JP3467651B2 - 液晶装置用基板、液晶装置用基板の製造方法、液晶装置および電子機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、液晶装置用基板、液晶装置用基板の製造方
法、液晶装置および電子機器に関する。

［背景技術］ アクティブマトリクス方式のカラー液晶表示装置は、
アクティブマトリクス基板と、対向基板（カラーフィル
タ基板）と、両基板間に封入された液晶とを具備する。

液晶表示装置は、液晶の透過光量を制御して所定の表
示を行う装置であり、光の透過を正確に制御する必要が
ある。したがって、不要な光の透過や進入を阻止するた
めにブラックマトリクスと呼ばれる遮光層が、通常、対
向基板（カラーフィルタ基板）上に設けられる。

より具体的には、ブラックマトリクスは、透明画素電
極（ITO）と周囲の配線等との間をバックライトの光が
透過して表示コントラストが低下するのを防止したり、
外光の入射によって薄膜トランジスタ（TFT）のチャネ
ル部に、光励起によるリーク電流が発生して表示品位を
落とすことを防止するといった働きをする。ブラックマ
トリクスの材料としては、クロム（Cr）がよく用いられ
ている。

しかし、クロム（Cr）は遮光性には優れるが、光の反
射率が高いために、反射光が表示画面に悪影響を及ぼす
場合がある。

また、ブラックマトリクスを対向基板（カラーフィル
ター基板）側に設ける場合には、異なる工程で形成され
た２枚の基板同士を最後に張り合わせるため、位置合わ
せの精度に応じてアクティブマトリクス基板の設計にお
いて、例えば10μｍ程度のレイアウト余裕を設ける必要
があり、このことが高開口率化を阻害する要因の一つと
なっている。

このような問題を解決するために、従来のクロム（C
r）に代表される反射率の高い金属薄膜製ブラックマト
リクスに代わって、反射率の低い黒色樹脂材料によるブ
ラックマトリクスが研究されている。

また、低反射率化と同時に良好な配向制御や遮光性を
確保するために、金属膜と黒色樹脂材料とを併用したブ
ラックマトリクスも検討されている（日本国特開平５
−80320号公報，「シリーズ オプトロニクス・サー
チライト 12、0PTRONICS Jul.1995 No.7 P.218〜P.
219」） しかし、本発明者の検討によると、黒色樹脂材料によ
るブラックマトリクスの使用にも問題があることがわか
った。

つまり、黒色樹脂材料は低反射率という特徴はあるも
のの、その一方で遮光性が金属薄膜に比べて劣り、ゆえ
に充分な遮光性を確保するためには、ブラックマトリク
スの膜厚を厚くせざるを得ない。そして、ブラックマト
リクスの膜厚が厚くなれば、ブラックマトリクスが存在
する箇所としない箇所との間の段差が大きくなり、その
段差部における配向膜の、配向処理（ラビング処理）に
よる配向制御が困難となる。

本発明者は、ブラックマトリクスの薄膜化のために、
金属と黒色樹脂材料の併用使用型ブラックマトリクスも
検討したが、製造工程数が多く製造が複雑化し、またコ
スト上昇を招いて実用化の点では好ましくはなく、やは
り単一材料で形成することが望ましいことがわかった。

一方、ブラックマトリクスを対向基板（カラーフィル
ター基板）側に配置する場合の問題点に着目して、ブラ
ックマトリクスを、アクティブマトリクス基板側に配置
し、レイアウト余裕を不要とする提案もある（国際出願
番号:PCT/JP92/01562,国際公開番号WO93/11455）。

本発明者は、ブラックマトリクスを黒色樹脂材料で形
成し、かつそのブラックマトリクスをアクティブマトリ
クス基板側に配置することを検討した。その結果、上述
した膜厚の増大の問題に加え、さらに、ブラックマトリ
クスの導電性が問題となることがわかった。

すなわち、薄膜トランジスタ（TFT）が形成されてい
るアクティブマトリクス基板側にブラックマトリクスを
形成した場合、ブラックマトリクスが導電性であると、
そのブラックマトリクスを介したTFT同士のショートが
発生する恐れがある。したがって、ブラックマトリクス
をアクティブマトリクス基板側に配置する場合は、ブラ
ックマトリクス自体は非導電性であることが望ましい。
現在、知られている黒色樹脂材料には大別して２種類あ
り、ひとつはカーボンを分散させた樹脂、もうひとつは
顔料を分散させた樹脂である。

カーボン分散型樹脂は比較的高い遮光性を有するとい
う利点があるが、カーボンを含むことで導電性があると
いう欠点がある。一方顔料分散型樹脂は非導電性は比較
的確保しやすいものの、高い遮光性を得るためには膜厚
をより厚くしなければならない。前述したように、ブラ
ックマトリクスの膜厚の増大は、ブラックマトリクスの
周囲の段差を増大させて配向膜の配向不良を招く結果に
つながり、表示品質の低下を引き起こす。

このように、低反射率の黒色樹脂材料からなり、高い
遮光性を有し、非導電性であると共に配向膜の配向不良
を引き起こすこともないブラックマトリクスを、アクテ
ィブマトリクス基板側に配置することが望ましいのであ
るが、従来の技術では、上述の要件をすべて満たすこと
はできない。

