JP2005258380A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液晶表示器に関し、特にカラー・フィルタ層と金属層との間に両者間の隔離性を補強する絶縁膜を具備した液晶表示器に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly to a liquid crystal display including an insulating film that reinforces isolation between a color filter layer and a metal layer.
従来からカラー液晶表示器(liquid crystal display;LCD)は薄膜トランジスタ・アレイを使用して対応画素電極を駆動するスイッチ素子としている。この種のカラー液晶表示器はトランジスタ・アレイ上方に「アレイ上カラー・フィルタ;COA」と称するカラー・フィルタ層があり、該トランジスタ・アレイ内のそれぞれのトランジスタにはいずれも1層の金属層があり、トランジスタのソース又はドレーン領域を一つの画素電極と電気的にカップリングさせることが出来る。そのうち、画素電極はインジウムすず酸化物(ITO)により製造された透明電極であり、画素電極はトランジスタのソース又はドレーン領域と接点を介して電気的にカップリングされ、カラー・フィルタ層と金属層との間に一層の絶縁膜を堆積させることによりこの両層を電気的に隔離している。アレイ上カラー・フィルタ構造を有する従来の液晶表示器は、米国特許第6,031,512号明細書、Kadotaら、名称「カラーディスプレイ装置のためのカラー・フィルタ構造」(特許文献1)及び米国特許第6,198,520号明細書、Kondoら、名称「カラー液晶ディスプレイ」(特許文献2)において実施例が記載されている。 Conventionally, a color liquid crystal display (LCD) is a switching element that drives a corresponding pixel electrode using a thin film transistor array. This type of color liquid crystal display has a color filter layer called “color filter on array; COA” above the transistor array, and each transistor in the transistor array has a single metal layer. In other words, the source or drain region of the transistor can be electrically coupled to one pixel electrode. Among them, the pixel electrode is a transparent electrode made of indium tin oxide (ITO), and the pixel electrode is electrically coupled to the source or drain region of the transistor through a contact, and the color filter layer and the metal layer The two layers are electrically isolated by depositing a single insulating film between them. A conventional liquid crystal display having a color filter structure on an array is disclosed in US Pat. No. 6,031,512, Kadota et al., “Color filter structure for a color display device” (Patent Document 1) and US Pat. Examples are described in Japanese Patent No. 6,198,520, Kondo et al., “Color Liquid Crystal Display” (Patent Document 2).
特許文献1において、無機絶縁膜はカラー・フィルタとソース又はドレーンとの間に位置しており、成分はホスホシリケートガラス(PSG)、ノンドーピングシリケートガラス(NSG)又はその他類似の材料である。特許文献2においては、無機絶縁層は窒化珪素が使用され、カラー・フィルタと共通電極との間に堆積している。また特許文献2に開示された無機絶縁膜を有するカラー液晶表示器はその製造プロセスが2個のフォトマスクを必要とし、特許文献1に開示された製造プロセスも2個のフォトマスクを必要とする。 In Patent Document 1, the inorganic insulating film is located between the color filter and the source or drain, and the component is phosphosilicate glass (PSG), non-doped silicate glass (NSG), or other similar material. In Patent Document 2, silicon nitride is used for the inorganic insulating layer, and is deposited between the color filter and the common electrode. In addition, the color liquid crystal display having an inorganic insulating film disclosed in Patent Document 2 requires two photomasks in its manufacturing process, and the manufacturing process disclosed in Patent Document 1 also requires two photomasks. .
