JPH03107128A - アクティブマトリクス表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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） 本発明はアクティブマトリクス表示装置及びその製造方
法に関し、特に、絵素電極間を遮光するブラックストラ
イプにより表示のコントラストが向上し、かつ、該ブラ
ックストライプのためにスイッチング素子等の電極が断
線してしまうことのない、アクティブマトリクス表示装
置及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 第４図は、従来のアクティブマトリクス表示装置の表示
パネル部分を概略的に示す断面図である。

該表示パネルは、スイッチング素子としてＴＦＴ（Ｔｈ
ｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子３５が形
成されているＴＦＴ側基板４５と、カラーフィルタ側基
板４６とを備えており、それら基板間に液晶層４１を有
している。ＴＦＴ側基板４５は、ガラス基板３２の液晶
層４１側の表面に、ＴＰＴ素子３５に接続されマトリク
ス状に配された絵素電極３６と、ＴＦＴ素子３５に接続
されたソースパスライン（不図示）及びゲートパスライ
ン（不図示）ト、それら全てを覆うようにして基板上全
面に形成された配向膜３７と、を有している。一方、カ
ラーフィルタ側基板４６は、ガラス基板３４の液晶層４
１側の表面に、カラーフィルタ４０、透明電極３９、配
向膜３８を、ガラス基板３４側からこの順序で有してい
る。また、ＴＦＴ側基板４５とカラーフィルタ側基板４
６のそれぞれは、液晶層４１側の表面に対向している表
面に偏光板４２を有している。

ＴＰＴ側基板４５の液晶層４１側とは異なる側には、バ
ックライト光源３１が配されている。バックライト光源
３１から液晶表示パネルに向けて放射されたバックライ
ト光は、ＴＦＴ側基板４５、液晶層４１．　　カラーフ
ィルタ側基板４６等を透過した後、表示パターンとして
視認される。表示パターンは、ＴＰＴ素子３５のスイッ
チングによりソースパスラインから絵素電極３６に信号
を送り、絵素電極３６と透明電極３９との間の液晶層４
１に電圧を印加し、その液晶層４１の光学的特性を変調
することによって形成される。カラーフィルタ４０を透
過したバックライト光は、各々のカラーフィルタの色を
有しており、表示パターンはカラー画像として視認され
る。

第５図は、カラーフィルタ側基板４６の液晶層４１側の
面を模式的に示す平面図である。カラーフィルタ側基板
４６上には、カラー表示パターンを作るための絵素とし
て、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ４
０がマトリクス状に配されている。各カラーフィルタ４
０の間には、バックライト光の透過を防ぐためのブラッ
クストライプ３３が形成されている。ブラックストライ
プ３３は、Ｃｒ（クロム）等の遮光性のある金属膜から
成り、絵素間をバックライト光が透過することによって
起こる表示コントラストの低下を防止するために設けら
れている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の従来技術においては、以下に述べ
る問題点があった。

ＴＦＴ側基板４５とカラーフィルタ側基板４６を貼り合
わせる際、ＴＦＴ側基板４５上の絵素電極３６の位置と
カラーフィルタ側基板４６上のカラーフィルタ４０及び
ブラックストライプ３３の位置とを精度よく整合させな
ければならない。このとき、多少の位置ずれが起こって
も絵素電極４０の間を確実に遮光するためには、カラー
フィルタ側基板４６に形成されたブラックストライプ３
３の幅を、ＴＦＴ側基板４５上の絵素電極３６の間隔よ
り、位置合わせ精度に応じた長さだけ広く形成する必要
がある。現在、この位置合わせの精度は１０μ園程度で
あるため、ブラックストライプ３３０幅は、絵素電極３
６の間隔よりも少なくとも２０μ両程度広くしなければ
ならない。こうして、ブラックストライプ３３０幅が広
くなった分、バックライト光が透過する絵素の面積は縮
小し、表示パターンの輝度が低下してしまう。