したがって、本発明の目的の一つは、上述の要件をす
べて満足させて、従来にない高品質の液晶装置用基板等
を提供することにある。

［発明の開示］ 本発明の液晶装置用基板は、基板上に設けられた、配
向処理が施された配向膜と、配向膜の一部を覆うように
配向膜上に設けられた遮光層とを有する。

このような構造にすることにより、配向膜に配向処理
を施した後に遮光層が形成され、したがって配向処理時
において、遮光層の厚みに起因する段差が問題とならな
い。

一方、遮光層の厚みは、配向処理の条件を気にするこ
となく自由に設定可能である。よって、良好な配向処理
の要求と充分な遮光性の要求とを双方、満足させること
ができる。

また、仮に、配向膜の一部に配向不良箇所が生じたと
しても、遮光層によりその箇所を覆い隠すことができ、
これにより、その配向不良が画像表示等に悪影響を及ぼ
すことを防止できる。

また、本発明の液晶装置用基板の一つの態様は、基板
上に設けられた、走査線，データ線およびその走査線と
データとに接続されたスイッチ素子と、スイッチ素子に
接続された画素電極と、スイッチ素子を覆うように形成
された絶縁膜と、絶縁膜上および画素電極上に設けられ
た、配向処理が施された配向膜と、配向膜の一部を覆う
ように配向膜上に設けられた遮光層と、を有する。

スイッチ素子が形成された基板（アクティブマトリク
ス基板）上に、遮光層を形成するため、遮光層と画素電
極等との位置合わせ余裕を設ける必要がなく、高開口率
化が可能である。さらに、良好な配向処理と充分な遮光
性が保証される。

また、本発明の液晶装置用基板の一つの態様では、遮
光層は、樹脂材料からなる。樹脂材料は低反射率である
ため、反射光が表示画像等に与える悪影響を低減でき
る。

また、本発明の液晶装置用基板の一つの態様では、遮
光層は感光性樹脂材料からなる。感光性樹脂は、フォト
リソグラフィー技術を用いた直接露光による加工が可能
であり、よって遮光層の形成工程数を削減できる。

また、本発明の液晶装置用基板の一つの態様では、遮
光層は前記画素電極上において開口されており、その遮
光層の開口部の輪郭は、画素電極の輪郭よりも内側に位
置している。

画素電極の周囲に段差が生じ、その段差部において配
向膜の配向不良が生じやすい。遮光層の開口部の輪郭を
画素電極の輪郭の内側に位置させることにより、画素電
極の輪郭の部分はもれなく遮光層により覆われ、仮に配
向不良が生じたとしてもその配向不良箇所は遮光層によ
り覆われ、よって画像表示等に悪影響が生じない。

また、本発明の液晶装置用基板の一つの態様では、遮
光層の開口部の輪郭はさらに、画素電極とスイッチ素子
との接続部近傍に生じる段差部よりも内側に位置してい
る。スイッチ素子と画素電極とを結ぶ配線の厚みにより
段差がさらに増加するので、この部分で配向不良が生じ
やすいと考えられ、よって、その段差部を確実に遮光層
で覆うようにしたものである。

また、本発明の液晶装置用基板の一つの態様では、ア
クティブマトリクス基板上に形成された配向膜を、スイ
ッチ素子と遮光層との間の絶縁を確保するための絶縁膜
としても利用する。ポリイミド系配向膜などがもつ高絶
縁性という特性を利用するものである。絶縁膜がない分
だけ段差が低減され、配向膜の配向処理を行い易くな
る。

また、本発明の液晶装置用基板の一つの態様では、ス
イッチ素子として絶縁ゲート型の薄膜トランジスタを用
い、その薄膜トランジスタのソース層／ドレイン層に
は、データ線を構成する導電性材料からなる第１の電極
と、画素電極を構成する材料からなる第２の電極とを接
続し、その第１の電極と第２の電極とは同じ階層に属す
るようにする。このような構造の薄膜トランジスタは、
段差の低減に有効である。

また、本発明の液晶装置用基板の製造方法は、基板上
に配向膜を形成する工程と、配向膜に配向処理を施す工
程と、配向処理を終えた配向膜上に遮光層を形成する工
程と、を含む。

配向処理を終えた配向膜は、内部の分子の配列が特定
方向に揃えられており、その内部の分子配列は、有機樹
脂等からなる遮光層の材料が配向膜の表面に形成され、
そして除去された後も維持される。したがって、上述の
方法によれば、配向膜の配向特性と、遮光層の充分な遮
光性とを両立することが可能となる。

また、本発明の液晶装置用基板の製造方法の一つの態
様では、配向膜として感光性樹脂膜を用い、感光性樹脂
膜を露光し、現像して遮光層を形成する。直接露光によ
る加工を行えるため、製造工程数を削減できる。

また、本発明の液晶装置では、一対の基板間に液晶が
封入され、一対の基板の少なくとも一方の基板上には遮
光層が形成されており、その遮光層が配向膜の上に設け
られている。高品質の液晶装置が得られる。

