JPH1010582A - 液晶ディスプレイ装置及びその製造方法 - Google Patents
液晶ディスプレイ装置及びその製造方法Info
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Abstract
造方法を提供する。 【解決手段】 回路素子を覆いながらその上に形成され
る配向膜と、配向膜上に形成され、画素電極と画素電極
との間のスペ−スを覆うブラックマトリックスを含む。
ブラックマトリックスの下部に位置する配向膜にも液晶
配向のための溝が形成される。また、透明基板上にゲ−
トライン、TFT、デ−タライン及び画素電極を形成す
る段階と、前面に配向膜を形成する段階と、配向膜上に
ブラック樹脂膜を形成し、選択的にエッチさせることに
よりブラックマトリックスパタ−ンを形成する段階を含
む。これにより、配向膜のラビング不良内なくなるので
コントラスト及び画質が良好になる。
Description
置及びその製造方法に関する。
た液晶に電界を印加する電極を各画素毎に設けてこの画
素の電極に電圧を印加したり印加しないことにより液晶
が光の通過を制御するように構成されている。
ティブマトリックスタイプの薄膜トランジスタを用いる
液晶表示装置があるが、このTFT LCDは薄膜トラ
ンジスタと画素電極が配列されているTFT基板または
下板と、色相を示すためのカラ−フィルタ及び共通電極
の形成されたカラ−フィルタ板または上板、そしてこの
上下基板間に液晶が注入されており、2枚のガラス基板
の両面には可視光線を線偏光させる偏光板がそれぞれ付
着され構成される。
とカラ−フィルタを通過する光りのみ通過させ、その他
の光は遮断させるべきであるが、この目的として用いる
遮光膜パタ−ン(ブラックマトリックス)が主としてカ
ラ−フィルタ板に形成されていた。この場合は上板と下
板を合着する工程におけるマ−ジンが設計に反映され、
すなわちブラックマトリックスの面積が広くなって開口
率を低下させる原因となった。
をカラ−フィルタでなくTFT板に形成する方法が提案
されている。
る技術の一例はピクセルの一部が図1のようなレイアウ
トに図2のような断面を有するようになるものがある。
おける液晶ディスプレイを製造する方法は、まず透明基
板1上にゲ−ト電極2及びゲ−トライン2’を形成し、
前面にゲ−ト絶縁膜4を形成し、真性半導体層とN+半
導体層を形成した後TFT素子が形成される部分のみ残
して取り除いて真性半導体層及びN+半導体層パタ−ン
5、6を形成する。
グしてソ−ス及びドレイン電極8とデ−タライン3を形
成し、透明な絶縁層9を全面にデポジションした後パタ
ニングしてドレイン電極と画素電極を接続するためのコ
ンタクトホ−ルをドレイン電極上に形成し、導電層を蒸
着しパタニングして画素領域に画素電極10を形成す
る。
部分にブラック有機材料、すなわちブラック樹脂を用い
てブラックマトリックスパタ−ン18を形成する。
属配線(ゲ−トライン2’、デ−タライン3)とブラッ
ク有機材料よりなるブラックマトリックスにより遮光さ
れ、画素電極領域部位へのみ通過される。
ンを含めて全面に液晶を配向させるための配向膜に例え
ばポリイミド層を形成した後ラビングする。
タ15、対向電極14及び上板の配向膜13の形成され
たカラ−フィルタ板とTFT板とを結合させ液晶12を
密封して液晶ディスプレイパネルを製作する。
ではワ−ドラインのゲ−トラインを通して印加される電
圧により真性半導体層及びN+半導体層パタ−ン5、6
とソ−ス及びドレインの含まれ形成されたTFTがタ−
ンオンされ、ソ−スに連結されているデ−タライン3に
印加されるデ−タ電圧がドレインに連結され、ドレイン
に連結された画素電極をデ−タ電圧に充電させる。する
と、画素電極に充電された電圧とカラ−フィルタ板の共
通電極14に印加された共通電圧により液晶に所定の方
向と大きさで電界が印加され液晶が電界により位置を変
更する。この液晶の位置変更により画素電極10と液晶
12及びカラ−フィルタ板のカラ−フィルタ15を通し
て光が通過される。
デ−タ電圧により制御するためには画素電極のデ−タ電
圧が液晶の位置を容易に制御すべきである。
T板にブラックマトリックスを形成した場合は、カラ−
フィルタ板とTFT板を合着する時のマ−ジンに鑑みて
広くした部分ほどのブラックマトリックスの面積は狭く
なって開口率の増加に効果があるが、逆にブラックマト
リックスの存する部位が周囲のピクセル電極部位より極
めて高くて段差が大きくなるので、配向膜に溝を形成す
るために施すラビング工程時にブラックマトリックスの
境界部位の配向膜には溝形成が不良になる。
ネルのTFT板表面の平面図である、図4は図3のIV−
IV線断面の一部を示した断面図である。
FT板のトポロジ−はゲ−トラインまたはデ−タライン
及び画素電極などの回路構成要素とパッシベ−ション膜
