JPH1039292A

JPH1039292A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH1039292A
Application number: JP19451096A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Maeda; 田裕志前
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】特にカラーフィルタをアレイ基板上に形成し
た液晶表示素子において、カラーフィルタの形成に用い
られる材料に含まれているイオン又は元素等に起因する
スイッチング素子の不良、誤動作を防止する。【解決手段】アレイ基板上にカラーフィルタが形成さ
れた構成の液晶表示素子においては、スイッチング素子
４とカラーフィルタ（着色層７及び遮光膜９）との間に
保護膜１０を備えたものとする。また、対向基板上にカ
ラーフィルタが形成された構成の液晶表示素子において
は、スイッチング素子４と有機樹脂膜１２との間に保護
膜１０を備えたものとする。保護膜１０をスイッチング
素子４のみを覆うように形成した場合には、画素開口部
の透過率の低下を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子に関
し、特にアレイ基板上にカラーフィルタが形成された液
晶表示素子に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の高精細化を実現するため
には画素の高密度化を図る必要があるが、スイッチング
素子や電極配線等の占める面積を縮小するのは困難であ
り、画素電極の面積を減少せざるを得ない。特に、画素
電極の構成のうち画面表示に寄与する画素開口部の面積
が影響を受け易い。

【０００３】そこで、画素開口部の面積を最大限に確保
すべく、カラーフィルタをアレイ基板上に形成したアク
ティブマトリクス型液晶表示素子が提案されている。カ
ラーフィルタをアレイ基板ではなく、対向基板上に形成
した液晶表示素子においては、組立工程における組立誤
差等を考慮して設計が行われるため、画素開口部の面積
を最大限に確保することができなかった。これに対し、
カラーフィルタをアレイ基板上に形成したアクティブマ
トリクス型液晶表示素子においては、画素開口部の配置
に関しては組立誤差等を考慮する必要がないため、画素
開口部の面積を最大限に確保することが可能となる。

【０００４】図５は、カラーフィルタをアレイ基板上に
形成したアクティブマトリクス型液晶表示素子における
画素の一構成単位の平面図、図６は、図５の線ＡＡ’に
沿った断面構造図である。

【０００５】アレイ基板３２を構成する側の透明基板１
上には走査線２が配設され、その上から全面に絶縁膜３
が形成されている。絶縁膜３上の走査線２に対応する所
定位置には半導体層１４、信号線５、ソース電極６が配
設され、スイッチング素子４を構成している。スイッチ
ング素子４、電極配線等が配設されている部分上には黒
色着色層等からなる遮光膜９が形成されており、スイッ
チング素子４、電極配線等が配設された部分以外の部分
上には各色のカラーフィルタ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが形成さ
れている。各色のカラーフィルタ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ上に
は画素電極８が形成されているが、この画素電極８への
電圧印加は、スイッチング素子４によって行われるた
め、画素電極は遮光膜９の一部を貫通してソース電極６
に接続されている。さらに、最上層として配向膜２４が
形成されている。一方、対向基板３１を構成する側の透
明電極１上には、対向電極２２、配向膜２４が順次全面
に形成されている。

【０００６】対向基板３１及びアレイ基板３２の配線電
極等が形成された対向面を相互に対向させて組み立てら
れた液晶セルに液晶層２３が封入されて液晶表示素子３
０が構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たカラーフィルタをアレイ基板上に形成したアクティブ
マトリクス型液晶表示素子においては、カラーフィルタ
の形成に用いられる顔料又は染料、インキ等に含まれて
いるイオン又は元素等、例えば、銅イオンや亜鉛イオン
等が、アレイ基板上のスイッチング素子の構成部分に浸
入し、スイッチング素子を誤動作させて表示品質を損な
うという問題点があった。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、カラーフィルタをアレイ基板上に形成
したアクティブマトリクス型液晶表示素子において、カ
ラーフィルタの形成に用いられる顔料又は染料、インキ
等に含まれているイオン又は元素等に起因するスイッチ
ング素子の不良、誤動作を防止することが可能な構成の
液晶表示素子を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示素
子によれば、スイッチング素子、信号線及び走査線が形
成された第１の透明基板とカラーフィルタとの間に形成
された保護膜を備えたことを特徴とし、この構成によ
り、カラーフィルタの形成に用いられる顔料又は染料、
インキ等に含まれているイオン又は元素等に起因するス
イッチング素子の不良、誤動作を防止することができ
る。

【００１０】また、本発明に係る液晶表示素子の他の構
成によれば、スイッチング素子、信号線及び走査線が形
成された第１の透明基板と有機樹脂膜との間に形成され
た保護膜を備えたことを特徴とし、この構成により、有
機樹脂膜を形成する過程で有機樹脂膜を焼成する際に発
生する腐食性ガス、例えば、塩酸ガス等に起因するスイ
ッチング素子の不良、誤動作を防止することができる。

【００１１】さらに、以上の各液晶表示素子において、
保護膜をスイッチング素子のみを覆うように形成した場
合には、同様の効果を得ながら画素開口部の透過率の低
下を防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る液晶表示素子の実施の形態について説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
液晶表示素子の断面構造図である。本発明の第１の実施
の形態に係る液晶表示素子を平面図に表した場合におけ
る構成は図５の構成と同様であり、図１は、その場合の
図５の線ＡＡ’に沿った断面構造図である。