また、本発明の液晶装置の一つの態様では、一対の基
板の双方の基板上に遮光層を形成する。バックライトか
らの光の遮光のみならず、遮光層で反射した光の外部へ
の漏れだしも防止することができる。

また、本発明の電子機器は、本発明の液晶装置を搭載
している。高品質の画像表示や画像形成が可能な電子機
器である。

［図面の簡単な説明］ 図1Aは本発明の液晶装置用基板の、配向膜に配向処理
を施した状態における要部断面を示す図であり、図1Bは
配向処理が施された配向膜上にブラックマトリクスを形
成した状態における要部断面を示す図であり、 図2Aは本発明の液晶装置用基板の要部断面の一例を示
し、図2Bは要部断面の他の例を示し、図2Cは図2Aおよび
図2Bに記載される液晶装置用基板をシンボル化して示す
図であり、 図3A〜図3Eはそれぞれ、本発明の液晶装置用基板の製
造方法の主要な工程における、要部断面構造を示す図で
あり、 図４は、ブラックマトリクス形成後の本発明の液晶装
置用基板（アクティブマトリクス基板）の一例の平面図
であり、 図５は、アクティブマトリクス基板の基本的な構成を
説明するための図であり、 図6Aは、ブラックマトリクス形成後の本発明の液晶装
置用基板（アクティブマトリクス基板）の他の例の要部
の平面図であり、図6Bは図6Aの基板のＩ−Ｉ線に沿う断
面構造を示す図であり、 図7Aは本発明の液晶装置用基板の他の例の要部断面を
示し、図7Bは図7Aの基板をシンボル化して示す図であ
り、 図8Aは比較例の液晶装置用基板の要部断面を示し、図
8Bは図8Aの基板をシンボル化して示す図であり、 図９は本発明の液晶装置用基板を用いて構成された液
晶表示パネルの一例の要部の断面図であり、 図10は液晶表示パネルの基本的構成を説明するための
図であり、 図11は本発明の液晶装置用基板を用いて構成された液
晶表示パネルの他の例の要部の断面図であり、 図12は本発明の液晶装置を使用した電子機器の一例
（パーソナルコンピュータ）を示す図でありし、 図13は本発明の液晶装置を使用した電子機器の他の例
（液晶プロジェクタ）を示す図である。

［発明を実施するための最良の形態］ （１）第１の実施の形態 以下、本発明の液晶装置用基板の実施の形態について
説明する。

（図1A,図1Bに示されるデバイスの構造の説明） 図1A,図1Bに、本発明を適用したアクティブマトリク
ス基板の要部の断面が示される。図1Aは配向膜50に配向
処理を施す状態を示し、図1Bは配向処理が終わった配向
膜50上に遮光層（以下、ブラックマトリクスという）60
を形成した状態を示す。

図1A,図1Bにおいて、参照番号10はガラス等の透光性
基板であり、参照番号20は透明画素電極（ITO）であ
り、参照番号30は薄膜トランジスタ（TFT）であり、参
照番号40はSiO₂膜等の絶縁膜であり、参照番号50は配向
膜であり、参照番号60はブラックマトリクスを示す。

（デバイス構造のシンボル化した表現の説明） 図1A,図1Bでは、図面を簡素化するために、薄膜トラ
ンジスタ30,透明画素電極（ITO）20をシンボル化して描
いてある。このシンボル化した図面は以後の説明でも用
いるため、図2A〜図2Cを用いて、デバイス構造のシンボ
ル化について説明しておく。

つまり、図2A,図2Bに例示される具体的なデバイスの
構造を、図2Cのようにシンボル化している。すなわち、
図2Cのシンボル化された構造は、図2Aおよび図2Bに例示
される構造の双方を含む。

図2Aにおいて、１点鎖線で囲んで示されるTFT30は、
絶縁膜12上に形成されたポリシリコンからなるソース／
ドレイン層（33,34）と、ゲート絶縁膜32と、タンタル
からなるゲート電極31と、アルミニュウム（Al）からな
る電極35,36と、層間絶縁膜38と、アルミニュウム電極3
6に接続されるITO（インジュウム錫酸化物）からなる透
明電極層（ITO層）20とからなる。

図2Bにおいて１点鎖線で囲んで示されるTFT30も同様
の構造をしているが、ITOからなる透明電極層（ITO層）
20がソース／ドレイン層34に直接に接続されているのが
異なる。すなわち、図2Aでは、アルミニュウム層とITO
層とは異なる階層に属するが、図2Bでは、アルミニュウ
ム層とITO層は同じ階層に属する。

図2Cでは、図2A,図2Bに示されるTFT30を台形の形にシ
ンボル化して描き、また、ITO層20と基板10との間にあ
る絶縁膜12等を省略してITO層20が基板10上に直接に位
置しているように描き、また、ITO層20が、シンボル化
されたTFT30の下部に接続されるように描いてある。

以上、シンボル化した図面の表記について説明した。

（図1A,図1Bのデバイスの特徴） 図1Bから明らかなように、本発明のアクティブマトリ
クス基板では、従来の常識を覆して、ブラックマトリク
ス60を配向膜50の上に設けるという新規な構造を採用し
ている。

