JPH03167524A

JPH03167524A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH03167524A
Application number: JP1308458A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Awaji; 淡路　英一
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1991-07-19

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、液晶等の表示媒体を用いたカラー液晶表示装
置に関する。

（従来の技術）近年、画像表示装置の薄型化、軽量化、省電力化を図る
ため、ＣＲＴに代わる表示装置として液晶等の表示媒体
を用いた大型の表示装置が開発されている。中でも液晶
を用いた大型の表示装置の開発、商品化が盛んに行われ
ている。このような液晶表示装置は、液晶技術、薄膜形
成技術等を基盤としている。液晶表示装置の用途の一つ
にパーソナルコンピュータやテレビジョン用のディスプ
レイがあるが、これらに用いられる表示装置にはカラー
表示が必要となってきている。

第４図に従来のカラー液晶表示装置の一例を示す。この
表示装置ではアクティブマトリクス方式が用いられてお
り、アクティブマトリクス基板１５と対向基板ｌ６との
間に液晶ｌＯが挟まれている。アクティブマトリクス基
板１５では、ガラス基板４上に薄膜トランジスタ（以下
ではｒＴ　Ｆ　ＴＪと称す〉ｌが形成されている。ＴＦ
ＴＩのドレイン電極１２には、ＩＴＯから或る絵素電極
２が接続されている。ＴＦＴＩ及び絵素電極２を覆って
全面に配向膜３ａが１層されている。対向基板１６では
、ガラス基板９上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３
原色のカラーフィルタ５Ｒ．５Ｇ及び５Ｂ、並びにＣｒ
等の金属薄膜からなる遮光層６が形成されている。遮光
層６は絵素電極２と重なる部分以外の部分に形成されて
いる。カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ及び５Ｂ，並びに遮光
層６の上を覆って全面に、保護膜７、ＩＴＯから成る対
向電極８及び配向膜３ｂが順次積層されている。２つの
配向膜３ａ及び３ｂの間には前述の液晶１ｏが封入され
ている。ガラス基板４及び９の外側には、それぞれ偏光
板１１ａ及びＩｌｂが設けられている。

第４図の表示装置では、ＴＦＴ　ｌを介して絵素電極２
と対向電極８との間に電圧が印加され、液晶１０内の液
晶分子の配向変換が行われる。この配向変換により表示
が行われる。カラー液晶表示装置では液晶１０を透過す
る光をカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ及び５Ｂを通して見る
ことになる。

（発明が解決しようとする課題〉このような従来のカラー液晶表示装置では、液晶層１０
の厚さは約５〜６μｍである。これに対し、基板４上に
形成されたＴＦＴＩは１〜２μｍの厚さを有している。

また、基板９上ではカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ及び５Ｂ
が形成されている部分が１〜２μｍ突出している。この
ように突出するＴＦＴＩ及びカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ
及び５Ｂによって、配向膜３ａ及び３ｂは平坦ではない
。

配向膜３ａ及び３ｂは、一般に、ポリイミド系樹脂の膜
を約１０００Ａの厚さに形成し、この膜を一定方向にラ
ビング処理することにより形成されている。

上述のように配向膜３ａ及び３ｂが平坦でないと、ラビ
ング処理が均一に行われず、突出部の陰にラビング処理
が行われない部分が生じる。そのため、配向膜３ａ及び
３ｂ上の液晶分子の配向が不均一となる。液晶分子の配
向が不均一であると、画面上の表示の均一性が損なわれ
ることがある。

また、ラピング処理時に突出部の陰に残滓が残り、表示
画面に欠陥が生じることがある。

更に、アクティブマトリクス基板ｌ５と対向基板１６と
は別々に作製された後に貼り合わせられるので、貼り合
わせの誤差が生じる。この誤差による各絵素間のクロス
トークを防止するため、遮光層６は絵素電極２の外周部
に重なるように形戊されている。そのため、各絵素の開
口率が低下し、表示画面が暗くなるという問題点がある
。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、均一で欠陥のない表示画面を有するカラー
液晶表示装置を提供することである。また、本発明の他
の目的は、開口率の大きいカラー液晶表示装置を提供す
ることである。

