JPH0254217A - マトリクス型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、能動素子アレイ基板と、カラー表示のため
のカラーフィルタおよびブラックマトリクスと、上記能
動素子基板と対向する対向電極基板とを備え、上記両基
板間に液晶等の表示材料を挟持した構造のマトリクス型
表示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は能動素子アレイを用いたマトリクス型表示装置
の構成と動作を説明するための図、第７図は従来の能動
素子アレイを用いたマトリクス型表示装置の構成を示す
断面模式図であり、図において、１はゲート電極線、２
はソース電極線、３はドレイン電極、４は薄膜トランジ
スタ（以下ＴＰＴと略す）、５は画素電極、６は液晶、
７は信号蓄積コンデンサ、８はＴＦＴアレイ基板、９は
対向電極基板、１０．１１．１２はそれぞれ赤緑、青の
カラーフィルタ、１３はブラックマトリクス、１４は対
向電極である。

マトリクス型表示装置は、第６図にその単位画素の構成
を示したように、複数のゲート電極線１およびこのゲー
ト電極線１と交差する複数のソース電極ｖＡ２よりなる
マトリクス型の電極配線を有し、その各交点にＴＰＴ等
の能動素子４．ドレイン電極３に接続された画素電極５
．信号蓄積コンデンサ７等よりなる能動素子アレイ基板
８と、画素電極５の対向する位置にカラー表示のための
カラーフィルタの例えば赤色１０．緑色１１．青色１２
等を配置し、その上部に透明導電膜等よりなる対向電極
１４を設けた対向電極基ｖｉ９を備え、この画電極基板
８．９の間に液晶等の表示材料６を挟持した構造となっ
ている。

上述のように構成されたマトリクス型表示装置のゲート
電極線１に走査信号を供給し、同じ行のゲート電極ｖＡ
１に接続されたＴＰＴ４等の能動素子を一斉にオン状態
とし、各列めソース電極線２に所望のビデオ信号を供給
して、ドレイン電極３に接続された信号蓄積コンデンサ
７および液晶等の表示材料６により形成されるコンデン
サにビデオ信号を供給して表示する。この一連の動作を
ゲート電極ｖＡ１の数だけ繰り返して所望のビデオパタ
ーンを表示する。

また、マトリクス型表示装置でテレビジョン等の映像や
コンピュータの端末表示等で文字やグラフィック像を高
解像度に表示するには、前述のゲート電極線１が約４０
０本以上、ソース電極線２が約２０００本以上必要であ
る。また第６図に示した単位画素の大きさは、画面サイ
ズにも依存するが、対角線が約１０インチ程度の画面で
、１１０μｍ（横）Ｘ３３０μｍ（縦）程度で、これは
極めて微細であり、かつ単位画素の必要数は上述したよ
うに約８０万個以上が必要である。また画素電極５およ
びカラーフィルタ１０．１１．１２の各色のセグメント
数も単位画素と同数個により構成され、２枚の異なる基
板上に分散配置されている。

第７図に示すように、従来のマトリクス型表示装置では
、全てカラーフィルタ１０，１１．１２およびブラック
マトリクス１３が対向電橋基板９側に形成されており、
一方このカラーフィルタに高精度に対向すべき画素電極
５は能動素子アレイ基板８側に形成されている。この結
果、大型、大面積の基板（約３００ｍＸ３００ｍ以上）
上に前述のカラーフィルタのセグメント１０，１１．１
２および画素電極５を異なる２枚の基板８．９上に各々
８０万個以上の個数を約１００μｍ〜３００μｍのピッ
チで高精度に配列することが必要である。またマトリク
ス型液晶表示装置を形成するためには上述の構成の両基
Ｖｉ８，９の表面を対向させ、各カラーフィルタセグメ
ント１０．１１゜１２と画素電極５を高精度に位置決め
し、側基板８．９間に表示材料の液晶６を注入するため
に約５〜ｌＯμｍ±１０％程度の微小かつ均一なセルギ
ャップを形成することが必要であり、この間での側基板
８．９の位置ズレに伴ってカラーフィルタセグメント１
０．１１．１２と画素電極５間に約１０μｍ以上のズレ
が発生する。また表示特性のコントラスト等を改良する
ために設けられるブラックマトリクス１３は例えばゼラ
チンを主体とした染色または固着法等でカラーフィルタ
１０゜１１．１２と同時に対向電極基板９側に形成され
ているので、前述のセルギャップを介して外部光が透過
、散乱によりＴＰＴ４等の能動素子部に侵入し、フォト
コンによるオフ時のリーク電流の増大等、素子特性の劣
化を生じるため、能動素子アレイ基板側８のＴＰＴ４の
上部に専用の遮光膜を備える必要がある等、製造プロセ
スが複雑でコストが高い等の難点が多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上に説明したように、従来のマトリクス型表示装置で
はカラーフィルタ１０，１１．１２及びブラックマトリ
クス１３が能動素子４１画素電極５の形成された能動素
子アレイ基板８とは別の対向電橋基板９側に形成されて
いるので、■　画素電極５及びカラーフィルタ１０．１
１１２の配列位置精度の高精度化が難しく、両基板間で
同一位置精度のものが得難い。

