JP3210233B2

JP3210233B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3210233B2
Application number: JP34103595A
Authority: JP
Inventors: 輝彦古島; 欣尚蒲谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2001-09-17
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JPH08234193A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置に関し、特にはカラーフィルターを組み込んだ液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン等に用いられるマトリック
ス形の液晶表示装置の駆動方式としては、単純マトリッ
クス方式をおよびアクティブマトリックス方式がある。
単純マトリックス方式は、２枚の基板にそれぞれストラ
イプ状の電極を互いに垂直になるように配置する方式で
ある。アクティブマトリックス方式は、単純マトリック
ス方式で生ずる走査線間のクロストークを防止するため
に、各画素毎にスイッチング素子を設けたものである。

【０００３】図８は従来のカラーアクティブマトリック
ス液晶表示装置の模式的断面図である。図８において、
34は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT)
を有するTFT基板部であり、32は、カラーフィルタを有
する対向基板部である。TFT基板部34で、1は基板、7は
画素電極、9はフィールド酸化膜、10はパッシベーショ
ン層、15は配光膜である。TFT基板34のそれぞれの画素
には、薄膜トランジスタが取り付けられている。この薄
膜トランジスタで、2はドレイン、3はソース、4はチャ
ンネル、5はゲート、6はソース線、8はゲート絶縁膜で
ある。対向基板部32で、11はブラックマトリックス、12
はカラーフィルター、13は平坦化膜、14は対向電極、15
は配光膜、16は対向基板である。なお、17は液晶材料で
ある。

【０００４】従来のアクティブマトリックス液晶表示装
置では、薄膜トランジスタが形成された基板１（ＴＦＴ
基板と記す）とカラーフィルタ１２が形成された対向基
板16（ＣＦ基板と記す）が一対となり、これらの間に液
晶１７が封入されて構成されている。ＣＦ基板は特開昭
５８ー１２０２８７に開示されているように、ガラス基
板である対向基板16上にＣｒ等の金属からなるブラック
マトリックス11が形成され、その後、カラーフィルター
12が形成され、次に平坦化膜13、透明電極（対向電極と
記す）14が形成される。ブラックマトリックス11は、ス
パッター法等で成膜されホトリソプロセスにより所定の
パターンが形成される。なお、カラーフィルター12は、
印刷法、顔料分散法、電着等で形成される。

【０００５】このような液晶表示装置において、カラー
フィルターのＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色に対応
した光の透過率は、各層の屈折率、膜厚（厚さ）で変化
し、セル構成を同一とするとＲ，Ｇ，Ｂそれぞれで異な
る。図５にその一例を示す。このように、Ｒ，Ｇ，Ｂの
透過率が異なると白表示がある色に色づくという問題が
あった。

【０００６】さらに、前記したブラックマトリックス11
は、不要な光の漏れを防ぎ、コントラストの低下を防止
するために設けられるものであり、現状の液晶パネルで
は液晶の配向乱れや、横電界によるディスクリネーショ
ンが発生する領域やＴＦＴ部分はブラックマトリックス
で覆い隠さなければならない。このブラックマトリック
ス11が形成されているＣＦ基板16とＴＦＴ基板1を張り
合わせる工程では、ＴＦＴ基板１上に形成された画素電
極７と、カラーフィルター１２の各画素を正確に位置合
わせを行うことが必要となる。

【０００７】しかし、現状の張り合わせ装置の精度は５
μｍ程度しかなく、これを張り合わせマージンとしてブ
ラックマトリックスを大きめに作成するために、パネル
の開口率が低下する。このことにより実現可能な画素ピ
ッチが制約される等の問題があり、この対策としてブラ
ックマトリックスをＴＦＴ基板１上に形成することが提
案されている(SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF
THE TECHNICAL PAPERP218-218)。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】また、カラーフィルタ
と基板を組み合わせただけでは、透明度が良くないとい
う問題もある。

【０００９】しかしながら、カラーフィルター基板から
ブラックマトリックスを除去して、カラーフィルターを
形成すると、プロセス中でカラーフィルターの密着不良
が発生する。例えば、カラーフィルターの材料としてア
クリル、基板の材料としてガラスを選んだとき、この２
つの材料は互いに密着しにくい。このため、欠落した画
素が発生してしまうという問題がある。ひいては、ＣＦ
基板の歩留りが著しく低下する。

【００１０】以上のような従来の技術の課題に鑑み、本
発明の液晶表示装置の第１の目的は、カラーアクティブ
マトリックス方式の液晶表示装置におけるＲ，Ｇ，Ｂの
各カラーフィルターの光透過率の差を低減し、高品質の
表示を可能にすることである。

