JPH0876106A

JPH0876106A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0876106A
Application number: JP23862894A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kamio; 優神尾; Katsumi Komiyama; 克美小宮山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1994-09-07
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】アクティブマトリクス方式のカラー液晶表示
装置において、素子基板と対向基板のアライメントを容
易にする。【構成】素子基板の個々の画素電極７上に導電性カラ
ーフィルター８を形成し、該フィルター表面をラビング
処理して素子基板側の配向膜を兼ねる。【効果】駆動電圧の上昇や、隣接ビット間のリーク電
流発生等の問題を生じることなく、素子基板の配向膜形
成工程が省略され、素子基板と対向基板のアライメント
に高精度が要求されないため、製造工程が簡素化し、コ
ストダウンが図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像や画像をフルカラ
ーで表示するアクティブマトリクス方式のカラー液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン等に用いられるマトリクス
型の液晶表示装置の駆動方式としては、単純マトリクス
方式及びアクティブマトリクス方式がある。アクティブ
マトリクス方式は、単純マトリクス方式で生ずる走査線
間のクロストークを防止するため、各画素毎にスイッチ
ング素子を設けた方式である。

【０００３】図３に従来のアクティブマトリクス方式の
カラー液晶表示装置の液晶パネルの模式的断面図を示
す。図中、１は素子基板、２は薄膜トランジスタ（以下
「ＴＦＴ」と記す）のドレイン領域、３はＴＦＴのソー
ス領域、４はＴＦＴのチャネル領域、５はゲート電極、
６は信号線、７は画素電極、９は絶縁層、１０は配向
膜、１１は対向電極、１２は対向基板、１３は液晶、１
４はカラーフィルター、１５は平坦化層、１６はパッシ
ベーション膜である。尚、ＴＦＴは半導体の種類により
ソース及びドレインが決定するが、本明細書中では便宜
上信号線側をソース、画素電極側をドレインとして説明
する。

【０００４】従来のアクティブマトリクス方式のカラー
液晶表示装置では、液晶パネルはＴＦＴ及び画素電極７
が形成された素子基板１と、カラーフィルター１４上に
平坦化層１５を介して対向電極１１、更には配向膜１０
が形成された対向基板１２とが一対となり、これらの間
に液晶１３が封入された構成となっている。

【０００５】このような液晶表示装置においては、画素
電極７は素子基板１に形成され、各画素に対応して配置
するカラーフィルター１４は対向基板１２に形成されて
いるため、両基板を対向配置する際のアライメントは、
カラーフィルター１４と画素電極７とのズレ許容値以下
で行なわなければならない。特にビデオカメラのビュー
ファインダーやプロジェクター等に用いられるカラー液
晶表示装置では、近年１０万画素から３０万画素という
ように画素が高密度化するに従い、画素サイズが４０μ
ｍ□程度から２０μｍ□程度へと微細になる傾向があ
る。その結果、両基板の組み立てにはアライメント精度
が±１μｍ以下といった高精度が要求され、これを実現
するに際して技術的な困難さから歩留が著しく低下して
いた。

【０００６】このような問題を解決する手段として、本
出願人は、特開昭６０−１８２４１８号公報、同１８４
２２８号公報に開示したように、素子基板の画素電極上
にカラーフィルターと配向膜を兼ねる、ポリビニルアル
コール（ＰＶＡ）を染色してなるカラーフィルターを提
案した。この構成では、高精度なアライメントが必要で
ない上、従来の素子基板側の配向膜の形成工程が不要と
なるため、製造上の長所もあった。

【０００７】しかしながら、上記構成では、画素電極上
に絶縁性のカラーフィルターを形成するために、液晶の
駆動電圧が高くなるという問題があった。

【０００８】一方、液晶の駆動電圧を低くする試みとし
て、特開平２−１０３２６号公報、特開平４−５７０２
５号公報、同３５９２２５号公報、特開平５−３４６９
８号公報に開示されているように、配向膜に導電性高分
子膜を用いる構成が提案されている。

【０００９】しかしながら、これらの構成では、駆動電
圧の低下は認められるものの、画素電極上にカラーフィ
ルターを形成し、更に配向膜を形成するために工程が複
雑になり、製造コストが高くなるという問題があった。
また、これらの構成の配向膜は製造工程上、パターニン
グが困難で画素電極上に全面に形成されるため、隣接ビ
ット間の電流リークが発生し、表示品位の低下をもたら
すという問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みて提案されたものであり、その目的は、簡便な製
造工程により、歩留良く、低コストで高品質のアクティ
ブマトリクス方式のカラー液晶表示装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、アクティブマ
トリクス方式のカラー液晶表示装置において、素子基板
の画素電極上に導電性のカラーフィルターを形成し、該
フィルターが配向膜を兼ねることを特徴とする。