【００１４】アレイ基板３２を構成する側の透明基板１
上には走査線２が配設され、その上から全面に絶縁膜３
が形成されている。絶縁膜３上の走査線２に対応する所
定位置には半導体層１４、信号線５、ソース電極６が配
設され、スイッチング素子４を構成している。そして、
これらを覆って全面に保護膜１０が形成されている。こ
の保護膜１０を形成したことが、本発明に係る液晶表示
素子の特徴である。保護膜１０は、エポキシ樹脂、アク
リル樹脂等の透明な樹脂により形成されている。但し、
スイッチング素子、電極配線等が形成された部分上につ
いては保護膜１０は透明なものでなくても良い。保護膜
１０上のスイッチング素子４、電極配線等に対応した部
分には黒色着色層、金属膜等からなる遮光膜９が形成さ
れており、スイッチング素子４、電極配線等が配設され
た部分以外の部分上には各色の着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ
が形成されている。さらに、着色層７（符号７は、符号
７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの総称とする。）及び遮光膜９からな
るカラーフィルタ上にはオーバーコート層２５が形成さ
れている。オーバーコート層２５上の着色層７Ｒ、７
Ｇ、７Ｂに対応した部分には画素電極８が形成されてい
るが、この画素電極８への電圧印加は、スイッチング素
子４によって行われるため、画素電極は、保護膜１０、
遮光膜９、オーバーコート層２５の一部を貫通してソー
ス電極６に接続されている。さらに、最上層として配向
膜２４が形成されている。一方、対向基板３１を構成す
る側の透明電極１上には、対向電極２２、配向膜２４が
順次全面に形成されている。

【００１５】対向基板３１及びアレイ基板３２の配線電
極等が形成された対向面を相互に対向させて組み立てら
れた液晶セルに液晶層２３が封入されて、本発明の第１
の実施の形態に係る液晶表示素子３０が構成されてい
る。

【００１６】本発明の第１の実施例に係る液晶表示素子
３０は、スイッチング素子４とカラーフィルタとの間に
保護膜１０を備えているので、カラーフィルタの形成に
用いられる顔料又は染料、インキ等に含まれているイオ
ン又は元素等に起因するスイッチング素子の不良、誤動
作を防止することができる。

【００１７】同様の効果を得ながら画素開口部の透過率
の低下を防止するためには、保護膜１０は、スイッチン
グ素子４のみを覆うように形成しても良い。

【００１８】尚、配向膜２４、液晶層２３への悪影響
は、オーバーコート層２５によって防止することができ
る。また、オーバーコート層２５は樹脂等で形成するこ
とにより、平滑層として機能させることができる。ある
いは、オーバーコート層２５としてシリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯ₂膜）を形成することにより、画素電極パターニン
グ時における着色層等のしわの発生又は画素電極のクラ
ックの発生を防止することができる。この場合の着色層
等のしわの発生又は画素電極のクラックの発生は、画素
電極の材料と着色層等の材料との熱膨張率の差から、画
素電極パターニング時における加熱工程において生ずる
現象である。従って、画素電極を着色層（その他の有機
樹脂層を含む）上に直接形成せずに、シリコン酸化膜か
らなるオーバーコート層２５を介して形成することによ
り、着色層等のしわの発生又は画素電極のクラックの発
生を防止することができる。さらに、オーバーコート層
２５は、上記２種類のものを組み合わせて、平滑層とし
ての樹脂層及びシリコン酸化膜からなる２層構造のもの
としても良い。

【００１９】以下、本発明の第１の実施の形態に係る液
晶表示素子の具体的な製造方法の一例について説明す
る。

【００２０】アレイ基板３２は以下のように作製する。

【００２１】透明基板１として厚さ０．７ｍｍのソーダ
石灰ガラス（ソーダライムガラス）又は厚さ１．１ｍｍ
の無アルカリガラスを用い、この透明基板１上に複数の
走査線２を形成し、その上から全面に絶縁膜３を形成す
る。絶縁膜３上における走査線２が形成された方向と直
行する方向に複数の信号線５を形成し、これらの走査線
２及び信号線５の交差部ごとに、ソース電極６を形成し
てスイッチング素子４を構成する。絶縁膜３上の交差部
となるべき各位置には、スイッチング素子４を構成する
半導体層１４を、信号線５及びソース電極６を形成する
前に予めそれぞれ形成しておく。

【００２２】スイッチング素子４を形成後、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂等の透明な樹脂により保護膜１０を形
成する。保護膜１０の材料として、硬化剤が無水酸系硬
化剤であるビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂を用い、
スピンコートにより厚さ１μｍ以下に塗布して硬化さ
せ、保護膜１０を形成する。ここでは保護膜１０の材料
としてエポキシ樹脂を用いたが、カラーフィルタを形成
する樹脂材料と同一の材料を用いるとより良い。その
他、保護膜１０の材料は、有機材料、無機材料のいずれ
でも良いが、無機材料の方が薄い膜を形成し易いため、
透過率を向上させる上で有利である。無機材料として
は、窒化ケイ素、酸化ケイ素等を含む材料を用いること
ができる。保護膜の厚さは薄い方がよいが、保護膜とし
て有効に機能させるためには、１００オングストローム
以上の厚さが必要である。保護膜は、上述のようにスピ
ンコートのほか、浸漬コーティング、スパッタ等によっ
て形成しても良い。

【００２３】保護膜１０を形成後、遮光膜９及び着色層
７からなるカラーフィルタを以下のように形成する。ま
ず、遮光膜９を形成するため、アルカリ現像可能な光硬
化型アクリル樹脂にカーボンブラックを分散させた材料
をスピンナにより塗布する。塗布した材料を９０℃の温
度で約１０分間乾燥させた後、所定のパターン形状のフ
ォトマスクを用いて３００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光
する。露光後、ｐＨ１１．５のアルカリ溶液を用いて現
像し、さらに、２００℃の温度で約１時間焼成を行って
膜厚２．０μｍの格子状パターンの遮光膜９を形成す
る。