などが形成されたTFT板の表面20上のブラックマト
リックス18が1μm以上厚く形成されるので、周辺よ
り段差が大きくてその断面を見れば、図4において
“p”に示したコ−ナ部分の配向膜に形成される溝が特
に不良になる。
おいて周囲1ないし2μm範囲に位置する液晶は配向が
容易になされなくて下部の光が漏れ、よってコントラス
ト比率が低下され画質が劣る。
ックマトリックスにより発生される液晶の配向不良を解
消してディスプレイの画質を向上させる液晶ディスプレ
イ装置を提供することである。
製造するに適した液晶ディスプレイ装置の製造方法を提
供することである。
達成するために、本発明による液晶ディスプレイ装置
は、多数の画素電極を含むTFT板の回路素子を覆いな
がらその上に形成された配向膜と、前記配向膜上に形成
され、画素電極と画素電極との間のスペ−スを覆うブラ
ックマトリックスを含む。
向膜にも液晶の配向のための溝が形成されている。
作する方法は、透明基板上にワ−ドライン(ゲ−トライ
ンまたは走査線)、TFT、デ−タライン及び画素電極
を形成する段階と、前面に配向膜を形成する段階と、前
記配向膜上にブラック樹脂膜を形成し、選択的にエッチ
させることによりブラックマトリックスパタ−ンを形成
する段階を含む。
樹脂膜を全面にコ−ティングし、露光及び現像工程を施
してパタ−ンを形成すればよく、ブラック樹脂膜は感光
性を有し、現像後には光を遮断する性質を有する樹脂で
あって、260℃までは耐熱性を有し、光の透過が50
%以下となる材料を用いて膜を形成する。
のプロセスの安定性のためには250℃より高い耐熱性
を備え、また、コントラスト比の改善のために50%よ
り小さい透過率を備えるブラック樹脂を用いることが望
ましい。さらに、セルギャップを適正に保つためにはブ
ラック樹脂の厚さは1.5μmより小さいことが望まし
い。
光遮断性質を有する光遮断膜を形成した後、フォトエジ
ストを用いた写真食刻工程で前記光遮断膜をパタニング
して形成しても良い。
明の望ましい実施の形態を詳述する。
使う参照符号と同一なものを指すものについては同一符
号を付する。
電極22を形成し、全面にゲ−ト絶縁膜40を形成し、
真性半導体層とN+半導体層を形成した後TFT素子が
形成される部分のみ残し取り除いて半導体パタ−ンの真
性半導体領域50とN+半導体層領域60を形成する。
してデ−タライン30と連結されるソ−ス81、画素電
極と連結されるドレイン電極82及びデ−タライン30
を形成する。
してドレイン電極と連結された画素電極100を形成す
る。この際、導電層を形成前に透明な絶縁層90を全面
にデポジションした後、この絶縁層90をパタニングし
てドレイン電極と画素電極を接続するためのコンタクト
ホ−ルをドレイン電極82上に形成した後、導電層を蒸
着し画素電極をパタニングすればさらに安全でかつ画素
電極をデ−タライン30との境界部位まで重畳させ形成
できるのでさらに広面積を有させることができる。
10、例えばポリイミド、ポリアミドまたはシリコン酸
化物(SiO2 )を形成した後、ラビング工程を進む。
膜、例えばポリビニルシンナメ−ト(PVCN)、ポリ
ビニルフルオロシンナメ−ト(PVCN−F)、ポリシ
ロキシ酸系列またはポリビニルクロライド(PVC)な
どで層を形成した後ラビング工程を行わず光配向が可能
になる。
れた配向膜210上に画素電極以外の部分を遮光するた
めの遮光膜パタ−ンを形成する。この遮光膜パタ−ンで
あるブラックマトリックスパタ−ン280はブラック樹
脂をコ−ティングし、露光及び現像工程を施して形成す
る。
ように感光性を有し現像後には光を遮断する性質を有す
る樹脂であって、250℃までは耐熱性を有し光の透過
が50%以下となる材料を用い、コ−ティングされたブ
ラック樹脂の厚さが約1.5μm以下とならせれば良
い。このブラックマトリックスパタ−ンは光が遮断され
るゲ−トライン22とデ−タライン30及び画素電極領
域を除いた全領域にのみ形成しても良いが、パタニング
工程の便宜上画素電極領域を除いた全領域に形成すれば
良い。
のプロセスの安定性のためには250℃より高い耐熱性
を備え、また、コントラスト比の改善のために50%よ
り小さい透過率を備えるブラック樹脂を用いることが望
ましい。さらに、セルギャップを適正に保つためにはブ
ラック樹脂の厚さは1.5μmより小さいことが望まし
い。
る領域は全部ブラック樹脂のみで覆う。画素電極10
0、デ−タライン及びゲ−トラインを除いた全領域には
ブラック樹脂膜を残留させれば良い。
(ゲ−トライン22、デ−タライン30)とブラック有
機材料よりなるブラックマトリックス280により遮光
され画素電極100が形成された領域へのみ通過され
る。
ルタ板の基板160にカラ−フィルタ150、対向電極
140及びカラ−フィルタ板の配向膜130の形成され