【００１２】本発明のカラー液晶表示装置によれば、画
素電極上にカラーフィルターを形成しているため、対向
基板と素子基板との精密なアライメントが不要となる。
またカラーフィルターが配向膜を兼ねるため、カラーフ
ィルター形成後に平坦化層や配向膜を形成するための工
程が不要となり、製造工程が簡素化される。更に、該カ
ラーフィルターは導電性であるため、画素電極上に形成
しても液晶の駆動電圧の上昇がなく、しかも、個々の画
素電極上にパターニングされて形成されているため、隣
接ビット間で導通がなく、リーク電流が発生しない。

【００１３】本発明において用いられる導電性カラーフ
ィルターは、ラビング処理により配向性付与可能な感光
性樹脂を導電化及び着色し、これをフォトリソ工程によ
りパターニングするものである。

【００１４】本発明に用いる導電性材料としては、樹脂
に溶解又は分散可能な材料を適宜選択することができ
る。例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｎｉ，Ｔ
ｉ等の金属材料、Ｓｉ，Ｉｎ，Ｎｉ，Ｔｉ等の遷移金属
酸化物及びこれらに原子価の異なる酸化物を固溶させた
材料、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアルキルチ
オフェン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリ−ｐ−フェニレ
ンビニレン、ポリ−２，５−ジアルコキシ−ｐ−フェニ
レンビニレン、ポリアニリン、ポリアリレンビニレン、
ポリアセチレン及びこれらの誘導体等の高分子材料が挙
げられる。

【００１５】本発明において特に有用な導電性材料とし
ては、可視光波長域（４００〜７００ｎｍ）において光
吸収特性を示し、材料自身がカラーフィルター膜として
の機能を有し、且つ可溶性があり、特に可溶性樹脂に溶
解可能な導電性樹脂が好ましく用いられる。

【００１６】本発明に係る導電性カラーフィルターを構
成する感光性樹脂材料としては、カゼイン、ゼラチン、
フィッシュグリュー等に感光剤として重クロム酸アンモ
ニウムを添加した樹脂、ポリビニルアルコール及びポリ
ビニルピロリドン等の高分子母材にジアゾ化合物を添加
した樹脂、感光性ポリイミド樹脂、感光性ポリアミド樹
脂、感化ゴム系フォトレジスト、フェノールノボラック
系フォトレジスト或いは電子線フォトレジスト［（メ
タ）アクリレート（モノマー、オリゴマー、プレポリマ
ー）エポキシ化−１，４−ポリブタジエン等］等から適
宜選択することができる。

【００１７】本発明において特に有用な感光性樹脂とし
ては、ラビング処理により容易に配向性を付与すること
が可能であり、機械的特性を始め、耐熱性、耐光性、耐
溶剤性等の耐久性に優れた感光性ポリイミド樹脂や感光
性ポリアミド樹脂等が挙げられる。

【００１８】本発明において導電性カラーフィルターに
用いられる着色材料としては、アゾ系、アントラキノン
系、フタロシアニン系、キナクリドン系、イソインドリ
ノン系、ジオキサジン系、ペリレン系、ペリノン系、チ
オインジコ系、ピロコリン系、フルオルビン系、キノフ
タロン系等の染顔料が挙げられる。

【００１９】これらの着色材料は、前述した感光性樹脂
に導電性材料を溶解後、必要に応じて所望とする分光特
性に従い、０〜５０重量％程度の割合で樹脂中に配合す
るのが望ましい。

【００２０】本発明において、カラーフィルターの厚み
は通常０．５〜５μｍ程度、好ましくは１〜２μｍ程度
である。

【００２１】本発明において、ＴＦＴの活性層としては
アモルファスＳｉ、多結晶Ｓｉ、単結晶Ｓｉが好ましく
用いられる。これらの製造方法、或いは素子基板への堆
積方法については、現在行なわれているいずれの方法で
も好適に用いられるが、多孔質Ｓｉを基体としてエピタ
キシャル成長させて得られる単結晶Ｓｉ薄膜が、液晶駆
動回路及びその他の周辺駆動回路を同時に同一基板上に
作成することができるため、非常に好適に用いられる。

【００２２】

【実施例】

［実施例１］図１に本発明第１の実施例のカラー液晶表
示装置の液晶パネルの模式断面図を示す。同図におい
て、２はドレイン領域、３はソース領域、４はチャネル
領域、５はゲート電極、６は信号線、７は画素電極、８
は導電性カラーフィルター、９，１７は絶縁層、１０は
配向膜、１１は対向電極、１２は対向基板、１３は液晶
である。

