重層72は 、モリブデンの第１防壁層を500オングストロームのオーダーの厚みまで沈積す ることで形成される。次に、アルミニウムまたはアルミニウム合 金の第２導電性強化層が約5,000オングストロームの厚みに沈積される。次に、 モリブデンまたはモリブデン合金の第３防壁層が約300オングストロームの厚み に沈積される。代替的に、最初のふたつの層のみが沈積される必要がある。 S-D層72は次にパターン化され、ソース部分74、ドレン部分76及び頂部コンデ ンサ接点部分78を形成する。次に、接点部分68間のN+添加(ドーピング)層を除去 することにより、ソース及びドレン部分74、76の間にトランジスタ・チャネル領 域80が形成されるが；接点部分68はS-D金属部分74及び76の下方に残存する。こ の時点においてトランジスタ46は電気的に機能する。 蓄電コンデンサ50もまた電気的に機能すると共に、接点部分78並びに下側の、 窒化物層62、酸化物層60及びゲート52の部分により形成される。所望であれば、 現時点でトランジスタ46及びコンデンサ50は両者ともに電気的に試験され得る。 次に、好適にはSi₃N₄から形成された第１不活性化層82が約7,000オングストロ ームの厚みに沈積される。この誘電層もまた、沈積されたSiO₂、ガラス上スピン (SOG)または他の有機誘電材料から形成され得る。上記層82はパターン化され、 ドレン接点開口84及びコンデンサ接点開口86を形成する。冗長列ラインが形成さ れるべき場合は、通路88が(図３)が形成されて下側の列ライン36への接点を提供 する。 次にピクセルITO層90が沈積されると共にパターン化され、開口84にドレン接 点を形成し、開口86にコンデンサ接点を形成し、且つ、（該当する場合に）通路 88及びピクセル48を通じて接触させることにより冗長列ラインを形成する。ピク セル48は一定の縮尺で示されておらず、且つ、その断面は相互に交互配置された トランジスタ46及びコンデンサ構造50の両者を含めるべくオフ セットされている。この断面は、列ITO及びピクセルITO 48（図１参照）の間の 電気的分離を完全に示してはいない。付加的トランジスタ49(図１)は示されてい ないが、トランジスタ構造46と同様にして形成される。 次に、最終不活性化層92を形成することにより上記TFT構造は完成される。不 活性化層92は、層82と同一の手法により約2,000乃至3,000オングストロームの厚 みに形成される。層92はカラーフィルタ基板上に形成しても良く、または、両者 上に形成され得る。 ソースライン74は、ドレン76と互いにかみ合う。ドレン76は、少なくとも１つ のフィンガを有するのが好ましく、ソースライン74は、一対のフィンガを含むの が好ましい。スロットもしくは開口が、フィンガに隣接するソースラインを通し てエッチングされる。互いのかみ合い（interdigitization）は、幾つかの長所 を提供する。第１に、チャンネル幅は最大にされ得、ドレン対ゲート容量は最小 にされる。ソースフィンガの１つにおける短絡は、短絡されたフィンガを切断す ることにより電子検査中に除去され得るので、さらなる長所が与えられる。短絡 は、短絡されたフィンガの両側上のスロットを切断することにより効果的に除去 され得る。 ドレン対ゲート容量は、説明した互いにかみ合わせられた実施形態によって最 小にされるけれども、一層高い駆動電流が、追加のフィンガを形成することによ り得ることができ、例えば、ドレンが一対のフィンガを含み得、ソースが３つの つがいのフィンガを含む。 図４は、完成されたAMLCD 10の一部と、蓄電コンデンサ50を利用する理由を示 している。コンデンサ50は、ここでは行３であるピクセル行がアドレス指定され ていないフレーム期間の間にピクセル42における液晶材料に亙る電 圧を安定化する。フレーム期間の間において一度にアドレス指定されるのは１つ の与えられたピクセル行のみであり、このフレームは一般的に1/60秒即ち16.7ミ リ秒である。480行のAMLCD 10に対しては、１つの与えられた行はフレーム期間 の僅かに1/480即ち約34.7ミリ秒のみでアドレス指定される。ピクセル行がアド レス指定されないフレーム時間の間、TFT 46はオフとされる。しかし乍ら、ピク セル電圧は液晶材料上で一定に残存せねばならない。液晶材料は静電容量C_LC及 び有限抵抗R_LCを有している。トランジスタ46はドライバとソースとの間及び／ または液晶材料抵抗R_LCを通して漏電する可能性がある。液晶材料に亙る電圧降 下(データ劣化)を最小化すべく、静電容量C_Sを有する蓄電コンデンサ50はC_LCと 並列に形成される。行３からのトランジスタ46により駆動されるピクセル42は、 コンデンサ50により先行行２と連結される。これは、行２が行３の直前に駆動さ れることを前提としている。１つの与えられた行に対するトランジスタ46が作動 するとき、該トランジスタ46はC_LC及びC_Sを充電する、と言うのも、合計静電容 量はC_LC＋C_Sだからである。トランジスタ46及び液晶材料の両者の漏れ電流は、 高い作動温度で高くなる(悪化する)。上記液晶材料はTFT基板32と、カラーフィ ルタまたはモノクロバックプレーン94の間に収納される。