（課題を解決するための手段）本発明のカラー液晶表示装置は、一対の絶縁性基板と、
該一対の基板の何れか一方の基板内面にマトリクス状に
配列された絵素電極と、該絵素電極に重畳形成されたカ
ラーフィルタと、を備えたカラー液晶表示装置であって
、該絵素電極の下方に該カラーフィルタが形成されてお
り、そのことによって上記目的が達成される。

また、前記絵素電極に接続されたスイッチング素子を有
し、前記カラーフィルタが形成されている領域以外の領
域を覆う遮光層が、該スイッチング素子上に接して形成
されている構成とすることもできる。

（作用）本発明のカラー液晶表示装置では、対向基板に形成され
ず、アクティブマトリクス基板上の絵素電極の下方に形
成されている。そのため、アクティブマトリクス基板及
び対向基板上の配向膜の平坦性が良好となる。従って、
これらの配向膜は均一にラピング処理され、均一な液晶
分子の配向が可能となる。

また、本発明のカラー液晶表示装置では、カラーフィル
タは対向基板には形成されず、絵素電極の下方に形成さ
れているので、アクティブマトリクス基板と対向基板と
の貼り合わせの精度を考慮する必要がなくなる。更に、
各絵素間のクロストークを防止するために遮光層を設け
る必要がないので、開口率の低下も生じない。

更に、本発明の表示装置では、カラーフィルタが形成さ
れている領域以外の領域を覆う遮光層が、スイッチング
素子上に形成されている構或ともし得る。遮光層は各絵
素間の光分離を改善するために設けられる。この構成に
より、配向膜の平坦性が良好となる。また、遮光層と絵
素電極の位置精度が高いので、開口率の低下も生じない
。

（実施例）本発明を実施例について以下に説明する。第ｌ図に本発
明のカラー液晶表示装置の１実施例の断面図を示す。第
２図に第１図の表示装置の製造工程のフローチャートを
示す。本実施例の表示装置の製造工程は、ＴＰＴ形成工
程、カラーフィルタ形戊工程、液晶パネル形成工程の３
つの工程に大別される。

＜ＴＰＴ形成工程〉ガラス等の透明基板２１上にＴａＳ　Ｃｒ等の金属薄膜
をスパッタリングによって形成した。フォトリングラフ
ィ法及びエッチングによって、この金属薄膜のパターニ
ングを行い、ゲートバス配線２２を形戊した。尚、ゲー
トバス配線２２の形成前に、基板２１上にＴａ２０５、
ＳＩＮｘ等の膜を形成してもよい。

次に、透明基板２１上の全面にＳ　ｉ　Ｎｘから或るゲ
ート絶縁膜２３を形成した。ゲート絶縁膜２３上の全面
に、後に半導体層２４となる真性半導体アモルファスシ
リコン（以下ではｒａ−Ｓｉ（ｉ）」と称する）層、及
び後に半導体層２４上のエッチングストッパとなるＳＩ
Ｎｘを堆積した。このＳｉＮ）（及びａ−Ｓｌ（１）Ｊ
’！ｉのフォトエッチングを行い、半導体層２４及びエ
ッチングストッパ２５を形戊した。次に、後にコンタク
ト層２６及び２６となるｎ　＋型ａ−Ｓ（（以下ではｒ
ａ−Ｓｌ（ｎ＋）」と称する）層を堆積した。このａ−
Ｓｉ（ｎ１）層のフォトエソチングを行い、コンタクト
層２６及び２６を形成した。

更に、ソース電極２７、ドレイン電極３７、及ヒソース
バス配線（図示していない）をパターン形成した。ソー
スバス配線はＴＩ金属、ＡＩとＭｏｓＪの２層の金属層
等から成る。ンース電極２７及びドレイン電極３７には
ＴＩ、ＡＩ等の金属が用いられる。以上のようにして、
ＴＦＴ２０が形威される。ＴＰＴは上記以外の構戊とも
し得る。