つまり、図1Aに示すように、配向膜50にローラ（Ｒ）
による配向処理（ラビング処理）を施し、しかる後に、
図1Bに示すようにブラックマトリクス60を形成する。

一方、従来の常識に従えば、ブラックマトリクスを形
成した後に配向膜を形成するため、図8Bに示すように、
配向膜62がブラックマトリクス60の上に位置する構造と
なる。

このように、配向膜とブラックマトリクスの上下が逆
転していることが本発明の大きな特徴である。

ここで重要なことは、配向処理を終えた配向膜は、内
部の分子の配列が特定方向に揃えられており、その内部
の分子配列は、ブラックマトリクスを構成する樹脂膜が
配向膜の表面に形成され、そして除去された後も維持さ
れるという、本発明者が見出した新規な知見である。本
発明の新規な構造は、この新規な知見に基づいて考え出
されたものである。なお、ブラックマトリクスを構成す
る樹脂膜としては、有機樹脂膜を用いるのが望ましい。

そして、本発明の新規な構造によって、以下のような
効果が得られる。すなわち、図1Aに示すように、ローラ
（Ｒ）による配向膜50の配向処理の際、ブラックマトリ
クスが存在しないため配向膜の段差が緩和されており、
つまり、平坦性が高くなっており、ゆえに、良好な配向
処理を行うことができる。

つまり、配向処理は布（レーヨンやナイロンなどの繊
維）により基板上の配向膜を一定方向にこすることによ
り行われるため、配向膜の段差が大きいと段差部におい
てローラ（Ｒ）の接触不良等が発生して、配向不良が生
じやすい。本発明では、配向膜の平坦性が確保されるこ
とにより、配向不良が生じにくくなる。

一方、図1Bに示すように、ブラックマトリクス60は、
配向処理が終わった配向膜50上に形成されるため、配向
処理条件を考慮した膜厚の制限がなく、かなり厚いブラ
ックマトリクスも形成可能である。したがって、低反射
率で非導電性の、カーボンを含まない黒色樹脂材料を用
いてブラックマトリクスを形成し、その厚みを増すこと
で高い遮光性も確保することも可能となる。

また、本発明の構造によれば、万一、配向膜に配向不
良が発生しても、その不良部をブラックマトリクスで覆
い隠すことができ、したがって、その配向不良部の存在
により液晶表示画面の品質が低下することがない。

例えば、図1Aの一点鎖線で囲んで示す領域Ａにおいて
配向不良が生じたとしても、図1Bに示すようにブラック
マトリクス60が配向不良の領域を覆い隠すため、その配
向不良部は何ら問題とならない。したがって、本発明の
構造によれば、段差部における配向不良が本質的に問題
とならなくなり、液晶装置用基板の信頼性が向上する。

但し、ブラックマトリクスによって配向膜の配向不良
部を覆い隠すためには、配向不良となる恐れがある領域
の上に、ブラックマトリクスを確実に設けることが必要
である。

次に、ブラックマトリクスの好ましい配置例（レイア
ウト例）について説明する。

（ブラックマトリクスの好ましい配置例） 図４は、TFT基板（アクティブマトリクス基板）の、
画素部におけるブラックマトリクスの好ましい配置例を
示す平面図である。図４において、ブラックマトリクス
60には斜線が施されている。

なお、図５に示すように、TFT基板90は、ガラス等の
透光性基板10上に、複数の走査線S1〜Smと、複数のデー
タ線D1〜Dmと、１本の走査線と１本のデータ線とに接続
されたTFT（M1）と、必要に応じて設けられる保持容量C
_S1とを有する。なお、図５では、便宜上、液晶の容量
（C_LC）も描いてある。また、図５では、走査線駆動回
路92のデータ線駆動回路94もTFT基板に内蔵している。

図４においては、図５に示される保持容量C_S1は省略
されている。図４から明らかなように、ブラックマトリ
クス60は、ITOからなる画素電極20（および配向膜50）
上で開口されている。ここで注目すべきは、その開口部
の位置である。

図４の左下において、画素電極20の輪郭L1は太線で強
調されて描かれている。また、一点鎖線で示される線L2
は、TFT30（31,33,34）や走査線の存在により段差が生
じる恐れのある範囲の境界線を示す。そして、ブラック
マトリクス60の開口部の輪郭L3は、画素電極の輪郭L1の
内部であって、さらに、段差が生じる恐れのある範囲の
境界線L2の内側に位置している。

すなわち、光漏れを防止するためにブラックマトリク
スを画素電極の内側にまで延在させている。また、図1A
に明示されるように、画素電極20とTFT30との接続部の
近傍は段差が生じやすい。したがって、図1Bに示すよう
にその段差部をブラックマトリクスで覆うことが望まし
く、ゆえに、図４では、ブラックマトリクス60の輪郭L3
は、TFT30の存在等により段差が生じる恐れのある範囲
の境界線L2の内側に位置するようにしている。

このように、本発明の構造によれば、ブラックマトリ
クスが形成される以前に存在していたすべての段差部上
に、ブラックマトリクスを配置することができる。した
がって、配向膜の不良部分はブラックマトリクス60によ
り覆われることになり、段差部における配向不良が本質
的に問題とならなくなる。このため、配向膜の配向処理
の条件も緩和される。