【００２４】赤色着色層７Ｒを形成するため、遮光膜９
を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能な赤色着
色レジストＣＲ−２０００（；商品名、富士ハントテク
ノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮焼成す
る。これを赤色着色層パターンが形成されたマスクを用
いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、ｐＨ１
１．５の現像液を用いて現像する。その後、２００℃の
温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの赤色着色層７
Ｒを形成する。

【００２５】次に、緑色着色層７Ｇを形成するため、遮
光膜９を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能な
緑色着色レジストＣＧ−２０００（；商品名、富士ハン
トテクノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮焼
成する。これを緑色着色層パターンが形成されたマスク
を用いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、ｐ
Ｈ１１．５の現像液を用いて現像する。その後、２００
℃の温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの緑色着色
層７Ｇを形成する。

【００２６】同様に、青色着色層７Ｂを形成するため、
遮光膜９を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能
な青色着色レジストＣＢ−２０００（；商品名、富士ハ
ントテクノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮
焼成する。これを青色着色層パターンが形成されたマス
クを用いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、
ｐＨ１１．５の現像液を用いて現像する。その後、２０
０℃の温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの青色着
色層７Ｂを形成し、カラーフィルタを形成する。

【００２７】カラーフィルタ形成後、オーバーコート層
２５を形成するため、カラーフィルタ上全面にアクリル
系樹脂を２μｍの厚さとなるようにスピンナを用いて塗
布する。スピンナによりスピンコートを行うことによ
り、塗布されたアクリル系樹脂は平坦化される。アクリ
ル系樹脂はスピンコートによる塗布ではなく、スクリー
ン印刷を行っても良い。塗布されたアクリル系樹脂を２
５０度の温度で熱処理することにより硬化させ、オーバ
ーコート層２５を形成する。

【００２８】オーバーコート層２５を形成後、保護膜１
０及び遮光膜９、オーバーコート層２５にスルーホール
１１を開口し、このスルーホール１１中にＩＴＯからな
る電極配線を形成し、オーバーコート層２５上の着色層
７に対応する部分に形成する画素電極８と接続して導通
させる。

【００２９】画素電極８が形成されたオーバーコート層
２５上全面にポリイミドからなる配向膜２４を形成する
と、アレイ基板３２が完成する。

【００３０】一方、対向基板３１は以下のように作製す
る。

【００３１】アレイ基板３２と同じ透明基板１を用い、
この透明基板１上全面にＩＴＯからなる対向電極２２を
全面に形成し、その対向電極２２上全面にポリイミドか
らなる配向膜２４を形成すると、対向基板３１が完成す
る。

【００３２】以上のようにそれぞれ作製したアレイ基板
３２と対向基板３１とを、それぞれの対向面が対向する
ように配置し、液晶注入部以外の基板周縁部に形成した
シール材により両基板を貼り合わせる。その後、液晶注
入部から液晶を注入して液晶層２３とし、液晶注入部を
紫外線硬化型樹脂で封止して第１の実施の形態に係る液
晶表示素子３０が完成する。

【００３３】以上のように作製した本発明の第１の実施
例に係る液晶表示素子３０は、上述したように、スイッ
チング素子４とカラーフィルタとの間に保護膜１０を備
えているので、カラーフィルタの形成に用いられる顔料
又は染料、インキ等に含まれているイオン又は元素等に
起因するスイッチング素子の誤動作を防止することがで
きる。また、製造工程中においても、カラーフィルタ形
成時に用いる現像液によってスイッチング素子や配線が
侵され不良発生の原因とならないよう、スイッチング素
子や配線に対応した領域に保護膜１０を形成する効果が
ある。

【００３４】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
液晶表示素子の断面構造図である。本発明の第２の実施
の形態に係る液晶表示素子を平面図に表した場合におけ
る構成は図５の構成と同様であり、図２は、その場合の
図５の線ＡＡ’に沿った断面構造図である。

【００３５】アレイ基板３２を構成する側の透明基板１
上には走査線２が配設され、その上から全面に絶縁膜３
が形成されている。絶縁膜３上の走査線２に対応する所
定位置には半導体層１４、信号線５、ソース電極６が配
設され、スイッチング素子４を構成している。また、絶
縁膜３上の所定位置には画素電極８が形成されており、
この画素電極８はスイッチング素子４のソース電極６に
接続され、スイッチング素子４によって駆動される。画
素電極８が形成される所定位置は、後述するカラーフィ
ルタの各着色層７に対応する位置である。そして、これ
らを覆って全面に保護膜１０が形成されている。第１の
実施の形態と同様に、この保護膜１０を形成したことが
本発明に係る液晶表示素子の特徴である。保護膜１０
は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の透明な樹脂により
形成されている。但し、スイッチング素子、電極配線等
が形成された部分上については保護膜１０は透明なもの
でなくても良い。保護膜１０上のスイッチング素子４、
電極配線等に対応した部分には黒色着色層、金属膜等か
らなる遮光膜９が形成されており、スイッチング素子
４、電極配線等が配設された部分以外の部分上には各色
の着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが形成されている。着色層７
（符号７は、符号７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの総称とする。）及
び遮光膜９からなるカラーフィルタ上にはオーバーコー
ト層２５が形成されており、さらに、最上層として配向
膜２４が形成されている。一方、対向基板３１を構成す
る側の透明電極１上には、対向電極２２、配向膜２４が
順次全面に形成されている。

【００３６】対向基板３１及びアレイ基板３２の配線電
極等が形成された対向面を相互に対向させて組み立てら
れた液晶セルに液晶層２３が封入されて、本発明の第２
の実施の形態に係る液晶表示素子３０が構成されてい
る。