図1Aないし図1Eは2個のフォトマスクを使用した従来の製造プロセスを示す図である。この図1Aに示すように、1個のカラー液晶表示器10を製造する場合、始めに先ず透明基板12を準備し、この透明基板12上にトランジスタ・アレイ14を形成し、次にトランジスタ・アレイのそれぞれのトランジスタ(図示せず)にいずれも金属層142、例えばドレーン電極を形成し、しかる後、トランジスタ・アレイ14の上にさらに1層の無機材料により製造された絶縁膜16を形成する。絶縁膜16を形成した後、図1Bに示すように、この絶縁膜16の上にフォトレジスト層18を形成し、プレセット・パターンを具備した第1のフォトマスク182を利用して絶縁膜16の未マスク部分を蝕刻し、金属層142を露出させる。図1Cに示すように、フォトレジスト層18を除くとコンタクト・ウインドー20が形成される。
1A to 1E are views showing a conventional manufacturing process using two photomasks. As shown in FIG. 1A, when one color
その後、図1Dに示すように、再び絶縁膜16の上にカラー・フィルタ層22を形成すると同時にコンタクト・ウインドー20をいっぱいに充填する。該カラー・フィルタ層22はカラー樹脂(図示せず)及びその中に分散している顔料(図示せず)を含んでおり、プレセット・パターンを具備した第2のフォトマスク222を利用してカラー・フィルタ層22の未マスク部分を除去し、コンタクト・ウインドーを露出させる。図1Eは最後に形成された画素電極24を示し、金属層142とカラー・フィルタ層とを電気的にカップリングすることが出来る。
Thereafter, as shown in FIG. 1D, the
このように、無機材料を使用して絶縁膜16を製作するには1つの成膜プロセス、2つのフォトマスク182及び222、及び1つの蝕刻プロセスを必要とし、これを経てカラー液晶表示器10のカラー・フィルタ22を形成することが出来る。このことから分るように、このような製造プロセス方法は余りにも複雑で不経済であり、かつ、製造プロセス中、カラー・フィルタ22内の顔料フォトレジストがコンタクト・ウインドー20内に残留して汚染を来す可能性がある。
As described above, in order to fabricate the
したがって、本発明人はより簡単な方法により製造される液晶表示器を提供することに務めた。
これに鑑み、本発明の目的は、上記先行技術の制限及び欠点によりもたらした複数個の問題を解決する液晶表示器及びその製造プロセスを提供することにある。 In view of this, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display and a manufacturing process thereof that solve a plurality of problems caused by the limitations and disadvantages of the prior art.
本発明の特徴及び利点は以下の発明の開示により明らかであり、かつ、添付図面を参照しながら本発明を実施することにより本発明の技術的手段をより深く理解できる。 The features and advantages of the present invention will be apparent from the following disclosure of the present invention, and the technical means of the present invention can be better understood by implementing the present invention with reference to the accompanying drawings.
これら及びその他利点を具備し且つ上記本発明の目的の達成に提供される液晶表示器は、基板と、この基板の上に形成された金属層と、この金属層の上に形成されたカラー・フィルタ層と、感光材からなり、該金属層と該カラー・フィルタ層との間に形成されることにより、物理的にかつ電気的に該金属層及び該カラー・フィルタ層を隔離する絶縁膜と、該カラー・フィルタ層の上に形成された画素電極とを備えてなることを特徴とする(請求項1に対応)。 A liquid crystal display having these and other advantages and provided to achieve the object of the present invention includes a substrate, a metal layer formed on the substrate, and a color layer formed on the metal layer. A filter layer; and an insulating film made of a photosensitive material and formed between the metal layer and the color filter layer to physically and electrically separate the metal layer and the color filter layer And a pixel electrode formed on the color filter layer (corresponding to claim 1).
上記本発明の液晶表示器において、該感光材はフォトレジスト材を含んでなり、該カラー・フィルタ層は顔料フォトレジスト材を含んでなり、該フォトレジスト材と顔料フォトレジスト材とはほぼ同一の露光波長を有していることを特徴とする(請求項2に対応)。 In the liquid crystal display of the present invention, the photosensitive material includes a photoresist material, the color filter layer includes a pigment photoresist material, and the photoresist material and the pigment photoresist material are substantially the same. It has an exposure wavelength (corresponding to claim 2).
また上記本発明の液晶表示器において、該フォトレジスト材は露光波長400ないし700nmの範囲において70%より高い透過率を有していることを特徴とする(請求項3に対応)。 In the liquid crystal display of the present invention, the photoresist material has a transmittance higher than 70% in an exposure wavelength range of 400 to 700 nm (corresponding to claim 3).
また上記本発明の液晶表示器において、該顔料フォトレジスト材の熱硬化感度はフォトレジスト材の1.5倍よりも大きい、又は該フォトレジスト材の3倍よりも小さいことを特徴とする(請求項4に対応)。 In the liquid crystal display of the present invention, the thermosetting sensitivity of the pigment photoresist material is greater than 1.5 times that of the photoresist material or less than 3 times that of the photoresist material. Corresponds to item 4).