【００１１】本発明の第２の目的は、カラーフィルター
膜とガラス基板の密着度を向上させて、ＣＦ基板の歩留
まりを向上させることである。

【００１２】（本発明の第３の目的は、ブラックマトリ
ックスのマージンを低減し、開口率の広い、高精細且つ
高コントラストの表示を可能にすることである。）

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】これらの目的
を達成するために鋭意努力した結果、本発明者らは以下
の発明を得た。すなわち、本発明の液晶表示装置は、表
示画素に対応するカラーフィルターと透明支持体と透明
電極とを具備する一方の基板、支持体と画素電極とを具
備する他方の基板及び前記一方の基板と前記他方の基板
との間に挟持されている液晶材料を有する液晶表示装置
おいて、前記一方の基板は、前記カラーフィルターと前
記透明支持体との間であって、且つ隣り合う2つのカラー
フィルターの間隔に、該カラーフィルターの周辺部とオ
ーバーラップさせて配置した金属酸化物からなる透明薄
膜を有し、前記他方の基板は、前記透明薄膜が設けられ
た位置に対向させて配置したブラックマトリックス及び
薄膜トランジスタとを有すること特徴とする液晶表示装
置に特徴を有する。

【００１４】本発明の液晶表示装置を、実施例１を表す
図１を使って説明する。図１(a)は、画素の部分と周辺
駆動回路部とが一体で作製されているアクティブマトリ
ックス液晶表示装置の断面図である。図１(b)は、図１
(a)の液晶表示装置の画素の部分21を拡大した図であ
る。図１(a)で、9は薄膜TFTなどを支えるフィールド酸
化膜、19は周辺駆動回路部に光が入らないようにする不
透明薄膜、20は画素電極領域、31はスペーサである。図
２で、18は透明薄膜である。他の符号は、図８を説明し
たときと同様である。

【００１５】本発明では、図１(b)のように、透明薄膜1
8を、カラーフィルター12と透明支持体となる対向基板1
6の間の少なくとも一部に設ける。この透明薄膜18は、
カラーフィルター12と対向基板16の間の全体にわたって
設けてもよい。

【００１６】図１(b)では、Ｇのカラーフィルターの電
極画素領域全体に透明薄膜１８が存在することによりＧ
の透過率が向上する。この場合、各薄膜の膜厚、屈折
率、液晶のセル厚、屈折率を選ぶことにより、最適値が
得られる。

【００１７】図６に、透過率の光学的シュミレーション
の結果を示す。図６(a)は、ＴＦＴ基板の構成を同一と
し、ＣＦ側の透明薄膜１８が存在せず、対向電極の１４
の膜厚を１２０、１３０、１４０、１５０、１６０ｎｍ
と変化させた場合のＲ，Ｇ，Ｂの各波長の光に対する相
対透過率を示す。Ｇの透過率が低いことが分かる。Ｇの
透過率を向上させるために、対向電極１４のＩＴＯの膜
厚を１５０ｎｍとし、透明薄膜１８を加えて計算した結
果を図6(b)に示す、ＩＴＯを１６０ｎｍ形成することに
よりＧの透過率を８３％に向上する事が判明した。

【００１８】この条件で、液晶セルを試作したところ、
Ｒ，Ｇ，Ｂの透過率の均一性が向上し、より高品質の液
晶セルが得られた。

【００１９】図7(a)にＲ，Ｇ，Ｂの相対透過率のセルギ
ャップ依存と、図7(b)にＧに透明膜１８を追加した場合
の相対透過率を示す。透明膜がない場合、Ｒ，Ｇの変化
の周期が違い、セルギャップ変動による相対透過率の変
化が激しい。一方、透明膜を追加した場合には、Ｇの周
期がＲの周期に近づきセルギャップ変動によるマージン
が大きくとれる。このように、セルギャップの変化によ
る透過率の変動の激しいＧ，Ｒについてより良い膜厚条
件が選択できることから、セル内のギャップ変動のマー
ジンの大きなパネルが製造することが出来、パネルの歩
留りが大幅に向上した。

【００２０】尚、この実施例では、Ｇフィルターの画素
電極領域に透明薄膜１８が存在する場合で説明したが、
干渉条件が合えば、Ｇフィルターに存在せず、他のフィ
ルターの画素電極領域に透明薄膜１８が存在してもかま
わない。また、対向電極の膜厚を１５０ｎｍで説明した
が、他の値であってもかまわない。

