JPH03123320A - 液晶表示装置の製造方法 - 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 本発明は、液晶表示装置の製造方法に関するものであり
、特に駆動能スイッチング素子を備えたアクティブマト
リクス形液晶表示装置の製造方法に関するものである。

従来の技術 ガラスなどの絶縁基板上に、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉ
ｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、　Ｔ　Ｆ　Ｔと
略称される）などの駆動用スイッチング素子をマトリク
ス状に配列して形成したアクティブマトリクス基板を用
いるアクティブマトリクス形液晶表示装置は、表示のコ
ントラストが高く、また表示容量に制約がなく、反射型
、透過型のいずれにも適用できるなどの利点を有するた
め、大容量の表示装置として有望視されている。

このアクティブマトリクス形液晶表示装置において、表
示用絵素電極以外の部分からの光のもれを防止すること
は、表示品位を高める上で重要なことである。光のもれ
を防止するための遮光膜を形成する場所としては、駆動
用スイッチング素子である非線形素子が形成された基板
上と、非線形素子が形成されていない基板上の２つの場
所が考えられる。従来は、非線形素子が形成されていな
い基板上に遮光膜を形成するのが一般的であった。

しかし、表示の高精細化を目指す場合、非線形素子が形
成された基板上に遮光膜を形成する方が基板の貼り合わ
せの際のずれを考慮する必要がないので、２枚の基板を
貼り合わせる工程が簡単となる。また、このずれを考慮
して設けるいわゆる貼り合わせマージンを取る必要もな
く、表示用絵素電極の開口率が大きくなることからも有
利である。

典型的な先行技術である遮光膜を非線形素子が形成され
た方の基板上に形成した液晶表示装置を、非線形素子に
薄膜トランジスタを用いた場合を例に、第６図および第
７図を用いて説明する。

第６図は、アクティブマトリクス基板の平面図である。

第６図において、ソースバス電極２４は互いに平行にか
つ等間隔に形成され、また同じくゲートバス電極２５も
互いに平行にかつ等間隔に形成される。これらのソース
バス電極２４とゲートバス電極２５とは絶縁８２６を介
して図示しない絶縁基板上において、直角に立体交差す
るように配列されている。

上記絶縁基板上のソースバス電極２４とゲートバス電極
２５の各交差点には薄膜トランジスタが形成され、また
液晶表示装置の各絵素に対応づけられる絵素電極７は、
ソースバス電極２４とゲートバス電極２５で囲まれるマ
ス目状の各領域毎にこれらの領域をほぼ埋めるように、
それぞれ形成される。薄膜トランジスタのソース電極５
は、ソースバス電ｆ！２４に、図示しないゲート電極は
ゲートバス電極２５に、ドレイン電極６は対応する絵素
電極７にそれぞれ接続されている。薄膜トランジスタを
形成した同一基板上に、薄膜トランジスタ、ソースバス
電極２４およびゲートバス電極２５に対応して右上から
左下に延びる斜線で示した遮光膜９が形成される。

第７図は、上述したアクティブマトリクス基板上におけ
る薄膜トランジスタおよび絵素電極７の具体的構成を示
す第６図の切断面線ｎ−ｎ’から見た断面図である。第
７図において基板１上には、薄膜トランジスタのゲート
電１Ｍ２が形成され、次に全面にわたってその上にゲー
ト絶縁膜３が形成される。さらに、ゲート電極２の形成
部分に相当する上部にはａ−９ｔ（アモルファスシリコ
ン）などの半導体層４が形成され、この半導体層４と一
部重なるように、さらにその上にソース電極５と、ドレ
イン電極６とが形成され、これによってＦｇＪＭトラン
ジスタが形成される０次いで透明導電体薄膜から成る絵
素電極７が、その一部をトレイン電極６上に重ねて形成
される。最後に、５ｉＮＸなどから成る保護膜８を介し
て遮光膜９が形成される。遮光膜９は、表示用の絵素電
極７以外の部分からの光のもれを防止して、表示コント
ラストおよび色再現性を向上するために用いられる。

この遮光膜９の材料としては、ＡＩなどの金属薄膜や合
成樹脂などが用いられる。

発明が解決しようとする課題 第６図および第７図に示した先行技術において、遮光膜
９として金属薄膜を用いると、ゲート電極２と導電性の
大きい遮光膜９との間の寄生容量や、この遮光膜９を介
してのソース電極５とドレイン電極６との間の寄生容量
が問題となり、表示特性の劣化が生じる。