【００３７】本発明の第２の実施例に係る液晶表示素子
３０は、スイッチング素子４とカラーフィルタとの間に
保護膜１０を備えているので、カラーフィルタの形成に
用いられる顔料又は染料、インキ等に含まれているイオ
ン又は元素等に起因するスイッチング素子の不良、誤動
作を防止することができる。

【００３８】同様の効果を得ながら画素開口部の透過率
の低下を防止するためには、保護膜１０は、スイッチン
グ素子４のみを覆うように形成しても良い。

【００３９】尚、配向膜２４、液晶層２３への悪影響
は、オーバーコート層２５によって防止することができ
る。

【００４０】以下、本発明の第２の実施の形態に係る液
晶表示素子の具体的な製造方法の一例について説明す
る。

【００４１】アレイ基板３２は以下のように作製する。

【００４２】透明基板１として厚さ０．７ｍｍのソーダ
石灰ガラス（ソーダライムガラス）又は厚さ１．１ｍｍ
の無アルカリガラスを用い、この透明基板１上に複数の
走査線２を形成し、その上から全面に絶縁膜３を形成す
る。絶縁膜３上における走査線２が形成された方向と直
行する方向に複数の信号線５を形成し、これらの走査線
２及び信号線５の交差部ごとに、ソース電極６を形成し
てスイッチング素子４を構成する。絶縁膜３上の交差部
となるべき各位置には、スイッチング素子４を構成する
半導体層１４を、信号線５及びソース電極６を形成する
前に予めそれぞれ形成しておく。さらに、各スイッチン
グ素子４ごとに対応して、所定位置にＩＴＯからなる画
素電極８を形成し、画素電極８はスイッチング素子４の
ソース電極６に接続する。

【００４３】スイッチング素子４及び画素電極８を形成
後、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の透明な樹脂により
保護膜１０を形成する。保護膜１０の材料として、硬化
剤が無水酸系硬化剤であるビスフェノールＡ型のエポキ
シ樹脂を用い、スピンコートにより厚さ１μｍ以下に塗
布して硬化させ、保護膜１０を形成する。ここでは保護
膜１０の材料としてエポキシ樹脂を用いたが、カラーフ
ィルタを形成する樹脂材料と同一の材料を用いるとより
良い。その他、保護膜１０の材料は、有機材料、無機材
料のいずれでも良いが、無機材料の方が薄い膜を形成し
易いため、透過率を向上させる上で有利である。本実施
の形態においては、着色層の下に画素電極が形成される
ため、第１の実施の形態と比較すると、画素電極と対向
電極との間の容量が低下するので、保護膜１０はより薄
い膜であることが望ましい。無機材料としては、窒化ケ
イ素、酸化ケイ素等を含む材料を用いることができる。
保護膜の厚さは薄い方がよいが、保護膜として有効に機
能させるためには、１００オングストローム以上の厚さ
が必要である。保護膜は、上述のようにスピンコートの
ほか、浸漬コーティング、スパッタ等によって形成して
も良い。

【００４４】保護膜１０を形成後、遮光膜９及び着色層
７からなるカラーフィルタを以下のように形成する。ま
ず、遮光膜９を形成するため、アルカリ現像可能な光硬
化型アクリル樹脂にカーボンブラックを分散させた材料
をスピンナにより塗布する。塗布した材料を９０℃の温
度で約１０分間乾燥させた後、所定のパターン形状のフ
ォトマスクを用いて３００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光
する。露光後、ｐＨ１１．５のアルカリ溶液を用いて現
像し、さらに、２００℃の温度で約１時間焼成を行って
膜厚２．０μｍの格子状パターンの遮光膜９を形成す
る。

【００４５】赤色着色層７Ｒを形成するため、遮光膜９
を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能な赤色着
色レジストＣＲ−２０００（；商品名、富士ハントテク
ノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮焼成す
る。これを赤色着色層パターンが形成されたマスクを用
いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、ｐＨ１
１．５の現像液を用いて現像する。その後、２００℃の
温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの赤色着色層７
Ｒを形成する。

【００４６】次に、緑色着色層７Ｇを形成するため、遮
光膜９を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能な
緑色着色レジストＣＧ−２０００（；商品名、富士ハン
トテクノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮焼
成する。これを緑色着色層パターンが形成されたマスク
を用いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、ｐ
Ｈ１１．５の現像液を用いて現像する。その後、２００
℃の温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの緑色着色
層７Ｇを形成する。

【００４７】同様に、青色着色層７Ｂを形成するため、
遮光膜９を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能
な青色着色レジストＣＢ−２０００（；商品名、富士ハ
ントテクノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮
焼成する。これを青色着色層パターンが形成されたマス
クを用いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、
ｐＨ１１．５の現像液を用いて現像する。その後、２０
０℃の温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの青色着
色層７Ｂを形成し、カラーフィルタを形成する。

【００４８】カラーフィルタ形成後、オーバーコート層
２５を形成するため、カラーフィルタ上全面にアクリル
系樹脂を２μｍの厚さとなるようにスピンナを用いて塗
布する。スピンナによりスピンコートを行うことによ
り、塗布されたアクリル系樹脂は平坦化される。アクリ
ル系樹脂はスピンコートによる塗布ではなく、スクリー
ン印刷を行っても良い。塗布されたアクリル系樹脂を２
５０度の温度で熱処理することにより硬化させ、オーバ
ーコート層２５を形成する。さらに、オーバーコート層
２５上全面にポリイミドからなる配向膜２４を形成する
と、アレイ基板３２が完成する。

【００４９】一方、対向基板３１は以下のように作製す
る。

【００５０】アレイ基板と同じ透明基板１を用い、この
透明基板１上全面にＩＴＯからなる対向電極２２を全面
に形成し、その対向電極２２上全面にポリイミドからな
る配向膜２４を形成すると、対向基板３１が完成する。