さらには上記目的の達成に提供される液晶表示器の製造プロセスは、基板を準備する工程と、該基板上に、金属層を含んでなるトランジスタ・アレイを形成する工程と、該トランジスタ・アレイの上に感光層を形成する工程と、該感光層の上にカラー・フィルタ層を形成する工程と、該カラー・フィルタ層及び該感光層下方の該金属層を露出する工程と、該カラー・フィルタ層の上に該金属層と電気的にカップリングする画素電極を形成する工程と、を備えてなることを特徴とする(請求項5に対応)。 Furthermore, a manufacturing process of a liquid crystal display provided to achieve the above object includes a step of preparing a substrate, a step of forming a transistor array including a metal layer on the substrate, Forming a photosensitive layer thereon, forming a color filter layer on the photosensitive layer, exposing the color filter layer and the metal layer below the photosensitive layer, and the color filter Forming a pixel electrode electrically coupled to the metal layer on the layer (corresponding to claim 5).
上記本発明の製造プロセスにおいて、該金属層を露出する工程はさらに、プレセット・パターンのマスクを被せて該カラー・フィルタ層及び感光層を露光する工程と、該カラー・フィルタ層及び該感光層を部分的に除去して、該金属層を露出させる工程と、を備えてなる(請求項6に対応)。 In the manufacturing process of the present invention, the step of exposing the metal layer further includes a step of exposing the color filter layer and the photosensitive layer by covering with a preset pattern mask, and the color filter layer and the photosensitive layer. And partially exposing the metal layer to expose the metal layer (corresponding to claim 6).
また上記本発明の製造プロセスにおいて、該感光層はフォトレジスト材を含んでなり、該カラー・フィルタ層は顔料フォトレジスト材を含んでなり、該フォトレジスト材と該顔料フォトレジスト材とはほぼ同一の露光波長を有していることを特徴とする(請求項7に対応)。 In the manufacturing process of the present invention, the photosensitive layer includes a photoresist material, and the color filter layer includes a pigment photoresist material. The photoresist material and the pigment photoresist material are substantially the same. The exposure wavelength is as follows (corresponding to claim 7).
また上記本発明の製造プロセスにおいて、該フォトレジスト材は露光波長400ないし700nmの範囲において70%より高い透過率を有していることを特徴とする(請求項8に対応)。 In the manufacturing process of the present invention, the photoresist material has a transmittance higher than 70% in an exposure wavelength range of 400 to 700 nm (corresponding to claim 8).
また、上記本発明の製造プロセスにおいて、該顔料フォトレジスト材の熱硬化感度はフォトレジスト材の1.5倍よりも大きい、又は該フォトレジスト材の3倍よりも小さいことを特徴とする(請求項9に対応)。 In the manufacturing process of the present invention, the thermosetting sensitivity of the pigment photoresist material is greater than 1.5 times that of the photoresist material or less than 3 times that of the photoresist material (claims). Corresponds to item 9).
以下、図面を参照しながら、本発明の典型的な実施の態様を説明する。当該実施の態様は本発明をより具体的に説明するためのもので、当然本発明の技術的思想はこれに限定されるものでなく、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、置換などはいずれも本発明の技術的範囲に属する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment is intended to explain the present invention more specifically, and the technical idea of the present invention is not limited to this embodiment. It is not limited to the scope of the appended claims. Design changes, additions, substitutions, etc. all belong to the technical scope of the present invention.