【００２１】この透明薄膜18は、ITOなどの金属酸化物
で構成するのが望ましい。ブラックマトリックス11は、
カラーフィルター12がない方の基板に、TFTの上部など
に設けるのが望ましい。

【００２２】本発明は、アクティブマトリックス液晶表
示装置はもちろん、単純マトリックス液晶表示装置にも
適用できる。

【００２３】アクティブマトリックス液晶表示装置の場
合、薄膜トランジスターの活性層としてはアモルファス
Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、単結晶Ｓｉが好ましく用いられる。
これらの製造方法、或いは基板上への形成法について
は、現在行われているいずれの方法でも好適に用いられ
る。

【００２４】（作用）本発明によれば、ＣＦ基板におい
て各Ｒ，Ｇ，Ｂカラーフィルターの各画素電極領域２０
（画素電極領域とは、画像表示部でしかも表示に利用す
る光が透過する領域である。）において、基板の間に透
明薄膜が存在するカラーフィルターと存在しないカラー
フィルターが設けられ、Ｒ，Ｇ，Ｂの光透過率の差が低
減された。

【００２５】さらに、アクティブマトリックス液晶にお
いては、この透明薄膜が基板とカラーフィルターの間に
存在することによりカラーフィルターの密着性が向上し
ＣＦ基板の歩留りが向上した為、ブラックマトリックス
をＴＦＴ基板に形成する構成が現実的となり、従来のよ
うにＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼合わせマージンが不要
となった。このため、ブラックマトリックスのマージン
としては、ＴＦＴ基板上に先述したような方法によりブ
ラックマトリックスやカラーフィルターを形成する際の
位置ずれマージンだけとなり、現状において、このマー
ジンを２μｍ以下とする事が可能であり、これにより高
開率で高精細な液晶表示装置が可能になるとともに、
Ｒ，Ｇ，Ｂ各色での光透過率の差が小さくすることがで
き、高品質のフルカラー表示が可能となる。

【００２６】さらに、セルギャップ変動によるＲ、Ｇの
相対透過率の変動の周期のずれが小さくなり、ギャップ
精度のプロセスマージンが広がり歩留りが大幅に向上し
た。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。

【００２８】（実施例１）実施例１は、スイッチング素
子と周辺駆動回路が一体になったカラーアクティブマト
リックス液晶表示装置の例である。この液晶表示装置で
は、スイッチング素子がある側の基板をSiウェハで作製
する。

【００２９】図１に実施例１の液晶表示装置の模式的断
面図を示す。図１(a)において、1はSi基板、9は酸化
膜、19は周辺駆動回路を隠す不透明膜、20は画素電極領
域（画素電極領域とは、画像表示部でしかも表示に利用
する光が透過する領域）、21は画像表示部である。

【００３０】また、図１(b)に図１(a)の液晶表示装置の
画像表示部21を詳しく説明する模式的断面図である。図
１(b)において、２はドレイン、３はソース、４はチャ
ネル、５はゲート電極、６はソース線、７は画素電極、
８は絶縁膜、１０はパッシベーション膜、１１はブラッ
クマトリックス、１２はカラーフィルター、１３は平坦
化膜、１４は対向電極、１５は配向膜、１６はガラス基
板、１７は液晶材料、１８は透明配向膜である。

【００３１】ＴＦＴ基板は、次のように作製された。基
板１としてSiウエハをもちい、公知の技術である単結晶
ウエハー半導体プロセスによって、周辺駆動回路をＣＭ
ＯＳ構成で形成する。このとき液晶表示部分は、フィー
ルド酸化膜９（光透過性膜となる）で覆っておく。実施
例1ではフィールド酸化膜の厚さを１μｍに設定した。
多結晶Ｓｉを減圧ＣＶＤ法によって、画像表示部21に厚
さは２５０ｎｍ程度堆積させ。ソース3およびドレイン2
は、イオン．インプラ法により自己整合的に形成した。
また、薄膜トランジスターのゲート酸化膜をパイロジェ
ニック酸化により５０ｎｍ形成した後、多結晶Ｓｉを減
圧ＣＶＤ法で堆積させ、異方性エッチングによりゲート
電極５を形成する。砒素をイオン．インプラ法により打
ち込み更に、熱処理を施し、薄膜トランジスタを形成し
た。