また、遮光ＪＩＩ９として黒色樹脂を用いると液晶の電
圧保持率が低下して、やはり表示特性の劣化が生じる。

本発明の目的は、駆動用スイッチング素子が形成された
基板上に遮光膜を形成し、表示用絵素電極の開口領域の
面積を増大して表示品位を向上させるとともに、遮光膜
として黒色樹脂を用いても上記した表示特性の劣化がな
い液晶表示装置の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、第８図に示すような液晶素子を作製し、
第８図中参照符１４で示す黒色樹脂が電極１２を被覆す
る割合である一電極被覆率を変化させ、液晶の電圧保持
率を測定した。その結果、下記の第１表に示すように電
極上に黒色樹脂がないと電圧保持率の劣化が見られない
との知見を得、本発明を完成させるに至った。

（以下余白） 第　　１ 表 なお、第１表中の参考例は黒色樹脂１４を形成しなかっ
た場合の電圧保持率を示す。

すなわち本発明は、透光性基板の一方の表面に形成した
絵素電極に、金属製バスラインから駆動用スイッチング
素子を介して電気信号を与え、前記基板に対向するもう
１つの基板に電極を形成し、これらの基板間に液晶を充
填した液晶表示装置の製造方法において、 前記スイッチング素子を形成後に前記絵素電極上に第１
の遮光膜を形成し、次に光硬化型黒色樹脂を塗布し、該
樹脂を前記透光性基板の裏面から露光してパターニング
し第２の遮光膜とし、前記第１の遮光膜を除去すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法である。

作　　用 本発明によれば、遮光膜である黒色樹脂は金属製バスラ
インと絵素電極との間に選択的に形成される。このよう
に電極上に黒色樹脂が形成されないので液晶の電圧保持
率の低下がなく、液晶表示装置の表示特性の劣化の防止
を図ることができる。

実施例 第１図は、アクティブマトリクス基板の平面図である。

第１図において、ソースバス電極２４は互いに平行にか
つ等間隔に形成され、また同じくゲートバス電極２５も
互いに平行にかつ等間隔に形成される。これらのソース
バス電極２４とゲートバス電極２５とは絶縁ｌＮ！２６
を介して図示しない絶縁基板上において、直角に立体交
差するように配列されている。

上記絶縁基板上の金属製バスラインであるソースバス電
極２４とゲートバス電極２５の各交差点には駆動用スイ
ッチング素子である薄膜トランジスタが形成され、また
液晶表示装置の各絵素に対応づけられる絵素電極７は、
ソースバス電極２４とゲートバス電極２５で囲まれるマ
ス目状の各領域毎にこれらの領域をほぼ埋めるように、
それぞれ形成される。薄膜トランジスタのソース電極５
は、ソースバス電極２４に、図示しないゲート電極はゲ
ートバス電極２５に、ドレイン電極６は対応する絵素電
極７にそれぞれ接続されている。薄膜トランジスタを形
成した同一基板上には、ゲート電極２、ソース電極５、
ドレイン電極６、ソースバス電極２４、ゲートバス電極
２５および絵素電極の１以外の部分に対応して右上から
左下に延びる斜線で示した遮光Ｍ９が形成される。

第２図は、上述したアクティブマトリクス基板上におけ
る薄膜トランジスタおよび絵素電極７の具体的構成を示
す断面図である。第２図において基板１上には、薄膜ト
ランジスタの一ゲート電極２が形成され、次に全面にわ
たってその上にゲート絶縁膜３が形成される。さらに、
ゲート電極２の形成部分に相当する上部にはａ−９Ｌ（
アモルファス−シリコン）などの半導体層４が形成され
、この半導体層４と一部重なるように、さらにその上に
ソース電極５と、ドレイン電極６とが形成され、これに
よって薄膜トランジスタが形成される。

次いで透明導電体薄膜から成る絵素電極７が、その一部
をドレイン電極６上に重ねて形成される。

最後に、第１図では右上から左下へ延びる斜線で示した
遮光膜９が形成される。遮光膜９は、表示用絵素電極以
外の部分からの光のもれを防止して、表示コントラスト
および色再現性を向上するために用いられる０本実施例
において注目すべき点は、第６図に示した先行技術の遮
光膜９とは異なり、本実施例の遮光膜９はゲートバス電
極２４、ソースバス電極２５および薄膜トランジスタ上
には形成されていないことである。

