JP3299201B2 - アクティブマトリクス基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置におけ
るアクティブマトリクス基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の液晶表示装置におけるアク
ティブマトリクス基板のチャネルエッチ型ＴＦＴの概略
図である。図の（ａ）は一画素の平面図を、（ｂ）は断
面図を、（ｃ）は端子部断面図を示している。図５
（ｂ）において、透明絶縁性基板１上に、ゲート電極２
ａが形成され、その上を覆ってゲート絶縁膜３が形成さ
れている。さらにその上にはゲート電極２ａと重畳する
ように半導体層４が形成され、その中央部上で隔てられ
たソース電極６ａとドレイン電極７がオーミックコンタ
クト層５を介して半導体層４に接続されている。それら
ソース電極６ａとドレイン電極７の間のオーミックコン
タクト層５はエッチング除去され、ソース電極６ａ及び
ドレイン電極７と半導体層４の間にのみオーミックコン
タクト層５が形成されている。さらに、これらを覆うよ
うにパッシベーション膜８が形成されている。このパッ
シベーション膜８上には、画素電極９となる透明導電膜
が、パッシベーション膜８を貫くコンタクトスルーホー
ル１１を介して、ドレイン電極７と接続されている。こ
のＴＦＴにはゲート配線２ｂとゲート電極２ａを通して
スイッチング信号が、ソース配線６ｂとソース電極６ａ
を通して映像信号が入力され、画素電極９への電荷の書
き込みが行われる。

【０００３】次に、図５に示したアクティブマトリクス
基板の製造方法について、図６を用いて説明する。 （ａ）ガラスなどの透明絶縁性基板１上にスパッタリン
グ装置によってＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒなどからなる導電層を
１００〜４００ｎｍの厚さで堆積し、フォトリソ工程に
よりゲート配線２ｂと、ゲート電極２ａと、表示用の外
部信号処理基板と接続されるゲート端子２ｃ部を形成す
る第１のパターニング工程を行う。 （ｂ）次にシリコン窒化膜などからなるゲート絶縁膜３
とアモルファスシリコンからなる半導体層４と、ｎ＋ア
モルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層５
とをプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）に
よって、それぞれ４００ｎｍ、３００ｎｍ、５０ｎｍ程
度の厚さで連続的に積層し、半導体層４と、オーミック
コンタクト層５とを一括してパターニングする第２のパ
ターニング工程を行う。 （ｃ）次にゲート絶縁膜３およびオーミックコンタクト
層５を覆うようにスパッタリング装置によってＭｏ，Ｃ
ｒなどを１００〜２００ｎｍの厚さで堆積し、これをフ
ォトリソ工程によりソース電極６ａと、ソース配線６ｂ
と、ドレイン電極７と、表示用の外部信号処理基板に接
続されるデータ端子７ａ部とを形成する第３のパターニ
ング工程を行うと共に、ＴＦＴのチャネル部となるソー
ス電極６ａと、ドレイン電極７下以外の不要なオーミッ
クコンタクト層５を除去する。 （ｄ）次にＴＦＴのバックチャネルと、ソース電極６ａ
と、信号配線６ｂと、ドレイン電極７と、データ端子７
ａ部とを覆うようにプラズマＣＶＤによりシリコン窒化
膜などの無機膜からなるパッシベーション膜８を１００
〜２００ｎｍ程度の厚さで成膜し、ドレイン電極７と画
素電極９とのコンタクトをとるためのコンタクトスルー
ホール１１の形成と、データ端子７ａ部上の不要なパッ
シベーション膜８とゲート端子２ｃ部上の不要なゲート
絶縁膜３およびパッシベーション膜８を除去する第４の
パターニング工程を行う。 （ｅ）最後に、画素電極９となる透明導電膜をスパッタ
リング装置で成膜し、第５のパターニング工程を行う。 以上、説明した５つのパターニング工程により、製造工
程を大幅に短縮した図５のアクティブマトリクス基板を
持つ液晶表示装置を製造することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の液晶表
示装置（以下、従来例１）では、図５（ａ）のようにゲ
ート配線２ｂおよびソース配線６ｂと画素電極９間の光
漏れを防ぐため、カラーフィルター基板上に設けられた
ブラックマトリクスで遮光する必要があり、カラーフィ
ルター基板とアクティブマトリクス基板の重ね合わせ精
度の問題からブラックマトリクスによる遮光領域を大き
く採らなければならず、液晶表示装置の開口率が小さく
なる。この為、透過率の低い液晶表示装置になってしま
うという問題点を有した。