図2A及び図2Bは本発明の実施態様に基づいた液晶表示器50の断面図である。図2Aに示すように、液晶表示器50は、透明基板52と、透明基板52上方にあるトランジスタ・アレイ層54と、トランジスタ・アレイ層54上方にある有機絶縁層56と、カラー・フィルタ層58と、画素電極とを備えている。この実施例において、透明基板52はガラス基板又は石英基板などであってもよく、トランジスタ・アレイ層54は複数のトランジスタ(図示せず)を含んでおり、それぞれのトランジスタは更に、トランジスタのソース(図示せず)又はドレーン(図示せず)と電気的にカップリングする共通電極として用いられる金属層542を備えている。有機絶縁層56は物理的に又は電気的に金属層542と画素電極64とを隔離するためのものである。また、カラー・フィルタ層58は顔料フォトレジスト材(図示せず)を含み、有機感光材料及びその内部に分散されている顔料により構成されている。
2A and 2B are cross-sectional views of a
また、この実施例においては、有機絶縁層56は従来の無機絶縁層に代り、例えばフォトレジスト材である感光材を含み、これによりカラー液晶表示器の製造プロセスを簡単化する。下記において詳細に説明する。該フォトレジスト材及びカラー・フィルタ層58の顔料フォトレジスト材はほぼ同一の露光波長を有している。また、本実施例においては、フォトレジスト材の露光波長400ないし700nmの範囲における透過率は70%よりも高い。なお、別の実施例においては、フォトレジスト材はネガ型フォトレジスト材であり、露光後不可溶となり現像剤で洗浄できない。また別の実施例において、顔料フォトレジスト材の熱硬化感度はフォトレジスト材の1.5倍よりも大きい。また、別の実施例においては顔料フォトレジスト材の熱硬化感度はフォトレジスト材の3倍よりも小さい。
In this embodiment, the organic insulating
次に図2Bに示すように、液晶表示器50はコンタクト・ウインドー60内の画素電極64と接触する金属層542’を備え、当業者であれば図2A中の金属層542と図2B中の金属層542’とは、金属層542がカラー・フィルタ層58の下方に位置し、金属層542’がコンタクト・ウインドー領域の下に位置していることを除いて、同一のソース又はドレーンに属することがわかるであろう。トランジスタ・アレイ54内のトランジスタのソース又はドレーン用となる金属層542’は画素電極64と電気的にカップリングし、絶縁層56及びカラー・フィルタ層58はいずれも有機感光材により形成されている。
Next, as shown in FIG. 2B, the
図3Aないし図3Dは本発明の実施態様に基づいて製造されたカラー液晶表示器の製造プロセス図である。この図3Aに示すように、先ず透明基板52を準備し、しかる後、透明基板52の上にトランジスタ・アレイ54を形成する。当該トランジスタ・アレイ54におけるそれぞれのトランジスタはいずれも金属層542’を備え、トランジスタ・アレイ54の上に有機絶縁層56、例えば感光層(実施例ではフォトレジスト材を含む)を形成する。
3A to 3D are manufacturing process diagrams of a color liquid crystal display manufactured according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, first, a
次に図3Bに示すように、有機絶縁層56の上方に顔料フォトレジスト材が含まれているカラー・フィルタ層58を形成する。この実施例においては、フォトレジスト材及びカラー・フィルタ層58中の顔料フォトレジスト材はほぼ同一の露光波長を有している。又この実施例においてはフォトレジスト材の露光波長400ないし700nmの範囲における透過率は70%よりも高い。また、別の実施例においては、フォトレジスト材はネガ型フォトレジスト材である。また別の実施例においては、顔料フォトレジスト材の熱硬化感度はフォトレジスト材の1.5倍よりも大きい。また、さらなる別の実施例においては顔料フォトレジスト材の熱硬化感度はフォトレジスト材の3倍よりも小さい。しかる後、プレセット・パターンのフォトマスク582を設け、現像するすなわちカラー・フィルタ層58及び有機絶縁層56のマスクしていない部分を除去することにより、金属層542’を露出させる(図3C参照)。
Next, as shown in FIG. 3B, a
図1Bの無機絶縁層を利用する方法と比較すれば、本発明の方法は成膜プロセスと、1個のフォトマスクと、蝕刻プロセスとを省いて、コンタクト・ウインドーを限定することができる。 Compared with the method using the inorganic insulating layer of FIG. 1B, the method of the present invention can eliminate the film forming process, one photomask, and the etching process, and can limit the contact window.