上記の従来技術を改良したものを以下に説明する。第６
図は、その改良されたアクティブマトリクス表示装置を
示す断面図である。本装置では、スイッチング素子とし
てアモルファスシリコン（ａ−Ｓｌ）ＴＰＴ素子６９が
用いられている。　この表示装置は、ＴＦＴ側基板７０
とカラーフィルタ側基板７１を備え、ＴＦＴ側基板７０
とカラーフィルタ側基板７１の間に液晶層６４を有して
いる。カラーフィルタ側基板７１に於ては、ガラス基板
６５の液晶層６４側の表面に、カラーフィルタ６６、透
明電極６７、配向膜６８が、ガラス基板６５側からこの
順序で形成されている。一方、ＴＦＴ側基板７０に於て
は、後述する方法によりブラックストライプ５３が形成
されたガラス基板５１上に、エツチングストッパ用絶縁
膜５４が形成され、ブラックストライプ５３によりバッ
クライト光が遮光される領域の絶縁膜５４上に、ＴＰＴ
素子６９のゲート電極５５、及びゲート電極５５に接続
されたゲートパスライン（不図示）が形成されている。

ゲート電極５５及びゲートパスラインを覆うようにして
ガラス基板５１上全面にゲート絶縁膜５６が形成されて
いる。ゲート絶縁膜５６を介してゲート電極５５上にＴ
ＦＴ素子６９のチャネル部となるノンドープａ−ＳＬ半
導体層５７が形成されている。ノンドープミー８ｌ半導
体層５７上には、チャネル部をエツチングから保護する
エツチングストッパ層６１、ソース側及びドレイン側の
各々に分離されたコンタクト層５８が、この順序で形成
されている。ソース側のコンタクト層５８上にはソース
電極６０ａが形成され、ドレイン側のコンタクト層５８
上にはドレイン電極６０ｂが形成されている。ソース電
極Ｂｏａはゲート絶縁膜５６上に形成されたソースパス
ライン（不図示）に、ドレイン電極Ｂｏｂは該絶縁膜５
６上に形成された絵素電極５９に接続されている。これ
ら全てを覆うようにして、ガラス基板５１上の全面に保
護絶縁膜６２及び配向膜６３が形成されている。

本装置では、ブラックストライプ５３がガラス基板５１
上に設けられている。このため、ＴＦＴ側基板７０とカ
ラーフィルタ側基板７１との貼り合わせの際、両者の位
置がずれても、ブラックストライプ５３は絵素電極５９
の間を確実に遮光する。従って、貼り合わせ精度に応じ
てブラックストライプ５３の幅を広くする必要がない。

こうして、ブラックストライプ５３によって、絵素の面
積を縮小させることなく、絵素電極５９の間を確実に遮
光することができ、輝度及びフントラストの高い表示パ
ターンを得ることができる。

しかし、第６図に示すように、ガラス基板５１の表面上
には、ブラックストライプ５３のために段差が形成され
ている。このため、第６図にＡで示す部分に於て、絵素
電極５９やドレイン電極６ｏｂの断線が発生しやすいと
いう問題がある。電極の断線は表示欠陥を招き、装置の
製造歩留りを低下させる。また、製造途中で断線が発生
しなくとも、断差部では電極の薄膜化が生じる。このた
め、薄膜化した部分の抵抗値が増加し、また、装置使用
中に断線が起こりやすく、装置の信頼性が著しく低下し
てしまう。

次に、ブラックストライプ５３の形成方法について、第
７図を参照しながら説明する。

まず、第７図（ａ）に示すように、ガラス基板５１上の
全面にブラックストライプ５３となるＣｒ等の金属膜（
膜厚２０００Ａ）７６を蒸着する。

このあと、ガラス基板５１上にブラックストライプ５３
のパターンを有するレジスト５２を形成する（第７ｍ　
（ｂ）”）。レジスト５２に覆われていない金属膜７６
をエツチングすることにより、金属膜７６を所定形状に
パターニングし、ブラックストライプ５３を形成する（
第７図（Ｃ））。このあと、レジスト５２を除去すれば
、ブラックストライプ５３の形成工程が終了する（第７
図（ｄ））。このようにしてブラックストライプ５３が
形成されたガラス基板５１の表面には、ブラックストラ
イプ５３のために、２０００人の段差が形成される。

また、金属膜７６をエツチングした際に、ガラス基板５
１の表面に於て金属膜７６がエツチングされた領域は、
エツチングによる損傷を受け、白濁してしまう。バック
ライト光の透過するべき部分が白濁するため、その部分
の光の透過率は減少し、表示の輝度が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、ブラックストライプによ
って電極が断線してしまうことがなく、かつ、表示の輝
度が高いアクティブマトリクス表示装置及びその製造方
法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明のアクティブマトリクス表示装置は、透光性を有
する一対の基板と、該基板間に挿入され印加電圧に応答
して光学特性が変調される表示媒体と、該一対の基板の
うちの一方の基板の内面に、マトリクス状に形成された
絵素電極及び該絵素電極に接続されたスイッチング素子
とを備え、該スイッチング素子が形成された基板内面の
該絵素電極が形成されていない領域に対応した領域に溝
が形成されており、該溝は遮光性を有する層によって埋
め込まれており、そのことにより上記目的が達成される
。