【０００５】開口率を大きくする手段として、アクティ
ブマトリクス基板の上にカラーフィルター基板を形成す
る方法（以降ＣＦｏｎＴＦＴ構造と称する）が、特開平
７−７２４７３号公報（以下、従来例２）に開示されて
いる。図７は、従来例２のＣＦｏｎＴＦＴの断面図であ
り、図の（ａ）はスイッチング素子として多結晶シリコ
ン膜を用いたトップゲート型ＴＦＴの断面図である。図
７を用いてＣＦｏｎＴＦＴの構造を説明すると、（ｂ−
１）工程は、透明絶縁性基板１上に、ＴＦＴ１０と、ソ
ース配線６ｂと、下地電極１２等をフォトリソ工程によ
り集積的に形成する。そして、下地電極１２以外の部分
を、フォトリソ工程を用いてレジストパターン１４でカ
バーするようにパターニングする。（ｂ−２）工程は、
次に、グリーンの画素に対応するソース配線６ｂを選択
し、電着処理を施すと下地電極１２に整合してグリーン
の電着膜からなるカラーフィルター１３が形成される。
この電着処理は、グリーンに着色した電着溶液が入った
槽に被塗物を浸漬し、対極板との間に適当な条件下で直
流電流を通電し、被塗物に着色された電着膜を形成する
ものである。次にレッドの画素に対応するソース配線６
ｂを電気的に選択し、レッドの電着液に浸漬し、レッド
のカラーフィルターを形成する。この時、先に形成した
グリーンの電着膜はプリベークにより導電性を失ってい
るのでレッドの電着膜が重ねて付着することはない。同
様にブルーに着色された電着膜も対応する画素領域に形
成される。ＲＧＢ三原色のカラーフィルターが全て成膜
された段階で本焼成を行う。（ｂ−３）工程は、次に、
使用済みになったレジストパターン１４を剥離し、コン
タクト１１ａを露出させる。（ｂ−４）工程は、続い
て、各カラーフィルターに整合して画素電極９をパター
ニングする。この画素電極９はコンタクト１１ａを介し
てトップゲート型ＴＦＴのドレイン電極に電気的に接続
している。最後にＲＧＢのカラーフィルターを遮光膜と
して背面露光法によりブラックマトリクス１５ａを部分
的に形成する。（ｂ−５）工程は、なお、この方法では
遮光性の信号ラインやＴＦＴの上はブラックマトリクス
が形成されないので、さらに全ての信号ラインを選択し
た状態でブラックの電着液に浸漬し、信号ラインとＴＦ
Ｔ上にブラックマトリクス１５ｂを堆積する。

【０００６】同様にＴＦＴの上にカラーフィルターを形
成する技術が特開平８−１２２５２２号公報に開示され
ている（従来例３）。図８に従来例３を説明する多結晶
シリコンを用いたトップゲート型ＴＦＴの断面図と工程
フローを示す。以下に工程フローに従って、製造方法を
説明すると、（ｂ−１）工程は、透明絶縁性基板１上に
ＴＦＴ１０と、ソース配線６ｂと、パッシベーション膜
８等を形成する。（ｂ−２）工程は、次に、ＬＰＤ法
（液相成膜法：Liquid phase deposition法）を用いて
カラーフィルターを形成する。ＬＰＤ法について説明す
ると、シリカをケイフッ化水素酸に溶解し飽和水溶液を
作り、この中に基板を浸漬する。その後、アルミニウム
と、塩化アルミニウムと、ホウ素と、ホウ酸等を添加し
て過飽和状態を作り、基板表面にシリコン酸化膜を析出
成長させる。この際、飽和水溶液に色素を含ませること
により内部に色素が添加された絶縁膜を得ることができ
る。図８で説明すると、まず、フォトリソ工程を用いて
所望のレジストパターンを形成する。（ｂ−３）工程
は、次に、ＬＰＤ法により赤色の色素が添加されたシリ
コン酸化膜１７を成膜する。ＬＰＤ法にはレジストパタ
ーン１４上にシリコン酸化膜１７が析出しないという特
徴がある。この性質を用いるとレジストパターン１４に
対して選択的にシリコン酸化膜１７を形成できる。（ｂ
−４）工程は、次に、前記レジストパターン１４を除去
する。（ｂ−５）工程は、同様にレジストパターン１４
を形成して緑色のパターンと、青色のパターンを順次形
成してカラーフィルターが形成される。同様にしてブラ
ックマトリクス１５も形成する。（ｂ−６）工程は、続
いてフォトリソ工程により所望のレジストパターン１４
ａを形成する。（ｂ−７）工程は、ドライエッチングを
用いてコンタクトスルーホール１１を開口する。（ｂ−
８）工程は、次に、前記レジストパターン１４ａを除去
する。（ｂ−９）工程は、次に、透明導電膜により画素
電極９を形成する。