【００３２】このＴＦＴ基板上に無機透明部材ＳｉＯ₂
（実施例１ではＳｉＯ₂を用いて説明するがＳｉＮ_x等の
無機透明部材で或いは有機樹脂等でもかまわない）を形
成した後、ＩＴＯからなる画素電極７、そしてＳｉＮ_X
からなるパッシベーション膜１０を形成した後、Ｃｒか
らなるブラックマトッリクス１１をパッシベーション膜
１０上に形成し、更にポリイミドからなる配向膜１５を
形成した。ＣＦ基板はガラス基板１６上に、透明薄膜１
８として、ITOをスパッタ法により成膜した後、フォト
レジストをスピンナーにて塗布キュアー後、所定のマス
クを用いてパターン露光し、現像をおこなった。ヨウ化
水素酸(HI)からなるエッチング液でITOをエッチング
し、その後レジスト剥離をおこない所定のパターンのIT
O膜を形成した。このパターンはカラーフィルターのＧ
のフィルター領域は、全領域ともＩＴＯが存在し、Ｒ，
Ｂのフィルター領域は、前述した画素電極領域２０以外
の部分にＩＴＯが存在する。即ち、画素電極領域部分の
透明薄膜（ＩＴＯ）は除去されている。

【００３３】さらに、酸化クロム(CrOx)をスパッタ法に
より成膜し、前述したフォトレジストを用いたフォトリ
ソ法により、画素表示部21のCrOxを除去し、画素表示部
21の外側にCrOxから成る不透明膜を形成した。なお、こ
の不透明膜は前述した周辺駆動部に光が照射されること
を防止するとともに、カラーフィルタ基板16とTFT基板1
を位置制度よく貼り合わせるために必要とするアライメ
ントマークが画素表示部21の外側の部分に形成される。

【００３４】高開口率、高精細なパネルを作製するに
は、カラーフィルタ基板とTFT基板1の位置合わせ(貼り
合わせ)精度が要求され、現在±2.0μm以下の貼り合わ
せ精度が必要となっている。半導体プロセスで、マスク
とウェハーの位置合わせを使用するアライメントマーク
と同様なパターンがカラーフィルタ基板16とTFT基板1に
形成されている。カラーフィルタ基板16では、前述した
CrOxを用いて、図2aのようなパターンが形成されてい
る。TFT基板1では、配線電極として形成されるAlを用い
て図2bのようなパターンが形成される。このパターンを
図2bのように合わせ、カラーフィルタ基板とTFT基板を
貼り合わせることにより2μm以下の貼り合わせが可能と
なる。以下に、カラーフィルタ層12の作製方法について
説明する。Bフィルタ層は、顔料としてクロモブルーA3R
(チバガイギ社)をポリビニルアルコール誘導体の10%水
溶液に添加混合した青色感光樹脂をスピンナーにより塗
布し、キュアー後、所定のマスクを用いてパターン露光
し、現像液で非露光部を選択的に除去し、厚さ2μmのB
フィルタ層を形成した。Gフィルタは、顔料としてリオ
ノールグリーン2Y-301(東洋インキ社)を用い、Rフィル
タは、クロモフタルレッドBRN(チバガイギ社)を用いて
同様に作製した。Gパターンは全面透明薄膜18(ITO)に接
しており、R,Bのカラーフィルタパターンは、一部が透
明薄膜18(ITO)に接している。また、各R,B,Bのパターン
は、互いに間隔をおいて接触しないように設計されてい
る。これらのパターンを形成した表面を平坦化するため
に、アクリル樹脂をスピンナーにより塗布、キュアー
し、透明平坦化膜13を2μm厚に被覆形成した。これによ
り表面の平坦性は0.2μm以下に向上した。平坦化膜13の
材料は、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹
脂、透明なフォトレジストなどを用いることができる。
つぎに、ITOからなる対向電極14を形成したあと、ポリ
イミドからなる配向膜15を形成した。

【００３５】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組
みプロセスを用いて液晶セル組、液晶注入、封口まで行
った。更に、透過型液晶パネルとするために、本実施例
ではＴＦＴ基板上に形成した酸化膜９（ＳｉＯ₂）より
下のＳｉ部をエッチングにより除去した。そして、エッ
チングにより除去した部分を樹脂等で補強しパネルが完
成した。

【００３６】本実施例では、ＣＦ基板上の透明薄膜１８
がカラーフィルター１２の密着性を向上させており、欠
陥のない良好なＣＦ基板が得られた。従って、ブラック
マトリックスを、ＴＦＴ基板上に形成する構成が現実的
となった。ブラックマトリックスの位置合わせマージン
が２μｍと極端に小さくなり、高精細でしかも高品質な
液晶パネルが得られた。

【００３７】（実施例２）図２は、スイッチング素子と
周辺駆動回路が一体になったカラーアクティブマトリッ
クス液晶表示装置の例である。図２(a)に、アクティブ
マトリックス液晶表示装置の模式的断面図。図２(b)に
画像表示部における模式的断面図を示した。