（図1Bのデバイスの製造方法） 図3A〜図3Eは、図1Bに示されるデバイスの製造方法を
示す、主要な工程毎の断面図である。

工程１（図3A） 基板10上にTFT30,画素電極20,保護膜40を形成する。
次に、TFT基板を洗浄し、乾燥させた後、例えばポリイ
ミド系樹脂による配向剤をスピンコート法などにより塗
布し、配向膜50を形成する。配向膜50の膜厚は0.05〜0.
1μｍ程度であり、抵抗率は10¹⁵〜10¹⁷Ωcm程度であ
る。配向膜50は高い絶縁性を有するのが好ましく、その
他、液晶の配向性が良好で、耐薬品性に優れ、また、プ
レチルト角の高いものが好ましい。

次に、配向膜50を焼成させるために、配向膜50が形成
されたTFT基板をオーブン中に放置する。焼成条件は使
用する配向膜材料によって異なるが、一般的には、120
℃から250℃の温度で60分程度の焼成を行う。

工程２（図3B） 次に、図3Bに示すように、配向膜50の配向処理（ラビ
ング処理）を行う。すなわち、レーヨン、ナイロン等の
繊維による布を巻き付けたローラー（Ｒ）を回転させな
がら、荷重下にてTFT基板上を一定方向に擦ることで、
配向膜50の内部分子を一定方向に配列させる。これによ
り、配向膜50は、液晶分子に対する配向力をもつ。

この配向処理の際、配向膜50の段差は、走査線やデー
タ線等の厚みに起因する0.5μｍ〜１μｍ程度の段差だ
けである。つまり、従来のようにブラックマトリクス上
の配向膜に配向処理を行う場合の1.5μｍ〜2.5μｍの段
差と比べると、段差はかなり小さい。したがって、ラビ
ング処理を容易に行うことができ、また、配向不良も低
減できる。

工程３（図3C） 次に、ブラックマトリクスの構成材料である黒色樹脂
材料62を、TFT基板全面に塗布する。黒色樹脂材料62と
して、黒色の感光性樹脂（黒レジスト）を用いることが
工程数の削減等の点で好ましい。以下、具体的に説明す
る。

まず、黒レジストの密着性を低下させる要因となるTF
T基板上の水分等を飛ばすためにオーブン中で乾燥させ
る。この乾燥は、窒素雰囲気下で、120℃〜200℃の温度
で10分〜30分程度行う。

次に、遮光膜となる黒レジストの密着性をさらに向上
させるために、例えばヘキサメチルジシラザン（HMDS）
などの密着処理剤をスピンコート法、あるいは密着処理
剤の蒸気雰囲気中に室温で１〜５分程度放置するベーパ
ー処理法などにより塗布する。

次に、黒レジスト62をスピンコート法やロールコート
法によりTFT基板全面に塗布する。

次に、黒レジスト中の溶媒乾燥の為にプレベークを行
う。プレベーク条件は使用する黒レジストにもよるが、
オーブンを用いる場合には、80℃〜90℃の温度で20分〜
60分程度である。なお、このプレベークはホットプレー
トで行ってもよい。その際の温度はオーブンで行う場合
と同様であるが、時間は３分〜５分程度でよい。

以上の処理を終えた状態が、図3Cに示される。

工程４（図3D） 次に、全面に形成された黒レジスト膜を、所定のパタ
ーンに加工する。すなわち、TFT基板を露光機内に導入
し、図3Dに示すように、所定の露光パターンを有するフ
ォトマスク70を介して、黒レジスト膜に光を照射して露
光する。露光量は100〜400mJ/cm²程度である。黒レジス
トがネガタイプであれば図3Eのように光の照射された部
分が残存することになる。またポジタイプであれば光の
照射されなかった部分が残存することになる。

工程５（図3E） 次に、露光済みの基板を所定の現像液に湿潤し、現像
を行う。現像後、黒レジストの残滓を無くすために高圧
水スプレー洗浄、流水洗浄を単独または併用して５〜15
分程度行う。次に、黒レジストの完全硬化のためにポス
トベークを行う。ポストベークの条件は使用する黒レジ
ストにもよるが、200℃〜250℃の温度で60分〜120分程
度である。

このような処理を経て、図3Eに示すように、基板上に
所定のパターンに加工されたブラックマトリクス60が形
成される。

なお、以上の製造工程では、感光性の黒色樹脂材料を
用いてブラックマトリクスを形成したが、必ずしもこれ
に限定されるものではなく、感光性のない黒色樹脂材
料、例えばカーボンなどを分散させた非感光性ポリイミ
ド樹脂を使用することもできる。この場合には、以下の
ようにしてブラックマトリクスを得る。

まず、配向処理まで終えた基板上に非感光性黒色樹脂
を塗布した後、80℃〜90℃程度の熱処理を施したプリキ
ュア状態の樹脂膜上に、さらに公知の方法によりネガ型
あるいはポジ型のフォトレジストを塗布し、フォトレジ
ストを所定の露光パターンを有するフォトマスクを介し
て露光し、所定の現像液を用いてフォトレジストの現像
と樹脂のエッチングとを同時に行う。