【０００７】また、特開平１０−３９２９２号公報で
は、着色レジストをフォトリソ工程でパターニングして
カラーフィルターをＴＦＴの上に形成する技術が開示さ
れている（従来例４）。図９を用いて従来例４を詳細に
説明すると、ＴＦＴ１０を保護するパッシベーション膜
８を成膜した後、アルカリ現像可能な光硬化性アクリル
樹脂にカーボンブラックを分散させた材料をスピンコー
ト法で塗布し、フォトリソ工程で所定のパターンに加工
し、遮光膜であるブラックマトリクス１５を形成する。
続いて着色レジストをスピンコート法で塗布し、フォト
リソ工程により、赤色カラーフィルター１３ａと、緑色
カラーフィルター１３ｂと、青色カラーフィルター（不
図示）を各々形成する。次にカラーフィルター形成後、
アクリル系樹脂からなるオーバーコート層１７を形成
し、パッシベーション膜８と、ブラックマトリクス１５
と、オーバーコート層１７にコンタクトスルーホール１
１を開口し、このコンタクトスルーホール１１を介し
て、オーバーコート層１７上の着色層に対応する部分に
形成する画素電極９とドレイン電極７を接続して電気的
に導通させる。

【０００８】以上の方法でＴＦＴの上にカラーフィルタ
ーを形成したアクティブマトリクス基板を有する液晶表
示装置を製造することができる。ここで、従来例２、３
ではレジストパターンを鋳型としてカラーフィルターを
形成するため、レジストのパターン形状によりカラーフ
ィルターの形状が決定される。画素電極をカラーフィル
ター上に設けるＣＦｏｎＴＦＴ構造では、１００ｎｍ以
下の膜厚の画素電極で１μm以上の膜厚があるカラーフ
ィルター層の端面を覆い、ＴＦＴのドレイン電極と低抵
抗で接続する必要がある。このためカラーフィルター層
の端面形状が重要であり、なだらかな弓なり形状が必要
となる。しかしながら、フォトリソ工程によりレジスト
パターンを形成する場合、レジストの端面形状は垂直ま
たは僅かな順テーパー形状になる。すなわち、レジスト
の端面形状は６０゜〜９０゜のテーパー形状になる。そ
の為、前記レジストパターンを鋳型としてカラーフィル
ター層を形成する場合、カラーフィルター層の端面形状
は、端面角度９０゜〜１２０゜の垂直または逆テーパー
形状になってしまい、画素電極とドレイン電極の電気的
導通をとることが非常に困難であり、製造歩留が低いと
いう問題点を有していた。本願発明者が実験を行ったと
ころ、本発明の実施例による製品試作では、画素電極と
ドレイン電極の電気的導通に起因した不良が全く発生し
なかったのに対して、従来例２および３の方法で製品試
作したところ、画素電極とドレイン電極の電気的導通に
起因した不良が約３０％発生した。また、従来例４で
は、平坦化のためにオーバーコート層を必要としてお
り、工程数の追加が必要であるのみならず、画素電極と
の接続のために開口するコンタクトスルーホールの形成
にドライエッチングが必要であり、特に約１．２μmの
ブラックマトリクスのエッチング負荷が非常に大きく、
量産性に問題があった。

【０００９】本発明の目的は、アクリル樹脂をベースと
して顔料を分散させたカラーレジストを用いて、カラー
フィルターを形成し、画素電極とドレイン電極との良好
な導通を得るアクティブマトリクス基板とその製造方法
を提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、オーバーコー
ト層を用いず、平坦化されたＣＦｏｎＴＦＴ構造の基板
とその製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リックス基板の製造方法は、液晶表示装置におけるアク
ティブマトリクス基板の製造方法であって、（ａ）透明
性絶縁基板上にゲート電極と、ソース電極と、ドレイン
電極を有するＴＦＴを形成し、全面をパッシベーション
膜で覆う工程と、（ｂ）前記ドレイン電極上の前記パッ
シベーション膜にスルーホールを開口する工程と、
（ｃ）カラーレジストとして顔料を分散させたアクリル
樹脂を全面にスピンコートする工程と、（ｄ）前記カラ
ーレジストを露光した後現像して対応する部分のカラー
レジストを残し、カラーフィルターを形成する工程と、
（ｅ）前記アクリル樹脂のガラス転移温度よりも高い温
度に加熱されているオーブンに前記基板を挿入して前記
カラーフィルターの端面形状が弓なり形状になるように
硬化させる工程と、（ｆ）前記（ｃ）〜（ｅ）の工程を
繰り返して全色のカラーフィルターを形成したのち全面
にＩＴＯ膜を被着した後加工して前記カラーフィルタの
上に画素電極を形成する工程と、 （ｇ）ブラックマト
リックスとして顔料あるいはカーボンを分散させたアク
リル樹脂を全面にスピンコートする工程と、（ｈ）その
後露光、現像して前記画素電極上のブラックマトリック
スを除去する工程と、を有している。