【００３８】本実施例において、ＴＦＴ基板として石英
基板１を用い、活性層として多結晶Ｓｉを用いた。本実
施例では、透明な石英基板１の上に多結晶シリコンのチ
ャネル４をつくり、表面ゲート酸化膜を形成した上に、
ソース線６を形成した。また、ドレイン２に接続したＩ
ＴＯから成る画素電極７、それを覆うパッシベーション
膜１０を形成し、続いて金属膜から成るブラックマトリ
ックス１１、配向膜１５を形成し、ＴＦＴ基板を構成し
た。

【００３９】ＣＦ基板はガラス基板１６上に、透明薄膜
１８として、ＳｉＯ₂を成膜した後、所定のパターンに
パターニングした。パターンはカラーフィルターのＲの
フィルター領域は、全領域ともＳｉＯ₂が存在し、Ｇ，
Ｂのフィルター領域は、前述した画素電極領域２０以外
の部分にＳｉＯ₂が存在する。即ち、画素電極領域部分
の透明薄膜（ＩＴＯ）は除去されている。

【００４０】さらに、画素表示部２１の外側に、クロム
（Ｃｒ）からなる不透明膜１９を形成した後、Ｒ，Ｇ，
Ｂのカラーフィルター１２を形成した。更に平坦化膜１
３を形成し、ＩＴＯからなる対向電極１４を成膜した
後、ポリイミドから成る配向膜１５を形成した。

【００４１】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組
みプロセスを用いて液晶セル組、液晶注入、封口まで行
った。

【００４２】ＣＦ基板上の透明薄膜１８がカラーフィル
ター１２の密着性を向上させており、欠陥のない良好な
ＣＦ基板が得られた。Ｒ，Ｇ，Ｂの透過率の均一性が向
上し、より高品質の液晶セルが得られた。また、セルギ
ャップの変化による透過率の変動の激しいＧ，Ｒについ
てより良い膜厚条件が選択できることから、セル内のギ
ャップ変動のマージンの大きなパネルが製造することが
出来、パネルの歩留りが大幅に向上した。

【００４３】（実施例３）本実施例では、ＴＦＴ基板と
して無アルカリガラス（例えば、コーニング＃７０５
９等）を用い、活性層としてアモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ）を用いた。ガラス基板上に逆スタガー型ＴＦＴ
を形成し、次に画素電極とパッシベーション膜を形成し
た。このパッシベーション膜上にブラックマトリックス
として、ＡＬを３００ｎｍ形成し、ホトリソ工程により
所定のパターンを形成した。

【００４４】更に、配向膜を形成しＴＦＴ基板が完成し
た。

【００４５】カラーフィルター基板は、実施例２と同様
に作製した。

【００４６】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組
みプロセスを用いて液晶セル組、液晶注入、封口まで行
った。

【００４７】ＣＦ基板上の透明薄膜がカラーフィルター
の密着性を向上させており、欠陥のない良好なＣＦ基板
が得られた。Ｒ，Ｇ，Ｂの透過率の均一性が向上し、よ
り高品質の液晶セルが得られた。また、セルギャップの
変化による透過率の変動の激しいＧ，Ｒについてより良
い膜厚条件が選択できることから、セル内のギャップ変
動のマージンの大きなパネルが製造することが出来、パ
ネルの歩留りが大幅に向上した。

【００４８】（実施例４）本実施例では、ＴＦＴ基板と
して、石英基板上にＳｉ単結晶膜膜を形成した基板を用
いた。この基板の製法は、日経マイクロデバイス１９９
４．１０号Ｐ１０７に開示されている。Ｓｉウエハー
の表面に厚さ１２μｍの多孔質Ｓｉを陽極酸化で形成
し、表面にＳｉ単結晶層をエピタキシャル成長させる。
この基板と石英基板を貼合わせて加熱、脱水宿合反応で
結合させる。次にＳｉウエハーの裏面から多孔質Ｓｉが
全面露出するまで研磨し、０．５から０．１μｍのＳＯ
Ｉ層を残す。

【００４９】次にこの単結晶Ｓｉを用いて、ＴＦＴ基板
を作製した。他の構成は実施例２と同様であるが。活性
層が単結晶Ｓｉであるがため、シフトレジスターの駆動
周波数を高くすることが可能となり、高精細高密度の液
晶表示装置ができた。