本発明のアクティブマトリクス表示装置の製造方法は、
透光性を有する一対の基板と、該基板間に挿入され印加
電圧に応答して光学特性が変調される表示媒体と、該一
対の基板のうちの一方の基板の内面に、マトリクス状に
形成された絵素電極及び該絵素電極に接続されたスイッ
チング素子とを備えたアクティブマトリクス表示装置の
製造方法であって、該スイッチング素子が形成される基
板内面の該絵素電極が形成される領域に対応した領域に
レジストを形成する工程と、該基板内面の該レジストが
形成されていない領域をエツチングし、該基板内面に溝
を形成する工程と、遮光性を有する層を該基板内面の全
面に形成する工程と、該レジストと該レジスト上に形成
された該層とを除去する工程と、を包含しており、その
ことにより上記目的が達成される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

本実施例の表示装置は、第１図に示すように、スイッチ
ング素子としてＴＰＴ素子１９等が形成された透光性を
有するＴＦＴ側基板２０と、カラーフィルタ等が形成さ
れた透光性を有するカラーフィルタ側基板２１とを備え
、ＴＦＴ側基板２０とカラーフィルタ側基板２１との間
に液晶層１４を有している。

カラーフィルタ側基板２１に於ては、ガラス基板１５の
液晶層１４側の表面上に、カラーフィルタ１６、透明電
極１７、配同膜１８が、ガラス基板２１側からこの順序
で形成されている。

ブラックストライプ（層厚２０００人）３はＴＦＴ側基
板２０のガラス基板ｌの表面にＣｒを材料として形成さ
れている。第２図に示すように、ブラックストライプ３
は格子状に形成されており、図中Ｂで示すその幅は３６
μｍである。マトリクス状に配された絵素電極９の間隔
（第２図中Ｃで示す）は３０μｍである。ブラックスト
ライプ３がＴＦＴ側基板２０に設けられているために、
ＴＦＴ側基板２０とカラーフィルタ側基板２１との貼り
合わせ精度は、絵素電極９の位置とブラックストライプ
３の位置との合わせずれに影響を与えない。

従って、絵素電極間を完全に遮光するために必要なブラ
ックストライプ３の幅は、絵素電極９のパターニングを
行うときの絵素電極９とブラックストライプ３との位置
合わせの精度を考慮すれば足りる。その位置合わせの精
度は、±３μｍ程度である。このため、ブラックストラ
イプ３の幅を従来のように絵素電極９の間隔よりも２０
μ譜程度以上も広くする必要はない。

ブラックストライプ３の材料としては、Ｃｒ等の金属以
外に、ａ−Ｓ！半導体又は光吸収係数の大きな樹脂等を
用いても良い。ブラックストライプ３として充分な遮光
性を得るために必要な層厚は材料によって異なる。材料
が金属の場合、その層厚が０．０１〜１．０μｍ程度以
上であれば、光を９９％以上吸収することができるので
、優れた遮光性が得られる。これと同様の遮光性を得る
には、材料がａ−Ｓ！半導体の場合、０．　２〜１゜０
μｍ程度以上の層厚が必要である。材料が樹脂である場
合は、０．０５〜２．０μｍ程度以上の層厚が必要であ
る。

ブラックストライプ３は、第１図に示すように、ガラス
基板１の内面に形成された溝（幅３６μｍ。

深さ２０００人）２５内に埋め込まれており、ガラス基
板ｌの表面は平坦化されている。ブラックストライプ３
を覆うようにしてガラス基板ｌ上の全面にエツチングス
トッパ用絶縁膜４が形成され、ブラックストライプ３が
形成されている領域の絶縁膜４上に、ＴＰＴ素子１９が
設けられている。