【００１２】本発明のアクティブマトリクス基板の製造
方法は、コンタクトスルーホールの形成をカラーフィル
ター層形成前に行い、画素電極とドレイン電極の接続を
端面が弓なり形状に形成されたカラーフィルター層を介
して行うことを特徴とするアクティブマトリクス基板の
製造方法。また、本発明の液晶表示装置におけるアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法は、カラーフィルター層
と画素電極のパターニング後に形成するブラックマトリ
クスで基板を平坦化することを特徴とする。

【００１３】更に、本発明の液晶表示装置におけるアク
ティブマトリクス基板の製造方法は、カラーフィルター
層の形成の際に、画素電極間をカラーフィルター層の重
ね合わせにより基板を平坦化することを特徴とする。

【００１４】また更に、ブラックマトリクスで基板を平
坦化する製造工程は、画素電極に撥インク処理剤を塗布
し、画素電極上にブラックマトリクスの形成を阻止する
工程を有する。

【００１５】本発明の液晶表示装置におけるアクティブ
マトリクス基板は、カラーフィルター層形成前に形成さ
れたコンタクトスルーホールと、弓なり形状に形成され
たカラーフィルター層と、コンタクトスルーホールを介
してドレイン電極と接続するカラーフィルター層上の画
素電極とを有することを特徴とする。

【００１６】更に、本発明の液晶表示装置におけるアク
ティブマトリクス基板は、カラーフィルター層と、画素
電極のパターニング後に形成する平坦化されたブラック
マトリクスを有する。

【００１７】すなわち、本発明の第１の特徴は、アクリ
ル樹脂をベースとして顔料を分散させたカラーレジスト
を用いて、端面がなだらかな弓なり形状のカラーフィル
ターを形成し、その弓なり形状に沿って画素電極を形成
することでドレイン電極との良好な導通を得ることにあ
る。

【００１８】また、本発明の第２の特徴は、オーバーコ
ート層を用いず、平坦化されたＣＦｏｎＴＦＴ構造の基
板を得ることにある。

【００１９】具体的に説明すると、図１（ａ）は本発明
のＣＦｏｎＴＦＴ構造を含むアクティブマトリクス基板
の構成を示す回路図である。図１（ａ）を説明すると、
透明絶縁性基板の上にゲート配線２ｂおよびソース配線
６ｂが互いに直交するように配置され、これらの信号線
の交差部分に対応するようにＴＦＴ１０および画素容量
１６が形成される。ゲート配線２ｂはＴＦＴ１０のゲー
ト電極に接続され、ゲート配線２ｂからゲート電極に入
力される走査信号によって画素に対応するＴＦＴ１０が
駆動される。ソース配線６ｂは、ＴＦＴ１０のソース電
極に接続され、ソース電極へデータ信号を入力する。Ｔ
ＦＴ１０のドレイン電極には画素電極が接続される。各
画素電極は隣接するゲート配線２ｂにゲート絶縁膜を介
して重畳し付加容量電極の役割を果たしている。上記ア
クティブマトリクス基板の画素部分を上から見た平面図
を図１（ｂ）に、また、そのＴＦＴ部分の断面図を図１
（ｃ）に示す。図１（ｂ）（ｃ）を説明すると、各々画
素電極９の間にブラックマトリクス１５が形成され、ブ
ラックマトリクス１５の下に画素電極９とドレイン電極
を接続するコンタクトスルーホール１１が存在する。カ
ラーフィルター１３の上に形成された画素電極９は、カ
ラーフィルター１３の端面に沿ってブラックマトリクス
１５の下側のコンタクトスルーホール１１上まで延長し
て形成されている。さらに画素電極９間に形成されたブ
ラックマトリクス１５は表面が平坦になるように画素電
極９と面一になるように形成されている。

【００２０】図２は本発明の実施例の製造工程を示して
いる。図２（ｃ）において、カラーレジストには、顔料
を分散させたアルカリ現像可溶な光硬化性アクリル樹脂
を用いる。このカラーレジストをスピンコート法によ
り、基板上に約１．２μｍ±２０％の厚さに塗布し、８
０℃±２０℃で２分±１分プリベークをした後、露光し
てアルカリ現像液（ＴＭＡＨ）でパターニングする。こ
の時、カラーレジストはコンタクトスルーホール１１上
には設けない。次に２２０℃±２０℃に予め加熱された
オーブンにカラーレジストがパターニングされた基板を
入れ硬化させる。この時、アクリル樹脂のガラス転移温
度よりも高い２２０℃のオーブンで急激にメルトさせな
がら硬化することによって、カラーレジストの端面形状
は良好な弓なり形状に形成される（図２（ｄ））。同様
の方法でＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターを形成した後、
画素電極９を形成する。画素電極は対応するカラーフィ
ルター層上に形成されるとともにカラーフィルター層の
端面の弓なり形状に沿ってコンタクトスルーホール１１
上まで延長して形成され、コンタクトスルーホールを開
口されたパッシベーション膜８を介して画素電極９とド
レイン電極とが電気的に導通される（図２（ｇ））。