【００５１】以上のようにそれぞれ作製したアレイ基板
３２と対向基板３１とを、それぞれの対向面が対向する
ように配置し、液晶注入部以外の基板周縁部に形成した
シール材により両基板を貼り合わせる。その後、液晶注
入部から液晶を注入して液晶層２３とし、液晶注入部を
紫外線硬化型樹脂で封止して第２の実施の形態に係る液
晶表示素子３０が完成する。

【００５２】以上のように作製した本発明の第２の実施
例に係る液晶表示素子３０は、上述したように、スイッ
チング素子４とカラーフィルタとの間に保護膜１０を備
えているので、カラーフィルタの形成に用いられる顔料
又は染料、インキ等に含まれているイオン又は元素等に
起因するスイッチング素子の誤動作を防止することがで
きる。

【００５３】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
液晶表示素子の断面構造図である。本発明の第３実施の
形態に係る液晶表示素子を平面図に表した場合における
構成は図５の構成と同様であり、図３は、その場合の図
５の線ＡＡ’に沿った断面構造図である。

【００５４】第３の実施の形態に係る液晶表示素子は、
上述の第１及び第２の実施の形態に係る液晶表示素子と
異なり、カラーフィルタがアレイ基板ではなく対向基板
上に形成された構成となっている。

【００５５】アレイ基板３２を構成する側の透明基板１
上には走査線２が配設され、その上から全面に絶縁膜３
が形成されている。絶縁膜３上の走査線２に対応する所
定位置には半導体層１４、信号線５、ソース電極６が配
設され、スイッチング素子４を構成している。そして、
これらを覆って全面に保護膜１０が形成されている。第
３の実施の形態においても、この保護膜１０を形成した
ことが本発明に係る液晶表示素子の特徴である。保護膜
１０は、透明な無機材料により形成されている。但し、
スイッチング素子、電極配線等が形成された部分上につ
いては保護膜１０は透明なものでなくても良い。保護膜
１０上には全面に有機樹脂膜１２が形成されており、有
機樹脂膜１２上の所定位置には画素電極８が形成されて
いる。この画素電極８への電圧印加は、スイッチング素
子４によって行われるため、画素電極は、保護膜１０、
樹脂膜１２一部を貫通してソース電極６に接続されてい
る。さらに、最上層として配向膜２４が形成されてい
る。

【００５６】一方、対向基板３１を構成する側の透明電
極１上には、アレイ基板３２上のスイッチング素子４、
電極配線等に対応した部分に黒色着色層、金属膜等から
なる遮光膜９が形成されており、スイッチング素子４、
電極配線等が配設された部分以外の部分上に各色の着色
層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが形成されている。各着色層７Ｒ、
７Ｇ、７Ｂが形成される位置は、アレイ基板３２上の画
素電極８が形成される所定位置に対応している。さら
に、着色層７（符号７は、符号７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの総称
とする。）及び遮光膜９からなるカラーフィルタ上に
は、対向電極２２、配向膜２４が順次全面に形成されて
いる。

【００５７】対向基板３１及びアレイ基板３２の配線電
極等が形成された対向面を相互に対向させて組み立てら
れた液晶セルに液晶層２３が封入されて、本発明の第３
の実施の形態に係る液晶表示素子３０が構成されてい
る。

【００５８】本発明の第３の実施例に係る液晶表示素子
３０は、スイッチング素子４と有機樹脂膜１２との間に
保護膜１０を備えているので、有機樹脂膜を形成する過
程で有機樹脂膜を焼成する際に発生する腐食性ガス、例
えば、塩酸ガス等に起因するスイッチング素子の不良、
誤動作を防止することができる。

【００５９】同様の効果を得ながら画素開口部の透過率
の低下を防止するためには、保護膜１０は、スイッチン
グ素子４のみを覆うように形成しても良い。

【００６０】尚、第３の実施の形態においては、画素電
極８が有機樹脂膜１２上に直接形成されているが、有機
樹脂膜１２上にオーバーコート層を形成し、その上に画
素電極８を形成しても良い。この場合もオーバーコート
層を適当な材料で形成することにより、第１の実施の形
態と同様の効果を得ることができる。

【００６１】以下、本発明の第３の実施の形態に係る液
晶表示素子の具体的な製造方法の一例について説明す
る。

【００６２】アレイ基板３２は以下のように作製する。

【００６３】透明基板１として厚さ０．７ｍｍのソーダ
石灰ガラス（ソーダライムガラス）又は厚さ１．１ｍｍ
の無アルカリガラスを用い、この透明基板１上に複数の
走査線２を形成し、その上から全面に絶縁膜３を形成す
る。絶縁膜３上における走査線２が形成された方向と直
行する方向に複数の信号線５を形成し、これらの走査線
２及び信号線５の交差部ごとに、ソース電極６等を形成
してスイッチング素子４を構成する。絶縁膜３上の交差
部となるべき各位置には、スイッチング素子４を構成す
る半導体層１４を、信号線５及びソース電極６を形成す
る前に予めそれぞれ形成しておく。

【００６４】スイッチング素子４を形成後、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂等の透明な樹脂により保護膜１０を形
成する。第３の実施の形態においては、保護膜１０の上
に有機樹脂膜を形成するため、保護膜１０の材料は無機
材料に限定される。保護膜１０の材料をスピンコートに
より厚さ１μｍ以下に塗布して硬化させ、保護膜１０を
形成する。無機材料としては、窒化ケイ素、酸化ケイ素
等を含む材料を用いることができる。保護膜の厚さは薄
い方がよいが、保護膜として有効に機能させるために
は、１００オングストローム以上の厚さが必要である。
保護膜は、上述のようにスピンコートのほか、浸漬コー
ティング、スパッタ等によって形成しても良い。