ＴＰＴ素子１９と同様に、ＴＰＴ素子１９に接続された
ソースパスライン２２及びゲートパスライン２３もブラ
ックストライプ３が形成されている領域上に形成されて
いる（第２図参照）。ＴＰＴ素子１９のゲート電極５は
Ｔａ（タンタル）を用いて絶縁膜４上に形成されており
、ゲート絶縁膜６はゲート電極５を覆うようにしてガラ
ス基板１上全面に形成されている。ＴＰＴ素子１９のチ
ャネル部となるノンドープミー３ｉ半導体層７は、ゲー
ト絶縁膜６を介してゲート電極５上に形成されている。

ノンドープａ−・ＳＩ半導体層７上には、チャネル部を
エツチングから保護するエツチングストッパ層１１、ソ
ース側及びドレイン側の各々に分離されたコンタクト層
（リンドープミー３１層）８が、この順序で形成されて
いる。ソース電極１０ａはソース側のコンタクト層８上
に形成されており、ゲート絶縁膜６上のソースパスライ
ン２２（第２図参照）に接続されている。一方、ドレイ
ン電極１０ｂはドレイン側のコンタクト層８上に形成さ
れており、ゲート絶縁膜θ上に形成されたＩＴＯ等の透
明導電膜からなる絵素電極９に接続されている。これら
の全てを覆うようにして、ガラス基板１上の全面に５Ｉ
Ｎｘからなる保護絶縁膜１２、及び配向膜１３が形成さ
れている。

本実施例では、ブラックストライプ３が形成されたガラ
ス基板１の表面が実質的に段差の無い平坦なものである
ために、その上に形成されたＴＰＴ素子１９のドレイン
電極１０ｂや絵素電極９等が断線してしまうことがない
。このため、表示装置の良品歩留り及び信頼性が向上し
た。

また、絵素の面積がブラックストライプ３によって著し
く縮小することなく、しかも絵素電極９の間を確実に遮
光することができるため、輝度及びコントラストの高い
表示パターンを得ることができた。

次に、ブラックストライプ３の形成方法について、第３
図を参照しながら説明する。

まず、第３図（ａ）に示すように、ガラス製基板１上に
ブラックストライプ３の反転パターンを有するレジスト
２を形成した。次に、レジスト２に覆われていないガラ
ス基板１の表面をフッ酸系エッチャントの緩衝フッ酸又
はフッ硝酸等を用いてエツチングすることにより、格子
状パターンを有するエツチング溝（深さ２０００人、幅
３６μｍ）２５を形成した（第３図（ｂ））。このとき
のエツチング溝２５の深さは、後の工程で形成するブラ
ックストライプ３の所望の層厚に等しい値とした。次に
、ガラス基板１上の全面にブラックストライプ３となる
金属膜２６としてＣｒ膜（膜厚２０００人）を蒸着した
（第３図（Ｃ））。このあと、ガラス基板１上のレジス
ト２を有機溶剤等によって溶解し、レジスト２と共にレ
ジスト２上の金属膜２６を除去した。こうして、ガラス
基板１上に於てレジスト２が形成されていない領域にの
み金属膜２６を残すことによって、金属膜２６のパター
ニングを行い、ブラックストライプ３を形成したく第３
図（ｄ））。ブラックストライプ３はガラス基板１の表
面に形成されたエツチング溝２５に埋め込まれた。

本実施例の方法によれば、ブラックストライプ３を形成
したガラス基板１の表面を段差の無い平坦なものとする
ことができた。このため、後工程で形成する絵素電極９
やドレイン電極１０ｂが断線してしまうことがなくなっ
た。また、ガラス基板１のエツチングされた部分はバッ
クライト光を遮断するべき領域内にあり、バックライト
光が透過するべき部分はエツチングによる損傷を受けな
い。このため、本実施例で形成した表示装置に於ける表
示パターンの輝度は、第７図に示した従来の方法で形成
した表示装置に於ける表示パターンの輝度よりも高かっ
た。

なお、実施例ではカラー表示を行うものについて説明し
たが、本発明は、カラーフィルタを設けない白黒表示装
置にも適用できる。

また、スイッチング素子が形成される側の基板内面にブ
ラックストライプを直接形成するかわりに、該基板内面
に窒化シリコン膜等の透明でエツチング加工しやすい膜
を形成し、該膜上に上記実施例と同様のブラックストラ
イプを形成しても良また、スイッチング素子として、ａ
−ＳｉＴＦＴ素子以外のスイッチング素子、例えば、Ｍ
ＩＭ素子、ダイオード、バリスタ等を用いても良い。