ただし、液晶表示装置に強い光が入射されるような場合
、光による薄膜トランジスタの特性劣化を防ぐために、
薄膜トランジスタ上には遮光膜を形成するような構成に
してもよい。

このアクティブマトリクス基板上に配向膜が形成され、
電極および配向膜が形成された対向基板が一定間隔をお
いて配置され、これらの基板間に液晶を充填してアクテ
ィブマトリクス形液晶表示装置が形成される。

第３図は、上記した実施例の遮光膜の製造工程を順次示
す断面図である。

第３図（Ａ）に示すように、透光性の基板１上に薄膜ト
ランジスタを第２図を用いて説明したように形成後、絵
素電極となるＩＴＯ膜１膜上７Ａｌなどの第１の遮光膜
である金属薄Ｍ１９を連続して形成し、パターニングす
る。

金属薄Ｍ１９としては、Ａ１．Ｍｏ、Ｎｉなどのパター
ニングが容易な材料が望ましく、膜厚は１０００人程度
でよい、この金属薄Ｈ１９は、第３図（Ｂ）において塗
布する光硬化性の黒色樹脂２１の光による硬化を防止す
る遮光膜として使用される。

次に、第３図（Ｂ）に示すように、光硬化性の黒色樹脂
２１が絵素電極や薄膜トランジスタなどが形成された基
板表面の全面にわたって塗布され、反対側の表面から光
が照射される。

この光の照射によって金属製バスライン、絵素電極およ
び駆動用スイッチング素子である薄膜トランジスタとの
間の光硬化性の黒色樹脂２１が硬化する。すなわちゲー
ト電極、ソース電極、トレイン電極、ソースバス電極、
ゲートバス電極および絵素電極の上以外に形成された黒
色樹脂２１が選択的に硬化し、第２の遮光膜が形成され
る。

方、ゲート電極などの金属製電極で遮光された部分上お
よび前記した金属薄膜１９で遮光された絵素電極１７上
に塗布された光硬化性の黒色樹脂２１は、未硬化のまま
であり、この未硬化の黒色樹脂２１が除去される。

次に第３図（Ｄ）に示すように、金属薄膜１９をエツチ
ングして除去する。

黒色樹脂としては、カラーモザイクＣＫ（商品名、富士
ハント株式会社製）、ＪＤＳ（商品名、日本合成ゴム株
式会社製）、ＤＡＲＣ（商品名、Ｂｒｅｗｅｒ　　５ｃ
ｉｅｎｃｅ　　ｉｎｃ、製）などがある。

本発明の他の実施例の液晶表示装置のアクティブマトリ
クス基板の断面図を、第４図位示す０本実施例は前述の
実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す
、注目すべき点は、薄膜トランジスタ形成後に保護膜と
なる５ｉＮｘｌ１２３を全面に形成したことである。

この実施例の遮光膜の製造工程を、第５図に従って説明
する。第５図（Ａ）に示すように透光性の基板１上に薄
膜トランジスタを形成した後、保護膜となるＳｉＮｘ膜
２３を全面に形成し、絵素電極となるＩＴＯ膜１膜上７
接続のためにドレイン電極６上の一部を欠くようにバタ
ーニングする。

次に第５図（Ｂ）に示すように、絵素電極となるＩＴＯ
１１７とＡＩなどの第１の遮光膜である金属薄ＪＩ１１
９を連続して形成して、バターニングする。ＩＴＯ膜１
膜上７レイン電極６と前記ＳｉＮ　ｘ　１１１２３を欠
いた部分で接続される。金属薄膜１９としては、ＡＺ　
、Ｍｏ、Ｎｔなどのバターニング容易な材料が望ましく
、膜厚は１０００人程度でよい。

次に、第５図（Ｃ）に示すように、光硬化性の黒色樹脂
２１が絵素電極や薄膜トランジスタなどが形成された基
板表面の全面にわたって塗布され、反対側の表面から光
が照射される。

この光の照射によって金属製バスライン、絵素電極およ
び駆動用スイッチング素子である薄膜トランジスタとの
間の光硬化性の黒色樹脂２１が硬化し、第２の遮光膜が
形成される。すなわちゲート電極、ソース電極、トレイ
ン電極、ソースバス電極、ゲートバス電極および絵素電
極の上以外に形成された黒色樹脂２１が選択的に硬化す
る。