【００５０】（実施例５）図３（ａ）に本実施例のアク
ティブマトリックス液晶表示装置の模式的断面図を示し
た。更に図３（ｂ）に画像表示部における模式的断面図
を示した。同図において、１は基板、２はドレイン、３
はリース、４はチャネル、５はゲート、６はソース線、
７は画素電極、８は絶縁膜、９は酸化膜、１０はパッシ
ベーション膜、１１はブラックマトリックス、１２はカ
ラーフィルター、１３は平坦化膜、１４は対向電極、１
５は配向膜、１６はガラス基板、１７は液晶、１８は透
明薄膜、１９は不透明膜、２０は画素電極領域（画素電
極領域とは、画像表示部でしかも表示に利用する光が透
過する領域）である。ＴＦＴ基板は、次のように作製さ
れた。基板１としてシリコンウェハーをもちい、公知の
技術である単結晶ウェハー半導体プロセスによって、周
辺駆動回路をＣＭＯＳ構成で形成する。このとき液晶表
示部分は、フィールド酸化膜９（光透過性膜となる）で
覆っておく。本実施例では、フィールド酸化膜の厚さを
１μｍに設定した。多結晶Ｓｉを減圧ＣＶＤ法によっ
て、厚さは２５０ｎｍ程度堆積させ、リース及びドレイ
ンは、イオン．インプラ法により自己整合的に形成し
た。更に薄膜トランジスターのゲート酸化膜をパイロジ
ェニック酸化により５０ｎｍ形成した後、多結晶Ｓｉを
減圧ＣＶＤ法で堆積させ、異方性エッチングによりゲー
ト５を形成する。砒素をイオン．インプラ法により打ち
込み更に、熱処理を施し、薄膜トランジスタを形成し
た。

【００５１】このＴＦＴ基板上に無機透明部材ＳｉＯ₂
（本実施例ではＳｉＯ₂を用いているがＳｉＮｘ等の無
機透明部材で或いは有機樹脂等でもかまわない）を形成
した後、ＩＴＯからなる画素電極７そしてＳｉＮｘから
なるパッシベーション膜１０を形成した後、Ｃｒからな
るブラックマトリックス１１をパッシベーしょん膜１０
上に形成し、更にポリイミドからなる配向膜１５を形成
した。ＣＦ基板は、ガラス基板１６上に透明薄膜１８と
して、ＩＴＯを成膜した後、所定のパターンにパターニ
ングした。このパターンはＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ
ー層と端部がオーバーラップするように配置されてい
る。即ち、画素電極領域部分の透明薄膜（ＩＴＯ）は除
去されている。更に、画素表示部２１の外側に、酸化ク
ロム（ＣｒＯｘ）からなる不透明膜１９を形成した後、
Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ１２を形成した。

【００５２】更に、平坦化膜１３を形成し、ＩＴＯから
なる対向電極１４を成膜した後ポリイミドからなる配向
膜１５を形成した。

【００５３】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組
プロセスを用いて液晶セル組液晶注入、封口まで行っ
た。更に、透過型液晶パネルとするために、本実施例で
は、ＴＦＴ基板上に形成した酸化膜９（ＳｉＯ₂）より
下のＳｉ部をエッチングにより除去した。そしれエッチ
ングにより除去した部分を樹脂等で補強しパネルが完成
した。

【００５４】本実施例では、ＣＦ基板上の透明薄膜１８
がカラーフィルター１２の密着性を向上させており、欠
陥のない良好なＣＦ基板が得られた。従ってブラックマ
トリックスを、ＴＦＴ基板上に形成する構成が現実的と
なった。ブラックマトリックスの位置合わせマージンが
２μｍと極端に小さくなり、高精細でしかも高品質な液
晶パネルが得られた。

【００５５】（実施例６）図４（ａ）に本実施例のカラ
ーアクティブマトリックス液晶表示装置の模式的断面
図、図４（ｂ）に画像表示部における模式的断面図を示
した。

【００５６】本実施例において、ＴＦＴ基板として、石
英基板１を用い、活性層として、多結晶Ｓｉを用いた。
本実施例では透明な石英基板１の上に多結晶シリコンの
チャネル４をつくり、表面ゲート酸化膜を形成した上
に、ソース線６を形成した。またドレイン２に接続した
ＩＴＯから成る画素電極７、それを覆うパッシベーショ
ン膜１０を形成し、続いて金属膜から成るブラックマト
リックス１１、配向膜１５を形成し、ＴＦＴ基板を構成
した。ＣＦ基板はガラス基板１６上に、透明薄膜１８と
して、ＳｉＯ₂を成膜した後、所定のパターンにパター
ニングした。