図５及び図６に示すよ うに、バックプレーン94は基板32からスペーサにより離間される。 図４に図式的に示すように、バックプレーン94は、カラーフィルタ構造を含み 、カラーフィルタ構造に渡りITO層96を含む。従来技術のカラーフィルタ構造100 が図５に示されている。バックプレーン94は、ガラス基板102を含む。ブラック マトリクス104は基板102上に形成される。AMLCD 10は、矢印106で示されるよう に、通常、ガラス基板102を通して観察される。 使用される１つのブラックマトリクス材料は、クロムのような金属である。ラ ップトップのAMLCDのようなローエンドディスプレイに対し、金属ブラック マトリクスは満足なものである。というのも、それを、800から1000オングスト ロームのオーダで薄い層104で沈積しパターン化することができるからである。 グリーン（緑）フィルタ108、ブルー（青）フィルタ110及びレッド（赤）フィル タ112のカラーフィルタがブラックマトリクス104に渡って形成される。ブラック マトリクス104は薄いので、カラーフィルタ構造100はまさしく平らである。不活 性化層114は、カラーフィルタ108、110及び112の頂部に形成される。カラーフィ ルタ108、110及び112上に不活性化層114を流出させることができ、このことは、 カラーフィルタの段差を平らにするのを助け、また、カラーフィルタ108、110及 び112間に形成されるギャップ116をふさぐのを助ける。不活性化層114は、流出 させることができ、沈積させることができ、もしくは通常の態様でオフセットプ リントすることができる、本質的に透明の材料から形成される。不活性化層114 は、例えば、酸化物、窒化物、スパンガラス(spun on glass)、またはアクリル 樹脂から形成され得る。 不活性化層114は、次に、その上部に約1000オングストロームの厚さに沈積さ れるITO層118を有する。ITO層118は、AMLCDマトリクス全体に渡って沈積され、 次に、パターン化され、基板32及びバックプレーン94が、シール、基板32及びバ ックプレーン94間に含まれるLCD基板（図示せず）と一緒にシールされ得る。基 板32及びバックプレーン94は、基板32及びバックプレーン94間で圧縮される複数 個のプラスチック球体スペーサ120によって離される。球体120は、所望に応じて クリアもしくはブラックでコーディングされて良い。 カラーフィルタ構造が有する幾つかの問題及び潜在的な問題がある。ブラック マトリクス104のために用いられるクロムのような金属は、高い反射率を有する 。高い解像度のAMLCDに対して、反射率は、単に１パーセント以下の程度であり 得る。カラーフィルタ108、110及び112の各々は、別々に形成される。 例えば、Ｇカラーフィルタ108が最初に形成され得る。染めたポリアミドのよう なカラーフィルタ材料が、流出され得、次に焼かれ得、フォトレジストもしくは 光硬化性樹脂を沈積し得、露出し得、そしてフォトレジストを現像もしくはエッ チングし得る。これらのステップが完了した後、Ｇカラーフィルタ108が次にAML CDの３分の１に渡って形成される。Ｂカラーフィルタ110及びＲカラーフィルタ1 12が、次に、Ｇカラーフィルタ108と同様の態様で別々に形成され得る。カラー フィルタの２つがブラックマトリクス104に渡って重複するならば、次に、２つ のカラー合計である高いスポットが見られる。ブラックマトリクス104のエッジ が被覆されないままに残されたならば、カラーフィルタによって光が減衰されな いので、次に、ディスプレイが削られる。 反射率を減少するために、他のブラックマトリクス材料が用いられ得るが、該 材料は、図６にもう１つのカラーフィルタ構造160によって示されるように、よ り大きい厚さに沈積されるかもしくは形成されなければならない。ブラックマト リクス材料は、アクリル樹脂のような、色素もしくは染料を基にしたポリアミド 材料であり得る。用いられ得る幾つかの異なったブラックマトリクス材料に関す る明所視の反射率データが表Ｉに示される。（３０度の入射角において、偏光子 無しで、基板94を通して取られた） 表Ｉ ブラックアクリル樹脂 0.64％ ブラック金属 0.81％から2.0％ 通常のブラック金属 5.2％ 一見して、ブラック金属は、アクリル被覆の低い反射率に接近し得るように見 える。しかしながら、金属は鏡のような反射を提供する。このことは、偏光状態 が変化しないということを意味する。しかしながら、アクリル材料は拡散 反射を有する。このことは、光が偏光されないということを意味する。偏光され ない光の場合、反射された光がAMLCDから出るので、前部偏光子を通して再度50 ％のロスがある。偏光子ロスを考慮することは、表ＩＩにおける反射率データを もたらす。 表ＩＩ ブラックアクリル樹脂 0.32％ ブラック金属 0.81％から2.0％ 通常のブラック金属 5.2％ ブラックアクリルブラックマトリクス材料は、１ガロンにつき1500ドル以上の 程度で非常に高価である。この材料が基板102上に流出されるならば、約90パー セントが無駄になる。従って、無駄にされた材料のすべてを事実上除去する基板 102上のブラックアクリルブラックマトリクス材料をオフセットプリントするこ とが好ましい。