JPH06265869A - ブラックマトリクスを有する基板およびその製造方法、ならびに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】透明ガラス基板（ＳＵＢ２）上にホトレジスト
膜（ＰＲ）を塗布、形成し、次に、ホトレジスト膜（Ｐ
Ｒ）を露光、現像して所定のパターンに形成し、次に、
所定のパターンのホトレジスト膜（ＰＲ）を形成した透
明ガラス基板（ＳＵＢ２）上に黒色遮光膜（ＢＭ′）を
一面に形成し、次に、ホトレジスト膜（ＰＲ）をその上
の黒色遮光膜（ＢＭ′）と共に除去して、残存する黒色
遮光膜からなる所定のパターンのブラックマトリクス
（ＢＭ）を形成する構成。 【効果】高遮光率でかつ表面反射率が低く、膜厚小の黒
色遮光膜からなるブラックマトリクスを有する基板、お
よび基板を含んでなる液晶表示装置、プラズマディスプ
レイ装置等の表示装置を、低コストでかつ高スループッ
トで提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブ・マトリク
ス方式、単純マトリクス方式、またはカラーもしくはモ
ノクロの液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置等の
表示装置に用いられるブラックマトリクスを有する基板
およびその製造方法、ならびにこの基板を含んでなる液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、アクティブ・マトリクス方式の
液晶表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素
電極のそれぞれに対応して非線形素子（スイッチング素
子）を設けたものである。各画素における液晶は理論的
には常時駆動（デューティ比 1.0）されているので、時
分割駆動方式を採用している、いわゆる単純マトリクス
方式と比べてアクティブ方式はコントラストが良く、特
にカラー液晶表示装置では欠かせない技術となりつつあ
る。スイッチング素子として代表的なものとしては薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）がある。

【０００３】液晶表示装置は、例えば、薄膜トランジス
タ、透明導電膜からなる透明画素電極、薄膜トランジス
タの保護膜、および配向膜を積層した下部透明ガラス基
板と、ブラックマトリクス、カラーフィルタ、カラーフ
ィルタの保護膜、共通透明画素電極、および配向膜を積
層した上部透明ガラス基板とを重ね合せ、両基板間の縁
周囲に設けたシール材により、両基板を貼り合せると共
に両基板間に液晶を封止し、さらに両基板の外側に偏光
板を設置または貼り付けてなる液晶表示パネルと、該液
晶表示パネルの外周に配置され、液晶表示パネルの駆動
回路を有するプリント基板と、液晶表示パネルの下に配
置され、液晶表示パネルに光を供給するバックライト
と、これらの各部材を保持するモールド成型品である枠
状体と、これらの各部材を収納し、液晶表示窓があけら
れた金属製シールドケース等を含んで構成されている。

【０００４】なお、薄膜トランジスタを使用したアクテ
ィブ・マトリクス方式の液晶表示装置は、例えば特開昭
６３−３０９９２１号公報や、「冗長構成を採用した1
2.5型アクティブ・マトリクス方式カラー液晶ディスプ
レイ」、日経エレクトロニクス、頁193〜210、1986年12
月15日、日経マグロウヒル社発行、で知られている。

【０００５】上記のようなアクティブ・マトリクス方式
あるいは単純マトリクス方式の液晶表示装置を構成する
透明基板の少なくとも一方には、ブラックマトリクスあ
るいはカラーフィルタが形成されている。例えば特開平
４−１３０４０１号公報には、透明基板上に導電性遮光
パターン層、透明絶縁層、カラーフィルタパターン層、
透明保護層、透明導電性パターン層を順次形成した電極
付カラーフィルタが記載されている。なお、導電性遮光
パターン層、すなわち、ブラックマトリクスとしては、
Ｃｒ等の金属膜をフォトエッチング法でパターニングし
た層、カーボンやチタン等を分散した感光性樹脂をフォ
トリソグラフィー法でパターニングした層、カーボンや
チタン等を分散したインキを印刷法でパターニングした
層、感光性樹脂をパターニングした後、染料で染色した
層等が記載されている。

【０００６】また、特開平３−２７４５０３号公報に
は、カーボン、チタン等を分散した感光性樹脂をフォト
リソグラフィー法でパターニングする方法でブラックマ
トリクスを形成する際、分散する黒色顔料をＭｎ₂Ｏ₄、
Ｎｄ₂Ｏ₄からなる紫外線透過可視光不透過性成分とし、
紫外光で露光して感光性樹脂の感度アップを図る方法が
記載されている。

【０００７】さらに、特開平４−１５６４０３号公報に
は、カーボンブラック等の遮光材を分散した非感光性の
ポリイミド樹脂層をホトエッチング法でパターニングす
る方法で、ブラックマトリクスを形成する際、ポジ型ホ
トレジストのアルカリ性現像液で、ホトレジストパター
ンの現像と、プリキュア状態の上記ポリイミド樹脂のエ
ッチングを同時に行い、その後、グリコールエーテル系
の有機溶媒によりポジレジストを溶解除去し、高温キュ
ア処理によりブラックマトリクスを形成する方法が記載
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来法によるブラック
マトリクスは２つに大別することができる。

【０００９】その１は、ホトリソグラフィー法より加工
したＣｒ等の金属膜からなるブラックマトリクスであ
る。この利点は、解像度、および遮光率が高く、光学濃
度（ＯＤ）３．０以上が膜厚０．１μｍ近辺で容易に得
られる。問題点は、金属膜なので可視光の反射率が約４
０％と高いため、外光の反射による表示画像のコントラ
スト低下や、周囲にある明るい物体がブラックマトリク
ス面で反射して表示画像に重なる、いわゆる写り込みが
生じ画質の低下を来たす。また、Ｃｒ膜のスパッタ、ホ
トリソグラフィー加工と工程が長いので低コスト化が困
難である。

【００１０】その２は、黒色顔料を分散した有機樹脂膜
をホトリソグラフィー法、印刷法、あるいはホトエッチ
ング法でパターニングするか、または、感光性樹脂膜を
パターニングした後、黒色染料で染色して得られる黒色
有機樹脂膜からなるブラックマトリクスである。この利
点は、黒色であるため可視光の反射率が数％以下と低
く、外光の反射による表示画像のコントラスト低下や、
周囲にある明るい物体の写り込みが金属膜ブラックマト
リクスに比べ大幅に減少し、画質が向上する。問題点
は、遮光率が低い点である。すなわち、ホトリソグラフ
ィー法では遮光率を上げると、基板との界面に到達する
露光光量が減少するため、高遮光率とすると（例えば光
学濃度３．０では基板に到達する透過光量は１／１００
０）、現像時に有機樹脂膜のパターン剥がれが生じ、ブ
ラックマトリクスが形成できなくなる。これを避けるた
め露光量を増やすと、パターン寸法の太りが生じ、所定
の解像度が実現できなくなる。また、印刷法やホトエッ
チング法ではホトリソグラフィー法に比べ制約はややゆ
るいが、黒色着色材の含有量に限界があるので、高遮光
率とすると印刷時の膜厚が大となり（例えば膜厚１．０
μｍで光学濃度２．０の場合、光学濃度を３．０に上げ
ると膜厚は３．３μｍになる）、本質的にホトリソグラ
フィー法に比べて劣る解像度が、さらに大幅に低下し、
実質的にブラックマトリクスが形成できなくなる。

【００１１】図２２（Ａ）〜（Ｈ）は、従来のブラック
マトリクスを有する基板の製造方法の第１の例（金属膜
または黒色有機樹脂膜をホトエッチング法を用いてパタ
ーニングする方法）を示す工程断面図である。

【００１２】まず、（Ａ）に示すように、透明ガラス基
板ＳＵＢ２上に、Ｃｒ膜または黒色遮光材を分散した黒
色有機樹脂膜からなるブラックマトリクス形成用膜Ｂ
Ｍ′を形成する。

【００１３】次に、（Ｂ）に示すように、その上にポジ
型ホトレジストを塗布してポジ型ホトレジスト膜ＰＲを
形成する。

【００１４】次に、（Ｃ）に示すように、所定の露光パ
ターンを有するホトマスクＰＭを介してポジ型ホトレジ
スト膜ＰＲに光Ｌを照射し、ポジ型ホトレジスト膜ＰＲ
の露光を行う。

【００１５】次に、ポジ型ホトレジスト膜ＰＲを所定の
現像液を用いて現像し、（Ｄ）に示すように、所定のパ
ターンを有するポジ型ホトレジスト膜ＰＲを形成する。

【００１６】次に、所定のパターンのポジ型ホトレジス
ト膜ＰＲをマスクとして所定のエッチング液を用いてブ
ラックマトリクス形成用膜ＢＭ′をエッチングし、
（Ｅ）に示すように、ブラックマトリクス形成用膜Ｂ
Ｍ′をパターニングする。

【００１７】次に、ポジ型ホトレジスト膜ＰＲを公知の
方法により剥離して除去すると、（Ｆ）に示すように、
Ｃｒ膜または黒色有機樹脂膜からなる所定のパターンを
有するブラックマトリクスＢＭが形成される。

【００１８】次に、（Ｇ）に示すように、赤、緑、青の
３色のカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を
公知の方法を用いて形成する。

【００１９】最後に、（Ｈ）に示すように、その上にカ
ラーフィルタの保護膜（表面平坦化膜）ＰＳＶ２を形成
した後、所定のパターンを有する透明画素電極ＩＴＯ２
および配向膜ＯＲＩ２を形成してブラックマトリクスＢ
Ｍを有する基板が完成する。

【００２０】図２３（Ａ）〜（Ｄ）は、従来のブラック
マトリクスを有する基板の製造方法の第２の例（黒色有
機樹脂膜をホトリソグラフィー法を用いてパターニング
する方法）を示す工程断面図である。

【００２１】まず、（Ａ）に示すように、透明ガラス基
板ＳＵＢ２上に黒色遮光材を分散したネガ型ホトレジス
トを塗布し、黒色ネガ型ホトレジスト膜（黒色有機樹脂
膜）ＢＭ″を形成する。

【００２２】次に、（Ｂ）に示すように、所定の露光パ
ターンを有するホトマスクＰＭを介して黒色ネガ型ホト
レジスト膜ＢＭ″に光Ｌを照射し、黒色ネガ型ホトレジ
スト膜ＢＭ″の露光を行う。

【００２３】次に、黒色ネガ型ホトレジスト膜ＢＭ″を
所定の現像液を用いて現像し、（Ｃ）に示すように、黒
色ネガ型ホトレジスト膜からなる所定のパターンを有す
るブラックマトリクスＢＭを形成する。

【００２４】次に、（Ｄ）に示すように、赤、緑、青の
３色のカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を
公知の方法を用いて形成する。

【００２５】最後に、（Ｅ）に示すように、その上にカ
ラーフィルタの保護膜（表面平坦化膜）ＰＳＶ２を形成
した後、所定のパターンを有する透明画素電極ＩＴＯ２
および配向膜ＯＲＩ２を形成してブラックマトリクスＢ
Ｍを有する基板が完成する。