■　前述した側基板８．９を結合させ、マトリクス表示
装置を構成する場合の側基板８．９間の重ね合わせのズ
レにより画素電極５とカラーフィルタ１０，１１．１２
との間に位置ズレが生じ、実質的な画素の開口率が減少
し、表示性能が低下または色ズレが生じてマトリクス型
表示装置として致命的な欠陥となる。

■　ブラックマトリクスが対向電極１４側に形成されて
いるため前述の５〜１０μｍのセルギャップを介してＴ
ＰＴ等の能動素子４部に外部光が侵入し、フォトコンに
よるＴＰＴ等の能動素子４のオフ時のリーク電流による
特性の劣化等によりマトリクス型表示装置の性能が低下
する。またこの劣化現象を回避するためには、能動素子
アレイ基板８側の能動素子４の上部に絶縁膜を介して専
用の遮光膜を形成することが必要で、この結果プロセス
が複雑となり、製造歩留りが低下し、コストの上昇をき
たす。

といった多くの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、画素電極とカラーフィルタの位置合わせ精度
が高く、実効的な開口率が高く、色ズレのない、かつ製
造プロセスが簡単で歩留りの高い、すなわちカラー表示
性能が良好でかつ低コストなマトリクス型表示装置を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るマトリクス型表示装置は、カラー表示の
ためのカラーフィルタおよびブランクマトリクスを能動
素子アレイ基板上に接し、該能動素子アレイ基板と一体
化して構成したものである。

〔作用〕

この発明においては、カラー表示のためのカラーフィル
タおよびブラックマトリクスを能動素子アレイ基板上に
接し、該能動素子アレイ基板と一体化して構成したから
画素電極とカラーフィルタの位置合わせ精度が高く、実
効的な開口率が高く、色ズレのないものが得られ、また
その製造歩留りも高くできる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるマトリクス型表示装置
を示す断面図であり、図において、第７図と同一符号は
同一または相当部分であり、図に示すように、カラーフ
ィルタ１０．１１．１２およびブラックマトリクス１３
は、ＴＰＴ４等の能動素子を備えた能動素子アレイ基板
８側に形成されている。

本発明の能動素子アレイ基板８は第３図、第４図、及び
第５図に示すように、ガラス等の透明な基板上にＩＴＯ
等の透明導電膜よりなる画素電極５を例えば反応性スパ
ッタ法を用いて成膜し、パターらングして形成する。次
いでクロム（Ｃｒ）等よりなるゲート電極線２をスパッ
タ法等で成膜し、パターニングして形成する。この後ゲ
ート絶９［１７，アモルファスシリコン（ａ−３ｔ）等
の半導体１５および図示しないリン（Ｐ）等の半導体不
純物をドープしたＮ型アモルファスシリコン（ａ−３ｉ
（ｎ））等をプラズマＣＶＤ法等を用いて連続的に成膜
した後にａ−Ｓｔ等よりなる半導体１５．ゲート絶縁膜
１７を各々所望形状のパターンに加工する。そして、ソ
ース電極線２およびドレイン電極３として例えばＡβを
スパッタ法等で形成し、ドレイン電極３と画素電極５を
接続するとともにソース電極線２とドレイン電橋３間の
ａ　−Ｓ　Ｌ　（ｎ）を工７チング除去して、ＴＰＴ４
．　　ドレイン電極３によりＴＰＴ４に接続された画素
電極５．ゲート電極１１．およびソース電極線２よりな
るマトリクス電橋配線が完成する。この後、必要に応じ
て該マトリクス電極配線構造の機能を検査し、選別して
もよい０次に、例えばゼラチンを主体とした染色法で能
動素子アレイ基板８上の画素電極５の上部にカラーフィ
ルタ１０，１１１２、およびブラックマトリクス１３を
それぞれの色が所定の色配列になるように、順次ゼラチ
ン形成〜染色のプロセスを繰り返して形成する。これら
カラーフィルタ１０．１１，１２、およびブラックマト
リクス１３を形成する際には能動素子アレイ基板８上に
形成された図示しない写真製版用の高精度位置決め用レ
ジスターマークを使用する。