【００６５】保護膜１０を形成後、エポキシ樹脂、アク
リル樹脂等の透明な樹脂により有機樹脂膜１２を形成す
る。有機樹脂膜１２の材料は、スピンコート、スクリー
ン印刷、浸漬コーティング等により塗布し、材料の種類
に応じた条件で焼成を行う。この焼成の際、塩酸ガス等
の腐食性ガスが発生するが、保護膜１０が形成されてい
るため、スイッチング素子４に不良が発生したり、後に
誤動作が発生したりするのを防止することができる。

【００６６】有機樹脂膜１２を形成後、保護膜１０及び
有機樹脂膜１２にスルーホール１１を開口し、このスル
ーホール１１中にＩＴＯからなる電極配線を形成し、有
機樹脂膜１２上に形成する画素電極８と接続して導通さ
せる。

【００６７】画素電極８が形成された有機樹脂膜１２上
全面にポリイミドからなる配向膜２４を形成すると、ア
レイ基板３２が完成する。

【００６８】一方、対向基板３１は以下のように作製す
る。

【００６９】アレイ基板と同じ透明基板１を用い、この
透明基板１上に、遮光膜９及び着色層７からなるカラー
フィルタを以下のように形成する。まず、遮光膜９を形
成するため、アルカリ現像可能な光硬化型アクリル樹脂
にカーボンブラックを分散させた材料をスピンナにより
塗布する。塗布した材料を９０℃の温度で約１０分間乾
燥させた後、所定のパターン形状のフォトマスクを用い
て３００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光する。露光後、ｐ
Ｈ１１．５のアルカリ溶液を用いて現像し、さらに、２
００℃の温度で約１時間焼成を行って膜厚２．０μｍの
格子状パターンの遮光膜９を形成する。

【００７０】赤色着色層７Ｒを形成するため、遮光膜９
を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能な赤色着
色レジストＣＲ−２０００（；商品名、富士ハントテク
ノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮焼成す
る。これを赤色着色層パターンが形成されたマスクを用
いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、ｐＨ１
１．５の現像液を用いて現像する。その後、２００℃の
温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの赤色着色層７
Ｒを形成する。

【００７１】次に、緑色着色層７Ｇを形成するため、遮
光膜９を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能な
緑色着色レジストＣＧ−２０００（；商品名、富士ハン
トテクノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮焼
成する。これを緑色着色層パターンが形成されたマスク
を用いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、ｐ
Ｈ１１．５の現像液を用いて現像する。その後、２００
℃の温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの緑色着色
層７Ｇを形成する。

【００７２】同様に、青色着色層７Ｂを形成するため、
遮光膜９を形成した透明基板１上に、アルカリ現像可能
な青色着色レジストＣＢ−２０００（；商品名、富士ハ
ントテクノロジー（株））をスピンナにより塗布し、仮
焼成する。これを青色着色層パターンが形成されたマス
クを用いて１００ｍｊ／ｃｍ²の露光量で露光した後、
ｐＨ１１．５の現像液を用いて現像する。その後、２０
０℃の温度で約１時間焼成し、膜厚２．０μｍの青色着
色層７Ｂを形成し、カラーフィルタを形成する。

【００７３】カラーフィルタ形成後、このカラーフィル
タ上全面にＩＴＯからなる対向電極２２を全面に形成
し、その対向電極２２上全面にポリイミドからなる配向
膜２４を形成すると、対向基板３１が完成する。

【００７４】以上のようにそれぞれ作製したアレイ基板
３２と対向基板３１とを、それぞれの対向面が対向する
ように配置し、液晶注入部以外の基板周縁部に形成した
シール材により両基板を貼り合わせる。その後、液晶注
入部から液晶を注入して液晶層２３とし、液晶注入部を
紫外線硬化型樹脂で封止して第３の実施の形態に係る液
晶表示素子３０が完成する。

【００７５】以上のように作製した本発明の第３の実施
例に係る液晶表示素子３０は、上述したように、スイッ
チング素子４と有機樹脂膜１２との間に保護膜１０を備
えているので、有機樹脂膜を形成する過程で有機樹脂膜
を焼成する際に発生する腐食性ガス、例えば、塩酸ガス
等に起因するスイッチング素子の不良、誤動作を防止す
ることができる。

【００７６】また、上記第１及び第３の実施の形態にお
いては、保護膜、有機樹脂膜に開口されたスルーホール
を介してスイッチング素子と画素電極とを接続している
ため、信号線と画素電極との短絡等の発生を考慮せずに
画素電極の形成領域を、例えば、信号線上にまで拡大す
ることができ、画素領域を拡大することが可能となる。

【００７７】図４は、本発明の第４の実施の形態に係る
液晶表示素子の断面構造図である。本発明の第４の実施
の形態に係る液晶表示素子を平面図に表した場合におけ
る構成は図５の構成と同様であり、図４は、その場合の
図５の線ＡＡ’に沿った断面構造図である。