【００２６】一般に黒色有機樹脂膜からなるブラックマ
トリクスは金属膜からなるブラックマトリクスに比べ、
光学濃度２．０〜２．５において膜厚が１〜２μｍと厚
いが、膜厚が１．５μｍを超えると、その上にカラーフ
ィルタ、平坦化保護膜、および透明画素電極を形成して
完成した基板の表面平坦度が０．５μｍを越えるように
なり、対向電極基板と組み合せて液晶表示パネルとした
場合、色むら、白しみ、輝度むら等が発生し、表示画質
が低下する。したがって、ブラックマトリクスの膜厚は
１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下とすることが極
めて重要である。

【００２７】本発明はこのような観点に基づいて、従来
法では実現できなかった高遮光率でかつ表面反射率が低
く、膜厚小の黒色遮光膜からなるブラックマトリクスを
有する基板を、低コストでかつ高スループットで提供す
ることを目的とする。

【００２８】また、本発明の別の目的は、このブラック
マトリクスを有する基板の製造方法、およびこの基板を
含んでなる液晶表示装置を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、可視領域の光に対する光学濃度が２．０
以上であり、かつ、膜厚が１．０μｍ以下である黒色遮
光膜からなるブラックマトリクスを有する基板を提供す
る。

【００３０】また、本発明は、可視領域の光に対する光
学濃度が２．０以上であり、かつ、膜厚が１．０μｍ以
下である黒色遮光膜からなるブラックマトリクスを有す
る基板を含んでなる液晶表示装置を提供する。

【００３１】また、本発明は、基板上にホトレジスト膜
を塗布、形成する第１の工程と、上記ホトレジスト膜を
露光、現像して所定のパターンに形成する第２の工程
と、所定のパターンの上記ホトレジスト膜を形成した上
記基板上に黒色遮光膜を一面に形成する第３の工程と、
上記ホトレジスト膜をその上の上記黒色遮光膜と共に除
去して、残存する黒色遮光膜からなる所定のパターンの
ブラックマトリクスを形成する第４の工程とを含んでな
るブラックマトリクスを有する基板の製造方法を提供す
る。

【００３２】また、本発明は、透明基板上にネガ型ホト
レジスト膜を塗布、形成する第１の工程と、上記ホトレ
ジスト膜を露光、現像して所定のパターンに形成する第
２の工程と、所定のパターンの上記ホトレジスト膜を形
成した上記基板上に黒色遮光膜を一面に形成する第３の
工程と、上記黒色遮光膜を浸透して上記ホトレジスト膜
を膨潤、溶解させるエッチング液に浸漬し、かつ、高圧
水スプレー、超音波振動を印加した水スプレーまたは流
水の少なくとも一方を照射して上記ホトレジスト膜をそ
の上の上記黒色遮光膜と共に剥離、除去して、残存する
黒色遮光膜からなる所定のパターンのブラックマトリク
スを形成する第４の工程とを含んでなるブラックマトリ
クスを有する基板の製造方法を提供する。

【００３３】また、本発明は、透明基板上にポジ型ホト
レジスト膜を塗布、形成する第１の工程と、上記ホトレ
ジスト膜を露光、現像して所定のパターンに形成する第
２の工程と、所定のパターンの上記ホトレジスト膜を形
成した上記基板上に黒色遮光膜を一面に形成する第３の
工程と、上記透明基板のホトレジスト膜を形成した側と
反対側の面から一面に光を照射して上記ホトレジスト膜
を露光した後、所定の現像液を用いて現像して上記ホト
レジスト膜を膨潤、溶解させ、上記ホトレジスト膜をそ
の上の上記黒色遮光膜と共に剥離、除去して、残存する
黒色遮光膜からなる所定のパターンのブラックマトリク
スを形成する第４の工程とを含んでなるブラックマトリ
クスを有する基板の製造方法を提供する。

【００３４】また、本発明は、上記黒色遮光膜が、球状
粒子換算での平均粒径０．３μｍ以下のリン片状または
不定形の黒鉛粒子を５ｗｔ％以上含有したコロイダル溶
液を塗布して形成したブラックマトリクスを有する基板
の製造方法を提供する。

【００３５】さらに、本発明は、上記第４の工程により
所定のパターンの上記ブラックマトリクスを形成した上
記基板上に、顔料を分散したホトレジスト膜を塗布、露
光、現像して少なくとも１色のカラーフィルタを形成す
るか、透明ホトレジスト膜を塗布、露光、現像、着色し
て少なくとも１色のカラーフィルタを形成するか、また
は顔料を分散したインクを印刷して少なくとも１色のカ
ラーフィルタを形成する第５の工程と、上記ブラックマ
トリクスおよび上記カラーフィルタを形成した上記基板
上に保護膜を形成する第６の工程と、上記保護膜上に透
明導電膜からなる電極を形成する第７の工程と、その上
に配向膜を形成する第８の工程をさらに含んでなるブラ
ックマトリクスを有する基板の製造方法を提供する。

【００３６】

【作用】本発明のブラックマトリクスを有する基板およ
びその製造方法では、リフトオフ法を採用して黒色遮光
膜からなるブラックマトリクスを形成することにより、
高遮光率でかつ表面反射率が低く、膜厚小のブラックマ
トリクスを有する基板を、低コストでかつ高スループッ
トで提供することができる。

【００３７】また、このようなブラックマトリクスを有
する基板を含んでなる表示品質の高い液晶表示装置、プ
ラズマディスプレイ装置等の表示装置を提供することが
できる。

【００３８】すなわち、本発明では、ホトリソグラフィ
ー法を用いて透明なホトレジスト膜をパターニングし、
黒色遮光材を含まないホトレジストでパターンを形成で
きるので、パターン形成に対する自由度が高く、高解像
度、高感度が容易に達成できる。また、安価な水溶性ホ
トレジストを用いれば、一般の溶媒型ホトレジストに比
べ材料費を１／１０以下に低減できる。

【００３９】また、透明なホトレジストパターンの形成
後に高遮光性のみを目的とした黒色遮光膜を形成すれば
よいので、黒色塗布膜の組成を極めて単純化できる。例
えば黒色で遮光性に優れた超微粒子黒鉛（球状粒子換算
の平均粒径０．２μｍ）をコロイド状に懸濁させた水溶
液を塗布すれば、高遮光率（光学濃度３．０以上）、膜
厚小（０．５μｍ以下）を容易に達成することができ、
かつ低コストで高スループットでの製造が実現できる。
すなわち、従来の顔料分散ホトレジストを用いたホトリ
ソグラフィー法では実現不可能であった高遮光率と高感
度化の両立を容易にかつ安定して達成することができ
る。

【００４０】また、従来の印刷法と比較すると、印刷適
性を出すための増粘剤成分等が不要で、遮光材を含む塗
布液の組成が簡単となる。設備面では、高度な技術と精
度を要する印刷装置や表面研磨、欠点修正装置が不要と
なる。

【００４１】クロム膜等の金属膜からなるブラックマト
リクスに対しては、極めて高価なスパッタ装置とスパッ
タ工程が不要になり、通常の塗布装置を用いて高スルー
プットで黒色遮光膜を形成できる。特性面では高解像度
と遮光率が実用範囲内でほぼ同等レベルで、表面反射率
が大幅に低減されるので、表示画質のコントラスト、画
面の均一性が向上する。

【００４２】さらに、従来のホトエッチング法と比較す
ると、本発明で用い得る例えばコロイダル黒鉛溶液は、
塗布乾燥後の被膜がほぼ１００％の黒鉛粒子よりなり、
そのために高遮光性（光学濃度３．０以上）と薄膜化
（０．５μｍ以下）を可能とする反面、化学薬品に対し
て極めて安定で、実用可能ないかなるエッチング液に対
しても高い耐性を有し、事実上ホトエッチング加工を不
可能としている。このため、本発明では、エッチング法
では得られない、高レベルでの遮光性と薄膜化を可能と
する。このように、本発明では、高遮光率でかつ表面反
射率が低く、膜厚小の黒色遮光膜からなるブラックマト
リクスを有する基板、および基板を含んでなる液晶表示
装置、プラズマディスプレイ装置等の表示装置を、低コ
ストでかつ高スループットで提供することができる。

【００４３】

【実施例】

実施例１ 図１（Ａ）〜（Ｈ）は、本発明のブラックマトリクスを
有する基板の製造方法の第１の実施例を示す工程断面図
である。

【００４４】本実施例は、ホトレジスト膜としてネガ型
を用いる場合の実施例である。まず、本実施例の基本構
成について説明する。

【００４５】まず、図１（Ａ）に示すように、透明ガラ
ス基板ＳＵＢ２上に透明なネガ型ホトレジストを塗布
し、透明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲを形成する。

【００４６】次に、（Ｂ）に示すように、所定の露光パ
ターンを有するホトマスクＰＭを介して透明ネガ型ホト
レジスト膜ＰＲに光Ｌを照射し、透明ネガ型ホトレジス
ト膜ＰＲの露光を行う。

【００４７】次に、透明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲを所
定の現像液を用いて現像し、（Ｃ）に示すように、所定
のパターンを有する透明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲを形
成する。

【００４８】次に、所定のパターンの透明ネガ型ホトレ
ジスト膜ＰＲを形成した透明ガラス基板ＳＵＢ２上に、
（Ｄ）に示すように、黒色遮光膜ＢＭ′を全面に形成す
る。

【００４９】次に、上記黒色遮光膜ＢＭ′を浸透して透
明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲを膨潤、溶解させるエッチ
ング液に浸漬する。（Ｅ）は透明ネガ型ホトレジスト膜
ＰＲが膨潤した様子を示す。

【００５０】次に、高圧水スプレー、あるいは超音波振
動を印加した水スプレーまたは流水を用いて、または両
者を併用して透明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲをその上の
黒色遮光膜ＢＭ′とともに剥離、除去して（いわゆる、
リフトオフ法）、（Ｆ）に示すように、残存する黒色遮
光膜からなる所定のパターンを有するブラックマトリク
スＢＭを形成する。

【００５１】次に、（Ｇ）に示すように、赤、緑、青の
３色のカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を
公知の方法を用いて形成する。

【００５２】最後に、（Ｈ）に示すように、その上にカ
ラーフィルタの保護膜（表面平坦化膜）ＰＳＶ２を形成
した後、所定のパターンを有する透明画素電極ＩＴＯ２
および配向膜ＯＲＩ２を形成してブラックマトリクスＢ
Ｍを有する基板が完成する。

【００５３】次に、実施例１を具体的に詳述する。

【００５４】まず、２００×２７０ｍｍのガラス基板Ｓ
ＵＢ２（＃７０５９、厚さ１．１ｍｍ（日本コーニング
（株）製））に水溶性ホトレジスト（ＰＡＤ＋アジド感
光液）を膜厚０．７〜０．８μｍにスピン塗布して、透
明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲを形成する（図１
（Ａ））。