【００５７】パターンはＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター
層と端部がオーバーラップするように配設されている。
即ち画素電極領域部分の透明薄膜（ＩＴＯ）は除去され
ている。更に画素表示部２１の外側にクロム（Ｃｒ）か
らなる不透明膜１９を形成した後、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー
フィルター１２を形成した。更に平坦化膜１３を形成
し、ＩＴＯからなる対向電極１４を成膜した後ポリイミ
ドから成る配向膜１５を形成した。

【００５８】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組
み、プロセスを用いて、液晶セル組液晶注入、封口まで
行なった。

【００５９】ＣＦ基板上の透明薄膜１８がカラーフィル
ター１２の密着性を向上させており欠陥のない良好なＣ
Ｆ基板が得られた。

【００６０】（実施例７）本実施例では、ＴＦＴ基板と
して無アルカリガラス（例えばコーニング＃７０５９
等）を用い、活性層としてアモルファスシリコン（α−
Ｓｉ）を用いた。ガラス基板上に逆スタンガー型ＴＦＴ
を形成し次に画素電極とパッシベーション膜を形成し
た。このパッシベーション膜上にブラックマトリックス
として、ＡＬを３００ｎｍ形成し、ホトリソ工程により
所定のパターンを形成した。

【００６１】更に、配向膜を形成しＴＦＴ基板が完成し
た。

【００６２】カラーフィルター基板は、実施例２と同様
に作製した。これらの基板を用いて、通常の液晶セル組
みプロセスを用いて、液晶セル組、液晶注入封口まで行
なった。

【００６３】ＣＦ基板上の透明薄膜がカラーフィルター
の密着性を向上させており欠陥のない良好なＣＦ基板が
得られた。

【００６４】（実施例８）本実施例では、ＴＦＴ基板と
して石英基板上にＳｉ単結晶膜を形成した基板を用い
た。この基板の製法は日経マイクロデバイス１９９４．
１０号．Ｐ１０７に開示されている。Ｓｉウェハーの表
面に厚さ１２μｍの多孔質Ｓｉを陽極酸化で形成し、表
面にＳｉ単結晶層をエピタキシャル成長させる。この基
板と石英基板を貼合わせて加熱、脱水縮合反応で結合さ
せる。次にＳｉウェハーの裏面から多孔質Ｓｉが全面露
出するまで研磨し、０．５から０．１μｍのＳＯＩ層を
残す。次にこの単結晶Ｓｉを用いて、ＴＦＴ基板を作製
した。他の構成は実施例２と同様であるが、活性層が単
結晶Ｓｉであるがため、シフトレジスターの駆動周波数
を高くすることが可能となり、高精細、高密度の液晶表
示装置ができた。

【００６５】（実施例９）本実施例では、ＣＦ基板上の
透明薄膜をＩＴＯで作製した。ＣＦの作成は、実施例１
と同様に行ない、又ＴＦＴ基板にはシリコンウェハーを
用い実施例１で示した製法によりプロセスを進めＴＦＴ
基板を完成させた。

【００６６】これらの基板を用いて、通常の液晶セル組
みプロセスを用いて、液晶セル組、液晶注入、封口まで
行なった。

【００６７】ＣＦ基板上の透明薄膜（ＩＴＯ）がカラー
フィルターの密着性を向上させており、欠陥のない良好
なＣＦ基板が得られた。

【００６８】（実施例１０）図５（ａ）に本実施例の単
純マトリックス液晶表示装置の模式的構造図を示した。
また図５（ｂ）（ｃ）に模式的平面図と構成図を示し
た。

【００６９】さらに図５（ｄ）に画素表示部における模
式的断面図を示した。

【００７０】対向基板は、既存のプロセスで作成した。
ＣＦ基板はガラス基板１６上に透明薄膜１８として、Ｉ
ＴＯを成膜した後、所定のパターンにパターニングし
た。このパターンはＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター層１
２と端部がオーバーラップするように配置されている。
即ち画素電極領域部分の透明薄膜（ＩＴＯ）は除去され
ている。更に、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター１２を形
成後平坦化膜１３を形成し、ＩＴＯからなる対向電極１
４を成膜し、所定のパターンにパターニングした。