【００２１】次にトランジスターの遮光と周辺シールド
部の遮光のためにブラックマトリクス１５を形成する。
ブラックマトリクスはアクリル樹脂にカーボンあるいは
顔料を分散させた樹脂ブラックマトリクスを用いる。本
実施例では、粘度２０ｃｐ程度の材料を使いスピンコー
ト法で前記基板上に約１．２μmの膜厚に形成した。こ
のため、ブラックマトリクスの除去部分である画素電極
上は約１．２μmの段差の凸部になるので、ブラックマ
トリクスが薄く形成され、逆に、ブラックマトリクスの
形成部分である各カラーフィルターの間の凹部は、凹部
を埋めるように厚くブラックマトリクスが形成される。
その後、露光を行い、ＴＭＡＨ液で現像し、画素電極上
の薄く形成されたブラックマトリクスを除去する（図２
（ｈ））。この時、画素電極上の除去するブラックマト
リクスは膜厚が薄いため、現像時間が短くて済み、且つ
除去後の凹凸がほとんどなく、ギャップに起因した不良
なども低減させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して、詳細に説明する。図１は本発明の
第１の実施例におけるアクティブマトリクス基板の構造
を説明するための図である。図の（ａ）は液晶表示装置
におけるアクティブマトリクス基板の構成を示す回路図
であり、（ｂ）は上から見た画素部分の平面図であり、
（ｃ）はそのＴＦＴ部の断面図である。

【００２３】図１（ａ）を説明すると、透明絶縁性基板
の上にゲート配線２ｂおよびソース配線６ｂが互いに直
交するように配置され、これらの信号線の交差部分に対
応するようにＴＦＴ１０および画素容量１６が形成され
る。ゲート配線２ｂはＴＦＴ１０のゲート電極に接続さ
れ、ゲート配線２ｂからゲート電極に入力される走査信
号によって画素に対応するＴＦＴ１０が駆動される。ソ
ース配線６ｂは、ＴＦＴ１０のソース電極に接続され、
ソース電極へデータ信号を入力する。ＴＦＴ１０のドレ
イン電極には画素電極が接続される。各画素電極は隣接
するゲート配線２ｂにゲート絶縁膜を介して重畳し付加
容量電極の役割を果たしている。

【００２４】また、図１（ｂ）の画素部分の構成を説明
すると、各々画素電極９の間にブラックマトリクス１５
が形成され、ＴＦＴに接続されたドレイン電極と導通を
取っている一部の画素電極９上も覆っている。そのブッ
ラクマトリクス１５下には、互いに直交するように複数
のゲート配線と複数のソース配線が設けられ、それらゲ
ート配線と、ソース配線との交差部にはＴＦＴが設けら
れ、このＴＦＴのゲート電極にはゲート配線が接続さ
れ、ソース電極にはソース配線が接続され、ドレイン電
極にはパッシベーション膜を貫くコンタクトスルーホー
ル１１を介して画素電極が接続されている。このＴＦＴ
にはゲート配線と、ゲート電極を通してスイッチング信
号が、ソース配線と、ソース電極を通して映像信号が入
力され、画素電極９への電荷の書き込みが行われる。

【００２５】また、本発明の第１の実施例の構造につい
て、図１（ｃ）の断面図を用いて詳しく説明すると、透
明性絶縁基板１上にゲート電極２ａが設けられ、それら
を覆うようにゲート絶縁膜３が形成される。その上にゲ
ート電極２ａと重畳するように半導体層４が設けられ、
その半導体層４の中央部上で隔てられたソース電極６ａ
と、ドレイン電極７がオーミックコンタクト層５を介し
て半導体層４に接続されている。それらソース電極６ａ
とドレイン電極７の間のオーミックコンタクト層はエッ
チング除去され、ソース電極６ａと、ドレイン電極７と
半導体層４の間にのみオーミックコンタクト層５が設け
られている。さらにオーミックコンタクト層５がエッチ
ング除去されたチャネル部を含めて、これらを覆うよう
にパッシベーション膜８が設けられ、ドレイン電極７と
画素電極９を接続するためのコンタクトスルーホール１
１が形成されている。パッシベーション膜８上には、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色層のカラーフィルター１３がコンタク
トスルーホール１１上を除いた画素表示領域に対応した
部分に設けられている。その各カラーフィルター１３の
端面形状は良好な弓なり形状をしており、その上に形成
される画素電極９は各カラーフィルター１３のなだらか
な弓なり形状に沿ってコンタクトスルーホール１１で開
口されたドレイン電極７に接続される。