【００５５】次に、所定のパターンを有する露光用ホト
マスクＰＭ（ストライプ開口幅７０μｍ、ピッチ１００
μｍ）を介して、超高圧Ｈｇ灯光源を用いて、約５ｍＪ
／ｃｍ²（３６５ｎｍ）の露光強度で透明ネガ型ホトレ
ジスト膜ＰＲを露光する（図１（Ｂ））。

【００５６】次に、４０℃、１．５ｋｇ／ｃｍ²圧の温
水スプレーにより現像し、所定のパターンを有する透明
ネガ型ホトレジスト膜ＰＲを形成する（図１（Ｃ））。

【００５７】次に、透明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲ上に
微粒子黒鉛懸濁液（日立粉末冶金製、球状粒子換算の平
均粒径約０．３μｍ、固形分濃度１０ｗｔ％）を膜厚
０．８μｍにスピンコーティングし、黒色遮光膜ＢＭ′
を全面に形成する（図１（Ｄ））。

【００５８】次に、所定濃度のエッチング液（Ｈ₂Ｏ₂＋
スルファミン酸混合液）に、６０℃で６０〜８０秒浸漬
し、透明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲを膨潤させ、かつガ
ラス基板ＳＵＢ２との接着力を低下させる（図１
（Ｅ））。

【００５９】次に、約３．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力の高圧
力スプレーで、透明ネガ型ホトレジスト膜ＰＲとその上
の黒色遮光膜ＢＭ′を同時に除去し、所定のパターンを
有するブラックマトリクスＢＭを形成する（図１
（Ｆ））。

【００６０】次に、ブラックマトリクスＢＭを形成した
透明ガラス基板ＳＵＢ２上に、ストライプ状のパターン
を有する赤、緑、青の３色のカラーフィルタＦＩＬ
（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）をそれぞれ緑ＣＧ−２０００
（富士ハントテクノロジー（株）製）、青ＣＢ−２００
０（富士ハントテクノロジー（株）製）、赤ＣＲ−２０
００（富士ハントテクノロジー（株）製）の顔料を分散
したホトレジストを用いてホトリソグラフィー法により
形成する。なお、膜厚は１．５〜２．０μｍ、ストライ
プ幅は９０〜９５μｍである（図１（Ｇ））。

【００６１】次に、ストライプ状のカラーフィルタＦＩ
Ｌ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）上にネガ型感光性平坦化保護
膜Ｖ−２５９ＰＡ（新日鉄化学（株）製）を膜厚２．５
μｍで塗布し、保護膜ＰＳＶ２を形成する。次に、ホト
リソグラフィー法で端子部の保護膜ＰＳＶ２を除去した
後、２００℃、３０分間キュアし、透明な表面平坦化保
護膜ＰＳＶ２を形成する。その上にスパッタ法で膜厚約
３００ｎｍのＩＴＯ（インジウム ティン オキサイド）
膜を形成する。ホトエッチング法でカラーフィルタ層Ｆ
ＩＬに直交するストライプ幅２８０μｍ、ピッチ３００
μｍのパターンを有する透明画素電極ＩＴＯ２を形成す
る（図１（Ｈ））。

【００６２】このようにして得られた基板上にポリイミ
ド膜を膜厚約１００ｎｍで形成した後、ラビング処理を
行って配向膜ＯＲＩ２を形成し、対向電極となるセグメ
ント基板と組み合せた。次いで、両基板の電極間に液晶
を注入して液晶セルの組み立てを行い、上記ブラックマ
トリクスを液晶セル内部に具備する単純マトリクス方式
のカラー液晶表示装置が得られた。

【００６３】実施例２ 図２（Ａ）〜（Ｈ）は、本発明のブラックマトリクスを
有する基板の製造方法の第２の実施例を示す工程断面図
である。

【００６４】本実施例は、ホトレジスト膜としてポジ型
を用いる場合の実施例である。まず、本実施例の基本構
成について説明する。

【００６５】まず、図２（Ａ）に示すように、透明ガラ
ス基板ＳＵＢ２上に透明なポジ型ホトレジストを塗布
し、透明ポジ型ホトレジスト膜ＰＲを形成する。

【００６６】次に、（Ｂ）に示すように、所定の露光パ
ターンを有するホトマスクＰＭを介して透明ポジ型ホト
レジスト膜ＰＲに光Ｌを照射し、透明ポジ型ホトレジス
ト膜ＰＲの露光を行う。

【００６７】次に、透明ポジ型ホトレジスト膜ＰＲを所
定の現像液を用いて現像し、（Ｃ）に示すように、所定
のパターンを有する透明ポジ型ホトレジスト膜ＰＲを形
成する。

【００６８】次に、所定のパターンの透明ポジ型ホトレ
ジスト膜ＰＲを形成した透明ガラス基板ＳＵＢ２上に、
（Ｄ）に示すように、黒色遮光膜ＢＭ′を全面に形成す
る。

【００６９】次に、透明ガラス基板ＳＵＢ２のホトレジ
スト膜ＰＲを形成した側と反対側の面から（Ｅ）に示す
ように、光を照射して透明ポジ型ホトレジスト膜ＰＲを
全面露光する。

【００７０】次に、所定の現像液を用いて現像して透明
ポジ型ホトレジスト膜ＰＲをその上の黒色遮光膜ＢＭ′
とともに剥離、除去して（いわゆる、リフトオフ法）、
（Ｆ）に示すように、残存する黒色遮光膜からなる所定
のパターンを有するブラックマトリクスＢＭを形成す
る。

【００７１】次に、（Ｇ）に示すように、赤、緑、青の
３色のカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を
公知の方法を用いて形成する。

【００７２】最後に、（Ｈ）に示すように、その上にカ
ラーフィルタの保護膜（表面平坦化膜）ＰＳＶ２を形成
した後、所定のパターンを有する透明画素電極ＩＴＯ２
および配向膜ＯＲＩ２を形成してブラックマトリクスＢ
Ｍを有する基板が完成する。

【００７３】次に、実施例２を具体的に詳述する。

【００７４】まず、直径６インチのガラス基板ＳＵＢ２
（＃７０５９、厚さ０．６ｍｍ）（日本コーニング
（株）製）にポジ型ホトレジストＯＦＰＲ−８００（東
京応化（株）製）を膜厚０．８〜１．０μｍにスピン塗
布し、透明ポジ型ホトレジスト膜ＰＲを形成する（図２
（Ａ））。

【００７５】次に、所定の露光用パターンを有するホト
マスクＰＭ（画面寸法１．５インチのパターンを複数個
搭載し、画素ピッチ４０Ｈ×４５Ｖμｍ、開口率４０
％）を介して、超高圧Ｈｇ灯光源を用いて約８０ｍＪ／
ｃｍ²（４０５ｎｍ）の露光強度で露光する（図２
（Ｂ））。

【００７６】次に、ポジ型ホトレジスト現像液ＮＭＤ３
（東京応化（株）製）を用いて、パドル現像した後、ス
プレー水洗して所定のパターンを有する透明ポジ型ホト
レジスト膜ＰＲを形成する（図２（Ｃ））。

【００７７】次に、透明ポジ型ホトレジスト膜ＰＲの濡
れ性を改善するため、酸素プラズマでライトアッシング
した後、超微粒子黒鉛懸濁液（日立粉末冶金（株）製、
球状粒子換算の平均粒径約０．１μｍ、固形分濃度８ｗ
ｔ％）を膜厚０．５μｍにスピンコーティングし、黒色
遮光膜ＢＭ′を全面に形成する（図２（Ｄ））。

【００７８】次に、ガラス基板ＳＵＢ２の裏面から２０
０ｍＪ／ｃｍ²（４０５ｎｍ）以上の光強度で全面露光
し、透明ポジ型ホトレジスト膜ＰＲを感光させる（図２
（Ｅ））。

【００７９】次に、ポジ型レジスト現像液ＮＭＤ−３に
パドル現像方式により約３０秒浸漬し、透明ポジ型ホト
レジスト膜ＰＲを十分に膨潤、溶解させたあと、約２ｋ
ｇ／ｃｍ²の純水スプレーで所定のパターンの透明ポジ
型ホトレジスト膜ＰＲとその上の黒色遮光膜ＢＭ′を同
時に除去し、所定のパターンを有するブラックマトリク
スＢＭを形成する。この際、現像後のブラックマトリク
ス膜ＢＭの開口部の形状の均一性をより一層向上させる
ため、ＮＭＤ−３現像液と純水スプレーの中間に、流水
水洗を行いながら超音波振動を印加する工程を加えても
よい（図２（Ｆ））。

【００８０】次に、ブラックマトリクスＢＭ上にドット
状のパターンを有する赤、緑、青の３色のカラーフィル
タＦＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）をそれぞれ緑ＣＧ−２
０００（富士ハントテクノロジー（株）製）、青ＣＢ−
２０００（富士ハントテクノロジー（株）製）、赤ＣＲ
−２０００（富士ハントテクノロジー（株）製）の顔料
を分散したホトレジストを用いてホトリソグラフィー法
で形成する。なお、膜厚は０．９５〜１．１０μｍ、ド
ット寸法は約３５×４０μｍである（図２（Ｇ））。

【００８１】次に、ドット状のカラーフィルタＦＩＬ
（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）上に平坦化保護膜ＨＰ−１００
０（日立化成（株）製）を膜厚１．５μｍで塗布し、１
８０℃、６０分間キュアし、透明な表面平坦化膜ＰＳＶ
２を形成する。その上にスパッタ法で膜厚約１５０ｎｍ
のＩＴＯ膜を形成し、所定の有効面外のＩＴＯ膜をホト
エッチング法で除去して、透明電極ＩＴＯ２を形成する
（図２（Ｈ））。

【００８２】このようにして得られたカラーフィルタＦ
ＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）上にポリイミド膜を約１０
０ｎｍの膜厚で形成した後、ラビング処理を行い、対向
電極となる薄膜トランジスタ基板と組み合せた。次い
で、両基板の電極間に液晶を注入して液晶セルの組み立
てを行い、上記ブラックマトリクスを液晶セル内部に具
備する投射型用アクティブ・マトリクス方式のカラー液
晶表示装置が得られた。

【００８３】実施例３ 実施例１の図１（Ａ）〜（Ｆ）に示した工程によりホト
マスクＰＭの露光用パターンを画素ピッチ１００Ｈ×３
００Ｖμｍ、開口率４０％のドットパターンとしてブラ
ックマトリクスＢＭを形成した。次いで、平坦化保護膜
ＨＰ−１０００（日立化成（株）製）を膜厚１．０μｍ
で塗布した。次いで、１８０℃、６０分間キュアし、透
明の平坦化保護膜ＰＳＶ２を形成した。その上に、スパ
ッタ法で膜厚約１５０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。所定
の有効面外のＩＴＯ膜をホトエッチング法で除去して、
所定のパターンの透明画素電極ＩＴＯ２を形成する。以
上の工程よりブラックマトリクスＢＭを有するコモン電
極基板が得られる。該コモン基板上にポリイミドを約１
００ｎｍの膜厚で形成した後、ラビング処理を行って配
向膜ＯＲＩ２を形成し、対向電極となる薄膜トランジス
タ基板と組み合せた。次いで、両基板の電極間に液晶を
注入して液晶セルの組み立てを行い、上記ブラックマト
リクスＢＭを液晶セル内に具備するアクティブ・マトリ
クス方式のモノクロ液晶表示装置が得られた。