【００７１】最期にポリイミドから成る配向膜１５を形
成した。

【００７２】これらの基板を用いて通常の液晶セル組
み、プロセスを用いて、液晶セル組、液晶注入、封口ま
で行なった。

【００７３】ＣＦ基板上の、透明薄膜１８がカラーフィ
ルター１２の密着性を向上させており、欠陥のない良好
なＣＦ基板が得られた。

【００７４】また図５に示すように表示方式としては、
ＴＮセルＧＨセル補償形ＳＴＮセル等のいずれの方式に
も適用される。

【００７５】(実施例11)本実施例では、カラーフィルタ
基板上の透明薄膜をシランカップリング剤で作製した。
カラーフィルタ基板はガラス基板上に透明薄膜としてシ
ランカップリング剤(例えば、長瀬産業NP-100、信越化
学KBM-503,KBM-403,KBP-41など)をスピンナーで塗布、
乾燥させて数10Åの膜と形成した。つぎに、RGBのカラ
ーフィルタを形成し、さらに平坦化膜を形成後ITOから
なる対向電極を成膜し、ポリイミドからなる配向膜を形
成した。また、TFT基板には、シリコンウェハを用いた
実施例1の製法によってプロセスを進め、TFT基板を完成
させた。これらの基板を用いて通常の液晶セル組みプロ
セスを用いて液晶セル組、注入、封口までおこなった。
カラーフィルタ基板上の透明薄膜(シランカップリング
剤)がカラーフィルタの密着性を向上させ、欠陥のない
良好なカラーフィルタが得られた。

【００７６】

【発明の効果】ＣＦ基板において、基板とカラーフィル
ターの間に少なくとも一部に透明薄膜を形成することに
より、Ｒ，Ｇ，Ｂの各透過率を向上させ、より均一な特
性を得ることができ高画質の液晶表示装置が得られた。
また、セルギャップ変動による透過率の変動も低減し、
プロセスマージンが広がり歩留りが向上した。

【００７７】また、透明薄膜がカラーフィルターの密着
性を向上させ、カラーフィルター歩留りが格段に向上し
た。また、ブラックマトリックスがＴＦＴ基板上に形成
でき、基板貼合わせマージンが少なくなり、高開口率、
高透過率で高精細な液晶表示装置が製造可能となった。

【００７８】さらに、ひとつの基板にカラーフィルター
と遮光膜を配置するのではなく、対抗する基板にそれぞ
れ配置するので、高精度のアライメントが必要でなく、
それぞれの画素は大きな開口率を持っている。そのた
め、コストダウンができ、明るい液晶表示装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の模式的断面図

【図２】本発明の実施例２の模式的断面図

【図３】本発明の実施例５の模式的断面図

【図４】本発明の実施例６の模式的断面図

【図５】本発明の実施例１０の模式図

【図６】透過率シュミレーション結果を示す図

【図７】透過率の液晶層の厚さ依存シュミレーション結
果を示す図

【図８】従来のカラーアクティブマトリックス液晶表示
装置の模式的断面図

【図９】実施例１のアライメントマークの平面図

【符号の説明】

１基板２ドレイン３ソース４チャネル５ゲート６ソース線７画素電極８絶縁膜９フィールド酸化膜１０パッシベーション膜１１ブラックマトリックス１２カラーフィルター１３平坦化膜１４対向電極１５配向膜１６対向基板１７液晶１８透明薄膜１９不透明薄膜２０画素電極領域２１画像表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−198419（ＪＰ，Ａ) 特開平２−54217（ＪＰ，Ａ) 特開平４−181219（ＪＰ，Ａ) 特開平６−222356（ＪＰ，Ａ) 特開平６−230432（ＪＰ，Ａ) 特開平５−273591（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表示画素に対応するカラーフィルターと
透明支持体と透明電極とを具備する一方の基板、支持体
と画素電極とを具備する他方の基板及び前記一方の基板
と前記他方の基板との間に挟持されている液晶材料を有
する液晶表示装置おいて、前記一方の基板は、前記カラーフィルターと前記透明支
持体との間であって、且つ隣り合う2つのカラーフィルタ
ーの間隔に、該カラーフィルターの周辺部とオーバーラ
ップさせて配置した金属酸化物からなる透明薄膜を有
し、前記他方の基板は、前記透明薄膜が設けられた位置
に対向させて配置したブラックマトリックス及び薄膜ト
ランジスタとを有すること特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記一方の基板は、画像表示部の外側に
不透明膜を有する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記他方の基板の支持体は、画像表示部
に対応する部分が除去されているＳｉ基板である請求項
1に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記トランジスタの活性層が、単結晶Si
で形成されている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記金属酸化物は、ITOである請求項１
に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記一方の基板は、３原色カラーフィル
ターの少なくとも一色のカラーフィルターと前記透明支
持体の間に、前記一色のカラーフィルター全体にわたっ
て、金属酸化物からなる透明薄膜を有する請求項１に記
載の液晶表示装置。