例えば、多結晶シリコンを用いたＴＰＴとすることも可
能である。

くカラーフィルタ形戊工程〉カラーフィルタの形戊方法は、例えば電子情報通信学会
研究報告ＥＩＤ８７−７７等に記載されている。カラー
フィルタの形成方法は、有機フィルタ法、無機フィルタ
法、及び複合フィルタ法に大別される。更に、有機フィ
ルタ法として、染色法、分散法、印刷法等、多数の方法
が提案されている。本発明の表示装置では、カラーフィ
ルタは何れの方法によって形威されたものでも使用され
得る。本実施例では顔料分散型の有機フィルタを用いた
。

前述のＴＦＴ２０を形成した透明基板２１上に、多官能
アクリレートの透明感光性樹脂に顔料を分散させた感光
性着色樹脂を塗布した。感光性着色樹脂の塗布にはスピ
ンコート、ロールコート、スクリーン印刷等の公知の方
法を用い得る。塗膜の厚さはＴＦＴ２　０の高さとほぼ
同じとした。この塗膜をブリベークした。このブリベー
クにより、感光性着色樹脂中の粘度調整用の溶剤が蒸発
され、更に、該樹脂の軽度の重合が行われる。

次に、この感光性着色樹脂の塗膜に、フォトマスクを介
して高圧水銀灯の光を照射した。これにより、カラーフ
ィルタとして残される部分が露光される。露光により感
光性着色樹脂が重合する。

尚、光照射のみでは重合が十分進行しない場合には、露
光後にベークを行い、露光による架橋反応を促進させて
もよい。

次に現像を行った。現像は、露光した塗膜の未露光の部
分を溶剤で除去することにより行われる。

更に、残った感光性着色性樹脂塗膜のポストベークを行
うことにより、該塗膜の強度を向上させた。

以上の工程を、カラーフィルタの色の数と同じ回数だけ
繰り返すことにより、カラーフィルタが完成される。本
実施例では赤、緑、及び青の３原色のカラーフィルタ２
８Ｒ，２８Ｇ，及び２８Ｂを形成した。従って、本実施
例のカラーフィルタ２８Ｒ，２８Ｇ，及び２８Ｂは、上
述の工程を３回繰り返すことにより形成される。

次に、カラーフィルタ２８Ｒ，２８Ｇ，及び２８Ｂ上の
全面にＩＴＯ膜を形成し、パターニングによって絵素電
極２９を形成した。このとき、ＩＴｏ膜はドレイン電極
３７上にも残される。尚、第２図では図示していないが
、ドレイン電極３７上に残存する感光性着色樹脂を除去
するため、及びカラーフィルタ２８Ｒ，２８Ｇ，及び２
８Ｂの肩部でＩＴＯ膜の段切れを防止するため、ＩＴＯ
膜の形戊前にプラズマ処理等のエッチングを行うことが
好ましい。

更に、ポリイミド樹脂を全面に塗布し、硬化させた。こ
の塗膜のラビング処理を行うことにより、配向膜３０を
形成した。以上のようにしてアクティブマトリクス基板
３９が完成される。

く液晶パネル形或工程〉以上のようにして作製されたアクティブマトリクス基板
３９と、対向基板３８とを貼り合わせた。

対向基板３８は、透明基板３３上に対向電極３ｌ及び配
向膜３２を形成することにより作製されている。また、
配向膜３２は配向膜３０と同様にラピング処理されてい
る。アクティブマトリクス基板３９と対向基板３８とは
スペーサを介して貼り合わさせられる。

次に、アクティブマトリクス基板３９及び対向基板３８
の間の空隙に液晶３４を注入し、封止した。更に、基板
２ｌ及び３３の外側にそれぞれ偏光板３５ａ及び３５ｂ
を貼り付け、本実施例の表示装置が完戊される。