【００８４】以上説明したように、上記実施例によれ
ば、高遮光性の黒色遮光膜として、微粒子の黒鉛懸濁液
より成膜される、ほぼ固形分１００％黒鉛膜を用いるの
で、高遮光性（光学濃度３．０以上）と膜厚小（膜厚
０．５μｍ以下）および低表面反射率（可視光反射率数
％以下）を容易に得ることができる。このため、外光成
分の反射光減少によるコントラスト向上、ブラックマト
リクス段差低減で得られる透明平坦化膜の表面の平坦度
向上による色むら、白しみ、輝度むらレベルを改善で
き、高画質の液晶表示装置を実現できる。また、透明ホ
トレジスト膜で所定のパターンを形成した後、微粒子黒
鉛膜を成膜し、エッチング液等で該透明ホトレジスト膜
を膨潤、溶解して該透明ホトレジスト膜とその上の黒色
遮光膜を同時に除去するリフトオフ法を用いて、ブラッ
クマトリクスを形成するので、黒色遮光剤による露光感
度低下を考慮する必要がなく、短時間露光でかつ高効率
な生産が可能となる。また、レジスト組成に高価なポリ
イミド樹脂や、複雑な高感度組成物や、高分子基材に黒
色遮光材を安定に分散させる長い加工工程を必要としな
いので、安価な感光材料を用いることができる。特に、
水溶性のホトレジストを用いた場合は、通常のポジ型ホ
トレジストに比べても１／１０以下の大幅な低コスト化
が可能となる。このように、高遮光率でかつ表面反射率
が低く、膜厚小の黒色遮光膜からなるブラックマトリク
スを有する基板、および基板を含んでなる液晶表示装
置、プラズマディスプレイ装置等の表示装置を、低コス
トでかつ高スループットで提供することができる。

【００８５】上記実施例は、対象液晶表示装置をそれぞ
れカラーＳＴＮ液晶表示装置、薄膜トランジスタ液晶表
示装置に選定して示したが、本発明のブラックマトリク
スは、上記組み合せに限定されるものではなく、任意の
組合せが可能である。また、液晶表示装置に限らず、プ
ラズマディスプレイ装置などの他の表示装置にも適用す
ることも可能である。

【００８６】以下、図１、図２に示した製造方法により
製造されたブラックマトリクスを有する基板を含んでな
る液晶表示装置について詳細に説明する。

【００８７】《アクティブ・マトリクス液晶表示装置》
以下、アクティブ・マトリクス方式のカラー液晶表示装
置にこの発明を適用した実施例を説明する。なお、以下
説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００８８】《マトリクス部の概要》図３はこの発明が
適用されるアクティブ・マトリクス方式カラー液晶表示
装置の一画素とその周辺を示す平面図、図４は図３の３
−３切断線における断面を示す図、図５は図３の４−４
切断線における断面図である。

【００８９】図３に示すように、各画素は隣接する２本
の走査信号線（ゲート信号線または水平信号線）ＧＬ
と、隣接する２本の映像信号線（ドレイン信号線または
垂直信号線）ＤＬとの交差領域内（４本の信号線で囲ま
れた領域内）に配置されている。各画素は薄膜トランジ
スタＴＦＴ、透明画素電極ＩＴＯ１および保持容量素子
Ｃaddを含む。走査信号線ＧＬは図では左右方向に延在
し、上下方向に複数本配置されている。映像信号線ＤＬ
は上下方向に延在し、左右方向に複数本配置されてい
る。

【００９０】図４に示すように、液晶層ＬＣを基準にし
て下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側には薄膜トランジスタ
ＴＦＴおよび透明画素電極ＩＴＯ１が形成され、上部透
明ガラス基板ＳＵＢ２側にはカラーフィルタＦＩＬ、遮
光用ブラックマトリクスパターンＢＭが形成されてい
る。透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の両面にはディ
ップ処理等によって形成された酸化シリコン膜ＳＩＯが
設けられている。

【００９１】上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の内側（液晶
ＬＣ側）の表面には、ブラックマトリクスＢＭ、カラー
フィルタＦＩＬ、保護膜ＰＳＶ２、共通透明画素電極Ｉ
ＴＯ２（ＣＯＭ）および上部配向膜ＯＲＩ２が順次積層
して設けられている。

【００９２】《マトリクス周辺の概要》図６は上下のガ
ラス基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２を含む表示パネルＰＮＬの
マトリクス（ＡＲ）周辺の要部平面を、図７はその周辺
部を更に誇張した平面を、図８は図６及び図７のパネル
左上角部に対応するシール部ＳＬ付近の拡大平面を示す
図である。また、図９は図４の断面を中央にして、左側
に図８の８ａ−８ａ切断線における断面を、右側に映像
信号駆動回路が接続されるべき外部接続端子ＤＴＭ付近
の断面を示す図である。同様に図１０は、左側に走査回
路が接続されるべき外部接続端子ＧＴＭ付近の断面を、
右側に外部接続端子が無いところのシール部付近の断面
を示す図である。

【００９３】このパネルの製造では、小さいサイズであ
ればスループット向上のため１枚のガラス基板で複数個
分のデバイスを同時に加工してから分割し、大きいサイ
ズであれば製造設備の共用のためどの品種でも標準化さ
れた大きさのガラス基板を加工してから各品種に合った
サイズに小さくし、いずれの場合も一通りの工程を経て
からガラスを切断する。図６〜図８は後者の例を示すも
ので、図６、図７の両図とも上下基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ
２の切断後を、図８は切断前を表しており、ＬＮは両基
板の切断前の縁を、ＣＴ１とＣＴ２はそれぞれ基板ＳＵ
Ｂ１，ＳＵＢ２の切断すべき位置を示す。いずれの場合
も、完成状態では外部接続端子群Ｔｇ，Ｔｄ（添字略）
が存在する（図で上下辺と左辺の）部分はそれらを露出
するように上側基板ＳＵＢ２の大きさが下側基板ＳＵＢ
１よりも内側に制限されている。端子群Ｔｇ，Ｔｄはそ
れぞれ後述する走査回路接続用端子ＧＴＭ、映像信号回
路接続用端子ＤＴＭとそれらの引出配線部を集積回路チ
ップＣＨＩが搭載されたテープキャリアパッケージＴＣ
Ｐ（図１９、図２０）の単位に複数本まとめて名付けた
ものである。各群のマトリクス部から外部接続端子部に
至るまでの引出配線は、両端に近づくにつれ傾斜してい
る。これは、パッケージＴＣＰの配列ピッチ及び各パッ
ケージＴＣＰにおける接続端子ピッチに表示パネルＰＮ
Ｌの端子ＤＴＭ，ＧＴＭを合わせるためである。

【００９４】透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間に
はその縁に沿って、液晶封入口ＩＮＪを除き、液晶ＬＣ
を封止するようにシールパターンＳＬが形成される。シ
ール材は例えばエポキシ樹脂から成る。上部透明ガラス
基板ＳＵＢ２側の共通透明画素電極ＩＴＯ２は、少なく
とも一箇所において、本実施例ではパネルの４角で銀ペ
ースト材ＡＧＰによって下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側
に形成されたその引出配線ＩＮＴに接続されている。こ
の引出配線ＩＮＴは後述するゲート端子ＧＴＭ、ドレイ
ン端子ＤＴＭと同一製造工程で形成される。

【００９５】配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２、透明画素電極
ＩＴＯ１、共通透明画素電極ＩＴＯ２、それぞれの層
は、シールパターンＳＬの内側に形成される。偏光板Ｐ
ＯＬ１、ＰＯＬ２はそれぞれ下部透明ガラス基板ＳＵＢ
１、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の外側の表面に形成さ
れている。液晶ＬＣは液晶分子の向きを設定する下部配
向膜ＯＲＩ１と上部配向膜ＯＲＩ２との間でシールパタ
ーンＳＬで仕切られた領域に封入されている。下部配向
膜ＯＲＩ１は下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側の保護膜Ｐ
ＳＶ１の上部に形成される。

【００９６】この液晶表示装置は、下部透明ガラス基板
ＳＵＢ１側、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側で別個に種
々の層を積み重ね、シールパターンＳＬを基板ＳＵＢ２
側に形成し、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１と上部透明ガ
ラス基板ＳＵＢ２とを重ね合わせ、シール材ＳＬの開口
部ＩＮＪから液晶ＬＣを注入し、注入口ＩＮＪをエポキ
シ樹脂などで封止し、上下基板を切断することによって
組み立てられる。

【００９７】《薄膜トランジスタＴＦＴ》次に、図３、
図４に戻り、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１側の構成を詳しく説明
する。

【００９８】薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート電極Ｇ
Ｔに正のバイアスを印加すると、ソース−ドレイン間の
チャネル抵抗が小さくなり、バイアスを零にすると、チ
ャネル抵抗は大きくなるように動作する。

【００９９】各画素には複数（２つ）の薄膜トランジス
タＴＦＴ１、ＴＦＴ２が冗長して設けられる。薄膜トラ
ンジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそれぞれは、実質的に同
一サイズ（チャネル長、チャネル幅が同じ）で構成さ
れ、ゲート電極ＧＴ、ゲート絶縁膜ＧＩ、ｉ型（真性、
intrinsic、導電型決定不純物がドープされていない）
非晶質シリコン（Ｓｉ）からなるｉ型半導体層ＡＳ、一
対のソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２を有す。な
お、ソース、ドレインは本来その間のバイアス極性によ
って決まるもので、この液晶表示装置の回路ではその極
性は動作中反転するので、ソース、ドレインは動作中入
れ替わると理解されたい。しかし、以下の説明では、便
宜上一方をソース、他方をドレインと固定して表現す
る。

【０１００】《ゲート電極ＧＴ》ゲート電極ＧＴは走査
信号線ＧＬから垂直方向に突出する形状で構成されてい
る（Ｔ字形状に分岐されている）。ゲート電極ＧＴは薄
膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそれぞれの能動領
域を越えるよう突出している。薄膜トランジスタＴＦＴ
１、ＴＦＴ２のそれぞれのゲート電極ＧＴは、一体に
（共通のゲート電極として）構成されており、走査信号
線ＧＬに連続して形成されている。本例では、ゲート電
極ＧＴは、単層の第２導電膜ｇ２で形成されている。第
２導電膜ｇ２としては例えばスパッタで形成されたアル
ミニウム（Ａｌ）膜が用いられ、その上にはＡｌの陽極
酸化膜ＡＯＦが設けられている。