方、ゲート電極などの金属製電極で遮光された部分上お
よび前記した金属薄膜１９で遮光された絵素電極１７上
に塗布された光硬化性の黒色樹脂２１は、未硬化のまま
であり、この未硬化の黒色樹脂２１が除去される。

次に第５図（Ｄ）に示すように、金属薄膜１９をエツチ
ングして除去する。

黒色樹脂としては、カラーモザイクＣＫ（商品名、富士
ハント株式会社製）、ＪＤＳ（商品名、日本合成ゴム株
式会社製）、ＤＡＲＣ（商品名、Ｂｒｅｗｅｒ　　５ｃ
ｉｅｎｃｅ　　ｉｎｃ、製）などがある。

前記した２つの実施例は、遮光膜をいわゆる電極裏面露
光法によってバターニングすることを特徴とする。すな
わち非線形素子を形成した後に、絵素電極と同じパター
ンで金属製薄膜を形成し、次ぎに光硬化性の黒色樹脂を
塗布し、この黒色樹脂を基板の裏面から露光してパター
ニングし、電極および金属性薄膜の１以外に形成された
黒色樹脂を硬化させ、未硬化の黒色樹脂を除去し、次に
金属性薄膜を除去して、残った黒色樹脂を液晶表示装置
用の遮光膜とすることを特徴とする。このように、金属
製バスライン、駆動用′スイッチング素子、および絵素
ｗＫ電極上形成された金属製薄膜を用いて、遮光膜を選
択的に形成するので、高価なホトマスクなどを使用する
必要もなく、コストの低減を図ることができる。また、
位置合わせなどの必要もなく、工程が簡単になる。

本発明の駆動用スイッチング素子である非線形素子は、
ａ−８ｔ　　ＴＦＴに限らず、ｐ−９Ｌ、Ｔｅ、ＣｄＳ
ｅなどを半導体層に用いたＴＰＴやＭＩＭ　（金属／絶
縁層／金属ダイオード）、ｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ
接合ダイオードなどの場合にも適用できる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、遮光膜ならびに駆動用ス
イッチング素子である非線形素子、金属性バスラインお
よび絵素電極とは同一基板上に形成されるので、従来技
術に関連して述べたいわゆる貼り合わせマージンを必要
とせず、開口率の低下を防止することができ、明るい表
示を行うことができる。

また本発明によれば、金属製バスライン、絵素１！極お
よび駆動用スイッチング素子との間に遮光膜が選択的に
形成され、表示用の絵素電極以外の部分からの光のもれ
が防止され、表示コントラストおよび色再現性が向上す
る。

さらに゛本発明によれば、電極上に黒色樹脂が形成され
ないので、黒色樹脂からなる遮光膜を形成しても液晶表
示装置の表示特性を劣化させることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の簡略化した平面図、第２図
は第１図の切断面線■−１′から見た断面図、第３図は
本発明の一実施例の製造工程を示す断面図、第４図は本
発明の他の実施例の断面図、第５図は本発明の他の実施
例の製造工程を示す断面図、第６図は典型的な先行技術
の簡略化した平面図、第７図は第６図の切断面線■−■
′から見た断面図、第８図は黒色樹脂の電極被覆率と液
晶の電圧保持率の関係を調べるための液晶素子の断面図
である。 １・・・基板、２・・・ゲート電極、３・・・ゲート絶
縁膜、４・・・半導体層、５・・・ソース電極、６・・
・ドレイン電極、７・・・絵素電極、８・・・保護膜、
９・・・遮光膜、１０．１１・・・ガラス基板、１２．
１３・・・ＩＴＯ膜、１４・・・黒色樹脂、１５・・・
シール材、１６・・・液晶。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透光性基板の一方の表面に形成した絵素電極に、金属製
   バスラインから駆動用スイッチング素子を介して電気信
   号を与え、前記基板に対向するもう１つの基板に電極を
   形成し、これらの基板間に液晶を充填した液晶表示装置
   の製造方法において、前記スイッチング素子を形成後に
   前記絵素電極上に第１の遮光膜を形成し、次に光硬化型
   黒色樹脂を塗布し、該樹脂を前記透光性基板の裏面から
   露光してパターニングし第２の遮光膜とし、前記第１の
   遮光膜を除去することを特徴とする液晶表示装置の製造
   方法。