【００７８】アレイ基板３２を構成する側の透明基板１
上には黒色着色層、金属膜等からなる遮光膜３９が配設
され、その上から全面に、窒化シリコンからなるアンダ
ーコート層３３が形成されている。アンダーコート層３
３上の遮光膜３９に対応する所定位置には多結晶シリコ
ン層３４が形成されており、この多結晶シリコン層３４
中にはソース領域３４ａ及びドレイン領域３４ｂ、チャ
ネル領域３４ｃが含まれている。そして、これらを覆っ
て全面にゲート絶縁膜３５が形成されている。ゲート絶
縁膜３５上におけるチャネル領域３４ｃに対応する所定
位置にはゲート電極３６が形成されており、ゲート電極
３６及びゲート絶縁膜３５を覆って全面に、酸化シリコ
ンからなる絶縁膜３７が形成されている。ソース領域３
４ａ及びドレイン領域３４ｂ上の絶縁膜３７及びゲート
絶縁膜３５には開口部が開設され、各開口部にソース電
極３８ａ及びドレイン電極３８ｂが形成されている。ソ
ース電極３８ａ及びドレイン電極３８ｂが形成された絶
縁膜３７上全面に保護膜１０が形成され、さらに保護膜
１０上には着色層７が形成されている。この保護膜１０
を形成したことが、本発明に係る液晶表示素子の特徴で
ある。保護膜１０は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の
透明な樹脂により形成されている。但し、スイッチング
素子、電極配線等が形成された部分上については保護膜
１０は透明なものでなくても良い。着色層７上の画素部
には画素電極８が形成されているが、この画素電極８へ
の電圧印加を行うために、画素電極８は、着色層７及び
保護膜１０の一部を貫通して開口されたスルーホール１
１を介してソース電極３８ａに接続されている。さら
に、最上層として配向膜２４が形成されている。一方、
対向基板３１を構成する側の透明電極１上には、対向電
極２２、配向膜２４が順次全面に形成されている。

【００７９】対向基板３１及びアレイ基板３２の配線電
極等が形成された対向面を相互に対向させて組み立てら
れた液晶セルに液晶層２３が封入されて、本発明の第４
の実施の形態に係る液晶表示素子３０が構成されてい
る。

【００８０】本発明の第４の実施例に係る液晶表示素子
３０は、スイッチング素子と着色層７との間に保護膜１
０を備えているので、着色層７の形成に用いられる顔料
又は染料、インキ等に含まれているイオン又は元素等に
起因するスイッチング素子の不良、誤動作を防止するこ
とができる。

【００８１】同様の効果を得ながら画素開口部の透過率
の低下を防止するためには、保護膜１０は、スイッチン
グ素子のみを覆うように形成しても良い。

【００８２】以下、本発明の第４の実施の形態に係る液
晶表示素子の具体的な製造方法の一例について説明す
る。

【００８３】図４に示されるように、ガラスからなる基
板１上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる
遮光膜３９を形成し、その上に窒化シリコン等からなる
アンダーコート層３３を被覆する。アンダーコート層３
３上にアモルファスシリコン層をスパッタ法により成膜
した後、レーザアニールにより多結晶シリコン層３４と
し、所定のパターニングを施す。その上に、ゲート絶縁
膜３５を形成し、さらにモリブデンとタングステンとの
合金（ＭｏＷ）等からなるゲート電極３６を形成し、所
定のパターニングを施す。このゲート電極３６をマスク
として、多結晶シリコン層３４にイオンドープを行い、
ソース領域３４ａ及びドレイン領域３４ｂを形成する。
その後、ゲート電極３６及びゲート絶縁膜３５上全面に
酸化シリコン等からなる絶縁膜３７を形成する。形成さ
れた絶縁膜３７のソース領域３４ａ及びドレイン領域３
４ｂ上の部分にスルーホールを開口し、スルーホールを
介して多結晶シリコン層３４のソース領域３４ａ及びド
レイン領域３４ｂにそれぞれ電気的に接続されるように
ソース電極３８ａ及びドレイン電極３８ｂを形成する。
以上のようにして、薄膜トランジスタが形成される。

【００８４】さらに、保護膜１０を全面に形成し、保護
膜１０上には着色層７を形成する。形成された保護膜１
０及び着色層７のソース電極３８ａ上の部分にスルーホ
ール１１を開口し、スルーホール１１を介してソース電
極３８ａに電気的に接続されるように、ＩＴＯ等からな
る画素電極８を着色層７上の画素部に形成する。画素電
極８が形成された着色層７上全面にポリイミドからなる
配向膜２４を形成すると、アレイ基板３２が完成する。

【００８５】一方、対向基板３１は以下のように作製す
る。

【００８６】アレイ基板３２と同じ透明基板１を用い、
この透明基板１上全面にＩＴＯからなる対向電極２２を
全面に形成し、その対向電極２２上全面にポリイミドか
らなる配向膜２４を形成すると、対向基板３１が完成す
る。

【００８７】以上のようにそれぞれ作製したアレイ基板
３２と対向基板３１とを、それぞれの対向面が対向する
ように配置し、液晶注入部以外の基板周縁部に形成した
シール材により両基板を貼り合わせる。その後、液晶注
入部から液晶を注入して液晶層２３とし、液晶注入部を
紫外線硬化型樹脂で封止して第４の実施の形態に係る液
晶表示素子３０が完成する。

【００８８】以上のように作製した本発明の第４の実施
例に係る液晶表示素子３０は、上述したように、スイッ
チング素子と着色層７との間に保護膜１０を備えている
ので、着色層７の形成に用いられる顔料又は染料、イン
キ等に含まれているイオン又は元素等に起因するスイッ
チング素子の誤動作を防止することができる。また、製
造工程中においても、着色層７形成時に用いる現像液に
よってスイッチング素子や配線が侵され不良発生の原因
とならないよう、スイッチング素子や配線に対応した領
域に保護膜１０を形成する効果がある。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液晶
表示素子によれば、スイッチング素子、信号線及び走査
線が形成された第１の透明基板とカラーフィルタとの間
に形成された保護膜を備えたものとしたので、カラーフ
ィルタの形成に用いられる顔料又は染料、インキ等に含
まれているイオン又は元素等に起因するスイッチング素
子の不良、誤動作を防止することができる。