【０１０１】このゲート電極ＧＴはｉ型半導体層ＡＳを
完全に覆うよう（下方からみて）それより大き目に形成
され、ｉ型半導体層ＡＳに外光やバックライト光が当た
らないよう工夫されている。

【０１０２】《走査信号線ＧＬ》走査信号線ＧＬは第２
導電膜ｇ２で構成されている。この走査信号線ＧＬの第
２導電膜ｇ２はゲート電極ＧＴの第２導電膜ｇ２と同一
製造工程で形成され、かつ一体に構成されている。ま
た、走査信号線ＧＬ上にもＡｌの陽極酸化膜ＡＯＦが設
けられている。

【０１０３】《絶縁膜ＧＩ》絶縁膜ＧＩは、薄膜トラン
ジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２において、ゲート電極ＧＴと
共に半導体層ＡＳに電界を与えるためのゲート絶縁膜と
して使用される。絶縁膜ＧＩはゲート電極ＧＴおよび走
査信号線ＧＬの上層に形成されている。絶縁膜ＧＩとし
ては例えばプラズマＣＶＤで形成された窒化シリコン膜
が選ばれ、１２００〜２７００Åの厚さに（本実施例で
は、２０００Å程度）形成される。ゲート絶縁膜ＧＩは
図８に示すように、マトリクス部ＡＲの全体を囲むよう
に形成され、周辺部は外部接続端子ＤＴＭ，ＧＴＭを露
出するよう除去されている。絶縁膜ＧＩは走査信号線Ｇ
Ｌと映像信号線ＤＬの電気的絶縁にも寄与している。

【０１０４】《ｉ型半導体層ＡＳ》ｉ型半導体層ＡＳ
は、本例では薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそ
れぞれに独立した島となるよう形成され、非晶質シリコ
ンで、２００〜２２００Åの厚さに（本実施例では、２
０００Å程度の膜厚）で形成される。層ｄ０はオーミッ
クコンタクト用のリン（Ｐ）をドープしたＮ(＋)型非晶
質シリコン半導体層であり、下側にｉ型半導体層ＡＳが
存在し、上側に導電層ｄ２（ｄ３）が存在するところの
みに残されている。

【０１０５】ｉ型半導体層ＡＳは走査信号線ＧＬと映像
信号線ＤＬとの交差部（クロスオーバ部）の両者間にも
設けられている。この交差部のｉ型半導体層ＡＳは交差
部における走査信号線ＧＬと映像信号線ＤＬとの短絡を
低減する。

【０１０６】《透明画素電極ＩＴＯ１》透明画素電極Ｉ
ＴＯ１は液晶表示部の画素電極の一方を構成する。

【０１０７】透明画素電極ＩＴＯ１は薄膜トランジスタ
ＴＦＴ１のソース電極ＳＤ１および薄膜トランジスタＴ
ＦＴ２のソース電極ＳＤ１の両方に接続されている。こ
のため、薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のうちの
１つに欠陥が発生しても、その欠陥が副作用をもたらす
場合はレーザ光等によって適切な箇所を切断し、そうで
ない場合は他方の薄膜トランジスタが正常に動作してい
るので放置すれば良い。透明画素電極ＩＴＯ１は第１導
電膜ｄ１によって構成されており、この第１導電膜ｄ１
はスパッタリングで形成された透明導電膜（Indium-Tin
-Oxide ＩＴＯ：ネサ膜）からなり、１０００〜２００
０Åの厚さに（本実施例では、１４００Å程度の膜厚）
形成される。

【０１０８】《ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ
２》ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２のそれぞれ
は、Ｎ(＋)型半導体層ｄ０に接触する第２導電膜ｄ２と
その上に形成された第３導電膜ｄ３とから構成されてい
る。

【０１０９】第２導電膜ｄ２はスパッタで形成したクロ
ム（Ｃｒ）膜を用い、５００〜１０００Åの厚さに（本
実施例では、６００Å程度）で形成される。Ｃｒ膜は膜
厚を厚く形成するとストレスが大きくなるので、２００
０Å程度の膜厚を越えない範囲で形成する。Ｃｒ膜はＮ
(＋)型半導体層ｄ０との接着性を良好にし、第３導電膜
ｄ３のＡｌがＮ(＋)型半導体層ｄ０に拡散することを防
止する（いわゆるバリア層の）目的で使用される。第２
導電膜ｄ２として、Ｃｒ膜の他に高融点金属（Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Ｗ）膜、高融点金属シリサイド（ＭｏＳ
ｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂、ＷＳｉ₂）膜を用いてもよ
い。

【０１１０】第３導電膜ｄ３はＡｌのスパッタリングで
３０００〜５０００Åの厚さに（本実施例では、４００
０Å程度）形成される。Ａｌ膜はＣｒ膜に比べてストレ
スが小さく、厚い膜厚に形成することが可能で、ソース
電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２および映像信号線ＤＬ
の抵抗値を低減したり、ゲート電極ＧＴやｉ型半導体層
ＡＳに起因する段差乗り越えを確実にする（ステップカ
バーレッジを良くする）働きがある。

【０１１１】第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を同じマ
スクパターンでパターニングした後、同じマスクを用い
て、あるいは第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３をマスク
として、Ｎ(＋)型半導体層ｄ０が除去される。つまり、
ｉ型半導体層ＡＳ上に残っていたＮ(＋)型半導体層ｄ０
は第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３以外の部分がセルフ
アラインで除去される。このとき、Ｎ(＋)型半導体層ｄ
０はその厚さ分は全て除去されるようエッチングされる
ので、ｉ型半導体層ＡＳも若干その表面部分がエッチン
グされるが、その程度はエッチング時間で制御すればよ
い。

【０１１２】《映像信号線ＤＬ》映像信号線ＤＬはソー
ス電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２と同層の第２導電膜
ｄ２、第３導電膜ｄ３で構成されている。

【０１１３】《保護膜ＰＳＶ１》薄膜トランジスタＴＦ
Ｔおよび透明画素電極ＩＴＯ１上には保護膜ＰＳＶ１が
設けられている。保護膜ＰＳＶ１は主に薄膜トランジス
タＴＦＴを湿気等から保護するために形成されており、
透明性が高くしかも耐湿性の良いものを使用する。保護
膜ＰＳＶ１はたとえばプラズマＣＶＤ装置で形成した酸
化シリコン膜や窒化シリコン膜で形成されており、１μ
ｍ程度の膜厚で形成する。

【０１１４】保護膜ＰＳＶ１は図８に示すように、マト
リクス部ＡＲの全体を囲むように形成され、周辺部は外
部接続端子ＤＴＭ，ＧＴＭを露出するよう除去され、ま
た上基板側ＳＵＢ２の共通電極ＣＯＭを下側基板ＳＵＢ
１の外部接続端子接続用引出配線ＩＮＴに銀ペーストＡ
ＧＰで接続する部分も除去されている。保護膜ＰＳＶ１
とゲート絶縁膜ＧＩの厚さ関係に関しては、前者は保護
効果を考え厚くされ、後者はトランジスタの相互コンダ
クタンスｇｍを薄くされる。従って図８に示すように、
保護効果の高い保護膜ＰＳＶ１は周辺部もできるだけ広
い範囲に亘って保護するようゲート絶縁膜ＧＩよりも大
きく形成されている。

【０１１５】《ブラックマトリクスＢＭ》上部透明ガラ
ス基板ＳＵＢ２側には、外部光又はバックライト光がｉ
型半導体層ＡＳに入射しないようブラックマトリクスＢ
Ｍが設けられている。図３に示すブラックマトリクスＢ
Ｍの閉じた多角形の輪郭線は、その内側がブラックマト
リクスＢＭが形成されない開口を示している。ブラック
マトリクスＢＭは図１、図２で詳細に延べたように、光
に対する遮蔽性が高く、かつ表面反射率が低く、膜厚小
の黒鉛微粒子を含有した遮光膜で形成されており、本実
施例では０．５μｍ程度の厚さに形成されている。

【０１１６】従って、薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦ
Ｔ２のｉ型半導体層ＡＳは上下にあるブラックマトリク
スＢＭおよび大き目のゲート電極ＧＴによってサンドイ
ッチにされ、外部の自然光やバックライト光が当たらな
くなる。ブラックマトリクスＢＭは各画素の周囲に格子
状に形成され、この格子で１画素の有効表示領域が仕切
られている。従って、各画素の輪郭がブラックマトリク
スＢＭによってはっきりとし、コントラストが向上す
る。つまり、ブラックマトリクスＢＭはｉ型半導体層Ａ
Ｓに対する遮光とブラックマトリクスとの２つの機能を
もつ。

【０１１７】透明画素電極ＩＴＯ１のラビング方向の根
本側のエッジ部分（図３右下部分）もブラックマトリク
スＢＭによって遮光されているので、上記部分にドメイ
ンが発生したとしても、ドメインが見えないので、表示
特性が劣化することはない。

【０１１８】ブラックマトリクスＢＭは図７に示すよう
に周辺部にも額縁状に形成され、そのパターンはドット
状に複数の開口を設けた図３に示すマトリクス部のパタ
ーンと連続して形成されている。周辺部のブラックマト
リクスＢＭは図７〜図１０に示すように、シール部ＳＬ
の外側に延長され、パソコン等の実装機に起因する反射
光等の漏れ光がマトリクス部に入り込むのを防いでい
る。他方、このブラックマトリクスＢＭは基板ＳＵＢ２
の縁よりも約０．３〜１．０ｍｍ程内側に留められ、基
板ＳＵＢ２の切断領域を避けて形成されている。

【０１１９】《カラーフィルタＦＩＬ》カラーフィルタ
ＦＩＬは画素に対向する位置に赤、緑、青の繰り返しで
ストライプ状に形成される。カラーフィルタＦＩＬは透
明画素電極ＩＴＯ１の全てを覆うように大き目に形成さ
れ、ブラックマトリクスＢＭはカラーフィルタＦＩＬお
よび透明画素電極ＩＴＯ１のエッジ部分と重なるよう透
明画素電極ＩＴＯ１の周縁部より内側に形成されてい
る。

【０１２０】カラーフィルタＦＩＬは次のように形成す
ることができる。まず、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の
表面にアクリル系樹脂等の染色基材を形成し、フォトリ
ソグラフィ技術で赤色フィルタ形成領域以外の染色基材
を除去する。この後、染色基材を赤色染料で染め、固着
処理を施し、赤色フィルタＲを形成する。つぎに、同様
な工程を施すことによって、緑色フィルタＧ、青色フィ
ルタＢを順次形成する。

【０１２１】《保護膜ＰＳＶ２》保護膜ＰＳＶ２はカラ
ーフィルタＦＩＬの染料が液晶ＬＣに漏れることを防止
するために設けられている。保護膜ＰＳＶ２はたとえば
アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂材料で形成さ
れている。