このようにして作成された能動素子アレイ基板８を用い
て構成される本実施例によるマトリクス型表示装置では
、 ■　画素電極５とカラーフィルタ１０．１１゜ｌ２およ
びブラックマトリクス１３が同一の能動素子アレイ基板
８に同一の位置決め用レジスターマークを基準に形成さ
れているので橿めて相互の位置精度がよく、実効的な画
素の開口率が向上し、画素電極５とカラーフィルタｔｏ
、１１．１２との重ね合わせのズレにより生じる色ズレ
不良が皆無となる。

■　また、ブラックマトリクス１３をＴＦＴ４等の上部
に接して設けるように構成したので、ＴＦＴ４等のフォ
トコンによる特性劣化を回避するために設ける専用の遮
光膜が不要となる結果、能動素子アレイ基板８と対向電
極基板９を含めた製造プロセスが簡略化され、製造歩留
りが向上し、コストが低減できる。

■　さらに、本実施例において、半導体層１５を薄膜化
（約５００Å以下）して、フォトコンによる劣化を低減
する場合、ブラックマトリクス１３により外部光が完璧
に遮光でき、フォトコンの全くない良好な表示性能を有
するマトリクス型表示装置を実現できる。

■　また、本実施例のマトリクス型表示装置は上述の能
動素子アレイ基板８を用いて構成するから、表示する場
合に必要な殆どすべての構成要素が能動素子アレイ基板
８側に最適化して組み込まれているために、対向電極基
板９側はＩＴＯ等の透明電極よりなる対向電極１４のみ
の単純な構成で良く、両基板８．９の全体を含めた製造
プロセスが単純化、簡略化でき、セルギャップ５〜１０
μｍによるバララックスもなくなる等多くの利点を有す
る。

なお、上記実施例では、ＴＦＴ４等の能動素子の上部に
ブラックマトリクス１３、カラーフィルタ１０．１１．
１２等を直接形成したが、ＴＦＴ４等の上部にこれら能
動素子の特性を安定させるための保護膜として、ＳｉＮ
、またはＳ　ｉ　Ｏ２膜１６を形成してからカラーフィ
ルタｔｏｌｌ。

１２、ブラックマトリクス１３を形成してもよい。

また、上記実施例では、能動素子アレイ基板８の画素電
極５の上部にブラックマトリクス１３およびカラーフィ
ルタ１０，１１．１２等を形成したが第２図に示すよう
に、カラーフィルタ１０゜１１．１２およびブラックマ
トリクス１３を形成してから画素電極５を形成し、ドレ
イン電極３に接続するようにしてもよい。この構成の例
ではＴＦＴ４を介して供給されるビデオ信号が効果的に
液晶６等の表示材料に伝達できる特徴を有している。

また、上記実施例ではＴＦＴ４等の半導体１５としてア
モルファスＳｉを例に説明したが、キャリア移動度の高
いポリＳｔ等を用いても同様の構成が可能であり、この
場合には上記実施例に比して信号に対する応答特性が期
待できるとともに、マトリクス表示装置を駆動するため
に必要なシフトレジスタ等の駆動回路が能動素子アレイ
基板８上に一体化して形成できるという特徴を有してい
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればマトリクス型表示装置
において、カラー表示のためのカラーフィルタおよびブ
ラックマトリクスを能動素子アレイ基板上に接し、一体
化して構成したから画素電極とカラーフィルタの位置合
わせ精度が高く、実効的な開口率が高く、色ズレのない
ものが得られ、またその製造歩留りも高（できるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるマトリクス型表示装
置を示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例を示す
断面図、第３図は本発明の一実施例によるマトリクス型
表示装置の能動素子アレイ基板を示す平面図、第４図は
第３図のＡ−Ａ断面図、第５図は本発明の一実施例によ
るマトリクス型表示装置の能動素子アレイ基板上のブラ
ックマトリクスの構成を示す図、第６図はマトリクス型
表示装置の構成９作用動作を説明するための図、第７図
は従来のマトリクス型表示装置の構成を説明するための
断面図である。 １はゲート電極線、２はソース電極線、３はドレイン電
極、４はＴＦＴ、５は画素を掻、６は液晶、８は能動素
子アレイ基板、９は対向電極基板、１１゜ ２はカラーフィルタ、 ３はブラ ツクマトリクス。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の走査電極線およびこの走査電極線と交差す
   る複数の信号電極線の各交点に能動素子および画素電極
   等を形成してなる能動素子アレイ基板と、カラー表示の
   ためのカラーフィルタおよびブラックマトリクスと、上
   記能動素子基板と対向する対向電極基板と、上記両基板
   間に挟持された表示材料とを有するマトリクス型表示装
   置において、 上記カラーフィルタおよびブラックマトリクスは上記能
   動素子アレイ基板上に接し、該能動素子アレイ基板と一
   体化して構成されていることを特徴とするマトリクス型
   表示装置。