たカラ−フィルタ板とTFT板を結合させ液晶120を
密封して液晶ディスプレイパネルを制作する。
り、図8は図7のVIII−VIII線断面図である。
造はゲ−トライン22またはデ−タライン30及び画素
電極100などの回路構成要素とパッシベ−ション膜な
どが形成されたTFT板の表面200上に配向膜210
が均一に形成され、この配向膜210には溝形成が一定
になされており、ブラックマトリックス28はこの配向
膜210上に1μm以上厚く形成される。それで図4に
おいて、“p”で示したコ−ナ部の配向膜210に形成
される溝が一定になる。したがって、ブラックマトリッ
クスパタ−ン280において周囲1ないし2μm範囲に
位置する液晶の配向も順調になされるのでコントラスト
比率及び画質が良好になる。
パネルの動作は従来と同様であるが、すなわちワ−ドラ
インであるゲ−トライン22を通して印加される電圧に
より半導体層50、60とソ−ス81及びドレイン82
が含まれ形成されたTFTがタ−ンオンされ、ソ−スに
連結されているデ−タライン30に印加されるデ−タ電
圧がドレイン82に連結され、ドレイン82に連結され
た画素電極100をデ−タ電圧で充電させる。すると、
画素電極100に充電された電圧とカラ−フィルタ板の
共通電極140に印加された共通電圧により液晶に所定
の方向と大きさで電界が加えられ液晶が電界により位置
を変更する。この液晶の位置変更により画素電極100
と液晶120及びカラ−フィルタ板のカラ−フィルタ1
50を通して光が通過される。
の液晶ディスプレイ装置を例として説明したが、その他
の千鳥状タイプやコプラ−ナタイプまたは逆コプラ−ナ
タイプなどの場合もデ−タライン、ゲ−トライン、画素
電極、TFTなどが形成された表面に配向膜を形成し、
その上にブラックマトリックスパタ−ンを形成する本発
明の方法が適用されうる。
タが上板に置かれることを例として説明したが、共通電
極及び/またはカラ−フィルタがTFT板に形成される
場合も実現できる。
スプレイ装置のTFT板は配向膜が多数の画素電極とT
FT、ゲ−トライン、デ−タラインなどを覆いながらこ
れらの上に形成され、ブラックマトリックスは配向膜上
に形成されるが、画素電極以外の領域に光の通過が遮断
されるようにブラックマトリックスが形成される。
プレイ装置には配向膜のラビング不良がなくなるのでコ
ントラスト及び画質が良好になる。
てTFTが置かれる一部のレイアウト図である。
板の一部断面図である。
いてTFTが置かれる一部のレイアウト図である。
板の一部断面図である。
Claims (25)
- 【請求項1】 液晶ディスプレイ装置において、 多数の画素電極を含むTFT板の回路素子を覆いながら
その上に形成された配向膜と、 前記配向膜上に形成され、画素電極と画素電極との間の
スペ−スを覆うブラックマトリックスを含めてなること
を特徴とする液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項2】 前記配向膜の下部には透明基板上にTF
T、ゲ−トライン及びデ−タラインが形成され、 前記ゲ−トラインとデ−タラインはTFTを通して前記
画素電極と連結されるように構成されることを特徴とす
る請求項1に記載の液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項3】 前記ブラックマトリックスの下部に位置
する配向膜にも液晶配向のための溝が形成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ装
置。 - 【請求項4】 前記配向膜はポリイミドよりなることを
特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項5】 前記配向膜はポリアミドよりなることを
特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項6】 前記配向膜はシリコン酸化膜よりなるこ
とを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ装
置。 - 【請求項7】 前記配向膜はポリビニルシンナメ−トよ
りなることを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプ
レイ装置。 - 【請求項8】 前記配向膜はポリビニルフルオロシンナ
メ−トよりなることを特徴とする請求項1に記載の液晶
ディスプレイ装置。 - 【請求項9】 前記配向膜はポリシトキシ酸系列、また
はポリビニルクロライドよりなることを特徴とする請求
項1に記載の液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項10】 液晶ディスプレイ装置を製作する方法
