JP2005346100A - Cfオンtftパネル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 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。
【選択図】 図1
Description
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TFT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TFTパネルの構造及びその製造方法を提案するものである。
(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。
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。
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1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TFT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(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100〜200nm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400nm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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (9)
- 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、前記第1の平坦化膜の材料で形成され、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、を有することを特徴とするCFオンTFTパネル。
- 前記第1及び第2の平坦化膜の材料として有機材料を使用したこと、を特徴とする請求項1に記載のCFオンTFTパネル。
- 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形成する工程と、を有することを特徴とするCFオンTFTパネルの製造方法。
- 前記第1及び第2の平坦化膜の材料として有機材料を使用したこと、を特徴とする請求項3に記載のCFオンTFTパネルの製造方法。
- 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の平坦化膜上にカラーフィルタを形成する工程と、前記カラーフィルタ上方に画素電極を形成する工程と、を有することを特徴とするCFオンTFTパネルの製造方法。
- 薄膜トランジスタ形成工程と第1の平坦化膜形成工程との間に、ブラックマトリックス層を形成する工程を、さらに有することを特徴とする請求項5に記載のCFオンTFTパネルの製造方法。
- 前記第1の平坦化膜上にブラックマトリックス層を形成する工程を、さらに有することを特徴とする請求項5に記載のCFオンTFTパネルの製造方法。
- 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を、さらに有することを特徴とする請求項7に記載のCFオンTFTパネルの製造方法。
- 前記平坦化膜の材料として有機材料を使用したこと、を特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載のCFオンTFTパネルの製造方法。
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