【０１２２】《共通透明画素電極ＩＴＯ２》共通透明画
素電極ＩＴＯ２は、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側に画
素ごとに設けられた透明画素電極ＩＴＯ１に対向し、液
晶ＬＣの光学的な状態は各画素電極ＩＴＯ１と共通透明
画素電極ＩＴＯ２との間の電位差（電界）に応答して変
化する。この共通透明画素電極ＩＴＯ２にはコモン電圧
Ｖcomが印加されるように構成されている。本実施例で
は、コモン電圧Ｖcomは映像信号線ＤＬに印加される最
小レベルの駆動電圧Ｖｄminと最大レベルの駆動電圧Ｖ
ｄmaxとの中間直流電位に設定されるが、映像信号駆動
回路で使用される集積回路の電源電圧を約半分に低減し
たい場合は、交流電圧を印加すれば良い。なお、共通透
明画素電極ＩＴＯ２の平面形状は図７、図８を参照され
たい。

【０１２３】《保持容量素子Ｃaddの構造》透明画素電
極ＩＴＯ１は、薄膜トランジスタＴＦＴと接続される端
部と反対側の端部において、隣りの走査信号線ＧＬと重
なるように形成されている。この重ね合わせは、図５か
らも明らかなように、透明画素電極ＩＴＯ１を一方の電
極ＰＬ２とし、隣りの走査信号線ＧＬを他方の電極ＰＬ
１とする保持容量素子（静電容量素子）Ｃaddを構成す
る。この保持容量素子Ｃaddの誘電体膜は、薄膜トラン
ジスタＴＦＴのゲート絶縁膜として使用される絶縁膜Ｇ
Ｉおよび陽極酸化膜ＡＯＦで構成されている。

【０１２４】保持容量素子Ｃaddは走査信号線ＧＬの第
２導電膜ｇ２の幅を広げた部分に形成されている。な
お、映像信号線ＤＬと交差する部分の第２導電膜ｇ２は
映像信号線ＤＬとの短絡の確率を小さくするため細くさ
れている。

【０１２５】保持容量素子Ｃaddの電極ＰＬ１の段差部
において透明画素電極ＩＴＯ１が断線しても、その段差
をまたがるように形成された第２導電膜ｄ２および第３
導電膜ｄ３で構成された島領域によってその不良は補償
される。

【０１２６】《ゲート端子部》図１１は表示マトリクス
の走査信号線ＧＬからその外部接続端子ＧＴＭまでの接
続構造を示す図であり、（Ａ）は平面であり（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ切断線における断面を示している。な
お、同図は図８下方付近に対応し、斜め配線の部分は便
宜状一直線状で表した。

【０１２７】ＡＯは写真処理用のマスクパターン、言い
換えれば選択的陽極酸化のホトレジストパターンであ
る。従って、このホトレジストは陽極酸化後除去され、
図に示すパターンＡＯは完成品としては残らないが、ゲ
ート配線ＧＬには断面図に示すように酸化膜ＡＯＦが選
択的に形成されるのでその軌跡が残る。平面図におい
て、ホトレジストの境界線ＡＯを基準にして左側はレジ
ストで覆い陽極酸化をしない領域、右側はレジストから
露出され陽極酸化される領域である。陽極酸化されたＡ
Ｌ層ｇ２は表面にその酸化物Ａｌ₂Ｏ₃膜ＡＯＦが形成さ
れ下方の導電部は体積が減少する。勿論、陽極酸化はそ
の導電部が残るように適切な時間、電圧などを設定して
行われる。マスクパターンＡＯは走査線ＧＬに単一の直
線では交差せず、クランク状に折れ曲がって交差させて
いる。

【０１２８】図中ＡＬ層ｇ２は、判り易くするためハッ
チを施してあるが、陽極化成されない領域は櫛状にパタ
ーニングされている。これは、Ａｌ層の幅が広いと表面
にホイスカが発生するので、１本１本の幅は狭くし、そ
れらを複数本並列に束ねた構成とすることにより、ホイ
スカの発生を防ぎつつ、断線の確率や導電率の犠牲を最
低限に押さえる狙いである。従って、本例では櫛の根本
に相当する部分もマスクＡＯに沿ってずらしている。

【０１２９】ゲート端子ＧＴＭは酸化珪素ＳＩＯ層と接
着性が良くＡｌ等よりも耐電触性の高いＣｒ層ｇ１と、
更にその表面を保護し画素電極ＩＴＯ１と同レベル（同
層、同時形成）の透明導電層ｄ１とで構成されている。
なお、ゲート絶縁膜ＧＩ上及びその側面部に形成された
導電層ｄ２及びｄ３は、導電層ｄ３やｄ２のエッチング
時ピンホール等が原因で導電層ｇ２やｇ１が一緒にエッ
チングされないようその領域をホトレジストで覆ってい
た結果として残っているものである。又、ゲート絶縁膜
ＧＩを乗り越えて右方向に延長されたＩＴＯ層ｄ１は同
様な対策を更に万全とさせたものである。

【０１３０】平面図において、ゲート絶縁膜ＧＩはその
境界線よりも右側に、保護膜ＰＳＶ１もその境界線より
も右側に形成されており、左端に位置する端子部ＧＴＭ
はそれらから露出し外部回路との電気的接触ができるよ
うになっている。図では、ゲート線ＧＬとゲート端子の
一つの対のみが示されているが、実際はこのような対が
図８に示すように上下に複数本並べられ端子群Ｔｇ（図
７、図８）が構成され、ゲート端子の左端は、製造過程
では、基板の切断領域ＣＴ１を越えて延長され配線ＳＨ
ｇによって短絡される。製造過程におけるこのような短
絡線ＳＨｇは陽極化成時の給電と、配向膜ＯＲＩ１のラ
ビング時等の静電破壊防止に役立つ。

【０１３１】《ドレイン端子ＤＴＭ》図１２は映像信号
線ＤＬからその外部接続端子ＤＴＭまでの接続を示す図
であり、（Ａ）はその平面を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
−Ｂ切断線における断面を示す。なお、同図は図８右上
付近に対応し、図面の向きは便宜上変えてあるが右端方
向が基板ＳＵＢ１の上端部（又は下端部）に該当する。

【０１３２】ＴＳＴｄは検査端子でありここには外部回
路は接続されないが、プローブ針等を接触できるよう配
線部より幅が広げられている。同様に、ドレイン端子Ｄ
ＴＭも外部回路との接続ができるよう配線部より幅が広
げられている。検査端子ＴＳＴｄと外部接続ドレイン端
子ＤＴＭは上下方向に千鳥状に複数交互に配列され、検
査端子ＴＳＴｄは図に示すとおり基板ＳＵＢ１の端部に
到達することなく終端しているが、ドレイン端子ＤＴＭ
は、図８に示すように端子群Ｔｄ（添字省略）を構成し
基板ＳＵＢ１の切断線ＣＴ１を越えて更に延長され、製
造過程中は静電破壊防止のためその全てが互いに配線Ｓ
Ｈｄによって短絡される。検査端子ＴＳＴｄが存在する
映像信号線ＤＬのマトリクスを挟んで反対側にはドレイ
ン接続端子が接続され、逆にドレイン接続端子ＤＴＭが
存在する映像信号線ＤＬのマトリクスを挟んで反対側に
は検査端子が接続される。

【０１３３】ドレイン接続端子ＤＴＭは前述したゲート
端子ＧＴＭと同様な理由でＣｒ層ｇ１及びＩＴＯ層ｄ１
の２層で形成されており、ゲート絶縁膜ＧＩを除去した
部分で映像信号線ＤＬと接続されている。ゲート絶縁膜
ＧＩの端部上に形成された半導体層ＡＳはゲート絶縁膜
ＧＩの縁をテーパ状にエッチングするためのものであ
る。端子ＤＴＭ上では外部回路との接続を行うため保護
膜ＰＳＶ１は勿論のこと取り除かれている。ＡＯは前述
した陽極酸化マスクでありその境界線はマトリクス全体
をを大きく囲むように形成され、図ではその境界線から
左側がマスクで覆われるが、この図で覆われない部分に
は層ｇ２が存在しないのでこのパターンは直接は関係し
ない。

【０１３４】マトリクス部からドレイン端子部ＤＴＭま
での引出配線は図９の（Ｃ）部にも示されるように、ド
レイン端子部ＤＴＭと同じレベルの層ｄ１，ｇ１のすぐ
上に映像信号線ＤＬと同じレベルの層ｄ２，ｄ３がシー
ルパターンＳＬの途中まで積層された構造になっている
が、これは断線の確率を最小限に押さえ、電触し易いＡ
ｌ層ｄ３を保護膜ＰＳＶ１やシールパターンＳＬででき
るだけ保護する狙いである。

【０１３５】《表示装置全体等価回路》表示マトリクス
部の等価回路とその周辺回路の結線図を図１３に示す。
同図は回路図ではあるが、実際の幾何学的配置に対応し
て描かれている。ＡＲは複数の画素を二次元状に配列し
たマトリクス・アレイである。

【０１３６】図中、Ｘは映像信号線ＤＬを意味し、添字
Ｇ、ＢおよびＲがそれぞれ緑、青および赤画素に対応し
て付加されている。Ｙは走査信号線ＧＬを意味し、添字
１，２，３，…，endは走査タイミングの順序に従って
付加されている。

【０１３７】映像信号線Ｘ（添字省略）は交互に上側
（または奇数）映像信号駆動回路Ｈｅ、下側（または偶
数）映像信号駆動回路Ｈｏに接続されている。

【０１３８】走査信号線Ｙ（添字省略）は垂直走査回路
Ｖに接続されている。

【０１３９】ＳＵＰは１つの電圧源から複数の分圧した
安定化された電圧源を得るための電源回路やホスト（上
位演算処理装置）からのＣＲＴ（陰極線管）用の情報を
ＴＦＴ液晶表示装置用の情報に交換する回路を含む回路
である。

【０１４０】《保持容量素子Ｃaddの働き》保持容量素
子Ｃaddは、薄膜トランジスタＴＦＴがスイッチングす
るとき、中点電位（画素電極電位）Ｖlcに対するゲート
電位変化ΔＶgの影響を低減するように働く。この様子
を式で表すと、次のようになる。

【０１４１】 ΔＶlc＝{Ｃgs/(Ｃgs+Ｃadd+Ｃpix)}×ΔＶg ここで、Ｃgsは薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極Ｇ
Ｔとソース電極ＳＤ１との間に形成される寄生容量、Ｃ
pixは透明画素電極ＩＴＯ１（ＰＩＸ）と共通透明画素
電極ＩＴＯ２（ＣＯＭ）との間に形成される容量、ΔＶ
lcはΔＶgによる画素電極電位の変化分を表わす。この
変化分ΔＶlcは液晶ＬＣに加わる直流成分の原因となる
が、保持容量Ｃaddを大きくすればする程、その値を小
さくすることができる。また、保持容量素子Ｃaddは放
電時間を長くする作用もあり、薄膜トランジスタＴＦＴ
がオフした後の映像情報を長く蓄積する。液晶ＬＣに印
加される直流成分の低減は、液晶ＬＣの寿命を向上し、
液晶表示画面の切り替え時に前の画像が残るいわゆる焼
き付きを低減することができる。