その後、所定の方法でフォトレジストを除去し、120
℃〜250℃程度の高温キュアを行って上記樹脂を焼成し
て、ブラックマトリクスのパターンを形成する。

（２）第２の実施の形態 第１の実施の形態ではTFT基板を使用したが、本実施
の形態では、スイッチング素子としてMIM（Metal Insu
lator Metal）を用いたアクティブマトリクス基板を使
用する。

図6AはMIM素子を用いたアクティブマトリクス基板の
画素部の平面図であり、図6Bは、図6AのＩ−Ｉ線に沿う
断面図である。

図6Bに示されるように、ガラス等の透明基板100上
に、タンタルからなる膜110が形成され、その上にタン
タルとタングステンの合金膜120が形成されている。そ
の上に、陽極酸化によって絶縁膜130が形成され、その
上にITO膜（画素電極）140が形成されている。絶縁膜15
0上に配向膜160が形成され、その上にブラックマトリク
ス170が形成されている。

図6Aに示されるように、図４の場合と同様に、ブラッ
クマトリクス170はITOからなる画素電極140上で開口さ
れ、その開口部の輪郭は、画素電極の輪郭の内側に位置
している。得られる効果は、第１の実施の形態と同じで
ある。

（３）第３の実施の形態 第１の実施の形態では、図1Bに示されるように、絶縁
膜40上に配向膜50を設ける構造となっていた。これに対
し、本実施の形態では、図7Bに示すように、配向膜52を
絶縁膜としても機能させ、図1Bの絶縁膜40を削除した構
造とする。したがって、製造工程数が削減される、コス
ト的にも有利であり、また、配向膜の平坦性がさらに良
好となり、配向不良が生じにくくなる。

具体的には、図7Aに示すような構造とする。図7Aに示
されるTFTは、プレーナー型の多結晶ポリシリコンTFTで
あり、アルミニュウム電極35と、ITO膜（画素電極）20
とが同一の階層に属する構造となっている。このような
構造は、図2Aの構造と比べてデバイスの表面の段差が少
なく、配向膜52の平坦性を確保する点で有利である。

また、本実施の形態では、配向膜52の材料としてポリ
イミド系樹脂を用いている。ポリイミド系樹脂は絶縁性
が良好であり、ICの層間絶縁膜としても用いられる材料
である。したがって、ポリイミド系配向膜52は、絶縁膜
としても有効に機能する。したがって、ブラックマトリ
クス60を構成する黒色樹脂材料の絶縁性に多少問題があ
っても、アルミニュウム電極とITO膜とのショート等の
問題は生じない。

図8A,図8Bに、従来のデバイス構造（比較例の構造）
を示す。図8Aから明らかなように、従来構造では、ブラ
ックマトリクス60上に配向膜52が形成されるため、配向
膜52の下には、ブラックマトリクス60と、層間絶縁膜40
と、TFTが存在することになり、配向膜52には大きな段
差が生じることになる。

これに対し、図7a、図7Bに示すように、本実施の形態
の構造によれば、配向膜52の下に存在するのはTFTだけ
であり、配向膜52に生じる段差は小さい。よって、配向
膜52に対する配向処理が容易となる。

次に、図7Aに示すデバイスを製造する方法の例につい
て説明する。

まず、基板10上に、例えば低温ポリシリコン技術を用
いてTFTを形成する。次に、洗浄および乾燥を終えたTFT
基板上に配向剤を塗布する。配向剤としては、例えば、
日本合成ゴム製のAl3046にγ−ブチルラクトン、ブチル
セルソルブを混合させたポリイミド系の配向剤を使用可
能である。この配向剤はスピンコート法を用いて塗布さ
れる。膜厚は200Å〜2000Åの範囲程度であり、例え
ば、1000Åである。

次に、配向膜の焼成をオーブン中の窒素雰囲気中で18
0℃で60分行う。

次に、ラビング法による配向処理を行った後、黒色樹
脂材料の塗布を行う。黒色樹脂材料としては、感光性の
ある東京応化製の黒色顔料分散型のネガレジストBK−55
0Sを用いることができる。

黒レジストの塗布に先立ってスピンコート法で密着処
理剤を塗布し、次に、塗布ムラが生じない範囲の膜厚
（0.5μｍ〜３μｍ）、例えば、1.9μｍ程度の膜厚の黒
レジストを塗布し、ホットプレートを用いて、プレベー
クを窒素雰囲気下で90℃,5分の条件で行う。

次に、黒レジスト膜を形成したTFT基板を露光機に導
入し、所定のフォトマスクを介して露光する。照射強度
は約400mJ/cm²である。

次に、露光の終えたTFT基板を所定の現像液で現像
し、ただちに高圧水スプレーにより充分水洗し、最後に
流水洗浄を行う。

次に、ポストベークとして230℃の窒素雰囲気中のオ
ーブンにブラックマトリクスの形成を終えたTFT基板を6
0分放置する。ポストベーク終了後において黒レジスト
膜の膜厚は塗布時の膜厚に応じて減少し、例えば、1.9
μｍ塗布した場合には約1.5μｍに減少する。このと
き、黒レジストによる遮光膜の光学濃度は約2.5を得る
ことができる。