本実施例ではカラーフィルタ２８Ｒ，２８Ｂ，及び２８
Ｇの厚さがＴＦＴ２０の高さに同じとなるように設定さ
れているので、ラピング処理が配向膜３０上に均一に行
われる。また、対向基板３８では、透明基板３３上にカ
ラーフィルタが形成されないので、配向膜３２は平面状
に形成されている。従って、配向Ｍ３２にはラビング処
理が均一に施されている。このように本実施例では配向
膜３０及び３２のラビング処理が均一に施されているの
で、液晶分子の配向に乱れを生じることはない。

また、本実施例ではカラーフィルタ２８Ｒ，２８Ｇ及び
２８Ｂは対向基板３８には設けられず、アクティブマト
リクス基板３９上の絵素電極の下方に形或されている。

そのため、アクティブマトリクス基板３９と対向基板３
８の貼り合わせの精度を考慮する必要がない。また、本
実施例では各絵素間のクロストークを防止するための遮
光層を設ける必要がないので、開口率の低下も生じない
。

第３図に本発明の他の実施例の断面図を示す。

本実施例ではカラーフィルタ４８Ｒ，４８Ｂ及び４８Ｇ
は、第１図の実施例に於けるカラーフィルタ２８Ｒ、２
８Ｂ及び２８Ｇに比べ、厚く形威されている。そして、
本実施例では各カラーフィルタ間の凹部に遮光層３６が
形成されている。本実施例では遮光層３６は、各絵素間
の光分離を改善するために設けられるブラックストライ
プとしての機能と、ＴＰＴ２０の光照射による暗電流の
増加を防止する機能とを果たしている。遮光層３６は、
カラーフィルタの形成に用いた樹脂と同様であり、顔料
のみが異なっている。遮光層３６は絵素電極２９の形成
の後、カラーフィルタと同様の工程で形成される。

本実施例では、遮光層３６の上面とカラーフィルタ上の
絵素電極２９はほぼ同じ高さなので、配向膜３０は平面
状に形戊されている。従って、配向膜３０ではラビング
処理が均一に施され得る。

また、遮光層３６はカラーフィルタ４８Ｒ，４８Ｂ及び
４８Ｇの間に形戊されているので、絵素電極２９に対し
て高い位置精度で形成され得る。

（発明の効果）本発明のカラー液晶表示装置では、ラビング処理が均一
に施された配向膜を有しているので、均一で欠陥の無い
表示画面を有するカラー液晶表示装置が提供され得る。

また、本発明の表示装置では開口率が高いので、明るい
画面を有するカラー液晶表示装置が提供され得る。

４．゛　　の．　な！ロ第ｌ図は本発明のカラー液晶表示装置の１実施例の断面
図、第２図は第１図の表示装置の製造工程を示すフロー
チャート、第３図は本発明の他の実施例の断面図、第４
図は従来のカラー液晶表示装置の断面図である。

２Ｌ３３・・・透明基板、２２・・・−ゲートバス配線
、２３・・・ゲート絶縁膜、２４・・・半導体層、２５
・・・エッチングストッパ　２６・・・コンタクト層、
２７・・・ソース電極、２８Ｒ，２８Ｂ，２８Ｇ，４８
Ｒ，４８Ｂ，４８Ｇ・・・カラーフィルタ、２９・・・
絵素電極、３０．３２・・・配向膜、３ｌ・・・対向電
極、３４・・・液晶、３５ａ，３５ｂ・・・偏光板、ａ
６・・・遮光層、３７・・・ドレイン電極、３８・・・
対向基板、３９・・・アクティブマトリクス基板。

以上

Claims

【特許請求の範囲】１、一対の絶縁性基板と、該一対の基板の何れか一方の
基板内面にマトリクス状に配列された絵素電極と、該絵
素電極に重畳形成されたカラーフィルタと、を備えたカ
ラー液晶表示装置であって、該絵素電極の下方に該カラ
ーフィルタが形成されているカラー液晶表示装置。２、前記絵素電極に接続されたスイッチング素子を有し
、前記カラーフィルタが形成されている領域以外の領域
を覆う遮光層が、該スイッチング素子上に接して形成さ
れている請求項１に記載のカラー液晶表示装置。