【０１４２】前述したように、ゲート電極ＧＴはｉ型半
導体層ＡＳを完全に覆うよう大きくされている分、ソー
ス電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２とのオーバラップ面
積が増え、従って寄生容量Ｃgsが大きくなり、中点電位
Ｖlcはゲート（走査）信号Ｖgの影響を受け易くなると
いう逆効果が生じる。しかし、保持容量素子Ｃaddを設
けることによりこのデメリットも解消することができ
る。

【０１４３】保持容量素子Ｃaddの保持容量は、画素の
書込特性から、液晶容量Ｃpixに対して４〜８倍（４・Ｃ
pix＜Ｃadd＜８・Ｃpix）、寄生容量Ｃgsに対して８〜３
２倍（８・Ｃgs＜Ｃadd＜３２・Ｃgs）程度の値に設定す
る。

【０１４４】保持容量電極線としてのみ使用される初段
の走査信号線ＧＬ（Ｙ₀）は共通透明画素電極ＩＴＯ２
（Ｖcom）と同じ電位にする。図８の例では、初段の走
査信号線は端子ＧＴ０、引出線ＩＮＴ、端子ＤＴ０及び
外部配線を通じて共通電極ＣＯＭに短絡される。或い
は、初段の保持容量電極線Ｙ₀は最終段の走査信号線Ｙe
ndに接続、Ｖcom以外の直流電位点（交流接地点）に接
続するかまたは垂直走査回路Ｖから１つ余分に走査パル
スＹ₀を受けるように接続してもよい。

【０１４５】《製造方法》つぎに、上述した液晶表示装
置の基板ＳＵＢ１側の製造方法について図１４〜図１６
を参照して説明する。なお同図において、中央の文字は
工程名の略称であり、左側は図４に示す画素部分、右側
は図１１に示すゲート端子付近の断面形状でみた加工の
流れを示す。工程Ｄを除き工程Ａ〜工程Ｉは各写真処理
に対応して区分けしたもので、各工程のいずれの断面図
も写真処理後の加工が終わりフォトレジストを除去した
段階を示している。なお、写真処理とは本説明ではフォ
トレジストの塗布からマスクを使用した選択露光を経て
それを現像するまでの一連の作業を示すものとし、繰返
しの説明は避ける。以下区分けした工程に従って、説明
する。

【０１４６】工程Ａ、図１４ ７０５９ガラス（商品名）からなる下部透明ガラス基板
ＳＵＢ１の両面に酸化シリコン膜ＳＩＯをディップ処理
により設けたのち、５００℃、６０分間のベークを行な
う。下部透明ガラス基板ＳＵＢ１上に膜厚が１１００Å
のクロムからなる第１導電膜ｇ１をスパッタリングによ
り設け、写真処理後、エッチング液として硝酸第２セリ
ウムアンモニウム溶液で第１導電膜ｇ１を選択的にエッ
チングする。それによって、ゲート端子ＧＴＭ、ドレイ
ン端子ＤＴＭ、ゲート端子ＧＴＭを接続する陽極酸化バ
スラインＳＨｇ、ドレイン端子ＤＴＭを短絡するバスラ
インＳＨｄ、陽極酸化バスラインＳＨｇに接続された陽
極酸化パッド（図示せず）を形成する。

【０１４７】工程Ｂ、図１４ 膜厚が２８００ÅのＡｌ−Ｐｄ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等からなる第２導電膜ｇ２
をスパッタリングにより設ける。写真処理後、リン酸と
硝酸と氷酢酸との混酸液で第２導電膜ｇ２を選択的にエ
ッチングする。

【０１４８】工程Ｃ、図１４ 写真処理後（前述した陽極酸化マスクＡＯ形成後）、３
％酒石酸をアンモニアによりＰＨ６.２５±０.０５に調
整した溶液をエチレングリコール液で１：９に稀釈した
液からなる陽極酸化液中に基板ＳＵＢ１を浸漬し、化成
電流密度が０.５ｍＡ／ｃｍ²になるように調整する（定
電流化成）。次に所定のＡｌ₂Ｏ₃膜厚が得られるのに必
要な化成電圧１２５Ｖに達するまで陽極酸化を行う。そ
の後この状態で数１０分保持することが望ましい（定電
圧化成）。これは均一なＡｌ₂Ｏ₃膜を得る上で大事なこ
とである。それによって、導電膜ｇ２を陽極酸化され、
走査信号線ＧＬ、ゲート電極ＧＴおよび電極ＰＬ１上に
膜厚が１８００Åの陽極酸化膜ＡＯＦが形成される。

【０１４９】工程Ｄ、図１５ プラズマＣＶＤ装置にアンモニアガス、シランガス、窒
素ガスを導入して、膜厚が２０００Åの窒化Ｓｉ膜を設
け、プラズマＣＶＤ装置にシランガス、水素ガスを導入
して、膜厚が２０００Åのｉ型非晶質Ｓｉ膜を設けたの
ち、プラズマＣＶＤ装置に水素ガス、ホスフィンガスを
導入して、膜厚が３００ÅのＮ(＋)型非晶質Ｓｉ膜を設
ける。

【０１５０】工程Ｅ、図１５ 写真処理後、ドライエッチングガスとしてＳＦ₆、ＣＣ
ｌ₄を使用してＮ(＋)型非晶質Ｓｉ膜、ｉ型非晶質Ｓｉ
膜を選択的にエッチングすることにより、ｉ型半導体層
ＡＳの島を形成する。

【０１５１】工程Ｆ、図１５ 写真処理後、ドライエッチングガスとしてＳＦ₆を使用
して、窒化Ｓｉ膜を選択的にエッチングする。

【０１５２】工程Ｇ、図１６ 膜厚が１４００ÅのＩＴＯ膜からなる第１導電膜ｄ１を
スパッタリングにより設ける。写真処理後、エッチング
液として塩酸と硝酸との混酸液で第１導電膜ｄ１を選択
的にエッチングすることにより、ゲート端子ＧＴＭ、ド
レイン端子ＤＴＭの最上層および透明画素電極ＩＴＯ１
を形成する。

【０１５３】工程Ｈ、図１６ 膜厚が６００ÅのＣｒからなる第２導電膜ｄ２をスパッ
タリングにより設け、さらに膜厚が４０００ÅのＡｌ−
Ｐｄ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ等からなる第３導電膜ｄ３をスパッタリングにより設
ける。写真処理後、第３導電膜ｄ３を工程Ｂと同様な液
でエッチングし、第２導電膜ｄ２を工程Ａと同様な液で
エッチングし、映像信号線ＤＬ、ソース電極ＳＤ１、ド
レイン電極ＳＤ２を形成する。つぎに、ドライエッチン
グ装置にＣＣｌ₄、ＳＦ₆を導入して、Ｎ(＋)型非晶質Ｓ
ｉ膜をエッチングすることにより、ソースとドレイン間
のＮ(＋)型半導体層ｄ０を選択的に除去する。

【０１５４】工程Ｉ、図１６ プラズマＣＶＤ装置にアンモニアガス、シランガス、窒
素ガスを導入して、膜厚が１μｍの窒化Ｓｉ膜を設け
る。写真処理後、ドライエッチングガスとしてＳＦ₆を
使用した写真蝕刻技術で窒化Ｓｉ膜を選択的にエッチン
グすることによって、保護膜ＰＳＶ１を形成する。

【０１５５】《液晶表示モジュールの全体構成》図１７
は、液晶表示モジュールＭＤＬの各構成部品を示す分解
斜視図である。

【０１５６】ＳＨＤは金属板から成る枠状のシールドケ
ース（メタルフレーム）、ＬＣＷその表示窓、ＰＮＬは
液晶表示パネル、ＳＰＢは光拡散板、ＭＦＲは中間フレ
ーム、ＢＬはバックライト、ＢＬＳはバックライト支持
体、ＬＣＡは下側ケースであり、図に示すような上下の
配置関係で各部材が積み重ねられてモジュールＭＤＬが
組み立てられる。

【０１５７】モジュールＭＤＬは、シールドケースＳＨ
Ｄに設けられた爪ＣＬとフックＦＫによって全体が固定
されるようになっている。

【０１５８】中間フレームＭＦＲは表示窓ＬＣＷに対応
する開口が設けられるように枠状に形成され、その枠部
分には拡散板ＳＰＢ、バックライト支持体ＢＬＳ並びに
各種回路部品の形状や厚みに応じた凹凸や、放熱用の開
口が設けられている。

【０１５９】下側ケースＬＣＡはバックライト光の反射
体も兼ねており、効率のよい反射ができるよう、蛍光管
ＢＬに対応して反射山ＲＭが形成されている。

【０１６０】《表示パネルＰＮＬと駆動回路基板ＰＣＢ
１》図１８は、図６等に示した表示パネルＰＮＬに映像
信号駆動回路Ｈｅ、Ｈｏと垂直走査回路Ｖを接続した状
態を示す上面図である。

【０１６１】ＣＨＩは表示パネルＰＮＬを駆動させる駆
動ＩＣチップ（下側の３個は垂直走査回路側の駆動ＩＣ
チップ、左右の６個ずつは映像信号駆動回路側の駆動Ｉ
Ｃチップ）である。ＴＣＰは図１９、図２０で後述する
ように駆動用ＩＣチップＣＨＩがテープ・オートメイテ
ィド・ボンディング法（ＴＡＢ）により実装されたテー
プキャリアパッケージ、ＰＣＢ１は上記ＴＣＰやコンデ
ンサＣＤＳ等が実装された駆動回路基板で、３つに分割
されている。ＦＧＰはフレームグランドパッドであり、
シールドケースＳＨＤに切り込んで設けられたバネ状の
破片ＦＧが半田付けされる。ＦＣは下側の駆動回路基板
ＰＣＢ１と左側の駆動回路基板ＰＣＢ１、および下側の
駆動回路基板ＰＣＢ１と右側の駆動回路基板ＰＣＢ１と
を電気的に接続するフラットケーブルである。フラット
ケーブルＦＣとしては図に示すように、複数のリード線
（りん青銅の素材にＳｎ鍍金を施したもの）をストライ
プ状のポリエチレン層とポリビニルアルコール層とでサ
ンドイッチして支持したものを使用する。

【０１６２】《ＴＣＰの接続構造》図１９は走査信号駆
動回路Ｖや映像信号駆動回路Ｈｅ，Ｈｏを構成する、集
積回路チップＣＨＩがフレキシブル配線基板に搭載され
たテープキャリアパッケージＴＣＰの断面構造を示す図
であり、図２０はそれを液晶表示パネルの、本例では映
像信号回路用端子ＤＴＭに接続した状態を示す要部断面
図である。