以上、本発明をアクティブマトリクス基板に適用した
場合について、３つの実施例を用いて説明したが、本発
明は、アクティブマトリクス基板以外にも適用可能であ
る。すなわち、ブラックマトリクスを有する基板であれ
ば、種類を問わず適用可能である。例えば、対向基板側
にブラックマトリクスを形成する場合にも適用可能であ
る。

（４）第４の実施の形態 図９に、前掲の実施の形態で説明したアクティブマト
リクス基板90を用いた液晶表示装置の要部の断面構造が
示される。

アクティブマトリクス基板90に対向してカラーフィル
タ基板（対向基板）300が配置され、液晶400は、両基板
（90,300）の間に封入されている。

対向基板300は、ガラス等の透光性基板200と、カラー
フィルタ210と、絶縁膜44と、ITO膜24と、配向膜54と、
を具備する。

図９の液晶表示装置は、次のようにして製造される。
すなわち、TFT基板90の周囲に熱硬化型シール材（不図
示）をスクリーン印刷法等により枠状に印刷し、ギャッ
プ材（不図示）を散布した後、TFT基板90と対向基板300
とを張り合わせ、所定の圧力をかけながらオーブン中に
てシール材を硬化させる。そして、張り合わされた両基
板の間隙に、真空注入法により液晶を注入し、その後、
封止剤により液晶注入口を封止する。

上述のように、アクティブマトリクス基板90におい
て、ブラックマトリクス60が配向膜50の上に配置されて
段差部を覆い隠すため、配向膜の配向不良が存在せず、
ゆえに、図９の液晶表示装置は、高品質の画像表示が可
能な、信頼性が高い装置である。

なお、透過型の液晶表示装置の全体構成の例が、図10
に示されている。すなわち、液晶表示装置は、バックラ
イト500と、偏光板5100と、駆動回路96を搭載したアク
ティブマトリクス基板90と、液晶400と、対向基板300
と、偏光板520とを具備している。

（５）第５の実施の形態 図11の液晶表示装置では、カラーフィルタ基板（対向
基板）310にも本発明を適用し、最上層にブラックマト
リクス64を形成している。

すなわち、カラーフィルタ基板（対向基板）310は、
カラーフィルタ210と、ITO膜24と、層間絶縁膜44と、配
向膜54と、ブラックマトリクス64とからなる。ブラック
マトリクス64が配向膜54の上に設けられていることによ
り、配向膜54の配向処理が容易である。

さらに、本実施の形態では、アクティブマトリクス基
板上のみならずカラーフィルタ基板（対向基板）上にも
ブラックマトリクスが形成されているため、ブラックマ
トリクスで反射した光が外に漏れ出ることを阻止する効
果が高いという利点がある。

例えば、図11に示されるように、外光（外から進入し
た光）G2が、アクティブマトリクス基板側のブラックマ
トリクス50で反射したとしても、その反射光は、カラー
フィルタ側のブラックマトリクス64で阻止されて外部に
漏れ出ることがない。ゆえに、表示品質の低下が防止さ
れる。

このように、本発明は種々、応用が可能である。

（６）第６の実施の形態 本実施の形態では、本発明のアクティブマトリクス基
板を用いて製造された液晶パネルや、そのパネル等を用
いた電子機器の例について説明する。いずれも、配向不
良による表示品質の低下の心配がない高品質の装置であ
る。

パーソナルコンピュータ（図12） 図12に示すパーソナルコンピュータ1200は、キーボー
ド1202を備えた本体部1204と、液晶表示画面1206とを有
する。

液晶プロジェクタ（図13） 図13に示される液晶プロジェクタ1100は、透過型液晶
パネルをライトバルブとして用いた投写型プロジェクタ
であり、例えば３板プリズム方式の光学系を用いてい
る。

図13において、プロジェクタ1100では、白色光源のラ
ンプユニット1102から射出された投写光がライトガイド
1104の内部で、複数のミラー1106および２枚のダイクロ
イックミラー1108によってＲ、Ｇ、Ｂの３原色に分けら
れ、それぞれの色の画像を表示する３枚の液晶パネル11
10R、1110Gおよび1110Bに導かれる。そして、それぞれ
の液晶パネル1110R、1110Gおよび1110Bによって変調さ
れた光は、ダイクロイックプリズム1112に３方向から入
射される。ダイクロイックプリズム1112では、レッドＲ
およびブルーＢの光が90゜曲げられ、グリーンＧの光が
直進するので各色の画像が合成され、投写レンズ1114を
通してスクリーンなどにカラー画像が投写される。

その他、本発明を適用可能な電子機器としては、エン
ジニアリング・ワークステーション（EWS）、ページャ
あるいは携帯電話、ワードプロセッサ、テレビ、ビュー
ファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコー
ダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装
置、POS端末、タッチパネルを備えた装置などを挙げる
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/1337 G02F 1/1362 G02F 1/13 101