【００２３】本実施例においては、素子基板として多孔
質Ｓｉ基体を用い、この上にエピタキシャル成長させて
得られた単結晶Ｓｉ薄膜を、ＴＦＴの活性層として用い
た。その製造方法は特開平５−２１３３８号公報に開示
されている方法であり、具体的には、先ず、Ｓｉ単結晶
基体をＨＦ溶液を用いた陽極酸化法によって多孔質化す
る。次に多孔質Ｓｉ基体の上にエピタキシャル成長させ
て単結晶Ｓｉ薄膜を形成する。更に、上記単結晶Ｓｉ薄
膜表面を酸化した後、最終的に基板を構成するＳｉ基体
を用意し、単結晶Ｓｉ表面の酸化膜であるＳｉＯ₂１７
と上記基体を貼り合わせる。

【００２４】多孔質Ｓｉ基体を全部エッチング等の手段
で除去することで薄膜単結晶Ｓｉ層を有する素子基板が
得られる。本実施例ではこの素子基板の単結晶Ｓｉ層を
部分酸化法或いは島状にエッチングすることにより分離
しＴＦＴを形成した。

【００２５】この素子基板上にＳｉＯ₂（本実施例では
ＳｉＯ₂を用いて説明するが、ＳｉＮ_x等の無機透明部材
或は有機樹脂等でもかまわない）からなる絶縁層９を形
成した後、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄ
ｅ）からなる画素電極７、ＳｉＮ_x からなるパッシベー
ション膜１６を作成した。

【００２６】次に、画素電極７上に導電性カラーフィル
ター８を形成した。即ち、青色の導電性カラーフィルタ
ーの形成は、導電性高分子材料としてポリ−ｐ−フェニ
レンを用い、これを感光性ポリイミド樹脂であるＰＡ−
１０００（宇部興産（株）製、固形分１０％、溶媒ＮＭ
Ｐ）に重量比１対１の割合で混合溶解後、更に青色着色
材料としてメタルフリーフタロシアニンを１０重量％混
合分散させた。

【００２７】この青色導電性樹脂を素子基板上にスピン
ナー塗布法により２μｍの膜厚に塗布した。次に８０℃
３０分間のプリベーク後、画素電極パターンに対応した
マスクを介して高圧水銀灯にて露光した。露光終了後専
用現像液で現像し、専用リンス液にてリンス処理した
後、１５０℃３０分間のポストベークを行ない青色の導
電性カラーフィルターの形成を行なった。

【００２８】続いて、青色の導電性カラーフィルターの
形成された素子基板上に、第２色目として緑色の導電性
カラーフィルターの形成を行なった。導電性高分子材料
としてポリ−ｐ−フェニレンビニレン、緑色着色材料と
して銅フタロシアニンを用いる以外は青色のフィルター
と同じ方法で緑色の導電性カラーフィルターを形成し
た。

【００２９】次に、第３色目として赤色の導電性カラー
フィルターを形成した。導電性高分子材料としてポリ−
２，５−ジアルコキシ−ｐ−フェニレンビニレン、赤色
着色材料としてイルガジンレッド（商品名；チバガイギ
ー製、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７１１２７）を用いた以外は上記
青色、緑色のフィルターと同様にして赤色の導電性カラ
ーフィルターを形成した。

【００３０】一方、対向基板１２として低膨張ガラスで
ある旭ガラス（株）製ＡＬガラスを使用した基板上に対
向電極１１となるＩＴＯを形成し更に配向膜１０を形成
した。この対向基板１２と上記３色のカラーフィルター
を形成した素子基板１とをそれぞれ公知のラビング処理
により配向処理し、両基板をシール材を介して貼り合わ
せ液晶セルを組み立てた。この組み立てに際し、両基板
の精密なアライメントは不要であった。その後、これに
ＴＮ型液晶（チッソ（株）製，ＫＮ−５０４１）を注入
し、封口まで行なった。

【００３１】更に、透過型液晶パネルとするために、本
実施例では素子基板のうち画像領域に対応する部分の多
孔質Ｓｉをエッチングにより除去した。除去した部分は
樹脂等で補強し、液晶パネルを完成した。