【００２６】次に、本発明の第１の実施例における製造
方法について説明する。図２は本発明の製造フローを示
し、製造工程の順序（ａ）〜（ｈ）に従って、それぞれ
の工程におけるＴＦＴの断面を示す図である。 （ａ）の工程は、透明性絶縁基板１上にチャネルエッチ
型ＴＦＴ１０ａを形成し、チャネルエッチ型ＴＦＴ１０
ａを含む基板全面をパッシベーション膜８で覆う。パッ
シベーション膜８は例えばプラズマＣＶＤ法による窒化
シリコン膜で形成する。 （ｂ）の工程は、画素電極９とドレイン電極７を接続す
るためのコンタクトスルーホール１１の開口を行う。 （ｃ）の工程は、赤色顔料をアクリル系樹脂に分散させ
たネガ型光硬化性カラーレジストを、スピンコート法で
基板上に塗布する。膜厚は約１．２μm程度になるよう
スピン回転数を調整する。次にホットプレートで８０℃
±２０℃／２分±１分プリベークを行い、露光した後、
ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイ
ド）液で現像し、対応する部分に赤色カラーフィルター
１３ａを形成する。 （ｄ）の工程は、次に、クリーンオーブンで焼成を行
い、赤色カラーフィルター１３ａを硬化させる。この
時、焼成条件により赤色カラーフィルター１３ａの端面
形状が決定される。本実施例では、予め２２０℃±２０
℃に加熱されたクリーンオーブンに、前記基板がセット
されたカセットを挿入し、３０分〜６０分の焼成を行っ
た。これにより、赤色カラーフィルター１３ａのベース
樹脂であるアクリル樹脂が、アクリル樹脂のガラス転移
温度（約１３０℃）よりも高い２２０℃で急激に加熱さ
れるため、アクリル樹脂が硬化する前にメルトし、弓な
り形状が得られる。 （ｅ）の工程は、次に、緑色カラーフィルター１３ｂを
形成する前に赤色カラーフィルター１３ａの形成時に発
生した赤色レジスト残渣を完全に除去するための残渣除
去処理としてＵＶ光を照射した後、純水洗浄を行う。そ
の後、赤色カラーフィルター１３ａ形成と同様の方法で
緑色カラーフィルター１３ｂを形成し、オーブンで２２
０℃±２０℃／３０分〜６０分の焼成を行うと端面形状
が弓なり形状である緑色カラーフィルター１３ｂが得ら
れる。（ｆ） 青色カラーフィルター１３ｃの形成も同様の方法
で良好な形状が得られる。（ｇ） の工程は、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターの形成
後、それらの上にスパッタ法で画素電極９となる透明導
電膜を成膜する。この時、膜厚は厚いほど良好なカバレ
ッジが得られ、ドレイン電極７との電気的な接続が安定
するが、透明導電膜に用いるＩＴＯ（Indium-Tin-Oxid
e）膜の加工性を考慮すると約１００ｎｍの膜厚が適当
である。（ｈ） の工程は、次に、トランジスターの遮光と周辺シ
ールド部の遮光のためにブラックマトリクス１５を形成
する。ブラックマトリクス１５はアクリル樹脂にカーボ
ンあるいは顔料を分散させた樹脂ブラックマトリクスを
用いる。本実施例では、粘度２０ｃｐ程度の材料を使い
スピンコート法で前記基板上に約１．２μm±２０％の
膜厚に形成した。このため、ブラックマトリクスの除去
部分である画素電極９上は約１．２μm±２０％の凸部
になるので、ブラックマトリクスが薄く形成され、逆
に、ブラックマトリクスの形成部分である各カラーフィ
ルター１３の間の凹部は、凹部を埋めるように厚くブラ
ックマトリクス１５が形成される。その後、除去部分だ
け露光を行い、ＴＭＡＨ液で現像し、画素電極９上の薄
く形成されたブラックマトリクスを除去する。この時、
画素電極９上の除去するブラックマトリクスは膜厚が薄
いため、現像時間が短くて済み、且つ除去後の凹凸がほ
とんどなく、ギャップに起因した不良なども低減させる
ことができる。最後にオーブンで２２０℃±２０℃／３
０分〜６０分焼成を行い、樹脂ブラックマトリクスを硬
化させる。