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上にて各画素毎に設けられたMIM（金
   属層−絶縁層−金属層）素子と、 前記各画素に対応して形成された画素電極と、 前記各画素のMIM素子を覆う絶縁層と、 前記絶縁層上及び前記画素電極上に設けられた、配向処
   理が施された配向膜と、 前記配向膜の一部を覆うように前記配向膜上に設けられ
   た遮光層と、を有することを特徴とする液晶装置用基
   板。
2. 【請求項２】基板上に設けられた、走査線，データ線お
   よびその走査線とデータとに接続されたスイッチ素子
   と、 前記スイッチ素子に接続された画素電極と、 前記スイッチ素子を覆うように形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上および前記画素電極上に設けられた、配向
   処理が施された配向膜と、 前記配向膜の一部を覆うように前記配向膜上に設けられ
   た遮光層と、を有することを特徴とする液晶装置用基
   板。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記遮光層は、黒色樹脂材料からなることを特徴とする
   液晶装置用基板。
4. 【請求項４】請求項２において、 前記遮光層は、黒色感光性樹脂材料からなることを特徴
   とする液晶装置用基板。
5. 【請求項５】請求項２において、 前記遮光層は前記画素電極上において開口されており、
   その遮光層の開口部の輪郭は、前記画素電極の輪郭より
   も内側に位置していることを特徴とする液晶装置用基
   板。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記遮光層の開口部の輪郭はさらに、前記画素電極と前
   記スイッチ素子との接続部近傍に生じる段差部よりも内
   側に位置していることを特徴とする液晶装置用基板。
7. 【請求項７】基板上に設けられた、走査線，データ線お
   よびその走査線とデータとに接続されたスイッチ素子
   と、 前記スイッチ素子に接続された画素電極と、 前記スイッチ素子および画素電極を覆うように形成され
   ている、配向処理が施された絶縁性の配向膜と、 前記配向膜の一部を覆うように前記配向膜上に設けられ
   た遮光層と、を有することを特徴とする液晶装置用基
   板。
8. 【請求項８】請求項７において、 前記スイッチ素子は絶縁ゲート型の薄膜トランジスタで
   あり、その薄膜トランジスタのソース層／ドレイン層に
   は、前記データ線を構成する導電性材料からなる第１の
   電極と、前記画素電極を構成する材料からなる第２の電
   極とが接続され、その第１の電極と第２の電極とは同じ
   階層に属することを特徴とする液晶装置用基板。
9. 【請求項９】請求項７において、 前記遮光層は、黒色樹脂材料からなることを特徴とする
   液晶装置用基板。
10. 【請求項１０】請求項７において、 前記遮光層は、黒色感光性樹脂材料からなることを特徴
    とする液晶装置用基板。
11. 【請求項１１】請求項７において、 前記遮光層は前記画素電極上において開口されており、
    その遮光層の開口部の輪郭は、前記画素電極の輪郭より
    も内側に位置していることを特徴とする液晶装置用基
    板。
12. 【請求項１２】請求項11において、 前記遮光層の開口部の輪郭はさらに、前記画素電極と前
    記スイッチ素子との接続部近傍に生じる段差部よりも内
    側に位置していることを特徴とする液晶装置用基板。
13. 【請求項１３】基板上の各画素にMIM（金属層−絶縁層
    −金属層）素子を形成する工程と、 前記各画素に対応する画素電極を形成する工程と、 前記各画素のMIM素子を覆う絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上及び前記MIM素子上に配向膜を形成する工
    程と、 前記配向膜に配向処理を施す工程と、 前記配向処理を終えた配向膜上に遮光層を形成する工程
    と、 を含むことを特徴とする液晶装置用基板の製造方法。
14. 【請求項１４】基板上に、走査線，データ線およびこの
    走査線とデータとに接続されたスイッチ素子を形成する
    工程と、 前記スイッチ素子に接続される画素電極を形成する工程
    と、 前記スイッチ素子を覆うように絶縁膜を形成する工程
    と、 前記絶縁膜上および前記画素電極上に配向膜を形成する
    工程と、 前記配向膜に配向処理を施す工程と、 前記配向処理を終えた配向膜上に遮光層を形成する工程
    と、 を含むことを特徴とする液晶装置用基板の製造方法。
15. 【請求項１５】請求項13または15において、 前記遮光層を形成する工程は、 前記配向処理を終えた配向膜の上に感光性樹脂膜を形成
    する工程と、 前記感光性樹脂膜を露光し、現像して遮光層を形成する
    工程と、 を含むことを特徴とする液晶装置用基板の製造方法。
16. 【請求項１６】配向膜が形成された一対の基板が、互い
    に配向膜が対向する状態で配置され、前記一対の基板間
    に液晶材料が狭持された液晶装置であって、 前記一対の基板の一方の基板が、請求項１に記載された
    前記液晶装置用基板であることを特徴とする液晶装置。
17. 【請求項１７】配向膜が形成された一対の基板が、互い
    に配向膜が対向する状態で配置され、前記一対の基板間
    に液晶材料で狭持された液晶装置であって、 前記一対の基板の一方の基板が、請求項２に記載された
    前記液晶装置用基板であることを特徴とする液晶装置。
18. 【請求項１８】請求項16または17において、 前記一対の基板の他方の基板上に遮光層がさらに設けら
    れ、その遮光層は前記他方の基板に設けられた前記配向
    膜の上に設けられていることを特徴とする液晶装置。
19. 【請求項１９】請求項18に記載の液晶装置を搭載した電
    子機器。