（発明の効果） このように、本発明の装置では、スイッチング素子が設
けられる側の透光性を有する基板の内面に形成された溝
が、遮光性を有する層（ブラックストライプ）によって
埋め込まれており、該溝が形成されていない領域の該基
板表面と該層の表面とによって形成される面が実質的に
段差の無い平坦なものであるために、その上に形成され
たスイッチング素子の電極や絵素電極の断線が発生しな
い。このため、装置の良品歩留りと信頼性とが向上する
。

また、ブラックストライプがスイッチング素子及び絵素
電極が設けられる側の基板に形成されているために、該
基板と該基板に対向するもう一方の基板との貼り合わせ
精度に応じて、ブラックストライプの幅を絵素電極の間
隔よりも広くする必要がない。このため、ブラックスト
ライプによって、絵素の面積を縮小させることなく絵素
電極間を確実に遮光でき、輝度及びコントラストの高い
表示パターンを得ることができる。

従って、本発明のアクティブマトリクス表示装置によれ
ば、高輝度及び高品質の表示が得られ、しかも、その製
造歩留りは良い。

本発明の方法によれば、基板の内面に形成した遮光性を
有する層の表面と、該層を形成しない領域の該基板の表
面と、によって形成される面を実質的に段差の無い平坦
なものとすることができる。

このため、該基板上に形成したスイッチング素子等の電
極が断線することが無い。

また、バックライト光が透過するべき部分に損傷を与え
ることなく該基板をエツチングすることができるため、
該基板を透過したバックライト光の輝度は低下しない。

従って、本発明の製造方法によれば、表示の輝度が高い
高品質のアクティブマトリクス表示装置を歩留り良く製
造することができる。

４、　　　の　　なセロ 第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図はそのＴ
ＰＴ素子等が形成されている側の基板を示す平面図、第
３図（ａ）〜（ｄ）は実施例のブラックストライプを形
成する方法を示す断面図、第４図は従来のアクティブマ
トリクス表示装置の概略を示す断面図、第５図はそのカ
ラーフィルタ側基板を示す平面図、第６図は改良された
アクティブマトリクス表示装置を示す断面図、第７図（
ａ）〜（ｄ）はそのブラックストライプを形成する方法
を示す断面図である。

１．１５・・・ガラス基板、２・・・レジスト、３・・
・ブラックストライプ、４・・・エツチングストッパ用
絶縁膜、５・・・ゲート電極、６・・・ゲート絶縁膜、
７・・・ノンドープａ−ｓｔ半導体層、１１・・・エツ
チングストッパ層、８・・・フンタクト層（リンドープ
ミー８Ｉ層）、９・・・絵素電極、ｌｏａ・・・ソース
電極、１０ｂ・・・ドレイン電極、１２・・・保護絶縁
膜、１３・・・配向膜、１４・・・液晶層、１６・・・
カラーフィルタ、１７・・・透明電極、１８・・・配向
膜、１９・・・ＴＦＴ素子、２０・・・ＴＰＴ側基板、
２１・・・カラーフィルタ側基板、２２・・・ソースパ
スライン、２３・・・ゲートパスライン。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透光性を有する一対の基板と、 該基板間に挿入され印加電圧に応答して光学特性が変調
   される表示媒体と、 該一対の基板のうちの一方の基板の内面に、マトリクス
   状に形成された絵素電極及び該絵素電極に接続されたス
   イッチング素子とを備え、 該スイッチング素子が形成された基板内面の該絵素電極
   が形成されていない領域に対応した領域に溝が形成され
   ており、 該溝は遮光性を有する層によって埋め込まれている、 アクティブマトリクス表示装置。 ２、透光性を有する一対の基板と、該基板間に挿入され
   印加電圧に応答して光学特性が変調される表示媒体と、
   該一対の基板のうちの一方の基板内面にマトリクス状に
   形成された絵素電極及び該絵素電極に接続されたスイッ
   チング素子と、を備えたアクティブマトリクス表示装置
   の製造方法であって、 該スイッチング素子が形成される基板の内面の該絵素電
   極が形成される領域に対応した領域にレジストを形成す
   る工程と、 該基板内面の該レジストが形成されていない領域をエッ
   チングし、該基板内面に溝を形成する工程と、 遮光性を有する層を該基板内面の全面に形成する工程と
   、 該レジストと該レジスト上に形成された該層とを除去す
   る工程と、 を包含するアクティブマトリクス表示装置の製造方法。