図3Cに示すように、金属層542’を露出させるようにコンタクト・ウインドー60を形成する。しかる後、図3Dに示すように、金属層542’と電気的にカップリングする画素電極64を形成する。
As shown in FIG. 3C, a
さらには図4Aないし図4Fは本発明の他の実施態様に基づいて製造されたカラー液晶表示器の製造プロセス図である。この図4Aに示すように、先ず透明基板72を準備し、しかる後、透明基板72の上にトランジスタ・アレイ74を形成する。当該トランジスタ・アレイ74におけるそれぞれのトランジスタはいずれも金属層742を備え、トランジスタ・アレイ74の上にフォトレジスト材が含まれている有機絶縁層76を形成し、金属層742を露出させるためにプレセット・パターンを有するフォトマスク782を設ける。
4A to 4F are manufacturing process diagrams of a color liquid crystal display manufactured according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4A, a
次に図4Bに示すように、現像するすなわち有機絶縁層76のマスクしていない部分を除去することにより、金属層742を露出させる。さらに図4Cに示すように、有機絶縁層76の上方に顔料フォトレジスト材が含まれているカラー・フィルタ層78を形成する。この実施例においては、有機絶縁層76及びカラー・フィルタ層78における顔料フォトレジスト材はほぼ同一の露光波長を有しており、有機絶縁層の露光波長400ないし700nmの範囲における透過率は約70%よりも高い。また別の実施例においては、有機絶縁層76はネガ型フォトレジスト材を含んでいる。また、別の実施例においては、顔料フォトレジスト材の熱硬化感度は有機絶縁層76の1.5倍よりも大きい。また、さらなる別の実施例においては、顔料フォトレジスト材の熱硬化感度は有機絶縁層76の3倍よりも小さい。
Next, as shown in FIG. 4B, the
また図4Dに示すように金属層742を露出させるために、プレセット・パターンを有する第2のフォトマスク784を設ける。
Further, as shown in FIG. 4D, a second photomask 784 having a preset pattern is provided to expose the
次に図4Eに示すように、現像するすなわちカラー・フィルタ層のマスクしていない部分を除去し、金属層742を露出させる。さらに図4Fに示すように、金属層742と電気的にカップリングした画素電極80を形成する。
Next, as shown in FIG. 4E, the developing or unmasked portion of the color filter layer is removed to expose the
従来の製造プロセスと比較すれば、本発明による製造プロセスは成膜プロセス及び蝕刻プロセスを省くことができる。 Compared with the conventional manufacturing process, the manufacturing process according to the present invention can omit the film forming process and the etching process.
上記製造プロセスは当業者であれば、本発明の範囲及びその技術的思想を逸脱しないかぎり、容易にその開示された製造プロセスを改変でき、本発明に開示の明細書及び実施の形態を利用してその他実施例を作成することが出来る。換言すれば、明細書及び実施例は説明のためのものであり、当然本発明の正確な範囲及び精神はいずれも添付のクレームで定義される。 Those skilled in the art can easily modify the disclosed manufacturing process without departing from the scope of the present invention and its technical idea, and use the specification and embodiments disclosed in the present invention. Other embodiments can be created. In other words, the specification and examples are illustrative only, and naturally the precise scope and spirit of the invention are both defined by the appended claims.
10,50…カラー液晶表示器、12,52,72…透明基板、14,54,74…トランジスタ・アレイ、16…無機絶縁膜、18…フォトレジスト層、20,60…コンタクト・ウインドー、22,58,78…カラー・フィルタ、24,64,80…画素電極、56,76…有機絶縁層、142,542,742…金属層、182,222,582,782,784…フォトマスク。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記基板の上に形成された金属層と、
前記金属層の上に形成されたカラー・フィルタ層と、
感光材からなり、前記金属層と前記カラー・フィルタ層との間に形成されることにより、物理的にかつ電気的に該金属層及び該カラー・フィルタ層を隔離する絶縁膜と、
前記カラー・フィルタ層の上に形成された画素電極と、
を備えてなることを特徴とする液晶表示器。 A substrate,
A metal layer formed on the substrate;
A color filter layer formed on the metal layer;
An insulating film made of a photosensitive material and formed between the metal layer and the color filter layer to physically and electrically separate the metal layer and the color filter layer;
A pixel electrode formed on the color filter layer;
A liquid crystal display comprising:
前記基板上に、金属層を含んでなるトランジスタ・アレイを形成する工程と、
前記トランジスタ・アレイの上に感光層を形成する工程と、
前記感光層の上にカラー・フィルタ層を形成する工程と、
前記カラー・フィルタ層及び前記感光層下方の前記金属層を露出させる工程と、
前記カラー・フィルタ層の上に前記金属層と電気的にカップリングする画素電極を形成する工程と、
を備えてなることを特徴とする、液晶表示器を形成する製造プロセス。 Preparing a substrate;
Forming a transistor array comprising a metal layer on the substrate;
Forming a photosensitive layer on the transistor array;
Forming a color filter layer on the photosensitive layer;
Exposing the color filter layer and the metal layer below the photosensitive layer;
Forming a pixel electrode electrically coupled to the metal layer on the color filter layer;
A manufacturing process for forming a liquid crystal display.
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