金属ブラックマトリクスの長所は、それが非常に薄いということ である。該長所は、高い反射率であり、それは基板102上にスパッタリングもし くは蒸着され、次にフォトリソグラフィ的に処理されなければならない。 ブラックアクリルブラックマトリクス材料が沈積されるが、それは一層小さい 吸収定数を有するので、1.2ミクロン程度のより厚い層で沈積されなければなら ない。ブラックアクリルは露出されて現像され、ブラックマトリクス132を形成 する。ブラックマトリクスは次に焼かれ、カラーフィルタ層と共に現像されない 。Ｇ、Ｂ及びＲカラーフィルタ108、110及び112が次に、カラーフィルタ構造130 を形成するのと同様の態様で別々に形成される。 ブラックマトリクス132は非常に厚いので、結果のカラーフィルタ108、110 及び112は、厚いブラックマトリクス132によって生じる段差被覆のために非常に 不均一である。不活性化層114及びITO層118が再度形成される。前述したように 、カラーフィルタ108、110及び112、並びに層114及び118は平滑で実質的に平ら であるのが理想的である。しかしながら、ブラックマトリクス132の増大した厚 さでもって、この理想は明らかに結果となっていない。 基板32が今や基板102に適用されてシールされるとき、スペーサ球体120は一様 に離間されない。図示のごとく、図６で左側の球体120はピークもしくは高い点1 34点にあるが、右側の球体120は谷もしくは低い点136点にある。これは、高い点 134の球体120が低い点136の球体120以上に押しつぶされるので、幾つかの問題を 引き起こす。事実、低い点136の球体120は押しつぶされないすなわち全く固定さ れ得ず、上下方向及び横方向の双方に動くことができ、これにより、AMLCD 10の 劣化及び故障を引き起こすかもしれない。 ブラックマトリクス104、132は、低い側でマトリクス面積の２５％程度であり 得、高い側でマトリクス面積の約５０％程度であり得る。従って、カラーフィル タ構造を平坦にして不均一不一様な層によって内在的に引き起こされる問題を避 けることが望ましい。 さて、図７Ａを参照すると、本発明のカラーフィルタ構造の実施形態140が示 されている。アクリルブラックマトリクス132が、再度1.2ミクロン程度の厚さに 再度形成される。しかしながら、形成される次の層は、ブラックマトリクス132 の材料及びカラーフィルタ材料と同じもしくは同様の型のクリアなポリアミド材 料層142である。層142は、従来のように上部からではなく、矢印144で示される ように基板102を通して露出される。層142を基板102を通して露出することによ り、ブラックマトリクス132は、自己整列マスクとして作用する。ブラックマト リクス132の各部上に横たわる層142の露出されない部 分は、図７Ｂに示すように、現像される。 結果のクリア層142が図７Ｂに示されている。層142は、ブラックマトリクス13 2を本質的に平坦にして平坦な表面146を形成する。これは、図７Ｃに示すように 、カラーフィルタ108、110及び112並びに層114及び118が、ブラックマトリクス1 32及びクリア層142によって今形成された平坦な表面146上に、本質的に平坦な表 面層として塗布されるのを許容する。クリア層142は、ブラックマトリクス132の 厚さと略同じもしくは僅かに大きい厚さであるように選択されるのが好ましい。 スペーサ球体120は、次に、実質的に等しく圧縮され、完全なAMLCD 150を形成す る。本発明のカラーフィルタ構造140は、勿論、任意の型のカラーマトリクスに 使用され得、説明のためにここに記載したAMLCD 150に制限されるものではない 。 上述の教示に鑑みて本発明の多くの変更及び変形が可能である。従って、添付 の請求範囲内で、特定的に説明したものとは別の態様で本発明を実施し得ること が理解されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． カラーフィルタ構造を製造する方法であって、 第１の実質的に透明の基板上に厚いポリイミドのブラックマトリクスを形成し 、 前記ブラックマトリクスの厚さと実質的に等しい厚さに前記ブラックマトリク スに渡って実質的に透明のポリイミド層を形成し、 前記基板を通して前記透明な層を露出させ、そして 前記ブラックマトリクスを覆う層部分を除去して実質的に平坦な表面を形成す るよう前記透明な層を現像することを特徴とする方法。 ２． 前記平坦な表面を覆って一組のカラーフィルタを形成するようにした請求 項１に記載の方法。 ３． 前記カラーフィルタを覆って不活性化層を形成するようにした請求項２に 記載の方法。 ４． 前記不活性化層を覆ってITO層を形成するようにした請求項３に記載の方 法。 ５． 前記ITO層上に球体スペーサを追加しそして前記ITO層及び第２の基板聞に 液晶材料を追加することにより、ディスプレイ装置を形成するようにした請求項 ４に記載の方法。 ６． アクティブマトリクス液晶ディスプレイ装置を形成するようにした請求項 ５に記載の方法。 ７． 前記ブラックマトリクスの厚さよりも僅かに大きい厚さに、前記透明な層 を形成するようにした請求項１に記載の方法。