【００９０】また、本発明に係る液晶表示素子の他の構
成によれば、スイッチング素子、信号線及び走査線が形
成された第１の透明基板と有機樹脂膜との間に形成され
た保護膜を備えたものとしたので、有機樹脂膜を形成す
る過程で有機樹脂膜を焼成する際に発生する腐食性ガ
ス、例えば、塩酸ガス等に起因するスイッチング素子の
不良、誤動作を防止することができる。

【００９１】さらに、以上の各液晶表示素子において、
保護膜をスイッチング素子のみを覆うように形成した場
合には、同様の効果を得ながら画素開口部の透過率の低
下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示素子
の断面構造図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示素子
の断面構造図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示素子
の断面構造図。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示素子
の断面構造図。

【図５】カラーフィルタをアレイ基板上に形成したアク
ティブマトリクス型液晶表示素子における画素の一構成
単位の平面図。

【図６】従来のアクティブマトリクス型液晶表示素子の
断面構造図。

【符号の説明】

１透明基板２走査線３、３７絶縁膜４スイッチング素子５信号線６ソース電極７着色層８画素電極９、３９遮光膜１０保護膜１１スルーホール１２有機樹脂膜１４半導体層２２対向電極２３液晶層２４配向膜２５オーバーコート層３０液晶表示素子３１対向基板３２アレイ基板３３アンダーコート層３４多結晶シリコン層３４ａソース領域３４ｂドレイン領域３５ゲート絶縁膜３６ゲート電極３８ａソース電極３８ｂドレイン電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に交差するように形成された複数
の信号線及び走査線と、前記信号線と前記走査線との交差部毎に配設されたスイ
ッチング素子と、前記スイッチング素子毎に配設された画素電極と、前記スイッチング素子、前記信号線及び前記走査線が形
成された前記第１の透明基板上に形成されたカラーフィ
ルタと、前記スイッチング素子、前記信号線及び前記走査線が形
成された前記第１の透明基板と前記カラーフィルタとの
間に形成された保護膜と、第２の透明基板と、前記第２の透明基板上に形成された対向電極と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に挟持
された液晶層とを備えたことを特徴とする液晶表示素
子。
【請求項２】第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に交差するように形成された複数
の信号線及び走査線と、前記信号線と前記走査線との交差部毎に配設されたスイ
ッチング素子と、前記スイッチング素子毎に配設された画素電極と、前記スイッチング素子、前記信号線及び前記走査線が形
成された前記第１の透明基板上に形成された有機樹脂膜
と、前記スイッチング素子、前記信号線及び前記走査線が形
成された前記第１の透明基板と前記有機樹脂膜との間に
形成された保護膜と、第２の透明基板と、前記第２の透明基板上に形成された対向電極と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に挟持
された液晶層とを備えたことを特徴とする液晶表示素
子。
【請求項３】第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に配設された走査線と、前記走査線が形成された前記第１の透明基板上全面に形
成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に配設され、前記走査線と共にスイッチン
グ素子を構成する半導体層、信号線及びソース電極と、前記ソース電極に接続されて配設され、前記スイッチン
グ素子により駆動される画素電極と、前記スイッチング素子を覆って形成され、前記スイッチ
ング素子を保護する保護膜と、前記保護膜が形成された前記絶縁膜上に形成された着色
層と、前記着色層上全面に形成された第１の配向膜と、第２の透明基板と、前記第２の透明基板上全面に形成された対向電極と、前記対向電極上全面に形成された第２の配向膜と、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜との間に挟持され
た液晶層とを備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】請求項３に記載の液晶表示素子において、
前記画素電極は、前記着色層に対応する位置に配設さ
れ、前記着色層及び前記保護膜に開口されたスルーホー
ルを介して前記ソース電極に接続されたものであること
を特徴とする液晶表示素子。
【請求項５】第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に配設された走査線と、前記走査線が形成された前記第１の透明基板上全面に形
成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に配設され、前記走査線と共にスイッチン
グ素子を構成する半導体層、信号線及びソース電極と、前記ソース電極に接続されて配設され、前記スイッチン
グ素子により駆動される画素電極と、前記スイッチング素子を覆って形成され、前記スイッチ
ング素子を保護する保護膜と、前記保護膜が形成された前記絶縁膜上に形成された有機
樹脂膜と、前記有機樹脂膜上全面に形成された第１の配向膜と、第２の透明基板と、前記第２の透明基板上に形成された着色層と、前記着色層上全面に形成された対向電極と、前記対向電極上全面に形成された第２の配向膜と、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜との間に挟持され
た液晶層とを備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項６】請求項２又は５のいずれかに記載の液晶表
示素子において、前記画素電極は、前記有機樹脂膜上に
配設され、前記有機樹脂膜及び前記保護膜に開口された
スルーホールを介して前記ソース電極に接続されたもの
であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表
示素子において、前記保護膜は、有機材料からなるもの
であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項８】請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表
示素子において、前記保護膜は、無機材料からなるもの
であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項９】請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表
示素子において、前記保護膜は、絶縁材料からなるもの
であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１０】請求項９に記載の液晶表示素子におい
て、前記保護膜は、１種類以上の酸化ケイ素を含む材料
からなるものであることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１１】請求項１又は２のいずれかに記載の液晶
表示素子において、前記保護膜は、少なくとも前記スイ
ッチング素子、前記信号線、前記走査線のいずれかに対
応した領域に形成されたものであることを特徴とする液
晶表示素子。
【請求項１２】請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶
表示素子において、前記保護膜は、前記第１の透明基板
上全面に形成されたものであることを特徴とする液晶表
示素子。