【００２７】以上、説明した製造方法により、開口率の
向上した明るい液晶表示装置を、従来の液晶表示装置よ
り、信頼性よく製造することができる。

【００２８】次に、参考として、ブラックマトリクスを
インクジェット法で形成する場合の具体例を図面を用い
て説明する。

【００２９】製造方法について説明すると、図２（ｆ）
の工程までは第１の実施例と同様であり、説明は省略す
る。その後、図３（ａ）の平面図に示すように、インク
ジェットノズルをゲート配線２ｂ上に沿って操作し（図
の方向）、続いてソース配線６ｂ上に沿って操作する
（図の方向）。この場合、インクジェット法は、イン
ク流を常時噴射するコンティヌアス方式を用いた方が良
いが、印字に必要な時だけインク滴を生成し記録に使用
するドロップオンデマンド方式でも構わない。また、吐
出方法としては、圧電素子を用いたピエゾジェット方
式、或いは電気熱変換体を用いたバブルジェット方式等
が使用可能である。インクジェット法によるブラックマ
トリクス形成により、図３（ｂ）の断面図に示すように
カラーフィルター１３間にブラックマトリクスが形成さ
れる。この場合、画素電極９上には、例えば式（１）で
表される撥インク処理剤を （CH₃O）₃-Si-(CH₂)₂-C₆F₁₃ （１） パーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）で、
０．１重量％に希釈し、画素電極となるＩＴＯ膜上にス
ピンコート法で塗布するなどの方法により揆インク処理
が施されており、画素電極９上にはブラックマトリクス
が形成されない。これにより、フォトリソ工程を経るこ
となく、表面が平坦化されたアクティブマトリクス基板
を有する液晶表示装置を得ることができる。

【００３０】次に、本発明の第２の実施例は、画素電極
９間の信号配線上の平坦化を色層の重ねで行い、ゲート
配線２ｂ上のブラックマトリクス１５の形成のみインク
ジェット法で形成する場合の実施例である。図４を用い
て説明すると、図４（ａ）の平面図に示すように、イン
クジェットノズルをゲート配線２ｂ上に沿って操作す
る。インクジェット法は第２の実施例同様、コンティヌ
アス方式を用いた方が良いが、ドロップオンデマンド方
式でも構わない。また、吐出方法は、圧電素子を用いた
ピエゾジェット方式、或いは電気熱変換体を用いたバブ
ルジェット方式等が使用可能である。本実施例では、ソ
ース配線６ｂ上の画素電極９間をインクジェット法によ
るブラックマトリクスで平坦化するのではなく、図４
（ｂ）のＢ−Ｂ‘断面に示すように各色層をソース配線
６ｂ上で重ね平坦化を行う。

【００３１】

【発明の効果】本発明の第１の実施例を用いた第１の効
果は、１μm以上の段差部を介して接続される画素電極
とドレイン電極の電気的接続を信頼性よく得ることがで
き、製品の製造歩留、信頼性を格段に向上することが可
能である。

【００３２】これは、顔料を分散させた光硬化性アクリ
ル樹脂をカラーレジストとして用い、カラーレジストの
硬化時に、前記光硬化性アクリル樹脂のガラス転移温度
よりも高い温度で急激にメルトさせながら硬化したこと
によって、カラーレジストの端面形状を弓なり形状に形
成することができたことによる。

【００３３】また、第２の効果は、オーバーコート層を
用いることなく、基板表面を平坦化できることである。
これにより、工程数を削減することができ、製造コスト
を下げることが可能である。

【００３４】これは、ブラックマトリクスの形成を、カ
ラーフィルター、画素電極の形成後に行うことで、凸部
であるカラーフィルター部と凹部であるブラックマトリ
クス形成部の凹凸差を利用して、ブラックマトリクス層
を凹部に選択的に厚く形成できたことによる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。図の
（ａ）は液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基
板の構成を示す回路図であり、（ｂ）は上から見た画素
部分の平面図であり、（ｃ）はそのＴＦＴ部の断面図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施例における製造工程の順序
（ａ）〜（ｈ）に従って、それぞれの工程におけるＴＦ
Ｔの断面を示す図である。

【図３】本発明のブラックマトリックスをインクジェッ
ト法で形成する場合の参考図である。図の（ａ）は液晶
表示装置の上から見た画素部分の平面図であり、（ｂ）
はそのＴＦＴ部の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。図の
（ａ）は液晶表示装置の上から見た画素部分の平面図で
あり、（ｂ）はそのＴＦＴ部の断面図である。

【図５】第１の従来例の液晶表示装置におけるアクティ
ブマトリクス基板のチャネルエッチ型ＴＦＴの概略図で
ある。図の（ａ）は一画素の平面図を、（ｂ）は断面図
を、（ｃ）は端子部断面図を示す。

【図６】アクティブマトリクス基板の製造方法を示す図
である。図の（ａ）は第１のパターニング工程を、
（ｂ）は第２のパターニング工程を、（ｃ）は第３のパ
ターニング工程を、（ｄ）は第４のパターニング工程
を、（ｅ）は第５のパターニング工程を示す図である。