において、 透明基板上にゲ−トライン、TFT、デ−タライン及び
画素電極を形成する段階と、 前面に配向膜を形成する段階と、 前記配向膜上にブラック樹脂膜を形成し、選択的にエッ
チさせることによりブラックマトリックスパタ−ンを形
成する段階を含めてなることを特徴とする液晶ディスプ
レイ装置の製造方法。 - 【請求項11】 透明基板上にゲ−トライン、TFT、
デ−タラインを形成した後絶縁膜で全面を覆った後画素
電極と連結する部位にコンタクトホ−ルをオプンした後
画素電極を形成することを特徴とする請求項10に記載
の液晶ディスプレイ装置の製造方法。 - 【請求項12】 前記ブラックマトリックスパタ−ンを
形成する段階は、 前記配向膜上にブラック樹脂膜を全面にコ−ティング
し、露光及び現像工程を施してパタ−ンを形成すること
を特徴とする請求項10に記載の液晶ディスプレイ装置
の製造方法。 - 【請求項13】 前記ブラック樹脂膜は、 感光性を有し現像後には光を遮断する性質を有する樹脂
であって、260℃までは耐熱性を有し、光の透過が5
0%以下となる材料を用いて膜を形成することを特徴と
する請求項10に記載の液晶ディスプレイ装置の製造方
法。 - 【請求項14】 前記ブラックマトリックスパタ−ンを
形成する段階は、 前記配向膜上に光遮断性質を有する光遮断膜を形成した
後、フォトレジストを用いた写真食刻工程で前記光遮膜
をパタニングすることを特徴とする請求項10に記載の
液晶ディスプレイ装置の製造方法。 - 【請求項15】 前記配向膜を形成する工程はポリイミ
ド膜を形成し、ラビング工程を施して形成することを特
徴とする請求項10に記載の液晶ディスプレイ装置の製
造方法。 - 【請求項16】 前記配向膜を形成する工程はポリアミ
ド膜を形成し、ラビング工程を施して形成することを特
徴とする請求項10に記載の液晶ディスプレイ装置の製
造方法。 - 【請求項17】 前記配向膜を形成する工程はシリコン
酸化物で膜を形成し、ラビング工程を施して形成するこ
とを特徴とする請求項10に記載の液晶ディスプレイ装
置の製造方法。 - 【請求項18】 前記配向膜を形成する工程はポリビニ
ルシンナメ−トで膜を形成し、光配向により形成するこ
とを特徴とする請求項10に記載の液晶ディスプレイ装
置の製造方法。 - 【請求項19】 前記配向膜を形成する工程はポリビニ
ルフルオロシンナメ−トで膜を形成し、光配向により形
成することを特徴とする請求項10に記載の液晶ディス
プレイ装置の製造方法。 - 【請求項20】 前記配向膜を形成する工程はポリシロ
キシ酸系列で膜を形成し、光配向により形成することを
特徴とする請求項10に記載の液晶ディスプレイ装置の
製造方法。 - 【請求項21】 前記配向膜を形成する工程はポリビニ
ルクロライドで膜を形成し、光配向により形成すること
を特徴とする請求項10に記載の液晶ディスプレイ装置
を製造方法。 - 【請求項22】 液晶ディスプレイ装置を製作する方法
において、 透明基板上にゲ−トライン、TFT、デ−タライン及び
画素電極を形成する段階と、 前面に配向膜素材物質で膜を形成し、ラビング工程を施
して配向膜を形成する段階と、 前記配向膜上にブラック樹脂膜を形成し、画素電極領域
以外の領域で光が漏れる領域上にのみ前記ブラック樹脂
を残し、その他の領域に存するブラック樹脂膜は取り除
くことによりブラックマトリックスパタ−ンを形成する
段階を含めてなることを特徴とする液晶ディスプレイ装
置の製造方法。 - 【請求項23】 前記光が漏れる領域以外のブラック樹
脂膜を取り除く工程は、 画素電極、デ−タライン及びゲ−トラインを除いた全領
域のブラック樹脂膜を取り除くことを特徴とする請求項
22に記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。 - 【請求項24】 液晶ディスプレイ装置を製作する方法
において、 透明基板上にゲ−トライン、TFT、デ−タライン及び
画素電極を形成する段階と、 前面に配向膜素材物質で膜を形成し、光配向により配向
膜を形成する段階と、 前記配向膜上にブラック樹脂膜を形成し、画素電極領域
以外の領域で光が漏れる領域上にのみ前記ブラック樹脂
を残し、その他の領域に存するブラック樹脂膜は取り除
くことによりブラックマトリックスパタ−ンを形成する
段階を含めてなることを特徴とする液晶ディスプレイ装
置の製造方法。 - 【請求項25】 前記光が漏れる領域以外のブラック樹
脂膜を取り除く工程は、 画素電極、デ−タライン及びゲ−トラインを除いた全領
域のブラック樹脂膜を取り除くことを特徴とする請求項
24に記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
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