【０１６３】同図において、ＴＴＢは集積回路ＣＨＩの
入力端子・配線部であり、ＴＴＭは集積回路ＣＨＩの出
力端子・配線部であり、例えばＣｕから成り、それぞれ
の内側の先端部（通称インナーリード）には集積回路Ｃ
ＨＩのボンディングパッドＰＡＤがいわゆるフェースダ
ウンボンディング法により接続される。端子ＴＴＢ，Ｔ
ＴＭの外側の先端部（通称アウターリード）はそれぞれ
半導体集積回路チップＣＨＩの入力及び出力に対応し、
半田付け等によりＣＲＴ／ＴＦＴ変換回路・電源回路Ｓ
ＵＰに、異方性導電膜ＡＣＦによって液晶表示パネルＰ
ＮＬに接続される。パッケージＴＣＰは、その先端部が
パネルＰＮＬ側の接続端子ＤＴＭを露出した保護膜ＰＳ
Ｖ１を覆うようにパネルに接続されており、従って、外
部接続端子ＤＴＭ（ＧＴＭ）は保護膜ＰＳＶ１かパッケ
ージＴＣＰの少なくとも一方で覆われるので電触に対し
て強くなる。

【０１６４】ＢＦ１はポリイミド等からなるベースフィ
ルムであり、ＳＲＳは半田付けの際半田が余計なところ
へつかないようにマスクするためのソルダレジスト膜で
ある。シールパターンＳＬの外側の上下ガラス基板の隙
間は洗浄後エポキシ樹脂ＥＰＸ等により保護され、パッ
ケージＴＣＰと上側基板ＳＵＢ２の間には更にシリコー
ン樹脂ＳＩＬが充填され保護が多重化されている。

【０１６５】《駆動回路基板ＰＣＢ２》中間フレームＭ
ＦＲに保持・収納される液晶表示部ＬＣＤの駆動回路基
板ＰＣＢ２は、図２１に示すように、Ｌ字形をしてお
り、ＩＣ、コンデンサ、抵抗等の電子部品が搭載されて
いる。この駆動回路基板ＰＣＢ２には、１つの電圧源か
ら複数の分圧した安定化された電圧源を得るための電源
回路や、ホスト（上位演算処理装置）からのＣＲＴ（陰
極線管）用の情報をＴＦＴ液晶表示装置用の情報に変換
する回路を含む回路ＳＵＰが搭載されている。ＣＪは外
部と接続される図示しないコネクタが接続されるコネク
タ接続部である。駆動回路基板ＰＣＢ２とインバータ回
路基板ＰＣＢ３とはバックライトケーブルにより中間フ
レームＭＦＲに設けたコネクタ穴を介して電気的に接続
される。

【０１６６】駆動回路基板ＰＣＢ１と駆動回路基板ＰＣ
Ｂ２とは折り曲げ可能なフラットケーブルＦＣにより電
気的に接続されている。組立て時、駆動回路基板ＰＣＢ
２は、フラットケーブルＦＣを180°折り曲げることに
より駆動回路基板ＰＣＢ１の裏側に重ねられ、中間フレ
ームＭＦＲの所定の凹部に嵌合される。

【０１６７】以上、本発明者によってなされた発明を、
実施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、前記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、図３〜図２１に示した上記実施例では、アクテ
ィブ・マトリクス方式のカラー液晶表示装置を例に挙げ
て説明したが、単純マトリクス方式の液晶表示装置やモ
ノクロの液晶表示装置、あるいはプラズマディスプレイ
装置等の表示装置にも適用可能である。

【０１６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高遮光率でかつ表面反射率が低く、膜厚小の黒色遮光膜
からなるブラックマトリクスを有する基板、および基板
を含んでなる液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置
等の表示装置を、低コストでかつ高スループットで提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｈ）は、本発明のブラックマトリク
スを有する基板の製造方法の第１の実施例を示す工程断
面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｈ）は、本発明のブラックマトリク
スを有する基板の製造方法の第２の実施例を示す工程断
面図である。

【図３】この発明が適用されるアクティブ・マトリック
ス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部の一画素とそ
の周辺を示す要部平面図である。

【図４】図３の３−３切断線における１画素とその周辺
を示す断面図である。

【図５】図３の４−４切断線における付加容量Ｃaddの
断面図である。

【図６】表示パネルのマトリクス周辺部の構成を説明す
るための平面図である。

【図７】図６の周辺部をやや誇張し更に具体的に説明す
るためのパネル平面図である。

【図８】上下基板の電気的接続部を含む表示パネルの角
部の拡大平面図である。

【図９】マトリクスの画素部を中央に、両側にパネル角
付近と映像信号端子部付近を示す断面図である。

【図１０】左側に走査信号端子、右側に外部接続端子の
無いパネル縁部分を示す断面図である。

【図１１】ゲート端子ＧＴＭとゲート配線ＧＬの接続部
近辺を示す平面と断面の図である。

【図１２】ドレイン端子ＤＴＭと映像信号線ＤＬとの接
続部付近を示す平面と断面の図である。

【図１３】アクティブ・マトリックス方式のカラー液晶
表示装置のマトリクス部とその周辺を含む回路図であ
る。

【図１４】基板ＳＵＢ１側の工程Ａ〜Ｃの製造工程を示
す画素部とゲート端子部の断面図のフローチャートであ
る。

【図１５】基板ＳＵＢ１側の工程Ｄ〜Ｆの製造工程を示
す画素部とゲート端子部の断面図のフローチャートであ
る。

【図１６】基板ＳＵＢ１側の工程Ｇ〜Ｉの製造工程を示
す画素部とゲート端子部の断面図のフローチャートであ
る。

【図１７】液晶表示モジュールの分解斜視図である。

【図１８】液晶表示パネルに周辺の駆動回路を実装した
状態を示す上面図である。

【図１９】駆動回路を構成する集積回路チップＣＨＩが
フレキシブル配線基板に搭載されたテープキャリアパッ
ケージＴＣＰの断面構造を示す図である。

【図２０】テープキャリアパッケージＴＣＰを液晶表示
パネルＰＮＬの映像信号回路用端子ＤＴＭに接続した状
態を示す要部断面図である。

【図２１】周辺駆動回路基板ＰＣＢ１（上面が見える）
と電源回路回路基板ＰＣＢ２（下面が見える）との接続
状態を示す上面図である。

【図２２】（Ａ）〜（Ｈ）は、従来のブラックマトリク
スを有する基板の製造方法の第１の例を示す工程断面図
である。

【図２３】（Ａ）〜（Ｄ）は、従来のブラックマトリク
スを有する基板の製造方法の第２の例を示す工程断面図
である。

【符号の説明】

ＳＵＢ２…透明ガラス基板、ＰＲ…ホトレジスト膜、Ｐ
Ｍ…ホトマスク、Ｌ…光、ＢＭ′…黒色遮光膜、ＢＭ…
ブラックマトリクス、ＦＩＬ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）…
カラーフィルタ、ＰＳＶ２…保護膜、ＩＴＯ２…透明画
素電極、ＯＲＩ２…配向膜。

フロントページの続き (72)発明者 久慈 卓見 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 清水 浩雅 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 金坂 和美 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 渡辺 芳久 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 松山 茂 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 廣瀬 秀幸 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可視領域の光に対する光学濃度が２．０以
   上であり、かつ、膜厚が１．０μｍ以下である黒色遮光
   膜からなるブラックマトリクスを有する基板。
2. 【請求項２】可視領域の光に対する光学濃度が２．０以
   上であり、かつ、膜厚が１．０μｍ以下である黒色遮光
   膜からなるブラックマトリクスを有する基板を含んでな
   る液晶表示装置。
3. 【請求項３】基板上にホトレジスト膜を塗布、形成する
   第１の工程と、上記ホトレジスト膜を露光、現像して所
   定のパターンに形成する第２の工程と、所定のパターン
   の上記ホトレジスト膜を形成した上記基板上に黒色遮光
   膜を一面に形成する第３の工程と、上記ホトレジスト膜
   をその上の上記黒色遮光膜と共に除去して、残存する黒
   色遮光膜からなる所定のパターンのブラックマトリクス
   を形成する第４の工程とを含んでなるブラックマトリク
   スを有する基板の製造方法。
4. 【請求項４】透明基板上にネガ型ホトレジスト膜を塗
   布、形成する第１の工程と、上記ホトレジスト膜を露
   光、現像して所定のパターンに形成する第２の工程と、
   所定のパターンの上記ホトレジスト膜を形成した上記基
   板上に黒色遮光膜を一面に形成する第３の工程と、上記
   黒色遮光膜を浸透して上記ホトレジスト膜を膨潤、溶解
   させるエッチング液に浸漬し、かつ、高圧水スプレー、
   超音波振動を印加した水スプレーまたは流水の少なくと
   も一方を用いて上記ホトレジスト膜をその上の上記黒色
   遮光膜と共に剥離、除去して、残存する黒色遮光膜から
   なる所定のパターンのブラックマトリクスを形成する第
   ４の工程とを含んでなるブラックマトリクスを有する基
   板の製造方法。
5. 【請求項５】透明基板上にポジ型ホトレジスト膜を塗
   布、形成する第１の工程と、上記ホトレジスト膜を露
   光、現像して所定のパターンに形成する第２の工程と、
   所定のパターンの上記ホトレジスト膜を形成した上記基
   板上に黒色遮光膜を一面に形成する第３の工程と、上記
   透明基板のホトレジスト膜を形成した側と反対側の面か
   ら一面に光を照射して上記ホトレジスト膜を露光した
   後、所定の現像液を用いて現像して上記ホトレジスト膜
   を膨潤、溶解させ、上記ホトレジスト膜をその上の上記
   黒色遮光膜と共に剥離、除去して、残存する黒色遮光膜
   からなる所定のパターンのブラックマトリクスを形成す
   る第４の工程とを含んでなるブラックマトリクスを有す
   る基板の製造方法。
6. 【請求項６】上記黒色遮光膜が、球状粒子換算での平均
   粒径０．３μｍ以下のリン片状または不定形の黒鉛粒子
   を５ｗｔ％以上含有したコロイダル溶液を塗布して形成
   した請求項３、４または５記載のブラックマトリクスを
   有する基板の製造方法。
7. 【請求項７】上記第４の工程により所定のパターンの上
   記ブラックマトリクスを形成した上記基板上に、顔料を
   分散したホトレジスト膜を塗布、露光、現像して少なく
   とも１色のカラーフィルタを形成するか、透明ホトレジ
   スト膜を塗布、露光、現像、着色して少なくとも１色の
   カラーフィルタを形成するか、または顔料を分散したイ
   ンクを印刷して少なくとも１色のカラーフィルタを形成
   する第５の工程と、上記ブラックマトリクスおよび上記
   カラーフィルタを形成した上記基板上に保護膜を形成す
   る第６の工程と、上記保護膜上に透明導電膜からなる電
   極を形成する第７の工程と、その上に配向膜を形成する
   第８の工程をさらに含んでなる請求項３、４、５または
   ６記載のブラックマトリクスを有する基板の製造方法。