【００３２】このようにして作製したカラー液晶表示装
置は、素子基板と対向基板１２の組み立てに際して精密
なアライメントが不要となり、組み立て歩留が向上し
た。更に導電性カラーフィルター８が配向膜としての機
能を有するために、製造工程が簡略化できた。また本実
施例のカラー液晶表示装置の駆動電圧を測定したとこ
ろ、画素電極７上にカラーフィルターを形成することに
よる駆動電圧の上昇はほとんど認められなかった。同時
に、隣接ビット間のリーク電流も発生しておらず、良好
な画像が得られた。

【００３３】［実施例２］実施例１において、感光性ポ
リイミド樹脂としてＰＩ−４００（宇部興産（株）製，
固形分８．５％、溶媒ＮＭＰ）を用いた以外は全て同様
にして液晶パネルを作製したところ、実施例１と同等の
効果が得られた。

【００３４】［実施例３］図２に本発明第３の実施例の
液晶パネルの断面図を示す。図中実施例１と同じ部材に
は同じ符号を付した。

【００３５】本実施例においては、素子基板１としてガ
ラス基板を用い、ＴＦＴの活性層としてアモルファスＳ
ｉを用いた。

【００３６】本実施例では、ガラス基板上に逆スタガー
型ＴＦＴを形成し、次に画素電極７とパッシベーション
膜１６を形成した。次に、実施例１と同様な方法で、対
応する各画素電極７上に青、緑、赤の３色からなる導電
性カラーフィルターを形成した。本実施例に用いた導電
性カラーフィルターは低温で形成できるため、活性層と
してアモルファスＳｉを用いた場合には特に有効であ
る。

【００３７】実施例１と同様にして対向基板を作製し、
液晶パネルを完成した。

【００３８】このようにして得られた本実施例のカラー
液晶表示装置は、実施例１と同等の効果が得られた。

【００３９】［実施例４］本実施例では図１に示したよ
うな構成において、素子基板１として透明な石英基板を
用い、この上に多結晶Ｓｉの活性層を形成し、表面を酸
化してゲート絶縁膜を形成した後、多結晶Ｓｉからなる
ゲート電極５、絶縁層９を形成した。

【００４０】次に実施例１と同様な方法で、対応する画
素電極７上に青、緑、赤の３色からなる導電性カラーフ
ィルターを形成し、引き続き実施例１と同様の工程で液
晶パネルを完成した。

【００４１】このようにして得られた本実施例のカラー
液晶表示装置も、実施例１と同等の効果が得られた。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導電性カラーフィルターを画素電極上に設けて配向膜を
兼ねることにより、（１）素子基板と対向基板を組み立
てる際に、精密なアライメントが不要であるため、簡便
な方法で作業を行なうことができ、コストダウンが図ら
れる、（２）カラーフィルター上に新たに配向膜を形成
する必要がなく、製造工程が短縮されコストダウンが図
られる、（３）カラーフィルターが導電性であるため、
駆動電圧の上昇がなく、電力消費の増大という問題を伴
わない、（４）画素電極上のみにカラーフィルターが形
成されるため、隣接ビット間のリーク電流が発生しな
い、といった効果があり、その結果、歩留良く、低コス
トで高画質のカラー液晶表示装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の液晶パネルの断面図であ
る。

【図２】本発明第３の実施例の液晶パネルの断面図であ
る。

【図３】従来の液晶パネルの断面図である。

【符号の説明】

１素子基板２ドレイン領域３ソース領域４チャネル領域５ゲート電極６信号線７画素電極８導電性カラーフィルター９，１７絶縁層１０配向膜１１対向電極１２対向基板１３液晶１４カラーフィルター１５平坦化層１６パッシベーション膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素毎にスイッチング素子として薄膜ト
ランジスタを接続した画素電極を有する素子基板と、対
向電極を有する対向基板との間に液晶を封入してなるア
クティブマトリクス方式の液晶表示装置であって、個々
の画素電極上に導電性カラーフィルターを有することを
特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項２】素子基板が、Ｓｉ基体を用いて形成さ
れ、且つ画像表示領域に対応するＳｉ基体が除去されて
いることを特徴とする請求項１のカラー液晶表示装置。
【請求項３】導電性カラーフィルターが、感光性ポリ
イミド又は感光性ポリアミドに着色材料及び導電性高分
子材料を溶解してなる導電性着色樹脂を用いフォトリソ
工程により形成されていることを特徴とする請求項１又
は２のカラー液晶表示装置。
【請求項４】導電性カラーフィルターに、ラビング処
理による配向処理が施されていることを特徴とする請求
項１〜３いずれかのカラー液晶表示装置。
【請求項５】薄膜トランジスタの活性層が、単結晶Ｓ
ｉで形成されていることを特徴とする請求項１〜４いず
れかのカラー液晶表示装置。