【図７】第２の従来例のＣＦｏｎＴＦＴの断面図であ
り、図の（ａ）はスイッチング素子として多結晶シリコ
ン膜を用いたトップゲート型ＴＦＴの断面図である。図
の（ｂ−１）〜（ｂ−５）は製造工程の順序に従って、
それぞれの工程におけるＴＦＴの断面を示す図である。

【図８】第３の従来例の多結晶シリコンを用いたトップ
ゲート型ＴＦＴの断面図（ａ）である。図の（ｂ−１）
〜（ｂ−９）は製造工程の順序に従って、それぞれの工
程におけるＴＦＴの断面を示す図である。

【図９】第４の従来例の着色レジストをフォトリソ工程
でパターニングしてカラーフィルターをＴＦＴの上に形
成したＴＦＴの断面を示す図である。

【符号の説明】

１ 透明絶縁性基板 ２ａ ゲート電極 ２ｂ ゲート配線 ２ｃ ゲート端子 ３ ゲート絶縁膜 ４ 半導体層 ５ オーミックコンタクト層 ６ａ ソース電極 ６ｂ ソース配線 ７ ドレイン電極 ７ａ データ端子 ８ パッシベーション膜 ９ 画素電極 １０ ＴＦＴ １０ａ チャネルエッチ型ＴＦＴ １１ コンタクトスルーホール １２ 下地電極 １３ カラーフィルター １３ａ 赤色カラーフィルター １３ｂ 緑色カラーフィルター １３ｃ 青色カラーフィルター １４ レジストパターン １５、１５ａ、１５ｂ ブラックマトリックス １６ 画素容量 １７ シリコン酸化膜 １８ 液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−167524（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−122824（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15727（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−206888（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−181316（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/136 500 G02F 1/1335

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示装置におけるアクティブマトリ
   クス 基板の製造方法であって、 （ａ）透明性絶縁基板上に
   ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極を有するＴ
   ＦＴを形成し、全面をパッシベーション膜で覆う工程
   と、 （ｂ）前記ドレイン電極上の前記パッシベーショ
   ン膜にスルーホールを開口する工程と、 （ｃ）カラー
   レジストとして顔料を分散させたアクリル樹脂を全面に
   スピンコートする工程と、 （ｄ）前記カラーレジスト
   を露光した後現像して対応する部分のカラーレジストを
   残し、カラーフィルターを形成する工程と、 （ｅ）前記アクリル樹脂のガラス転移温度よりも高い温
   度に加熱されているオーブンに前記基板を挿入して前記
   カラーフィルターの端面形状が弓なり形状になるように
   硬化させる工程と、 （ｆ）前記（ｃ）〜（ｅ）の工程を繰り返して全色のカ
   ラーフィルターを形成したのち全面にＩＴＯ膜を被着し
   た後加工して前記カラーフィルタの上に画素電極を形成
   する工程と、 （ｇ）ブラックマトリックスとして顔料あるいはカーボ
   ンを分散させたアクリル樹脂を全面にスピンコートする
   工程と、 （ｈ）その後露光、現像して前記画素電極上のブラック
   マトリックスを除去する工程と、 を有するアクティブマトリックス基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記パッシベーション膜が、プラズマＣ
   ＶＤ法による窒化シリコン膜で形成する請求項１記載の
   アクティブマトリクス基板の製造方法。
3. 【請求項３】 弓なり形状を得る工程の後にカラーフィ
   ルター用レジスト残渣を完全に除去するための残渣除去
   処理としてＵＶ光を照射した後、純水洗浄を行う工程を
   有する請求項１または２記載のアクティブマトリクス基
   板の製造方法
4. 【請求項４】 液晶表示装置におけるアクティブマトリ
   クス基板であって、 （ａ）透明性絶縁基板上にゲート電極と、ソース電極
   と、ドレイン電極を有するＴＦＴと、基板全面を覆うパ
   ッシベーション膜と、 （ｂ）前記ドレイン電極上の前記パッシベーション膜に
   開口されたスルーホールと、 （ｃ）スピンコートを使用して全面を覆うカラーレジス
   トを露光した後現像して対応する部分を残し、形成さ
   れ、端面形状が弓なり形状になるように硬化されたカラ
   ーフィルターと、 （ｄ）前記（ｃ）の工程を繰り返して全色のカラーフィ
   ルターを形成したのち全面にＩＴＯ膜を被着した後加工
   して前記カラーフィルタの上に形成された画素電極と、 （ｅ）全面にスピンコートされ、その後露光、現像して
   前記画素電極上のブラックマトリックスが除去されたブ
   ラックマトリックスと、を有するアクティブマトリック
   ス基板。